JP4014148B2

JP4014148B2 - Drilling method and drilling device

Info

Publication number: JP4014148B2
Application number: JP2002267947A
Authority: JP
Inventors: 正直阿部; 弘一色; 淳三宅; 亘横山
Original assignee: ライト工業株式会社
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP2004107880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤内の水を排水するための集水管や排水管、もしくは下水や水道水、ガス、各種ケーブル等のための地中埋設管等を、非開削で地中に建て込む際等に利用される削孔技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、適宜削孔方向制御を行う削孔方法（以下、方向制御削孔ともいう）を利用して、例えば既設構造物の周囲の地表面から下部地盤に対して曲がり可能な樹脂製管を地中に建て込む工法が開発され、注目されている。
【０００３】
かかる方向制御削孔においては、曲がり可能な削孔軸の先端に、軸心方向に対して傾斜した平坦な受圧面を有するテーパービットを取り付け、曲線的に削孔する場合には削孔軸に推進力のみを与えることで、その先端のテーパービットの受圧面にかかる力により推進方向を変化させながら削孔軸を地中に曲線推進させる。他方、直線的に削孔する場合には、削孔軸に回転力と推進力の両方を与え、受圧面にかかる力の方向を回転軸心周りの変化により打ち消すことで、直線的な削孔を可能にしている。
【０００４】
本出願人は、かかる方向制御削孔について鋭意研究しており、削孔に際してテーパービットの受圧面から削孔軸の軸心方向に沿って削孔水を噴射し、地盤の弛緩を行うことによって、より円滑な削孔が可能となることを確認している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来方法は、受圧面における軸心部位に噴射口を設けていたため、直線削孔時にはビット前方の地盤を有効に弛緩させうるが、曲線削孔時にはビットの曲線推進方向に削孔水を噴射することができなかった。そのため曲線推進においては、より推進抵抗が大きいにもかかわらず、ビット前方の地盤を有効に弛緩させることができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、特に曲線削孔において有効に地盤を弛緩できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
曲がり可能な削孔軸と、
削孔軸の先端に設けられた、軸心方向に対して傾斜した受圧面を有するテーパービットと、
このテーパービットの非受圧面の先端部におけるテーパービット先端から基端側に離間した位置に設けられた削孔水の噴射口と、
削孔軸を回転及び推進させる回転推進手段と、
前記回転推進手段により前記削孔軸に推進力のみを与え、その先端のテーパービットの受圧面にかかる力により推進方向を変化させながら削孔軸を地中に曲線推進しうるように構成した、削孔装置を用い；
前記削孔水の噴射口から、前記テーパービットの前方地盤に向けて、かつ前記軸心方向に対して曲線推進方向側に傾斜した方向に向けて削孔水を噴射しながら、前記削孔軸を地中に推進させる、
ことを特徴とする削孔方法。
【０００８】
（作用効果）
図１に本発明に係る削孔方法の概要を示した。本発明においては、テーパービット６の前方地盤に向けて、かつ削孔軸５の軸心方向Ｄ１に対して曲線推進方向側に傾斜した方向Ｄ２に向けて削孔水ｗ１を噴射しながら、削孔軸５を軸心方向Ｄ１に沿って地中に推進させる。したがって、同図（ａ）に示すように削孔軸５を回転させずに推進させて、テーパービット６の受圧面６０にかかる力により推進方向を変化させながら削孔軸５を地中に曲線推進させたときでも、テーパービット６の推進先に向けて削孔水を噴射し、当該推進先の地盤を確実に弛緩させることができる。さらに、かかる削孔水の噴射形態を採ると、軸心方向Ｄ１に対して曲線推進方向側の地盤を集中的に弛緩させることができる。そのため、テーパービット６はより緩い地盤側に逃げ易くなる結果、より円滑かつ確実に方向を変化させることができる。
【０００９】
これに対して、受圧面６０における軸心部位から削孔水を噴射させる従来の形態では、符号ｗ２で示すようにビットの曲線推進方向に削孔水を噴射することができず、円滑な曲線推進が不可能である。
【００１０】
一方、削孔軸５を回転させつつ推進させたときには、同図（ｂ）に示すように、受圧面６０にかかる力の方向が回転軸心Ｄ１周りの変化により打ち消され、直線的な推進が可能となるとともに、削孔水の噴射方向は推進方向（軸心方向Ｄ１）に対して傾斜しているものの、削孔軸５及びテーパービット６の回転に伴って削孔水噴射方向も符号ｗ３で示すように回転するため、結果的には、テーパービット６の前方の広い範囲に対して削孔水を噴射することができ、円滑な直線推進が可能となる。
【００１１】
なお、本発明において「テーパービット６の前方地盤に向けて、かつ削孔軸５の軸心方向Ｄ１に対して曲線推進方向側に傾斜した方向Ｄ２に向けて削孔水を噴射」とは、図２に示すように、軸心方向Ｄ１をｘ軸とし、ｘ軸と受圧面６０の先端位置とを含む平面をｘ−ｙ平面とし、ｘ−ｙ平面内におけるｘ軸に対する傾斜角度をθ１とし、ｙ軸に対するｘ軸周りの傾斜角度をθ２としたとき、０°＜θ１＜９０°かつ−９０°＜θ２＜９０°の両条件を満たす方向及びこれと平行な方向に向けて削孔水を噴射することを意味する。
【００１２】
＜請求項２記載の発明＞
曲がり可能な削孔軸と、
削孔軸の先端に設けられた、軸心方向に対して傾斜した受圧面を有するテーパービットと、
削孔軸を回転及び推進させる回転推進手段と、
前記回転推進手段により前記削孔軸に推進力のみを与え、その先端のテーパービットの受圧面にかかる力により推進方向を変化させながら削孔軸を地中に曲線推進しうるように構成した、削孔装置において、
前記テーパービットの非受圧面の先端部におけるテーパービットの先端から基端側に離間した位置に設けられた噴射口から、前記テーパービットの前方地盤に向けて、かつ前記軸心方向に対して曲線推進方向側に傾斜した方向に向けて、削孔水を噴射する削孔水噴射手段を備えた、
ことを特徴とする削孔装置。
【００１３】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の作用効果が奏せられる。
【００１４】
＜請求項３記載の発明＞
前記テーパービットはビットレジューサを介して前記削孔軸の先端に取り付けられており、
前記ビットレジューサの先端部外周面には、前記テーパービットを係合させるための係合溝が形成されており、この係合溝は、ビットレジューサの先端から基端側の第１の位置まで軸心方向に沿って直線状に延在する第１の部分と、前記第１の位置から更に基端側の第２の位置までビットレジューサの基端側に向かうにつれて回転方向後側に位置するように螺旋方向に沿って延在する第２の部分と、前記第２の位置から更に基端側の第３の位置まで軸心方向に沿って直線状に延在する第３の部分と、前記第３の位置から周方向に沿って回転方向後側に延在する第４の部分とを有し、
前記テーパービットの基端面には前記ビットレジューサを係合するための係合孔が軸心方向に沿って形成されており、この係合孔の基端部内周面に係合凸部が突設されており、
前記テーパービットの係合凸部をビットレジューサの係合溝に沿って通すようにして、前記係合孔内にビットレジューサを挿入し係合させることにより、前記削孔軸の先端にテーパービットが取り付けられるように構成され、
前記テーパービットの係合凸部をビットレジューサの係合溝に沿って引き抜くようにして、前記係合孔内へのビットレジューサの係合を解除することにより、前記削孔軸の先端からテーパービットが離脱されるように構成されている、
請求項２記載の削孔装置。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、本出願人が開発した管建込み装置への応用例をもとに詳説する。
【００１７】
＜管建込み装置＞
図３は、管建込み装置例１の施工状態を示している。管建込み装置１は、地中に建て込まれる曲がり可能な外管２と、この外管２の先端に対して同軸的に取り付けられたリングビット３と、外管２内およびリングビット３の貫通孔を通り、リングビット３よりも前方に延在する、外管２よりは曲がり難いが曲がり可能な内管５（これが本発明の削孔軸に相当する）と、内管５の先端に対して取り付けられたテーパービット６と、内管５および外管２を支持するとともに内管５を回転及び推進させる回転推進装置７を備えている。
【００１８】
（回転推進装置の構成）
回転推進装置７は、例えば図示するように、ベースマシン７Ｂにより傾動自在に支持されたリーダ７Ｌと、このリーダ７Ｌに対して、油圧により長手方向に昇降自在なように取り付けられた油圧モータ等の回転駆動源７Ｍとから主に構成することができる。内管５は推進時には回転駆動源７Ｍの回転軸に同軸的に連結され、外管２はその内管５の外側を取り囲むように通されるが、回転駆動源７Ｍには連結されず単にリーダ７Ｌに沿って支持されるだけである。
【００１９】
（外管の構成）
外管２は、例えば挿入深さに応じて単位外管２０を複数直列接続して形成する。この単位外管２０としては、図４に示すように、長手方向略全体を占める樹脂管部２１がポリエチレン等の樹脂から形成され、この樹脂管部２１の一端部に雌ネジ部２２ａを有する継手装置２２が取り付けられ、他端部に雄ネジ部２３ａを有する継手装置２３が取り付けられたものを用いることができる。ただし本実施形態では、先頭のものについては、図５に示すように先端部にリングビットホルダ２６を取り付けたものを用いる。これらの継手装置２２，２３は例えば鋼等の高剛性材料で形成される。樹脂管部の具体例としては、例えば三菱樹脂社製のヒシパイプＨＰＰＥ（高性能ポリエチレン）を好適に用いることができる。
