(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリートのような鋼鉄製構造物が埋没した地山などに削孔を形成するのに繰り粉等の詰まりを防いで円滑な削孔の形成およびケーシングパイプの挿入を促す。【解決手段】ケーシングパイプ１の先端に回転自在に取り付けた掘削ビット３に回転力と推力とを与えることで削孔を形成してケーシングパイプ１を挿入する掘削工具にあって、掘削ビット３の先端面に、直線状の切刃８Ａを有する切削刃タイプの掘削チップ８を、切刃８Ａが先端面の内周から外周縁に亙って掘削ビット３の回転軸線Ｏに垂直な１つの平面Ｐ上に略位置するようにして配設するとともに、掘削ビット３の外周面には、先端面に開口して後端側に延びる排出溝９を周方向において掘削チップ８の外周縁の間に形成し、この排出溝９の先端側を向く壁面９Ａにはケーシングパイプ１の内周部に連通する排出孔１０を形成する。【選択図】図２
2011162996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングパイプの先端に掘削ビットが回転自在に取り付けられて、この掘削ビットに回転力と推力とを与えることにより削孔を形成するとともに、該削孔に上記ケーシングパイプを挿入する掘削工具であって、上記掘削ビットの先端面には、直線状の切刃を有する切削刃タイプの掘削チップが、上記切刃を上記先端面の内周から外周縁に亙って上記掘削ビットの回転軸線に垂直な１つの平面上に略位置させるようにして配設されるとともに、上記掘削ビットの外周面には、上記先端面に開口して後端側に延びる排出溝が周方向において上記掘削チップの外周縁の間に形成されており、この排出溝の先端側を向く壁面には、上記ケーシングパイプの内周部に連通する排出孔が形成されていることを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
上記掘削ビットの先端面には、該先端面の内周から外周縁に亙って複数の上記掘削チップが配列されたチップ列が、周方向に間隔をあけて複数列配設されており、このうち少なくとも１つのチップ列の隣接する上記掘削チップ同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置が、他の少なくとも１つのチップ列の隣接する上記掘削チップ同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置に対して、上記掘削ビットの回転軸線に対する径方向に異なる位置とされていることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
【請求項３】
上記排出孔は、上記排出溝の先端側を向く上記壁面と、該排出溝の外周側を向く底面との交差稜線部に沿って延びるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事等の鋼管先受け工法において、地山に掘削ビットにより削孔を形成するのと同時に、この削孔にケーシングパイプを挿入してゆく掘削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事等を行うのに先立って、このように地山に削孔を形成するのと同時にこの削孔にケーシングパイプ（鋼管）を挿入することにより、切刃の安定や坑口の補強、地盤の改良等を行う掘削工具として、例えば特許文献１には、掘削ビットの先端部が大径部と小径部を備えた２段形状に形成され、これら大小径部の前面が軸心に垂直な平面とされて、これらの前面にそれぞれ超硬合金チップで作られた３個の硬質刃体が放射状に植設されるとともに、このうち大径部の前面に繰り粉排出用の穴が設けられたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようにトンネル工事等に先立って地山に削孔を形成するとともにケーシングを挿入する際に、当該地山には不要な既設の鉄鋼製構造物（例えば、廃棄された建造物の鉄筋コンクリート製の支持杭など）が埋没していることがあり、このような構造物に削孔を形成するのに、一般的なボタン形のチップを植設した掘削ビットでは、チップによって鉄筋等の鉄鋼製部分が打撃されても変形するだけとなるため、当該鉄鋼製部分を切断して削孔を形成するのは困難となる。
【０００５】
この点、上記特許文献１に記載されたように、軸心に垂直な平面に硬質刃体が放射状に植設された、いわゆる切削刃タイプの掘削チップを有する掘削ビットでは、この掘削ビットに打撃力を与えることなく回転力と推力とを与えることにより、掘削チップの切刃によって構造物の鉄鋼製部分を削り取るように切断して除去し、削孔を形成することができる。なお、このような切削刃タイプの掘削チップは、打撃力を与えると切刃に割損を生じるおそれがある。
