JPH03125785A - ダブルヘッダードリルによる表土堀削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、表土を水平および傾斜掘削などを行う掘削
工法において、ダブルヘッダードリルによる表土掘削工
法に関する。

［従来技術］ 土木工事において、表土に水平および傾斜の穴を掘削す
る工事がある。この掘削の目的は、例えばグラウトホー
ルの削孔、アンカー孔の削孔、薬液注入孔の削孔、発破
孔の削孔、水抜き孔の削孔などのためである。この掘削
機能を向上させるために、掘削ドリルに回転と衝撃荷重
をかけるのが提案されている。例えば、特開昭６０−１
４１９８７号公報には、外部パイプ系、穿孔クラウンを
支持する内部パイプ系、穿孔クラウンに衝撃を与える衝
撃手段、外部パイプ系駆動用第１回転駆動手段、内部パ
イプ系駆動用第２回転駆動手段を備えた表土類穿孔用穿
孔装置が開示されている。前記衝撃手段は、キャリッジ
に固定されており、内部パルプ系の後端に衝撃を与える
液圧式ハンマードリルからなる。

西ドイツ公開特許出願第２．９２４．３９２号には、内
部パイプ中に設けたダウン・ザ・ホール（Ｄｏｗｎ　　
Ｔｈｅ’　　Ｈｏ１ｅ）ハンマーと称される衝撃手段を
有し、穿孔クラウンに衝撃を与えるものが記載されてい
る。このハンマーにより穿孔クラウンは、回転中打撃を
受ける。一方、外部パイプ系は、ボアホールの前進量に
応じて回転して同時に前進する。

このボアホールの側壁は、外部パイプ系によって支持さ
れているので、地層は崩壊しない。内部パイプ系を通し
て、圧縮空気がＤＴＨハンマーに送られ、これによりこ
のハンマーが駆動されて打撃が行われる。ＤＴＨハンマ
ーを出た空気は、内部パイプ系と外部パイプ系の間の環
状溝を通して、ボアホールの底から排出される掘りくず
を外部流出させるのに使用される。ＤＴＨハンマーの排
出空気は、掘りくずを排出させるには不十分な場合が多
いので、通常掃除のために水を洪給して使用している。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した穿孔装置の提案により、高能率の穿孔が可能に
なった。通常、穿孔装置で削孔される地層は、均一なも
のではない。このため、前記した穿孔装置のドリルヘッ
ド部分は、種々の要因により曲がることになる。結果と
して、削孔された穴は、螺旋または蛇行を有する穴とな
る。

この発明は、水平および傾斜掘削において曲がりがなく
直線状の穴を掘削するダブルヘッダードリルによる表土
掘削工法を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段および作用］前記課題
を解決するなめに次のような手段および作用を採る。

先端に掘削用のビットを有するアウターケーシングと、
このアウターケーシング内に設けられかつ先端に掘削用
のビットを有するインナーロッドと、前記アウターケー
シングを回転駆動するためのアウターケーシング回転駆
動手段と、前記インナーロッドを回転駆動するためのイ
ンナーロッド回転駆動手段とからなり、前記両ビットに
よる掘削スライムを前記アウターケーシングとインナー
ロッドの間の隙間から戻すダブルヘッダードリルを用い
る表土掘削工法において、 前記アウターケーシングを第１の方向に回転させ、この
第１の方向と逆方向である第２の方向に前記インナーロ
ッドを回転させて表土掘削を行うことを特徴とするダブ
ルヘッダードリルによる表土掘削工法である。

前記インナーロッドの前記ビットは、前記インナーロッ
ドの後端から洪給した加圧空気で衝撃力を発生させるエ
アーハンマー手段で駆動すると良い。前記アウターケー
シングおよび／または前記インナーロッドに衝撃力を発
生するための衝撃発生手段を有すると更に効果的である
。

［実施例１］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、ダブルヘッドドリルユニットを一部断面した
図である。アウターケーシング１は、管状の部材であり
、先端には掘削用のメタルビット２を有している。メタ
ルビット２は、公知の超硬合金材などから作られたもの
で、岩磐などの硬い地層でも掘削できる。アウターケー
シング１の後端は、カップリング３に固定されている。

カップリング３の後端には、駆動ギヤ機構（図示せず）
が設けである。

駆動ギヤ機構は、油圧モータ４により回転駆動され、カ
ップリング３を回転駆動する。カップリング３の外周に
は、エアースライム排出継手５がカップリング３の外周
に回転自在に設けである。

