JPH0518175A - さく孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地山にさく孔しつつ、同時に補強用鋼管を打
ち込むさく孔装置の結合部におけるガタツキを少なく
し、部品の寿命を向上する。 【構成】 ヘッドステム１２とヘッドスリーブ１３の嵌
合部を円形断面に形成するとともに、両者の重なり合う
位置に軸方向に沿って形成した複数のピン溝３０，３１
に複数のピン３２を挿通して両者の空転を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＡＴＭ工法等による
トンネル掘削にあたり、掘削後の地山中に補強用の鋼管
を打ち込むために使用されるさく孔装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】掘削後のトンネル外周部を補強するため
に、従来は、予め棒鋼挿入用の孔を穿設し、しかる後そ
の孔に棒鋼を別途挿入し、棒鋼と穴のすきまに定着剤を
注入していたこの方法はさく孔と鋼管の挿入とを別に行
なうので作業効率が悪く、しかもさく孔後すぐに孔の内
壁が崩落して棒鋼の挿入又は定着剤の注入が困難になる
ことがある等の問題点があった。

【０００３】これを解決するため、例えば６図に示すよ
うに、さく孔部の前面部に設けれている先行ビット（第
１ビット）５４と、該先行ビットより後方位置に設けら
れているウィングビット（第２ビット）５５，５５とを
備え、さく孔時にはウィングビット５５，５５を外方に
張出させてさく孔を行なうと同時にさく孔ロッド５７の
外周に装着した鋼管５３を地山中に挿入し、さく孔終了
後はウィングビット５５，５５をヘッドスリーブ５９の
スリット１３内に没入させて小径化し、鋼管５３だけを
残してさく孔ロッド５７を引き抜くことにより、さく孔
と鋼管の挿入を同時に行うことのできるさく孔装置が提
案されている（特願昭６２−１１２５９４）。この装置
では、ヘッドスリーブ５９とヘッドステム５７の嵌合部
が７図および８図に示すように断面六角形に形成されて
おり、ヘッドスリーブ５９とヘッドステム５７とが、軸
方向に摺動可能に、かつ相互回転不能に嵌合している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のさく孔装置は、さく孔する地盤が砂層や粘土層のよ
うな比較的軟弱な場合は支障が生じないが、礫層、転石
層、岩盤等のように強度が大きい場合は、ウィングビッ
ト、ヘッドスリーブ、ヘッドステムと伝達する回転抵抗
が大きくなり、ヘッドステムの六角稜部への衝撃も大き
くなるので、この部分が摩耗しやすかった。特に六角形
断面を有する嵌合部は、加工精度上初めからガタがあ
り、六角稜部が摩耗しやすい。

【０００５】このように、嵌合部の六角稜部が摩耗する
と、ヘッドステムとヘッドスリーブとの間に回転方向の
位置ずれが生じるため、ウィングビットに捩り力がかか
り、ウィングビットが早期に破損するという問題があっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかるさく孔装置は、さく岩機本体に取り付けられる
さく孔ロッド先端部のヘッドステム外周部に軸方向に摺
動自在で相互回転不能に嵌合するヘッドスリーブと、該
ヘッドスリーブの前端部に装着される先行ビットと、前
記ヘッドスリーブに形成されたウィングビット収容部と
しての溝状凹部後部側を基点として径方向に拡縮可能に
保持されるウィングビットとを備え、前記ウィングビッ
トは、さく孔時には先行ビットの外径よりも外方に張出
させられ、さく孔ロッドの後退時には先行ビットの外径
よりも内側に引込まされるように構成されたさく孔装置
において、前記ヘッドステムとヘッドスリーブの嵌合部
が断面円形に形成されるとともに、ヘッドステム外周面
およびヘッドスリーブ内周面の互いに対向する位置に軸
方向に沿う複数のピン溝がそれぞれ設けられ、これら両
側のピン溝に嵌合するように挿入した複数のピンによ
り、ヘッドステムとヘッドスリーブとが相互回転不能に
拘束されていることを特徴としている

【０００７】

【作用】ウィングビットを保持するヘッドスリーブとさ
く孔ロッドに接続されたヘッドステムとの嵌合部が断面
円形に形成されているので、嵌合部のガタを小さくする
ことができる。ヘッドスリーブとヘッドステムとの相互
回転はピンによって効果的に拘束される。

【０００８】

【実施例】以下、１図乃至５図にあらわされた実施例に
ついて説明する。このさく孔装置１は、さく岩機本体２
に取り付けたシャンクロッド３にカップリングスリーブ
５によって中間ロッド６が接合され、これらさく孔ロッ
ドの先端にさく孔部７が設けられている。また、シャン
クロッド３と中間ロッド６の基部に装着された筒状のパ
イプホルダ９に鋼管１０が保持され、該鋼管の前端部は
さく孔部７の直後部に達している。