【００２０】
これら継手装置と樹脂管部との取付構造としては、例えば図４に示すように、継手装置２２，２３の管取付側端部に、雄ネジ部２４ａを外周面に有しかつ樹脂管部２１内径と同等もしくは若干小さい外径を有する内管部２４および内管部２４の雄ネジ部２４ａとは締め付け方向が反対の雌ネジ部２５ａを内周面に有しかつ樹脂管部２１外径と同等もしくは若干大きい内径の外管部２５からなる二重構造部ＤＢを設け、樹脂管部２１の端部２１Ｓを内管部２４外周面の雄ネジ部２４ａと外管部２５内周面の雌ネジ部２５ａとの隙間に挟むことにより、樹脂管部２１に継手装置２２，２３を取り付けるのが好ましい。この場合において、樹脂管部２１の端部２１Ｓ内面に、継手装置２２，２３の内管部２４外周面の雄ネジ部２４ａと螺合する雌ネジ部を形成しておいたり、樹脂管部２１の端部２１Ｓ外面に、継手装置２２，２３の外管部２５内周面の雌ネジ部２５ａと螺合する雄ネジ部を形成しておくのが望ましいが、形成していなくとも樹脂管部２１の材料が継手装置２２，２３の雄・雌ネジ部２４ａ，２５ａよりもある程度軟らかい場合には、これらネジ部２４ａ，２５ａのネジ山が挟持固定に際して樹脂管部２１に食い込むため、問題なく固定できる。
【００２１】
また特に継手装置２２，２３は、図示のように内管部２４の先端が外管部２５の先端よりも突出するように形成するのが望ましい。かかる構成とすると、樹脂管部２１が曲がったとしても、その端部挟持部２１Ｓは全く曲がらないため、継手装置２２，２３の内管部２４および外管部２５間による挟持固定が外れ難い。
【００２２】
かかる単位外管２０は、例えば継手装置２２，２３の外管部２５を若干大きめにかつ別体として形成しておき、内管部２４の外周に樹脂管部２１を接続した後、樹脂管部２１の外側に予め又はその後に配置した外管部２５をスライドし、外管部２５と内管部２４との隙間に樹脂管部２１の端部２１Ｓを位置させた後、外管部２５を周囲から圧縮して外管部２５と内管部２４との隙間に樹脂管部２１の端部２１Ｓを挟んで固定し、外管部２５の内周面の雌ねじ部２５ａのねじ山を樹脂管外面に食い込む又は螺合させ、さらに外管部２５を継手装置２２，２３の本体に溶接Ｗ等により固定することによって製造できる。
【００２３】
そして本例では、外管２の先端、すなわち最先端の単位外管２０の先端には、図５にも示すようにリングビットホルダ２６を介してリングビット３が同軸的にかつ削孔回転方向にのみ回転自由に取り付けられる。リングビットホルダ２６は図６に分解状態を示すように全体的に管状をなしており、基端部に前述の単位外管端部の継手装置と同様の挟持固定用二重構造部ＤＢを有し、先端に同外径のリング状ホルダクラッチ２７が同軸的に溶接Ｗ等により固定され、このホルダクラッチ２７の基端側に部分的に内径が拡径された内径拡径部２６Ｄを有するものである。一方リングビット３は、図５のほか図１０〜１２にも示すように基端側の小径管軸部３０と先端大径部３１とからなり、小径管軸部３０の先端部にはホルダクラッチ２７と係合するリング状のビットクラッチ３２が溶接等により固設され、小径管軸部３０の基端部には外径拡径部３３が設けられている。
【００２４】
本例では、このリングビット３の小径管軸部３０の基端にある外径拡径部３３をビットホルダ２６の内径拡径部２６Ｄ内に収めることによって、リングビット３がビットホルダ２６により回転自由に支持され、しかも前後方向には後述のクラッチの段部高さ分の遊びをもってビットホルダ２６に対して連結されている。また、ホルダクラッチ２７およびビットクラッチ３２はそれぞれ図７および図８に示すような一方側平面に段部２７Ａ…，３２Ａ…を周方向に複数有する略類似した形状をなしており、それぞれビットホルダ２６およびリングビット３に対する取り付け状態では図５に示すように相互の段部２７Ａ…，３２Ａ…の形成面が対面するように取り付けられ、使用時には図９に示すようにこれら段部形成面相互が当接される。そして特に、これらホルダクラッチ２７およびビットクラッチ３２の各段部２７Ａ…，３２Ａ…相互は、ビットクラッチ３２側を削孔回転方向に回転させたときにはビットクラッチ３２の段部３２Ａ…がホルダクラッチ２７の段部２７Ａ…に引っ掛からずに段部高さ分前後動しながら回転し、削孔回転方向と反対方向に回転させたときには引っ掛かりそれ以上は回転しない形状とされている。
【００２５】
一方、リングビット３は先端大径部３１の外径が外管２の外径よりも若干大径とされ、また図１０〜１２にも示すように先端大径部３１の前面には周方向に多数のビット３ａ，３ａ…が設けられており、さらに内周面には軸心方向に沿って基端から長手方向途中部まで（先端には達しない）溝部３０Ｄ，３０Ｄ…が周方向に複数（図示例では６つ）形成されている。この溝部３０Ｄ，３０Ｄ…の機能については後述する。
【００２６】
（内管の構成）
他方、本装置例の内管５は、例えば挿入深さに応じて単位内管５０を複数直列接続して形成することができる。この単位内管５０としては、図１３に示すように、外管２よりも曲がり難い（剛性が高い）が曲がり可能な材料、例えば鋼管等により形成し、連結手段として一端部に雌ネジ部５１を及び他端部に雄ネジ部５２をそれぞれ形成したものを用いることができる。ただし、図５に示すように、内管５のうちリングビット３よりも前方に突出する先導部分５０Ｆが曲がり易いと後述の直線推進時における精度が低くなるので、当該先導部分５０Ｆは基端側部分よりも剛性を高くし、曲がり難くするのが望ましい。特に、先導部分５０Ｆと基端側部分の境目が丁度、リングビット３前端部近傍に位置するようにすると、先導部分５０Ｆの単位管としてより剛性の高い材料で形成した先導専用単位管を準備すれば済むため好ましい。
ちなみに、外管２をも含めて剛性の高低を示すと、次の式（１）のようになる。
内管先導部＞内管基端側部分＞外管・・・（１）
このように、外管２を内管５よりも曲がり易くしないとスムーズ且つ急角度での曲線推進が非常に困難となり、また内管５のうちでもリングビット３から突出する先導部分５０Ｆを基端側部分よりも曲がり難くしないと推進時の直進性が低くなる。
【００２７】
そして本例では、内管５におけるリングビット３と対応する部分は、係合部を備えた略筒状のビットデバイス５５により構成されている。ビットデバイス５５は、図５のほか図１４および図１５にも示すように、リングビット３内側に嵌め入れられる程度の外径を有し、先端部および基端部に単位内管５０との接続手段として雌ねじ部５５Ａおよび雄ネジ部５５Ｂをそれぞれ備えるとともに、その外周面におけるリングビット３内周面の溝部３０Ｄ，３０Ｄ…と対応する部位に長手方向に沿う凸条部５５Ｃ，５５Ｃ…が複数（図示例では３つ）形成されたものである。このビットデバイス５５の各凸条部５５Ｃは、内管５を前進させた時には対応するリングビット溝部３０Ｄ内の前端限度までそれぞれ挿入され、それ以上は挿入されないため、内管５に前進力を与えると内管５がリングビット３およびこれに連結された外管２を引張りながら前進することになる。そしてこの状態で内管５を回転させたときには凸条部５５Ｃ及び溝部３０Ｄ相互の周方向の噛み合いにより、内管５の回転力がリングビット３に伝達され、それによってリングビット３が外管２に対して回転されるようになっている。一方、内管５を外管２に対して後退させると、ビットデバイス５５の凸条部５５Ｃはリングビット３内面の溝部３０Ｄから離脱するようになっており、さらに後退させるとビットデバイス５５がリングビットホルダ２６の後方に離脱し、後方の外管２内へ後退されるようになっている。なお、この凸条部５５Ｃの挿入を容易にするために、その数を溝部３０Ｄよりも少なくする、具体的には半数程度にするのが好ましい。
【００２８】
他方、本例では内管５の先端に、軸心方向に対して傾斜した受圧面を有するテーパービット６がビットレジューサ５６（これも内管５を構成する）を介して取り付けられている。ビットレジューサ５６は図５のほか図１６にも示すように、基端部に連結手段として雄ネジ部５６Ａを有し、この雄ネジ部５６Ａにより内管５の先端雌ネジ部５１に螺合連結される。またビットレジューサ５６の先端部にはテーパービット６の連結のために、係合溝５６Ｂが設けられている。また、内空部５６Ｃは削孔水を流通させるための通路とされる。
【００２９】
テーパービット６としては、例えば図５のほか図１７〜２１にも示すように、略円柱状をなし、頭部に軸心方向に対して傾斜した平坦面よりなる受圧面６０を有するものである。テーパービット６の外径はリングビット３よりも若干大径とし、かつ基端部外周面に軸方向に沿う凸条部６１，６１…を周方向に複数形成したものが好適に用いられる。かかるテーパービット６は、構造が簡素なため鋳造等を利用して安価に製造でき、後述するように地中に埋め殺すとしても、施行コストが著しく高騰するようなことはない。
【００３０】
特に本例では、図２０に示されるように、テーパービット６の基端面には前述のビットレジューサ５６を係合するための係合孔６２が軸心方向に沿って形成されており、この係合孔６２の基端部内周面に係合凸部６２ｐが突設されている。この係合凸部６２ｐをビットレジューサ５６の係合溝５６Ｂに沿って通すようにして、係合孔６２内にビットレジューサ５６を挿入し係合させることにより、内管５の先端にテーパービット６が取り付けられる。
【００３１】
