JP2017128920A - 掘削工具および掘削工法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプを用いることなく、繰り粉が混ざった水を効率的に排出する。【解決手段】先端部に工具本体１が配設される掘削パイプＰ１の内周に圧縮空気を供給する送気パイプＰ３が挿通されるとともに、掘削パイプＰ１の外周には、工具本体１の先端部に掘削水を供給する給水路Ｆが設けられており、工具本体１の先端部には、掘削時に生成された繰り粉を給水路Ｆから供給された掘削水とともに掘削パイプＰ１と送気パイプＰ３との間の空間Ｅに排出する排出路７が形成され、送気パイプＰ３の先端部には、空間Ｅに開口する排気孔１７Ａが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、掘削時に生成された繰り粉を工具本体内に取り込んで掘削パイプ内を通して排出するリバースサーキュレーション工法に用いられる掘削工具、および該掘削工具を用いた掘削工法に関するものである。

ケーシングパイプを用いた基礎杭打ち工法においては、一般的に掘削ビット（工具本体）を打撃するのに用いた圧縮空気を掘削ビットの先端から噴出させ、掘削時に岩盤を砕いて生成された土砂である繰り粉を、この圧縮空気によりケーシングパイプと掘削ロッドとの間の空間を通して後端側に排出する。ところが、このような工法を都市部において実施すると、掘削ビットの先端から噴出した圧縮空気が掘削孔の周囲の岩盤に漏れ出て強度を低下させ、場合によっては周囲の岩盤の崩落を招くおそれがある。

このような場合には、ベントナイトを混ぜた泥水を掘削孔に供給して圧縮空気が漏れ出るのを防ぐのが効果的であるが、比重の高い泥水が混ざった繰り粉を排出しなければならないため、噴出させる圧縮空気の圧力も高くしなければならない。そこで、このような工法に用いる掘削工具として、例えば特許文献１には、ケーシングパイプ内を通して清水を搬送水として供給し、この搬送水が混ざった繰り粉を真空ポンプによって吸い上げて排出するようにしたものが提案されている。

特開２００７−１７００８７号公報

しかしながら、そのような特許文献１に記載された掘削工具では、真空ポンプが必要となるのは勿論のこと、この真空ポンプ内を繰り粉が混ざった搬送水が通過することになるため、真空ポンプに早期に損傷が生じるおそれがあり、長期に亙って安定した掘削を行うことは困難となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、真空ポンプを用いることなく、繰り粉が混ざった水を効率的に排出することが可能な掘削工具、および該掘削工具を用いた掘削工法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の掘削工具は、先端部に工具本体が配設される掘削パイプの内周に圧縮空気を供給する送気パイプが挿通されるとともに、上記掘削パイプの外周には、上記工具本体の先端部に掘削水を供給する給水路が設けられており、上記工具本体の先端部には、掘削時に生成された繰り粉を上記給水路から供給された上記掘削水とともに上記掘削パイプと上記送気パイプとの間の空間に排出する排出路が形成され、上記送気パイプの先端部には、上記空間に開口する排気孔が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の掘削工法は、このような掘削工具を用いて、上記工具本体により掘削孔を形成しつつ、上記給水路を介して上記工具本体の先端部に掘削水を供給し、掘削時に生成された繰り粉を上記掘削水とともに上記排出路を通して上記掘削パイプと上記送気パイプとの間の空間に排出し、この空間に排出された上記繰り粉と掘削水を、上記排気孔から排気される圧縮空気によって後端側に排出することを特徴とする。

上記構成の掘削工具および該掘削工具を用いた上述のような掘削工法においては、送気パイプの先端部に、掘削パイプとの間の空間に開口する排気孔が形成されており、掘削時には例えば工具本体を打撃するのに用いられた圧縮空気が送気パイプに供給されて排気孔から排気され、掘削パイプと送気パイプとの間の空間に排出された繰り粉と掘削水を、この排気孔から排気された圧縮空気によって後端側に押し出して排出する。

従って、このような掘削工具および掘削工法によれば、こうして工具本体に打撃力を与えるための供給した圧縮空気を繰り粉と掘削水の排出に利用できるとともに、掘削時には給水路を介して掘削水が工具本体の先端部に供給されるので、圧縮空気が掘削孔の周囲の岩盤に漏れ出て強度を低下させることにより崩落を招くのを防ぐことができる。また、掘削水は、給水路を介して工具本体の先端部に供給されるので、清水を用いることができ、圧縮空気の圧力を必要以上に高くする必要もない。

