JP5127274B2 - 二重管式掘削装置およびその施工方法 - Google Patents
二重管式掘削装置およびその施工方法Info
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Description
そして、ケーシングをアウタービット(インナーロッドに連結されたダウンザホールドリルの先端に設置されているインナービットに、相対的に回転および進退不能に設置されている)に対して相対的に回転および進退自在にして、回転するリングビットが掘削した直後に、回転しないケーシングを押し込む発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、外管(ケーシングに相当する)と、これに挿入された下端側にダウンザホールハンマー(ダウンザホールドリルに同じ)が設けれた内管とを、上端近傍において着脱自在に連結し、内管に付与した回転力および打撃力を外管に伝える発明が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、前記特許文献2に開示された発明は、外管(ケーシング)に軸方向の圧縮力が付与されると共に、回転に伴って外周面に円周方向の摩擦力が作用するため、所定の剛性が必要になることから管厚が厚くなり、外管と内管との係合機構(突起と凹溝)が大型になる。さらに、ドリフタ(回転打撃装置に同じ)は前記摩擦力に対抗する能力が必要なため大型になる。このため、製造コストおよび施工コストが上昇するという問題があった。
地盤を掘削する掘削刃を具備するインナービットと、
前記インナービットに、掘削方向に向けた打撃力を付与するダウンザホールドリルと、
該ダウンザホールドリルに連結された掘削管と、
地盤を掘削する掘削刃を具備し、前記インナービットに付与された打撃力が伝達されるアウタービットと、
該アウタービットに、管軸を回転中心として回転自在に連結されたケーシングと、
地盤に立設される支柱を保持する支柱ブロックと、
該柱ブロックに設置されたケーシング案内部と、
前記支柱に案内されて昇降する昇降ブロックと、
該昇降ブロックに傾動自在に設置された傾動ブロックと、
該傾動ブロックに固定された掘削駆動ブロックと、
を有する二重管式掘削装置において、
前記昇降ブロックが下降した状態で、前記掘削管の端部および前記ケーシングの上端部をそれぞれ前記掘削駆動ブロックに連結する工程と、
前記昇降ブロックを上昇して、前記ケーシングの下端部を前記ケーシング案内部に挿入する工程と、
前記ダウンザホールドリルに圧縮空気を供給して、前記インナービットおよびアウタービットに掘削方向に向けた打撃力を付与することによって地盤を掘削すると共に、該掘削に伴って前記ケーシングを地盤に引き込む工程と、を有することを特徴とする。
(2)前記(1)において、前記昇降ブロックが下降した状態で、前記ケーシングが略水平な姿勢で前記掘削駆動ブロックに連結され、前記昇降ブロックを上昇した際、前記ケーシングが前記支柱と平行になることを特徴とする。
地盤を掘削する掘削刃を具備するインナービットと、
前記インナービットに、掘削方向に向けた打撃力を付与するダウンザホールドリルと、
該ダウンザホールドリルに連結された掘削管と、
地盤を掘削する掘削刃を具備し、前記インナービットに付与された打撃力が伝達されるアウタービットと、
該アウタービットに、管軸を回転中心として回転自在に連結されたケーシングと、
地盤に立設される支柱を保持する支柱ブロックと、
該柱ブロックに設置されたケーシング案内部と、
前記支柱に案内されて昇降する昇降ブロックと、
該昇降ブロックに傾動自在に設置された傾動ブロックと、
該傾動ブロックに固定され、前記掘削管の端部が連結される掘削駆動ブロックと、
を有し、
前記ダウンザホールドリルに圧縮空気が供給された際、前記インナービットおよびアウタービットに掘削方向に向けた打撃力が付与されることによって地盤が掘削されると共に、該掘削に伴って前記ケーシングが地盤に引き込まれることを特徴とする。
