JP4484294B2

JP4484294B2 - Non-core drilling equipment

Info

Publication number: JP4484294B2
Application number: JP2000019751A
Authority: JP
Inventors: 哲哉遠藤; 正行小川; 巨貴宇都
Original assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Current assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2001207771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ノンコア削孔装置に関し、さらに詳細には、掘削孔の孔壁崩壊を防止しつつ埋設物を埋設する工法に適用される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩化ビニル管、アンカー体、ロックボルトなどの地中埋設物を地中に埋設する際、これらの埋設物は掘削した孔内に挿入されるが、孔壁が崩壊してスムーズに作業ができない場合がある。このような場合、ケーシングを孔内に挿入し、ケーシング内に埋設物を挿入した後、ケーシングを抜管するという工法を採っている。
【０００３】
しかしながら、この工法は、ケーシング挿入孔の掘削→ドリルロッドの抜管→ケーシングの挿入→埋設物の挿入→ケーシングの抜管という工程になるため、工程数が多く、施工時間及び施工コストが増大する。また、ドリルロッドの抜管後にケーシングを挿入するため、孔壁崩壊を見越してケーシング外径よりも十分に大きな削孔径としなければならない。このため、掘削に要する仕事量が増大するだけでなく、排出される掘屑も多くなり環境面でも好ましくない。
【０００４】
また、ロータリパーカッションドリルなどの二重管工法により、掘削完了後インナロッドを抜管し、アウタロッドをケーシングとして孔内に残して埋設物を挿入する工法もある。しかしながら、この工法の場合も、インナロッドの抜管工程を必要とし、またインナロッドそのものを設備しなければならない。さらに、高所あるいは足場上での掘削作業は危険を伴い、設備重量の増加は施工コストの増大に直結する重大な要因となる。また、現場の占有スペースも大きくなり、作業性が損なわれる。
【０００５】
また、ロータリパーカッションドリルによる二重管工法では、インナビットへの回転力と給進力との伝達は、一般に、インナビットをインナロッドにねじ接続することにより行われる。しかし、ねじによる接続は、掘削面に遊びが生じた場合など、振動でねじ緩みを生じや易く、ねじ部折損などのトラブルの原因となることが多い。
【０００６】
さらに、ロータリパーカッションドリルによる二重管工法では、掘削速度を調整するための、アウタビットからのインナビットの出し入れ長さ調整は、先頭インナロッドの長さを変える方法によるのが一般的である。しかし、この方法の場合、先頭インナロッドを数本準備する必要があり、コストがかかるだけでなく、現場での占有スペースも大きくなる。
【０００７】
さらに、ロータリパーカッションドリルによる二重管工法では、インナビットとアウタビットとの直径はめ合隙間は、アウタビットの有効内径の4〜6％であることが一般的である。しかし、このように有効はめ合隙間が大きいとドリルロッド内部に掘屑が侵入し易く、インナロッドを回収する際の障害となる。
【０００８】
この出願人が特開平１０−６１３６２号で提案したノンコア削孔装置を使用して、地中埋設物を挿入する工法も考えられる。しかし、このノンコア削孔装置は、調査ボーリング施工中に必要な深度の土質試料コアを採取するために開発されたものであり、コアの不採取深度で使用されるインナビットアッセンブリがサンプラと交換可能であることが必要条件となっている。このため、埋設物はサンプラの径に制限され、またコアの不採取深度で使用されるインナビットアッセンブリは、長くて重量が大きく、また部品点数も多く製造コストが高い。
【０００９】
拡底式ローラビットとワイヤライン搬送機構を組み合わせた、ロータリボーリングマシンによるウェルマン工法も知られ、実用化されている。しかし、この工法は拡底ビットを使用することが必要条件であるため、インナビットアッセンブリのビット部分の構造が複雑で、コスト高の要因となる。また掘屑の侵入や孔底付近の崩壊などで拡底部分が縮径しない場合があり、トラブルが発生し易い。さらに、クランプ機構が複雑で、ロータリパーカッションドリルなどの衝撃型掘削機で使用する場合、作動部の故障や部品破損によるトラブルを回避することができない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、上記従来技術の問題点を一挙に解決し、施工時間が短く、コストも低廉に抑えることができ、しかも施工トラブルの発生がないノンコア削孔装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、後端にドリルロッドが接続されるチューブと、
該チューブの先端に装着された環状のアウタビットと、
前記アウタビットの内径部に嵌合されて該内径部を実質的に閉塞するインナビットと、前記チューブ内に配置され、前記インナビットを前記チューブに固定するためのクランプ機構であって、先端に前記インナビットが直結されるメインシャフトと、このメインシャフトの中間部に設けられ、前記チューブの内周に係合離脱自在に係合して前記メインシャフトを前記チューブの内周に固定するためのラッチ爪とを有するクランプ機構とを備え、
前記メインシャフトは、先端部にその半径方向に掘削水の流入孔が設けられるとともに、該流入孔と連通する送水路が軸線方向に設けられ、該送水路が前記インナビットに設けられた注出孔と連通していることを特徴とするノンコア削孔装置にある。
【００１４】
前記インナビットは前記メインシャフトに多角形若しくはスプラインによる継手により接続され、前記ドリルロッドの回転力が前記クランプ機構を介して前記インナビットに伝達される。前記継手はピンによる抜け止めがなされた構造である。
【００１５】
