(57)【要約】【課題】掘削効率が高く、また地盤に掘削用鋼杭の横断面形状に沿った穴開けができ、固結剤の節減も図ることができる経済的な掘削工具を提供する。【解決手段】地盤に掘削を行う掘削工具において、掘削用鋼杭１１の先端部１２に、該先端部１２の掘削断面形状に沿って複数の掘削用ビット１４を配置し、各掘削用ビット１４を前記掘削用鋼杭１１の先端部１２に固定したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に掘削を行う掘削工具において、
掘削用鋼杭の先端部に、該先端部の掘削断面形状に沿って複数の掘削用ビットを配置し、各掘削用ビットを前記掘削用鋼杭の先端部に固定したことを特徴とする掘削工具。
【請求項２】
前記掘削用ビットには流体を噴出する流体通路が設けられ、この流体通路には逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の掘削工具。
【請求項３】
前記掘削用ビットは、その外周面形状が円筒形、四角形、多角形、星形等のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の掘削工具。
【請求項４】
前記掘削用ビットは、そのビット本体に複数の超硬チップを有し、この超硬チップは、略半球形、略円錐形、略角錐形、略砲弾形、チゼル形のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の掘削工具。
【請求項５】
前記掘削用ビットは、前記掘削用鋼杭の先端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１記載の掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟土または岩石等を含む岩盤を掘削する掘削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤を掘削するために、掘削管の先端部にドリリングビットを設け、掘削管を掘削管駆動装置によって回転駆動させるとともに前進させるドリリングビットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このドリリングビットは、掘削管の先端部に取付けられるリングビットと、このリングビットにその軸方向から嵌合されて地下水の流出を防止するクローネンビットとから構成されている。
【０００３】
そして、地盤に掘削穴を形成する際には、掘削管を掘削方向に前進させつつリングビットを正転させ、リングビットとクローネンビットとの協働により掘削を行う。フラッシング作業が必要なときには、掘削管を引き続き正転させつつ繰り返し前後動させる。リングビットの回転力は係合ピンを介してクローネンビットに伝達され、打撃力が玉石等の掘削物に伝達されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−８７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、掘削管の先端部にドリリングビットを設け、掘削管を掘削管駆動装置によって回転駆動させながら前進させるものは、地盤に穴開け後、ドリリングビットを掘削管とともに抜き取り、固結剤を注入して矢板、Ｈ鋼あるいは円筒パイル等の基礎鋼杭を挿入しているが、基礎鋼杭の周りや内部に余分なスペースができる。したがって、掘削土量が多く排出され、掘削に時間が掛かるとともに、穴を埋めるための固結剤を多く必要とする。さらに、掘削管を回転させる設備や排土設備の費用が嵩むという問題がある。
また、基礎鋼杭の上部にバイブロハンマーを付けて振動と押圧によって鋼杭を打設する方法もあるが、地盤がある程度硬くなると使用できない。
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、掘削効率が高く、また地盤に掘削用鋼杭の横断面形状に沿った穴開けができ、固結剤の節減も図ることができる経済的な掘削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記目的を解決するために、請求項１は、地盤に掘削を行う掘削工具において、掘削用鋼杭の先端部に、該先端部の掘削断面形状に沿って複数の掘削用ビットを配置し、各掘削用ビットを前記掘削用鋼杭の先端部に固定したことを特徴とする。
請求項２は、請求項１の前記掘削用ビットには流体を噴出する流体通路が設けられ、この流体通路には逆止弁が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項３は、請求項１の前記掘削用ビットは、その外周面形状が円筒形、四角形、多角形、星形等のいずれかであることを特徴とする。
【０００７】
請求項４は、請求項１の前記掘削用ビットは、そのビット本体に複数の超硬チップを有し、この超硬チップは、略半球形、略円錐形、略角錐形、略砲弾形、チゼル形のいずれかであることを特徴とする。
【０００８】
