JP4471372B2 - Double pipe drilling device for small diameter - Google Patents
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Description
本発明は、掘削によって生じる掘削石や掘削片等からなる繰り粉を外管とインナーロッドとの間の間隙部を経由して外部へ排出する二重管削孔装置に関する。 The present invention relates to a double-pipe drilling device that discharges flour that consists of excavated stones, excavated pieces, and the like generated by excavation to the outside via a gap between an outer tube and an inner rod.
この種の二重管削孔装置としては、削孔径が120mm程度の比較的大きな口径用のものが知られている(特許文献1)。それは、比較的大きな口径用の削孔手段として使用される場合には、外管の直径が大きく、インナーロッドとの間の間隙部を比較的容易に大きくとれることから、掘削によって生じる繰り粉をそれらの外管とインナーロッドとの間隙部を経由して外部へ排出することに然したる支障はなかったからである。しかしながら、法面安定化施工などにおいて一般的に使用されている削孔径が65mm程度以下の小口径用の場合になると、外管の内径も自ずと小さくなり、しかもインナービットに対する回転力や打撃力を的確に伝達するため、インナーロッドの外径はあまり小さくできないことから、外管とインナーロッドとの間隙を充分大きくとることができず、このため繰り粉のスムーズな排出に支障を来たし、作業効率が低下するといった技術的問題があった。特に、この種の削孔装置では、インナーロッドが細くて剛性が不足する場合には、中間が撓んで軸心の振れを生じるという厄介な問題も絡んだ。
ところで、その後の実験研究の結果、インナーロッドの断面形状を六角形や星形などに変更することにより、回転力や打撃力の伝達に必要な強度と軸心の振れを抑制可能な剛性を確保しながら、繰り粉の排出路の断面積を拡大し得ることが判明し、小口径用の二重管削孔装置の実用化にある程度のめどが立った。そこで、削孔ビット部分に関しても再検討を行うこととした。従来の削孔径が120mm以上の二重管削孔装置におけるインナービットとアウタービットとの関係について調べたところ、インナービットとアウタービットの先端部の位置が一致しているものや、インナービットの方がアウタービットに対して突出したものが知られている。その従来のインナービットのアウタービットに対する突出量は、アウタービットの外径のほぼ0.12倍程度であった(特許文献1〜3)。
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて研究開発したもので、二重管削孔装置におけるインナービットとアウタービットとの関係について再検討を行い、掘削性能のより良好な小口径用の二重管削孔装置を提供することを目的とする。 The present invention has been researched and developed in view of the above-described conventional technical situation. The relationship between the inner bit and the outer bit in the double-pipe drilling device is reexamined, and the excavation performance is improved. An object of the present invention is to provide a double pipe drilling device for caliber.
本発明では、前記課題を解決するため、外管の内部にインナーロッドを配設し、前記外管の先端部にアウタービット、前記インナーロッドの先端部にインナービットをそれぞれ備え、それらの外管の内周面とインナーロッドの外周面との間の間隙部を経由して掘削によって生じる繰り粉を排出するように構成した、前記インナーロッドを介してインナービットに回転力と打撃力を付与しながら掘削する前記アウタービットの外径が65mm以下の小口径用二重管削孔装置に関し、前記インナービットのアウタービットに対する突出量がそのアウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定するという技術手段を採用した。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an inner rod is disposed inside the outer tube, an outer bit is provided at the tip of the outer tube, and an inner bit is provided at the tip of the inner rod, and these outer tubes It is configured to discharge the flour generated by excavation through a gap between the inner peripheral surface of the inner rod and the outer peripheral surface of the inner rod, and imparts rotational force and striking force to the inner bit via the inner rod. The outer bit of the outer bit to be excavated is a double-pipe drilling device for small diameter having an outer diameter of 65 mm or less, and the protruding amount of the inner bit with respect to the outer bit falls within the range of 0.15 to 0.32 times the outer diameter of the outer bit. The technical means of setting was adopted.
