JP2005314978A

JP2005314978A - 回転式削孔装置用掘削刃

Info

Publication number: JP2005314978A
Application number: JP2004135014A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yamamoto; 裕司山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】地中に木杭が存在しても、又軟弱地盤中に転石が存在しても自沈することなく、効率よく掘進することのできる回転式削孔装置用掘削刃を提供することを目的とする。
【解決手段】上記目的を達成すべくリング状の回転式削孔装置用掘削刃を回転させて地中を掘進するものにおいて、複数の同芯円のリング（３）の端面に超硬チップ（１）を取り付け、それらの超硬チップをさらに保護する様にコンポジット（２）を盛り付けて超硬チップの耐久性をあげても良く、又コンポジット（２）のみを取り付けたものでも良い。又それら複数の同芯円のリング（３）を階段状に取り付けても良く、それらのリング（３）の中心パイプ（４）の先端付近の流体吐出口（８）から流体を地山に直接吐出し、その流体が切削された土砂および障害物を各リングの隙間で詰まらせること無く、スムースにチャンバー（５）内に取り入れる様にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、リング状掘削刃を回転させて地盤を削孔する回転式削孔装置用掘削刃に関するものである。

地中に塩化ビニール管や鋼管等を埋設するための施工法として推進埋設工法がある。（例えば特許文献１参照）この工法は、発進竪坑の側壁から先頭掘削管を土中にほぼ水平に挿入して掘削を行い、先頭掘削管を押し込み推進させつつこれに連結した後続の管を順次孔に挿入することにより、地盤を開削することなく管を埋設しようとするものである。本来推進工法で問題とされるのは、地中の土の固さと点在する石の大きさである。つまり、地盤の固さと点在する石の大きさに対応する回転式削孔装置用掘削刃を持つ推進機を採用して施工していた。
特開平１０−８８６７号公報

ところが、軟弱地盤層においてはその土の性質上構造物を支えるために地中に多くの木杭が埋設されている。従来の推進工法に使われている回転式削孔装置用掘削刃では、この木杭が切れず、切れても切れた木片が大きすぎて、回転式削孔装置用掘削刃の土砂取り込み口である開口部を、その木片で塞ぎ続けて土砂の取り込みができなくなり掘進不能になる問題。及び軟弱地盤中に点在する転石に対しても、従来の転石対応型回転式削孔装置用掘削刃は重過ぎて掘進中に自沈する問題があった。

そこで、本発明は、地中に木杭が存在しても、又軟弱地盤中に転石が存在しても自沈することなく、効率よく掘進することのできる回転式削孔装置用掘削刃を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべくリング状の回転式削孔装置用掘削刃を回転させて地中を掘進するものにおいて、複数の同芯円のリング（３）の端面に超硬チップ（１）を取り付ける。

それらの端面の超硬チップ（１）をさらに保護する様にコンポジット（２）を盛り付けて超硬チップ（１）の耐久性をあげたもの又は、コンポジット（２）のみを取り付けたものも含む。

それら複数の同芯円のリング（３）を階段状に取り付けて、地中に存在する木杭及び転石を切削することが出来る。

その切削に際しては、それらのリング（３）の先端付近の流体吐出口（８）から流体を地山に直接吐出することにより、その流体が切削された土砂および障害物を各リング（３）の隙間で詰まらせること無く、スムースにチャンバー（５）内に取り入れ連続掘削が可能となる。

本発明の回転式削孔装置用掘削刃は軟弱地盤中に点在する木杭・転石などを対象に製作したが、普通土中の流木や転石などに対しても掘削取り込みが出来るという効果や、軟弱地盤中を自沈することなく経済的な掘進が可能となった。又、切削木片が開口部の閉塞を起こし掘進が止まる事も無くなり、ほぼ計画通りに施工が出来るため、実施計画が立てやすいという効果も生まれた。

以下、本発明の実施形態を図１・図２・図３・図４・図５・図６に基づいて説明する。

但し、以下の説明では、本発明を、掘削装置の一種である推進埋設工法で使用される管埋設装置に適用した場合を例示している。

推進埋設工法で使用される場合には大きく分けて一工程式と、二工程式に分けられる。

図１・図２は一工程式の場合についての例示である。一工程式の場合の管埋設装置は、図１に示すように、先頭掘削管の先端部に設けた本案掘削刃を回転させ、地盤を掘削しつつ先頭掘削管(１１)を油圧ジャッキ等で水平方向に押し込んで前進させ、その後端部に連結した各種の埋設管(１２)を順次削孔した孔内に押し込んで管の埋設を行なうものである。