そして、このように圧縮空気を用いて繰り粉と掘削水を掘削パイプと送気パイプとの間の空間の後端側に排出することができるので、真空ポンプを必要とすることなく、真空ポンプ内を繰り粉が通過することによる損傷が生じることもない。また、圧縮空気が排気されて繰り粉と掘削水とが後端側に押し出されると、排気孔よりも先端側の空間は負圧となるので、この空間に工具本体の先端から新たな繰り粉と掘削水を吸引して連続的に排出することができる。

ここで、上記排気孔を、上記工具本体の外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して上記空間に開口するように形成することにより、この空間に排出された繰り粉と掘削水を後端側に押し出して一層確実に排出することができる。さらに、上記構成の掘削工具を、ケーシングパイプを用いた基礎杭打ち工法に適用する場合には、このケーシングパイプを給水パイプとして、上記掘削パイプをこの給水パイプの内周に挿通することにより、上記給水路を上記給水パイプと上記掘削パイプとの間に形成することができる。従って、掘削水を確実に工具本体の先端部に供給することが可能となる。

また、特にこうしてケーシングパイプを給水パイプとして掘削パイプを挿通した場合には、上記工具本体の先端部外周に、該工具本体の先端から後端側に延びる複数条の溝部を形成して、これら複数条の溝部のうち、一部の溝部は上記給水路に連通させるとともに、残りの溝部は上記排出路に連通させ、上記一部の溝部の先端部と上記残りの溝部の先端部とを、上記工具本体の先端面に形成された連通溝を介して連通させることにより、一部の溝部から供給された掘削水が連通溝を介して残りの溝部の先端部に流れ込む間に繰り粉を効率的に回収し、上記排出路から掘削パイプと送気パイプとの間の空間に排出することができる。

一方、上記工具本体の先端部外周に、該工具本体の先端から後端側に延びて上記給水路に連通する溝部を形成するとともに、この溝部よりも内周側の上記工具本体内には、該工具本体の先端から後端側に延びる孔部を上記排出路として形成し、上記溝部の先端部と上記孔部の先端部とを、上記工具本体の先端面に形成された連通溝を介して連通させることによっても、同様に溝部から供給された掘削水が連通溝を介して孔部の先端部に流れ込む間に繰り粉を効率的に回収することができる。

以上説明したように、本発明によれば、掘削孔の周囲の岩盤の強度を低下させて崩落を招くことなく、また圧縮空気の圧力を必要以上に高くする必要もなく、しかも真空ポンプを必要とすることもないので、安定した掘削を低コストで効率的に行うことができる。

本発明の掘削工具の第１の実施形態を示す側断面図である。 図１に示す実施形態の工具本体の正面図である。 図１に示す実施形態の工具本体におけるシャンク部の背面図である。 図１におけるＺＺ断面図である。 本発明の掘削工具の第２の実施形態を示す側断面図である。 図５に示す実施形態の工具本体の正面図である。 図５に示す実施形態の工具本体におけるシャンク部の背面図である。 図５におけるＺＺ断面図である。

図１ないし図４は、本発明の掘削工具の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、工具本体１は、鋼材等の金属材料により形成されて軸線Ｏ方向先端側（図１において左側）が一段大径とされた軸線Ｏを中心とする有底の略多段円筒状のパイロットビット２と、このパイロットビット２の先端部外周に着脱可能に取り付けられる同じく鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした円環状または円筒状に形成されたリングビット３とを備えている。パイロットビット２の小径の後端部は外周に雄ネジ部が形成されたシャンク部２Ａとされ、このシャンク部２Ａに円筒状の掘削パイプＰ１が取り付けられて、該掘削パイプＰ１を介してパイロットビット２には軸線Ｏ回りの回転力と軸線Ｏ方向先端側への推力および打撃力とが与えられる。

本実施形態では、このシャンク部２Ａよりも先端側のパイロットビット２の先端部は、先端側に向けて概ね３段に縮径するように形成されている。このうち最も後端の大径部２Ｂとその次の中径部２Ｃとの間には、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のパイロットビット側当接面４が形成されるとともに、中径部２Ｃと最先端の小径部２Ｄとの間に、やはり軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のパイロットビット側接触面５が形成されている。