【０００９】２図および３図は互いに異なる状態をあら
わすさく孔部７の断面図であって、前記中間ロッド６の
先端部にヘッドステム１２が螺着され、該ヘッドステム
の断面円形のヘッドスリーブ嵌合部１２ａの外周部に断
面円形のヘッドスリーブ１３が軸方向に摺動自在でかつ
相互回転不能に嵌合している。このヘッドスリーブ１３
の前端部には取付けねじ１５が螺刻されており、前面部
に複数の球状刃（他の形状の刃でもよい）１６，・・・ を
有する先行ビット１７がこの取付けねじ１５に取り付け
られている。また、ヘッドスリーブ１３の中間部には軸
方向の溝状切欠部からなる一対のウィングビット収容部
１９，１９が形成されており、この収容部に、外端部に
球状刃２０を有するウィングビット２１が収容されてい
る。ウィングビット２１は、後部内面２１ａがえぐられ
た形状に成形されており、これよりも前の部分の内面は
内側に張出する張出面２１ｂとなっている。また、前端
部には斜め内向きに突出部２３が設けられ、後端部には
段部２４が設けられている。ウィングビット２１，２１
の前側の突出部２３，２３は、５図に示す如く厚みがウ
ィングビット２１全体の約半分で、左側または右側に片
寄せて設けられており、ウィングビット２１，２１を収
容部１９，１９に没入させた状態では、両ビットの突出
部２３．２３が肉厚方向に重なり合うようになってい
る。このため、突出部２３を設けておいてもウィングビ
ット２１の収容（縮径）時の邪魔にならない。なお、ウ
ィングビットの径が大きい場合や、ウィングビットの押
出し量が少ないときは、このように突出部の重ね合わせ
は不要となる。

【００１０】一方、ヘッドステム１２の前端部には前記
ウィングビットの突出部２３に対応させて先端側の上下
面がテーパ状に形成された舌状のガイド突起２５が前方
に向かって突設されている。さらに、このガイド突起２
５よりも後方には、前記段部２４が係合する切欠部２６
が設けられている。

【００１１】また、ヘッドスリーブ１３の円形内面に
は、直径方向に対向する位置に軸方向のピン溝３０，３
０が設けられ、断面円形のヘッドステム１２にはこれら
ヘッドスリーブ側のピン溝と対向する位置に同様なピン
溝３１，３１が設けられている。ヘッドスリーブ側のピ
ン溝３０およびヘッドステム側のピン溝３１は、ともに
断面半円状に形成され、両者が重なりあって円形断面を
呈するようになっている。このピン溝３０，３１によっ
て形成される円形長穴に丸棒状のピン３２，３２が挿通
され、ヘッドスリーブ１３とヘッドステム１２の相対回
転を拘束する。さらに、ヘッドスリーブ１３にはピン孔
３３が穿設されており、このピン孔３３に対向するヘッ
ドステム外周部には平坦な切欠部３５が形成されてい
る。そして、前記ピン孔３３に挿通したテンションピン
３７が前記切欠部３５に一部嵌合してヘッドスリーブ１
３とヘッドステム１２の離脱を防止している。

【００１２】さく孔に際しては、中間ロッド６の外周部
に鋼管１０を遊嵌して前記パイプホルダ９でこれを保持
し、さく岩機本体２を作動させつつ、さく孔部７を地山
の表面に押し付ける。このとき、水孔６ａ，１７ａを通
して水またはエアが前方へ吐出される。先行ビット１７
によって比較的小径の孔が穿孔され、ついで拡径状態に
あるウィングビット２１，２１によってこの孔が鋼管１
０の外径よりも大きく拡径される。ウィングビット２
１，２１の拡径は、ヘッドステム１２がこれに対し相対
的に前進することにより行なわれるもので、ヘッドステ
ムのガイド突起２５が前進して突出部２３，２３に当接
し、これらを上下に押し拡げることにより行なわれる。
このとき、両ウィングビット２１，２１は２図に示すさ
く孔位置に固定される。また、段部２４は切欠部２６に
当接し、さく孔ロッドの推力と打撃力が伝達されるとと
もに、ウィングビット２１の前部内側の張出面２１ｂが
ヘッドステム１２の外面に当接して縮径方向の外力に対
抗する。なお、先行ビット１７の奥側でヘッドスリーブ
１３に嵌合するリング２２とヘッドスリーブによってウ
ィングビット２１，２１の遠心方向への移動が拘束され
ている。

