JP3542108B2 - Underground pipe laying method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中管布設方法に関し、さらに詳しくは、地上から地中に任意の曲線路を掘削する技術において、掘削と配管を同時に行う地中管布設技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、地上から地中に任意の曲線路を有する小径のパイロットホールをドリルストリングを用いて掘削し、このパイロットホールをリーマー等によって拡径すると共に拡径孔にケーシングパイプを導入して地中管路を形成する技術がある。例えば、米国特許USP3,878,903号には地表から地中にドリルストリングを用いて任意の曲線形状を有する孔を掘削する技術を開示し、それに続くいくつかの開示として、この孔(パイプロットホール)中のドリルストリングの先端にリーマを取り付けてドリルストリングを引き戻し、この引き戻し工程でパイロットホールを拡径し、次いで、ケーシングパイプをこの孔に押し込み又は引き込んで地中管を布設する弧状推進技術を開示している。このような従来技術では、地中管を布設するのに、パイロットホール掘削、リーマ拡径、リーマ戻し、地中管牽引の4工程を要するか又はリーマ拡径後地中管押し込みの3工程を要していた。
【0003】
このような従来技術は、最初に掘削用のドリルストリングを用いて掘削を行う。ドリルストリングはドリルパイプを順次継ぎ足して延長するが、ドリルパイプは掘削専用の肉厚パイプ又は中空ロッドであり、その接続部は相互に緊結して回転力を伝達する雄、雌ねじと推力を伝達する当接端面とを有する。この接続部は、繰り返し取り付け取り外しを行うようになっており、ピッチの荒い強力なねじ山を有する雄、雌ねじを備え、少ない回動でドリルパイプの連結、離脱ができると共に、大きな回転トルクを伝達する機能を有している。この雄、雌ねじを接続してドリルストリングを形成するようになっており、繰返し使用を前提とした接続構造となっている。ドリルパイプは、目的に応じ直径が2 3/8”(約60mm)〜6 5/8”(約170mm)のものがあり、さらに特殊なものとしては、13”(約330mm)、20”(約510mm)などの径のものがある。
【0004】
これに対し、ケーシングパイプは、本来地中孔の壁面を保護するライニングの機能を有するパイプであって、接続部はスリーブ状のカップリングを介した細かいピッチのねじ構造となっており、漏洩を防止する緊密な構造となっている。ねじは大きな回転トルクを伝達する形式ではなく、また、通常、強力な推力を伝達する機構を備えていない。このねじは取り付け取り外しを繰返し行う形式のものではなく、ライニング管として接続するものであり継ぎ手のシール性能を重視した構造である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ドリルパイプを用いる掘削ではなく、ケーシングパイプを用いて地中孔を掘削すると共に地中配管を同時に施工する技術を開発し、これによって、従来3〜4工程を要していた地中配管を1工程で実施する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地上から地中に任意の曲線路を有する地中配管を布設するに当り、大きな回転トルク及び推力を伝達するためのねじ構造と推力伝達部を備えたカップリングを用いて、ケーシングパイプ相互を接続し、ケーシングパイプの先端に弧状推進に用いられる掘削ツール及び経路測定器をケーシングパイプの先端に取り付けて該ケーシングパイプに回転トルク及び推力を伝達しながら前進掘削し、前記ケーシングパイプをそのまま地中配管とすることを特徴とする地中管布設方法である。本発明方法では、掘削専用のドリルパイプを連結したドリルストリングを使用しない。その代わりに、ケーシングパイプを用いる。ケーシングパイプは本来、大きな回転トルク及び推力を伝達する構造のものではない。しかし、継手効率を改善したカップリングも開発されており、トルク伝達性を付与したねじ構造を備え、金属接触のトルクショルダーを設けたカップリングも開発されている。これらのカップリングやケーシングパイプの内、適切な寸法、構造のものを利用することによって、適切な回転トルク及び推力を伝達することができることを知見し、本発明を完成したものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、従来技術について説明する。図9は、従来のドリルストリング20を用いる地中孔掘削工程を示すものである。図示省略した掘削機を用いて地表51から地中50に掘削孔52を掘削する。掘削ツールは、先頭端に掘削ビット1を備え、これを駆動するマッドモータ2が付属し、その後方にベントサブ3を取り付けている。その後方に測定器4を取り付け、さらに非磁性カラー5を経て、ドリルストリング20が取り付けられている。ドリルストリング20は、ドリルパイプを順次連結して掘削孔に進入する。ドリルストリング20は図11に接続部21の断面を示すように、回転トルクを伝達するピッチが粗くねじ山の大きいねじ22と推力を伝達する当該面23とを有し、強力な回転トルク及び推力を伝達することができるようになっている。
【0008】
図10はドリルストリング20で掘削孔52を掘削した後、ドリルストリング20の帰り工程で先端にリーマ31を取り付け、このリーマ31を用いてドリルストリング20を回転させながら拡孔し、大径の掘削孔53を形成し、同時にスイベル32を介してパイプ33を牽引して、地中配管を施工する工程を示している。
【0009】
