JP2003172088A - 二重管式掘削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インナービットの打撃力や回転力をリングビ
ットに確実に伝達するようにした二重管式掘削工具を提
供することを目的とする。 【解決手段】 内管５０の先端部に内管５０の回転力と
打撃力が伝わるインナービット３０を取り付ける。イン
ナービット３０の回転力と打撃力が、リングビット１０
に伝わるように、インナービット３０の外周面にインナ
ー部係合面３１とインナー部係合側面３２を形成し、リ
ングビット１０の内周面にリング部係合面１１とリング
部係合側面１２を形成する。リングビット１０と外管４
０との間に係止部４を介在し、リングビット１０によっ
て外管４０を牽引するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二重管式掘削工具
に関し、特にパイプルーフ工法や長尺先受工法などによ
り土留めを行う際に鋼管を設置する二重管式掘削工具に
関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削等において、切羽前方およ
び上方の脆弱地山の崩落を防止するため土留め工法の一
例である長尺先受工法またはパイプルーフ工法の実施が
知られている。これらの工法では、切羽前方の脆弱地山
の斜上方に向けて複数の孔を開設し、各孔内へ表面に多
孔を形成した注入パイプ等の鋼管を夫々挿入し、鋼管内
に固化剤を注入することにより、鋼管表面に形成した多
孔より周囲の地山に固化剤を浸透させて掘削予定の脆弱
地山の補強を施すもので、短く分割した鋼管を連結しな
がら所定深度まで配置している。地中に鋼管を配置する
方法としては、図８に示すような、地盤、岩盤等を穿孔
するための公知の二重管式掘削工具が用いられる。この
工具は、地中に配置する外管ａの先端にトップジョイン
トｂを介してリングビットｃを装着し、外管ａ内に配置
した内管ｄの先端にインナービットｅを装着し、内管ｄ
の回転力と打撃力とをインナービットｅ及びリングビッ
トｃに伝達して掘削を行うよう構成されている。所定の
深度まで掘削した後は、内管ｄをインナービットｅごと
引抜き、リングビットｃ、トップジョイントｂ、外管ｄ
は地中に残置される。ここで内管ｄの打撃力は、インナ
ービットｅの打撃部材ｅ１の打撃面ｅ２が、トップジョ
イントｂの受撃面ｂ１を打撃することによって外管ａに
伝達される。この打撃力により後方に連続する外管ａの
地中への推進力が発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法には次のような問題があった。 ＜イ＞インナービットとリングビットとの係合面が段差
による凹凸係合であるため、打撃面積が小さいととも
に、係合面が打撃力によって磨耗しやすく、インナービ
ットの打撃力や回転力がリングビットに伝達しなくなる
おそれがある。 ＜ロ＞掘削工具は、インナービットｅの外周から外方へ
突出する打撃部材ｅ１を内蔵しているため、工具径が大
きくなる構造である。したがって、小径の鋼管を外管と
して使用できないなど用途が制限される。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、以上の問題点を解決するため
になされたもので、インナービットの打撃力や回転力を
リングビットに確実に伝達するようにした二重管式掘削
工具を提供することを目的とする。また、本発明は、コ
ンパクト化した二重管式掘削工具を提供することを目的
とする。本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達
成するようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の二重管式掘削工具は、内外二重管の先端に
掘削手段を設け、内管の回転力と打撃力により掘削を行
うとともに、内管の打撃力を外管側に伝達できるよう構
成した二重管式掘削工具において、前記内管の先端部に
取り付けられ、該内管の回転力と打撃力が伝わるインナ
ービットと、前記インナービットの外周面に設けたイン
ナー部係合面と、前記インナービットの外周面に環装
し、前記インナー部係合面と係合して供回りするリング
部係合面を有するリングビットと、前記リングビットと
前記外管との間に介在する係止部と、からなり、前記リ
ングビットの打撃力によって前記外管を牽引するように
したことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の二重管式掘削工具は、前記
インナー部係合面とリング部係合面は、互いに面接触す
るテーパ面に形成したことを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の二重管式掘削工具の係止部
は、前記リングビットに設けた係止面と、前記外管に接
続するトップジョイントに設けた係止面と、からなるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の二重管式掘削工具の係止部
は、前記リングビットに設けた係止面と、前記外管に設
けた係止面と、からなることを特徴とするものである。

