JP2004169436A - Double tube excavation system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンカー、地盤改良などの施工に使用する二重管掘削システムに関し、特に、ダウンザホールドリルに採用して好適な二重管掘削システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、掘削ロッドの先端側にダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置を具備し、この打撃装置でビットに打撃力を付与するダウンザホールドリルが知られている。このダウンザホールドリルは、単管の掘削ロッドで削孔するため削孔が崩壊する場合があり、このような場合にケーシングを使用する二重管のダウンザホールドリルも提案されている。
【0003】
図8は、この二重管を使用するダウンザホールドリルの従来例を示す説明図であり、二重管21を構成する内管22と外管23がドリフタ24に連結され、内管22の先端側にはダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置28が設けられ、二重管21の上方にはスイベル27が設けられ、このスイベル27を介し内管22内を通路として圧縮流体が供給され、ダウンザホールハンマーを作動させ、インナビット25に打撃力を付与するものであり、回転力と推力はドリフタ24より付与される。この時、圧縮流体をインナビット25より噴出させ、内管22と外管23との間の排出通路29よりスライムを排出させるものもある。
【0004】
このようなダウンザホールドリルとしては、ダウンザホールドリル先端のビットに拡大・縮小機能を備えた拡径ビットを使用し、掘削時にはビットを拡径して追従するケーシング(外管)よりも大径の孔を掘削し、内管の引き揚げ時にはビットを縮径する方式(例えば、特許文献1参照)と、ダウンザホールドリル先端のビットに捨てビットを使用して追従するケーシング(外管)よりも大径の孔を掘削し、掘削ロッドの引き揚げ時には、ビットを切り離し孔底に捨て置く方式(例えば、特許文献2参照)とがある。
【0005】
【特許文献1】
特許第2574705号公報
【特許文献2】
特開2002−138786号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、掘削ロッド先端に拡大・縮小機能を備えたビットを使用することは、最も負荷が大きいビット部分に、これを拡大・縮小させるための可動部を有するため。作動不良が発生しやすいという課題、ビット形状が複雑となるため高価となる不利、また外管(ケーシング)は内管先端のビットに止められ、これに連行される形式のため掘削深度も限られ、内管の上下移動寸法も制限されるし、外管および内管の接続、切り離し作業にも時間を要する課題がある。
【0007】
また、ビットを孔底に捨て置く捨てビットを使用するのは、ビットは、回転力や打撃力が付与されて地盤を削孔するものであるため、それに耐える材質の材料を使用して構成してあり、安価ではないし、削孔する数も多数に及ぶから削孔毎に捨てるビットの数も多数になり、経済的負担が大きくなるし、捨てるので不経済となる、等の課題を有する。
【0008】
また、図8に示すような内管22と外管23との間をスライムの排出通路29としている方式では、排出通路29の上端(終端)はドリフタで閉塞されているため、スライムは、スイベル27に設けた排出孔から排出している。ところが、スイベル27に設ける排出孔の数や大きさには制限があるため、スイベル27に設けた排出孔だけではスライムを完全に排出することが難しく、スライムの排出量がスイベル27の排出孔よりの排出量を超えると、スライムが排出通路29に溜まるようになり、削孔時の内管22の回転に摩擦力として作用するようになり、内管22の回転に悪影響を与える課題がある。
【0009】
この発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、二重管の掘削ロッドの掘削であっても拡径ビットや捨てビットを使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管(ケーシング)に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能であり、さらにスライムの排出も円滑に行える二重管掘削システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明の二重管掘削システムは、駆動部に連結されて回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が伝達される内管と、この内管を内挿して自由状態となっている外管とよりなる二重管構造の掘削ロッドであって、外管はその上端近傍において内管に着脱自在に係合され、内管に伝達された回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が、内管への前記係合部を介し外管に伝達される二重管構造の掘削ロッドを具備することを特徴する。
これにより二重管の掘削であっても拡径ビットや捨てビットを使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管(ケーシング)に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能となる。また、スライムの排出も外管の上端開口を使用できるので円滑に行える。
【0011】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記外管が内管に着脱自在に係合する構成は、スプライン係合、または内管と外管において一方の外側壁又は内側壁に設けられた突起が、他方の内側壁又は外側壁に設けた凹溝又は切欠に嵌入して係合する構成であることを特徴とする。