本発明によれば、インナービットのアウタービットに対する突出量をそのアウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定したので、後述の実験結果から明らかなように、繰り粉の目詰りが少なく、かつ掘削時にビット部や外管に作用する外力が支障のない程度に抑制され、アウタービットの外径が65mm以下では従来困難であった掘削性能の良好な小口径用の二重管削孔装置を提供することができる。 According to the present invention, the amount of protrusion of the inner bit with respect to the outer bit is set to fall within the range of 0.15 to 0.32 times the outer diameter of the outer bit. For small calibers that have less clogging and have a good excavation performance, which has been difficult when the outer diameter of the outer bit is 65 mm or less. A heavy pipe drilling device can be provided.
本発明は、掘削によって生じる掘削石や掘削片等からなる繰り粉が外管とインナーロッドとの間の間隙を経由して排出する小口径用の二重管削孔装置に適用可能であり、繰り粉の一部を外管の周囲の削孔の内壁面との間の間隙部を経由して排出する場合にも適用できる。本発明は、削孔径が65mm以下の小口径用として適用される。インナービットのアウタービットに対する突出量は、アウタービットの外径の0.15〜0.32倍の範囲に収るように設定する。インナーロッドの断面形状に関しては、六角形等の多角形状のほか、星形や円弧状に凹んだ多面形状のものが好適である。その円周面から凹んだ欠円部は、インナーロッドの軸方向に沿って直線上に形成したものであってもよいし、螺旋状に形成したものであってもよい。因みに、インナーロッドの内部の供給路を介してインナービットの部分に水などを供給することにより、繰り粉をスライム状にて排出することができる。なお、以下の実施例で示す外管を後部から打込む後打ち方式のように、少なくともインナーロッドを介してインナービットに回転力と打撃力を付与しながら掘削する二重管削孔装置であれば、本発明の適用が可能である。
The present invention can be applied to a double-pipe drilling device for a small diameter in which dusting made of excavated stones or excavated pieces generated by excavation is discharged via a gap between an outer tube and an inner rod, The present invention can also be applied to a case where part of the dusting is discharged via a gap between the outer wall and the inner wall surface of the drilling hole. The present invention, drilling diameter is applied as a small-diameter below 65 m m or less. The protruding amount of the inner bit with respect to the outer bit is set so as to fall within the range of 0.15 to 0.32 times the outer diameter of the outer bit. Regarding the cross-sectional shape of the inner rod, in addition to a polygonal shape such as a hexagon, a polygonal shape that is recessed in a star shape or an arc shape is suitable. The cutout portion recessed from the circumferential surface may be formed on a straight line along the axial direction of the inner rod, or may be formed in a spiral shape. Incidentally, by supplying water or the like to the inner bit portion via the supply path inside the inner rod, the flour can be discharged in a slime form. It should be noted that a double-pipe drilling device that excavates while applying rotational force and striking force to the inner bit through at least the inner rod, as in the post-striking method in which the outer tube is driven from the rear portion shown in the following embodiments. In this case, the present invention can be applied.
図1は本発明の一実施例を示した全体構成図で、図2はその部分拡大図、図3はビットの先から見た拡大正面図である。図示のように、本実施例に係る小口径用二重管削孔装置1は、中空円筒状の外管2の内部にインナーロッド3を配設してなり、外管2の先端部にアウタービット4、インナーロッド3の先端部にインナービット5をそれぞれ備えるとともに、それらの外管2とインナーロッド3の後端部をアダプタ6に固着し、該アダプタ6を介して駆動機構7により回転力や打撃力を付加しながら掘削するように構成している。図2に示したようにインナービット5はアウタービット4に対して突出量Lだけ突出しており、図3に示したように、本実施例ではアウタービット4は6個の掘削刃8、インナービット5は4個の掘削刃9を備えている。インナービット5の外周面の各掘削刃9の中間位置には、略V字状の縦溝からなる繰り粉の排出溝10を形成している。図4に示した図3のA−A断面図のように、排出溝10の中間部には、インナーロッド3の内部に形成した空気や水の供給路11に接続した連通路12が開口し、排出溝10に空気や水を供給して繰り粉の排出を促進するように構成している。因みに、本実施例では、アウタービット4と外管2、インナービット5とインナーロッド3、外管2及びインナーロッド3の後端部とアダプタ6は、それぞれ螺合手段により固着している。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view thereof, and FIG. 3 is an enlarged front view of the bit as viewed from the tip. As shown in the figure, the small-bore double-pipe drilling device 1 according to the present embodiment includes an