【００１３】さく孔ロッド６からヘッドステム１２に伝
えられた回転力は、ピン３２，３２を介してヘッドスリ
ーブ１３に伝えられ、先行ビット１７とウィングビット
２１を回転させる。さく孔が終了してさく孔ロッドを後
退させると、ヘッドステム１２がヘッドスリーブ１３お
よびウィングビット２１，２１に対し相対移動し、張出
面２１ｂがヘッドステム１２の外面と接触しなくなり、
ガイド突起２５が突出部２３，２３よりも後方に引込め
られる。このため、ウィングビット２１，２１の縮径方
向への移動に抗するものがなくなり、鋼管１０の端部等
によって内側に押されたときウィングビット２１，２１
が収容部１９，１９に没入する。この状態では、３図に
示すように、鋼管１０をパイプホルダ９から取り外して
おけば、先行ビット１７、ウィングビット２１，２１、
ヘッドステム１２、ヘッドスリーブ１３等を鋼管１０の
内部を通して外部に引き抜くことができる。すなわち、
鋼管１０の外径よりも小径の先行ビット１７でまず小径
の下孔を穿孔し、引続き鋼管の外径よりも大径のウィン
グビット２１，２１で下孔の拡口を行う。この間、埋設
用の鋼管１０を一緒に孔の中に挿入し、所定深さの穿孔
が終了すると、鋼管１０をパイプホルダ９から取り外し
て穿孔された孔の中に残し、先行ビット、ウィングビッ
ト、さく孔ロッド等を鋼管１０の内部を通して外部に引
き抜くのである。残された鋼管内へは定着材が注入され
る。

【００１４】このさく孔装置は、ヘッドステムの先端部
に設けたガイド突起２５がウィングビット２１，２１の
内向突出部を内側から外向きに押圧してウィングビット
を拡径するようになっているので、拡縮動作が確実で、
強度的にもすぐれたものとなっている。また、ヘッドス
テムとヘッドスリーブの嵌合部が円形断面を呈するよう
に形成されているので、該加工部の加工精度を上げてガ
タツキを少なくすることが容易であり、ウィングビット
等の寿命を大幅に向上することができる。実際のさく孔
試験を行なった結果は、砂、粘土層に対しては、従来品
のウィングビット寿命が２００〜３００ｍであるのに対
し、本願発明品では３００〜３５０ｍであった。また、
レキ、転石層に対しては、従来品が２０〜３０ｍである
のに対し、本願発明品は約２００ｍであった。

【００１５】つぎに図８乃至図１０は上記と異なる実施
例をあらわすもので本実施例ではピン溝３０，３１とピ
ン３２が４個所に設けられている。この場合、前記実施
例のようなテンションピン３７を挿通することができな
いので、ウィングビット２１′の後端部に内向きの突出
部４０を形成し、ヘッドステム１２′の段部４１と係合
させることにより、スリーブ１３とヘッドステム１２′
の離脱を防止するようになっている。他の部分について
は前記実施例とほぼ同じであり、同じ部分には同じ番号
を付している。なお、スリーブとヘッドステムの空転を
防止するピン３２の数は、複数本であればよく、２本ま
たは４本に限定されるものではない。複数のピンはスリ
ーブの円周方向に沿って等間隔で配置しておくのがよ
い。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるさ
く孔装置は、さく孔ロッドに取り付けられるヘッドステ
ムと、先行ビットやウィングビットを保持するヘッドス
リーブとの嵌合部が円形断面に形成され、両者間に挿通
したピンによって空転を拘束するようになっているの
で、加工が容易であり、両者のガタツキをなくして摩耗
を少なくし、ウィングビット等の寿命を向上させること
ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例であるさく孔装置の使用状態
をあらわす全体構成図である。

【図２】さく孔時におけるさく孔部の断面図である。

【図３】引き抜き時におけるさく孔部の断面図である。

【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図である。

【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図６】従来のさく孔装置の断面図である。

【図７】図６におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図８】図６におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図９】異なる実施例のさく孔時における断面図であ
る。

【図１０】その引き抜き時における断面図である。

【図１１】図９におけるＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１ さく孔装置 ２ さく岩機 ３ シャンクロッド ６ 中間ロッド ７ さく孔部 １０ 鋼管 １２ ヘッドステム １３ ヘッドスリーブ １７ 先行ビット １９ ウィングビット収容部 ２１ ウィングビット ２３ 突出部 ２５ ガイド突起 ３０ ピン溝 ３１ ピン溝 ３２ ピン