そして、テーパービット６の非受圧面の先端部における幅方向中央には受圧面６０の傾斜方向と平行な方向を臨む噴射口６３が形成されており、この噴射口６３は流路６４を介して係合孔６２内と連通されている。特に図示例ではこの反対面にも平坦な傾斜面６５が形成されており、噴射口６３がこの傾斜面６５に設けられている。なお、この噴射口６３の噴射方向は、軸心方向Ｄ１をｘ軸とし、ｘ軸と受圧面６０の先端位置とを含む平面をｘ−ｙ平面とし、ｘ−ｙ平面内におけるｘ軸に対する傾斜角度をθ１とし、ｙ軸に対するｘ軸周りの傾斜角度をθ２としたとき、θ１＝受圧面６０の傾斜角度、かつθ２＝０°の両条件を満たすものである。θ１は、受圧面６０の傾斜角度に対して±５°程度であるのが好ましく、θ２は０°であるのが好ましい。
【００３２】
＜管建込み方法例＞
次に、以上に述べた装置例を用いた管建込み方法例について説明する。先ず、好適には図２２に示すように既設構造物ＣＳ周囲の地盤Ｇの挿入部位に少なくとも内管先導部分５０Ｆの長さと同程度の長さのガイド管１００を挿入する。そして、図示しないが回転推進装置７の回転駆動軸に内管先導部分５０Ｆを連結し、当該内管先導部分５０Ｆを回転推進または推進のみにより挿入する。この推進は回転推進装置７の回転駆動源７Ｍの下降により行う。またこの際、内管５内およびテーパービット６の流路６４を通じて先端に泥水等の削孔安定液を供給しながら推進させるのが望ましい。なお、ガイド管１００の建込みを省略することもできるが、当初は内管５のみで推進させることになるため、推進方向がズレ易いので、図示例のようにガイド管１００を用いるのが好ましい。
【００３３】
次いで図示しないが、先端部にビットデバイス５５を取り付けた単位内管５０を、リングビット３を取り付けた外管２内に挿し通した状態で、リングビット３先端から突出するビットデバイス５５先端を、先に推進させた内管先導部５０Ｆの基端に継ぎ足す（図５参照）。しかる後、継ぎ足した単位内管５０の基端部を回転駆動源に連結する。
【００３４】
以降は、内管５および外管２ともに順次単位内管５０および単位外管２０をそれぞれ継ぎ足しながら図２３に示すようにさらに地中に推進させる。この際、本例では、推進に際してその方向制御を行うことができる。
【００３５】
より詳細に説明すると、直線推進を行うときには図２５に示すように、回転推進装置７により内管５に回転力および推進力を与え、内管５先端のテーパービット６により削孔しながら内管５を地中に直線的に推進させる。この場合、テーパービット６の先端は受圧面６０を有しているものの軸心周りに回転しながら前進するので受圧面６０による受圧の影響は打ち消され、直線的に削孔することが可能である。またこの際、内管５を構成するビットデバイス５５の凸条部５５Ｃとリングビット３の溝部３０Ｄとの噛み合いにより内管５の回転力および推進力がリングビット３に与えられる（図５参照）。前述のとおり、リングビット３はビットホルダ２６により外管２先端に回転自在に支持されており且つビットクラッチ３２およびホルダクラッチ２７の各段部３２Ａ…，２７Ａ…相互はビットクラッチ３２側を削孔回転方向に回転させたときには引っ掛からずリングビット３の回転を許容し、さらに外管２には周囲地盤の拘束力が作用しているので、外管２は回転されずリングビット３のみが回転する。またリングビット３は外管２先端に対して前後方向には連結されているため、内管５によりリングビット３に与えられた推進力によって外管２が引っ張られるようにして連行推進される。
【００３６】
これに対して、曲線推進を行うときには図２６に示すように、テーパービット６の受圧面６０の先端が回転軸心に対して曲げたい側に位置する状態で内管５の回転を止め、更にそのままの状態で回転推進装置により内管５に推進力のみを与える。この際、テーパービット６の受圧面６０にかかる力によりテーパービット６の推進方向が徐々に変化し、内管５を地中に曲線的に推進させることができる。またこの際、内管５を構成するビットデバイス５５の凸条部５５Ｃとリングビット３内周面の溝部３０Ｄとの噛み合いにより内管５の推進力がリングビット３に与えられる。リングビット３は外管２先端に対して前後方向には連結されているため、内管５によりリングビット３に与えられた推進力によって外管２が引っ張られるようにして曲線的に推進される。なお、この曲線推進は三次元曲線的な推進が可能であり、図示例では鉛直面方向において曲げているが、水平面方向に曲げることもできる。
【００３７】
また、かかる方向制御に際しては、内管５先端の存在位置や、姿勢、軌道等を知る必要がある。このため、ジャイロや角度計を内管５の先端部内（例えば内管先導部分５０Ｆ）に内蔵させて姿勢や軌道を計測したり、内管５の先端部内に電磁波発信機を設け地上側からこの電磁波を受信して内管５先端部の位置を計測したり、内管５の先端ビット６の掘削により発生する弾性波を地上で計測して内管５の先端部の位置を計測したりすることができる。
【００３８】
かくして、図２３に示すように、内管５を既設構造部ＣＳ周囲の地表面から改良対象層までは弧状に進行させ、その後は改良対象層内を水平方向に沿って進行させて、既設構造物ＣＳの下部地盤に至る挿入孔Ｈを形成しながら、順次形成される挿入孔内Ｈに外管２を挿入し、外管２を少なくとも既設構造物ＣＳの下部に達するように挿入することができる。
【００３９】
そして、所望の経路（直線的な経路であっても、またＳ字状等の曲がりくねった経路であっても良い）で、既設構造物ＣＳ周囲の地表面から少なくとも既設構造物ＣＳの下部に達する所定深さまで外管２を推進させたならば、本例では図２４に示すように、テーパービット６を内管５先端から取り外す。具体的には、先ず内管５を外管２に対して後退させて、テーパービット６基端部の凸条部６１，６１…をリングビット３前面のビット３ａ，３ａ間に挿入する。しかる後この状態で、内管５に削孔時とは反対方向の回転力を与えると、テーパービット６に対しても削孔時とは反対方向の回転力が付与され、さらにその凸条部６１，６１…がリングビット３のビット３ａに引っ掛かりリングビット３にも削孔時とは反対方向の回転力が伝達されるものの、その際に、リングビット３のビットクラッチ３２の段部３２Ａが、周囲地盤により回転しないように拘束された外管２先端のホルダクラッチ２７の段部２７Ａに引っ掛かるため、結果的にテーパービット６は殆ど反対周りに回転できない状態となる。そして、このテーパービット６が回転しない状態で内管５を削孔時とは反対周りに回転させつつ引き抜くと、テーパービット６の係合凸部６２ｐを内管５先端のビットレジューサ５６の係合溝５６Ｂに沿って引き抜くことができる。かかる係合の解除により、テーパービット６を内管５先端から離脱させることができるのである。
【００４０】
テーパービット６を取り外ししたならば、テーパービット６を外管２前方に残し且つ外管２をそのまま地中に挿入した状態で、回転推進装置７により内管５を外管２から引き抜く。かくして外管２を、図２７に示すように既設構造物ＣＳの周囲の地表面から少なくとも既設構造物ＣＳの下部に達するように地中に建て込むことができる。なお、この場合において、テーパービット６はそのまま地中に埋め殺しても良いし、ビット取り外し位置近傍に予めまたはその後に立坑を掘り、取り外したテーパービット６を回収しても良い。
【００４１】
また図示しないが、既設構造物ＣＳの一方側の地上部または予め設けた立坑内から施工領域を通り他方側の地上部または予め設けた立坑内まで貫くように施工することもできる。この場合、他方側の地上部等においてビットを取り外し回収した後、内管を引き抜くようにすることができる。
【００４２】
他方、以上のようにして地中に建て込んだ外管２は、その後、例えばそのまま地盤Ｇ内に残留させ、地盤Ｇ内の水を排水するための集水管や排水管、もしくは下水や、水道水、ガス、各種ケーブル等のための地中埋設管などとすることができる。
【００４３】
また、建て込んだ外管２を薬液注入管挿入用のケーシング管とする等、地盤改良対策に利用することができる。すなわち、図２７に示すように外管２を既設構造物ＣＳの下部地盤内まで建て込んだならば、この外管２内に注入管２００を挿入し、次いで図２８に示すように注入管２００を残して外管２を引き抜きいた後、当該注入管２００を介して既設構造物ＣＳの下部地盤内に薬液注入を行う。
【００４４】
この薬液注入方法としては、本出願人による特願平１１−１９５５２１号において提案したものが好適である。これを適用した場合の注入状態が図２９に示されている。すなわち、軸方向に間隔をおいて複数の外部パッカー２０６，２０６…を外面部に有し、かつ隣接する外部パッカー２０６，２０６間に注入口２０７，２０７…を有する注入外管２０１を前述のケーシング外管２を利用して挿入孔Ｈ内に建込み、隣接する両外部パッカー２０６，２０６を膨出させて挿入孔Ｈ壁面に密着させるとともに、この注入外管２０１内に、軸方向に間隔をおいて複数の内部パッカー２１６，２１６を外面部に有し、かつ隣接する内部パッカー２１６，２１６間に吐出口２１７を有する注入内管２１０を挿入し、隣接する両内部パッカー２１６，２１６を膨出させて注入外管２０１内面に密着させた状態とした後、隣接外部パッカー２０６，２０６と挿入孔Ｈ壁面と注入外管２０１外面とで囲まれる領域を空間とした状態で、注入内管２１０内、吐出口２１７を介して注入口２０７から薬液を浸透注入する。図中二点鎖線で示す部位Ｌ，Ｌが薬液が浸透している部位である。かくして、既設構造物ＣＳの下部地盤に対して薬液を注入浸透させて地盤改良を行うことができる。
【００４５】
薬液を注入するに際して、施工を簡略化し効率を向上させためには、注入外管２０１を直接に前述の削孔内管５により引き込むこともできる。ただし、この場合には引き込む外管２０１の外面にパッカー２０６が張り出しているため、これを削孔内管５により引き込むのは困難である。したがってこの場合、図３０に示すように、長手方向に間隔をおいて複数の注入孔２２７を有し、外周面に張り出たもののない（すなわち面一）注入外管２２０を前述の削孔内管５により引き込むのが望ましい。またこの場合、各注入口２２７はスリーブＳＬにより開閉可能に塞いでおき、注入時には注入圧によってスリーブＳＬが変形（この状態が二点鎖線で示されている）して薬液Ｇが注入外管２２０外部の地盤に注入され、薬液Ｇの注入を止めたときにはスリーブＳＬが復元して注入口２２７を塞ぐように構成するのが望ましい。