前記インナビットは前記アウタビットに多角形若しくはスプラインによる継手により嵌合され、前記ドリルロッドの回転力が前記アウタビットを介して前記インナビットに伝達される。前記アウタビットは前記インナビットの落下防止のための縮径部を有し、該縮径部の内径は前記ドリルロッドの有効内径の90％以上100％未満であり、前記インナビットとの直径はめ合い隙間は前記縮径部内径の0.1％〜3.0％である。前記アウタビット及び前記インナビットは、チップインサートタイプのものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明によるノンコア削孔装置の第１の実施の形態を示す軸線方向断面図である。ノンコア削孔装置１０は、チューブ１と、このチューブ１の先端に装着される環状のアウタビット４と、このアウタビット４に嵌合されるインナビット５と、クランプ機構６とにより構成される。
【００１７】
図２はチューブ１の詳細を示す軸線方向断面図である。チューブ１はサブ１２、ロッキングカップ１３及びビットサブ１４からなるチューブアッセンブリであり、これらの部材１２，１３，１４は、各々に形成されたねじ部１５，１６，１７，１８を介して互いに接続される。チューブ１は掘削時において先頭ドリルロッドとして機能し、したがってサブ１２の後端側に形成された雄ねじ部１９には後続のドリルロッドが接続される。また、ビットサブ１４の先端側に形成された雌ねじ部２０にはアウタビット４が接続される。
【００１８】
図３はアウタビット４の側面図、図４は正面図、図５は軸線方向断面図である。アウタビット４は、この実施の形態では、ビットサブ１４の内周にねじ接続され、その接続のための雄ねじ部２１が後端側に形成されている。このアウタビット４の先端掘削面に設けられる切削チップ２２は、インサートタイプのものであり、したがって地層に合わせてチップの変更が可能である。
【００１９】
アウタビット４の内径部２３は、この実施の形態では円筒面である。内径部２３には、インナビット５の落下防止のための縮径部２４が設けられている。縮径部２４の内径ｄ₁ はドリルロッドであるチューブ１の有効内径ｄ₀ の90％以上100％未満である。すなわち、この発明によるノンコア削孔装置１０は、特開平１０−６１３６２号に開示されたワイヤラインサンプラ用ノンコア削孔装置と異なり、試料を採取することを目的としていないので、上記範囲特に96％以上の有効内径を確保することができる。
【００２０】
図６はクランプ機構６を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は軸線方向断面図である。クランプ機構６はメインシャフト２６と、１対のラッチ爪２７，２７と、スピア２８と、ラッチケース２９とからなっている。図７は、メインシャフト２６の軸線方向断面図である。メインシャフト２６は中間部に半径方向に貫通するラッチ爪収容孔３０を有し、この孔３０にラッチ爪２７，２７が収容されている。ラッチ爪２７，２７は、それらの基端部において、ピン穴３１（図７参照）に挿入されたスプリングピン３２に半径方向に拡縮可能に支持されている。
【００２１】
メインシャフト２６には、その後端からラッチ爪収容孔３０に通じる軸線方向の孔３３が設けられ、この孔３３にスピア２８が嵌合している。スピア２８の先端はラッチ爪収容孔３０まで延びてラッチ爪２７，２７間に挟まれ、これによりラッチ爪２７，２７はスプリングピン３２のばね力に抗して拡開している。スピア２８は後端に係合部３４を有し、この係合部３４に後述するオーバショット８（図１８参照）が係合可能である。
【００２２】
ラッチケース２９はメインシャフト２６及びスピア２８の各外周に嵌合し、ピン３５によりスピア２８と一体化されている。ラッチケース２９にはラッチ爪２７，２７が出入りする窓３６が設けられている。ラッチ爪２７，２７は拡開した状態では窓３６から突出して、ロッキングカップ１３の内周に設けられた環状段部３７に係合し（図１，図２参照）、これによりドリルロッドの給進力がクランプ機構６を介してインナビット５に伝達される。ラッチ爪２７，２７はまた、その一方がロッキングカップ１３の内周に軸線方向に沿って設けられた突条３８に係合し、これによりドリルロッドの回転力がクランプ機構６を介してインナビット５に伝達される。
【００２３】
ラッチ爪２７，２７が支持されるスプリングピン３２は、ラッチケース２９に軸線方向に沿って設けられた長孔３９に受け入れられ、ラッチケース２９はメインシャフト２６に対して長孔３９の長さ範囲で軸線方向に移動可能である。したがって、スピア２８の係合部３４に後述するオーバショットを係合させ、スピア２８を引っ張ると、スピア２８がラッチ爪２７，２７間から抜け出すとともに、ラッチケース２９が移動して窓３６によりラッチ爪２７，２７が閉じられる。
【００２４】
これにより、ラッチ爪２７，２７とロッキングカップ１３の環状段部３７との係合が解除し、クランプ機構６及びこれに接続されたインナビット５すなわちインナビットアッセンブリの回収が可能となる。なお、スピア２８は、メインシャフト２６との間に介在されたＯリング４０の弾性によりメインシャフト２６に固定され、通常はメインシャフト２６から抜け出ないようになっている。
【００２５】
メインシャフト２６の先端側には掘削水の流入孔４１が半径方向に設けられ、この流入孔４１は軸線方向に形成された送水路４２と連通している。送水路４２には、掘屑の逆流を防止するためのチェックボールバルブ４３が設けられている。このチェックボールバルブ４３は浮力で流路を閉鎖するように、樹脂などの比重が１よりも小さい材料で作られている。
【００２６】
メインシャフト２６とインナビット５とは、多角形による継手構造により接続されている。すなわち、メインシャフト２６の先端には外形形状が多角形となっている多角形部４４が形成されている。図８〜図１２は、メインシャフト２６に接続されるインナビット５の詳細を示し、図８は側面図、図９は正面図、図１０は軸線方向断面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線断面図、図１２は図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２７】