ここで、図１に示すように軸線Ｏに沿った断面において、上記パイロットビット側当接面４が該軸線Ｏに対してなす傾斜角αよりも、パイロットビット側接触面５が該軸線Ｏに対してなす傾斜角βが小さく設置されている。本実施形態では、同図１に示すように、パイロットビット側当接面４は、軸線Ｏに平行な方向の長さＡが、この長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｂ以下となるように形成され、すなわち軸線Ｏに対してなす傾斜角αが４５°以上となるように形成されており、これとは逆に、パイロットビット側接触面５は、軸線Ｏに平行な方向の長さＣが、この長さＣ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｄよりも長くなるように形成されていて、軸線Ｏに対してなす傾斜角βが４５°未満とされている。

なお、パイロットビット側接触面５の上記長さＣは、パイロットビット側当接面４の上記長さＢよりも十分に長く、パイロットビット側接触面５の上記半径Ｄは、パイロットビット側当接面４の上記半径Ｂよりも僅かに大きくなるように設定されている。また、上記大径部２Ｂ、中径部２Ｃ、および小径部２Ｄの外周面は、それぞれ軸線Ｏを中心とした一定の外径の円筒面とされており、このうち中径部２Ｃの軸線Ｏ方向の長さは、大径部２Ｂや小径部２Ｄよりも僅かに長く設定されている。

さらに、このパイロットビット２の先端部外周には、その先端面から後端側に延びる溝部６が周方向に略等間隔に複数条（本実施形態では３条）形成されている。これら複数条の溝部６のうち、一部の溝部（図１において上側、図２において左側の１つの溝部）６Ａは、パイロットビット２の先端面から上記大径部２Ｂの後端面に貫通しており、残りの溝部６Ｂは、パイロットビット２の先端面から大径部２Ｂの手前にまで延びて外周側に切れ上がっているとともに、この残りの溝部６Ｂが切れ上がった後端部からは、本実施形態における排出路７として内周側に向かうに従い後端側に向かう断面円形の孔部が形成され、有底円筒状のパイロットビット２の内周部に開口している。

また、パイロットビット２の先端面には、上記一部の溝部６Ａの先端部と残りの溝部６Ｂの先端部とを結んで連通する連通溝８が形成されている。この連通溝８は、本実施形態では正面視において図２に示すように、一部の溝部６Ａの先端部から軸線Ｏに対する半径方向に該軸線Ｏの手前にまで延びた後、軸線Ｏには達することなく２つに分岐して湾曲しながら２つの残りの溝部６Ｂの先端部に達するＹ字状に形成されている。なお、溝部６は断面略方形状または略Ｕ字状をなしていて、その外周側を向く底面４Ａは図１に示すように後端側に向かうに従い外周側に向かうように僅かに傾斜しており、連通溝８は図４に示すように断面Ｕ字状をなして軸線Ｏに垂直な平面上に延びている。

さらに、パイロットビット２の先端面には、上記溝部６の開口部と連通溝８を除いて軸線Ｏに垂直な平面状をなす中央部のフェイス面と、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜する円錐面状の外周部のゲージ面とが形成されている。これらフェイス面とゲージ面には、溝部６の開口部と連通溝８を避けるようにして、パイロットビット２よりも硬質な超硬合金等からなる掘削チップ９がフェイス面およびゲージ面に垂直に植設されている。

さらにまた、パイロットビット２の上記小径部２Ｄの外周面には、外周側に突出する軸線Ｏを中心とした円弧板状の突条部２Ｅが、パイロットビット側接触面５から先端側に僅かな間隔をあけて離れた位置に、周方向に等間隔に複数条（本実施形態では３条）形成されている。これらの突条部２Ｅは、本実施形態では上記溝部６の周方向の一端（図１に示すように正面視において反時計回り方向の端部）から延びており、ゲージ面の掘削チップ９は、この突条部２Ｅに亙って植設されている。

このようなパイロットビット２の外周に取り付けられる円環状または円筒状の上記リングビット３には、その後端部の内周面に、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状のリングビット側接触面１０が形成されている。このリングビット側接触面１０は、軸線Ｏに沿った断面において、該軸線Ｏに対してパイロットビット側接触面５と等しい傾斜角βをなしている。

すなわち、リングビット側接触面１０は、パイロットビット側接触面５と同じく軸線Ｏに平行な方向の長さＣが、この長さＣ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｄよりも長くなるように形成されて、軸線Ｏに対して４５°未満の傾斜角βに形成されている。このようなリングビット３は、図１に示すようにこのリングビット側接触面１０をパイロットビット側接触面５に密着させ、軸線Ｏ方向にパイロットビット２の先端面からパイロットビット側接触面５の後端に亙って取り付けられる。