【０００９】さらに、本発明の二重管式掘削工具の係止
部は、係止面を突設するとともにその周面にねじを形成
し、ねじの螺合が外れ、互いに対向するねじ端面を当接
し、ねじ端面のねじ山を潰して形成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１１】＜イ＞二重管式掘削工具 図１に示すように二重管式掘削工具１は、外管４０と内
管５０の先端に掘削手段２を設けて構成され、掘削手段
２で地盤に孔を掘削しながら、この孔に外管４０を挿入
していくものである。内管５０は、回転力と打撃力を掘
削手段２に伝達するためのものである。掘削手段２は、
内管５０の先端部に取り付けられたインナービット３０
と、このインナービット３０の外周面に環装するととも
に係合するリングビット１０とからなる。内管５０の回
転力と打撃力がインナービット３０に伝わり、またイン
ナービット３０からリングビット１０にも回転力と打撃
力が伝わる。リングビット１０に伝わった打撃力が、ト
ップジョイント２０を介して外管４０に伝達し、外管４
０に推進力を与える。

【００１２】＜ロ＞トップジョイント トップジョイント２０は、外管４０とほぼ同径の管体で
あり、その一端(後方)に外管４０を溶接７などで接続す
る。また、トップジョイント２０の他端(前方)に、リン
グビット１０と係止する係止部４を設ける。係止部４
は、リングビット１０に伝わった打撃力をトップジョイ
ント２０へ伝達するためのものである。

【００１３】係止部４は、例えばトップジョイント２０
の外周面に係止面２１を突設するとともに、リングビッ
ト１０の内周面に係止面１３を突設し、夫々の係止面２
１、１３にねじ２２、１４を切り、ねじ２２、１４の螺
合が外れ、互いに対向する夫々のねじ端面２３、１５を
当接させることで構成する。トップジョイント２０の係
止面２１、リングビット１０の係止面１３にねじ２２、
１４を形成する場合、先ず夫々の外周面、内周面をねじ
２２、１４の谷より深く切り落としておく（図５(ａ)参
照）。切り落としたところにねじ２２、１４を形成する
ので、ねじ端面２３、１５は細く狭まったねじ山とな
り、打撃力によってねじ端面２３、１５のねじ山が潰れ
た状態となる(図５(ｂ)参照)。ねじ端面２３、１５が潰
れることによって、ねじ２２、１４は螺合することがな
いので、リングビット１０とトップジョイント２０が外
れる心配がない利点がある。この係止部４によりトップ
ジョイント２０には、リングビット１０からの打撃力は
伝達するが、回転力は伝達しない。このため、リングビ
ット１０のねじ端面１５は打撃面を形成し、トップジョ
イント２０のねじ端面２３は受撃面を形成する。なお、
トップジョイント２０の内径部にはインナービット３０
が挿通している。

【００１４】＜ハ＞リングビット リングビット１０は、先端に掘削ビット１７を付設し、
後端に前記した係止部４によってトップジョイント２０
の先端と係止する。リングビット１０をトップジョイン
ト２０に嵌装した嵌装状態では、ねじ１４、２２の螺合
が外れ、間隙部４ａが発生するため、リングビット１０
の軸方向のスライドが可能となり、リングビット１０が
トップジョイント２０に対して打撃力を効果的に伝達す
ることができる。また、リングビット１０の内周面に
は、後述するインナービット３０の外周面と係合して供
回りするためのリング部係合面１１を設ける。

【００１５】＜ニ＞インナービット インナービット３０は、先端面に複数の掘削ビット３６
を付設し、他端側に雌ねじ部３３を形成するとともに、
これと連通する給水路３４を先端面に開口する。雌ねじ
部３３には、内管５０の先端に設けた雄ねじ部５１が螺
合して、インナービット３０が内管５０の先端に取り付
けられる。内管５０の給水路５２とインナービット３０
の給水路３４とが連通し、これらの給水路５２、３４を
介して掘削水が供給される。インナービット３０の外周
面には、前記リングビット１０のリング部係合面１１と
係合するインナー部係合面３１を突設し、インナービッ
ト３０の回転力と打撃力がリングビット１０に伝達す
る。

【００１６】＜ホ＞係合面 インナービット３０のインナー部係合面３１は、インナ
ービット３０の外周面から突出する三つのテーパ面から
なる(図２、図３参照)。図２、図３から分かるようにイ
ンナー部係合面３１の側面の一方(インナービット３０
の回転方向)を円弧で削り取ってインナー部係合側面３
２を形成する。リングビット１０のリング部係合面１１
は、リングビット１０の内周面に設けた三つのテーパ面
である。リング部係合面１１の側面の一方は、インナー
ビット３０のインナー部係合側面３２と係合するリング
部係合側面１２を形成する。インナービット３０にリン
グビット１０を環装することによって係合面１１、３
１、係合側面１２、３２が係合した係合部５を構成す
る。係合面１１、３１の係合で、インナービット３０の
打撃力がリングビット１０に伝わる。係合側面１２、３
２の係合で、インナービット３０の回転力がリングビッ
ト１０に伝わる。係合面１１、３１をテーパ面に形成す
ることによって、係合面積が大きくなり、インナービッ
ト３０の打撃力が確実にリングビット１０に伝達され
る。