これにより外管は、その上端近傍を内管に容易に係合することができる。
【0012】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記外管が内管に着脱自在に係合する係合部には、内管に伝達された打撃力が、外管に伝達される上下方向に当接する打撃面が設けられていることを特徴とする。
これにより内管よりの打撃力が効率よく確実に伝達され、削孔効率が向上する。
【0013】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記内管の先端側にダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置が設けられていることを特徴とする。
これによりダウンザホールハンマーで打撃力が内管に付与される二重管掘削が可能となる。
【0014】
さらに、この発明の二重管掘削システムは、前記内管内が圧縮流体の供給通路となり、前記内管と外管との間がスライムの排出通路となっていることを特徴とする。
これによりスライムの排出が可能となる。また、圧縮流体(水又はエア)を送り込みながら掘削できるので、削孔効率がさらに向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図1は削孔装置の一例を示す概略説明図、図2はこの発明の実施の形態を示す断面説明図、図3はこの発明の実施の形態の要部を示す斜視図、図4はこの発明の実施の形態の作用状態を示す要部斜視図、図5はこの発明の実施の形態の作用状態を示す要部横断面図である。
【0016】
図1に示す削孔装置10は、駆動部としてのドリフタ(ドリルヘッド)11がガイドセル12に沿って進退自在に設けられ、このドリフタ11にスイベル13を介して掘削ロッド1が連結され、掘削ロッド1の先端にはビット4が連結されたものであり、このビット4にドリフタ11により掘削ロッド1を介し回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が与えられ削孔するものである。
【0017】
掘削ロッド1は、図2に示すように内管2と外管3の二重管構造となっており、内管2は同軸二重管スイベル13を介してドリフタ11に連結され、外管3はスイベル13内において内管2に係合している。この内管2と外管3との係合構造は、図3に示すように内管2の外側壁に突起7、7が設けられ、外管3の内側壁に該突起7、7が嵌入する凹溝8、8が設けられ、突起7を凹溝8に嵌入することによって、内管2の回転に対し互に係合し、内管2の回転が外管3に伝達されるようになっている。即ち、外管3は回転に対し自由状態となっており、ドリフタ11からの回転力は内管2のみに伝達され、外管3には内管2より伝達されるものである。前記突起7と凹溝8は、内管2の外側壁に凹溝8を設け、外管3の内側壁に該凹溝8に嵌入する突起7を設けてもよい。
【0018】
また、内管2と外管3との係合構造は、図6に示すように凹溝8に代えて突起7が嵌入する切欠9であってもよい。この係合構造においても内管2の回転に対して互に係合して内管2の回転力が外管3に伝達され、自由状態の外管3は、内管2より回転力が伝達され回転することができる。さらに、内管2と外管3との係合構造は、スプライン係合であってもよい。
【0019】
図4には内管2の外側壁に設けられた突起7が、外管3の内側壁に設けられた凹溝8に嵌入される様子が示され、図5には内管2の突起7が、外管3の凹溝8に嵌入され、内管2が回転すると内管2の突起7が外管3の凹溝8の端部8aに当接して、内管2の回転力が外管3に伝達される様子が示されている。
【0020】
この掘削ロッド1は、ビット4として内管2の先端にインナビット5が設けられ、外管3の先端にアウタビット6が設けられている。また、この掘削ロッド1は、内管2内が圧縮流体の供給通路2aとなり、内管2と外管3との間がスライムの排出通路3aとなっている。
【0021】
しかして、掘削ロッド1は、ドリフタ11により内管2を回転させると、内管2の突起7が外管3の凹溝8に嵌入して係合しているため、内管2の回転力は外管3にも伝達され外管3も回転する。この時、スイベル13を介して圧縮流体(水またはエア)を供給通路2aより供給すると、この圧縮流体は、内管2の先端のインナビット5の部分から噴出し、この流体はスライムを伴って排出通路3aよりスイベル13を介し排出される。これにより内管2と外管3で構成する掘削ロッド1は、内管2の先端のインナビット5の部分より流体を噴出しつつ回転させて削孔することができる。
【0022】
また、前記のような内管2と外管3の係合構造とすれば、外管3のスイベル13への取付けの制約が少なくなり、スイベル13の排出孔の数を多くしたり、大径とすることができるため、スライムの排出を良好とすることができる。これによりスライムが排出通路に溜まることもなく、確実に排出される。
【0023】
また、ドリフタ11がロータリーパーカッションドリルのように回転力と打撃力を付与できるものであると、内管2には回転力だけでなく打撃力も付与できる。この場合には内管2の先端のインナビット5の部分より流体を噴出しつつ内管2は回転および打撃して、外管3は回転させて削孔することができる。
【0024】
また、突起7と凹溝8又は切欠9の係合構造を、内管に付与された回転力および打撃力が、外管3にも伝達される構造とすれば、外管3にも回転力および打撃力を付与することができる。
例えば、外管3の凹溝8又は切欠9に、図3、図4および図6に示すように内管2の突起7が上下方向に当接する打撃面8bまたは9bを設け、内管2に付与された打撃力が、この打撃面8b又は9bを介して外管3にも伝達されるようにする。これにより内管2に付与された回転力および打撃力を外管3にも付与できる。また、内管2に外管3がスプライン係合であっても、外管3には回転力および打撃力を付与することができる。
【0025】
