(57)【要約】【課題】外管を併用する削孔方法に好適であって、そのような使用方法においても良好な直進性により、削孔径を大きくする必要がなく、しかも回転トルクの小さい小型の削孔機にも適用可能な穿孔ビットと、それを用いた自穿孔ロックボルト、およびその施工方法を提供する。【解決手段】穿孔ビット１の外周面には、先端側から後端側に連続する溝１５が形成され、この溝１５にはビット本体２の内空部に連通する通孔１９が開口している。穿孔ビット１が先端に装着された中空ロッド２は、外管５，５１で包囲された状態で削孔を行う。そして、削孔機４２から供給された加圧流体は、中空ロッド２の内部を通過して穿孔ビット１の先端側に噴出し、そこで削られた繰り粉とともに溝１５を通過して外管５，５１の内部を後方に移動し、アダプタ７の開口部７２から排出される。【選択図】      図１５
2005036390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に開口する内空部と、この内空部に連通してビット本体の一部に開口する通孔とを備え、内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を当該通孔から噴出させながら削孔を行う穿孔ビットにおいて、前記ビット本体は、後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備えることを特徴とする穿孔ビット。
【請求項２】
前記流路が、周方向に等間隔で軸心と平行に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔ビット。
【請求項３】
前記ビット本体の後端側部分の外周面が、後方に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の穿孔ビット。
【請求項４】
前記通孔が、流路に開口していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の穿孔ビット。
【請求項５】
先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、当該中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させながら削孔を行う自穿孔ロックボルトにおいて、前記ビット本体は、後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備えることを特徴とする自穿孔ロックボルト。
【請求項６】
先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、前記ビット本体の後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備える自穿孔ロックボルトに、前記先端側部分を残して外管を遊挿するとともに当該中空ロッドの他端側においてアダプタを介して削孔機に連結し、前記外管が前記穿孔ビットの段差部と前記アダプタとの間に中空ロッドに対して空転可能に保持された状態で、中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させ、先端側に噴出された加圧流体を繰り粉とともに少なくとも穿孔ビットの流路を介して外管内を通過させて外部に排出しながら削孔を行った後、中空ロッドを介して定着材を注入するとともに外管を除去し、孔壁内面との間に充填された定着材により自穿孔ロックボルトを定着させることを特徴とする自穿孔ロックボルトの施工方法。
【請求項７】
先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、前記ビット本体の後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備える自穿孔ロックボルトに、前記先端側部分を残して外管を遊挿するとともに当該中空ロッドの他端側においてアダプタを介して削孔機に連結し、前記外管が前記穿孔ビットの段差部と前記アダプタとの間に中空ロッドに対して空転可能に保持された状態で、中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させ、先端側に噴出された加圧流体を繰り粉とともに少なくとも穿孔ビットの流路を介して外管内を通過させて外部に排出しながら削孔を行った後、外管に代えてコルゲートシース管を挿入するとともに中空ロッドを介して定着材を注入し、前記コルゲートシース管の内外に充填された定着材により自穿孔ロックボルトを定着させることを特徴とする自穿孔ロックボルトの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば削孔機の回転ロッドや自穿孔ロックボルトの先端に装着される穿孔ビットと、この穿孔ビットを中空ロッドの先端部分に装着した自穿孔ロックボルト、並びにこの自穿孔ロックボルトの施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タングステンカーバイトなどの超硬合金からなる複数のチップ（刃体）をビット本体の前端面に植設してなる穿孔ビットは、削孔機の回転ロッドあるいは自穿孔ロックボルトとしてロックボルト本体の先端部分に装着され、地盤の掘削などに使用されている。