【００４６】
さらに、注入口を有しない外管２を挿入した場合であっても、その後に、内部に図示しないドリル装置等の孔形成手段を入れて注入口を形成し、注入外管として利用することもできる。
【００４７】
＜その他＞
（イ）上記例において、単位外管２０や単位内管５０相互の連結手段として、上記例のような螺合連結以外にも、他の公知の連結構造を適用できる。
【００４８】
（ロ）上記例においては、図示例のテーパービット６に限らず、例えば屈曲軸状のテーパービットや円弧軸状のテーパービットも、その周面が軸心方向に対して傾斜した受圧面をなすので利用できる。
【００４９】
（ハ）上記例においては、ビットデバイス５５を用いずに、リングビット３と対応する単位内管５０外面の所定位置に凸条部５５Ｃ，５５Ｃ…を直接設けても良い。
【００５０】
（ニ）上記例においては、テーパービットの径を外管の外径同等またはそれ以上に形成しておけば、リングビットを省略することも可能である。
【００５１】
（ホ）上記例においては、前述のようにテーパービット６を地中において取り外す必要はなく、その場合には地上または予め形成した立坑内につき抜くか、または内管５先端のテーパービット６を外管２内を通じて引き抜き可能な程度に小径化し、テーパービット６も内管５とともに引き抜くこともできる。後者の場合、テーパービット６を小径化してもその後にリングビット３を設けておけばテーパービット６による形成孔をリングビット３により拡孔できるため、外管２の連行挿入は可能である。
【００５２】
（ヘ）上記例において、テーパービット６を着脱自在に取り付けるための手段としては、螺合連結のほか、公知の着脱連結構造を採用することができる。
【００５３】
（ト）上記例では既設構造物ＣＳの下部地盤に管を建込みこれを利用して地盤改良を行う場合（上記例の管建込み方法は既設構造物の有無に限られるものでもない）に利用しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば単に地盤に孔を形成するために使用することもできる。また本発明は、地盤の改良に利用するものに限られず、地盤内の水を排水するための集水管や排水管、もしくは下水や水道水、ガス、各種ケーブル等のための地中埋設管などを、非開削で地中に建て込むためにも利用できるものである。
【００５４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、特に曲線削孔において有効に地盤を弛緩できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要説明図である。
【図２】本発明の概要説明図である。
【図３】管建込み装置の施工状態概要図である。
【図４】単位外管の一部破断図である。
【図５】要部概略図である。
【図６】リングビットホルダの分解状態破断図である。
【図７】ホルダクラッチの正面図および側面図である。
【図８】ビットクラッチの側面図および正面図である。
【図９】クラッチの噛合い状態を示す側面図である。
【図１０】リングビットおよびホルダ部の破断図である。
【図１１】リングビットの前面図である。
【図１２】リングビットの要部縦断面図である。
【図１３】単位内管の縦断面図である。
【図１４】ビットデバイスの破断図である。
【図１５】ビットデバイスの前面図である。
【図１６】ビットレジューサの破断図である。
【図１７】テーパービットの正面図である。
【図１８】テーパービットの平面図である。
【図１９】テーパービットの底面（受圧面の裏面）図である。
【図２０】テーパービットの右側面図である。
【図２１】テーパービットの縦断面図である。
【図２２】施工要領図である。
【図２３】施工要領図である。
【図２４】施工要領図である。
【図２５】方向制御の説明図である。
【図２６】方向制御の説明図である。
【図２７】薬液注入による地盤改良を行う場合の施工要領図である。
【図２８】薬液注入による地盤改良を行う場合の施工要領図である。
【図２９】薬液注入の例を示す要部拡大縦断面図である。
【図３０】薬液注入の他の例を示す要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１…管建込み装置、２…外管、３…リングビット、５…内管（削孔軸）、６…テーパービット、７…回転推進装置、６３…噴射口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, when a drainage pipe or drainage pipe for draining water in the ground, or underground pipes for sewage, tap water, gas, various cables, etc., are installed in the ground without cutting. Relates to the drilling technology used in
[0002]
[Prior art]
Recently, using a drilling method that appropriately controls the direction of drilling (hereinafter also referred to as direction-control drilling), for example, a resin pipe that can be bent from the ground surface around the existing structure to the lower ground The construction method to be built in the ground has been developed and attracts attention.
[0003]
In such direction-controlled drilling, a taper bit having a flat pressure-receiving surface inclined with respect to the axial direction is attached to the tip of a bendable drilling shaft. By giving only the propulsive force, the drilling shaft is propelled into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface of the tapered bit at the tip. On the other hand, when drilling linearly, both rotational force and propulsive force are applied to the drilling shaft, and the direction of the force applied to the pressure-receiving surface is canceled out by a change around the rotation axis, so that linear drilling is performed. Is possible.
[0004]
The present applicant has been diligently researching such direction-controlled drilling, and by drilling drilling water along the axial direction of the drilling shaft from the pressure-receiving surface of the tapered bit at the time of drilling, the ground is relaxed. It has been confirmed that smoother drilling is possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, since the injection port is provided at the axial center of the pressure-receiving surface, the ground in front of the bit can be effectively relaxed during straight drilling. Could not be jetted. For this reason, in curve propulsion, the ground in front of the bit could not be relaxed effectively despite the greater propulsion resistance.
[0006]
Therefore, a main problem of the present invention is to enable the ground to be relaxed effectively particularly in curved drilling.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that has solved the above problems is as follows.
