ケーシングビット

【課題】土木、建築等の分野で、鉄筋コンクリート杭の施工に使用されるケーシングビットであって、規格通りの外径を有するケーシングパイプを使用して、これよりも外径の大きい杭を形成することのできるケーシングビットを提供すること。
【解決手段】ケーシングビットの外面が、ケーシングパイプの外周面よりも外側に張出しており、かつその外面は、ケーシングビットの切削方向先端部が最も外側に位置し、後側部分の外面が次第に内側に位置するような傾斜面として形成されているケーシングビット。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建築等の分野で、地盤に埋設する鉄筋コンクリート杭の施工に使用されるケーシングビットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木工事における鉄筋コンクリート杭の施工法として、オールケーシング（全旋回）工法と呼ばれる工法が採用されている。この工法は、金属製のケーシングパイプ（ケーシングチューブ）の先端部に、その円周に沿って超硬チップ付きのカッタービット（ケーシングビット）を所定間隔で複数個取り付け、該ケーシングパイプを軸回りに回転させながら、カッタービットの刃先で地盤を掘削して、その内部に杭を形成する工法である。施工中は、定寸のケーシングパイプを継ぎ足しながら所定の深さまで掘削して行く。
【０００３】
ケーシングパイプで所定深さまで掘削したら、内部の土砂を排出するとともに、ケーシングパイプを掘削した穴から抜き取り、その穴内の空間に鉄筋を配置して、その上からコンクリートを打設することによって鉄筋コンクリートの杭が形成される。
【０００４】
この種のケーシングパイプとケーシングビットについては、例えば下記特許文献に開示されているようなものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３９６３２号公報
【特許文献２】特開２００２−４７６４８号公報
【特許文献３】特開２００６−１８８８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のケーシングパイプとしては、例えば外径が９８０，１１８０，１４８０，１９８０，２４８０，２９８０ｍｍ等の寸法（定寸）の市販の鋼管が使用されている。一方、土木工事等で要求される杭径は、例えば１０００，１２００，１５００，２０００，２５００，３０００ｍｍ等のものが多いので、このような場合は、ケーシングパイプの外径との間に、２０ｍｍのギャップがあることになる。このため、従来のケーシングパイプを用いて杭を施工すると、形成される杭径が、構造上要求される杭径よりも小さくなって、強度不足という重大な問題が生じるおそれがあった。
【０００７】
従来のケーシングパイプを用いて、構造上必要とされる設計寸法通りの大きさの杭を得るためには、ケーシングパイプとして、外径が大きいものを使用する必要がある。しかしながら、市販されている鋼管の寸法は、別途規格により定められているので、所望の杭径と同等な外径のケーシングパイプを求めるのは、入手性の点で問題があり、コストも高いものとなる。このため、従来は、ケーシングビットの刃先をケーシングパイプの外周面よりも外側へ突出させることによって掘削される穴の径を拡大していた。
【０００８】
カッタービットの刃先をケーシングパイプの外周面よりも外側に突出させて杭形成用の穴を掘削すると、その刃先によってケーシングパイプの外径よりも大径の穴が一応掘削されるが、掘削後には、土圧により掘削された穴壁が競りだして来たり、土砂が崩れたりするので、ビットの刃先で所望の径の穴を掘削したとしても、コンクリート打設の時点で、穴内径が小さくなり、形成される杭の外径が目的とする径よりも小さくなるという問題点があった。すなわち、掘削された穴内にコンクリートを注入すると、深い穴底の部分では、コンクリートの圧力が高いため、土圧に打ち勝って、予定通りの外径が得られるとしても、穴の比較的浅い部分では、コンクリートの圧力が低いため、土圧によって穴径が小さくなり、形成される杭の外径も小さくなって、杭の強度が低下するという問題が生じていた。
【０００９】
そこで、本発明は、従来の規格通りの外径を有するケーシングパイプを使用して、これよりも外径の大きい杭を形成することのできるケーシングビットを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、本発明に係るケーシングビットは、ケーシングパイプの先端部に取り付けられ、該ケーシングパイプの回転によって地盤を掘削するケーシングビットであって、掘削された穴壁に対向する外面が前記ケーシングパイプの外周面よりも外側に張出しており、かつその外面は、ケーシングビットの切削方向前側部分が最も外側に位置し、後側になるほど次第に内側に位置するような傾斜面として形成されていることを特徴としている。