図7はこの発明の他の実施の形態を示す断面説明図である。本例は内管2と外管3で構成する掘削ロッド1の、内管2がスイベル13を介してドリフタ11に連結され、この内管2の先端側にはダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置14が設けられて、ダウンザホールドリルとなっており、他は前記実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0026】
この実施の形態によれば、内管2にはドリフタ11により回転力が、打撃装置14により打撃力が付与できる。この内管2に付与された回転力および打撃力は、前記のような突起7と凹溝8又は切欠9の係合構造とすることによって外管3に伝達することができる。また、スプライン係合でも同様である。これにより内管2内を供給通路として圧縮流体を供給し、打撃装置14のダウンザホールハンマーを作動させると共に、インナビット5の部分より噴出しつつ、内管2と外管3に回転力および打撃力を付与して削孔することができる。この時、前記したようなこの発明の内管2と外管3の係合構造によれば、図7に示すように外管3の上端はスイベル13に連結せず、開放しておくことができる。これによりスライムが排出通路3aに溜まることがなく確実となり、内管2の回転に摩擦力として作用することもない。
【0027】
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲での種々の変形が許容される。例えば、この発明は、回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力を付与するいずれの削孔装置にも適用可能である。また、圧縮流体(掘削流体)は供給しなくても適用可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、この発明の二重管掘削システムによれば次のような効果を奏する。
(1)掘削ロッドは、内管と外管の二重管で構成され、外管には上端側において内管より回転力、打撃力及び推力が伝達されるため、外管は駆動部(ドリフタ)に連結する必要がない。また、二重管の掘削であっても拡径ビットや捨てビット(ロストビット)を使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管(ケーシング)に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能となる。
【0029】
(2)掘削ロッドは、内管と外管の二重管で構成され、外管には上端(後端)側において内管より回転力、打撃力及び推力が伝達される構成のため、内管および外管の先端のインナビットおよびアウタビットの構成に制約を受けないので、拡径ビットやロストビット(捨てビット)とする必要もない。従って、この分経済的負担も少なくなるし、インナビットとアウタビットとを係止したり、解放する構成にする必要もないから構成が簡単になり安価となる。
【0030】
(3)この発明の内管と外管の係合構造の掘削ロッドによれば、外管はスイベルや駆動部(ドリフタ)に取付ける必要もないから、外管のスイベルへの取付けの制約が少なくなる。このためスイベルの排出孔の数を多くしたり、大径とすることができるため、スライムの排出を良好とし、排出通路に溜まることがなく、スライムが排出通路に溜まり、内管の回転に摩擦力として作用することもない。特に、外管は駆動部に取付ける必要がないので上端(後端)を解放しておくこともでき、この場合はスライムの排出が一層良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】削孔装置の一例を示す概略説明図である。
【図2】この発明の実施の形態を示す断面説明図である。
【図3】この発明の実施の形態の要部を示す斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態の作用状態を示す要部斜視図である。
【図5】この発明の実施の形態の作用状態を示す要部横断面図である。
【図6】この発明の他の実施の形態の要部を示す斜視図である。
【図7】この発明の更に他の実施の形態を示す断面説明図である。
【図8】従来例を示す断面説明図である。。
【符号の説明】
1 掘削ロッド
2 内管
2a 圧縮流体の供給通路
3 外管
3a スライムの排出通路
4 ビット
5 インナビット
6 アウタビット
7 突起
8 凹溝
8a 凹溝の端部
8b 凹溝の打撃面
9 切欠
9a 切欠の端部
9b 切欠の打撃面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a double pipe drilling system used for construction such as anchor and ground improvement, and more particularly to a double pipe drilling system suitable for use in a down-the-hole drill.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there is known a down-the-hole drill in which a hitting device having a built-in down-the-hole hammer is provided on the tip side of a drilling rod, and a hitting force is applied to a bit by the hitting device. In this down-the-hole drill, drilling may be disrupted due to drilling with a single-pipe drilling rod. In such a case, a double-pipe down-the-hole drill using a casing has been proposed.