ところで、例えば樹木が生い茂るような柔らかい表土の地山や砂質の地山では、穿孔しながら掘削土砂（繰り粉）を外部に排出しても孔壁が崩れやすく、掘削孔が自立しにくい場合が多々ある。このような施工条件では、自穿孔ロックボルトが一般的に適用されているが、掘削孔の崩れにより繰り粉の排出が行われなくなると、それ以上の穿孔は困難である。また、自穿孔ロックボルトが周囲の地山から締め付けられることになり、削孔機の回転トルクが不足することにもつながる。しかも、何とか削孔できたとしても、掘削孔の内部が部分的に土砂で閉塞された状態になっていることが多いことから、セメントミルク等の定着材（グラウト材）の注入が妨げられ、ロックボルトの定着不良や被り厚不足が生じやすい。
【０００３】
このため、崩壊性地盤にロックボルトを設置する方法として、従来知られている二重管削孔方式を自穿孔ロックボルトに応用したものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。すなわち、先端に穿孔ビットが装着された自穿孔ロックボルトに対して、穿孔ビットが端部から突出するように鋼管等の外管で覆い、内側の自穿孔ロックボルトに回転と打撃を与えて削孔した後、自穿孔ロックボルトの中空部あるいはその外周面と外管内周面との間を通じてセメントミルク等を注入しながら、もしくは注入後に外管を抜き取り、自穿孔ロックボルトを掘削孔内に定着するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３８８６５号公報（公報第３頁第５欄第３７行−第４頁第８欄第２９行、図１−図３）
【特許文献２】
特開２００２−１２９８９９号公報（公報第３頁第３欄第２１行−第４頁第５欄第４２行、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のものでは、自穿孔ロックボルトの先端側において、穿孔ビット基部の外周面と外管端部の内周面との間に比較的大きな隙間が存在し、当該部分では互いに拘束しない構造である。この隙間は、自穿孔ロックボルト先端の偏芯型の穿孔ビットが外管内を通過できるように設定され、削孔に伴う削り屑（繰り粉）も外管の内側を通って外部に排出されるようになっている。このため、長尺になるほど両者の間で芯ブレが生じ、偏芯ビットの使用と合わせて掘削孔の直進性を低下させる一因になっている。したがって、直進性の悪い掘削孔に外管が自穿孔ロックボルトとともに挿入されるには、それを考慮して比較的大きめの穿孔ビットを用いて削孔を行う必要があり、コスト面や施工性の面で改善の余地が残されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載のものは、外管を自穿孔ロックボルトとともに回転させる構造であるから、前者のような芯ブレは生じない。しかしながら、この場合には孔壁に対する接触面積が増大することから、摩擦抵抗も大きくなり、回転トルクの大きな大型の削孔機が必要となる。さらに、孔壁が崩れたり、孔曲りが生じた場合には、摩擦抵抗が一段と増加する。削孔深度が深くなるにつれて、この傾向は顕著に表れる。したがって、このものは、レッグハンマー等の手持ち用の小型削孔機に適用できないという大きな問題がある。
【０００７】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑みなされたもので、外管を併用する削孔方法に最適であって、そのような場合でも削孔径が必要以上に大きくならず、しかも回転トルクの小さい小型の削孔機にも適用可能な穿孔ビットと、それを用いた自穿孔ロックボルト、及び自穿孔ロックボルトの施工方法の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明では、先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に開口する内空部と、この内空部に連通してビット本体の一部に開口する通孔とを備え、内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を当該通孔から噴出させながら削孔を行う穿孔ビットにおいて、前記ビット本体は、後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備えることを特徴としている。
