JP2004036204A

JP2004036204A - 削孔方法

Info

Publication number: JP2004036204A
Application number: JP2002194258A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suga; 菅　浩一
Original assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Current assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【目的】打撃を伴った削孔であるにも拘らず、低騒音で、なおかつ対象とする地盤等を不問とする。
【構成】内蔵された打撃機構４２への高圧水の供給のもとでその先端の打撃ビット４０を作動させる水圧式ハンマ１０が、インナロッド１８の先頭に一体的に接続されて、ケーシングパイプ１４の先頭部に同軸に内挿されている。そして、各後端部に配した回転駆動装置により、ケーシングパイプ１４、およびインナロッド１８に回転力をそれぞれ付与するとともに、高圧ポンプからの、インナロッド内部の流路１６を介した打撃機構４２への高圧水の供給のもとで、水圧式ハンマ１０の打撃ビット４０に打撃力を付与することにより、この二重削孔管２０による削孔推進力を確保し、さらには、この水圧式ハンマの打撃機構に供給された高圧水の排水を、二重削孔管により削孔したその掘削孔５４内に、打撃ビットに設けた排水孔４０ｂから順次排出して循環させるものとしている。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤等に掘削孔を形成する削孔方法、特に、先端にアウタビットを有するケーシングパイプと、ケーシングパイプ内に同軸に内挿された中空のインナロッドとの組み合わせを有した二重削孔管による削孔方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤、あるいは岩盤等（地盤等）に掘削孔を形成する削孔方法、特にケーシングパイプとインナロッドとを有した二重削孔管による削孔方法としては、たとえば、従来のロータリー式での回転推進力の他に、油圧による打撃力をその推進力として付加させた油圧式ロータリーパーカッションドリルによるものが一般的に知られている。
【０００３】
この油圧式ロータリーパーカッションドリルによれば、回転力と打撃力との２つの推進力による削孔推進が得られるため、それによる削孔であれば、従来のロータリー式に比較して、その削孔速度は十分に高速化される。
【０００４】
しかしながら、この種の油圧式ロータリーパーカッションドリルにおいては、通常、ケーシングパイプとインナロッドとに回転力、および打撃力を付与する駆動装置がその後端部、つまりは地上に配置されるため、その騒音の増大化が避けられない。
【０００５】
通常は、特殊遮断材を使用した防音カバーや防音ハウス等を用いてその低騒音化をはかっているが、特殊遮断材自体が高価であるため、その作業コスト自体を上昇させる原因にもなりかねない。特に、防音ハウスを用いる場合、油圧式ロータリーパーカッションドリルの移動に伴って、防音ハウスを同様に移動させなくてはならないため、その作業性の低下を伴うことも否定できない。
【０００６】
また、駆動装置が地上に位置するため、削孔深度が深くなると、ケーシングパイプ、およびインナロッド先端のビットに、その打撃力が十分に伝達されなくなる虞れが多分にある。従って、その削孔速度の高速化が削孔深度の浅い場合に限定されやすく、油圧式ロータリーパーカッションドリルによる削孔方法においては、その削孔速度が十分に改善されたとはいい難い。
【０００７】
ここで、削孔装置としてのエア式ダウンザホールハンマ（エア式ハンマ）が知られている。このエア式ハンマは、圧縮空気の供給による打撃機構の駆動のもとで、先端の打撃ビットを作動させる構成としてなり、その形状がコンパクトであることから、通常は、インナロッドの先頭に接続されて、ケーシングパイプに内挿されている。
【０００８】
このエア式ハンマによれば、エア式ハンマが地中に位置するため、打撃を伴った削孔であっても、その騒音の伝達は確実に低減される。そして、その打撃機構がエア式ハンマの内部、つまりエア式ハンマの持つ打撃ビットの近傍位置にあるため、削孔深度を問わず、その打撃力の円滑な伝達が容易と可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エア式ハンマを二重削孔管に組み合わせた削孔方法においては、通常、エア式ハンマの打撃機構に供給された圧縮空気をその先端部等から掘削孔内に排出し、その掘削により発生した土砂や削粉等の堀屑を、その圧縮空気の流動のもとで、孔壁とケーシングパイプとの間の隙間等を介してその外部、つまりは地上に排出するものとなっている。