[0003]
FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional example of a down-the-hole drill using this double pipe. An inner pipe 22 and an
[0004]
As such a down-the-hole drill, a bit with an enlargement / reduction function is used for the bit at the tip of the down-the-hole drill, and when drilling, a hole having a larger diameter than the casing (outer pipe) that expands and follows the bit is used. When drilling and pulling up the inner pipe, a method of reducing the diameter of the bit (for example, see Patent Literature 1) and a method of discarding a bit at the tip of a down-the-hole drill using a discard bit to form a hole larger in diameter than the casing (outer pipe) that follows. There is a method of excavating and excavating a drilling rod, in which a bit is cut off and discarded at the bottom of a hole (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2574705 [Patent Document 2]
JP 2002-138786 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the use of a bit having an enlargement / reduction function at the tip of a drilling rod has a movable part for enlarging / reducing the bit portion where the load is the largest. The problem that malfunctions are likely to occur, the disadvantage that the bit shape is complicated and the cost is high, and the outer pipe (casing) is stopped by the bit at the tip of the inner pipe, and the excavation depth is limited because it is carried along with this. In addition, the vertical movement of the inner pipe is limited, and it takes time to connect and disconnect the outer pipe and the inner pipe.
[0007]
In addition, the use of a discard bit that discards the bit at the bottom of the hole is made by using a material of a material that can withstand the rotating bit and the striking force because the bit is used to drill the ground. There is a problem that it is not inexpensive, and the number of holes to be drilled is large, so that the number of bits to be discarded for each hole becomes large, resulting in a large economical burden.
[0008]
Further, in a system in which the
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to use a normal bit without using an enlarged bit or a discarded bit even when excavating a double pipe drilling rod. To provide a double-pipe drilling system that can apply a rotating force and thrust to the outer pipe (casing) from the ground, and that can perform double-pipe drilling of a down-the-hole hammer and can also smoothly discharge slime. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a double pipe excavating system according to the present invention includes an inner pipe connected to a driving unit and transmitting torque and thrust or impact and thrust or torque, torque and thrust, and an inner pipe. A drilling rod having a double-pipe structure comprising an outer pipe inserted in a free state and an outer pipe, wherein the outer pipe is detachably engaged with the inner pipe near its upper end and transmitted to the inner pipe. It is characterized by comprising a drilling rod having a double pipe structure in which the rotating force and the thrust or the striking force and the thrust or the rotating force, the striking force and the thrust are transmitted to the outer pipe through the engaging portion with the inner pipe.
The down-the-hole hammer that can use a normal bit without using an enlarged bit or a discard bit even when excavating a double pipe, and can apply rotational force and thrust to the outer pipe (casing) from the ground. Double pipe excavation becomes possible. Also, slime can be discharged smoothly because the upper end opening of the outer tube can be used.
[0011]
Further, in the double pipe excavating system of the present invention, the configuration in which the outer pipe is detachably engaged with the inner pipe is provided on one outer wall or the inner wall of the inner pipe and the outer pipe with spline engagement. The projection is characterized in that it is configured to fit into and engage with a concave groove or notch provided on the other inner or outer wall.