<Invention of Claim 1>
Bendable drilling shaft,
A tapered bit provided at the tip of the drilling shaft and having a pressure receiving surface inclined with respect to the axial direction;
A hole for drilling water provided at a position spaced from the tip end of the taper bit to the base end side at the tip of the non-pressure-receiving surface of the taper bit;
Rotation propulsion means for rotating and propelling the drilling shaft;
The rotational propulsion means is configured to apply only a propulsive force to the drilling shaft, and to propel the drilling shaft into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface of the tapered bit at the tip. Using a drilling device;
The drilling shaft is ejected from the drilling water injection port toward the front ground of the tapered bit and in the direction inclined to the curve propulsion direction side with respect to the axial direction. To promote underground
A hole drilling method characterized by that.
[0008]
(Function and effect)
FIG. 1 shows an outline of a drilling method according to the present invention. In the present invention, the drilling water w1 is injected toward the front ground of the taper bit 6 and toward the direction D2 inclined toward the curve propulsion direction side with respect to the axial direction D1 of the drilling shaft 5 while cutting. The hole shaft 5 is propelled into the ground along the axial direction D1. Therefore, as shown in FIG. 5A, the drilling shaft 5 is propelled without rotating, and the drilling shaft 5 is curved into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface 60 of the tapered bit 6. Even when propelled, the drilling water can be sprayed toward the propulsion destination of the tapered bit 6 to reliably relax the ground of the propulsion destination. Furthermore, when the form of drilling water is adopted, the ground on the curve propulsion direction side with respect to the axial direction D1 can be intensively relaxed. Therefore, as a result of the taper bit 6 becoming easier to escape to the loose ground side, the direction can be changed more smoothly and reliably.
[0009]
On the other hand, in the conventional mode in which the drilling water is jetted from the axial center portion of the pressure receiving surface 60, the drilling water cannot be jetted in the curve driving direction of the bit as indicated by reference numeral w2, and a smooth curve is obtained. Promotion is impossible.
[0010]
On the other hand, when propelled while rotating the drilling shaft 5, the direction of the force applied to the pressure receiving surface 60 is canceled by the change around the rotation axis D1, as shown in FIG. While being possible, the injection direction of the drilling water is inclined with respect to the propulsion direction (axial center direction D1), but the injection direction of the drilling water is also denoted by reference numeral w3 as the drilling shaft 5 and the taper bit 6 rotate. Therefore, as a result, the drilling water can be sprayed over a wide range in front of the taper bit 6, and smooth linear propulsion is possible.
[0011]
In the present invention, “injecting the drilling water toward the front ground of the tapered bit 6 and in the direction D2 inclined toward the curve propulsion direction side with respect to the axial direction D1 of the drilling shaft 5” As shown in FIG. 2, the axial direction D1 is the x-axis, the plane including the x-axis and the tip position of the pressure-receiving surface 60 is the xy plane, and the inclination angle with respect to the x-axis in the xy plane is θ1. When the inclination angle around the x-axis with respect to the y-axis is θ2, drilling water is directed toward a direction satisfying both the conditions of 0 ° <θ1 <90 ° and −90 ° <θ2 <90 ° and a direction parallel thereto. Means to spray.
[0012]
<Invention of Claim 2>
Bendable drilling shaft,
A tapered bit provided at the tip of the drilling shaft and having a pressure receiving surface inclined with respect to the axial direction;
Rotation propulsion means for rotating and propelling the drilling shaft;
The rotational propulsion means is configured to apply only a propulsive force to the drilling shaft, and to propel the drilling shaft into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface of the tapered bit at the tip. In the drilling device,
Curved toward the front ground of the tapered bit and with respect to the axial direction from an injection port provided at a position spaced apart from the distal end of the tapered bit at the distal end portion of the non-pressure receiving surface of the tapered bit With a drilling water jetting means for jetting drilling water in a direction inclined toward the propulsion direction side,
A drilling device characterized by that.
[0013]
(Function and effect)
The same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved.
[0014]
<Invention of Claim 3>
The tapered bit is attached to the tip of the drilling shaft through a bit reducer,
An engagement groove for engaging the tapered bit is formed on the outer peripheral surface of the distal end portion of the bit reducer. The engagement groove is a shaft extending from the distal end of the bit reducer to the first position on the proximal end side. A first portion extending linearly along the center direction, and a position that is located on the rear side in the rotational direction from the first position to the second position on the proximal end side toward the proximal end side of the bit reducer. A second portion extending along the spiral direction, a third portion extending linearly along the axial direction from the second position to the third position on the proximal end side, and A fourth portion extending from the third position to the rear side in the rotational direction along the circumferential direction;
An engagement hole for engaging the bit reducer is formed along the axial direction on the proximal end surface of the tapered bit, and an engagement convex portion projects from the inner peripheral surface of the proximal end portion of the engagement hole. Has been
By inserting the bit reducer into the engagement hole and engaging the engagement protrusion of the taper bit along the engagement groove of the bit reducer, a taper bit is formed at the tip of the drilling shaft. Configured to be attached,
By releasing the engagement of the bit reducer into the engagement hole by pulling out the engagement convex portion of the taper bit along the engagement groove of the bit reducer, the taper bit is removed from the tip of the drilling shaft. Is configured to be withdrawn,
The drilling device according to claim 2.
[0015]
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on application examples to pipe erection devices developed by the present applicant.
[0017]
<Pipe installation device>
FIG. 3 shows a construction state of the pipe mounting device example 1. The pipe erection device 1 includes a bendable outer pipe 2 that is built in the ground, a ring bit 3 that is coaxially attached to the distal end of the outer pipe 2, and the inside of the outer pipe 2 and the ring bit 3. An inner pipe 5 (which corresponds to the drilling shaft of the present invention) that extends through the through-hole and extends forward from the ring bit 3 and is less bent than the outer pipe 2 but can be bent, and a tip of the inner pipe 5 A taper bit 6 attached thereto and a rotation propulsion device 7 that supports the inner tube 5 and the outer tube 2 and rotates and propels the inner tube 5 are provided.
[0018]
(Configuration of rotating propulsion device)
For example, as shown in the figure, the rotation propulsion device 7 includes a leader 7L that is tiltably supported by a base machine 7B, and a hydraulic motor that is attached to the leader 7L so as to be vertically movable by hydraulic pressure. The rotary drive source 7M can be mainly configured. The inner tube 5 is coaxially connected to the rotation shaft of the rotational drive source 7M during propulsion, and the outer tube 2 is passed through the outer side of the inner tube 5, but is not connected to the rotational drive source 7M and is simply a reader. It is only supported along 7L.
[0019]
(Configuration of outer tube)
The outer tube 2 is formed by connecting a plurality of unit outer tubes 20 in series according to the insertion depth, for example. As shown in FIG. 4, the unit outer pipe 20 is a joint in which a resin pipe portion 21 occupying substantially the entire longitudinal direction is formed of a resin such as polyethylene, and a female screw portion 22 a is provided at one end of the resin pipe portion 21. A device to which the device 22 is attached and a joint device 23 having a male screw portion 23a at the other end can be used. However, in the present embodiment, as the first one, the one with the ring bit holder 26 attached to the tip as shown in FIG. 5 is used. These joint devices 22 and 23 are made of a highly rigid material such as steel. As a specific example of the resin pipe portion, for example, Hishi pipe HPPE (high performance polyethylene) manufactured by Mitsubishi Plastics, Inc. can be suitably used.
[0020]
For example, as shown in FIG. 4, the fitting structure between the joint device and the resin pipe portion has a male screw portion 24 a on the outer peripheral surface at the pipe attachment side end of the joint devices 22 and 23, and the resin pipe portion 21. The inner tube portion 24 having an outer diameter equal to or slightly smaller than the inner diameter, and the female screw portion 25a opposite to the male screw portion 24a of the inner tube portion 24 on the inner peripheral surface, and the outer diameter of the resin tube portion 21 A double structure portion DB comprising an outer tube portion 25 having an equal or slightly larger inner diameter is provided, and an end portion 21S of the resin tube portion 21 is connected to a male screw portion 24a on the outer peripheral surface of the inner tube portion 24 and a female portion on the inner peripheral surface of the outer tube portion 25 It is preferable that the joint devices 22 and 23 are attached to the resin pipe portion 21 by being sandwiched in a gap with the screw portion 25a. In this case, on the inner surface of the end 21 </ b> S of the resin pipe part 21, a female screw part that is screwed with the male screw part 24 a on the outer peripheral surface of the inner pipe part 24 of the joint device 22, 23 is formed. It is desirable to form on the outer surface of the end portion 21S the male threaded portion 25a that engages with the female threaded portion 25a on the inner peripheral surface of the outer tube portion 25 of the joint device 22, 23. When the material 21 is somewhat softer than the male / female screw portions 24a and 25a of the coupling devices 22 and 23, the screw threads of these screw portions 24a and 25a bite into the resin tube portion 21 during the clamping and fixing, so that it can be fixed without any problem. it can.