【０００６】
ところが、この特許文献１に記載された掘削工具では、上述のように掘削ビットの先端部が大小径部を有する２段形状とされていて、これら大小径部のそれぞれの前面に切削刃タイプの掘削チップが植設されているため、特に鉄筋が掘削ビットの軸心に対して斜めに延びていたりして、これら大小径部の外周縁で同時に１本の鉄筋が切断されたりすると、その間の部分は削り取られることなく、鉄筋棒がぶつ切りにされた状態となってある程度の長さの棒状のまま残されてしまう。
【０００７】
そして、このようにぶつ切りにされた鉄筋棒は、鉄筋の切屑やコンクリートの掘削屑などと一緒に、大径部の前面に設けられた繰り粉排出用の穴に収容されるが、その際に、この穴内に鉄筋棒が引っ掛かって排出されなくなってしまい、これに、後から収容される繰り粉や掘削屑が詰まりを生じて、最終的には繰り粉を排出することができなくなり、掘削を行うことが不可能となってしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたもので、鉄筋コンクリートのような鋼鉄製構造物が埋没した地山などに削孔を形成する場合においても、鉄筋がある程度の長さをもったままぶつ切りにされて繰り粉等の詰まりを生じたりするのを避けることができ、円滑な削孔の形成およびケーシングパイプの挿入を促すことが可能な掘削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、ケーシングパイプの先端に掘削ビットが回転自在に取り付けられて、この掘削ビットに回転力と推力とを与えることにより削孔を形成するとともに、該削孔に上記ケーシングパイプを挿入する掘削工具であって、上記掘削ビットの先端面には、直線状の切刃を有する切削刃タイプの掘削チップが、上記切刃を上記先端面の内周から外周縁に亙って上記掘削ビットの回転軸線に垂直な１つの平面上に略位置させるようにして配設されるとともに、上記掘削ビットの外周面には、上記先端面に開口して後端側に延びる排出溝が周方向において上記掘削チップの外周縁の間に形成されており、この排出溝の先端側を向く壁面には、上記ケーシングパイプの内周部に連通する排出孔が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された掘削工具では、特許文献１に記載された掘削工具と同様に掘削チップが直線状の切刃を有する切削刃タイプのものであって、掘削ビットに打撃力を与えることなく回転軸線回りの回転力と回転軸線方向前方側への推力のみを与えることにより、通常の地盤は勿論、地山に埋設された鉄鋼製構造物でも鉄鋼部分を上記切刃によって切削するようにして削孔を形成し、ケーシングパイプを挿入してゆく。
【００１１】
そして、この切削刃タイプの掘削チップは、その切刃を掘削ビットの先端面の内周から外周縁に亙って上記回転軸線に垂直な１つの平面上に位置させるようにして配設されており、すなわち特許文献１に記載の掘削工具のように掘削ビットの２段の前面のそれぞれに掘削チップが配設されて軸線方向に切刃が不連続となることがない。このため、たとえ鉄筋コンクリートのような鉄鋼製構造物を掘削する場合に鉄筋が回転軸線に対して斜めに延びていても、鉄筋は掘削チップが食い付いたところから長手方向の一方向に向けて削り取られてゆくことになるので、鉄筋がある程度の長さをもったままぶつ切りにされるのを防ぐことができる。
【００１２】
さらに、こうして切断された鉄鋼の切屑やコンクリートの掘削屑、あるいは地盤の掘削の際の繰り粉は、特許文献１に記載の掘削工具のような大径部の前面に設けられた繰り粉排出用の穴に直接収容されるのではなく、掘削ビットの外周面に形成された排出溝に一旦収容されて、この排出溝の先端側を向く壁面に形成された排出孔からケーシングパイプの内周部を通して排出される。このため、鉄筋が万一ぶつ切りに切断されたとしても、掘削ビットの外周面に開口したこの排出溝の中で、排出孔から排出され易いようにその姿勢を整えることができ、排出孔の中で引っ掛かって詰まりを生じたりすることなく鉄筋を円滑にケーシングパイプ内周部に送り出して排出することが可能となる。
【００１３】
ところで、鉄筋コンクリートのような鉄鋼製構造物の鉄筋が、上述のように掘削ビットの回転軸線に対して斜めに延びているのではなく、この回転軸線に垂直な平面に沿って延びていると、同じく掘削ビットの回転軸線に垂直な１つの平面上に位置した掘削チップの切刃は、上述のように鉄筋に食い付いたところから長手方向の一方向に向けて鉄筋を削り取るのではなく、上記回転軸線を中心とした外周縁の回転径の範囲で鉄筋の周面に全体的に食い付いて、この範囲で鉄筋をその直径方向の肉厚が薄くなるように削り取ってゆくことになる。ところが、このような場合には、鉄筋が直径方向に完全に削り取られる前に、上記回転径の範囲の両端部で破断してしまい、ある程度の長さを持ったまま排出孔に送り込まれて詰まりの原因となるおそれがある。