【０００９】
この発明による穿孔ビットでは、ビット本体の外周面に軸心と平行な溝などの両端側に連続する流路が設けられ、削孔時においてビット本体の先端側に噴出された加圧流体は、流路を通過して後端側に導かれるようになっている。このような構成により、本発明に係る穿孔ビットは、例えば掘削孔が自立しにくい地山での削孔など、ロックボルトあるいは削孔機に適用し、それらの中空ロッド（ロックボルト本体、回転ロッド等）を鋼管等の外管で包囲した状態で削孔を行う場合に好適である。すなわち、それら穿孔ビットを先端に有する中空ロッドに対して、チップが植設されている穿孔ビットの先端側部分を残して外管を被せた状態で削孔を行ったときには、ビット本体の先端側においてチップにより削られた繰り粉が、噴出した加圧流体とともにビット本体外周面に存在する前記流路を通過するようになっている。ここで、外管の内周面とビット本体の外周面との隙間が僅かであっても、繰り粉は前記流路を通り抜けて確実に後方に移動して外部に排出される。なお、地山の状況、適用した外管の外径と穿孔ビット外径の比率等によっては、前記流路を介した外管の内側からの排出に加え、外管の外側も排出路となる。
【００１０】
このように、ビット本体の後端側部分の外径に近い内径の外管を併用した場合は、ビット本体の段差部より後端側ではビット本体と外管とがほぼ嵌合状態となり、回転する中空ロッドが実質的に先端側でも保持されることから、削孔時において両者は常に同軸状態に維持されて芯ブレが低減し、従来の非拘束状態のものに比べて直進性が向上する。このため、削孔径は外管の外径に近いものでよいから、穿孔ビットの外径を必要最低限にすることができ、削孔作業の合理化に大きく寄与する。
【００１１】
請求項２に係る穿孔ビットは、上記請求項１に係る発明において、複数の流路がビット本体の周方向に等間隔で且つ軸心と平行に設けられたことを特徴とするものである。この場合には、繰り粉が各流路に分散し、且つ最短距離で流路を通過するので、排出をより効率的に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る穿孔ビットは、上記請求項１に係る発明において、ビット本体の後端側部分の外周面が、後方に向けて縮径するテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。この場合、ビット本体の後端側部分では段差部に最も近い部位が最大径となり、その寸法を適用する外管の内径に近いものとすれば、嵌合状態での両者の隙間が一段と減少するので、削孔時における芯ブレの低減につながり、直進性はより向上する。さらに、後端側部分の外経が軸心方向に一定のものに比べて外管内面とビット本体外面の間の摩擦が少なくなるから、回転トルクの小さな削孔機にも適用が可能である。
【００１３】
請求項４に係る穿孔ビットは、上記請求項１に係る発明において、通孔が流路に開口していることを特徴とするものである。この場合には、流路以外の部分は自由に利用できるから、チップ形状やその配置状態の制約が少ないという利点がある。
【００１４】
また、請求項５に係る発明は、先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、当該中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させながら削孔を行う自穿孔ロックボルトにおいて、前記ビット本体は、後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備えることを特徴としている。
【００１５】
すなわち、上記自穿孔ロックボルトは、請求項１に係る穿孔ビットが中空ロッドの先端に装着された構成であるから、そのまま単独での使用は無論のこと、外管を被せて削孔を行うのに特に好適である。外管を併用するような使用形態であっても、繰り粉はビット本体の側面を通過して外管内を後方に向けて移動するか、あるいは外管内に加えて外管の外側も排出路となり、確実に外部に排出される。さらに、この自穿孔ロックボルトを使用すれば、削孔径が小さくて済み、直進性にも優れることは同様である。
【００１６】
さらに、請求項６に係る発明は、上記請求項５に係る自穿孔ロックボルトの施工方法であって、先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、前記ビット本体の後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備える自穿孔ロックボルトに、前記先端側部分を残して外管を遊挿するとともに当該中空ロッドの他端側においてアダプタを介して削孔機に連結し、前記外管が前記穿孔ビットの段差部と前記アダプタとの間に中空ロッドに対して空転可能に保持された状態で、中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させ、先端側に噴出された加圧流体を繰り粉とともに少なくとも穿孔ビットの流路を介して外管内を通過させて外部に排出しながら削孔を行った後、中空ロッドを介して定着材を注入するとともに外管を除去し、孔壁内面との間に充填された定着材により自穿孔ロックボルトを定着させることを特徴とするものである。