[0021]
In particular, the coupling devices 22 and 23 are preferably formed so that the tip of the inner tube portion 24 protrudes from the tip of the outer tube portion 25 as shown in the figure. With such a configuration, even if the resin tube portion 21 is bent, the end pinching portion 21S is not bent at all, and therefore, the pinching and fixing between the inner tube portion 24 and the outer tube portion 25 of the joint devices 22 and 23 is difficult to be removed.
[0022]
The unit outer pipe 20 is formed by, for example, forming the outer pipe part 25 of the joint devices 22 and 23 slightly larger and separately, and connecting the resin pipe part 21 to the outer periphery of the inner pipe part 24, and then the resin pipe part. After sliding the outer pipe part 25 arranged in advance or after the outer side 21 and positioning the end 21S of the resin pipe part 21 in the gap between the outer pipe part 25 and the inner pipe part 24, the outer pipe part 25 is It compresses from the circumference and fixes the end portion 21S of the resin tube portion 21 in the gap between the outer tube portion 25 and the inner tube portion 24, and the thread of the female screw portion 25a on the inner peripheral surface of the outer tube portion 25 is resin tube. It can be manufactured by biting or screwing into the outer surface, and further fixing the outer tube portion 25 to the main body of the joint device 22, 23 by welding W or the like.
[0023]
In this example, the ring bit 3 is coaxially connected to the tip of the outer tube 2, that is, the tip of the most advanced unit outer tube 20 via a ring bit holder 26 as shown in FIG. It can be attached to only freely. The ring bit holder 26 has an overall tubular shape as shown in an exploded state in FIG. 6, and has a clamping and fixing double structure DB similar to the above-described joint device at the end of the unit outer pipe at the base end. A ring-shaped holder clutch 27 having the same outer diameter is fixed coaxially by welding W or the like at the tip, and has an inner diameter enlarged portion 26D whose inner diameter is partially enlarged on the proximal end side of the holder clutch 27 It is. On the other hand, as shown in FIGS. 10 to 12 in addition to FIG. 5, the ring bit 3 is composed of a small-diameter tube shaft portion 30 and a distal-end large-diameter portion 31 on the proximal end side. A ring-shaped bit clutch 32 that engages with 27 is fixed by welding or the like, and an outer diameter enlarged portion 33 is provided at the proximal end portion of the small-diameter pipe shaft portion 30.
[0024]
In this example, the ring bit 3 is rotated by the bit holder 26 by accommodating the outer diameter enlarged portion 33 at the proximal end of the small diameter pipe shaft portion 30 of the ring bit 3 in the inner diameter enlarged portion 26D of the bit holder 26. It is supported freely, and is connected to the bit holder 26 in the front-rear direction with a play corresponding to the height of a step portion of a clutch, which will be described later. The holder clutch 27 and the bit clutch 32 have substantially similar shapes having a plurality of step portions 27A, 32A,... In the circumferential direction as shown in FIGS. 5 and the ring bit 3 are attached so that the formation surfaces of the stepped portions 27A, 32A,... Face each other as shown in FIG. Touched. In particular, the step portions 27A of the holder clutch 27 and the bit clutch 32 are mutually connected to the step portions 32A of the bit clutch 32 when the bit clutch 32 side is rotated in the drilling rotation direction. It is configured to rotate while moving back and forth by the height of the step portion without being caught by the step portion 27A, and when it is rotated in the direction opposite to the drilling rotation direction, it is caught and does not rotate any further.
[0025]
On the other hand, in the ring bit 3, the outer diameter of the distal end large-diameter portion 31 is slightly larger than the outer diameter of the outer tube 2, and as shown in FIGS. Are provided with a plurality of bits 3a, 3a... And grooves 30D, 30D... In the circumferential direction from the base end to the middle in the longitudinal direction (not reaching the tip) along the axial direction on the inner peripheral surface. A plurality (six in the illustrated example) are formed. The function of the grooves 30D, 30D... Will be described later.
[0026]
(Configuration of inner pipe)
On the other hand, the inner tube 5 of the present apparatus example can be formed by connecting a plurality of unit inner tubes 50 in series according to the insertion depth, for example. As shown in FIG. 13, the unit inner pipe 50 is formed of a material that is not easily bent (higher rigidity) than the outer pipe 2 but can be bent, such as a steel pipe, and has a female screw portion 51 at one end as a connecting means. And the other end portion formed with the male screw portion 52 can be used. However, as shown in FIG. 5, if the leading portion 50F protruding forward from the ring bit 3 in the inner tube 5 is easily bent, the accuracy at the time of linear propulsion to be described later becomes low. It is desirable to make the rigidity higher than the part and make it difficult to bend. In particular, if the boundary between the leading portion 50F and the base end side portion is located exactly in the vicinity of the front end portion of the ring bit 3, a leading dedicated unit tube made of a material having higher rigidity is prepared as a unit tube for the leading portion 50F. This is preferable because it can be completed.
By the way, when the rigidity of the outer tube 2 is included, the following equation (1) is obtained.
Inner pipe leading part> Inner pipe proximal end part> Outer pipe (1)
Thus, unless the outer tube 2 is bent more easily than the inner tube 5, smooth and steep curve promotion becomes very difficult, and the leading portion 50 </ b> F protruding from the ring bit 3 in the inner tube 5 is the base end. If it is not difficult to bend more than the side part, the straightness during propulsion will be low.
[0027]
In this example, the portion corresponding to the ring bit 3 in the inner tube 5 is constituted by a substantially cylindrical bit device 55 having an engaging portion. As shown in FIGS. 14 and 15 in addition to FIG. 5, the bit device 55 has an outer diameter that can be fitted inside the ring bit 3, and is connected to the unit inner tube 50 at the distal end and the proximal end. As a means, a female screw portion 55A and a male screw portion 55B are provided, respectively, and a plurality of ridges 55C, 55C,... Along the longitudinal direction are provided at portions corresponding to the grooves 30D, 30D,. 3 in the illustrated example). Each protruding strip portion 55C of the bit device 55 is inserted to the front end limit in the corresponding ring bit groove 30D when the inner tube 5 is advanced, and is not inserted any more, so that a forward force is applied to the inner tube 5. The inner pipe 5 advances while pulling the ring bit 3 and the outer pipe 2 connected thereto. When the inner tube 5 is rotated in this state, the rotational force of the inner tube 5 is transmitted to the ring bit 3 due to the circumferential engagement between the ridges 55C and the grooves 30D, whereby the ring bit 3 is connected to the outer tube 2 It is designed to be rotated with respect to. On the other hand, when the inner tube 5 is retracted with respect to the outer tube 2, the protruding portion 55C of the bit device 55 is detached from the groove 30D on the inner surface of the ring bit 3, and when the inner tube 5 is further retracted, the bit device 55 is The bit holder 26 is separated from the rear and is retracted into the rear outer tube 2. In order to facilitate the insertion of the ridges 55C, it is preferable that the number thereof is smaller than that of the groove 30D, specifically about half.
[0028]
On the other hand, in this example, a tapered bit 6 having a pressure receiving surface inclined with respect to the axial direction is attached to the tip of the inner tube 5 via a bit reducer 56 (which also constitutes the inner tube 5). As shown in FIG. 16 in addition to FIG. 5, the bit reducer 56 has a male screw portion 56A as a connecting means at the base end portion, and is screwed and connected to the distal female screw portion 51 of the inner tube 5 by this male screw portion 56A. Is done. An engaging groove 56 </ b> B is provided at the tip of the bit reducer 56 to connect the tapered bit 6. The inner space 56C serves as a passage for circulating the drilled water.
[0029]
For example, as shown in FIGS. 17 to 21 in addition to FIG. 5, the tapered bit 6 has a substantially cylindrical shape and has a pressure receiving surface 60 formed of a flat surface inclined with respect to the axial direction on the head. . The outer diameter of the taper bit 6 is slightly larger than that of the ring bit 3, and a plurality of protruding ridges 61, 61,. Since such a tapered bit 6 has a simple structure, it can be manufactured at low cost by using casting or the like, and even if it is buried in the ground as will be described later, the implementation cost does not increase significantly.
[0030]
In particular, in this example, as shown in FIG. 20, an engagement hole 62 for engaging the bit reducer 56 is formed in the proximal end surface of the tapered bit 6 along the axial direction. An engaging convex portion 62 p is projected from the inner peripheral surface of the base end portion of the joint hole 62. By inserting and engaging the bit reducer 56 in the engagement hole 62 so that the engagement protrusion 62p passes along the engagement groove 56B of the bit reducer 56, the tapered bit 6 is formed at the tip of the inner tube 5. Is attached.