図1は本発明の実施形態に係る二重管式掘削装置を模式的に示すものであって、(a)は正面図、(b)が側面図である。図1において、二重管式掘削装置1は、地面2に載置される基板ブロック30と、基板ブロック30に着脱自在に立設される支柱ブロック40と、支柱ブロック40に立設された支柱47の先端に設置されるシーブブロック50と、支柱ブロック40に立設された支柱47に案内されて昇降する昇降ブロック60と、昇降ブロック60に傾動自在に設置された傾動ブロック70と、支柱ブロック40に着脱自在に設置されたウインチブロック90と、を有している(以下、これらをまとめて「装置部材」と称する場合がある)。
また、二重掘削ビット3は掘削管5に直接連結されたインナービット10と、インナービット10に着脱自在に設置されたアウタービット20とから構成されている。そして、アウタービット20にはケーシングシュー6が周方向には回転自在で、軸方向には拘束された状態で設置され、ケーシングシュー6にはケーシング7が連結されている。
なお、本発明は、傾動ブロック70の昇降機構を限定するものではなく、傾動ブロック70が直接支柱47に案内されるもの、すなわち、昇降ブロック60と一体になったものでもよく、支柱47は公知の掘削機のガイドシェルマストであってもよい。
図2は本発明の実施形態に係る二重管式掘削装置における掘削管を模式的に示す側面視の断面図である。図2において、掘削管5(ドリルロッドに同じ)の先端にダウンザホールドリル100および二重掘削ビット3が設置されている。
二重掘削ビット3は、ダウンザホールドリル100に連結されたインナービット10と、インナービット10に着脱自在に接合されたアウタービット20とから構成され、アウタービット20には、ケーシングシュー6を介してケーシング7が周方向で回転自在に連結されている。
ダウンザホールドリル100は公知のものであって、掘削管5に連結されたケース101と、ケース101内に配置され軸方向に往復運動をするピストン102と、同様に往復運動をするハンマー103と、所定の圧縮空気の流れを形成する各部材(図示しない)とを有している。ハンマー103はケース101から抜け出し不能であって、先端部(下端部)に二重掘削ビット3を構成するインナービット10が設置されている。
また、ハンマー103の外周にはスプラインが形成され、該スプラインがケース101の内周に形成されたスプラインと噛み合っているから、ケース101に付与された回転は、ハンマー103に伝達されることになる。なお、インナービット10を回転しないで掘削する場合には、前記スプラインの形成を省力して、ハンマー103がケース101に対して回転自在にしてもよい。
二重掘削ビット3を構成するインナービット10は、外周部11の前面(図中、下面)に近い範囲に外周側に突出した略円環状の打撃付与部12が設置され、打撃付与部12の前面(下側の斜面)が打撃付与面12aを形成し、打撃付与部12の後方(図中、上側)に軸方向の段差を有する回転付与部15(外周側に突出している)が設置され、回転付与部15の掘削時の回転方向側の側面が回転付与面15aを形成している。また、外周部11および打撃付与部12は、軸方向に設けられた4条の切欠溝14によって分断されている。
一方、二重掘削ビット3を構成するアウタービット20は、前面に近い範囲に内周側に突出した略円環状の打撃受け部22が設置され、打撃受け部22の内周側の後面(上側の斜面)が打撃受け面22aを形成している。また、打撃受け部22の後方に軸方向の段差からなる回転受け部25(内周側に突出している)が設置され、回転受け部25の掘削時の回転方向とは反対の側面が回転受け面25aを形成している。さらに、アウタービット20外周面に円環状の外周溝24が形成されている。
したがって、インナービット10をアウタービット20に装着すると、インナービット10に付与された軸方向の打撃力(ダウンザホールドリル100のピストン102の下降によってハンマー103を経由して付与される)は、当接する打撃付与面12aおよび打撃受け面22aを介してアウタービット20に伝達される。
また、インナービット10に付与された円周方向の回転(掘削駆動ブロック80によって掘削管5を経由して付与される)は、当接する回転付与面15aおよび回転受け面22aを介してアウタービット20に伝達される。