【００１７】
この施工方法によれば、自穿孔ロックボルトが外管により包囲された状態で削孔を行うので、孔壁が崩れやすい地山でも確実に削孔することが可能である。また、実質的に外管を回転させずに削孔するものであるから、従来のように回転する外管が孔壁に接触することで発生する摩擦抵抗を最小限に抑えられる。したがって、回転トルクの小さい小型の削孔機の使用が可能になる。さらに、上記請求項５に係る構成の自穿孔ロックボルトの使用により、外管に包囲された状態でも繰り粉が少なくとも外管の内側を通って確実に外部に排出され、外管内での芯ブレも大幅に低減することができる。このため、直進性が向上して外管の挿入が妨げられることがないので、削孔径については、使用する外管の外径に合わせた必要最低限の寸法とすることにより、削孔作業が大幅に合理化される。しかも、自穿孔ロックボルトと外管とは実質的に同軸上に配置され、自穿孔ロックボルトは掘削孔の軸心に位置した状態でその周囲にほぼ同じ厚さで定着材が充填されるから、十分な被り厚を確保することができ、定着力も安定する。なお、地山の状況、適用した外管の外径と穿孔ビット外径の比率等によっては、前記流路を介した外管の内側からの排出に加え、外管の外側も排出路となる。
【００１８】
そして、請求項７に係る施工方法は、先端側にチップが植設されたビット本体の後端側に内空部が開口し、当該内空部に連通してビット本体の一部に通孔が開口する穿孔ビットと、この穿孔ビットの内空部に一端側が嵌合して連結される中空ロッドからなり、前記ビット本体の後端側部分が段差部を挟んで先端側部分よりも小径に形成され、それら外周面には先端側に噴出された加圧流体を後端側に導く両端に連続した流路を備える自穿孔ロックボルトに、前記先端側部分を残して外管を遊挿するとともに当該中空ロッドの他端側においてアダプタを介して削孔機に連結し、前記外管が前記穿孔ビットの段差部と前記アダプタとの間に中空ロッドに対して空転可能に保持された状態で、中空ロッドの他端側から供給された加圧流体を穿孔ビットの通孔から噴出させ、先端側に噴出された加圧流体を繰り粉とともに少なくとも穿孔ビットの流路を介して外管内を通過させて外部に排出しながら削孔を行った後、外管に代えてコルゲートシース管を挿入するとともに中空ロッドを介して定着材を注入し、前記コルゲートシース管の内外に充填された定着材により自穿孔ロックボルトを定着させることを特徴としている。
【００１９】
すなわち、この施工方法と上記請求項６に係る施工方法との違いは、削孔終了後において、外管に代えてコルゲートシース管を挿入し、その内外に定着材を充填する点にある。これにより、外管を直ちに引き抜いて他の場所の削孔作業に供することができる。なお、セメントミルク等の硬化性定着材の注入作業は、一度に多数個所の充填を行うほうが好都合なので、この点からも施工作業全体の効率化につながる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る穿孔ビット及びこれを用いた自穿孔ロックボルトは、ビット本体の外周面に先端側から後端側に連続する流路を設け、この流路を先端側で発生する繰り粉の排出路として活用することを技術的特徴としている。これにより、例えば掘削孔が自立しないような地山において、外管を自穿孔ロックボルトに被せて削孔する場合でも効率よく行うことができ、直進性の向上に伴い、削孔径を小さくすることができる。
【００２１】
なお、穿孔ビットにおける超硬チップの形状としては、例えば最先端部分を平面とした二段円錐状、半球状、最先端部分のみを丸めたテーパ状、最先端部分を平面とした角錐状などのボタンビットタイプ、あるいはクロスビットタイプ等、その形状に格段の限定はなく、使用条件等に応じて適宜選定される。また、本発明の各請求項に係る穿孔ビットは自穿孔ロックボルトに限らず、削孔ロッドに本発明の穿孔ビットを取り付けて削孔を行った後、穿孔ビットおよび削孔ロッドを引き抜き、改めてロックボルトを挿入するプレボーリング方式にも適用することができる。さらに、この自穿孔ロックボルトは、削孔時に外管を併用しない単独での使用ももちろん可能である。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１ないし図３は、本発明に係る穿孔ビットの一実施例を示すもので、それぞれ正面図、平面図および断面図である。図示の穿孔ビット１は、有底筒状に鋳造されたビット本体１０と、その先端面に植設された超硬合金からなる略ボタン状で同一サイズの６個のチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆから構成されている。
