JPS6356397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リバースサーキユレーシヨン工法ま
たはアースオーガ工法等において使用される竪穴
掘削用ビツトに関する。

この種の工法に使用される掘削ビツトには、三
翼ビツト、四翼ビツト等のいわゆるブレードビツ
トとローラカツタのついたローラビツトとがある
が、本発明はそのうちのブレードビツトを対象と
したものである。

周知の通り、三翼、四翼ビツトとしては、(1)平
形カツタを取付けたもの、(2)カツタ単体がビツト
の回転に伴ない土砂の掘削抵抗によつて自由に回
転できる円錐形カツタを取付けたもの、(3)は平形
カツタと円錐形カツタとを取付けたもの、とがあ
る。そして、(1)のビツトは一般土質用として、(2)
のビツトは硬地盤用として、(3)のビツトは一般土
質から硬地盤まで掘削できるものとして夫々使用
されている。

ところで、基礎杭は一般土質のＮ値50以上の礫
層に根入れするのが最も一般的であつたが、近
年、建造物の大型化に伴ない、一般土質下層の硬
地盤あるいは該硬地盤下層の岩盤層まで掘削して
根入れすることが要求されてきている。従つて、
一本の基礎杭孔を掘削する場合、掘削する地層の
硬さに応じて前記(1)ないし(3)のビツトを使い分け
ながら掘削する必要がある。

しかし、殆んどの基礎杭の場合、杭体のコンク
リート強度は約300Kg／cm²であるから、杭の根入
れ用の穴として、前記コンクリート強度と略同じ
圧縮強度の軟岩層までを掘削すれば十分であるこ
とが分り、一つのビツトで一般土質から軟岩層ま
でを掘削することが行われるようになつた。この
ように、一般土質から軟岩層までを掘削できるビ
ツトとしては、従来次のようなビツトが用いられ
ている。

(イ) 前記(3)のビツト、即ち円錐形カツタと平形カ
ツタとを組合わせたビツト。

(ロ) 平形カツタと特殊平形カツタとを組合わせた
ビツト。

第１図は前記(イ)の円錐形カツタと平形カツタと
を組合わせた掘削ビツトを示しており、１は排土
管、２は回転翼、３及び４は夫々回転翼の傾斜面
下端に固着された平形カツタ及び円錐形カツタで
ある。この掘削ビツトは、円錐形カツタ４によつ
て圧痕を形成し、続いて、円錐形カツタ４と平形
カツタ３とにより掘削するものであり、掘削層が
一般土質の場合には各カツタのくい込み量が大き
いため、大半の土砂を平形カツタ３で掘削し、掘
削層が硬地盤層（軟岩層を含む）になると、第２
図に示すように、円錐形カツタ４によつて岩盤５
に圧痕６を形成し、続いて円錐形カツタ４と平形
カツタ３とによつて掘削していく。

この掘削ビツトにおいては、第２図の如く、平
形カツタ３及び円錐形カツタ４に超硬チツプ３
ａ，４ａが夫々ろう付けされているが、この超硬
チツプ３ａ，４ａの高さ寸法は後述のような制約
を受けて前記圧痕の深さＨを深くすることができ
なかつた。即ち、圧痕６の深さＨが大きくなるよ
うにカツタ３と４との高低差を大きくすると、円
錐形カツタ４の母材であるカツタ本体４ｂが土砂
によつて削られて早期に摩耗してしまう。また、
円錐形カツタ４の超硬チツプ４ａの長さを長くし
て深い圧痕を形成しようとすると、掘削時におけ
る大きな突き上げ力により超硬チツプが折損しや
すくなる。このように、従来は、円錐形カツタ４
に圧痕６の深さを深くできない（Ｈ＝２mm程度）
ため、圧痕６間の軟岩をゆるめた効果がほとんど
なかつた。また、圧痕６が浅いために平形カツタ
３の掘削負担が大きくなり、該平形カツタ３のカ
ツタ本体３ｂ及び超硬チツプ３ａの摩耗が激しか
つた。更に、圧痕が浅いため、特に軟岩盤の表層
部へのくい付き掘削時及び軟岩盤の中心部掘削時
とも円錐形カツタ群、平形カツタ群の全てに軟岩
盤の圧縮強度に相当する面圧、即ち大きなビツト
荷重を加えなければならず、かつ大きな掘削トル
クも必要であつた。