インナビット５はメインシャフト２６の先端に嵌合される環状部４５を有し、この環状部４５の内周の一部にメインシャフト２６の多角形部４４に対応した形状の多角形部４６が形成されている。メインシャフト２６とインナビット５とは、それらの多角形部４４，４６によって接続され、この継手構造によってメインシャフト２６の回転力がインナビット５に伝達される。インナビット５とメインシャフト２６との継手構造は、多角形に限らずスプラインとしてもよい。
【００２８】
メインシャフト２６及びインナビット５にはピン穴４７，４８（図７，図８参照）がそれぞれ設けられ、インナビット５はこれらのピン穴４７，４８に挿入されるピン４９（図６参照）により抜け止めされている。図１に示すように、クランプ機構６に接続されたインナビット５は、アウタビット４に嵌合される。
【００２９】
インナビット５の外形形状は、この実施の形態では、アウタビット４の内周と同様に円筒形である。そして、これらアウタビット４とインナビット５との、はめ合隙間はアウタビット４の縮径部２４の内径の0.1％〜3％となっている。すなわち、アウタビット４の内径部はインナビット５によって実質的に閉塞され、チューブ１内には掘屑やコアが侵入することはない。インナビット５の切削チップ２２もチップインサートタイプのものであり、したがって地層に合わせてチップの変更が可能である。
【００３０】
インナビット５にはメインシャフト２６の送水路４２と連通する送水路５０が軸線方向に設けられ、さらに、この送水路５０から分岐して複数の注出孔５１が設けられている。掘削時において、チューブ１内に掘削水が供給され、この掘削水はメインシャフト２６の流入孔４１及び送水路４２を通って、インナビット５の送水路５０に入り、注出孔５１から掘削孔底に供給される。
【００３１】
図１３は、この発明によるノンコア削孔装置１０の第２の実施の形態を示す軸線方向断面図である。図１４は同ノンコア削孔装置１０に使用されるアウタビット４の側面図、図１５は正面図である。図１６は同ノンコア削孔装置１０に使用されるインナビット５の側面図、図１７は正面図である。以下、第２の実施の形態と、上記で説明した第１の実施の形態との主たる相違点について説明する。
【００３２】
まず、アウタビット４はビットサブ１４の内周ではなく、外周にねじにより接続されている。次に、インナビット５はクランプ機構６のメインシャフト２６に多角形部ではなく、円筒形部５５で嵌合されている。他方、アウタビット４の内径部は多角形部５６となっており、この多角形部５６にインナビット５の外周の多角形部５７が嵌合される。この場合も、多角形に限らず、スプラインによる継手構造とすることも可能である。
【００３３】
したがって、インナビット５にはメインシャフト２６からではなく、アウタビット４から回転力が伝達される。このため、第１の実施の形態でロッキングカップリング１３に設けた突条３８は、この第２実施の形態では設けられていない。なお、インナビット５への給進力は、ラッチ爪２７，２７がロッキングカップリング１３の先端に係合することによって伝達される。その他の点については、第２の実施の形態は第１の実施の形態と同様であり、同様の機能を持つ部材については同一符号を付してある。
【００３４】
次に上記ノンコア削孔装置１０を使用した地中埋設物の埋設工法について説明する。図１８及び図１９は、この発明による地中埋設物の埋設工法の実施の形態を手順ごとに示す断面図である。図１８（ａ）は掘削開始時の状態を示し、ドリルロッド１，１１は掘削機本体２のドリルヘッド３に装着されて、回転力と給進力とが与えられる。ここで、先頭のドリルロッド１は、ノンコア削孔装置１０のチューブ１であり、ドリルロッド１１は通常のドリルロッドである。
【００３５】
掘削の進行に伴ってドリルロッド１１を順次継ぎ足し、図１８（ｂ）に示すように、所定深度まで掘削が完了すると、掘削機本体２にワイヤライン７を取り付ける。このワイヤライン７の先端には、クランプ機構６に係合可能なオーバショット８が設けられている。このオーバショット８を、図１８（ｃ）に示すように、ドリルロッド１，１１…内に挿入してクランプ機構６に係合させる。そして、図１９（ｄ）に示すように、ワイヤライン７を巻き上げることにより、クランプ機構６をドリルロッド１から離脱させ、これによりインナビット５及びクランプ機構６すなわちインナビットアッセンブリを回収する。
【００３６】
次に、図１９（ｅ）に示すように、ドリルロッド１，１１…内にアンカ体や塩化ビニル管などの地中埋設物９を挿入し、その挿入後図１９（ｆ）に示すように、ドリルロッド１，１１…を順次抜管する。このようにして、図１９（ｇ）に示すように、埋設工法の施工が完了する。なお、インナビット５のアウタビット４からの出入り長さは、掘削速度に影響を与える。この出入り長さは、有効長さが異なる複数本のインナビット５を準備しておき、交換することにより容易に調整可能である。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態によって得られる利点を列挙する。
（１）ロータリパーカッションドリルによる二重管工法のように、インナロッドを設備する必要がないので、インナロッドの抜管作業をインナビットアッセンブリのワイヤライン回収作業に置き換えることができ、作業時間が大幅に短縮される。同時に作業員の肉体的な負担が軽減される。また、インナロッドが占有する現場スペースがなくなり、作業環境にゆとりができる。
【００３８】
因みに、インナロッドの抜管に要する時間は、通常１分／本である。したがって、例えば深度５０ｍの掘削をする場合、掘削完了後のインナロッドの抜管に要する時間は５０分となる。これに対し、本発明ではオーバショットの挿入と回収に４分、インナビットアッセンブリの管理等に２分程度で合計６分となり、88％の時間短縮となる。
【００３９】
二重管ドリルロッドのロッド重量の一例を挙げると、アウタロッドが47kg、インナロッドが28kgで合計75kgである。そして、作業員２名でこれをハンドリングするのが標準的である。本発明によれば、ドリルロッドは単管であってインナロッドが不要となるので、ハンドリング重量は47kgとなり37％の作業負担の軽減が可能となる。また、インナロッド５０本の重量は1400kgであり、これが軽減されると運搬や足場の耐荷重に関し、極めて有利となる。