【００２３】
上記ビット本体１０は、６個のチップ１１ａ〜１１ｆが植設されている先端側部分１２に対して、後端側部分１３が段差部１４を挟んで小径に形成されている。そして、それらの外周面には、周方向に等間隔で軸心と平行な６個の溝１５が、繰り粉等の流路として、先端側部分１２と後端側部分１３に跨って外周面の全長に渡って設けられている。一方、その内部は図３から明らかなように、内空部１６の内面に後端側の開口部から先端面側に向けて約半分の長さでロープねじ１７が形成されている。このロープねじ１７の先端側には、それよりも小径の凹部１８が設けられ、この凹部１８から軸心に対し斜め前方に向けて２個の通孔１９が壁面を貫通し、先端側部分１２の溝１５に開口している。これら２個の通孔１９は、軸心を挟む対向位置に設けられている。なお、ビット本体１０の後端側部分１３は、実施例ではその全長が同じ外径となっているが、後方に向けて縮径するテーパ面に形成すると、後述する外管との嵌合において好都合である。
【００２４】
そして、図２から明らかように、上記６個のチップのチップ１１ａ〜１１ｆは、前端面の中央に形成された平坦部１２ａの中心すなわちビット本体２の軸心から少し外れた位置にチップ１１ａが植設され、その他のチップ１１ｂ〜１１ｅは、斜面部１２ｂにおいて、ビット本体１０の軸心から右回りに順次離れるように植設され、最外周に位置するチップ１１ｅの軸心を挟む対向位置にチップ１１ｆが設けられている。これにより、各チップ１１ａ〜１１ｅの先端部分の位置は、ビット本体１０の後端面方向に順次後退し、最外周のみ２個のチップ１１ｅ，１１ｆの軌跡が重なることになる。実施例では、６個のチップ１１ａ〜１１ｆが、右回りの螺旋状に配置されているが、この向きは穿孔ビット１の回転方向と同じである。したがって、穿孔ビット１を左回転の削孔機に適用する場合には、各チップの配置は左回りにする必要がある。このように、各チップ１１ａ〜１１ｆが、穿孔ビット１の回転方向と同じ方向の螺旋配置されることから、少ないチップ数でも円滑な回転が行われる。また、隣り合うチップ間においてそれぞれの先端位置に軸心方向の段差が形成されることにより、特に木の根が存在するような場所で削孔する際に、確実に根を切断して削孔を行うことができる。
【００２５】
なお、上記実施例では最外周位置にのみ同じ軌跡を描く２個のチップ１１ｅ，１１ｆが設けられている。このような配列は、削孔時に最も仕事量が多く負担のかかる最外周部分に複数のチップが存在することにより、その内方に植設された内側チップ群１１ａ〜１１ｄの螺旋状配列に基づくコストダウン効果（チップ数の低減）を維持しながら、穿孔ビットの大口径化に適している。また、平坦部１２ａに設けられたチップ１１ａ以外の５個のチップ１１ｂ〜１１ｆは、すべて斜面部１２ｂに対してそれぞれの軸心が略直角となるように植設されている。すなわち、ビット本体１０の軸心に対して５個のチップが外側に傾斜した状態で回転するため、傾いた分だけ軌跡が増加し、小径のチップであっても大きな仕事量が得られる。そして、最外周に位置する２個のチップ１１ｅ，１１ｆについては、斜面部１２ｂの外周縁にごく近い場所に植設されていることから、ビット本体１０の最大径部よりもやや外側に突出した状態になる。これらチップ１１ｅ，１１ｆの存在により、削孔時においてビット本体１０の先端側部分１２の外周面が、削孔中に孔壁に接触しにくくなるので、穿孔ビット１の回転が円滑になり、能力の小さな削孔機を使用することができる。
【００２６】
図４は、上記穿孔ビット１を中空ロッド２の端部に装着してなる自穿孔ロックボルト３を削孔装置４に取り付けた状態を示している。ここで使用する削孔装置４は、特願２００２−３２３０８７として本出願人が出願したもので、井桁状の支持フレーム４０に対して摺動自在に取り付けられた移動体４１に削孔機４２が結合され、当該支持フレーム４０に案内されて進退するようになっている。なお、移動体４１は駆動体４３を備え、支持フレーム４０の長手方向に配設されたチェーン４４に掛合し、それをガイドとして移動する。また、中空ロッド２はその外周面の全長に渡りロープねじが形成されたもので、穿孔ビット１のビット本体１０の内空部１６に形成されたロープねじ１７との螺合により結合される。そして、一端側に保護スリーブ６が螺入された鋼管等の外管５を、保護スリーブ６が後方側に位置する向きで自穿孔ロックボルト３に外嵌する。ここで、外管５の他端側が穿孔ビット１の後端側部分１３に嵌合し、保護スリーブ６の反対側の端部がアダプタ７の端面に設けられた円形凹部に嵌合した状態で、自穿孔ロックボルト３は削孔機４２のロッド結合部４２ａに螺入される。なお、ロッド結合部４２ａは、内面に雌ねじ部が形成されるとともに外面に雄ねじ部４２ｂが形成され、さらに雄ねじ部４２ｂの先端側にねじ無し部４２ｃが設けられている。アダプタ７は、このねじ無し部４２ｃに対して、外管５と穿孔ビット１との関係と同様に嵌合状態にあるが、自穿孔ロックボルト３の回転に際して非回転部分との間で大きな摩擦が発生せず、且つ芯ブレが生じないような適度の間隙をもって嵌合するのが望ましい。