第３図は前記(ロ)のビツト、即ち回転翼２に平形
カツタ３とチツプの先端を突状に形成した特殊平
形カツタ７とを取付けた掘削ビツトを示してお
り、この掘削ビツトは第２図と同様に特殊平形カ
ツタ７により溝を掘削し、該溝の間を平形カツタ
３により掘削するものである。しかし、この掘削
ビツトにおいても、前記(イ)のビツトと同様な欠点
を有すると共に、次のような欠点がある。即ち、
特殊平形カツタ７を強化して深い溝を掘削しよう
としても、その溝内の掘りくずによる二次破砕に
より特殊平形カツタ７のカツタ本体及び超硬チツ
プが摩耗してしまう。従つて、特殊平形カツタ７
による溝の溝深さを深くすることができず、第１
図の掘削ビツトと同様に大ビツト荷重、大掘削ト
ルクが必要となつていた。

本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされ
たもので、軟岩層の掘削の際に深い溝を掘削する
ことができ、かつ必要最低限の掘削トルク及びビ
ツト荷重で掘削を行える竪穴掘削用ビツトを提供
することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の竪穴掘削
用ビツトは、回転可能な排土管と、排土管の下部
に上反角とすくい角をもつて放射状に取付けられ
た複数の回転翼と、回転翼の回転中心からの半径
位置を異ならせて取付けられた複数個のカツタと
により構成され、前記カツタが主カツタと補カツ
タとから成り、主カツタはビツトの公転により自
転して掘削・排土を交互に行える刃と溝とが交互
に形成された回転形カツタであつて、回転方向に
稜線をもつ断面三角形の刃を少なくとも一列有
し、かつその刃先がこれと隣接する補カツタと刃
先より下方に位置すると共に、その刃の溝が少な
くとも前記補カツタの刃先と略々等しい深さをも
ち、前記主カツタで先に溝が掘削され、その溝間
の部分が補カツタで掘削されるように構成したこ
とを特徴とするものである。

以下、本発明の詳細を図面に従つて説明する。
第４図は本発明の一実施例である四翼ビツトの正
面図、第５図は第４図の−矢視図である。図
において、１１は排土管、１２は排土管１１に放
射状に設けられた４枚の回転翼で、各回転翼１２
は夫々90度ずつ角位相を異にし、かつ上反角とす
くい角をもつて排土管１１の下部に固着されてい
る。１３は排土管１１の下端に固着されたヘツド
カツタで、掘削土砂の塊を排土管１１の内部へ円
滑に導けるように中央に穴があけられている。１
４は回転翼１２の上部と排土管１１とに固着され
た補強板である。

前記回転翼１２の傾斜面下端には、複数個の主
カツタ１５及び補カツタ１６が適宜間隔をもつて
固着されている。前記主カツタ１５は、その刃先
を補カツタ１６の刃先より下方に位置させて該補
カツタ１６より先行して溝を掘削できるように配
置されている。また補カツタ１６は、主カツタ１
５による掘削溝の間を掘削できるように配置され
ている。

前記主カツタ１５と前記補カツタ１６との配置
関係について詳述すると、第５図に示すように主
カツタ１５が回転翼１２の最外端に、かつ補カツ
タ１６が最内端に位置して両カツタは交互に配置
されている。そして補カツタ１６は主カツタ１５
の間に２個づつ配置されている。

次に前記主カツタ１５及び補カツタ１６の詳細
構造について第６図、第７図及び第８図により説
明する。主カツタ１５は、ビツトの公転により自
転して掘削・排土を交互に行える刃と溝とを交互
に形成させた回転形カツタであつて、回転翼１２
に固定されたブラケツト１５ａと、ブラケツト１
５ａに固定した軸１５ｂに軸受１５ｃを介して支
承されたデイスク１５ｂと、デイスク１５ｄの外
周に交互に形成された刃１５ｅと溝１５ｆとから
構成されている。前記の各刃１５ｅは、回転方向
に稜線１５ｇをもつ断面三角形に形成されてお
り、かつ、前記溝１５ｆは、少なくともこれに隣
接する補カツタ１６の刃先の先端と略々等しい深
さをもつている。そして、各刃１５ｅは、デイス
ク１５ｄの外周に一列に配列されている。また刃
１５ｅの先端を回転方向からみた頂角θが直角な
いし鋭角をなすようにして土砂への食いつきを良
くしてある。更に各刃１５ｅは耐摩耗性の良い浸
炭焼入鋼で形成されている。