この回転式削孔装置用掘削刃は、図１・図２に示すように、複数の同芯円からなりその先端に超硬チップ（１）ならびに超硬チップ（１）をさらに保護する様にコンポジット（２）を盛り付けて超硬チップ（１）の耐久性をあげたものを連続配列してある。

図１に示すように、リブ鋼板（７）が中心パイプ（４）と外周リング（６）との間をつなぎこれら複数のリング（３）も階段状に固定され全てを一体化している。

これにより、従来の転石対応型掘削刃よりも軽くすることが可能になった。

全てのリング（３）が一体で回転することにより、掘削刃に当たる土砂や障害物は、削り取られながらリング（３）の各隙間から取り込まれる。

また、本案掘削刃は被掘削物を取り込んでせん断力により破砕されるタイプと違い、掘削刃の前面で障害物を削り取るため、障害物の大きさは全く関係なく掘進をすることが出来る。

被掘削物を取り込んでせん断力により破砕するタイプの掘削刃は、地山や転石を削り取る動作と取り込んだ被掘削物のせん断破壊する動作を同時に行わなければならないため、大きなトルクを必要としたが、本案掘削刃は各リング（３）の超硬チップ（１）やコンポジット（２）などを図１・図２のように突出部分を小さな連続配列にすることにより、障害物を削り取るのに大きなトルクを必要としないため、ほとんどの推進埋設装置に取り付けることが可能となる。

又、今までの掘削刃はビットなどの突出部が大きくて、初期発進時に地山の土砂と地下水の流出を止めている止水坑口リングのゴムをよく引っ掛けてゴム切れを起こしていたが、本案掘削刃は全体として円錐型に近く、各ビットの突出部が少ないので止水坑口リングのゴムを引っ掛けて切れるということが極端に少なくなる。

又、従来の軟弱地盤対応型や礫対応型及び転石対応型などの掘削刃は、ビットの突出部が大きくて障害物に当たったときに振動が大きく、そのために掘削刃及び推進埋設装置が暴れて、その間に地中の土砂がそれらの下に回り込んで先頭掘削管が浮き上がる現象などを起こしていた。しかし、本案掘削刃は、その突出部分を小さな連続配列にすることにより、障害物に当たった場合切削する時の振動が小さいため、掘削刃及び推進埋設装置の暴れが少ないので、先頭掘削管は精度の高い施工を実現できる。

各推進埋設装置の土砂取り込み口（１０）の大きさに対応して、本案掘削刃のリング（３）の各隙間を調整し加工を施すことにより、切削された障害物の破片の大きさを決定できるため、最適で経済的な掘削が可能となる。

又、障害物に本案掘削刃が当たった場合、即座に掘進スピードを落として掘削刃にかかる回転力を最優先に徐々に切削するようにすることにより、障害物を完全に削り取ることが出来るので、精度の高い施工が可能となる。

本案掘削刃は、中心パイプ（４）の先端付近の流体吐出口（８）より水・作泥材・泥水などを地山の状態に合わせて、吐出する流体の種類を選定し、その流体を直接地山に向けて吐出することにより、吐出された流体が切削された土砂および障害物とともに各リング（３）の隙間からチャンバー（５）内に入るので、各リング（３）の隙間を詰らせることなくスムースにチャンバー（５）内に取り込まれ連続掘削が可能となる。

以上の掘削動作をしながら、先頭掘削管(１１)を油圧ジャッキ等で水平方向に押し込んで前進させる。そして、掘削された土砂ならびに障害物は還流装置などにより流体とともに竪坑上部に置かれた処理装置で流体と土砂とに分けられ、流体は再び掘削刃に送り込まれ土砂はタンク内に沈澱または分別されてダンプトラックに積み込まれる。その後端部に連結した各種の埋設管(１２)を順次削孔した孔内に押し込んで管の埋設を到達竪坑まで行ない、連続した管の埋設が完了するものである。