【００４０】
（２）特開平１０−６１３６２号に開示されたワイヤラインサンプラ用ノンコア削孔装置と異なり、試料を採取することを目的としていないので、インナビットがインナロッドを介することなくクランプ機構に直結される。したがって、インナビットアッセンブリは、構成が簡素となるため、コスト的に有利であり、故障などのトラブル発生の確率も低い。
【００４１】
（３）多角形もしくはスプラインによる継手構造と抜け止めピンとの組合せにより、インナビットがクランプ機構に固定されるので、ねじ接続の場合のような緩みによるトラブルの心配がない。また、片手ハンマなどの簡単な工具で分解可能であり、現場でのビット交換が容易である。
【００４２】
（４）有効長さの異なるインナビットでアウタビットからの出入り長さを調整するので、長さの異なる先頭インナロッドを準備する方法に比べ、占有スペースが少なく、運搬や調整作業も容易である。
【００４３】
（５）アウタビットの内径部がインナビットによって実質的に閉塞され、両者間の直径はめ合隙間はタイトであるので、掘屑の侵入が防止され、インナビットアッセンブリの回収が容易である。また、インナビットアッセンブリへの曲げ応力が緩和され、製品の疲労寿命を延ばす効果が得られる。
【００４４】
（６）ウェルマン工法と異なり、拡底ビットを使用することがないため、インナビットアッセンブリのビット部分の構造が簡素であり、低コストで製造することができ、また作動部の故障や部品破損によるトラブルの発生を回避することができる。
【００４５】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態では埋設物を鉛直方向に埋設する例が示されているが、水平方向にあるいは斜め下方や上方に埋設する場合でも、同方向に掘削して埋設することが可能である。また、アウタビットやインナビットのビット形状、クランプ機構の構造等々は、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。さらに、この発明によるノンコア削孔装置は、上記埋設工法のみに適用されるものではなく、その他種々の工法に適用し得ることはいうまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、インナロッドの抜管作業が不要であるので、施工時間が極めて短く、コストも低廉に抑えることができ、しかも施工トラブルの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明によるノンコア削孔装置の第１の実施の形態を示す軸線方向断面図である。
【図２】図２はチューブの詳細を示す軸線方向断面図である。
【図３】図３はアウタビットの側面図である。
【図４】図４は同アウタビットの正面図である。
【図５】図５は同アウタビットの軸線方向断面図である。
【図６】図６はクランプ機構を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は軸線方向断面図である。
【図７】図７は、メインシャフトの軸線方向断面図である。
【図８】図８はインナビットの側面図である。
【図９】図９は同インナビットの正面図である。
【図１０】図１０は同インナビットの軸線方向断面図である。
【図１１】図１１は図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】図１２は図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】図１３は、この発明によるノンコア削孔装置の第２の実施の形態を示す軸線方向断面図である。
【図１４】図１４はアウタビットの側面図である。
【図１５】図１５は同アウタビットの正面図である。
【図１６】図１６はインナビットの側面図である。
【図１７】図１７は同インナビットの正面図である。
【図１８】図１８は、この発明による地中埋設物の埋設工法の実施の形態を手順ごとに示す断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に引き続く手順を示す断面図である。
【符号の説明】
１：チューブ（ドリルロッド）
３：ドリルヘッド
４：アウタビット
５：インナビット
６：クランプ機構
７：ワイヤライン
８：オーバショット
９：地中埋設物
１０：ノンコア削孔装置
２２：切削チップ
２３：内径部
２４：縮径部
２６：メインシャフト
２７：ラッチ爪
２８：スピア
２９：ラッチケース
３４：係合部
３６：窓
４４：多角形部
４６：多角形部
５６：多角形部
５７：多角形部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-core drilling apparatus , and more particularly, to an apparatus applied to a construction method for burying a buried object while preventing collapse of a hole wall of a drilling hole.
[0002]
[Prior art]
When underground objects such as vinyl chloride pipes, anchor bodies, and rock bolts are embedded in the ground, these embedded objects are inserted into the excavated hole, but the hole wall collapses and the work cannot be performed smoothly. There is. In such a case, a construction method is adopted in which the casing is inserted into the hole, the embedded object is inserted into the casing, and then the casing is extracted.