尚、各刃１５ｅおよび溝１５ｆは必要に応じて
デイスク１５ｄの外周に二列以上設けてもよい。

一方、補カツタ１６は、カツタ本体１６ａと、
該カツタ本体１６ａの先端にろう付けされた超硬
チツプ１６ｂとから成る円錐形カツタに構成され
ている。

次に本発明による掘削用ビツトの作用について
説明する。

回転翼１２を回転させつつ排土管１１に下方へ
の押付力（ビツト荷重）を与えると、第６図に示
す如く主カツタ１５の刃１５ｅが補カツタ１６よ
り先に掘削面に接触する。そして回転翼１２の回
転（公転）により主カツタ１５が自転する。即
ち、主カツタ１５におけるデイスク１５ｄがブラ
ケツト１５ａの軸１５ｂに対して回転し、各刃１
５ｅが掘削面に食い込む。すなわち、各刃１５ｅ
は回転方向に稜線１５ｇを有し、かつ断面三角形
をなすと共に頂角θが鋭角（または直角）に形成
されているので、刃先の掘削面への食いつきが良
い。

次いで刃１５ｅと刃間の溝１５ｆとにより、掘
削排土を交互に行いながら深い溝（溝深さH′）
を掘削していく。

該溝は主カツタ１５のデイスク１５ｄが数回転
することによつて掘削され、この間補カツタ１６
は掘削面を掘削しない状態にある。前記掘削面が
軟岩である場合には、前記深い溝が掘られている
ことによつて該溝周辺の軟岩に大きな割れ目が作
られて溝間の軟岩がゆるめられる。そして、主カ
ツタ１５により溝深さH′の溝が掘削されると、
補カツタ１６が前記溝間のゆるんだ軟岩を掘削し
ていく。掘削された土砂は排土管１１を通して地
上に排出される。

この場合、本発明においては、掘削を行なう回
転形カツタの刃先をこれと隣接する補カツタの刃
先より下方に位置させ、かつ排土を行なう溝１５
ｆの深さを前記補カツタの刃先の先端と略々等し
くしたので、各刃１５ｅによつて掘削された土砂
が各刃１５ｅの間の溝を通じて次々と排出され、
これにより排出土砂が補カツタ１６のカツタ本体
を削ることがなくなり、溝１５ｆと略々等しい深
さH′の溝を掘削した後補カツタ１６が前記溝間
のゆるんだ軟岩を掘削するようになる。

また、掘削層が一般土質の場合も、主カツタ１
５により溝が掘削されると共に該溝周辺がゆるめ
られ、次いで溝間の部分が補カツタ１６により掘
削されていく。

このように、本発明による掘削用ビツトにおい
ては、カツタの回転（自転）に伴なつて各刃１５
ｅが次々と掘削面に当つて掘削するので、各刃１
５ｅの摩耗が少なく、しかも掘削は各刃１５ｅに
より断続的に行われるため、刃先における摩擦熱
が掘削面と接触しない時に冷却され、刃の劣化が
防止される。また掘削土砂は各刃１５ｅ間の溝１
５ｆを通して次々と排土されるので、補カツタ１
６のカツタ本体１６ａが掘削土砂によつて削れら
るのを防止することができる。

そして、主カツタ１５による深い溝H′が掘削
されることにより、補カツタ１６に対する掘削負
担が軽減されて、該補カツタ１６の摩耗が減少し
カツタ寿命が延びる。また補カツタ１６は主カツ
タ１５により掘削された深い溝の間のゆるめられ
た部分を掘削するだけであるから、掘削抵抗が小
さくなり、軟岩中心の掘削時も必要最小限のビツ
ト荷重、掘削トルクで掘削可能である。

第９図及び第１０図は本発明の他の実施例を示
し、前記実施例と異なるのは、補カツタとして平
形カツタ１８を用いた点にある。

詳しく説明すると、前記平形カツタ１８は第１
１図に示すように、回転翼１２に固着されたカツ
タ本体１８ａと、該カツタ本体１８ａの掘削面に
ろう付された超硬チツプ１８ｂとから成つてい
る。そして平形カツタ１８は、主カツタ１５によ
り掘削された溝の間をすくい取るように掘削す
る。

