(57)【要約】【課題】二重管削孔装置におけるインナービットとアウタービットとの関係について再検討を行い、掘削性能のより良好な小口径用の二重管削孔装置を提供する。【解決手段】外管２の内部にインナーロッド３を配設し、外管２の先端部にアウタービット４、インナーロッド３の先端部にインナービット５をそれぞれ備え、それらの外管２の内周面とインナーロッド３の外周面との間の間隙部を経由して掘削によって生じる繰り粉を排出するように構成した小口径用の二重管削孔装置において、前記インナービット５のアウタービット４に対する突出量Ｌがそのアウタービット４の外径Ｄの0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管の内部にインナーロッドを配設し、前記外管の先端部にアウタービット、前記インナーロッドの先端部にインナービットをそれぞれ備え、それらの外管の内周面とインナーロッドの外周面との間の間隙部を経由して掘削によって生じる繰り粉を排出するように構成した二重管削孔装置において、前記インナービットのアウタービットに対する突出量が該アウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定したことを特徴とする小口径用二重管削孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削によって生じる掘削石や掘削片等からなる繰り粉を外管とインナーロッドとの間の間隙部を経由して外部へ排出する二重管削孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の二重管削孔装置としては、削孔径が１２０ｍｍ程度の比較的大きな口径用のものが知られている（特許文献１）。それは、比較的大きな口径用の削孔手段として使用される場合には、外管の直径が大きく、インナーロッドとの間の間隙部を比較的容易に大きくとれることから、掘削によって生じる繰り粉をそれらの外管とインナーロッドとの間隙部を経由して外部へ排出することに然したる支障はなかったからである。しかしながら、法面安定化施工などにおいて一般的に使用されている削孔径が６５ｍｍ程度以下の小口径用の場合になると、外管の内径も自ずと小さくなり、しかもインナービットに対する回転力や打撃力を的確に伝達するため、インナーロッドの外径はあまり小さくできないことから、外管とインナーロッドとの間隙を充分大きくとることができず、このため繰り粉のスムーズな排出に支障を来たし、作業効率が低下するといった技術的問題があった。特に、この種の削孔装置では、インナーロッドが細くて剛性が不足する場合には、中間が撓んで軸心の振れを生じるという厄介な問題も絡んだ。
【特許文献１】特開２００１−１１５７６６号公報
【０００３】
ところで、その後の実験研究の結果、インナーロッドの断面形状を六角形や星形などに変更することにより、回転力や打撃力の伝達に必要な強度と軸心の振れを抑制可能な剛性を確保しながら、繰り粉の排出路の断面積を拡大し得ることが判明し、小口径用の二重管削孔装置の実用化にある程度のめどが立った。そこで、削孔ビット部分に関しても再検討を行うこととした。従来の削孔径が１２０ｍｍ以上の二重管削孔装置におけるインナービットとアウタービットとの関係について調べたところ、インナービットとアウタービットの先端部の位置が一致しているものや、インナービットの方がアウタービットに対して突出したものが知られている。その従来のインナービットのアウタービットに対する突出量は、アウタービットの外径のほぼ0.12倍程度であった（特許文献１〜３）。
【特許文献２】特許第３１８２３８８号公報
【特許文献３】特許第３３８２５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて研究開発したもので、二重管削孔装置におけるインナービットとアウタービットとの関係について再検討を行い、掘削性能のより良好な小口径用の二重管削孔装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、前記課題を解決するため、外管の内部にインナーロッドを配設し、前記外管の先端部にアウタービット、前記インナーロッドの先端部にインナービットをそれぞれ備え、それらの外管の内周面とインナーロッドの外周面との間の間隙部を経由して掘削によって生じる繰り粉を排出するように構成した小口径用の二重管削孔装置において、前記インナービットのアウタービットに対する突出量がそのアウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定するという技術手段を採用した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、インナービットのアウタービットに対する突出量をそのアウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定したので、後述の実験結果から明らかなように、繰り粉の目詰りが少なく、かつ掘削時にビット部や外管に作用する外力が支障のない程度に抑制され、掘削性能のより良好な小口径用の二重管削孔装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、掘削によって生じる掘削石や掘削片等からなる繰り粉が外管とインナーロッドとの間の間隙を経由して排出する小口径用の二重管削孔装置に適用可能であり、繰り粉の一部を外管の周囲の削孔の内壁面との間の間隙部を経由して排出する場合にも適用できる。本発明は、削孔径が６５ｍｍ程度以下の小口径用として特に有効である。インナービットのアウタービットに対する突出量は、アウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定する。インナーロッドの断面形状に関しては、六角形等の多角形状のほか、星形や円弧状に凹んだ多面形状のものが好適である。その円周面から凹んだ欠円部は、インナーロッドの軸方向に沿って直線上に形成したものであってもよいし、螺旋状に形成したものであってもよい。因みに、インナーロッドの内部の供給路を介してインナービットの部分に水などを供給することにより、繰り粉をスライム状にて排出することができる。なお、以下の実施例においては外管を後部から打込む後打ち方式の場合について説明するが、インナービットとアウタービットとを連係し、アウタービットを介して外管を引込む前引き方式にも適用が可能である。