[0003]
However, this method involves a process of excavating a casing insertion hole → extracting a drill rod → inserting a casing → inserting an embedded object → extracting a casing, so that the number of processes is large, and the construction time and construction cost increase. In addition, since the casing is inserted after the drill rod is pulled out, the hole diameter must be sufficiently larger than the outer diameter of the casing in anticipation of hole wall collapse. This not only increases the amount of work required for excavation, but also increases the amount of excavated debris, which is undesirable from an environmental standpoint.
[0004]
In addition, there is a construction method in which an inner rod is extracted after completion of excavation by a double pipe construction method such as a rotary percussion drill, and an embedded object is inserted while leaving an outer rod as a casing in a hole. However, this method also requires an inner rod extubation process, and the inner rod itself must be installed. Furthermore, excavation work at a high place or on a scaffold is dangerous, and an increase in the equipment weight is a significant factor that directly leads to an increase in construction cost. In addition, the space occupied on site increases, and workability is impaired.
[0005]
Further, in the double pipe method using a rotary percussion drill, the transmission of the rotational force and the feeding force to the inner bit is generally performed by screwing the inner bit to the inner rod. However, the screw connection is likely to cause loosening of the screw due to vibration, such as when play is generated on the excavation surface, and often causes troubles such as breakage of the screw part.
[0006]
Further, in the double pipe method using a rotary percussion drill, the inner bit insertion / extraction length adjustment from the outer bit for adjusting the excavation speed is generally performed by changing the length of the leading inner rod. However, in the case of this method, it is necessary to prepare several leading inner rods, which is not only costly but also increases the space occupied on site.
[0007]
Furthermore, in the double pipe method using a rotary percussion drill, the diameter fitting clearance between the inner bit and the outer bit is generally 4 to 6% of the effective inner diameter of the outer bit. However, when the effective fitting gap is large in this way, swarf easily enters the inside of the drill rod, which becomes an obstacle when collecting the inner rod.
[0008]
A method of inserting a buried object using a non-core drilling device proposed by the applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 10-61362 is also conceivable. However, this non-core drilling device was developed to collect soil sample cores at the required depth during survey boring, and the inner bit assembly used at the core uncollected depth can be replaced with a sampler. It is a necessary condition. For this reason, the buried object is limited to the diameter of the sampler, and the inner bit assembly used at the uncollected depth of the core is long and heavy, and has a large number of parts and high manufacturing costs.
[0009]
A Wellman method using a rotary boring machine that combines a bottomed roller bit and a wireline transport mechanism is also known and put into practical use. However, since it is a necessary condition for this construction method to use a widened bit, the structure of the bit portion of the inner bit assembly is complicated, which causes high costs. Further, the diameter of the expanded base portion may not be reduced due to intrusion of digging waste or collapse near the bottom of the hole, and troubles are likely to occur. Furthermore, when the clamp mechanism is complicated and used in an impact type excavator such as a rotary percussion drill, it is impossible to avoid troubles due to failure of the operating part or damage to parts.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
An object of the present invention is to provide a non-core drilling device that solves the above-mentioned problems of the prior art at once, can reduce the construction time, can reduce the cost, and does not cause any construction trouble. To do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
That is, the present invention includes a tube having a drill rod connected to the rear end ,
An annular outer bit attached to the tip of the tube;
An inner bit fitted into an inner diameter portion of the outer bit and substantially closing the inner diameter portion; a clamp mechanism disposed in the tube for fixing the inner bit to the tube; A main shaft to which the inner bit is directly connected, and a latch that is provided at an intermediate portion of the main shaft and engages and disengages with the inner periphery of the tube so as to fix the main shaft to the inner periphery of the tube. A clamping mechanism having a claw ,
The main shaft is provided with an inflow hole for drilling water in a radial direction at a tip portion thereof, a water supply passage communicating with the inflow hole is provided in an axial direction, and the water supply passage is provided in the inner bit. The non-core drilling apparatus is characterized in that it communicates with a hole.
[0014]
The inner bit is connected to the main shaft by a polygonal or spline joint, and the rotational force of the drill rod is transmitted to the inner bit via the clamp mechanism. The joint has a structure in which the pin is prevented from coming off.
[0015]
The inner bit is fitted to the outer bit by a polygonal or spline joint, and the rotational force of the drill rod is transmitted to the inner bit via the outer bit. The outer bit has a reduced diameter portion for preventing the inner bit from dropping, and the inner diameter of the reduced diameter portion is 90% or more and less than 100% of the effective inner diameter of the drill rod, and the diameter fits with the inner bit. The gap is 0.1% to 3.0% of the inner diameter of the reduced diameter portion. The outer bit and the inner bit are of a chip insert type.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an axial sectional view showing a first embodiment of a non-core drilling apparatus according to the present invention. The non-core drilling device 10 includes a tube 1, an annular outer bit 4 attached to the tip of the tube 1, an inner bit 5 fitted to the outer bit 4, and a clamp mechanism 6.
[0017]
FIG. 2 is an axial sectional view showing details of the tube 1. The tube 1 is a tube assembly including a sub 12, a locking cup 13 and a bit sub 14, and these members 12, 13, and 14 are connected to each other through screw portions 15, 16, 17, and 18 formed in each. . The tube 1 functions as a leading drill rod during excavation, and therefore, the succeeding drill rod is connected to the male screw portion 19 formed on the rear end side of the sub 12. Further, the outer bit 4 is connected to the female screw portion 20 formed on the distal end side of the bit sub 14.