Thereby, the outer tube can easily engage the vicinity of the upper end with the inner tube.
[0012]
Further, in the double pipe excavating system of the present invention, in the engagement portion where the outer pipe is detachably engaged with the inner pipe, the striking force transmitted to the inner pipe is vertically transmitted to the outer pipe. It is characterized in that a striking surface is provided to abut.
Thereby, the impact force from the inner pipe is efficiently and reliably transmitted, and the drilling efficiency is improved.
[0013]
Further, the double pipe excavating system according to the present invention is characterized in that a hitting device having a built-in down-the-hole hammer is provided at a distal end side of the inner pipe.
This makes it possible to perform double pipe excavation in which a hitting force is applied to the inner pipe by the down-the-hole hammer.
[0014]
Further, the double pipe excavating system of the present invention is characterized in that the inside of the inner pipe serves as a supply passage for compressed fluid, and the space between the inner pipe and the outer pipe serves as a slime discharge passage.
This allows slime to be discharged. In addition, since drilling can be performed while sending a compressed fluid (water or air), drilling efficiency is further improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a drilling device, FIG. 2 is a sectional explanatory view showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of a main part showing an operation state of the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing an operation state of the embodiment of the present invention.
[0016]
In a
[0017]
The excavating rod 1 has a double pipe structure of an
[0018]
In addition, the engagement structure between the
[0019]
FIG. 4 shows a state in which the
[0020]
The excavating rod 1 has an inner bit 5 at the tip of the
[0021]
When the
[0022]
Further, if the engagement structure of the
[0023]
Further, if the drifter 11 is capable of imparting a rotating force and a striking force like a rotary percussion drill, not only the rotating force but also the striking force can be imparted to the
[0024]
Further, if the engagement structure between the
For example, a
[0025]
FIG. 7 is an explanatory sectional view showing another embodiment of the present invention. In this example, a drilling rod 1 composed of an
[0026]
According to this embodiment, a rotational force can be applied to the
[0027]
The above embodiments do not limit the present invention, and the present invention allows various modifications without departing from the scope of the invention. For example, the present invention can be applied to any drilling device that applies a turning force and a thrust or a striking force and a thrust or a turning force, a striking force and a thrust. Further, the present invention can be applied without supplying compressed fluid (drilling fluid).
[0028]
【The invention's effect】
As described in detail above, the double pipe excavating system of the present invention has the following effects.
(1) The excavating rod is composed of a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe. Since the outer pipe receives rotational force, impact force and thrust from the inner pipe at the upper end, the outer pipe is driven by a drive unit (drifter). ) Is not required. In addition, even when excavating a double pipe, a normal bit can be used without using an expanding bit or a discard bit (lost bit), and a rotating force and thrust are applied to the outer pipe (casing) from the ground. Double-hole drilling of the down-the-hole hammer that can be done becomes possible.
[0029]
(2) The drilling rod is composed of a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe, and the upper pipe (rear end) of the outer pipe transmits rotational force, impact force, and thrust from the inner pipe to the outer pipe. Since there is no restriction on the configuration of the inner bit and the outer bit at the tip of the tube and the outer tube, there is no need to use a diameter-enlarging bit or a lost bit (discard bit). Accordingly, the economic burden is reduced by this amount, and there is no need to lock or release the inner bit and the outer bit, so that the configuration is simplified and the cost is reduced.
[0030]
(3) According to the drilling rod having the engagement structure of the inner pipe and the outer pipe of the present invention, since the outer pipe does not need to be mounted on the swivel or the drive unit (drift), there are few restrictions on the mounting of the outer pipe on the swivel. Become. For this reason, the number of discharge holes of the swivel can be increased or the diameter of the swivel can be increased, so that the slime can be discharged well, and the slime does not accumulate in the discharge passage. It does not act as force. In particular, since the outer tube does not need to be attached to the drive unit, the upper end (rear end) can be left open, and in this case, the slime can be more efficiently discharged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a drilling device.
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an essential part perspective view showing an operation state of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing an operation state of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a main part of another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory sectional view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a conventional example. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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