この他一工程式のスクリュー排土式（普通回転装置は発進竪坑内に設置する）に本案掘削刃を取り付けても施工可能である。（図面省略）

図３・図４は仮管二工程式の場合についての例示である。仮管二工程式の場合は、仮管(１３)を一工程目に地中に回転修正しながら先行圧入して到達竪坑まで通して置き、その後二工程目として先端部に設けた本案掘削刃を図３に示すように、その仮管に被せて、回転させながら地盤を掘削しつつケーシング(１４)・スクリュー(１５)・各種の埋設管(１２)を油圧ジャッキ等で水平方向に押し込んで前進させる。この場合の回転装置は発進竪坑に設置されていてスクリュー(１５)を通して掘削刃に回転力が伝わる。そして、掘削された土砂ならびに障害物はスクリューにより発進竪坑内に排出される。その後、端部に再度ケーシング(１４)・スクリュー(１５)・各種の埋設管(１２)を連結して順次削孔した孔内に押し込んで管の埋設を到達竪坑まで行ない連続した管の埋設が完了するものである。

図５・図６は別の仮管二工程式の場合についての例示である。この場合も、仮管(１３)を一工程目に地中に回転修正しながら先行圧入して到達竪坑まで通して置き、その後二工程目として先端部に設けた本案掘削刃を図５に示すようにその仮管に接続する。しかし、その掘削刃を回転させる時の回転力が仮管に伝わらない様に、本案掘削刃と仮管の間に回転ジョイントを設ける。その後、この掘削刃を回転させながら地盤を掘削しつつスクリュー(１５)・各種の埋設管(１２)を油圧ジャッキ等で水平方向に押し込んで前進させる。この前進と同時に仮管も押されるためこの仮管は、到達竪坑で解体回収される。この場合も回転装置は発進竪坑に設置されていてスクリュー(１５)を通して掘削刃に回転力が伝わる。そして、掘削された土砂ならびに障害物はスクリューにより発進竪坑内に排出される。その後、端部に再度スクリュー(１５)・各種の埋設管(１２)を連結して順次削孔した孔内に押し込んで管の埋設を到達竪坑まで行ない連続した管の埋設が完了するものである。

したがって、仮管二工程式推進埋設工法の場合は、どちらの場合も一工程目に仮管が通りさえすれば二工程目に障害物に当たっても、本案掘削刃を使用すればその障害物の大きさに関係なく、障害物を完全に削り取りながら掘進を続行できるのである。

本発明を適用した一工程式回転式削孔装置用掘削刃の断面図である。上記一工程式回転式削孔装置用掘削刃の正面図である。本発明を適用した二工程式仮管被せ込み型回転式削孔装置用掘削刃の断面図である。上記二工程式仮管被せ込み型回転式削孔装置用掘削刃の正面図である。本発明を適用した二工程式仮管押し抜き型回転式削孔装置用掘削刃の断面図である。上記二工程式仮管押し抜き型回転式削孔装置用掘削刃の正面図である。

符号の説明

１超硬チップ
２コンポジット
３リング
４中心パイプ
５チャンバー
６外周リング
７リブ鋼板
８流体吐出口
９回転ジョイント
１０土砂取り込み口
１１先頭掘削管
１２各種の埋設管
１３仮管
１４ケーシング
１５スクリュー

Claims

リング状の回転式削孔装置用掘削刃を回転させて地中を掘進するものにおいて、複数の同芯円のリング（３）の端面に超硬チップ（１）を取り付けたことを特徴とする回転式削孔装置用掘削刃。
複数の同芯円のリング（３）端面の超硬チップをさらに保護する様にコンポジット（２）を盛り付けて超硬チップの耐久性をあげたことを特徴とする請求項１記載の回転式削孔装置用掘削刃。
複数の同芯円のリング（３）端面にコンポジットのみを取り付けたものを特徴とする請求項１記載の回転式削孔装置用掘削刃。
複数の同芯円のリング（３）を階段状に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の回転式削孔装置用掘削刃。
複数の同芯円のリング（３）の中心パイプ（４）の先端付近の流体吐出口（８）から流体を地山に直接吐出することにより、その流体が切削された土砂および障害物を各リングの隙間で詰まらせること無く、チャンバー（５）内に取り入れる機構を持つ請求項１乃至４何れか記載の回転式削孔装置用掘削刃。