[0018]
3 is a side view of the outer bit 4, FIG. 4 is a front view, and FIG. 5 is an axial sectional view. In this embodiment, the outer bit 4 is screw-connected to the inner periphery of the bit sub 14 and a male screw portion 21 for the connection is formed on the rear end side. The cutting tip 22 provided on the tip excavation surface of the outer bit 4 is of an insert type, and therefore the tip can be changed according to the formation.
[0019]
The inner diameter portion 23 of the outer bit 4 is a cylindrical surface in this embodiment. The inner diameter portion 23 is provided with a reduced diameter portion 24 for preventing the inner bit 5 from dropping. The inner diameter d ₁ of the reduced diameter portion 24 is 90% or more and less than 100% of the effective inner diameter d ₀ of the tube 1 that is a drill rod. That is, the non-core drilling apparatus 10 according to the present invention is different from the non-core drilling apparatus for wireline sampler disclosed in JP-A-10-61362 and is not intended to collect a sample. Can be secured.
[0020]
6A and 6B show the clamp mechanism 6, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is an axial sectional view. The clamp mechanism 6 includes a main shaft 26, a pair of latch claws 27, 27, a spear 28, and a latch case 29. FIG. 7 is a cross-sectional view of the main shaft 26 in the axial direction. The main shaft 26 has a latch claw accommodation hole 30 penetrating in the radial direction in the middle portion, and latch claws 27 and 27 are accommodated in the hole 30. The latch pawls 27 and 27 are supported at their base end portions so as to be radially expandable and contractable by spring pins 32 inserted into the pin holes 31 (see FIG. 7).
[0021]
The main shaft 26 is provided with an axial hole 33 extending from the rear end thereof to the latch claw receiving hole 30, and the spear 28 is fitted in the hole 33. The tip of the spear 28 extends to the latch claw receiving hole 30 and is sandwiched between the latch claws 27 and 27, whereby the latch claws 27 and 27 are expanded against the spring force of the spring pin 32. The spear 28 has an engaging portion 34 at the rear end, and an overshot 8 (see FIG. 18) described later can be engaged with the engaging portion 34.
[0022]
The latch case 29 is fitted to each outer periphery of the main shaft 26 and the spear 28 and is integrated with the spear 28 by a pin 35. The latch case 29 is provided with a window 36 through which the latch claws 27 and 27 enter and exit. The latch pawls 27 and 27 protrude from the window 36 in an expanded state and engage with an annular step 37 provided on the inner periphery of the locking cup 13 (see FIGS. 1 and 2), thereby supplying the drill rod. The advance force is transmitted to the inner bit 5 through the clamp mechanism 6. One of the latch claws 27, 27 is also engaged with a protrusion 38 provided along the axial direction on the inner periphery of the locking cup 13, whereby the rotational force of the drill rod is connected to the inner bit via the clamp mechanism 6. 5 is transmitted.
[0023]
The spring pin 32 on which the latch claws 27 and 27 are supported is received in a long hole 39 provided in the latch case 29 along the axial direction. The latch case 29 is within the length range of the long hole 39 with respect to the main shaft 26. Can be moved in the axial direction. Therefore, when an overshot described later is engaged with the engaging portion 34 of the spear 28 and the spear 28 is pulled, the spear 28 comes out from between the latch claws 27, 27, and the latch case 29 moves to latch the claws by the window 36. 27 and 27 are closed.
[0024]
Thereby, the engagement between the latch claws 27, 27 and the annular step portion 37 of the locking cup 13 is released, and the clamp mechanism 6 and the inner bit 5 connected thereto, that is, the inner bit assembly can be recovered. Note that the spear 28 is fixed to the main shaft 26 by the elasticity of the O-ring 40 interposed between the main shaft 26 and the spear 28 normally does not come out of the main shaft 26.
[0025]
The drilling water inflow hole 41 is provided in the radial direction at the front end side of the main shaft 26, and the inflow hole 41 communicates with a water supply passage 42 formed in the axial direction. The water supply path 42 is provided with a check ball valve 43 for preventing the backflow of digging waste. The check ball valve 43 is made of a material having a specific gravity smaller than 1 such as resin so that the flow path is closed by buoyancy.
[0026]
The main shaft 26 and the inner bit 5 are connected by a polygonal joint structure. That is, a polygonal portion 44 whose outer shape is a polygon is formed at the tip of the main shaft 26. 8 to 12 show details of the inner bit 5 connected to the main shaft 26. FIG. 8 is a side view, FIG. 9 is a front view, FIG. 10 is an axial sectional view, and FIG. A sectional view taken along line A, and FIG. 12 is a sectional view taken along line BB in FIG.
[0027]
The inner bit 5 has an annular portion 45 fitted to the tip of the main shaft 26, and a polygonal portion 46 having a shape corresponding to the polygonal portion 44 of the main shaft 26 is formed on a part of the inner periphery of the annular portion 45. Is formed. The main shaft 26 and the inner bit 5 are connected by their polygonal portions 44 and 46, and the rotational force of the main shaft 26 is transmitted to the inner bit 5 by this joint structure. The joint structure between the inner bit 5 and the main shaft 26 is not limited to a polygon and may be a spline.