【００１０】
しかしながら、地盤等の土質が粘土質等の場合、圧縮空気により押し出した粘性土が孔壁やケーシングパイプ周面に付着して圧縮空気の流動、つまりは圧縮空気の循環を妨げる虞れがあるため、エア式ハンマを組み合わせた削孔方法では、削孔の対象にできる地盤の限定が避けられないものとなっている。
【００１１】
また、掘削孔内を循環する圧縮空気は、その削孔により発生した土砂や削粉等の堀屑をその掘削孔外に排出する機能を有するものの、ケーシングパイプのアウタビットやエア式ハンマの打撃ビットに対する潤滑材、あるいは冷却材としての機能は全く持たないため、対象となる地盤等が硬岩を主体とした岩盤である場合においてはその消耗が多くなり、場合によっては、その作業自体に支障をきたすことも多分に起り得る。
【００１２】
従って、この点においても、二重削孔管にエア式ハンマを組み合わせた削孔方法は、削孔の対象にできる地盤等を限定するものといわざるを得ない。
【００１３】
この発明は、打撃を伴った削孔であるにも拘らず、低騒音で、なおかつ対象とする地盤等を限定しない削孔方法の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、この発明の削孔方法においては、内蔵された打撃機構への高圧水の供給のもとでその先端の打撃ビットを作動させる水圧式ハンマが、インナロッドの先頭に一体的に接続されて、ケーシングパイプの先頭部に同軸に内挿されている。そして、各後端部に配した回転駆動装置により、ケーシングパイプ、およびインナロッドに回転力をそれぞれ付与するとともに、高圧ポンプからの、インナロッド内部の流路を介した打撃機構への高圧水の供給のもとで水圧式ハンマの打撃ビットに打撃力を付与することにより、この二重削孔管による削孔推進力を確保し、さらには、この水圧式ハンマの打撃機構に供給された高圧水の排水を、二重削孔管により削孔したその掘削孔内に、打撃ビットに設けた排水孔から順次排出して循環させるものとしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
この発明に係る削孔方法は、図１に示すような、先端にアウタビット１２を有するケーシングパイプ１４と、ケーシングパイプ内に同軸に内挿された、内部に流路１６を有する中空のインナロッド１８との組み合わせを有した二重削孔管２０によるものであり、特に、そのインナロッドの先頭に設けた水圧式ハンマ１０によって、アウタビットによる回転削孔とは別の打撃削孔を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
ここで使用する二重削孔管２０自体は、油圧式ロータリーパーカッションドリル等において使用されている公知のものと何等変わりなく、また、その構造自体、およびその動作自体はこの発明の趣旨でないため、ここでの詳細な説明は省略するものとする。
【００１８】
二重削孔管２０は、たとえば、図２に示すような二重管式削孔機２４に取り付けられる。二重管式削孔機２４は、二重削孔管２０の軸線方向に延びたスライドレール２６を摺動可能、つまりは進退移動可能な回転駆動装置２８を備え、この回転駆動装置の回転ヘッド３０に設けられたアウタジョイント３２、およびインナジョイント３４を介して、外管（アウタ）となるケーシングパイプ１４、および内管（インナ）となるインナロッド１８が、回転ヘッドによる回転力を受動可能に、それぞれ連結される。
【００１９】
なお、この図２の参照符号３６は、インナロッドの流路１６（図１参照）に連通する流路（図示しない）を持ったウォータスイベルであり、このウォータスイベルの流入口３６ａに対する高圧ポンプ３８の接続により、インナロッドの流路内に、この高圧ポンプからの高圧水を供給するものとなっている。
【００２０】
ケーシングパイプ１４、およびインナロッド１８は、通常、一定長の各単体を、削孔深度に合わせて適宜継ぎ足すことによりそれぞれ構成される。
【００２１】
図１に示すように、ケーシングパイプ１４の先頭に位置する単体１４−１は、スターティングパイプとして特に規定され、その先端に、メタルクラウンやリングビット等のアウタビット１２が一体的に取り付けられている。そして、図示のように、このケーシングパイプ１４の内部の同軸上に、インナロッド１８が内挿されるが、この発明においては、このインナロッドの先頭に、水圧式ハンマ１０が一体的に接続されている。