【００１１】
鋼製シャンク部の切削方向における先端側エッジ部に、該エッジ部に沿って補強用の超硬チップを固着しておけば、シャンク部の早期摩耗が防止され、長時間にわたって効果的な掘削を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るケーシングビットは、刃先部がケーシングパイプの外周面よりも外側に突出しているので、当該刃先の突出量に相当する大径の穴が掘削される。また、掘削が終了したときは、ケーシングパイプを掘削時とは逆方向に回転させて、ビットの傾斜外面を掘削された穴壁に接して移動させることにより、当該傾斜外面で穴壁を外向きに押し付けることができ、穴壁表面を押し固めて、掘削された穴径を維持することができる。このため、注入されたコンクリートにより、目的とする外径の杭が得られるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１、図２は、ケーシングパイプを用いる掘削方法を模式的に表すもので、この掘削装置１に用いられるケーシングパイプ２は、その先端部、すなわち図１における最下部の底面に複数のケーシングビット３が所定間隔で取り付けられている。図３は、ケーシングビットの配置を表すもので、ケーシングパイプの外側を掘削する外刃Ｍとケーシングパイプの内側を掘削する内刃Ｎとが千鳥状に交互に配置されている。内刃Ｎの刃先はケーシングパイプの内周面よりも内側に突出しており、外刃Ｍの刃先はケーシングパイプの外周面よりも外側に突出している。なお、外刃Ｍには、ケーシングパイプの外側に大きく張り出すように取り付けられたものＭ１と、ケーシングパイプの肉厚中央部に取り付けられ、該ケーシングパイプから若干外側に突出するものＭ２の２種類がある。このケーシングパイプを、図示を省略した全旋回式掘削装置で強制回転させつつ下向きに押圧することにより、杭形成用の穴を掘削するのである。掘削中は、ケーシングパイプ内の土砂をハンマグラブＨ等で破砕し、外部に排出する。
【００１４】
図４ないし図６は、本発明に係るケーシングビットを表すもので、このケーシングビット３は、二股状の脚１１、１２を備えた鋼製シャンク１０の掘削方向における前側部分の先端部に、超硬チップからなる硬質刃体１５がろう付けにより固着されている。シャンク１０の二股部の上下中間部には、前後に通じるボルト挿通用の穴１６が設けられている。穴１６のうち、一方の脚１１の穴はネジ穴であり、他方の脚１２の穴は、すり鉢状の傾斜内面を有するバカ穴である。
【００１５】
硬質刃体１５の形状は、先端部が尖った多角形であり、この尖った先端部が刃先Ｐとなっている。上記一対の脚１１、１２のうち、刃先Ｐが位置する側の脚１２は、他方の脚１１よりも肉厚が大きく、その前縁部のコーナー部には、前記硬質刃体１５の位置から脚部１２の下端部付近まで細長い補強チップ１７が固着されている。補強チップ１７も、硬質刃体１５と同様な超硬チップである。この補強チップ１７が設けられているので、シャンク１０の外面の早期摩耗が防止される。
【００１６】
このケーシングビット３のシャンク１０には、硬質刃体１５の位置よりも後側（掘削時におけるビットの移動方向からみて後側）に、傾斜面２０が形成されている。この傾斜面２０は、掘削方向前側、すなわち、刃体１５の固着されている側が最も外側に張り出し、それよりも後側が徐々に内側に引っ込むような、前後方向の傾斜面となっている。この傾斜面は、図４におけるケーシングビットの上下方向の全長にわたって形成されている。傾斜面２０の傾斜角αは、２〜１５度程度とするのが好ましく、３〜５度とするのがより好ましい。なお、図６では、ビット３の前部の外面は平面２１として形成され、前後中間部前寄りの位置から後端部にかけて傾斜面２０が形成されているが、図７に示すように、前端部から後端部まで、一つの傾斜面２０として形成することもできる。
【００１７】
このケーシングビット３は、図２に示すように、ケーシングパイプ１の端部に埋設されたホルダー５に取り付けられる。ホルダー５には、薄肉板状の嵌合部が設けられており、ケーシングビット３の二股状の脚部１１、１２の間にこの嵌合部を嵌合して、固定用のボルト６で固着する。ボルトの頭部には、一方の脚部１２に設けられている穴のすり鉢状内面に適合する傾斜曲面が形成されていて、このボルトを締め付けることにより、ケーシングビット３をしっかりと固定することができるようになっている。
【００１８】