また、リングビット３の先端部の内周面は、パイロットビット２の小径部２Ｄよりも僅かに大きな内径を有しており、この先端部の内周面には、パイロットビット２の突条部２Ｅよりも周方向に僅かに幅広の凹溝部３Ａが、周方向に等間隔に突条部２Ｅと同数、軸線Ｏ方向にリングビット３の先端面から上記リングビット側接触面１０に向けて貫通するように形成されている。

さらに、この凹溝部３Ａの周方向の一端（パイロットビット２の突条部２Ｅが溝部６から周方向に延びる端部と同じ方向の端部）からは、径方向の深さが凹溝部３Ａと等しく、軸線Ｏ方向の長さが突条部２Ｅよりも僅かに長い断面Ｌ字状の係合部３Ｂが形成されており、凹溝部３Ａに突条部２Ｅを収容してリングビット３をパイロットビット２の先端の先端側から挿入し、パイロットビット２を上記周方向の一端側に回転させることにより、突条部２Ｅが係合部３Ｂに嵌合して係合可能とされている。従って、こうして突条部２Ｅが係合部３Ｂに嵌合した状態で、パイロットビット２の溝部６の位置はリングビット３の凹溝部３Ａと周方向に一致する。

さらに、このリングビット３の先端面も、軸線Ｏに垂直な内周部のフェイス面と、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜する外周部のゲージ面とを備えており、これらフェイス面とゲージ面にリングビット３よりも硬質な超硬合金等からなる掘削チップ９が垂直に植設されている。なお、リングビット３の先端部の外周面には、ゲージ面に植設された掘削チップ９の間に凹溝３Ｃが形成されている。

一方、リングビット３の外周面には、その先端面のゲージ面と後端面とから軸線Ｏ方向に間隔をあけた位置に、軸線Ｏに沿った断面が軸線Ｏ方向に延びる長方形状をなして外周側に開口するリングビット側係止溝１１が全周に亙って形成されている。また、このリングビット側係止溝１１よりも後端側のリングビット３の外周部は、リングビット側係止溝１１に対して外周側に突出した環状のリングビット側係止部１２とされており、その外径はリングビット３の先端部よりも小径とされ、また軸線Ｏ方向の長さはリングビット側係止溝１１より短く設定されている。なお、このリングビット側係止部１２の後端外周部には面取りが施されている。

さらに、本実施形態では、上述のようにリングビット３が取り付けられたパイロットビット２の外周に、本実施形態における給水パイプＰ２として軸線Ｏを中心とする円筒状のケーシングパイプ１３が配設されており、掘削パイプＰ１外周のケーシングパイプ１３（給水パイプＰ２）との間には給水路Ｆが形成される。ケーシングパイプ１３は、軸線Ｏを中心とする円筒状のパイプ本体１３Ａの先端部に、同じく軸線Ｏを中心とする円筒状のケーシングトップ１３Ｂが溶接等により接合されて一体化されたものであり、パイプ本体１３Ａはパイロットビット２の大径部２Ｂの外径よりも大きな内径を有していて、掘削孔の深さに応じて複数のパイプ本体１３Ａが後端側にやはり溶接等により順次継ぎ足されてゆく。

ケーシングトップ１３Ｂは、その後端部の外径が先端部よりも一段小さく形成されていて、その段差部に最先端のパイプ本体１３Ａの先端部が嵌め入れられて接合されている。また、このケーシングトップ１３Ｂの後端部の内径は、パイロットビット２の大径部２Ｂの外径よりも僅かに小さく、中径部２Ｃの外径よりは僅かに大きく設定されている。そして、ケーシングトップ１３Ｂの後端面の内周部には、パイロットビット２のパイロットビット側接触面５よりも後端側に形成された上記パイロットビット側当接面４と互いに当接可能なケーシングパイプ側当接面１４が形成されている。

すなわち、このケーシングパイプ側当接面１４も、軸線Ｏ方向先端側に向かうに従い漸次縮径する軸線Ｏを中心とした円錐面状に形成されており、図１に示したように軸線Ｏに沿った断面において、軸線Ｏに対してなす傾斜角αは、パイロットビット側当接面４の傾斜角αと等しく、パイロットビット側接触面５とリングビット側接触面１０がなす傾斜角βよりも大きな角度とされている。さらに、本実施形態では、このケーシングパイプ側当接面１４の軸線Ｏに沿った断面における軸線Ｏに平行な方向の長さＡが、この長さＡ分だけ軸線Ｏ方向先端側に向かったときに縮径する半径Ｂ以下となるように形成されていて、上記傾斜角αは４５°以上とされている。