【００１４】
そこで、このような場合の詰まりを防ぐには、上記掘削ビットの先端面に、該先端面の内周から外周縁に亙って複数の上記掘削チップが配列されたチップ列を、周方向に間隔をあけて複数列配設し、このうち少なくとも１つのチップ列の隣接する上記掘削チップ同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置を、他の少なくとも１つのチップ列の隣接する上記掘削チップ同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置に対して、上記掘削ビットの回転軸線に対する径方向に異なる位置とするのが望ましい。
【００１５】
このように複数の掘削チップを配列したチップ列を掘削ビットの先端面に配設すると、１つのチップ列において隣接する掘削チップ同士の継ぎ目には僅かな幅で切刃が存在しない部分が生じるので、上述のように鉄筋が掘削ビットの回転軸線に垂直な平面上に延びている場合に直径方向の肉厚が薄くなるように削り取られていくと、この継ぎ目の部分では小さな突条状の筋が鉄筋の被切削面に形成されることになる。
【００１６】
ただし、この継ぎ目の位置は、少なくとも１つのチップ列の少なくとも１つの継ぎ目の位置が、他の少なくとも１つのチップ列の少なくとも１つの継ぎ目の位置に対して、上記回転軸線に対する径方向に異なる位置とされているので、これらの継ぎ目によって鉄筋に形成される突条筋の位置も異なる位置となり、すなわち一方のチップ列の継ぎ目によって形成された筋が、掘削ビットの回転によって他方のチップ列の掘削チップによって削り取られるとともに、鉄筋の長手方向の異なる位置にこの他方のチップ列の継ぎ目によって筋が形成され、この筋が次に上記一方のチップ列の掘削チップによって削り取られるという切削形態を繰り返すことになる。
【００１７】
ところが、このように突条筋が形成された部分を掘削チップの切刃が削り取る際には、筋のない部分よりも削り代が大きくなることから、切刃が食い付く際の衝撃や抵抗も筋のない部分より大きくなり、このような衝撃や抵抗が繰り返し作用することによって応力が集中して破断を生じ易くなる。このため、上述のような構成を採ることにより、鉄筋が上記回転径の範囲の両端部で破断する前に、これら継ぎ目の位置で破断するようにして短くしたり、あるいは両端部で破断しても排出溝に収容された時に突条筋の位置でバラバラになるようにして、排出孔での詰まりを防ぐことができるのである。
【００１８】
また、この排出孔は、上記排出溝の先端側を向く上記壁面だけに開口するようにされていてもよいが、この壁面と、排出溝の外周側を向く底面との交差稜線部に沿って延びるように形成すれば、排出孔の開口面積をより大きく確保して一層確実な詰まりの防止を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、トンネル工事等において鉄筋コンクリートのような鋼鉄製構造物が埋没した地山などに削孔を形成してケーシングパイプを挿入する場合でも、鉄筋が排出孔に引っ掛かって繰り粉等の詰まりを生じるのを防止することができ、これにより確実に削孔を形成して円滑にケーシングパイプを挿入してゆくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の掘削工具の一実施形態を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の側断面図である。
【図３】図１に示す実施形態を回転軸線方向先端側からみた正面図である。
【図４】図２におけるＺＺ断面図である。
【図５】図１に示す実施形態における掘削ビットの斜視図である。
【図６】図５に示す掘削ビットの一部破断側面図である。
【図７】図１に示す実施形態におけるシャンクデバイスの斜視図である。
【図８】図７に示すシャンクデバイスの側面図である。
【図９】図７に示すシャンクデバイスを回転軸線方向先端側からみた一部破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１ないし図９は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においては、必要に応じて溶接等により順次継ぎ足される鋼管等の円筒状のケーシングパイプ１の先端にケーシングトップ２を介して、掘削ビット３が、上記ケーシングパイプ１がなす円筒の中心線を回転軸線Ｏとして回転自在に取り付けられており、掘削時にはこの掘削ビット３に、図示されない掘削装置から回転軸線Ｏに沿ってケーシングパイプ１内に挿通された掘削ロッド４によってシャンクデバイス５を介して回転軸線Ｏ回りの回転方向Ｔへの回転力と回転軸線Ｏ方向先端側（図１、図２、図６、図８において左側）への推力が与えられることにより、地山等の地盤に削孔を形成するとともに、この削孔にケーシングパイプ１を挿入して行く。