ケーシングシュー6の内面には円環状の内周溝6aが形成され、内周溝6aとアウタービット20の外周溝24とが形成する円環状の空間に、C字状の弾性部材6bが配置されている。すなわち、弾性部材6bによって、ケーシングシュー6はアウタービット20に対して、軸方向には拘束され、円周方向には回転自在に連結されている。
図3は本発明の実施形態に係る二重管式掘削装置における掘削駆動ブロックを模式的に示すものであって、(a)は側面図、(b)は正面図、(c)は裏面図である。図3において、掘削駆動ブロック80は傾動ブロック70に設置され、傾動ブロック70は昇降ブロック60に傾動自在に設置されるものである(これについては別途詳細に説明する)。
なお、本発明において、掘削駆動ブロック80と傾動ブロック70とを一体にしたものが「掘削機本体」に相当している。また、傾動ブロック70と昇降ブロック60とが一体化している場合(傾動ブロック70が昇降ブロック60に対して傾動しない場合)には、掘削駆動ブロック80と傾動ブロック70と昇降ブロック60とを一体にしたものが、「掘削機本体」に相当する。
掘削管接続部81は断面6角形の止まり孔であって、抜け防止ピン(図示しない)が打ち込まれる抜け防止孔82が形成されている。なお、掘削管5の端部が断面6角形の柱状に形成されていない場合、たとえば、断面4角形の場合には、掘削管接続部81の止まり孔もまた、断面6角形でなく、断面4角形に形成されることになる。
掘削用油圧モータ84は公知の型式であって、外面には油圧ホース(図示しない)を接続するため油圧継手85が突出している。なお、掘削管5を回転しないで掘削する場合には、掘削用油圧モータ84は撤去されるものである。
二重管式掘削装置1は、以上の構成であるから、公知のダウンザホールドリルを用いた施工方法と同様の要領で地盤に掘削孔を形成することができる。
[工程1]すなわち、インナービット10およびダウンザホールドリル100が設置された掘削管5とアウタービット20がケーシングシュー6を介して設置されたケーシング7とを、インナービット10とアウタービット20とを着脱自在に連結することによって一体にする。
[工程2]そして、掘削管5を掘削駆動ブロック80の掘削管接続部81に接続する。
[工程3]そして、かかる一体になった掘削管5とケーシング7とを、掘削孔を形成する位置に、鉛直または所定の傾斜した角度に配置する。
[工程4]そして、ダウンザホールドリル100に圧縮空気を送ると共に、掘削管5を回転する。そうすると、ダウンザホールドリル100のピストン102は、インナービット10に連結されたハンマー103を打撃する。また、掘削管5の回転はダウンザホールドリル100のケース101を経由してインナービット10に伝達される。そして、アウタービット20とインナービット10とは一体的に組み合わせているから、かかる両者(二重掘削ビット3に同じ)の打撃と回転によって掘削が実行されることになる。
[工程6]さらに、ケーシング7については、施工の目的に応じて、たとえば、そのまま地盤内に残置されたり、内部にモルタルが注入されたまま地盤内に残置されたり、あるいは、内部にモルタルが注入された後、地上に回収されたりする。
再び、図1の(b)において、基板ブロック30は、下面が平面を形成する枠体31と、枠体31に設置され、支柱ブロックを着脱自在に設置するため支柱ブロック設置部32と、基板ブロック30が地面2に載置された際、その移動や浮き上がりを防止するためのペグ(図示しない)が貫通する貫通孔(図示しない)と、を有している。
支柱ブロック40は基板ブロック30に着脱自在に設置されるものであって、支柱ブロックベース41と、支柱ブロックベース41の上面に固定された支柱立設部42と、ケーシング7を軸方向に移動自在で、軸垂直方向には拘束するケーシング案内部43と、を有している。
支柱立設部42は支柱47を支柱ブロックベース41に対して垂直または所定の角度に保持するものであって、たとえば、支柱47が複数の鋼管によって形成される場合には、支柱立設部42は、該複数の鋼管が挿入自在な鋼管になる。