【００２７】
図５および図６は、それぞれ外管５と保護スリーブ６の部分断面図である。図５において、外管５は、自穿孔ロックボルト３におけるビット本体１０の後端側部分１３の外径よりも僅かに大きい内径であり、一方の端部の内面には、後述する保護スリーブ６との結合に供される雌ねじ部５ａが形成されている。保護スリーブ６は、図６から明らかなように、一端側に外管５の雌ねじ部５ａと螺合可能な雄ねじ部６ａが形成され、中間の大径部６ｂに続く他端側が小径部６ｃとなっている。なお、大径部６ｂには、軸心を挟む対向位置にスパナ掛けのための平坦部６ｄが２個設けられている。この保護スリーブ６は、後述するアダプタ７に対して外管５の雌ねじ部５ａ側を直接嵌合させると、削孔中に肉厚の薄い雌ねじ部５ａが変形しやすいことから、これを保護するために使用するものである。
【００２８】
図７および図８は、アダプタ７の正面図と平面図であり、周壁７１には両端部を残して開口部７２がそのほぼ半周分の長さで設けられている。そして、両端の環状部分の端面には、図９から明らかなように、それぞれ保護スリーブ６と削孔機４２のねじ無し部４２ｃに嵌合する円形凹部７３，７４が形成されている。
【００２９】
次に、自穿孔ロックボルト３の施工方法について説明する。まず、図９に示すように、自穿孔ロックボルト３に対して、外管５をその端部が穿孔ビット１の後端側部分１３に嵌合する位置まで挿入し、外管５の他端側の雌ねじ部５ａに保護スリーブ６を螺合させる。続いて、アダプタ７を自穿孔ロックボルト３の突出部分に挿入し、その一端側に設けられている円形凹部７３を保護スリーブ６の小径部６ｃに嵌合する。そして、図１０に示すように、自穿孔ロックボルト３の中空ロッド２の他端側を削孔機４２のロッド結合部４２ａに螺入しながら、保護スリーブ６の反対側に設けられている円形凹部７４をロッド結合部４２ａのねじ無し部４２ｃに嵌合することにより、装着が完了する。このようにして自穿孔ロックボルト３が取り付けられた削孔装置４は、その支持フレーム４０を地山Ｇに宛がい、削孔機４２に連結されたコンプレッサー（図示せず）によりエアー等の加圧流体を自穿孔ロックボルト３に供給しながら削孔機４２を駆動し、その回転および打撃力により地山Ｇを掘削して外管５の端部が残る程度の深さまで削孔を行う。
【００３０】
１本分の中空ロッド２の削孔が終わると、図１１に示すように、アダプタ７の開口部７２にパイプレンチ等の工具（図示せず）を差し込んで中空ロッド２を逆方向に回転させ、自穿孔ロックボルト３を削孔機４２から取り外す。次に、図１２に示すように、アダプタ７を抜き取り、保護スリーブ６を外管５から外す。続いて、図１３に示すように、カプラー２０を介して別の中空ロッド２を継ぎ足し、さらに図１４に示すように、延長用外管５１を挿入する。この延長用外管５１は、一端側に雌ねじ部５１ａが形成され、他端側には雄ねじ部５１ｂが形成されたものである。そして、１本目と同様に保護スリーブ６およびアダプタ７を装着して削孔機４２に再結合して削孔を続ける。これらの作業を繰り返して所定の深さに到達するまで削孔を行う。
【００３１】
図１５は、削孔中に発生する繰り粉の排出状態を示している。すなわち、中空ロッド２の内部に供給された加圧流体は、穿孔ビット１の通孔１９から前方に噴出し、チップ１１ａ〜１１ｆで削られた繰り粉とともにビット本体１０の側面に設けられた溝１５を通過し、外管５の内面と中空ロッド２の外面との隙間Ｓ１を移動する。そして、繰り粉と加圧流体は、外管５の端部に取り付けられた保護スリーブ６も通過し、アダプタ７の開口部７２から外部に排出される。この場合、ビット本体１０の後端側部分１３に対して外管５が僅かな間隙で嵌合していても、両者の間には溝１５が存在することにより、繰り粉は確実に後方に移動して外部に排出される。このように、外管５がビット本体１０に僅かな間隙で嵌合しているから、穿孔ビット１の振れを有効に阻止しながら真直状態で穿孔することができる。このため、外管５の外径に近い穿孔ビット１の使用が可能になり、必要最低限の内径の孔を掘削すればよいので、削孔作業の合理化につながる。さらに、削孔時に外管５を回転するものではないから、比較的小さな回転トルクの削孔機を適用することができる。なお、本実施例では複数本の中空ロッド２および外管５，５１を継ぎ足しながら削孔する事例について説明したが、もちろん削孔深さによっては継ぎ足すことなく１本のみを対象としてもよい。また、例えば柔らかい表層部分については外管５を併用し、その下部の硬い地層部分には外管５等を挿入しない施工も可能である。