【００１７】＜ヘ＞外管 外管４０は、地中に打設する鋼管や塩化ビニル管等の管
体であり、細長く筒状に形成したものである。外管４０
は、例えば長さを３メートル程度、外径を８０ミリメー
トル程度に形成し、トンネル掘削時の切羽前方や上方の
脆弱地山の崩落を防止する支保材の一部を構成したり、
地下水等の水抜き管の一部を構成したりする。なお、外
管４０の大きさは、設計事項であり、使用目的に応じて
適宜選択することができる。また、外管４０を地下水等
の水抜き管に使用する場合や、外管４０内よりセメント
ミルク、薬液、モルタル等を地山に注入する場合等は、
外管４０は、その外周面に孔をあけた有孔管とする。図
１に示す実施例では、外管４０とトップジョイント２０
とを溶接７によって接続している。

【００１８】外管４０とトップジョイント２０との接続
部を図６に示すように弾性材６を介在したねじ結合でも
よい。即ち、接続部３をトップジョイント２０の外周面
に設けた雄ねじ部２４と、この雄ねじ部２４に螺合する
外管４０の雌ねじ部４１と、これらねじ部２４、４１の
嵌合隙間に介在する弾性材６とで構成する。ねじ部２
４、４１は、螺合したときにほぼ一山程度の嵌合隙間を
有し、この嵌合隙間にウレタンゴム、天然ゴムなどから
なる弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入する。リング
ビット１０に伝わった打撃力がトップジョイント２０を
介して接続部３に伝達されると、トップジョイント２０
の雄ねじ部２４が外管４０の雌ねじ部４１に打撃力を伝
達するが、これらねじ部２４、４１の嵌合隙間全体に弾
性材６をコイル状に巻き込んで挿入しているので、弾性
材６が緩衝部材となってねじ部２４、４１が損壊するこ
となく、打撃力を減衰した軸方向力を外管４０に伝達す
る効果がある。なお、外管４０の外周面に雄ねじ部を設
け、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部をトップジョイン
ト２０に設け、これら雄ねじ部と雌ねじ部の嵌合隙間に
弾性材６をコイル状に巻き込んで挿入して接続部３を構
成してもよい。また、弾性材６による打撃力の緩衝能力
は、外管４０を地中へ推進させるのに必要な打撃力を確
保できる程度に設定する。

【００１９】このように二重管式掘削工具１は構成され
ているため、内管５０の回転力及び打撃力は、インナー
ビット３０を介してリングビット１０に伝達されるとと
もに、打撃力のみがリングビット１０の打撃面(ねじ端
面１５)からトップジョイント２０の受撃面(ねじ端面２
３)、トップジョイント２０と外管４０との接続部３を
介して外管４０に伝達される。なお、掘削土砂は、イン
ナービット３０の先端面からトップジョイント２０の内
部空間、内管５０と外管４０との間の空隙部を連通して
形成される排泥路８により搬送され、外管４０の後端部
から排出される。

【００２０】

【作用】次に、本実施の二重管式掘削工具により外管を
地中に挿入していく場合について説明する。

【００２１】＜イ＞外管のセット 外管４０を接続したトップジョイント２０のねじ２２に
リングビット１０のねじ１４をねじ込んで、装着する。
なお、トップジョイント２０とリングビット１０は、前
記したようにねじ２２、１４の螺合を外して、係止部４
（ねじ端面２３、１５）を形成し、トップジョイント２
０にリングビット１０からの打撃力は伝達するが、回転
力は伝達しないようにして装着する。

【００２２】＜ロ＞外管の挿入 掘削は内管５０の回転力と打撃力によりインナービット
３０及びリングビット１０で行う。インナービット３０
の打撃力は、前記したように係合面１１、３１の係合に
より、リングビット１０に伝わる。インナービット３０
の回転力は、係合側面１２、３２の係合により、リング
ビット１０に伝わる。リングビット１０に伝達された打
撃力は、トップジョイント２０に伝達され、その後方に
連続する外管４０を地中へ挿入する推進力が発生する。
地下水等の水抜き管に使用する場合のように複数の外管
４０を接続しながら地中深く挿入する場合は、外管４０
の両端に接続用のねじ等を形成しておく。外管４０の全
長が挿入される前に、この外管４０の後端に次に挿入す
る外管４０を接続する。このようにして外管４０、４０
同士を接続しながら所定の深度まで掘削し、長く連続し
た外管４０、４０を地中に配置する。本発明によれば、
インナービット３０とリングビット１０とが、テーパ面
からなる係合面１１、３１、係合側面１２、３２で係合
しているため、係合面積が大きくなり、インナービット
３０の打撃力、回転力を確実にリングビット１０に伝達
することができる。このように本発明は、打撃面積の大
きいテーパ係合のため、リングビット１０の打撃力が大
きく、リングビット１０によって外管４０を牽引してい
くことができる。従来のようにインナービットの外周か
ら突出する打撃部材がないため、工具１の内径部を占め
る部分が多くなり、工具１をコンパクトに構成したり、
回転力及び打撃力を伝達する係合部５を大きくとったり
することができる。また、小径の鋼管などを外管として
使用できるので、用途が広がる。