また、ケーシング案内部43はケーシング7が貫通自在な円筒状である。なお、ケーシング7の貫通を容易にするため、一対の断面半円状の部材から構成し、一方を支柱ブロックベース41に固定し、該固定したものに他方を開閉自在に取り付けてもよい。
シーブブロック50は、シーブ51と、シーブ51を回転自在に支持するシーブ軸52と、シーブカバー53と、支柱47の先端に設置するためのシーブブロック設置部(図示しない)と、を有している。
シーブブロック設置部は、たとえば、支柱47が鋼管によって形成されている場合には、該鋼管が挿入自在な止まり穴である。
ウインチブロック90は、支柱ブロック40に着脱自在に設置されるものであって、支持板91と、支持板91に設置された昇降用油圧モータ92と、昇降用油圧モータ92によって回転される巻き取りドラム93、巻き取りドラム93に巻き取られる昇降用ワイヤ(図示しない)と、を有している。
昇降ブロック60は、それぞれ中央に貫通孔(以下「傾動孔」と称す)61が形成された一対の昇降板62と、一対の昇降板62を繋ぐ案内部63と、を具備している。一対の傾動孔61は同軸であって、傾動ブロック70に設置された傾動軸71が回動自在に侵入するものである。
なお、傾動ブロック70に、傾動軸71に替えて貫通孔が形成された場合には、昇降ブロック60には、傾動孔61に替えて前記貫通孔に摺動自在に侵入する軸が設置されることになる。
傾動ブロック70は傾動軸71および傾動板74を有し、傾動軸71を介して昇降ブロック60に着脱自在かつ傾動自在に取り付けられ、傾動板74に掘削駆動ブロック80が固定されるものである。
傾動軸71は先端に抜け防止孔72が形成された円柱であって、昇降ブロック60に設けられた傾動孔61に挿入されるものである。すなわち、傾動軸71が傾動孔61を貫通した状態で、抜け防止孔72に抜け防止ピン73が打ち込まれることによって、傾動軸71は昇降ブロック60の傾動孔61から抜け出し不能になり、傾動ブロック70は昇降ブロック60に対して傾動(回動に同じ)自在になる。
図4は本発明の実施形態に係る二重管式掘削装置を掘削位置に配置する配置方法の例を模式的に示す側面図であって、複数の工程を一図にまとめて示している。すなわち、前記工程4を詳細に説明するものである。すなわち、掘削管(図示しない)およびケーシング7の先端に二重掘削ビット3が設置され、掘削孔中にケーシング7を残置する場合について説明する。なお、一部(油圧ホース、圧空ホース、昇降用ワイヤ等)の記載を省略している。
[工程4の2]基板ブロック30に支柱ブロック40を設置する。
[工程4の3]支柱ブロック40にウインチブロック90を設置する。すなわち、ウインチブロック90を支柱ブロック40を介して基板ブロック30に着脱自在に設置する。
[工程4の4]昇降ブロック60を案内した状態で、支柱47を支柱立設部42に設置する。このとき、あらかじめ支柱47の先端にシーブブロック50(昇降用ワイヤがシーブ51に係止した状態で、シーブカバー53が設置されている)が設置されている。
[工程4の9]昇降用ワイヤを巻き上げることによって、掘削機本体(昇降ブロック60と傾動ブロック70と掘削駆動ブロック80とから形成されている)を引き上げる。このとき、当初、略水平であったケーシング7は上端部が引き上げられて、徐々に起立し、やがて、支柱47と平行になる(たとえば、鉛直になる)。
[工程4の10]ケーシング7が支柱47と平行になったところで、昇降用ワイヤの巻き上げを停止し、ケーシング7の下端部を、支柱ブロック40に設置されているケーシング案内部43内に挿入する。
なお、本発明の二重管式掘削装置は、前記のような組み立て式の支柱に設置されるものに限定するものではなく、公知の掘削機のガイドシェルマストに設置されてもよい。
また、掘削駆動ブロック80は、支柱に対して傾動するものに限定するものではなく、傾動しないもの、すなわち、支柱(あるいは、公知の掘削機のガイドシェルマスト)に平行の姿勢を維持したまま昇降するものであってもよい。このとき、掘削管5と掘削機本体(掘削駆動ブロック80に同じ)との連結は、掘削管5およびケーシング7を立設した後で、高い位置(たとえば、地上から所定の高さだけ高い位置に設置されたスタンド上)で実行されることになる。