請求項５は、請求項１の前記掘削用ビットは、前記掘削用鋼杭の先端部に着脱可能に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、掘削用鋼杭の先端部に、その先端部の掘削断面形状に複数の掘削用ビットを配置することにより、掘削工具を回転させることなく、地盤に押し進めることにより、掘削用鋼杭の断面形状に沿った穴開けが効率的に行える。したがって、掘削土量が少なく、掘削用鋼杭の周りに余分なスペースができることはなく、排土処理費用や固結剤を節減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図４は掘削工具の第１の実施形態を示す。図１は掘削工具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図２は図１の矢印Ａ方向から見た端面図、図３は掘削用ビットの取付け構造を示す縦断側面図、図４は掘削用ビットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は閉弁時の縦断側面図、（ｄ）は開弁時の縦断側面図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、先行掘削用鋼杭としての矢板等の掘削用鋼杭１１は、先端部１２と基端部１３を有しており、先端部１２から基端部１３まで同一断面形状に形成されている。掘削用鋼杭１１の先端部１２には複数個、本実施形態においては１５個の掘削用ビット１４が略均等に配置されて後述する手段によって固定されている。これら掘削用ビット１４のビット本体１５は掘削用鋼杭１１の肉厚より若干大きい外径の円筒形であり、各掘削用ビット１４は先端部１２における一方の端から他方に端に向って左寄り・右寄りの交互にジグザグ状に配置されている。したがって、各掘削用ビット１４のビット本体１５は、その外周の一部が掘削用鋼杭１１の側面より左右に交互に外方に突出している。図示しないが、各掘削用ビット１４の外径が掘削用鋼杭１１の肉厚より充分に大きい場合には、各掘削用ビット１４は前記のようにジグザグ状ではなく、直線状に配置され、その外周の一部が掘削用鋼杭１１の側面より左右に略均等に外方に突出してもよい。
掘削用鋼杭１１の側面にはその長手方向に流体としてのエアー配管１６が配設されている。エアー配管１６の基端部はエアー供給口１７が設けられ、エアー供給源（図示しない）に接続されている。エアー配管１６の先端部は掘削用ビット１４に接続され、掘削用ビット１４からエアーを噴出するようになっている。
【００１３】
次に、掘削用ビット１４について説明すると、図３及び図４に示すように構成されている。すなわち、掘削用鋼杭１１の先端部１２にはビット取付け部材１８が設けられている。このビット取付け部材１８には取付け穴１９が設けられ、この取付け穴１９にはソケット２０が固定されている。ソケット２０は有底円筒状で、底部には配管接続管２１が螺合され、この配管接続管２１にはエアー配管１６が接続されている。
【００１４】
ソケット２０の筒部には掘削用ビット１４のビット本体１５に設けられた装着部２２が挿入されている。この装着部２２にはＯリング２３を装着した環状溝２４及び係合凹部２５が設けられている。また、ソケット２０の筒部には係合凹部２５に対応して径方向に固定ねじ２６が螺合され、この固定ねじ２６の先端部２６ａはビット本体１５の係合凹部２５に係合されている。したがって、ビット本体１５はソケット２０に対して抜け止めされ、しかもＯリング２３によって気密に装着されている。
【００１５】
ビット本体１５の先端部は中央部が平坦面２７に、その外周部はテーパ面２８に形成されている。平坦面２７には該平坦面２７に対して垂直に３個の超硬チップ２９が植設され、テーパ面２８には該テーパ面２８に対して垂直に、しかも等間隔に５個の超硬チップ２９が植設されている。これら超硬チップ２９は先端部が円錐形状であり、円錐部分が平坦面２７及びテーパ面２８から突出している。
【００１６】
また、ビット本体１５の外周部で、テーパ面２８に等間隔に配置された５個の超硬チップ２９間には軸方向にくり粉溝３０が設けられ、これらくり粉溝３０はビット本体１５のテーパ面２８まで貫通している。さらに、ビット本体１５の軸心部には流体通路としてのエアー通路３１が穿設されている。エアー通路３１は一端がばね受け部３２が設けられ、他端がビット本体１５の装着部２２の端面開口を介してエアー配管１６に連通している。
エアー通路３１はその中間部から分岐してくり粉溝３０に連通する連通穴３３が設けられており、分岐部にはばね受け部３２に対向する弁座３４が設けられている。弁座３４には逆止弁を構成するボール弁３５が接合され、ボール弁３５とばね受け部３２との間にはボール弁３５を弁座３４に押付けてエアー通路３１を遮断するコイルばねからなる付勢ばね３６が介在されている。したがって、通常はエアー通路３１はボール弁３５によって閉弁されているが、エアー配管１６から供給されるエアー圧力が付勢ばね３６に勝ると、ボール弁３５が弁座３４から離れて開弁し、エアー通路３１のエアーが連通穴３３を介してくり粉溝３０に導かれ、ビット本体１５の先端部から噴出するようになっている。
【００１７】
次に、前述のように構成された掘削工具を用いて岩盤に掘削する方法について説明する。先端部１２に掘削用ビット１４を設けた掘削用鋼杭１１を垂直状態に支持するとともに、エアー配管１６のエアー供給口１７をエアー供給源に接続する。クレーン車等に懸架されたバイブロハンマー（図示しない）を用いて掘削用鋼杭１１の基端部１３から掘削用鋼杭１１に縦方向の振動を与えると、掘削用鋼杭１１は地中に打設される。