【００２２】
水圧式ハンマ１０は、進退移動の可能な打撃ビット４０をその先端に持ち、内蔵された打撃機構４２への高圧水の供給により、その打撃動作を発生するように構成されている。
【００２３】
水圧式ハンマの打撃機構４２は、チャンバ４４，４６への高圧水の供給のもとでそのシリンダ４８内を摺動するピストン５０を備え、このピストンの加圧変位によって、打撃ビットに打撃力を付与するものとして構成されている。
【００２４】
なお、チャンバ４４，４６に供給される高圧水は、図２に示す、回転駆動装置のウォータスイベル３６に接続された高圧ポンプ３８からの高圧水であり、この高圧水は、インナロッドの流路１６を経て、水圧式ハンマ１０内に供給される。
【００２５】
そして、この水圧式ハンマ１０の基本構成としては、エア式ダウンザホールハンマ（エア式ハンマ）のものが概略応用でき、また、この水圧式ハンマの構造自体はこの発明の趣旨でないため、ここでは詳細に説明しない。
【００２６】
この発明の削孔方法においては、回転駆動装置２８によるケーシングパイプ１４、およびインナロッド１８ヘの回転力の付与に加え、高圧ポンプ３８からの高圧水の供給のもとで水圧式ハンマの打撃ビット４０に打撃力を付与することにより、図１に示すように、対象となる地盤等５２に対する、この二重削孔管２０による削孔推進力を確保している。
【００２７】
つまり、ケーシングパイプ１４、およびインナロッド１８、特にケーシングパイプのアウタビット１２の回転削孔だけでなく、これに打撃ビット４０による打撃削孔を付加しているため、その削孔速度は確実に高速化される。
【００２８】
そして、回転駆動装置２８が地上に位置するのに対し、インナロッド１８の先頭に設けた水圧式ハンマ１０は、その削孔により地中に位置することになるため、地盤等５２自体を防音壁として機能させることで、その騒音を低減させることが可能となる。
【００２９】
さらに、この水圧式ハンマ１０によれば、その打撃機構４２が打撃ビット４０の近傍位置に常にあるため、削孔深度に拘らず、その打撃力は確実に伝達される。つまり、削孔深度を問わない高速削孔が、この発明によれば容易に確保可能となる。
【００３０】
ここで、水圧式ハンマ１０に供給された高圧水は、水圧式ハンマ内部から順次排出されるが、この発明においては、この高圧水を、打撃ビット４０に設けた流路４０ａ、およびそれに連続する排水孔４０ｂを介して、打撃ビットの先端からその外部、つまり二重削孔管２０により削孔した掘削孔５４内に順次排出して循環させるものとしている。
【００３１】
高圧水を削孔５４内に順次排出して循環させるこの発明の削孔方法においては、高圧水が、地盤等５２の掘削により発生した土砂や削粉等の堀屑を伴った泥水として、孔壁とケーシングパイプ１４の周面との間の隙間５６を介して掘削孔５４の外部、つまりは地上に排出されることになる。
【００３２】
上記のように、この発明の削孔方法においては、二重削孔管２０に水圧式ハンマ１０を組み合わせるとともに、この水圧式ハンマに供給された高圧水を、打撃ビット４０の先端から掘削孔５４内に順次排出して循環させるものとしている。つまり、地盤等５２の掘削により発生した土砂や削粉等の堀屑を掘削孔５４から排出させる手段として、この発明においては、水圧式ハンマ１０に使用した高圧水の排水、つまりは水を利用している。
【００３３】
掘削孔５４内に水を循環させるこの発明においては、土砂や削粉等の堀屑が、その循環する水の混合された泥水として掘削孔内、つまりは孔壁とケーシングパイプ１４の周面との間の隙間５６を流動するため、エア式ハンマの排気での流動に比べて、その流動勢力は確実に増大化される。そして、地盤等５２の土質が粘土質等であっても、その粘性土に混合される水がその付着力を低下させるため、孔壁やケーシングパイプ周面等への付着のない堀屑の円滑な流動、排出が容易に確保可能となる。
【００３４】
つまり、この発明によれば、エア式ハンマでは困難とされていた粘土質の地盤等を、その削孔の対象とすることが容易に可能となる。
【００３５】
また、高圧水を掘削孔５４内に排出されることで、この掘削孔内には、その作業時に常に水（排水）が充填されることになる。つまり、この排水が打撃ビット４０、およびアウタビット１２に対する冷却材、および潤滑材として機能し、各ビットの摩耗、消耗がこの排水の存在により確実に抑えられるため、ビットの損傷を著しく伴うとされる硬岩を主体とした岩盤等をも、その削孔の対象とすることが十分に可能となる。