【００２２】
ケーシングトップ２は、その先端側部分がケーシングパイプ１と略等しい内外径を有するとともに、後端側部分は先端側部分よりも一段小さな内外径を有する多段円筒状に形成され、この後端側部分がケーシングパイプ１の先端部内周に嵌挿された上で、先端側部分に向けて外周面が一段拡径する段部がケーシングパイプ１の先端部に溶接されることにより、ケーシングパイプ１先端に一体に取り付けられる。従って、ケーシングパイプ１の内周部先端側には、このケーシングトップ２の後端面２Ａが一段縮径するように後端側に向けられて配設される。また、ケーシングトップ２の先端側部分の内周面には回転軸線Ｏを中心とした環状溝２Ｂが形成されている。
【００２３】
このケーシングパイプ１内に挿入される掘削ロッド４は、正六角柱状のロッド本体４Ａの先端部に、このロッド本体４Ａよりも径の小さな首部４Ｂを介して、該首部４Ｂよりも外径が僅かに大きな雄ネジ部４Ｃが形成されるとともに、ロッド本体４Ａの後端部には、同様の首部４Ｂおよび雄ネジ部４Ｃが形成されたものであり、雄ネジ部４Ｃが螺合可能な雌ネジ部が両端部に形成された図示されないカップリングを介して複数の掘削ロッド４が連結されることにより、必要に応じて上記回転軸線Ｏに沿って順次継ぎ足されてケーシングパイプ１内に挿入されてゆく。また、この掘削ロッド４には、その中心線に沿って貫通孔４Ｄが形成されている。
【００２４】
こうして必要に応じて継ぎ足される掘削ロッド４は、その最先端の掘削ロッド４の先端部の雄ネジ部４Ｃが、ケーシングパイプ１のうち最先端のケーシングパイプ１内に収容された上記シャンクデバイス５の後端部に開口する雌ネジ部５Ａにねじ込まれ、さらにこの後端部に一対のピン６が上記首部４Ｂを挟み込むように打ち込まれることにより抜け止めされて、上記回転軸線Ｏ回りに該シャンクデバイス５と一体に回転可能、かつ該回転軸線Ｏ方向に進退可能とされる。
【００２５】
このシャンクデバイス５は、図７および図８に示すように、上記後端部を除いて、その外径が先端側に向かうに従い２段に縮径する外形略多段円柱状に形成されている。このうち後段部分の外径は、ケーシングパイプ１の内径より小さく、かつケーシングトップ２の後端側部分の内径よりは大きくされるとともに、中段部分の外径はケーシングトップ２の後端側部分の内径より僅かに小さくされていて、シャンクデバイス５をケーシングパイプ１内に後端側から挿入すると、この中段部分がケーシングトップ２の後端側部分の内周に嵌挿させられるとともに、後段部分の先端側を向く面がケーシングトップ２の上記後端面２Ａに当接するようにされている。
【００２６】
また、このシャンクデバイス５の前段部分の外径は、上記中段部分よりも僅かに小さな外径とされるとともに、後端部はこの前段部分よりもさらに小さな外径とされる。なお、この後端部に開口した雌ネジ部５Ａのネジ孔の底からシャンクデバイス５の前段部分の先端面にかけては、掘削ロッド４の貫通孔４Ｄに連通する貫通孔５Ｂが、シャンクデバイス５がなす多段円柱の中心線に沿って形成されている。
【００２７】
また、シャンクデバイス５の外周面には、その前段部分の先端面から後段部分の後端面に亙って、図９に示すように断面等脚台形状をなす凹溝５Ｃが周方向に等間隔をあけて複数（本実施形態では３つ）形成されている。さらに、上記前段部分の外周面には、これらの凹溝５Ｃにそれぞれ連通して掘削時の掘削ロッド４およびシャンクデバイス５の回転方向Ｔ側に延びる係合凹部５Ｄが形成されている。また、上記貫通孔５Ｂから各凹溝５Ｃの外周側を向く底面にかけては、この底面側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜した吐出孔５Ｅがそれぞれ形成されている。
【００２８】
さらに、ケーシングトップ２を介してケーシングパイプ１の先端に取り付けられる上記掘削ビット３は、これらケーシングパイプ１およびケーシングトップ２よりも大きな外径を有する円盤状の先端部と、ケーシングトップ２の先端側部分の内径よりも僅かに小さな外径でシャンクデバイス５の前段部分の外径よりも僅かに大きな内径の円筒状をなすスカート部とが、互いの中心線を同軸にして一体形成された概略有底円筒状をなしている。
【００２９】