エアースライム排出継手５は、アウターケーシング１の
回転中には固定されており、この吐出口６から掘削した
スライムがエアーと共に排出される。一方、インナーロ
ッド１０の後端は、アンビル１１を介してドリフタ−１
２に連結されている。ドリフタ−１２は、インナーロッ
ド１０に軸線方向に衝撃荷重と回転を与えるものである
。

ドリフタ−１２内には、衝撃発生油圧回路１４と回転駆
動用の油圧モータ１３を有している。アンビル１１は、
ドリフタ−１２で発生した衝撃荷重と回転を、アウター
ケーシング１に軸線方向に衝撃荷重を与えると共に、イ
ンナーロッド１０に油圧モータ１３による回転と衝撃荷
重を伝達する。なお、衝撃荷重を発生する油圧回路は、
特公昭２３１５０号工法゛、特公昭５４−３２９９２号
公報などで公知であり、ここでは詳記しない。

インナーロッド１０の先端には、掘削用のハンマービッ
ト９が設けである。このハンマービット９は、エアーハ
ンマー８により衝撃荷重が加えられる。このエアーハン
マー８は、前記したように供給された加圧空気より１ヤ
動するものであり、ＤＴＨハンマーと呼ばれている公知
のものである。

堀１迭− 以上のような、ダブルヘッドタイプのドリルユニッＩ・
で掘削する工法の例を述べる。前記ドリフタ−１２は、
回転と回転荷重を付与できるがこの工法では、ドリフタ
−１２の衝撃機能は使用しない。ダブルヘッドドリルユ
ニットをパワーユニツＩ・台（図示せず）に載せる。

油圧モータ４を起動しアウターケーシング１を回転駆動
（ａ方向）させる０本例では、１０〜２ＱＱｒｐｍの範
囲内の回転から選択する。この回転方向と逆方向（ｂ方
向）にインナーロッド１０もほぼ同じ回転数で回す、こ
れらの回転数は、掘削される土質の状態などで選択する
。パワーユニット台の送り装置によりドリルユニットを
送る。土質により異なるが約０．２ｍ／ｓ程度の速度で
送る。この送りと同時に、インナーロッド１０の中心孔
には、圧縮空気および水を供給する。

圧縮空気は、エアーハンマー８を掘削方向に振動させる
。メタルビット２とハンマービット９は、振動（Ｃ方向
）しつつ岩盤を破砕してスライムにし掘削を続ける。破
砕されたスライムは、空気、水と共に吐出口６から排出
される。また、インナーロッド１０とアウターケーシン
グとは、相互に逆回転しているので、互いに掘削に伴う
トルクを打ち消しあう。土質により若干具なるが従来は
水平掘削で約１／１１００（Ｌｏｏで１ｍの曲がり）の
曲がりであったが、本例では、約１／１０００　（１０
００ｍで１ｍの曲がり）程度の曲がりしかない直線穴が
掘削できた。

なお、掘削中の曲がりは次のようなメカニズムで発生す
ると推定できる。水平掘削を例にとる。

ハンマービット、メタルビット先端外周には、均一な掘
削荷重による反力が作用していると考えられる。なぜな
らば、ビットは外周に等角度位置に配置してあり、この
ビットによる掘削の反力も均一に外周にかかるので、ロ
ッドを曲げる力とはなり得ない。しかし、ロッドは長い
管であるから先端は重力により下方にたわむ。

既に掘削された穴とロッドの外周の径との間にわずかに
隙間がある。ロッドが回転していないときは、ロッドの
先端は自重により下方にたわみ掘削された穴の下の周面
で接触しロッドは支持される。掘削中はロッドの回転に
件って、下の周面からの自重に対する反力と回転に伴う
トルクとが合力となって、ロッド先端はある位置でバラ
ンスする。このバランス位置は、穴の下方の周面と上方
の周面との間の位置でかつ穴の側面方向である。

この状態で掘削を進めると掘削穴は曲がった穴となる。

なお、この曲がりのメカニズムは、理論上の推定であり
実際は土質の不均一など種々の条件を考慮する必要があ
る。

［実施例２］ 第２図に示すものは、ドリル部分を他の構造にした例を
示す。アウターケーシング２０内孔にインナーロッド２
１が挿入されている点では、前記実施例と同一である。