2 地面
3 二重掘削ビット
5 掘削管
6 ケーシングシュー
6a 内周溝
6b 弾性部材
7 ケーシング
7a ケーシング孔
10 インナービット
11 外周部
12 打撃付与部
12a 打撃付与面
14 切欠溝
15 回転付与部
15a 回転付与面
20 アウタービット
22 打撃受け部
22a 打撃受け部面
24 外周溝
25 回転受け部
25a 回転受け面
30 基板ブロック
31 枠体
32 支柱ブロック設置部
40 支柱ブロック
41 支柱ブロックベース
42 支柱立設部
43 ケーシング案内部
47 支柱
50 シーブブロック
51 シーブ
52 シーブ軸
53 シーブカバー
60 昇降ブロック
61 傾動孔
62 昇降板
63 案内部
66 把手
70 傾動ブロック
71 傾動軸
72 抜け防止孔
73 抜け防止ピン
74 傾動板
75 ワイヤ設置用孔
76 フランジ
76a 貫通穴
77 アーム取り付け板
78 カウンタウエイト用アーム
79 カウンタウエイト用ネジ棒
80 掘削駆動ブロック
81 掘削管接続部
82 抜け防止孔
84 掘削用油圧モータ
85 油圧継手
86 圧空受入部
87 圧空継手
89 カウンタウエイト
90 ウインチブロック
91 支持板
92 昇降用油圧モータ
93 ドラム
100 ダウンザホールドリル
101 ケース
102 ピストン
103 ハンマー
Claims (3)
- 地盤を掘削する掘削刃を具備するインナービットと、
前記インナービットに、掘削方向に向けた打撃力を付与するダウンザホールドリルと、
該ダウンザホールドリルに連結された掘削管と、
地盤を掘削する掘削刃を具備し、前記インナービットに付与された打撃力が伝達されるアウタービットと、
該アウタービットに、管軸を回転中心として回転自在に連結されたケーシングと、
地盤に立設される支柱を保持する支柱ブロックと、
該柱ブロックに設置されたケーシング案内部と、
前記支柱に案内されて昇降する昇降ブロックと、
該昇降ブロックに傾動自在に設置された傾動ブロックと、
該傾動ブロックに固定された掘削駆動ブロックと、
を有する二重管式掘削装置において、
前記昇降ブロックが下降した状態で、前記掘削管の端部および前記ケーシングの上端部をそれぞれ前記掘削駆動ブロックに連結する工程と、
前記昇降ブロックを上昇して、前記ケーシングの下端部を前記ケーシング案内部に挿入する工程と、
前記ダウンザホールドリルに圧縮空気を供給して、前記インナービットおよびアウタービットに掘削方向に向けた打撃力を付与することによって地盤を掘削すると共に、該掘削に伴って前記ケーシングを地盤に引き込む工程と、を有することを特徴とする二重管式掘削装置の施工方法。 - 前記昇降ブロックが下降した状態で、前記ケーシングが略水平な姿勢で前記掘削駆動ブロックに連結され、
前記昇降ブロックを上昇した際、前記ケーシングが前記支柱と平行になることを特徴とする請求項1記載の二重管式掘削装置の施工方法。 - 地盤を掘削する掘削刃を具備するインナービットと、
前記インナービットに、掘削方向に向けた打撃力を付与するダウンザホールドリルと、
該ダウンザホールドリルに連結された掘削管と、
地盤を掘削する掘削刃を具備し、前記インナービットに付与された打撃力が伝達されるアウタービットと、
該アウタービットに、管軸を回転中心として回転自在に連結されたケーシングと、
地盤に立設される支柱を保持する支柱ブロックと、
該柱ブロックに設置されたケーシング案内部と、
前記支柱に案内されて昇降する昇降ブロックと、
該昇降ブロックに傾動自在に設置された傾動ブロックと、
該傾動ブロックに固定され、前記掘削管の端部が連結される掘削駆動ブロックと、
を有し、
前記ダウンザホールドリルに圧縮空気が供給された際、前記インナービットおよびアウタービットに掘削方向に向けた打撃力が付与されることによって地盤が掘削されると共に、該掘削に伴って前記ケーシングが地盤に引き込まれることを特徴とする二重管式掘削装置。
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