このうち、上記スカート部の外周面には上記中心線を中心とした断面「コ」字状の環状溝３Ａが形成されていて、この環状溝３Ａには弾性変形可能な鋼材等からなるＣ字状のリング７が嵌め込まれており、掘削ビット３は、このリング７を縮径させつつスカート部をケーシングトップ２の先端側部分の内周に先端側から挿入して、リング７がこのケーシングトップ２の内周面に形成された上記環状溝２Ｂに達したところで拡径してこれら環状溝３Ａ、２Ｂの双方に係合することにより、その中心線を上記回転軸線Ｏに一致させてこの回転軸線Ｏ回りに回転自在、かつ該回転軸線Ｏ方向には抜け止めされて、ケーシングパイプ１の先端（ケーシングトップ２の先端部）に取り付けられる。
【００３０】
また、スカート部の内周面には、このスカート部内周にシャンクデバイス５の前段部分を挿入した際に上記各凹溝５Ｃに挿通可能で、かつこの前段部分の先端面をスカート部の底面に当接させてシャンクデバイス５を上記回転方向Ｔに回転させた際に上記係合凹部５Ｄにそれぞれ収容可能な係合凸部３Ｂが、これら凹溝５Ｃおよび係合凹部５Ｄと同数、周方向に等間隔に形成されており、こうして係合凹部５Ｄに係合凸部３Ｂがそれぞれ収容されて係合することにより、掘削ビット３はシャンクデバイス５に対しても回転軸線Ｏ方向に抜け止めされるとともに、この回転軸線Ｏ回りに上記回転方向Ｔに向けて一体に回転可能とされる。
【００３１】
一方、掘削ビット３の先端部には、その先端面に、掘削チップ８が植設されている。この掘削チップ８は、鋼材等からなる掘削ビット３の本体に対して高硬度の超硬合金等により形成されていて、本実施形態では図１や図２、図５に示すように概略方形の平板状をなし、ただしこの方形の１つの辺に沿う側面は傾斜面とされていて、この傾斜面と、該傾斜面に鋭角に交差する１つの方形面との交差稜線部に直線状に延びる切刃８Ａが形成された、切削刃タイプの掘削ビットとされている。
【００３２】
このような掘削チップ８は、本実施形態では上記先端面に形成された先端側に開口する断面「コ」字状の溝３Ｃに上記切刃８Ａとは反対側の部分が嵌め込まれた上で、ろう付け等によって接合されることにより、上記１つの方形面を掘削時の回転方向Ｔに向けて、切刃８Ａを先端側に突出させるようにして掘削ビット３先端部に固定される。そして、こうして取り付けられた掘削チップ８は、図１および図２に示すようにその直線状の切刃８Ａが、上記中心線すなわち掘削ビット３の回転軸線Ｏに垂直な１つの平面Ｐ上に位置するように配設されている。
【００３３】
ここで、本実施形態では、図３に示すように掘削ビット３の先端面に複数条（本実施形態では３条）の上記溝３Ｃが、それぞれ該先端面内周の上記中心線（回転軸線Ｏ）上の位置からこの先端面の外周縁に亙って半径方向に延びるように、かつ周方向には等間隔に放射状に形成されており、これらの溝３Ｃに、それぞれ複数（本実施形態では３つずつ）の掘削チップ８が互いの側面を突き合わせるように配列されて固定されていて、それぞれ３つの掘削チップ３により３列のチップ列Ａ〜Ｃが形成されるようになされている。そして、これらのチップ列において各掘削チップ８の切刃８Ａが一直線状に連なるようにされるとともに、すべての掘削チップ８の切刃８Ａが、上記回転軸線Ｏに垂直な１つの平面Ｐ上に位置させられている。
【００３４】
なお、本実施形態では、こうして複数のチップ列を構成する掘削チップ８のうち、少なくとも１つのチップ列の隣接する掘削チップ８同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置が、他の少なくとも１つのチップ列の隣接する掘削チップ８同士の少なくとも１つの継ぎ目の位置に対して、上記回転軸線Ｏに対する径方向に異なる位置とされている。具体的に、本実施形態では、３列のチップ列のうち２列のチップ列（図３において符号Ａ、Ｂで示すチップ列）においては、隣接する掘削チップ８同士の２つの継ぎ目の位置が、上記一直線状に連なる切刃８Ａの半径方向の全長を略等分するように、径方向に互いに等しい位置とされている。
【００３５】
これに対して、残りの１列のチップ列（図３において符号Ｃで示すチップ列）では、個々の掘削チップ８の上記径方向の幅（切刃８Ａの長さ）がＡ、Ｂ２列のチップ列の掘削チップ８とは異なる大きさとされて、その２つの継ぎ目の位置がこれらＡ、Ｂ２列のチップ列における２つの継ぎ目の位置よりそれぞれ僅かに内周側に位置するようにずらされており、これにより本実施形態ではチップ列Ａ、Ｂの隣接する掘削チップ８同士の継ぎ目の位置と、チップ列Ｂの隣接する掘削チップ８同士の継ぎ目の位置とが、回転軸線Ｏに対する径方向に異なる位置とされている。
【００３６】
なお、これら３列のチップ列Ａ〜Ｃの最も内周側に位置する掘削チップ８同士の互いに対向する側面は、回転軸線Ｏ方向先端側から見て図３に示すように挟角１２０°の断面凸Ｖ字状に形成されていて、これらの側面が隙間なく突き合わされるようにされている。さらに、これらのチップ列Ａ〜Ｃの最外周に位置する掘削チップ８は、外周側を向く側面が先端側に向かうに従い外周側に向かうように僅かに傾斜させられていて、切刃８Ａが掘削ビット３の先端部外周面より僅かに突出するようにされている。