図1は本発明の実施例の地中配管布設方法を示すもので、図9のドリルストリング20の代わりにケーシングパイプ10を用いている。ビット1、マッドモータ2、ベントサブ3、測定器4、非磁性カラー5は図9と同様である。図1に示すように、掘削孔の形成と同時に一工程でケーシングパイプ10を地中に配管することができる。
【0010】
図2は掘削ツールの構造の一例を示すもので、先端ケーシング11の先端部にシール13を設けて掘削ツールを被覆し、内部に固定用リブ14を設けて掘削ツールとケーシング11とを固定している。図3は別の例を示すもので、ベントサブ3の後方に非磁性ケーシング12、ケーシングパイプ10を接続したものである。図4はマッドモータ2を用いない掘削ツールを示したもので、ジェットだけで掘削可能な土質条件の時に用いられる。図5〜図8は推力を伝達するように工夫されたケーシングパイプ10のカップリング41の構造を例示したものである。図5は台形ねじ42を備え、推力伝達部43、44を備えたカップリング41を例示し、図6はそのA部拡大詳細図を示すものである。図7は別のカップリング41を例示するもので、推力伝達部45、46を備えたカップリング41とケーシングパイプ10の接続部の構造を示すもので、図8はそのB部拡大詳細図である。このような推力伝達機能を備えたカップリング41と、適切な直径及び肉厚を有するケーシングパイプ10を選定することにより、本発明を実施することができる。
【0011】
【発明の効果】
本発明によれば、地中孔を掘削する1工程で地中配管の布設を同時に施工することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の掘削部の側面図である。
【図2】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図3】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図4】実施例の掘削ツールの説明図である。
【図5】実施例のケーシングパイプの接続部の断面図である。
【図6】図5のA部拡大図である。
【図7】実施例のケーシングパイプの接続部の断面図である。
【図8】図7のB部拡大図である。
【図9】従来の掘削工程を示す側面図である。
【図10】従来の拡孔工程の説明図である。
【図11】従来のドリルストリングの接続部の説明図である。
【符号の説明】
1 掘削ビット
2 マッドモータ
3 ベントサブ
4 測定器
5 非磁性カラー
10 ケーシングパイプ
11 先端ケーシング
12 非磁性ケーシング
13 シール
14 固定用リブ
20 ドリルストリング
21 接続部
22 ねじ
23 当接面
31 リーマ
32 スイベル
33 パイプ
41 カップリング
42 ねじ
43、44、45、46 推力伝達部
50 地中
51 地表
52 掘削孔
53 拡大孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an underground pipe laying method, and more particularly, to an underground pipe laying technique for simultaneously digging and piping in a technique of digging an arbitrary curved road from the ground to the ground.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a small pilot hole having an arbitrary curved path from the ground to the ground is drilled using a drill string, and the pilot hole is expanded by a reamer or the like, and a casing pipe is introduced into the expanded hole to form an underground pipe. There is a technology to form a road. For example, U.S. Pat. No. 3,878,903 discloses a technique for drilling a hole having an arbitrary curved shape from the ground surface using a drill string into the ground. An arc propulsion technique in which a drill string is pulled back by attaching a reamer to the tip of the drill string in the hole), the pilot hole is expanded in this pulling-back step, and then a casing pipe is pushed or pulled into this hole to lay an underground pipe. Is disclosed. In such prior art, laying an underground pipe requires four steps of pilot hole excavation, reamer expansion, reaming, and underground pipe pulling, or three steps of reaming and expansion of the underground pipe. I needed it.