図８、図９、図１０は、従来のケーシングビットの形状を模式的に表すもので、従来のビットＢは、刃先Ｐを含む先端側が最も外側に突出し、基部側は徐々に内側に位置するように、上下方向の傾斜面ｂがビットの外面に形成されている。ケーシングパイプ２に取り付けた状態では、底面図である図１０に示すように、ケーシングビットの刃先部Ｐがケーシングパイプ外周面よりも外側に突出しているが、突出しているのは、ケーシングビットの先端部、すなわち図９における下端部だけで、基部側すなわち図の上側部分は次第に内側に引っ込んでいる。このため、上下方向の傾斜面は形成されているが、ケーシングビットの掘削方向における前後方向の傾斜面は形成されていない。
【００１９】
しかしながら、この従来構造では、掘削された土砂Ｒが、図８に示すように、ビットＢの刃先よりも上側に形成される傾斜面ｂと穴壁Ｗの間の隙間と、ケーシングパイプ２の外周面と穴壁Ｗとの間の隙間に充満することになる。このため、コンクリートを打設しても、折角掘削した大径分（オーバーカット分）まで充填されず、ケーシングパイプの外径と同程度の小径の杭しか得られないのである。
【００２０】
図１１ないし図１４は、本発明のケーシングビットの構造を模式的に表すもので、このケーシングビット３は、硬質刃体１５の設けられている先端部から基部側端部まで、上下方向の傾斜面は形成されていないが、掘削方向前側から後側にかけて前後方向の傾斜面２０が形成されている。このため、底面図である図１３では、上記従来のケーシングビットを表す図１０と同じに現れるが、前後方向の傾斜面２０がケーシングビットの上端部まで形成されている点で、従来のものと基本的に相違している。
【００２１】
このケーシングビット３を外刃Ｍに用いて掘削を行う場合は、図１３に示すように、ビットは矢印Ｘ方向に移動しつつ、ケーシングパイプの外周側の地盤を掘削する。この場合、外方に突出している刃先部で、効率よく掘削が行われる。
【００２２】
所定深さの掘削が終了すると、ケーシングパイプ３を掘削時とは逆方向、すなわち図１４における矢印Ｙ方向に回転させつつ掘削された穴から引き上げる。この時、ビットの傾斜面２０によって掘削された穴内壁面が外向きに押圧され、押し固められる。このため、土圧による穴壁の競り出しや、土の崩落が防止され、ビットの突出した刃先部で掘削された穴径が保たれるのであり、この穴に鉄筋を挿入し、コンクリートを打設することにより、所望の大径の鉄筋コンクリート杭が得られるのである。
【００２３】
このケーシングビット３は、外面が前後方向の傾斜面として形成されているので、掘削時には、穴壁に接触する面積が少なく、摩擦力による抵抗が小さくてすみ、効率的に掘削が行われる。一方、掘削終了時に、ケーシングパイプを逆方向に回転させて、ビットを穴壁に沿って掘削時とは逆方向に移動させることにより、その外面の傾斜面の傾斜に応じて穴内壁を外向きに押し固めることができる。このため、コテで穴壁を成形するような効果が得られ、穴径が大きいままに保たれて、所望寸法の杭が得られるのである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係るケーシングビットは、土木工事における全旋回工法による杭の形成等に効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ケーシングパイプによる掘削工法を模式的に表す断面図である。
【図２】ケーシングビット取り付け部の拡大図である。
【図３】ケーシングパイプの底面図である。
【図４】本発明のケーシングビットの側面図である。
【図５】その正面図である。
【図６】その平面図である。
【図７】異なる実施形態における平面図である。
【図８】従来のケーシングビットによる掘削時の説明図である。
【図９】従来のケーシングビットを取り付けたケーシングパイプの要部の正面図である。
【図１０】その底面図である。
【図１１】本発明のケーシングビットの掘削時の説明図である。
【図１２】ケーシングビットを取り付けたケーシングパイプの要部の正面図である。
【図１３】その底面図である。
【図１４】引き上げ時の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１掘削装置
２ケーシングパイプ
３ケーシングビット
１０シャンク
１５硬質刃体
１７補強用チップ
２０傾斜面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングパイプの先端部に取り付けられ、該ケーシングパイプの回転によって地盤を掘削するケーシングビットであって、前記ケーシングビットは、掘削された穴壁に対向する外面が前記ケーシングパイプの外周面よりも外側に張出しており、かつその外面は、ケーシングビットの切削方向前側部分が最も外側に位置し、後側になるほど次第に内側に位置するような傾斜面として形成されていることを特徴とするケーシングビット。
【請求項２】
鋼製シャンク部の切削方向における先端側エッジ部に、該エッジ部に沿って補強用の超硬チップが固着されている請求項１に記載ケーシングビット。

【図１】