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年３月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤に鋼管を打ち
込むことによって地盤を改良するためや、ＮＡＴＭ工法
等によるトンネル掘削にあたり、掘削後の地山中に補強
用の鋼管を打ち込むために使用されるさく孔装置に関す
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】掘削後のトンネル外周部を補強するため
に、従来は、予め棒鋼挿入用の孔を穿設し、しかる後そ
の孔に定着剤を注入し、その後棒鋼を別途挿入してい
た。この方法はさく孔と定着剤の注入及び棒鋼の挿入を
別々に行なうので作業効率が悪く、しかもさく孔時又は
さく孔後すぐに孔の内壁が崩落して定着剤の注入又は棒
鋼の挿入が困難になることがある等の問題点があった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】これを解決するため、例えば６図に示すよ
うに、さく孔部の前面部に設けられている先行ビット
（第１ビット）５４と、該先行ビットより後方位置に設
けられているウィングビット（第２ビット）５５，５５
とを備え、さく孔時にはウィングビット５５，５５を外
方に張出させてさく孔を行なうと同時にさく孔ロッド５
７の外周に装着した鋼管５３を地山中に挿入し、さく孔
終了後はウィングビット５５，５５をヘッドスリーブ５
９のスリット１３内に没入させて小径化し、鋼管５３だ
けを残してさく孔ロッド５７を引き抜くことにより、さ
く孔と鋼管の挿入を同時に行うことのできるさく孔装置
が提案されている（特願昭６２−１１２５９４）。この
装置では、ヘッドスリーブ５９とヘッドステム６０の嵌
合部が図７および図８に示すように断面六角形に形成さ
れており、ヘッドスリーブ５９とヘッドステム６０と
が、軸方向に摺動可能に、かつ相互回転不能に嵌合して
いる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】さく孔ロッド６からヘッドステム１２に伝
えられた回転力は、ピン３２，３２を介してヘッドスリ
ーブ１３に伝えられ、先行ビット１７とウィングビット
２１を回転させる。さく孔が終了してさく孔ロッドを後
退させると、ヘッドステム１２がヘッドスリーブ１３お
よびウィングビット２１，２１に対し相対移動し、張出
面２１ｂがヘッドステム１２の外面と接触しなくなり、
ガイド突起２５が突出部２３，２３よりも後方に引込め
られる。このため、ウィングビット２１，２１の縮径方
向への移動に抗するものがなくなり、鋼管１０の端部等
によって内側に押されたときウィングビット２１，２１
が収容部１９，１９に没入する。この状態では、図３に
示すように、先行ビット１７、ウィングビット２１，２
１、ヘッドステム１２、ヘッドスリーブ１３等を鋼管１
０の内部を通して外部に引き抜くことができる。すなわ
ち、鋼管１０の外径よりも小径の先行ビット１７でまず
小径の下孔を穿孔し、引続き鋼管の外径よりも大径のウ
ィングビット２１，２１で下孔の拡口を行う。この間、
埋設用の鋼管１０を一緒に孔の中に挿入し、所定深さの
穿孔が終了すると、鋼管１０をパイプホルダ９から取り
外して穿孔された孔の中に残し、先行ビット、ウィング
ビット、さく孔ロッド等を鋼管１０の内部を通して外部
に引き抜くのである。残された鋼管内へは定着材が注入
される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】つぎに図８乃至図１０は上記と異なる実施
例をあらわすもので本実施例ではピン溝３０，３１とピ
ン３２が４個所に設けられている。この場合、前記実施
例のようなテンションピン３７を挿通することができな
いので、ウィングビット２１′の後端部に内向きの突出
部４０を形成し、ヘッドステム１２′の段部４１と係合
させることにより、ヘッドスリーブ１３とヘッドステム
１２′の離脱を防止するようになっている。他の部分に
ついては前記実施例とほぼ同じであり、同じ部分には同
じ番号を付している。なお、ヘッドスリーブとヘッドス
テムの空転を防止するピン３２の数は、複数本であれば
よく、２本または４本に限定されるものではない。複数
のピンはスリーブの円周方向に沿って等間隔で配置して
おくのがよい。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】さく岩機本体に取り付けられるさく孔ロッ
   ド先端部のヘッドステム外周部に軸方向に摺動自在で相
   互回転不能に嵌合するヘッドスリーブと、該ヘッドスリ
   ーブの前端部に装着される先行ビットと、前記スリーブ
   に形成されたウィングビット収容部としての溝状凹部後
   部側を基点として径方向に拡縮可能に保持されるウィン
   グビットとを備え、前記ウィングビットは、さく孔時に
   は先行ビットの外径よりも外方に張出させられ、さく孔
   ロッドの後退時には先行ビットの外径よりも内側に引込
   まされるように構成されたさく孔装置において、前記ヘ
   ッドステムとヘッドスリーブの嵌合部が断面円形に形成
   されるとともに、ヘッドステム外周面およびヘッドスリ
   ーブ内周面の互いに対向する位置に軸方向に沿う複数の
   ピン溝がそれぞれ設けられ、これら両側のピン溝に嵌合
   するように挿入した複数のピンにより、ヘッドステムと
   ヘッドスリーブとが相互回転不能に拘束されていること
   を特徴とするさく孔装置。