【実施例】
【０００８】
図１は本発明の一実施例を示した全体構成図で、図２はその部分拡大図、図３はビットの先から見た拡大正面図である。図示のように、本実施例に係る小口径用二重管削孔装置１は、中空円筒状の外管２の内部にインナーロッド３を配設してなり、外管２の先端部にアウタービット４、インナーロッド３の先端部にインナービット５をそれぞれ備えるとともに、それらの外管２とインナーロッド３の後端部をアダプタ６に固着し、該アダプタ６を介して駆動機構７により回転力や打撃力を付加しながら掘削するように構成している。図２に示したようにインナービット５はアウタービット４に対して突出量Ｌだけ突出しており、図３に示したように、本実施例ではアウタービット４は６個の掘削刃８、インナービット５は４個の掘削刃９を備えている。インナービット５の外周面の各掘削刃９の中間位置には、略Ｖ字状の縦溝からなる繰り粉の排出溝１０を形成している。図４に示した図３のＡ−Ａ断面図のように、排出溝１０の中間部には、インナーロッド３の内部に形成した空気や水の供給路１１に接続した連通路１２が開口し、排出溝１０に空気や水を供給して繰り粉の排出を促進するように構成している。因みに、本実施例では、アウタービット４と外管２、インナービット５とインナーロッド３、外管２及びインナーロッド３の後端部とアダプタ６は、それぞれ螺合手段により固着している。
【０００９】
図５は図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。図示のように、本実施例におけるインナーロッド３の断面形状は六角形からなり、外周面は６個の平坦面１３から構成される。これらの６個の平坦面１３は、それぞれ円周面１４より凹んだ６個の欠円部１５を形成し、その分インナーロッド３の外周面と外管２の内周面との間に形成される繰り粉の排出路の断面積が拡大される。しかして、前記インナービット５及びアウタービット４による掘削により生じた繰り粉は、アウタービット４の外周部から掘削により形成される削孔の内壁面と外管２との間の間隙部を経由する経路と、インナービット５の外周面に形成された排出溝１０からインナーロッド３の外周面と外管２の内周面との間の間隙部を経由する経路とに分れて外部へ排出される。この場合、地質との関係で、地山の表層部や法面のようにれきや土砂が入混じっている地質の場合には、掘削により形成される削孔の内壁面が崩れやすく、外管２の外周部の排出路が目詰りを起しやすいため、繰り粉は主として後者のインナービット５の外周面の排出溝１０からインナーロッド３の外周面と外管２の内周面との間の間隙部を経由して排出されることになる。なお、インナーロッド３の外周面と外管２の内周面との間の間隙部を経由した繰り粉は、アダプタ６に形成された排出路１６から外部へ排出される。本実施例の場合には、インナーロッド３の断面形状を六角形としたので、６個の欠円部１５によって排出路の断面積が拡大され、小口径用の削孔装置でありながら、繰り粉の排出に十分な通路断面積を確保することができる。しかも、インナーロッド３の外周面において出っ張った角部の軸中心からの高さを大きくとることが可能なことから、撓みに対する十分な剛性を確保して軸心の振れを抑制するためにも有効である。
【００１０】
次に、本発明の特徴に関して説明する。図２に示したように、インナービット５はアウタービット４に対して突出量Ｌだけ突出している。本発明においては、このインナービットのアウタービットに対する突出量Ｌが小口径用の二重管削孔装置の掘削性能に与える影響に関して実験に基づいて再検討した。表１はその実験結果を示したものであり、小口径用の二重管削孔装置としてアウタービット４の外径が５５ｍｍのものを用いた場合の実験結果を示したものである。因みに、アウタービット４の外径が６０ｍｍの場合と６５ｍｍの場合についても同様の実験を行ったが、同様の実験結果が得られている。本実験においては、地山の地質例として、砂質土の場合と、粘性土の場合と、砂利を混在させたれき混り土の場合について、インナービットのアウタービットに対する突出量Ｌを変化させながら実際の削孔を行った。因みに、削孔条件としては、れき混り土、粘性土、砂質土の順に厳しい。本削孔実験においては、1.5ｍの外管とインナーロッドを２本ずつ使用して、途中で継足しながら2.5ｍの深さまで削孔し、そのときの掘削状態を観察して、良好な掘削状態の場合を○、実用的な掘削が困難な状態の場合を×、実用的にはあまり望ましくない掘削状態の場合を△で示した。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１の実験結果から明らかのように、地質が砂質土の場合には、インナービットのアウタービットに対する突出量Ｌが５ｍｍ未満の場合、すなわちその突出量Ｌの、アウタービットの外径Ｄに対する倍率Ｌ／Ｄが0.091未満の場合には、繰り粉の目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Ｌが０では実用的な削孔が困難な状態に至る。すなわち、掘削速度を大幅に減速しないと繰り粉の目詰りなどによって掘削が困難な状態に至る。インナービットの突出量Ｌが５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.091）から１５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.273）までは良好な掘削状態が得られる。突出量Ｌが２０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.364）に至ると、掘削時に作用する負荷、とりわけ外管に対する削孔の内壁面からの摩擦抵抗力が増え始め、削孔に要する所要時間も徐々に長くなる。突出量Ｌが２５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.455）以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質が砂質土の場合には、インナービットの突出量Ｌが５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.091）から２０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.364）の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。