また、ケーシングトップ１３Ｂの先端部の外径は、パイプ本体１３Ａの外径と等しく設定されるとともに、リングビット３の最大外径となる先端部の外径よりは小さく設定されている。このケーシングトップ１３Ｂの先端内周部には先端側に向けて順に、軸線Ｏに沿った断面が軸線Ｏ方向に延びる長方形状をなして内周側に開口するケーシングパイプ側係止溝１５と、このケーシングパイプ側係止溝１５に対して内周側に突出したケーシングパイプ側係止部１６とが、全周に亙って形成されている。

これらケーシングパイプ側係止溝１５およびケーシングパイプ側係止部１６は、軸線Ｏ方向の長さがリングビット側係止溝１１およびリングビット側係止部１２とそれぞれ等しく設定され、ケーシングパイプ側係止溝１５の内径はリングビット側係止部１２の外径よりも僅かに大きく設定されている。また、ケーシングパイプ側係止部１６の内径は、リングビット側係止溝１１の外径より僅かに大きく、リングビット側係止部１２の外径よりは小さく設定され、その先端内周部には面取りが施されている。

このようなケーシングトップ１３Ｂに、上記リングビット３は、そのリングビット側係止溝１１にケーシングパイプ側係止部１６を収容するとともに、リングビット側係止部１２をケーシングパイプ側係止溝１５に収容させることにより、軸線Ｏ回りに回転自在、かつリングビット側係止溝１１とケーシングパイプ側係止溝１５が形成された範囲で軸線Ｏ方向先端側と後端側にも係止されて取り付けられる。

なお、このようにケーシングトップ１３Ｂにリングビット３を取り付けるには、例えばリングビット側係止部１２の後端外周部とケーシングパイプ側係止部１６の先端内周部の面取りされた部分を互いに一致させた上で、ケーシングトップ１３Ｂとリングビット３の少なくとも一方を軸線Ｏ方向に押圧することにより、リングビット３の後端部を弾性的に縮径させるとともにケーシングトップ１３Ｂの先端部は弾性的に拡径させて、ケーシングパイプ側係止部１６をリングビット側係止溝１１に、リングビット側係止部１２をケーシングパイプ側係止溝１５に、それぞれ嵌め入れるように収容すればよい。こうしてリングビット３が取り付けられた後に、ケーシングトップ１３Ｂがパイプ本体１３Ａに接合されてケーシングパイプ１３の先端部にリングビット３が配設される。

このようにケーシングパイプ１３先端部のケーシングトップ１３Ｂにリングビット３を配設した後、掘削パイプＰ１の先端部に取り付けられたパイロットビット２を、ケーシングパイプ１３内に後端側から挿入し、上述のように凹溝部３Ａに突条部２Ｅを収容してからパイロットビット２を上記周方向の一端側に回転させることにより、突条部２Ｅを係合部３Ｂに嵌合して係合させる。掘削パイプＰ１も掘削孔の深さに応じて順次継ぎ足されて連結され、最後端の掘削パイプＰ１は掘削装置に連結される。こうしてケーシングパイプ１３に挿入されたパイロットビット２は、そのパイロットビット側当接面４がケーシングトップ１３Ｂのケーシングパイプ側当接面１４に当接したところで位置決めされる。

さらに、この状態からパイロットビット２とリングビット３の先端部を岩盤等に当接させて、掘削パイプＰ１を介してパイロットビット２に上記掘削装置から軸線Ｏ回りの回転力と軸線Ｏ方向先端側への推力および打撃力を与えて掘削を行うと、岩盤等からの抵抗によってリングビット３が後端側に押し付けられ、そのリングビット側接触面１０がパイロットビット側接触面５に密着する。なお、掘削前にリングビット３を後端側に押圧してリングビット側接触面１０をパイロットビット側接触面５に密着させておいてもよい。

ここで、リングビット側係止部１２とケーシングパイプ側係止部１６は、こうしてパイロットビット側当接面４がケーシングパイプ側当接面１４に当接するとともに、リングビット側接触面１０がパイロットビット側接触面５に密着した状態で、図１に示したようにそれぞれケーシングパイプ側係止溝１５とリングビット側係止溝１１の軸線Ｏ方向の両端から間隔をあけた位置に配設されるように形成されている。

