(57)【要約】【課題】  トンネル工事等において、軟弱地盤に埋設する補強用鋼管の先端部に装着して該鋼管を打ち込むために使用される外周ビットであって、掘削によって生じる繰粉の大部分を鋼管の内部を通してうまく後方へ排出できるビットを提供すること。【解決手段】    前端部にリング状の台座部が形成されるとともに、該台座部の内側には前記鋼管の内部に連通する開口部が形成され、前記リング状の台座部には、その周方向に沿って所定間隔で複数の硬質刃体が固着されるとともに、該硬質刃体の間隔部には、外周側が浅く内周側が次第に深くなるような傾斜底面を有する繰粉案内用の凹部が形成されている鋼管の外周ビット。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山補強用の鋼管の前端部に装着される外周ビットであって、その前端部にリング状の台座部が形成されるとともに、該台座部の内側には前記鋼管の内部に連通する開口部が形成され、前記リング状の台座部には、その周方向に沿って所定間隔で複数の硬質刃体が固着されるとともに、該硬質刃体の間隔部には、外周側が浅く内周側が次第に深くなるような傾斜底面を有する繰粉案内用の凹部が形成されていることを特徴とする鋼管の外周ビット。
【請求項２】
繰粉案内用凹部の傾斜底面の水平方向に対する傾斜角度が、５〜４５度である請求項１に記載の鋼管の外周ビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事等において、軟弱地盤に埋設する補強用鋼管の先端部に装着して該鋼管を打ち込むために使用される外周ビットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地山におけるトンネル工事においては、予めトンネル掘削場所付近に複数の鋼管を放射状に打ち込んで、当該鋼管に設けた通孔を通してセメントミルク等の補強材（グラウト材）を注入・固化させることにより地盤を補強（安定化）した後、該補強された地盤を掘削する長尺先受け工法が採用されることが多い。この補強用鋼管は、それ自体の先端外周部にリング状のビットを装着して穿孔と当該鋼管の埋設を同時に行っている。この外周ビットは、鋼管とともに地山中に残留させられる。
【０００３】
上記地盤安定化のための工法としては、例えば特許文献１に記載のものあり、この種の工法で採用されてきた穿孔ビットとしては、例えば特許文献２に記載されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０７７７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９３６８７号公報
【０００５】
上記特許文献２に記載の穿孔ビットは、鋼管の先端部にねじで取り付けられるもので、口径は鋼管の外径よりも若干大きく、掘削によって生じた繰粉（ずり）は、穿孔された穴の内壁と鋼管の外周部に形成される隙間を通って後方へ排出されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載されている穿孔ビットは、上述のとおり、繰粉を鋼管の外周部の隙間を通して後方へ流動させて排出するものであるが、穿孔された穴の内壁と鋼管の外周部との隙間は狭いので、繰粉が詰まりやすく、穿孔能率が低下するという問題点があった。また、鋼管を埋設した後は、鋼管の内部にグラウト材を注入して鋼管の外周部に設けた通孔を通して地山に浸透させるとともに、該鋼管をグラウト材を介して地山に密着させる必要があるので、鋼管と穿孔された穴内壁との隙間に繰粉が残置されてしまうと、当該残置部分が構造上の弱部となり、十分な地盤補強機能を発揮できなくなるといった問題点もある。
【０００７】