[0028]
The main shaft 26 and the inner bit 5 are provided with pin holes 47 and 48 (see FIGS. 7 and 8), respectively, and the inner bit 5 is provided by pins 49 (see FIG. 6) inserted into these pin holes 47 and 48. It has been retained. As shown in FIG. 1, the inner bit 5 connected to the clamp mechanism 6 is fitted to the outer bit 4.
[0029]
In this embodiment, the outer shape of the inner bit 5 is a cylindrical shape like the inner periphery of the outer bit 4. The fitting gap between the outer bit 4 and the inner bit 5 is 0.1% to 3% of the inner diameter of the reduced diameter portion 24 of the outer bit 4. That is, the inner diameter portion of the outer bit 4 is substantially closed by the inner bit 5, and no digging or core enters the tube 1. The cutting tip 22 of the inner bit 5 is also of a tip insert type, and therefore the tip can be changed according to the formation.
[0030]
The inner bit 5 is provided with a water supply passage 50 communicating with the water supply passage 42 of the main shaft 26 in the axial direction, and is further provided with a plurality of outlet holes 51 branched from the water supply passage 50. At the time of excavation, excavation water is supplied into the tube 1, and the excavation water passes through the inflow hole 41 and the water supply path 42 of the main shaft 26, enters the water supply path 50 of the inner bit 5, and is extracted from the discharge hole 51. Supplied to the bottom.
[0031]
FIG. 13 is an axial cross-sectional view showing a second embodiment of the non-core drilling apparatus 10 according to the present invention. 14 is a side view of the outer bit 4 used in the non-core drilling device 10, and FIG. 15 is a front view. 16 is a side view of the inner bit 5 used in the non-core drilling device 10, and FIG. 17 is a front view. Hereinafter, main differences between the second embodiment and the first embodiment described above will be described.
[0032]
First, the outer bit 4 is not connected to the inner periphery of the bit sub 14 but to the outer periphery by screws. Next, the inner bit 5 is fitted to the main shaft 26 of the clamp mechanism 6 with a cylindrical portion 55 instead of a polygonal portion. On the other hand, the inner diameter portion of the outer bit 4 is a polygonal portion 56, and the polygonal portion 57 on the outer periphery of the inner bit 5 is fitted into the polygonal portion 56. Also in this case, not only a polygon but also a spline joint structure can be used.
[0033]
Therefore, the rotational force is transmitted from the outer bit 4 to the inner bit 5 instead of from the main shaft 26. For this reason, the protrusion 38 provided in the locking coupling 13 in the first embodiment is not provided in the second embodiment. The feeding force to the inner bit 5 is transmitted when the latch claws 27, 27 are engaged with the tip of the locking coupling 13. In other respects, the second embodiment is the same as the first embodiment, and members having the same functions are denoted by the same reference numerals.
[0034]
Next, a method for burying underground objects using the non-core drilling apparatus 10 will be described. 18 and 19 are cross-sectional views showing, for each procedure, an embodiment of the underground construction method according to the present invention. FIG. 18A shows a state at the start of excavation, and the drill rods 1 and 11 are attached to the drill head 3 of the excavator body 2 and are given rotational force and feed force. Here, the leading drill rod 1 is the tube 1 of the non-core drilling device 10, and the drill rod 11 is a normal drill rod.
[0035]
As the excavation progresses, the drill rods 11 are sequentially added, and as shown in FIG. 18B, when excavation is completed to a predetermined depth, the wire line 7 is attached to the excavator body 2. An overshot 8 that can be engaged with the clamp mechanism 6 is provided at the tip of the wire line 7. The overshot 8 is inserted into the drill rods 1, 11... And engaged with the clamp mechanism 6 as shown in FIG. And as shown in FIG.19 (d), the wire mechanism 7 is wound up, the clamp mechanism 6 is made to detach | leave from the drill rod 1, and, thereby, the inner bit 5 and the clamp mechanism 6, ie, an inner bit assembly, are collect | recovered.
[0036]
Next, as shown in FIG. 19 (e), an underground object 9 such as an anchor body or a vinyl chloride pipe is inserted into the drill rods 1, 11... The drill rods 1, 11. In this way, as shown in FIG. 19 (g), the construction of the burying method is completed. Note that the length of the inner bit 5 that enters and exits from the outer bit 4 affects the excavation speed. The access length can be easily adjusted by preparing and replacing a plurality of inner bits 5 having different effective lengths.
[0037]
Hereinafter, advantages obtained by the embodiments of the present invention will be listed.
(1) Since there is no need to install an inner rod as in the double pipe construction method using a rotary percussion drill, the pipe removal work of the inner rod can be replaced with the wire line collection work of the inner bit assembly, which greatly increases the work time. Shortened. At the same time, the physical burden on workers is reduced. In addition, the space occupied by the inner rod is eliminated, and the working environment can be relaxed.
[0038]
Incidentally, the time required for extracting the inner rod is usually 1 minute / tube. Therefore, for example, when excavating at a depth of 50 m, the time required for extubation of the inner rod after completion of excavation is 50 minutes. On the other hand, in the present invention, 4 minutes for insertion and collection of overshots and 2 minutes for management of the inner bit assembly, etc., a total of 6 minutes, a 88% reduction in time.