そして、円筒状の掘削パイプＰ１の内周には、後端側から送気パイプＰ３が挿通されてその先端部が工具本体１におけるパイロットビット２の内周部に挿入されており、さらにこの送気パイプＰ３の先端部には排気プラグ１７が取り付けられてパイロットビット２の内周部に収容されている。送気パイプＰ３は、掘削パイプＰ１の内径よりも小さな外径を有する軸線Ｏを中心とした円筒状に形成され、この送気パイプＰ３と掘削パイプＰ１との間には、断面円環状の空間Ｅが形成される。送気パイプＰ３の内周部には、例えば上述のようにパイロットビット２に打撃力を与える際のエアハンマーの駆動に用いた圧縮空気が供給される。

排気プラグ１７は有底の多段円筒状に形成され、小径の後端部外周には送気パイプＰ３の先端部内周にねじ込まれる雄ネジ部が形成されるとともに、大径の先端部はパイロットビット２の内周部に僅かな間隔をあけて嵌め入れ可能な外径とされている。また、この先端部の後端面は内周側に向かうに従い後端側に向かう円錐面状に形成され、その傾斜角は同じく内周側に向かうに従い後端側に向かうパイロットビット２の上記排出路７の傾斜角と等しく設定されている。このような排気プラグ１７は、送気パイプＰ３の先端部に取り付けられてパイロットビット２の内周部に挿入された状態で、図１に示すように上記円錐面状の先端部後端面がパイロットビット２内周部における排出路７の開口部先端縁に位置するように配設される。

そして、有底円筒状の排気プラグ１７の内周部は円筒状の送気パイプＰ３の内周部と連通するとともに、この排気プラグ１７の内周部から先端部後端面よりも後端側の外周面にかけては、上記空間Ｅに開口する排気孔１７Ａが、本実施形態では周方向に等間隔に複数（３つ）形成されている。本実施形態の排気孔１７Ａは、工具本体１の外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜している。なお、この排気プラグ１７の内周部から軸線Ｏに垂直な排気プラグ１７の先端面にかけても、排気孔１７Ａよりも小径の排気孔１７Ｂが形成されている。

このような掘削工具によって掘削を行う本発明の掘削工法の一実施形態では、掘削装置から掘削パイプＰ１を介してパイロットビット２に与えられた軸線Ｏ方向先端側への打撃力と推力は、ケーシングパイプ１３にはパイロットビット側当接面４からケーシングトップ１３Ｂのケーシングパイプ側当接面１４に伝達されるとともに、リングビット３にはパイロットビット側接触面５からリングビット側接触面１０に伝達され、これらパイロットビット２とリングビット３の先端面に植設された掘削チップ９によって掘削孔が形成されるとともに、この掘削孔内にケーシングパイプ１３が挿入される。また、パイロットビット２に与えられた軸線Ｏ回りの回転力も、パイロットビット側接触面５からリングビット側接触面１０を介してリングビット３に伝達される。

また、このように掘削孔を形成するのと同時に、掘削パイプＰ１と給水パイプＰ２であるケーシングパイプ１３との間の給水路Ｆには後端側から掘削水が供給される。本実施形態における掘削水は水道水等の清水であり、こうして供給された掘削水は、本実施形態では給水路Ｆの先端に開口したパイロットビット２の上記一部の溝部６Ａから掘削孔の底部に流れ込んで該底部を満たし、この一部の溝部６Ａの先端部に連通した連通溝８を流れつつパイロットビット２の回転に伴って繰り粉を巻き込みながら残りの溝部６Ｂに達し、さらにこの残りの溝部６Ｂに連通する排出路７を通ってパイロットビット２内周部の排気プラグ１７先端部後端面よりも後端側の上記空間Ｅ内に流入して排気孔１７Ａより後端側まで充填される。

そして、このように排気孔１７Ａの後端側まで充填された繰り粉が混ざった掘削水は、送気パイプＰ３内に供給された上記圧縮空気が排気プラグ１７の内周部から排気孔１７Ａから噴出するのに伴って後端側に送り出されて排出される。また、こうして掘削水が排出された上記空間Ｅの先端部は負圧となるので、残りの溝部６Ｂから排出路７内に残った掘削水は繰り粉ごと空間Ｅの先端部に吸引され、排気孔１７Ａからの圧縮空気の噴出によって連続的に排出される。