図5は図1のB−B拡大断面図である。図示のように、本実施例におけるインナーロッド3の断面形状は六角形からなり、外周面は6個の平坦面13から構成される。これらの6個の平坦面13は、それぞれ円周面14より凹んだ6個の欠円部15を形成し、その分インナーロッド3の外周面と外管2の内周面との間に形成される繰り粉の排出路の断面積が拡大される。しかして、前記インナービット5及びアウタービット4による掘削により生じた繰り粉は、アウタービット4の外周部から掘削により形成される削孔の内壁面と外管2との間の間隙部を経由する経路と、インナービット5の外周面に形成された排出溝10からインナーロッド3の外周面と外管2の内周面との間の間隙部を経由する経路とに分れて外部へ排出される。この場合、地質との関係で、地山の表層部や法面のようにれきや土砂が入混じっている地質の場合には、掘削により形成される削孔の内壁面が崩れやすく、外管2の外周部の排出路が目詰りを起しやすいため、繰り粉は主として後者のインナービット5の外周面の排出溝10からインナーロッド3の外周面と外管2の内周面との間の間隙部を経由して排出されることになる。なお、インナーロッド3の外周面と外管2の内周面との間の間隙部を経由した繰り粉は、アダプタ6に形成された排出路16から外部へ排出される。本実施例の場合には、インナーロッド3の断面形状を六角形としたので、6個の欠円部15によって排出路の断面積が拡大され、小口径用の削孔装置でありながら、繰り粉の排出に十分な通路断面積を確保することができる。しかも、インナーロッド3の外周面において出っ張った角部の軸中心からの高さを大きくとることが可能なことから、撓みに対する十分な剛性を確保して軸心の振れを抑制するためにも有効である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB in FIG. As shown in the drawing, the cross-sectional shape of the
次に、本発明の特徴に関して説明する。図2に示したように、インナービット5はアウタービット4に対して突出量Lだけ突出している。本発明においては、このインナービットのアウタービットに対する突出量Lが小口径用の二重管削孔装置の掘削性能に与える影響に関して実験に基づいて再検討した。表1はその実験結果を示したものであり、小口径用の二重管削孔装置としてアウタービット4の外径が55mmのものを用いた場合の実験結果を示したものである。因みに、アウタービット4の外径が60mmの場合と65mmの場合についても同様の実験を行ったが、同様の実験結果が得られている。本実験においては、地山の地質例として、砂質土の場合と、粘性土の場合と、砂利を混在させたれき混り土の場合について、インナービットのアウタービットに対する突出量Lを変化させながら実際の削孔を行った。因みに、削孔条件としては、れき混り土、粘性土、砂質土の順に厳しい。本削孔実験においては、1.5mの外管とインナーロッドを2本ずつ使用して、途中で継足しながら2.5mの深さまで削孔し、そのときの掘削状態を観察して、良好な掘削状態の場合を○、実用的な掘削が困難な状態の場合を×、実用的にはあまり望ましくない掘削状態の場合を△で示した。
Next, features of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the
表1の実験結果から明らかのように、地質が砂質土の場合には、インナービットのアウタービットに対する突出量Lが5mm未満の場合、すなわちその突出量Lの、アウタービットの外径Dに対する倍率L/Dが0.091未満の場合には、繰り粉の目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Lが0では実用的な削孔が困難な状態に至る。すなわち、掘削速度を大幅に減速しないと繰り粉の目詰りなどによって掘削が困難な状態に至る。インナービットの突出量Lが5mm(L/D=0.091)から15mm(L/D=0.273)までは良好な掘削状態が得られる。突出量Lが20mm(L/D=0.364)に至ると、掘削時に作用する負荷、とりわけ外管に対する削孔の内壁面からの摩擦抵抗力が増え始め、削孔に要する所要時間も徐々に長くなる。突出量Lが25mm(L/D=0.455)以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質が砂質土の場合には、インナービットの突出量Lが5mm(L/D=0.091)から20mm(L/D=0.364)の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。 As is clear from the experimental results in Table 1, when the geology is sandy soil, the protrusion amount L of the inner bit with respect to the outer bit is less than 5 mm, that is, the protrusion amount L with respect to the outer diameter D of the outer bit. When the magnification L / D is less than 0.091, excavation gradually becomes difficult due to clogging of dusting, and when the protrusion amount L is 0, practical drilling becomes difficult. That is, unless the excavation speed is significantly reduced, excavation becomes difficult due to clogging of dusting. A good excavation state can be obtained when the