【００３２】
図１６は、保護スリーブの別の実施例である。図示の保護スリーブ６０は、前記実施例で用いた保護スリーブ６が外管５，５１との結合手段として雄ねじ部６ａが使用されるのに対して、雌ねじ部６０ａが設けられたものである。この保護スリーブ６０を使用すれば、外管５，５１との結合部分において、内面側に突出することはないので、中空ロッド２の外周面との間隙が他の部分と同じに確保され、繰り粉の排出性はさらに向上する。この場合には、外管５の一端側に設けるねじを雄ねじ部とするとともに、延長用の外管５１を前記実施例とは逆に連結し、内面に雌ねじが設けられている適宜のカプラーなどを介して削孔機４２に結合すればよい。
【００３３】
図１７および図１８は、繰り粉の排出経路が異なる実施例について示している。このような状況は、例えば外管５の外径よりもビット本体１０における先端側部分１２の外径が大き目で、外管５の周囲にある程度の隙間が形成される場合に生じる。すなわち、中空ロッド２の内部に供給された加圧流体は、穿孔ビット１の通孔１９から前方に噴出し、チップ１１ａ〜１１ｆで削られた繰り粉とともにビット本体１０の側面に設けられた溝１５を通過し、外管５の内面と中空ロッド２の外面との隙間Ｓ１を移動する経路と、外管５の外側の隙間Ｓ２を通過する経路とに別れる。そして、繰り粉と加圧流体は、外管５の端部に取り付けられた保護スリーブ６も通過し、アダプタ７の開口部７２から外部に排出されるとともに、地山Ｇの開口部からも排出されることになる。
【００３４】
ところで、繰り粉が上記のように外管５の外側の隙間Ｓ２を通過する場合において、地山Ｇが自立しなかったり、あるいは掘削孔の一部が崩れるような状況下では、隙間Ｓ２が部分的に閉塞される虞がある。このような場合には、繰り粉が隙間Ｓ２の途中で詰まりやすく、後述する定着作業に悪影響を及ぼす可能性がある。すなわち、閉塞部分よりも先端側では、外管５の外側に繰り粉が滞留し、外管５を引き抜いた後の掘削孔の内面に繰り粉の薄層が形成される。一方、セメントミルク等の定着材は、一般に粘性が高く浸透性は必ずしも良好とは言えない。このため、斯かる繰り粉の薄層が存在した場合には、その裏側（地山Ｇ）に定着材が十分に浸透せず、定着力低下の原因となる。したがって、削孔中あるいは削孔後に外管５の外側の隙間Ｓ２を清掃することが望ましい。
【００３５】
図１９および図２０は、孔内の清掃方法を示している。まず、削孔機４２から中空ロッド２とアダプタ７を外す。次に、後述する定着作業において用いる引抜き用アダプタ８Ｂの雄ねじ部を外管５１に螺合して連結するとともに、その他端側に形成された雌ねじ部を介して削孔機４２に結合する。そして、削孔機４２から加圧空気を送り込むと、加圧空気は外管５１，５と中空ロッド２の隙間Ｓ１および中空ロッド２の内部を通過し、それぞれがビット本体１０の側面に設けられた溝１５と通孔１９から前方に噴出する。噴出した加圧空気は、外管５，５１の外側の隙間Ｓ２を通過することにより、掘削孔の内面に残っている繰り粉を確実に外部に排出することができる。
【００３６】
図２１および図２２は、外管の異なる実施例を示している。この外管５５は、先端側に６個の切欠５５ａが形成されたものである。この場合、切欠５５ａは周方向に６０度間隔で設けられ、穿孔ビット１の側面に設けられた溝１５に対向するようになっている。このような切欠５５ａを設ければ、削られた繰り粉が外管５５の内部に入る際に入り口を大きく確保できることから、繰り粉の排出がより良好となり、特に粘土質の地山などに適用するのに好適である。なお、図２３に示す穿孔ビット１００のように、側面に設ける溝１０１の数を少なくする代わりに個々の幅を大きくすることも繰り粉の排出を促進する上では有効な手段である。
【００３７】
次に、図２４ないし図２６は、削孔が終了した後の定着作業を示している。削孔が完了したら、上記のような方法で孔内を清掃した後、図２４に示すように、削孔機から外した中空ロッド２の端部に注入用アダプタ８Ａを取り付け、セメントミルク等の定着材を注入する。定着材の流れは加圧流体と同じであり、中空ロッド２の内部を通って先端の穿孔ビット１の通孔１９から前方に噴出され、ビット本体１０の側面に設けられた溝１５を通過し、外管５の内面と中空ロッド２の外面との隙間Ｓ１、および掘削孔の内面と外管５の外面との隙間Ｓ２をそれぞれ流れる。そして、外部側に配置された外管５１の端部の内外から溢れ出るのを確認する。なお、外管５１の外側の隙間Ｓ２がごく少ない場合には、外管５１の内側からの溢れ出しで確認すればよい。
【００３８】
次に、図２５に示すように、外管５１の端部の雌ねじ部５１ａに引抜き用アダプタ８Ｂの雄ねじ部を螺合して連結するとともに、その他端側に形成された雌ねじ部を介して削孔機４２に結合する。この状態で削孔機４２を後退させることにより、外管５，５１をすべて引き抜くことができる。外管５，５１を引き抜いた後、定着材の表面が沈下した場合には、追加注入を行う。そして、図２６に示すように、地山Ｇから突出する自穿孔ロックボルト１の端部に座板９Ａを挿通し、締結ナット９Ｂにより締め付けることにより、定着作業が完了する。