[0031]
An injection port 63 facing the direction parallel to the inclination direction of the pressure receiving surface 60 is formed at the center in the width direction at the tip of the non-pressure receiving surface of the tapered bit 6. The inside of the engagement hole 62 is communicated. In particular, in the illustrated example, a flat inclined surface 65 is also formed on the opposite surface, and an injection port 63 is provided on the inclined surface 65. The injection direction of the injection port 63 is such that the axial direction D1 is the x axis, the plane including the x axis and the tip position of the pressure receiving surface 60 is the xy plane, and the inclination with respect to the x axis in the xy plane. When the angle is θ1 and the inclination angle around the x-axis with respect to the y-axis is θ2, both conditions of θ1 = pressure-receiving surface 60 and θ2 = 0 ° are satisfied. θ1 is preferably about ± 5 ° with respect to the inclination angle of the pressure-receiving surface 60, and θ2 is preferably 0 °.
[0032]
<Example of pipe installation method>
Next, an example of a pipe installation method using the above-described apparatus example will be described. First, as shown in FIG. 22, a guide tube 100 having a length at least about the same as the length of the inner tube leading portion 50F is inserted into the insertion portion of the ground G around the existing structure CS. Then, although not shown, the inner pipe leading portion 50F is connected to the rotation drive shaft of the rotary propulsion device 7, and the inner pipe leading portion 50F is inserted only by rotational propulsion or propulsion. This propulsion is performed by lowering the rotational drive source 7M of the rotary propulsion device 7. Further, at this time, it is desirable to propel it while supplying a drilling stabilizing liquid such as muddy water to the tip through the inner pipe 5 and the channel 64 of the tapered bit 6. Although the installation of the guide tube 100 can be omitted, since the propulsion direction is easily shifted because the propulsion is initially performed only by the inner tube 5, it is preferable to use the guide tube 100 as in the illustrated example. .
[0033]
Next, although not shown, the tip of the bit device 55 protruding from the tip of the ring bit 3 in a state where the unit inner tube 50 having the bit device 55 attached to the tip is inserted into the outer tube 2 to which the ring bit 3 is attached, It is added to the proximal end of the inner pipe leading portion 50F propelled first (see FIG. 5). Thereafter, the base end portion of the unit inner pipe 50 that has been added is connected to the rotational drive source.
[0034]
Thereafter, both the inner pipe 5 and the outer pipe 2 are further propelled into the ground as shown in FIG. At this time, in this example, the direction control can be performed at the time of propulsion.
[0035]
More specifically, when performing linear propulsion, as shown in FIG. 25, the rotary propulsion device 7 applies rotational force and propulsive force to the inner tube 5, and the inner tube 5 is drilled by the tapered bit 6 at the tip of the inner tube 5 while drilling. 5 is propelled linearly into the ground. In this case, the tip of the taper bit 6 has the pressure receiving surface 60, but advances while rotating around the axis, so that the influence of the pressure receiving by the pressure receiving surface 60 is canceled and the hole can be drilled linearly. . Further, at this time, the rotational force and propulsive force of the inner tube 5 are given to the ring bit 3 by the engagement of the convex portion 55C of the bit device 55 constituting the inner tube 5 and the groove 30D of the ring bit 3 (see FIG. 5). . As described above, the ring bit 3 is rotatably supported at the tip of the outer tube 2 by the bit holder 26, and the step portions 32A,..., 27A of the bit clutch 32 and the holder clutch 27 are drilled on the bit clutch 32 side. When rotating in the rotation direction, the ring bit 3 is allowed to rotate without being caught, and the outer tube 2 is subjected to the binding force of the surrounding ground, so the outer tube 2 is not rotated and only the ring bit 3 rotates. . Since the ring bit 3 is connected to the front end of the outer tube 2 in the front-rear direction, the outer tube 2 is pulled by the inner tube 5 so as to be pulled by the propulsive force applied to the ring bit 3.
[0036]
On the other hand, when the curve is propelled, as shown in FIG. 26, the rotation of the inner tube 5 is stopped in a state where the tip of the pressure receiving surface 60 of the tapered bit 6 is located on the side to be bent with respect to the rotation axis. In this state, only the propulsive force is applied to the inner tube 5 by the rotary propulsion device. At this time, the propulsion direction of the taper bit 6 is gradually changed by the force applied to the pressure receiving surface 60 of the taper bit 6, and the inner tube 5 can be propelled into the ground in a curved manner. Further, at this time, the propulsive force of the inner tube 5 is given to the ring bit 3 by the meshing of the protrusion 55C of the bit device 55 constituting the inner tube 5 and the groove 30D on the inner peripheral surface of the ring bit 3. Since the ring bit 3 is connected to the front end of the outer tube 2 in the front-rear direction, the outer tube 2 is propelled in a curved manner by the inner tube 5 being pulled by the thrust applied to the ring bit 3. . In addition, although this curve propulsion can be propelled in a three-dimensional curve and is bent in the vertical plane direction in the illustrated example, it can also be bent in the horizontal plane direction.
[0037]
Further, when performing such direction control, it is necessary to know the position of the tip of the inner tube 5, the posture, the trajectory, and the like. For this reason, a gyroscope or a goniometer is built in the distal end portion of the inner tube 5 (for example, the inner tube leading portion 50F) to measure the posture or trajectory, or an electromagnetic wave transmitter is installed in the distal end portion of the inner tube 5 to The position of the tip of the inner tube 5 is measured by receiving the electromagnetic wave, or the elastic wave generated by excavation of the tip bit 6 of the inner tube 5 is measured on the ground. be able to.
[0038]
Thus, as shown in FIG. 23, the inner pipe 5 is made to progress in an arc from the ground surface around the existing structure CS to the improvement target layer, and thereafter the improvement target layer is advanced along the horizontal direction to obtain the existing structure. While forming the insertion hole H that reaches the lower ground of the object CS, the outer tube 2 is inserted into the insertion hole H that is sequentially formed, and the outer tube 2 is inserted so as to reach at least the lower part of the existing structure CS. it can.
[0039]
Then, it reaches at least the lower part of the existing structure CS from the ground surface around the existing structure CS by a desired path (which may be a straight path or a tortuous path such as an S-shape). When the outer tube 2 is propelled to a predetermined depth, in this example, the tapered bit 6 is removed from the tip of the inner tube 5 as shown in FIG. Specifically, first, the inner tube 5 is retracted with respect to the outer tube 2, and the protruding strips 61, 61... At the base end of the taper bit 6 are inserted between the bits 3a, 3a on the front surface of the ring bit 3. Thereafter, in this state, when a rotational force in the direction opposite to that at the time of drilling is applied to the inner tube 5, a rotational force in the direction opposite to that at the time of drilling is also applied to the taper bit 6. 61, 61... Are hooked on the bit 3a of the ring bit 3 and the rotational force in the direction opposite to that at the time of drilling is also transmitted to the ring bit 3. At this time, the step 32A of the bit clutch 32 of the ring bit 3 Since it is caught by the stepped portion 27A of the holder clutch 27 at the tip of the outer tube 2 that is constrained so as not to rotate by the surrounding ground, the taper bit 6 can hardly rotate in the opposite direction. When the inner pipe 5 is pulled out while rotating in the opposite direction to the drilling state without the taper bit 6 rotating, the engagement convex portion 62p of the taper bit 6 is engaged with the bit reducer 56 at the distal end of the inner pipe 5. It can be pulled out along the groove 56B. By releasing the engagement, the tapered bit 6 can be detached from the tip of the inner tube 5.
[0040]
If the taper bit 6 is removed, the inner tube 5 is pulled out from the outer tube 2 by the rotary propulsion device 7 with the taper bit 6 left in front of the outer tube 2 and the outer tube 2 inserted into the ground as it is. Thus, as shown in FIG. 27, the outer pipe 2 can be built in the ground so as to reach at least the lower part of the existing structure CS from the ground surface around the existing structure CS. In this case, the tapered bit 6 may be buried in the ground as it is, or a shaft may be dug in advance or in the vicinity of the bit removal position, and the removed tapered bit 6 may be recovered.
[0041]
Moreover, although not shown in figure, it can also construct so that it may penetrate the construction area | region from the ground part of the one side of the existing structure CS, or the previously provided shaft to the ground part of the other side, or the previously provided shaft. In this case, the inner pipe can be pulled out after the bit is removed and collected at the ground part or the like on the other side.
[0042]
On the other hand, the outer pipe 2 built in the ground as described above is then left as it is in the ground G, for example, and then a water collecting pipe, a drain pipe, or sewage or water for draining the water in the ground G. Underground pipes for water, gas, various cables, etc. can be used.
[0043]
Further, the built-in outer pipe 2 can be used as a ground improvement measure such as a casing pipe for inserting a chemical solution injection pipe. That is, as shown in FIG. 27, when the outer pipe 2 is built up to the lower ground of the existing structure CS, the injection pipe 200 is inserted into the outer pipe 2, and then the injection pipe 200 is shown in FIG. After the outer tube 2 is pulled out, the chemical solution is injected into the lower ground of the existing structure CS through the injection tube 200.