[0003]
In such prior art, drilling is first performed using a drill string for drilling. The drill string extends and extends the drill pipe sequentially, but the drill pipe is a thick pipe or a hollow rod dedicated to drilling, and its connection part transmits the thrust and the male and female threads which are tightly connected to each other to transmit the rotational force. And a contact end face. This connection part is designed to be repeatedly attached and detached, equipped with male and female threads with strong threads with coarse pitch, enabling connection and disconnection of drill pipe with a small rotation and transmitting large rotational torque It has the function to do. The male and female screws are connected to form a drill string, and the connection structure is designed for repeated use. Drill pipes have a diameter of 23/8 "(about 60 mm) to 65/8" (about 170 mm) depending on the purpose, and more specifically, 13 "(about 330 mm), 20" ( (About 510 mm).
[0004]
On the other hand, a casing pipe is a pipe that originally has a lining function to protect the wall surface of the underground hole, and the connection part has a fine pitch screw structure via a sleeve-like coupling, which prevents leakage. It has a tight structure to prevent. Screws are not of the type transmitting large rotational torques and usually do not have a mechanism for transmitting strong thrust. This screw is not of the type that repeatedly attaches and detaches, but is connected as a lining tube, and has a structure that emphasizes the sealing performance of the joint.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has developed a technique of excavating an underground hole using a casing pipe and simultaneously constructing an underground pipe, instead of drilling using a drill pipe. It is an object of the present invention to provide a method for performing the middle piping in one step.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to laying an underground pipe having an arbitrary curved path from the ground to the ground, and using a coupling having a screw structure for transmitting a large rotational torque and a thrust and a thrust transmitting portion, using a casing. The pipes are connected to each other, and a drilling tool and a path measuring device used for arc-shaped propulsion are attached to the tip of the casing pipe at the tip of the casing pipe, and excavation is performed forward while transmitting rotational torque and thrust to the casing pipe. An underground pipe laying method characterized in that the pipe is used as it is as an underground pipe. The method of the present invention does not use a drill string connected with a drill pipe dedicated to drilling. Instead, a casing pipe is used. The casing pipe is not originally designed to transmit a large rotational torque and thrust. However, couplings with improved joint efficiency have also been developed, and couplings having a screw structure with imparted torque transmission and having a metal-contacting torque shoulder have also been developed. The present invention has been completed by finding that appropriate rotational torque and thrust can be transmitted by using those couplings and casing pipes having appropriate dimensions and structures.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the related art will be described. FIG. 9 shows an underground hole drilling process using a
[0008]
FIG. 10 shows that after drilling a
[0009]
FIG. 1 shows a method of laying an underground pipe according to an embodiment of the present invention, in which a
[0010]
FIG. 2 shows an example of the structure of the excavating tool. A
[0011]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to simultaneously lay underground piping in one process of excavating an underground hole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an excavation unit according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a drilling tool according to an embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the excavating tool according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a drilling tool according to the embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of a connecting portion of the casing pipe of the embodiment.
FIG. 6 is an enlarged view of a portion A in FIG. 5;
FIG. 7 is a sectional view of a connection portion of the casing pipe of the embodiment.
FIG. 8 is an enlarged view of a portion B in FIG. 7;
FIG. 9 is a side view showing a conventional excavation step.
FIG. 10 is an explanatory view of a conventional hole expanding step.
FIG. 11 is an explanatory view of a connection portion of a conventional drill string.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
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