【００３９】
図２７と図２８は、施工方法の他の実施例である。この場合、削孔作業が完了した後、図２７に示すように、外管５，５１の内部に適宜の素材からなるコルゲートシース管５Ａを挿入する。そして、図２８に示すように、外管５１等を引き抜き、その後は前記実施例における図２４以降に示す工程に準じて定着作業を行うことになる。すなわち、コルゲートシース管５Ａはそのまま残置され、定着材がコルゲートシース管５Ａの内外に充填されることになる。この施工方法によれば、外管５，５１を削孔終了後に直ちに引き抜いて次の場所に適用することを繰り返せば、定着材の注入作業をまとめて行うことができるので作業性の向上につながる。
【００４０】
上記実施例の自穿孔ロックボルト１において、中空ロッド２には全ねじボルトが適用されているが、もちろんこれに限定されるものではなく、端部のみをねじ状としたものであっても何ら問題はない。また、穿孔ビット自体についてもビット本体の形状、チップの形状とその数、通孔の位置の変更などは可能である。すなわち、自穿孔ロックボルトとしての使用か、あるいは削孔機への適用など、その使用条件等に応じてこれらを適宜選択すればよく、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る穿孔ビット及びこれを用いた自穿孔ロックボルト並びにその施工方法は、ビット本体の外周面に先端側から後端側に連続する流路を設け、この流路を先端側で発生する繰り粉の排出路として活用することにより、例えば掘削孔が自立しないような地山において、外管を自穿孔ロックボルトに被せて削孔する場合でも効率よく行うことができ、直進性も大幅に向上するので、削孔径を外管に合わせた必要最低限にすることができる。しかも、回転トルクの小さい削孔機も使用できるなど、その実用上の効果はきわめて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による穿孔ビットの一例を示す正面図である。
【図２】上記穿孔ビットの平面図である。
【図３】上記穿孔ビットの断面図である。
【図４】上記穿孔ビットが装着された自穿孔ロックボルトを削孔装置に取り付けた状態を示す説明図である。
【図５】本発明の施工方法で使用する外管の部分断面図である。
【図６】本発明の施工方法で使用する保護スリーブの部分断面図である。
【図７】本発明の施工方法で使用するアダプタの正面図である。
【図８】上記アダプタの平面図である。
【図９】上記保護スリーブおよびアダプタの装着方法を示す説明図である。
【図１０】削孔を開始する前の状態を示す説明図である。
【図１１】中空ロッドの継足し工程を示す説明図である。
【図１２】中空ロッドの継足し工程を示す説明図である。
【図１３】中空ロッドの継足し工程を示す説明図である。
【図１４】中空ロッドの継足し工程を示す説明図である。
【図１５】繰り粉の排出状態を示す説明図である。
【図１６】本発明の施工方法で使用するアダプタの他の例を示す部分断面図である。
【図１７】繰り粉の排出状態の他の実施例を示す説明図である。
【図１８】図１７の部分拡大図である。
【図１９】清掃作業を示す説明図である。
【図２０】図１９の部分拡大図である。
【図２１】本発明の施工方法で使用する外管の他の例を示す正面図である。
【図２２】図２１に示す外管を自穿孔ロックボルトに取り付けた状態を示す説明図である。
【図２３】本発明による穿孔ビットの他の実施例であり、外管と組み合わせたを示す状態を示す説明図である。
【図２４】定着材の注入作業を示す説明図である。
【図２５】外管の引抜き作業を示す説明図である。
【図２６】定着が完了した状態を示す説明図である。
【図２７】本発明に係る施工方法の他の実施例において、その要部を示す説明図である。
【図２８】本発明に係る施工方法の他の実施例において、その要部を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１００…穿孔ビット、２…中空ロッド、３…自穿孔ロックボルト、４…削孔装置，５，５１，５５…外管、６，６０…保護スリーブ、７…アダプタ、８Ａ…注入用アダプタ、８Ｂ…引抜き用アダプタ、９Ａ…座板、９Ｂ…締結ナット、１０…ビット本体、１１ａ〜１１ｆ…チップ、１２…先端側部分、１３…後端側部分、１４…段差部、１５，１０１…溝、１９…通孔、４０…支持フレーム、４２…削孔機
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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