[0044]
As this chemical injection method, the method proposed in Japanese Patent Application No. 11-195521 by the present applicant is suitable. An injection state when this is applied is shown in FIG. That is, the outer casing 201 has a plurality of outer packers 206, 206,... Arranged on the outer surface at intervals in the axial direction, and the injection outer pipe 201 having the inlets 207, 207,. The outer tube 2 is used to build in the insertion hole H, and the adjacent external packers 206 and 206 are bulged to closely adhere to the wall surface of the insertion hole H, and the injection outer tube 201 is spaced apart in the axial direction. The injection inner tube 210 having a plurality of internal packers 216 and 216 on the outer surface portion and having the discharge port 217 between the adjacent internal packers 216 and 216 is inserted to bulge the adjacent internal packers 216 and 216. Then, after being brought into close contact with the inner surface of the injection outer tube 201, a region surrounded by the adjacent external packers 206, 206, the wall surface of the insertion hole H, and the outer surface of the injection outer tube 201 is defined as a space. In, inner injected into tube 210, penetrates inject the liquid from the inlet 207 through the discharge port 217. Sites L and L indicated by a two-dot chain line in the figure are sites through which the chemical solution penetrates. Thus, the ground can be improved by injecting and penetrating the chemical into the lower ground of the existing structure CS.
[0045]
In injecting the chemical solution, in order to simplify the construction and improve the efficiency, the injection outer tube 201 can be directly drawn by the above-described inner tube 5. However, in this case, since the packer 206 protrudes from the outer surface of the outer tube 201 to be pulled in, it is difficult to pull it in by the drilled inner tube 5. Therefore, in this case, as shown in FIG. 30, a plurality of injection holes 227 are provided at intervals in the longitudinal direction, and the injection outer tube 220 having no overhang on the outer peripheral surface (that is, flush) is disposed in the above-described drilling hole. It is desirable to pull in by the tube 5. In this case, each injection port 227 is closed by a sleeve SL so that it can be opened and closed. At the time of injection, the sleeve SL is deformed by the injection pressure (this state is indicated by a two-dot chain line), and the chemical solution G is injected into the injection outer tube 220. It is desirable that the sleeve SL be restored to close the injection port 227 when injected into the external ground and the injection of the chemical solution G is stopped.
[0046]
Further, even when the outer tube 2 having no injection port is inserted, a hole forming means such as a drilling device (not shown) is inserted therein to form an injection port, which can be used as an outer injection tube. it can.
[0047]
<Others>
(A) In the above example, other known connection structures can be applied as the connection means between the unit outer tube 20 and the unit inner tube 50 in addition to the screw connection as in the above example.
[0048]
(B) In the above example, not only the tapered bit 6 in the illustrated example but also a bent shaft-shaped taper bit and an arc-shaped taper bit form a pressure-receiving surface whose peripheral surface is inclined with respect to the axial direction. So available.
[0049]
(C) In the above example, the ridges 55C, 55C... May be provided directly at predetermined positions on the outer surface of the unit inner tube 50 corresponding to the ring bit 3 without using the bit device 55.
[0050]
(D) In the above example, the ring bit can be omitted if the diameter of the taper bit is equal to or greater than the outer diameter of the outer tube.
[0051]
(E) In the above example, it is not necessary to remove the taper bit 6 in the ground as described above. In this case, the taper bit 6 is removed from the ground or a previously formed shaft, or the taper bit 6 at the tip of the inner tube 5 is removed. The diameter is reduced to such an extent that it can be pulled out through the tube 2, and the tapered bit 6 can be pulled out together with the inner tube 5. In the latter case, even if the diameter of the tapered bit 6 is reduced, if the ring bit 3 is provided after that, the hole formed by the tapered bit 6 can be expanded by the ring bit 3, so that the outer tube 2 can be entrained.
[0052]
(F) In the above example, as a means for detachably attaching the taper bit 6, a known detachable connection structure can be adopted in addition to the screw connection.
[0053]
(G) In the above example, when a pipe is installed in the lower ground of the existing structure CS and the ground is improved using this (the pipe installation method in the above example is not limited to the presence or absence of the existing structure). Although used, the present invention is not limited to this. For example, it can be used simply to form a hole in the ground. In addition, the present invention is not limited to those used for ground improvement, such as water collection pipes and drain pipes for draining water in the ground, or underground pipes for sewage, tap water, gas, various cables, etc. Can also be used to build in the ground without digging.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ground can be relaxed effectively particularly in curved drilling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of a construction state of a pipe erection device.
FIG. 4 is a partially cutaway view of the unit outer tube.
FIG. 5 is a schematic view of a main part.
FIG. 6 is an exploded view of the ring bit holder.
FIG. 7 is a front view and a side view of a holder clutch.
FIG. 8 is a side view and a front view of a bit clutch.
FIG. 9 is a side view showing an engaged state of a clutch.
FIG. 10 is a cutaway view of a ring bit and a holder part.
FIG. 11 is a front view of a ring bit.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a main part of a ring bit.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a unit inner tube.
FIG. 14 is a cutaway view of a bit device.
FIG. 15 is a front view of a bit device.
FIG. 16 is a cutaway view of a bit reducer.
FIG. 17 is a front view of a tapered bit.
FIG. 18 is a plan view of a tapered bit.
FIG. 19 is a bottom view of the tapered bit (back surface of the pressure receiving surface).
FIG. 20 is a right side view of the tapered bit.
FIG. 21 is a longitudinal sectional view of a tapered bit.
FIG. 22 is a construction diagram.
FIG. 23 is a construction procedure diagram.
FIG. 24 is a construction procedure diagram.
FIG. 25 is an explanatory diagram of direction control.
FIG. 26 is an explanatory diagram of direction control.
FIG. 27 is a construction outline diagram in the case of performing ground improvement by injecting a chemical solution.
FIG. 28 is a construction procedure diagram in the case of performing ground improvement by injecting a chemical solution.
FIG. 29 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing an example of chemical liquid injection.
FIG. 30 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing another example of chemical injection.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pipe installation apparatus, 2 ... Outer pipe, 3 ... Ring bit, 5 ... Inner pipe | tube (drilling shaft), 6 ... Tapered bit, 7 ... Rotation propulsion apparatus, 63 ... Injection port.

Claims

Bendable drilling shaft,
A tapered bit provided at the tip of the drilling shaft and having a pressure receiving surface inclined with respect to the axial direction;
A hole for drilling water provided at a position spaced from the tip end of the taper bit to the base end side at the tip of the non-pressure-receiving surface of the taper bit;
Rotation propulsion means for rotating and propelling the drilling shaft;
The rotational propulsion means is configured to apply only a propulsive force to the drilling shaft, and to propel the drilling shaft into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface of the tapered bit at the tip. Using a drilling device;
The drilling shaft is ejected from the drilling water injection port toward the front ground of the tapered bit and in the direction inclined to the curve propulsion direction side with respect to the axial direction. To promote underground
A hole drilling method characterized by that.

Bendable drilling shaft,
A tapered bit provided at the tip of the drilling shaft and having a pressure receiving surface inclined with respect to the axial direction;
Rotation propulsion means for rotating and propelling the drilling shaft;
The rotational propulsion means is configured to apply only a propulsive force to the drilling shaft, and to propel the drilling shaft into the ground while changing the propulsion direction by the force applied to the pressure receiving surface of the tapered bit at the tip. In the drilling device,
Curved toward the front ground of the tapered bit and with respect to the axial direction from an injection port provided at a position spaced apart from the distal end of the tapered bit at the distal end portion of the non-pressure receiving surface of the tapered bit With a drilling water jetting means for jetting drilling water in a direction inclined toward the propulsion direction side,
A drilling device characterized by that.

The tapered bit is attached to the tip of the drilling shaft through a bit reducer,
An engagement groove for engaging the tapered bit is formed on the outer peripheral surface of the distal end portion of the bit reducer. The engagement groove is a shaft extending from the distal end of the bit reducer to the first position on the proximal end side. A first portion extending linearly along the center direction, and a position that is located on the rear side in the rotational direction from the first position to the second position on the proximal end side toward the proximal end side of the bit reducer. A second portion extending along the spiral direction, a third portion extending linearly along the axial direction from the second position to the third position on the proximal end side, and A fourth portion extending from the third position to the rear side in the rotational direction along the circumferential direction;
An engagement hole for engaging the bit reducer is formed along the axial direction on the proximal end surface of the tapered bit, and an engagement convex portion projects from the inner peripheral surface of the proximal end portion of the engagement hole. Has been
By inserting the bit reducer into the engagement hole and engaging the engagement protrusion of the taper bit along the engagement groove of the bit reducer, a taper bit is formed at the tip of the drilling shaft. Configured to be attached,
By releasing the engagement of the bit reducer into the engagement hole by pulling out the engagement convex portion of the taper bit along the engagement groove of the bit reducer, the taper bit is removed from the tip of the drilling shaft. Is configured to be withdrawn,
The drilling device according to claim 2.