このように、上記構成の掘削工具および掘削工法によれば、真空ポンプなどを必要とすることなく、上述のような工具本体１のパイロットビット２およびリングビット３に打撃力を与えるための圧縮空気などを利用して、繰り粉が混ざった掘削水を排出することができる。排出される掘削水が通過するのは、掘削パイプＰ１と送気パイプＰ３との間の空間Ｅであるので、繰り粉が混ざっていても排出に支障を来すことはない。このため、長期に亙って安定して効率的に低コストの掘削および繰り粉の排出を図ることができる。

また、打撃力を与えるための圧縮空気は、上記空間Ｅに後端側に向けて排気されて繰り粉が混ざった掘削水の排出に用いられるので、掘削孔の周囲に漏れ出ることはなく、しかも掘削孔の底部には掘削水が充填されるため、周囲の岩盤が強度低下によって崩落するようなこともない。さらに、掘削水も掘削パイプＰ１と給水パイプＰ２であるケーシングパイプ１３との間の給水路Ｆを通って供給されるので、掘削水として泥水などより比重の低い上述のような清水を用いることができ、排気孔１７Ａから噴出する圧縮空気に必要以上の圧力が要求されることもない。

また、本実施形態では、排気孔１７Ａが工具本体１の外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜しているので、排気孔１７Ａから排気される圧縮空気によって空間Ｅ内の繰り粉と掘削水を一層確実に後端側に排出することができる。さらに、本実施形態では、このように掘削パイプＰ１が給水パイプＰ２としてのケーシングパイプ１３内に挿通されていて、給水路Ｆがこれら掘削パイプＰ１とケーシングパイプ１３（給水パイプＰ２）との間に形成されており、掘削孔を形成しつつケーシングパイプ１３を掘削孔に建て込む基礎杭打ち工法に適用することができる。このため、掘削孔自体の崩落を防ぎつつ、掘削水を確実に工具本体１先端部の掘削孔底部に供給して繰り粉を排出することが可能となる。

また、このようにケーシングパイプ１３内に掘削パイプＰ１を挿通してその間の給水路Ｆに掘削水を供給するのに併せて、本実施形態では、この掘削パイプＰ１の先端部に取り付けられる工具本体１のパイロットビット２の先端部外周に、その先端面から後端側に延びる複数条の溝部６を周方向に間隔をあけて形成し、このうち一部の溝部６Ａは上記給水路Ｆに連通させるとともに、残りの溝部６Ｂは排出路７を介して掘削水が排出される上記空間Ｅに連通させている。そして、これら一部の溝部６Ａと残りの溝部６Ｂの先端部は、パイロットビット２の先端面に形成された連通溝８によって連通しているので、パイロットビット２やリングビット３の先端面に植設された掘削チップ９によって生成された繰り粉を満遍なく連通溝８に取り込んで掘削水とともに確実に排出することができる。

さらに、本実施形態では、パイロットビット２とリングビット３とが、円錐面状のパイロットビット側接触面５とリングビット側接触面１０との密着によって軸線Ｏ回りに一体に回転するように構成されている。このため、これらパイロットビット２とリングビット３との間では、上記一部の溝部６Ａ以外の箇所から掘削水が掘削孔に供給されたり、上記残りの溝部６Ｂ以外の箇所から繰り粉を含んだ掘削水が排出されたりするのを防ぐことができ、上述のように連通溝８によって取り込んだ繰り粉を含む掘削水を一層確実に排出することが可能となる。

なお、上記第１の実施形態では、上述のようにパイロットビット２の先端部外周に形成された複数の溝部６のうち、給水路Ｆに連通する一部の溝部６Ａの先端部と排出路７を介して空間Ｅに連通する残りの溝部６Ｂの先端部とを連通溝８によって連通しているが、図５ないし図８に示す第２の実施形態のように、工具本体１のパイロットビット２先端部外周の溝部６の内周側に孔部１８を排出路７として形成し、この孔部１８と溝部６の先端部を連通溝１９によって連通するようにしてもよい。なお、これら図５ないし図８において図１ないし図４に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。

すなわち、この第２の実施形態では、パイロットビット２の先端部外周に形成された複数条（本実施形態でも３条）の溝部６は、すべて第１の実施形態の一部の溝部６Ａと同様にパイロットビット２の先端部後端面に開口して、掘削パイプＰ１とケーシングパイプ１３（給水パイプＰ２）との間の給水路Ｆと連通している。一方、パイロットビット２の先端部には、その先端面からパイロットビット２の内周部に貫通する断面円形の上記孔部１８が各溝部６の内周側で軸線Ｏから離れた位置に形成されている。