【００２３】

【発明の実施の形態２】外管４０の先端(リングビット
１０側)に係止面４３を形成し、リングビット１０の係
止面１３と係止するようにしてもよい(図７参照)。前記
したトップジョイント１０の場合と同様に、外管４０の
係止面４３にねじ４４を切り、ねじ端面４５を形成す
る。ねじ４４にリングビット１０のねじ１４を螺合し、
これらねじ４４、１４の螺合が外れ、互いに対向する夫
々のねじ端面４５、１５を当接させることで係止部４を
構成する。この係止部４により外管４０には、リングビ
ット１０からの打撃力は伝達するが、回転力は伝達しな
い。このため、リングビット１０のねじ端面１５は打撃
面を形成し、外管４０のねじ端面４５は受撃面を形成す
る。本例の場合は、トップジョイント２０を省略できる
ので、コストを低減することができる。また、本例の場
合は、リングビット１０が直接外管４０を牽引するた
め、効果的に外管を地中に挿入することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のようになるため、つぎの
ような効果を得ることができる。 ＜イ＞インナービットとリングビットとが、テーパ面か
らなる係合面、係合側面で係合しているため、係合面積
が大きくなり、インナービットの打撃力、回転力を確実
にリングビットに伝達することができる。 ＜ロ＞打撃面積の大きいテーパ係合のため、リングビッ
トの打撃力が大きく、リングビットによって外管を牽引
していくことができる。 ＜ハ＞従来のようにインナービットの外周から突出する
打撃部材がないため、二重管式掘削工具の内径部を占め
る部分が多くなり、二重管式掘削工具をコンパクトに構
成したり、回転力及び打撃力を伝達する係合部を大きく
とったりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の二重管掘削工具の断面
図

【図２】 インナービットの正面図

【図３】 インナービットの側面図

【図４】 リングビットの断面図

【図５】 係止部の説明図

【図６】 他の実施例を示す断面図

【図７】 他の実施例を示す断面図

【図８】 従来技術の説明図

【符号の説明】

１・・・・二重管式掘削工具 ２・・・・掘削手段 ３・・・・接続部 ４・・・・係止部 ５・・・・係合部 ７・・・・溶接 １０・・・リングビット １１・・・リング部係合面 １２・・・リング部係合側面 １３・・・係止面 ２０・・・トップジョイント ２１・・・係止面 ３０・・・インナービット ３１・・・インナー部係合面 ３２・・・インナー部係合側面 ４０・・・外管 ４１・・・雌ねじ ５０・・・内管

フロントページの続き (72)発明者 齊藤博之 東京都千代田区九段北１丁目12番14号 潮 工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内外二重管の先端に掘削手段を設け、内管
   の回転力と打撃力により掘削を行うとともに、内管の打
   撃力を外管側に伝達できるよう構成した二重管式掘削工
   具において、 前記内管の先端部に取り付けられ、該内管の回転力と打
   撃力が伝わるインナービットと、 前記インナービットの外周面に設けたインナー部係合面
   と、 前記インナービットの外周面に環装し、前記インナー部
   係合面と係合して供回りするリング部係合面を有するリ
   ングビットと、 前記リングビットと前記外管との間に介在する係止部
   と、からなり、 前記リングビットによって前記外管を牽引するようにし
   たことを特徴とする、 二重管式掘削工具。
2. 【請求項２】請求項１に記載する二重管式掘削工具にお
   いて、前記インナー部係合面とリング部係合面は、互い
   に面接触するテーパ面に形成したことを特徴とする、二
   重管式掘削工具。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載する二重管
   式掘削工具において、係止部は、前記リングビットに設
   けた係止面と、前記外管に接続するトップジョイントに
   設けた係止面と、からなることを特徴とする、二重管式
   掘削工具。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載する二重管
   式掘削工具において、係止部は、前記リングビットに設
   けた係止面と、前記外管に設けた係止面と、からなるこ
   とを特徴とする、二重管式掘削工具。