【００３７】
また、掘削ビット３の上記先端面は、上記溝３Ｃが形成された部分を尾根の稜線とする偏平した三角形山型の突条が上記回転軸線Ｏから該回転軸線Ｏに垂直に溝３Ｃに沿って放射状に延びるように形成され、ただし周方向に隣接する突条同士が交差する谷部には、さらに一段凹むようにして凹所３Ｄが形成された形状とされている。ここで、この凹所３Ｄは、回転軸線Ｏ方向先端側から見て図３に示すように該回転軸線Ｏを要の位置とする概略扇形をなし、ただし溝３Ｃには連通しないようにされている。
【００３８】
さらに、この凹所３Ｄの先端側を向く底面は、同じく回転軸線Ｏ方向先端側から見て該凹所３Ｄを挟む２つの溝３Ｃの二等分線上に尾根の稜線を有して上記突条よりもさらに偏平した三角形山型をなして、先端面の内周側から外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜させられている。また、掘削ビット３の先端部には、スカート部内周の底面から回転軸線Ｏに沿って、シャンクデバイス５の貫通孔５Ｂに連通する連通孔３Ｅが先端側に向けて穿設されており、この連通孔３Ｅは上記溝３Ｃに達する手前で複数（本実施形態では３つ）の小孔に分岐して、これらの小孔はそれぞれ凹所３Ｄの底面の上記稜線上に開口するように、先端側に向かうに従い外周側に向けて延びている。
【００３９】
さらにまた、この掘削ビット３の先端部の外周面には、上記先端面に開口して後端側に延びる排出溝９が周方向に間隔をあけて形成されており、この排出溝９の先端側を向く壁面９Ａには、ケーシングパイプ１の内周部に連通する排出孔１０が形成されている。すなわち、本実施形態では、周方向において上記複数のチップ列Ａ〜Ｃの最外周に位置する掘削チップ８の間に位置するように間隔をあけて複数（本実施形態では３つ）の排出溝９が、それぞれ溝３Ｃには連通せずに上記凹所３Ｄに連通するように形成されている。
【００４０】
より詳しくは、本実施形態の排出溝９は、回転軸線Ｏに垂直とされて先端側を向く上記壁面９Ａと、この壁面９Ａに直交して回転軸線Ｏに平行に延びる底面９Ｂとから構成されており、このうち底面９Ｂは、その周方向中央部が回転軸線Ｏを中心とした凸円筒面状をなして外周側を向くとともに、周方向の両端部はこの中央部の凸円筒面に滑らかに連なる凹円筒面状をなして外周側に切れ上がるように形成され、これら両端部が切れ上がって掘削ビット３の先端部外周面と交差した部分の間の排出溝９の溝幅は、凹所３Ｄの外周側の幅よりも大きく、また周方向に隣接する排出溝９間に残される掘削ビット３の外周面の幅よりも大きくされている。
【００４１】
一方、排出孔１０は、本実施形態では各排出溝９の周方向の中央部において上記壁面９Ａと底面９Ｂとの交差稜線部に沿って延びるように開口するとともに、後端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜して延びて掘削ビット３の先端部を貫通し、上記スカート部の内周面と内周部底面との交差稜線部に開口するように形成されている。ここで、排出孔１０は、このように後端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜した方向から見たときに、上記壁面９Ａと底面９Ｂとの交差稜線部およびスカート部の内周面と内周部底面との交差稜線部に長軸の中央部が接するようにして周方向に延びる長円状をなすように形成されている。
【００４２】
なお、この排出孔１０の周方向の長さは、排出溝９の周方向の上記溝幅や、凹所３Ｄの外周側の上記幅よりも小さくされていて、シャンクデバイス５の外周面に形成された上記凹溝５Ｃの溝幅と略等しくされている。そして、これらの排出孔１０は、掘削ビット３のスカート部の係合凸部３Ｂがシャンクデバイス５の係合凹部５Ｄに収容されて、これら掘削ビット３とシャンクデバイス５とが回転方向Ｔに向けて一体に回転可能とされた状態で、シャンクデバイス５の上記凹溝５Ｃに連通するようにされており、この凹溝５Ｃとスカート部内周面およびケーシングトップ２の内周面との間の空間を介して、ケーシングパイプ１の内周部に連通するようにされている。
【００４３】
このように構成された掘削工具においては、上述のように掘削ビット３の係合凸部３Ｂをシャンクデバイス５の係合凹部５Ｄに収容した状態で、上記掘削装置から掘削ロッド４およびシャンクデバイス５を介して回転方向Ｔに向けての回転力と回転軸線Ｏ方向先端側に向けての推力とを作用させると、掘削ビット３はシャンクデバイス５と一体に回転方向Ｔに回転させられるとともに、シャンクデバイス５の先端面が掘削ビット３のスカート部内周底面に当接することによって上記推力も伝播され、掘削ビット３先端面の掘削チップ８により地山等の地盤に削孔が形成されてゆく。このとき、掘削ビット３には打撃力は与えられず、従って切刃８Ａが鋭角をなす切削刃タイプの掘削チップ８であっても割損が生じることはない。