【００１８】
本実施形態においては、掘削用鋼杭１１が矢板の場合について述べているが、掘削用鋼杭１１の先端部１２にはその断面形状に沿って複数個の掘削用ビット１４が設けられ、これら掘削用ビット１４には複数個の超硬チップ２９が固定されている。したがって、掘削用鋼杭１１は掘削用ビット１４の超硬チップ２９が岩盤を破砕しながら深部に向って掘削される。
【００１９】
この掘削用鋼杭１１による掘削作業中に、エアー供給源から高圧エアーがエアー配管１６を介して掘削用ビット１４に供給される。掘削用ビット１４のエアー通路３１は通常はボール弁３５によって閉弁されているが、エアー配管１６から供給されるエアー圧力が付勢ばね３６に勝ると、ボール弁３５が弁座３４から離れて開弁し、エアー通路３１のエアーが連通穴３３を介してくり粉溝３０に導かれ、ビット本体１５の先端部から噴出する。さらに、掘削用ビット１４が掘削用鋼杭１１の側面からオーバハングすることによってクリアランスが確保されている。したがって、破砕された岩盤の破砕粒はエアーによって掘削用ビット１４から排除され、効率的に掘削される。
【００２０】
このように掘削用鋼杭１１は回転することなく地中の深部に向って押し進められながら掘削されるため、岩盤には掘削用鋼杭１１の横断面形状に沿った形状の穴が開けられることになる。掘削用鋼杭１１による掘削が完了すると、掘削用鋼杭１１を引き抜き、掘削用鋼杭１１によって開けられた穴に固結剤としてモルタル等が注入されるが、掘削用鋼杭１１の周りに余分なスペースができないため、固結剤の節減も図ることができ経済的である。なお、掘削用鋼杭１１を引き抜いた後、基礎鋼杭としての矢板を掘削用鋼杭１１によって開けられた穴に打設すると、打設された矢板はモルタルで強固に固定される。
図５は第２の実施形態を示し、図２に対応する端面図である。第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、矢板からなる掘削用鋼杭１１を採用したが、（ａ）に示すように、Ｈ鋼からなる掘削用鋼杭４１の先端部に複数個の掘削用ビット１４が略均等に配置してもよく、（ｂ）に示すように、円筒パイルからなる掘削用鋼杭４２の先端部に複数個の掘削用ビット１４が略均等に配置してもよい。これら掘削用ビット１４のビット本体１５は掘削用鋼杭４１，４２の肉厚より若干大きい外径の円筒形であり、各掘削用ビット１４は掘削用鋼杭４１，４２の先端部にジグザグ状に配置されている。したがって、各掘削用ビット１４のビット本体１５は、その外周の一部が掘削用鋼杭４１，４２の側面より左右に交互に外方に突出している。
【００２１】
図６は第３の実施形態を示し、掘削用ビットの取付け構造の図である。第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。掘削用ビットの取付け構造が異なる実施形態を示す。（ａ）はソケット２０にテーパ穴４３を設けるとともに、ビット本体１５にテーパ装着部４４を設け、テーパ穴４３にビット本体１５のテーパ装着部４４を嵌合して装着したものである。
（ｂ）はソケット２０の内周面に雌ねじ部４５を設けるとともに、ビット本体１５に雄ねじ装着部４６を設け、雌ねじ部４５にビット本体１５の雄ねじ装着部４６を螺合して装着したものである。
（ｃ）はビット本体１５の装着部２２に環状係合溝２２ａを設け、ソケット２０に環状係合溝２２ａと対応して装着部２２の接線方向に貫通穴２０ａを設けたものである。貫通穴２０ａにスプリングピン２０ｂを挿入することにより、スプリングピン２０ｂが環状係合溝２２ａと係合してビット本体１５をソケット２０に装着したものである。
（ｄ）はビット本体１５の装着部２２に環状係合溝２２ａを設け、ソケット２０に環状係合溝２２ａと対応して装着部２２の接線方向に貫通穴２０ａを設けたものである。貫通穴２０ａの片側には雌ねじ２０ｃが刻設され、貫通穴２０ａに挿入したボルト２０ｄを雌ねじ２０ｃに螺合することにより、ボルト２０ｄが環状係合溝２２ａと係合してビット本体１５をソケット２０に装着したものである。
図７は第４の実施形態を示し、掘削用ビットの取付け構造の縦断側面図である。第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、掘削用ビットの異なる構造を示す実施形態である。すなわち、ソケット２０の筒部には掘削用ビット４７のビット本体４８に設けられた装着部４９が挿入され、この装着部４９には係合凹部５０が設けられている。また、ソケット２０の筒部には係合凹部５０に対応して径方向に固定ねじ５１が螺合され、この固定ねじ５１の先端部５１ａはビット本体４８の係合凹部５０に係合されている。
【００２２】
さらに、ビット本体４８の軸心部には流体通路としてのエアー通路５２が設けられている。エアー通路５２の一端部にはばね受け部５３が設けられ、他端部には弁座５４が設けられている。さらに、エアー通路５２はビット本体４８の先端部に連通する連通穴５５が設けられている。弁座５４にはボール体５６が接合され、ボール弁５６とばね受け部５３との間にはボール弁５６を弁座５４に押付けてエアー通路５２を遮断するコイルばねからなる付勢ばね５７が介在されている。したがって、通常はエアー通路５２はボール弁５６によって閉弁されているが、エアー配管１６から供給されるエアー圧力が付勢ばね５７に勝ると、ボール弁５６が弁座５４から離れて開弁し、エアー通路５２のエアーが連通穴５５を介してビット本体４８の先端部から噴出するようになっている。