【００３６】
そして、圧縮空気によるエア式ハンマの打撃力に比べて、この高圧水による水圧式ハンマ１０によれば、その打撃力は確実に増大化できる。
【００３７】
さらに、この発明は、二重削孔管２０による削孔を主体とするものであるため、孔壁の安定し難い砂質土や砂礫、あるいは玉石等の地盤であっても、その削孔は容易であり、また、硬岩以外の軟岩や中硬岩等を主体とした岩盤等であっても、硬岩同様にその削孔は容易であるため、この発明によれば、対象とする地盤等を限定しない削孔が容易、かつ確実に可能となる。
【００３８】
また、前出のように、この発明によれば水圧式ハンマ１０が地中に位置するため、その騒音の低減化が十分にはかられるが、この発明においては、特に高圧水の排水を掘削孔５４内に循環、充填させており、この排水が水圧式ハンマの周囲を覆う態様となるため、この排水自体が、騒音の伝達を抑制する防音壁の一種として機能することも確実である。
【００３９】
つまり、この発明によれば、水圧式ハンマ１０を地中に位置させるだけでなく、その周りを排水によって覆うため、防音効果を一層高く確保することが可能となる。そして、水圧式ハンマ１０に供給した高圧水の排水を利用しているにすぎないため、構成、および構造の複雑化や作業の煩雑化等を伴うこともない。
【００４０】
従って、この発明によれば、打撃を伴った削孔であるにも拘らず、低騒音で、なおかつ対象とする地盤等を限定しない削孔が適切に遂行可能となる。
【００４１】
なお、この発明の実施の形態において示した二重管式削孔機２４は、この発明の削孔方法を遂行するに適した構成の一例にすぎず、それを限定するものではない。つまり、ケーシングパイプ１４、およびインナロッド１８を進退移動可能、かつ回転駆動可能とする回転駆動装置２８と、高圧ポンプ３８をインナロッドの流路１６に接続可能とするウォータスイベル３６とを備えた構成であれば、この発明の削孔方法の遂行に使用することは十分に可能である。
【００４２】
上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含されることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
上記のように、この発明に係る削孔方法によれば、地質不問な削孔が容易に可能となる。そして、地中に位置する水圧式ハンマの周囲が、掘削孔内に循環、充填された排水によって覆われるため、打撃削孔に対する一層の防音効果が期待できる。
【００４４】
従って、打撃を伴った削孔であるにも拘らず、低騒音で、なおかつ対象とする地盤等を限定しない削孔が適切に遂行可能となる。
【００４５】
そして、水圧式ハンマによる打撃削孔を、二重削孔管による回転削孔に加えて行うため、その削孔速度の高速化が確実にはかられる。さらに、水圧式ハンマの打撃機構が打撃ビットの近傍位置に常にあるため、削孔深度に拘らず、その打撃力は確実に伝達される。つまり、削孔深度を問わない高速削孔が、この発明によれば容易に確保可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る削孔方法を示す、概略の部分断面図である。
【図２】二重管式削孔機の、一部破断の概略部分側面図である。
【符号の説明】
１０　水圧式ハンマ
１２　アウタビット
１４　ケーシングパイプ
１８　インナロッド
２０　二重削孔管
２４　二重管式削孔機
２８　回転駆動装置
３８　高圧ポンプ
４０　打撃ビット
４２　打撃機構
５４　掘削孔

Claims

先端にアウタビットを有するケーシングパイプと；ケーシングパイプ内に同軸に内挿された、内部に流路を有する中空のインナロッドと；の組み合わせを有した二重削孔管による削孔方法であり、
内蔵された打撃機構への高圧水の供給のもとでその先端の打撃ビットを作動させる水圧式ハンマが、上記インナロッドの先頭に一体的に接続されて、上記ケーシングパイプの先頭部に同軸に内挿され、
各後端部に配した回転駆動装置により、ケーシングパイプ、およびインナロッドに回転力をそれぞれ付与するとともに、高圧ポンプからの、インナロッド内部の流路を介した打撃機構への高圧水の供給のもとで水圧式ハンマの打撃ビットに打撃力を付与することにより、この二重削孔管による削孔推進力を確保し、
さらに、この水圧式ハンマの打撃機構に供給された高圧水の排水を、二重削孔管により削孔したその掘削孔内に、打撃ビットに設けた排水孔から順次排出して循環させることを特徴とした削孔方法。