この実施例においても、第４図、第５図の掘削
用ビツトと同等の作用・効果を達成することがで
きる。

第１２図、第１３図も本発明の他の実施例を示
し、第４図、第５図と異なるのは、補カツタを円
錐形カツタ１６と平形カツタ１８とで構成した点
にある。各カツタの配置関係を具体的に説明する
と、第１４図に示すように前記円錐形カツタ１６
は主カツタ１５により掘削された溝間を平形カツ
タ１８に先行して掘削するように配置され、前記
平形カツタ１８は円錐形カツタ１６により掘削さ
れた掘削面と主カツタによる掘削溝との間を掘削
するように配置されている。

この実施例によれば、主カツタ１５で掘削され
た溝間を２種類の補カツタ、即ち円錐形カツタ１
６と平形カツタ１８とで掘削することになるか
ら、円錐形カツタ１６及び平形カツタ１８の掘削
抵抗がきわめて小さくなり、円滑な掘削が可能と
なると共に、両カツタの摩耗も一層減少される。

尚、前述した各実施例は、いずれも四翼ビツト
の例を示したが、三翼ビツトにも適用されること
は勿論である。また、回転中心から半径の大きい
位置に同芯円上に配置される主カツタの数をその
内側に同芯円上に配置される主カツタの数よりも
多くすれば、周速の違いによる寿命の不均一化を
なくすことができる。

以上説明したように、本発明の竪穴掘削用ビツ
トは、カツタとして主カツタと補カツタで構成
し、主カツタをビツトの公転により自転して掘
削・排土を交互に行える刃と溝とを交互に形成し
た回転形カツタとなし、かつその刃先をこれと隣
接する補カツタの刃先より下方に位置させると共
に、その刃の溝が少なくとも前記補カツタの刃先
の先端と略々等しい深さをもち、該主カツタで先
に溝を掘削し、その溝間を補カツタで掘削するよ
うにしたから、深い溝の掘削が可能となり、必要
最低限の掘削トルク及びビツト荷重で掘削を行え
る。また主カツタは、その刃を回転方向に稜線を
有する断面三角形となしたから、掘削面への食い
つきが良く、ブレードビツトによる深溝の掘削を
効率よく行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の竪穴掘削用ビツトの一例を示す
正面図、第２図は第１図の掘削用ビツトの掘削状
態図、第３図は従来の竪穴掘削用ビツトの他の例
を示す正面図、第４図は本発明竪穴掘削用ビツト
の一実施例である四翼ビツトの正面図、第５図は
第４図の−矢視図、第６図はその四翼ビツト
の掘削状態図、第７図は本発明における主カツタ
であつて、第６図の−方向から見た側面図、
第８図は第７図の−断面図、第９図ないし第
１１図は本発明の他の実施例である四翼ビツトを
示し、第９図は正面図、第１０図は第９図の−
矢視図、第１１図は掘削状態図、第１２図ない
し第１４図も本発明の他の実施例である四翼ビツ
トを示し、第１２図は正面図、第１３図は第１２
図の−矢視図、第１４図は掘削状態図で
ある。 １１……排土管、１２……回転翼、１５……主
カツタ（切削形カツタ）、１５ｅ……主カツタの
刃、１５ｆ……主カツタの溝、１６……補カツタ
（円錐形カツタ）、１８……補カツタ（平形カツ
タ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転可能な排土管と、排土管の下部に上反角
   とすくい角をもつて放射状に取付けられた複数の
   回転翼と、回転翼の回転中心からの半径位置を異
   ならせて取付けられた複数個のカツタとを備え、
   前記カツタが主カツタと補カツタとから成り、主
   カツタはビツトの公転により自転して掘削・排土
   を交互に行える刃と溝とが交互に形成された回転
   形カツタであつて、回転方向に稜線をもつ断面三
   角形の刃を少なくとも一列有し、かつその刃先を
   これと隣接する補カツタの刃先より下方に位置さ
   せると共に、そのカツタの溝が少なくとも前記補
   カツタの刃先の先端と略々等しい深さをもち、前
   記主カツタで先に溝が掘削され、その溝間の部分
   が補カツタで掘削されるように構成したことを特
   徴とする竪穴掘削用ビツト。