protruding amount L of the inner bit is 5 mm (L / D = 0.091) to 15 mm (L / D = 0.273). When the projecting amount L reaches 20 mm (L / D = 0.364), the load acting during excavation, especially the frictional resistance force from the inner wall surface of the drilling hole against the outer pipe starts to increase, and the time required for drilling gradually increases. Become. When the protruding amount L is 25 mm (L / D = 0.455) or more, the tip of the inner bit is eccentric and tends to run out of the heart, and the dust is increased and clogging is likely to occur, making it difficult to rotate the bit and the outer tube. It reaches a state. As described above, when the geology is sandy soil, the inner bit protrusion amount L is in the range of 5 mm (L / D = 0.091) to 20 mm (L / D = 0.364). It is suitable as a protruding amount with respect to the outer bit in the drilling device.
地質が粘性土の場合には、インナービットのアウタービットに対する突出量Lが5mm(L/D=0.091)未満の場合には、繰り粉の目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Lが0では実用的な削孔が困難な状態に至る。さらに詳細にはインナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)あたりから徐々に繰り粉の目詰りなどによって掘削が困難になり始め、その突出量Lが更に減るにつれて掘削の困難性が徐々に増大される。インナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)から15mm(L/D=0.273)までは良好な掘削状態が得られる。そして、突出量Lが18mm(L/D=0.327)に至ると、掘削時に作用する負荷、とりわけ外管に対する削孔の内壁面からの摩擦抵抗力が増大し始め、削孔に要する所要時間が徐々に長くなる。突出量Lが25mm(L/D=0.455)以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質が粘性土の場合には、インナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)から18mm(L/D=0.327)の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。 When the geology is cohesive soil, if the protruding amount L of the inner bit with respect to the outer bit is less than 5 mm (L / D = 0.091), excavation becomes difficult gradually due to clogging of the flour, and the protruding amount When L is 0, practical drilling is difficult. More specifically, excavation starts to become difficult due to clogging of dusting, etc., when the protrusion amount L of the inner bit is about 8 mm (L / D = 0.145), and the difficulty of excavation increases as the protrusion amount L further decreases. It is gradually increased. A good excavation state can be obtained when the protruding amount L of the inner bit is 8 mm (L / D = 0.145) to 15 mm (L / D = 0.273). When the protrusion amount L reaches 18 mm (L / D = 0.327), the load acting during excavation, in particular, the frictional resistance force from the inner wall surface of the drilling hole to the outer pipe starts to increase, and the time required for drilling is increased. Gradually get longer. When the protrusion L is 25 mm (L / D = 0.455) or more, the tip of the inner bit is eccentric and easily causes a runout, and more dusting occurs and clogging easily occurs, making it difficult to rotate the bit and the outer tube. It reaches a state. As described above, when the geology is cohesive soil, the range of the protrusion L of the inner bit from 8 mm (L / D = 0.145) to 18 mm (L / D = 0.327) is a double pipe cutting for small diameter. It is suitable as a protruding amount for the outer bit in the hole device.