そこで、本発明は、掘削によって生じる繰粉の大部分を鋼管の内部を通して後方へ流動させて排出できる構造のビットを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、次のような構成とした。すなわち、請求項１に記載の鋼管の外周ビットは、地山補強用の鋼管の前端部に装着される外周ビットであって、その前端部にリング状の台座部が形成されるとともに、該台座部の内側には前記鋼管の内部に連通する開口部が形成され、前記リング状の台座部には、その周方向に沿って所定間隔で複数の硬質刃体が固着されるとともに、該硬質刃体の間隔部には外周側が浅く内周側が次第に深くなるような傾斜底面を有する繰粉案内用の凹部が形成されていることを特徴としている。また、請求項２に記載の鋼管の外周ビットは、上記請求項１に記載の鋼管の外周ビットであって、繰粉案内用凹部の傾斜底面の水平方向に対する傾斜角度が、５〜４５度であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の鋼管の外周ビットは、埋設用の鋼管の先端部に固着されるリング状のビットであって、その先端部に、複数の硬質刃体が所定間隔で固着されたリング状の台座部が形成され、その内側は鋼管内部に連通する開口部となっているので、その開口部にリング状の台座部の内側を掘削する中央ビットを配置し、該中央ビットと前記リング状の台座部を有する外周ビットとで鋼管埋設用の穴を穿孔することができる。この場合、中央ビットは、鋼管の内部に挿通したさく孔ロッドの先端部に装着しておく。掘削によって生じた繰粉は、中央ビットとリング状の台座部の間の隙間を通って鋼管内に流入するが、この外周ビットは、硬質刃体が固着されている台座部の当該硬質刃体の間隔部に、外周側が浅く、内周側が深い底面を有する案内用凹部が形成されているので、繰粉はこの凹部を通って速やかに鋼管内へ流入する。これにより、繰粉が順調に排出され、効率よく穿孔を行うことができる。上記案内用凹部の底面の傾斜角度αは、請求項２に記載の発明のように、水平方向に対し、５〜４５度としておくと繰粉の流動が良好に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１ないし図３は本発明に係る外周ビットを装着した埋設用鋼管を例示するもので、この外周ビット１は、全体がリング状に形成され、先端部にはリング状の台座部２が形成されている。この台座部２よりも後方には、該台座部よりも径の小さな胴部３が形成され、両者の間には傾斜外周面を有する接続部４が形成されている。
【００１１】
台座部２の前端面には、複数の硬質刃体５，…が所定間隔で固着されている。硬質刃体５の材質は超硬合金であり、該硬質刃体５の先端部は断面山形に尖ったチゼル状に形成されている。この硬質刃体５は、台座部２に形成した溝に嵌め込んでロウ付けされている。図示の実施形態では、硬質刃体５の数は６個で、等間隔に植設されているが、効率よく穿孔することができさえすれば、これよりも多くても少なくてもよい。また、硬質刃体５の形状は、図示例のようなチゼル形に限らず、ボタン形等、他の適当な形状とすることができる。
【００１２】
上記台座部２の前面部には、繰粉案内用の凹部（溝）１０が形成されている。この凹部１０は、上記硬質刃体５同士の間隔部に形成されていて、その底面は台座部の外周側が浅く、内周側が次第に深くなっている。このため、繰粉は外周側から内周側へうまく案内される。図示例では、凹部１０の底面が断面円弧状の丸みを帯びた面として形成され、凹部１０の正面から見た形状が、外周部に凸な放物線状となっているが、これに限らず、繰粉を内側に案内することができるものであれば、正面視同幅の溝状の凹部や三角形状の凹部等、他のどのような形状のものでもよい。なお、凹部の底面の傾斜角度αは、水平方向（外周ビットの中心軸と直角な方向）に対し５〜４５度としておくのが好ましく、１０〜２０度としておくのがより好ましい。
【００１３】
外周ビット１は全体がリング状ないし筒状であり、その内部には、図２、図４に示すように、後述する中央ビット５０及びこれのさく孔ロッド４０が配置されるため、段部１５ａ及び段部１５ｂを有する断面リング状の通孔１５が形成されている。そして、台座部２の内側に形成された段部１５ａには、硬質刃体５の内側端部が当接する位置決め用のリング１６が内嵌した状態で固着されている。また、外周用ビット１の胴部に形成された段部１５ｂには、補強用鋼管２０が後側からこの段部に当たるまで嵌合され、溶接、ボルト等の固着手段により固着されている。
【００１４】