【００２３】
図８は第５の実施形態を示し、掘削用ビットの正面図及び側面図である。第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、掘削用ビットの異なる形状を示す実施形態である。
（ａ）は掘削用ビット６０のビット本体６１を横断面星形にしたものであり、大きく深いくり粉溝６１ａを形成することができる。（ｂ）は掘削用ビット６２のビット本体６３を横断面四角形にしたものであり、ビット本体６３の先端部における角部に山形形状の超硬チップ２９ａを植設している。
【００２４】
（ｃ）は掘削用ビット６２のビット本体６３を横断面四角形にしたものであり、ビット本体６３の先端部は中央部が平坦面６４に、その外周部はテーパ面６５に形成されている。平坦面６４には該平坦面６４に対して垂直に３個の超硬チップ２９が植設され、角部におけるテーパ面６５には該テーパ面６５に対して垂直に超硬チップ２９が植設されている。
【００２５】
（ｄ）は掘削用ビット６６のビット本体６７を横断面多角形にしたものであり、ビット本体６７の先端部は中央部が平坦面６８に、その外周部はテーパ面６９に形成されている。平坦面６８には該平坦面６８に対して垂直と傾斜して超硬チップ２９が植設され、鋭角部におけるテーパ面６９には該テーパ面６９に対して垂直に超硬チップ２９が植設されている。
【００２６】
（ｅ）及び（ｆ）は掘削用ビット７０のビット本体７０ａを横断面長方形にしたものであり、（ｅ）は前記長方形の長手方向に亘って断面山形形状の超硬チップ２９ａが植設されている。（ｆ）は前記長方形の対角線方向に沿って断面山形形状の超硬チップ２９ａが植設されている。（ｅ）、（ｆ）ともに横断面長方形を掘削用鋼杭の側面に対して交差するように配置されている。
【００２７】
図９は第６の実施形態を示し、超硬チップの端面図及び側面図である。第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、超硬チップの異なる形状を示す実施形態である。
（ａ）は略半球形の超硬チップ７１、（ｂ）は略砲弾形の超硬チップ７２、（ｃ）は略角錐形の超硬チップ７３、（ｄ）はチゼル形の超硬チップ７４であるが、これらに限定されるものではない。また、一つの掘削用ビットに取付ける超硬チップは、同一形状であることに限定されず、これら異なる形状の超硬チップを組合わせて取付けてもよい。
図１０は第７の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、基本的には第１の実施形態と同一であるが、矢板からなる掘削用鋼杭１１の先端部１２における中央部に固結剤注入用ビット７５を固定したものである。固結剤注入用ビット７５は、掘削用ビット１４よりやや大径に形成され、ビット本体７６の先端部にはモルタル注入口７７が設けられている。モルタル注入口７７は掘削用鋼杭１１に沿って配管されたモルタル注入配管（図示しない）と接続されている。したがって、掘削用鋼杭１１による掘削が完了後、掘削用鋼杭１１を引き抜きながら掘削用鋼杭１１によって開けられた穴に固結剤としてモルタルを注入することができる。
【００２８】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の掘削工具の第１の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図２】同実施形態を示し、図１の矢印Ａ方向から見た端面図。
【図３】同実施形態の掘削用ビットの取付け構造を示す縦断側面図。
【図４】同実施形態の掘削用ビットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は閉弁時の縦断側面図、（ｄ）は閉弁時の縦断側面図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示し、（ａ）（ｂ）は図２に対応する端面図。
【図６】本発明の第３の実施形態を示し、（ａ）〜（ｄ）は掘削用ビットの取付け構造の図。
【図７】本発明の第４の実施形態を示し、掘削用ビットの取付け構造の縦断側面図。
【図８】本発明の第５の実施形態を示し、（ａ）〜（ｆ）は掘削用ビットの正面図及び側面図。
【図９】本発明の第６の実施形態を示し、（ａ）〜（ｄ）は超硬チップの正面図及び側面図。
【図１０】本発明の第７の実施形態を示し、図２に対応する端面図。
【符号の説明】
【００３０】
１１…掘削用鋼杭、１２…先端部、１４…掘削用ビット、１５…ビット本体、２９…超硬チップ
【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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【図１０】
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