【００４４】
一方、シャンクデバイス５の後段部分の先端側を向く面は、ケーシングトップ２の後端面２Ａに当接するようにされているので、掘削ロッド４およびシャンクデバイス５を介して作用させられた推力はケーシングトップ２にも伝播され、これによりケーシングトップ２およびケーシングパイプ１は回転することなく前進させられて、掘削ビット３によって形成された上記削孔内に挿入されてゆく。
【００４５】
なお、掘削時には掘削装置から掘削ロッド４の貫通孔４Ｄを通してシャンクデバイス５の貫通孔５Ｂに水等の流体が供給され、この流体は掘削ビット３の連通孔３Ｅから噴出して、掘削時に生成される繰り粉等を排出溝９に送り出すとともに、シャンクデバイス５の吐出孔５Ｅからも噴出して、排出溝９から排出孔１０を通り凹溝５Ｃとスカート部内周面およびケーシングトップ２の内周面との間の上記空間を後端側に送り出される繰り粉等の排出を促す。
【００４６】
また、こうして所定の深さまで削孔が形成されてケーシングパイプ１が挿入された後は、掘削ロッド４およびシャンクデバイス５を上記回転方向Ｔの反対側に回転させることにより係合凹部５Ｄから係合凸部３Ｂを抜き出すようにして係合を解き、次いで係合凸部３Ｂを凹溝５Ｃに通すようにしてこれら掘削ロッド４およびシャンクデバイス５を後退させることにより、地山中にはケーシングパイプ１およびケーシングトップ２と掘削ビット３とが残された状態となるので、例えばケーシングパイプ１に薬液を供給して掘削ビット３の上記連通孔３Ｅや排出孔１０から地山等の地盤に注入することにより地盤改良を行ったりすることができる。
【００４７】
さらに、このように削孔を形成してケーシングパイプ１を挿入する途中に、既設の不要な鉄筋コンクリート等の鉄鋼製構造物が地山等に埋没していたとしても、上述のように掘削チップ８が切削刃タイプのものであって、鋭角をなす直線状の切刃８Ａを備えており、この鋭利な切刃８Ａが掘削ビット３に与えられる回転力と推力によって鉄筋等の構造物を削り取るようにして切断することで、かかる鉄鋼製構造物にも削孔を形成することができる。勿論、鉄筋コンクリートのコンクリート部分などもこの切削刃タイプの掘削チップ８によって掘削可能である。
【００４８】
そして、さらに上記構成の掘削工具では、この掘削チップ８の切刃８Ａが、掘削ビット３の先端面の内周から外周縁に亙って、掘削ビット３の回転軸線Ｏに垂直な１つの平面Ｐ上に位置するようにされており、従って鉄筋コンクリートのような鉄鋼製構造物の鉄筋が掘削ビット３の回転軸線Ｏに対して斜めに延びていたりしても、切刃８Ａはまずその上記外周縁に位置する部分が鉄筋に食い付き、この位置から内周側に向けて鉄筋をその長手方向の一方向に向けて削り取るように細かく分断してゆく。これは、鉄筋が回転軸線Ｏに平行に延びている場合でも同じである。
【００４９】
また、鉄筋が回転軸線Ｏに垂直な平面に沿って延びるように埋没していたりしても、同様に回転軸線Ｏに垂直な平面Ｐ上に位置する切刃８Ａが掘削ビット３の回転と前進により鉄筋をその直径方向の肉厚が薄くなるように削り取ってゆく。このため、結果的に鉄筋がいずれの方向に延びていてもこれを確実に細かく分断することができ、ある程度の長さを持ったまま鉄筋がぶつ切りにされて排出溝９や排出孔１０に詰まりを生じたりするのを防いで、円滑な削孔の形成を促すことができる。
【００５０】
さらに、こうして分断された鉄筋等の鉄鋼材や鉄鋼製構造物が鉄筋コンクリートである場合のコンクリート掘削屑、あるいは地盤の掘削時の繰り粉は、上記排出溝９に収容されて排出孔１０を通り凹溝５Ｃとスカート部内周面およびケーシングトップ２の内周面との間の上記空間を介して、ケーシングパイプ１の内周部に導入されて後端側に排出される。そして、このとき上記排出溝９は、掘削ビット３の先端面と掘削ビット３の外周面とに開口するように形成されていて、例えば特許文献１に記載の掘削工具のように大径部の前面にのみ開口するように設けられた繰り粉排出用の穴などよりは大きな容積を確保することができる。
【００５１】
このため、たとえ鉄筋が十分細かく分断されずに排出溝９に収容されたとしても、こうして大きな容量が確保された排出溝９内において鉄筋が上記排出孔１０を通って排出され易いようにその姿勢を整えることができ、このような鉄筋が排出溝９や排出孔１０で詰まりを生じるのを確実に防止することができる。しかも、この排出溝９は、本実施形態では周方向に隣接する排出溝９間に残される掘削ビット３の外周面の幅よりも大きくされており、すなわち掘削ビット３の外周面には周方向の長さの半分以上に排出溝９が開口しているので、より確実に鉄筋や掘削屑、繰り粉を収容して排出ずることができる。