【００１３】
地質が粘性土の場合には、インナービットのアウタービットに対する突出量Ｌが５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.091）未満の場合には、繰り粉の目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Ｌが０では実用的な削孔が困難な状態に至る。さらに詳細にはインナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）あたりから徐々に繰り粉の目詰りなどによって掘削が困難になり始め、その突出量Ｌが更に減るにつれて掘削の困難性が徐々に増大される。インナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）から１５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.273）までは良好な掘削状態が得られる。そして、突出量Ｌが１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）に至ると、掘削時に作用する負荷、とりわけ外管に対する削孔の内壁面からの摩擦抵抗力が増大し始め、削孔に要する所要時間が徐々に長くなる。突出量Ｌが２５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.455）以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質が粘性土の場合には、インナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）から１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。
【００１４】
地質がれき混り土の場合には、粘性土の場合と殆ど同じ実験結果が得られた。すなわち、インナービットのアウタービットに対する突出量Ｌが５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.091）未満の場合には、砕かれた岩片などの繰り粉による目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Ｌが０では実用的な削孔が困難な状態に至る。そして、インナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）あたりから１５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.273）までは良好な掘削状態が得られ、突出量Ｌが１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）に至ると、掘削時に作用する負荷が増大し始め、削孔に要する所要時間が徐々に長くなり、突出量Ｌが２５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.455）以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質がれき混り土の場合にも、インナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）から１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。
【００１５】
以上のように、地質が砂質土の場合には、インナービットの突出量Ｌが５ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.091）から２０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.364）の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当であり、同様に地質が粘性土あるいはれき混り土の場合には、インナービットの突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）から１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当であることが判った。本発明では、それらの実験結果を総合判断し、適当な突出量の範囲として共通する突出量Ｌが８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.145）から１８ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝0.327）の範囲を基に、小口径用の二重管削孔装置におけるインナービットのアウタービットに対する適当な突出量は、従来の大口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットの外径の略0.12倍より大きな0.15〜0.32倍の範囲とした。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例を示した全体構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】同実施例をビットの先から見た拡大正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…小口径用二重管削孔装置、２…外管、３…インナーロッド、４…アウタービット、５…インナービット、６…アダプタ、７…駆動機構、８，９…掘削刃、１０…排出溝、１１…供給路、１２…連通路、１３…平坦面、１４…円周面、１５…欠円部、１６…排出路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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