[0039]
An example of the rod weight of a double pipe drill rod is 47kg for the outer rod and 28kg for the inner rod, for a total of 75kg. And it is standard to handle this by two workers. According to the present invention, since the drill rod is a single tube and no inner rod is required, the handling weight is 47 kg, and the work load can be reduced by 37%. Moreover, the weight of 50 inner rods is 1400 kg, and if this is reduced, it will be extremely advantageous in terms of transportation and load bearing capacity.
[0040]
(2) Unlike the non-core drilling device for wireline sampler disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-61362, the inner bit is directly connected to the clamping mechanism without going through the inner rod because it is not intended to collect a sample. . Therefore, the inner bit assembly has a simple configuration and is advantageous in terms of cost, and has a low probability of occurrence of trouble such as failure.
[0041]
(3) Since the inner bit is fixed to the clamp mechanism by a combination of a polygonal or splined joint structure and a retaining pin, there is no risk of trouble due to loosening as in the case of screw connection. In addition, it can be disassembled with a simple tool such as a one-handed hammer, making it easy to replace the bit on site.
[0042]
(4) Since the inner bit having different effective lengths is used to adjust the length of access from the outer bit, it occupies less space and is easier to transport and adjust compared to a method in which a leading inner rod having a different length is prepared.
[0043]
(5) Since the inner bit portion of the outer bit is substantially closed by the inner bit and the diameter fitting gap between the two is tight, the intrusion of digging waste is prevented and the inner bit assembly can be easily recovered. Further, the bending stress applied to the inner bit assembly is relieved, and the effect of extending the fatigue life of the product can be obtained.
[0044]
(6) Unlike the Wellman method, the bottom bit is not used, so the bit part of the inner bit assembly is simple and can be manufactured at low cost. Can be avoided.
[0045]
The above embodiment is merely an example, and the present invention can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, an example in which the buried object is buried in the vertical direction is shown. However, even when the buried object is buried in the horizontal direction or obliquely below or above, it is possible to dig and bury in the same direction. . Moreover, the bit shape of the outer bit and the inner bit, the structure of the clamp mechanism, and the like can be changed without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, it is needless to say that the non-core drilling device according to the present invention can be applied not only to the above-described embedding method but also to other various methods.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the inner rod is not required to be pulled out, the construction time is extremely short, the cost can be kept low, and the occurrence of construction troubles can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing a first embodiment of a non-core drilling device according to the present invention.
FIG. 2 is an axial sectional view showing details of a tube.
FIG. 3 is a side view of an outer bit.
FIG. 4 is a front view of the outer bit.
FIG. 5 is an axial sectional view of the outer bit.
6A and 6B show a clamp mechanism, wherein FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is an axial sectional view.
FIG. 7 is a sectional view in the axial direction of the main shaft.
FIG. 8 is a side view of the inner bit.
FIG. 9 is a front view of the inner bit.
FIG. 10 is an axial sectional view of the inner bit.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 13 is an axial sectional view showing a second embodiment of the non-core drilling apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a side view of the outer bit.
FIG. 15 is a front view of the outer bit.
FIG. 16 is a side view of the inner bit.
FIG. 17 is a front view of the inner bit.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing, for each procedure, an embodiment of an underground construction method according to the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a procedure subsequent to FIG. 18;
[Explanation of symbols]
1: Tube (drill rod)
3: Drill head 4: Outer bit 5: Inner bit 6: Clamp mechanism 7: Wire line 8: Overshot 9: Underground object 10: Non-core drilling device 22: Cutting tip 23: Inner diameter portion 24: Reduced diameter portion 26: Main shaft 27: Latch claw 28: Spear 29: Latch case 34: Engagement part 36: Window 44: Polygon part 46: Polygon part 56: Polygon part 57: Polygon part

Claims

A tube to which a drill rod is connected at the rear end ;
An annular outer bit attached to the tip of the tube;
An inner bit fitted into an inner diameter portion of the outer bit and substantially closing the inner diameter portion; a clamp mechanism disposed in the tube for fixing the inner bit to the tube; A main shaft to which the inner bit is directly connected, and a latch that is provided at an intermediate portion of the main shaft and engages and disengages with the inner periphery of the tube so as to fix the main shaft to the inner periphery of the tube. A clamping mechanism having a claw ,
The main shaft is provided with an inflow hole for drilling water in a radial direction at a tip portion thereof, a water supply passage communicating with the inflow hole is provided in an axial direction, and the water supply passage is provided in the inner bit. A non-core drilling device characterized by communicating with a hole.

2. The non-core cutting according to claim 1, wherein the inner bit is connected to the main shaft by a polygonal or splined joint, and the rotational force of the drill rod is transmitted to the inner bit through the clamping mechanism. Hole device.

3. The non-core drilling apparatus according to claim 2, wherein the joint has a structure that is prevented from being pulled out by a pin.

The non-core drilling hole according to claim 1, wherein the inner bit is fitted to the outer bit by a polygonal or spline joint, and the rotational force of the drill rod is transmitted to the inner bit via the outer bit. apparatus.

The outer bit has a reduced diameter portion for preventing the inner bit from dropping, and the inner diameter of the reduced diameter portion is 90% or more and less than 100% of the effective inner diameter of the drill rod, and the diameter fits with the inner bit. The non-core drilling device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the gap is 0.1% to 3.0% of the inner diameter of the reduced diameter portion.

The non-core drilling apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the outer bit and the inner bit are of a chip insert type.