【００５２】
一方、本実施形態では、上述のように回転軸線Ｏに垂直な平面Ｐ上に位置する切刃８Ａを備えた掘削チップ８が、それぞれ複数ずつ、複数のチップ列Ａ〜Ｃを構成するように掘削ビット３の先端面に配列されており、従って鉄筋が回転軸線Ｏに垂直な平面に沿って延びている場合などにこれらのチップ列Ａ〜Ｃの切刃８Ａが鉄筋をその直径方向の肉厚が薄くなるように削り取る際には、各チップ列Ａ〜Ｃにおいて隣接する掘削チップ８同士の継ぎ目の位置で鉄筋に極小さな突条状の筋が形成されることになる。
【００５３】
ところが、このうちチップ列Ａ、Ｂの隣接する掘削チップ８同士の継ぎ目の位置が、残りのチップ列Ｃの隣接する掘削チップ８同士の継ぎ目の位置に対して、回転軸線Ｏに対する径方向に異なる位置とされているため、これらチップ列Ａ、Ｂとチップ列Ｃとで鉄筋に形成される突条筋の位置も異なる位置となる。すなわち、鉄筋は、チップ列Ａ、Ｂの掘削チップ８の継ぎ目で形成された突条筋を含む部分を、チップ列Ｃの掘削チップ８の切刃８Ａが削り取り、またこのチップ列Ｃの掘削チップの継ぎ目で形成された突条筋を、回転方向Ｔ後方側に位置するチップ列Ａの掘削チップ８の切刃８Ａが削り取るという切削形態が繰り返されながら、上記直径方向の肉厚が小さくなるように切削されることになる。
【００５４】
そして、こうして突条筋が削り取られる部分では、突条筋のない他の部分よりも削り代が大きくなるため、切刃８Ａが鉄筋に食い付く際の衝撃や抵抗も他の部分より大きくなり、このような衝撃や抵抗が繰り返して作用することによってこの部分に応力が集中して鉄筋が分断され易くなる。このため、鉄筋が回転軸線Ｏに垂直な平面上に延びていても、例えば回転軸線Ｏ回りの切刃８Ａの回転径の範囲とオーバーラップする部分の両端部で鉄筋が破断してある程度の長さをもったまま排出溝９や排出孔１０に送り込まれるのを防ぐことができ、あるいはそうして破断されても排出溝９内や排出孔１０内で分断を促すことができて、排出溝９や排出孔１０内での詰まりを一層確実に防止することが可能となる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、上記排出孔１０が排出溝９の先端側を向く壁面９Ａと外周側を向く底面９Ｂとの交差稜線部に沿って延びるように形成されているため、排出溝９内においてより大きな開口面積を確保することができ、収容された鉄筋や掘削屑、繰り粉等を円滑に排出することができる。しかも、この排出孔１０は、後端側に向かうに従い内周側に向かうように傾斜しているので、切断された鉄筋等がその長手方向を回転軸線Ｏに平行としたり垂直にしたりして排出溝９に収容されても、この傾斜に沿って案内するようにして凹溝５Ｃとスカート部内周面およびケーシングトップ２の内周面との間の上記空間にスムーズに導くことができる。
【００５６】
また、本実施形態では、掘削ビット３の先端面には、掘削チップ８が植設される上記溝３Ｃを尾根の稜線とする三角形山型の突条が放射状に延びるように形成されるとともに、周方向に隣接するこれら突条同士が交差する谷部に、底面が外周側に向かうに従い後端側に向けて傾斜した凹所３Ｄが一段凹むように形成されており、掘削チップ８の切刃８Ａによって生成された繰り粉や掘削屑、分断された鉄筋等を、上記突条の斜面に沿って凹所３Ｄに導入し、さらにその底面に沿って確実に排出溝９に収容することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、掘削チップ８の切刃８Ａが掘削ビット３の回転軸線Ｏに垂直な１つの平面Ｐ上に位置するように配設されているが、厳密に１平面Ｐ上に位置していなくても、例えば鉄筋の直径分程度の範囲であれば、掘削チップ８ごとに僅かな段差が生じていてもよい。また、同様に厳密に回転軸線Ｏに垂直な平面Ｐ上に位置していなくても、切刃８Ａがやはり鉄筋の直径分程度の範囲内に位置していれば、該平面Ｐに対して切刃８Ａが僅かに傾斜していてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  ケーシングパイプ
２  ケーシングトップ
３  掘削ビット
３Ｄ  凹所
４  掘削ロッド
５  シャンクデバイス
８  掘削ビット
８Ａ  切刃
９  排出溝
９Ａ  排出溝９の先端側を向く壁面
９Ｂ  排出溝９の外周側を向く底面
１０  排出孔
Ｏ  掘削ビット３の回転軸線
Ｔ  掘削時の掘削ビット３の回転方向
Ａ〜Ｃ  チップ列
Ｐ  切刃８Ａが位置する軸線Ｏに垂直な１つの平面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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