そして、これらの孔部１８の先端部と溝部６の先端部とが、軸線Ｏに垂直な平面上を該軸線Ｏに対する径方向に放射状に延びる連通溝１９を介して連通している。また、パイロットビット２の内周部に収容された排気プラグ１７の大径の先端部には、この先端部の外周を軸線Ｏ方向に貫通する切欠１７Ｃが、周方向において複数（３つ）の排気孔１７Ａの間にそれぞれ形成されている。

このような第２の実施形態においても、給水路Ｆから供給された切削水は各溝部６を通って工具本体１のパイロットビット２先端側に流れ、次いで連通溝１９を流れるうちに繰り粉を巻き込んで孔部１８の先端に達し、この孔部１８からパイロットビット２の内周部に流れ込んで切欠１７Ｃから排気プラグ１７の排気孔１７Ａより後端側まで充填される。そして、この排気孔１７Ａから圧縮空気が排気されることにより、繰り粉が混ざった切削水は後端側に押し出されて排出され、また孔部１８からは新たな繰り粉が混ざった掘削水が吸引される。

このように、上記第２の実施形態の掘削工具およびこれを用いた掘削工法でも、第１の実施形態と同様に真空ポンプなどを必要とすることなく、また圧縮空気に高い圧力を要することもなく、周囲の岩盤の崩落を防ぎながら安定的かつ効率的で低コストの掘削を行うことが可能となる。また、この第２の実施形態では、第１の実施形態とパイロットビット２の先端部に形成される溝部６の数が同じでも、より多くの切削水を工具本体１の先端側に供給できるとともに、繰り粉を巻き込んで切削水が連通溝１９を流れる距離は短いので、高速で掘削を行う場合にも好適である。

１ 工具本体
２ パイロットビット
３ リングビット
４ パイロットビット側当接面
５ パイロットビット側接触面
６ 溝部
６Ａ 一部の溝部
６Ｂ 残りの溝部
７ 排出路
８、１９ 連通溝
９ 掘削チップ
１０ リングビット側接触面
１３ ケーシングパイプ
１４ ケーシングパイプ側当接面
１７ 排気プラグ
１７Ａ 排気孔
１７Ｃ 切欠
１８ 孔部（排出路）
Ｐ１ 掘削パイプ
Ｐ２ 給水パイプ
Ｐ３ 送気パイプ
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｆ 給水路
Ｅ 掘削パイプＰ１と送気パイプＰ３との間の空間

Claims (6)

1. 先端部に工具本体が配設される掘削パイプの内周に圧縮空気を供給する送気パイプが挿通されるとともに、上記掘削パイプの外周には、上記工具本体の先端部に掘削水を供給する給水路が設けられており、
   上記工具本体の先端部には、掘削時に生成された繰り粉を上記給水路から供給された上記掘削水とともに上記掘削パイプと上記送気パイプとの間の空間に排出する排出路が形成され、
   上記送気パイプの先端部には、上記空間に開口する排気孔が形成されていることを特徴とする掘削工具。
2. 上記排気孔は、上記工具本体の外周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して上記空間に開口していることを特徴とする請求項１に記載の掘削工具。
3. 上記掘削パイプは給水パイプの内周に挿通されており、上記給水路は上記給水パイプと上記掘削パイプとの間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。
4. 上記工具本体の先端部外周には、該工具本体の先端から後端側に延びる複数条の溝部が形成されていて、
   これら複数条の溝部のうち、一部の溝部は上記給水路に連通するとともに、残りの溝部は上記排出路に連通しており、
   上記一部の溝部の先端部と上記残りの溝部の先端部とが、上記工具本体の先端面に形成された連通溝を介して連通していることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の掘削工具。
5. 上記工具本体の先端部外周には、該工具本体の先端から後端側に延びて上記給水路に連通する溝部が形成されるとともに、
   この溝部よりも内周側の上記工具本体内には、該工具本体の先端から後端側に延びる孔部が上記排出路として形成されており、
   上記溝部の先端部と上記孔部の先端部とが、上記工具本体の先端面に形成された連通溝を介して連通していることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の掘削工具。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の掘削工具を用いて、
   上記工具本体により掘削孔を形成しつつ、上記給水路を介して上記工具本体の先端部に掘削水を供給し、
   掘削時に生成された繰り粉を上記掘削水とともに上記排出路を通して上記掘削パイプと上記送気パイプとの間の空間に排出し、
   この空間に排出された上記繰り粉と掘削水を、上記排気孔から排気される圧縮空気によって後端側に排出することを特徴とする掘削工法。

Images