地質がれき混り土の場合には、粘性土の場合と殆ど同じ実験結果が得られた。すなわち、インナービットのアウタービットに対する突出量Lが5mm(L/D=0.091)未満の場合には、砕かれた岩片などの繰り粉による目詰りなどによって掘削が徐々に困難になり、突出量Lが0では実用的な削孔が困難な状態に至る。そして、インナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)あたりから15mm(L/D=0.273)までは良好な掘削状態が得られ、突出量Lが18mm(L/D=0.327)に至ると、掘削時に作用する負荷が増大し始め、削孔に要する所要時間が徐々に長くなり、突出量Lが25mm(L/D=0.455)以上ではインナービットの先端部が偏心して心振れを起しやすく、繰り粉も増えて目詰りが生じやすくなり、ビット部や外管の回転が困難な状態に至る。以上のように、地質がれき混り土の場合にも、インナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)から18mm(L/D=0.327)の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当である。 In the case of soil mixed with debris, almost the same experimental results were obtained as in the case of cohesive soil. That is, when the protruding amount L of the inner bit with respect to the outer bit is less than 5 mm (L / D = 0.091), excavation gradually becomes difficult due to clogging by pulverized rock fragments and the like, and the protruding amount L When the value is 0, practical drilling becomes difficult. A good excavation state is obtained when the inner bit protrusion amount L is around 8 mm (L / D = 0.145) to 15 mm (L / D = 0.273), and the protrusion amount L is 18 mm (L / D = 0.327). As a result, the load acting during excavation begins to increase, and the time required for drilling gradually increases. When the protrusion L is 25 mm (L / D = 0.455) or more, the tip of the inner bit is eccentric and the runout is caused. It is easy to occur, flouring increases, clogging is likely to occur, and it becomes difficult to rotate the bit part and the outer tube. As described above, even in the case of soil with mixed geology, the range of the inner bit protrusion amount L from 8 mm (L / D = 0.145) to 18 mm (L / D = 0.327) is a small-diameter double pipe. It is suitable as a protruding amount with respect to the outer bit in the drilling device.
以上のように、地質が砂質土の場合には、インナービットの突出量Lが5mm(L/D=0.091)から20mm(L/D=0.364)の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当であり、同様に地質が粘性土あるいはれき混り土の場合には、インナービットの突出量Lが8mm(L/D=0.145)から18mm(L/D=0.327)の範囲が、小口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットに対する突出量として適当であることが判った。本発明では、それらの実験結果を総合判断し、適当な突出量の範囲として共通する突出量Lが8mm(L/D=0.145)から18mm(L/D=0.327)の範囲を基に、小口径用の二重管削孔装置におけるインナービットのアウタービットに対する適当な突出量は、従来の大口径用の二重管削孔装置におけるアウタービットの外径の略0.12倍より大きな0.15〜0.32倍の範囲とした。 As described above, when the geology is sandy soil, the inner bit protrusion amount L is in the range of 5 mm (L / D = 0.091) to 20 mm (L / D = 0.364). It is suitable as the amount of protrusion for the outer bit in the drilling device. Similarly, when the geology is cohesive soil or mixed soil, the amount of protrusion L of the inner bit is from 8 mm (L / D = 0.145) to 18 mm (L / It was found that the range of D = 0.327) is appropriate as the protrusion amount with respect to the outer bit in the double pipe drilling device for small diameter. In the present invention, these experimental results are comprehensively judged, and the common protrusion amount L as a suitable protrusion amount range is small based on the range of 8 mm (L / D = 0.145) to 18 mm (L / D = 0.327). The appropriate amount of protrusion of the inner bit with respect to the outer bit in the double pipe drilling device for caliber is 0.15 to 0.32 times larger than the outer diameter of the outer bit in the conventional double pipe drilling device for large caliber. It was made the range.
1…小口径用二重管削孔装置、2…外管、3…インナーロッド、4…アウタービット、5…インナービット、6…アダプタ、7…駆動機構、8,9…掘削刃、10…排出溝、11…供給路、12…連通路、13…平坦面、14…円周面、15…欠円部、16…排出路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Double pipe drilling apparatus for small calibers, 2 ... Outer pipe, 3 ... Inner rod, 4 ... Outer bit, 5 ... Inner bit, 6 ... Adapter, 7 ... Drive mechanism, 8, 9 ... Excavation blade, 10 ... Discharge groove, 11 ... supply path, 12 ... communication path, 13 ... flat surface, 14 ... circumferential surface, 15 ... circular portion, 16 ... discharge path
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