アウターケーシング２０の先端には、リングビット２２
が設けである。インナーロッド２１の先端には、イン・
ナービット２３が設けである。前記第１の第１実施例の
インナービットはインナーロッド１０の先端に設けた工
アーハンマー８で衝撃荷重を発生させているが、この第
２実施例はその機能を有していない。この衝撃力は、前
記ドリフタ−１２によりアウターケーシング２０にｄ方
向、インナーゲージング２１にｅ方向の衝撃力を発生さ
せる。

また、前記実施例では、水と圧力空気を先端掘削部に送
ったが、この実施例では、加圧された水をインナーロッ
ド２１の中心孔から供給する。スライムは、前記実施例
と同様にアウターケーシング２０とインナーロッド２１
との間から戻す。工゛法は、前記第１実施例と同様にア
ウターケーシング２０、インナーロッド２１とを互いに
逆方向に回転させることにより掘削を進める。

［実施例３１ 第３図に示すものは、第３の実施例である。インナーロ
ッド２６にＤＴＨハンマーを使用する点では第１実施例
と同一であるが、アウターケーシング２５の先端の構造
が相違する。アウターケーシング２５の外周には、スプ
ライン２７が形成してあり、このスプライン２７にハン
マービット２Ｓがスプライン結合されている。ハンマー
ビ・ｌト２８の後端外周には、ストッパープロ・ツク２
９環状にストップリング３０により係止されてし）る（
第３図（ｂ））。

スＩ・ツバ−ブロック２９は、アウターケーシング２５
の溝３１内を前後摺動する。この実施例では、アウター
ケーシング２５に回転ａと衝撃ｄを加えると、ハンマー
ビット２８は、前後動じより破砕力を増す。インナーケ
ーシング２６には、回転すと衝撃荷重ｅを前記第１実施
例に示した装置で加える。更に、インナーロッド２６の
中心孔には、空気圧が供給されているので、この空気圧
によりＤＴＨハンマー３２が衝撃荷重を加える。ノ＼ン
マービット２８は、前記リフター１２によるインナーロ
ッド２６に対する荷重と共に、二重に作動し、破砕力を
増加させる。

［池の実施例］ 前記した実施例は、いずれらアウターケーシングまたは
インナーロッドに衝撃荷重を加えているが、この衝撃荷
重は必ずしも必要ではなく、アウターケーシングとイン
ナーロッドを相互に逆方向に回転させるだけでも良い。

また、アウターケーシング、インナーゲージングのどち
らかに衝撃荷重をかけても良い。ＤＴＨハンマーも単独
または併用して使用しても良い。

［発明の効果］ 以上、詳記したように、この発明は、アウターゲースと
インナーロッド互いに単に逆回転させるだけで直線度の
高い穴が掘削できた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工法に用いる二重管ドリリングシス
テムの第１実施例、第２図は第２実施例の二重管ドリリ
ングシステム、第３図（ａ）は第３の実施例の二重管ド
リリングシステム、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のｂ−
ｂ断面図である。 １・・・アウターケーシング、２・・・メタルビット、
８・・・エアーハンマー、９・・・ハンマービット、１
０・・・インナーロッド、１１・・・アンビル、１２・
・・リフター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端に掘削用のビットを有するアウターケーシング
   と、このアウターケーシング内に設けられかつ先端に掘
   削用のビットを有するインナーロッドと、前記アウター
   ケーシングを回転駆動するためのアウターケーシング回
   転駆動手段と、前記インナーロッドを回転駆動するため
   のインナーロッド回転駆動手段とからなり、前記両ビッ
   トによる掘削スライムを前記アウターケーシングとイン
   ナーロッドの間の隙間から戻すダブルヘッダードリルを
   用いる表土掘削工法において、 前記アウターケーシングを第１の方向に回転させ、この
   第１の方向と逆方向である第２の方向に前記インナーロ
   ッドを回転させて表土掘削を行うことを特徴とするダブ
   ルヘッダードリルによる表土掘削工法。 ２、請求項１において、前記インナーロッドの前記ビッ
   トを前記インナーロッドの後端から供給した加圧空気で
   衝撃力を発生させるエアーハンマー手段で駆動すること
   を特徴とするダブルヘッダードリルによる表土掘削工法
   。 ３、請求項１または２において、前記アウターケーシン
   グおよび／または前記インナーロッドに衝撃力を発生す
   るための衝撃発生手段を有することを特徴とするダブル
   ヘッダードリルによる表土掘削工法。