この外周ビット１は、地山に埋設される補強用鋼管２０の先端部に固着して使用される。鋼管２０の外周部には、必要に応じて螺旋状の凸条２５が形成される。鋼管２０の埋設に際しては、図４に示すように、鋼管２０の内部に挿通したさく孔ロッド４０の先端部に中央ビット（先行ビット）５０を装着し、外周ビット１の内側に該外周ビット１よりも前に突出するように配置して掘削を行う。中央ビット５０の胴部外周部には、センタリング用の突起５７が適所に設けられていて、鋼管内部に接触し、中央ビット５０の中心軸と鋼管２０の中心軸とが一致した状態を維持する。中央ビット５０の先端部にも硬質刃体５５が植設されており、適所に水孔５６が穿設されている。さく孔ロッド４０の後端部と鋼管の後端部は、ともにさく岩機のシャンクロッドに取り付けて、さく岩機から打撃、回転、推力が伝達されるようにする。このため、鋼管２０の後端部には回転伝達用のキー２１と接合部材２２が固着されている。なお、掘削中は、さく孔ロッド４０の水孔を通して供給される水もしくは空気が中央ビットの水孔から吐出され、繰粉を排出方向に流動させる。
【００１５】
さく岩機から伝達される打撃力、推力、回転力により、中央ビット５０と本発明のリング状の外周ビット１によって穿孔が行われるとともに、穿孔された穴内に鋼管２０が埋設される。この穿孔中は、中央ビット５０の硬質刃体と、その周囲にある外周ビット１の硬質刃体によって地山が掘削され、大量の繰粉が発生するが、この繰粉は、中央ビット５０の外周部と本発明の外周用ビット１の内周部との隙間を通って鋼管内に流入し、該鋼管内を円滑に流動して、後方へ排出される。この外周ビット１の先端部に設けられている台座部２には、外周側が浅く、内周側が深くなる凹部１０が設けられているので、鋼管内へ繰粉がうまく案内されるのである。
【００１６】
所定深さの穿孔と埋設が完了したら、中央ビット５０をさく孔ロッド４０とともに鋼管２０の内部を通して後方へ引き抜き、回収する。鋼管２０と、その先端部の外周ビット１は、そのまま地山内に残留させられる。なお、中央ビット５０を、これらとともに穴内部に残留させてもよい。
【００１７】
埋設した鋼管２０の後端部から従来と同様の方法にしたがって、グラウト材を注入する。埋設用の鋼管２０の外周部の適当な位置には、内外に連通する複数の通孔２０ａ，…が穿設されているので、鋼管内に注入されたグラウト材はこの通孔２０ａ，…を通して鋼管の外周部に流出し、該鋼管と穿孔された穴内壁との隙間を充填するとともに、地山内に浸透して、やがて固化する。これにより、軟弱な地山が補強されるのである。
【００１８】
この外周ビット１は、上記のとおり、先端部に設けられているリング状の台座部の硬質刃体５，…の間隔部に、外周側が浅く、内周側が深くなるような複数の案内用の凹部１０，…が形成されているので、発生する繰粉を円滑に鋼管内へ導くことができる。鋼管内は後端部に連通する所定の空間が形成されているので、繰粉の流動が妨げられず、良好な排出状態を維持することができる。鋼管の外周部を通して繰粉を後方へ流出させる場合は、穴壁の崩落等により、繰粉詰まりが生じやすいが、鋼管の内部を通すので、このような問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の外周ビットは、鋼材等の材料を用いて工業生産的に製造することが可能であり、土木分野で効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の外周ビットの正面図である。
【図２】鋼管に装着した状態を表す一部断面側面図である。
【図３】鋼管の後端部の背面図である。
【図４】中央ビットを装着した状態を表す一部断面側面図である。
【図５】外周ビットを装着した鋼管の外観図である。
【図６】外周ビットの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１        外周ビット
２        台座部
３        胴部
４        接続部
５        硬質刃体
１０        凹部
２０        鋼管
４０        さく孔ロッド
５０        中央ビット
【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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【図６】
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