JPH04146393A - 穴掘削工法および掘削装置 - 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］ この発明は穴掘削工法および掘削装置に関する。

さらに詳しくはアウタケーシングおよびその内部に配置
されたインナロッドの双方に、回転力と打撃力とを与え
て地盤を掘削する二重管式掘削工法とその装置に関する
。

［従来技術］ 二重管式掘削工法として、油圧式ロータリーパーカッシ
ョンドリルによる工法が知られている。

この油圧式ロータリーパーカッションドリル工法は、従
来のロータリ式ポーリングに比較し、回転力のほかに油
圧による打撃力が加わるため、掘削深度が浅い場合は１
０数倍の掘削速度を持つ。

このためこの工法は、現在土木業界、ポーリング業界で
掘削工事において多用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記油圧式パーカッションドリルは、そのアウタケーシ
ングおよびインナロッドに回転力と打撃力を与える駆動
装置が地上に設置される。このため、掘削深度が深くな
ると、打撃力の伝達ロスが大きくなり、打撃力がケーシ
ングおよび口・ソドの各先端のビットまで十分に伝達さ
れなくなり、掘削速度が遅くなるという欠点があった。

ちなみに、油圧式０−タリーパーカッションドリルでの
掘削深度は、一般に５０〜６０ｍが限度であるとされて
いる。

この発明は、上記のような従来工法のもつ欠点を解消し
、二重管式掘削工法において、大深度掘削に対応できる
穴掘削工法およびその装置を提供することを目的とする
。

ところで、穴掘削装置としてエテノ１ンマによるものが
従来知られている。このエテノ１ンマは、ボーリングロ
ッドの先端に接続され、内部に空気圧によって作動する
ピストン等からなる打撃機構が組み込まれている。この
エテノ１ンマは掘削孔内に入るためコンパクトなもので
あるが、一般に打撃力は駆動部を地上に設置する形式の
油圧式ロータリーパーカッションドリルに比較して小さ
い。従って、浅い掘削深度においては、油圧式ロータリ
ーパーカッションドリルは、その打撃力がビ・ソト先端
まで十分伝わるので、エアハンマに比べて掘削速度がは
るかに早い。

しかし、エアハンマはボーリングロッドの先端部に装着
されるため、すなわち打撃力の発生源がロッド先端部に
あるため、どんなに掘削深度が深くなっても先端のビッ
トに加わる打撃力が変わらないという利点がある。

この発明は、上記のようなエアハンマの利点に着目して
なされたものである。

この発明は上記目的を達成するため、次の手段を採る。

すなわち、この発明による工法は、それぞれ先端にビッ
トを有するアウタケーシングと中空のインナロッドとを
備えた二重管を用いる二重管式掘削工法であって、 ａ、深度が浅い掘削範囲において、前記アウタケーシン
グおよび前記インナロッドの双方に、地表部から回転力
と打撃力とを与えて掘削する第１掘削工程と、 ｂ、この第１掘削工程に引き続く深度が深い掘削範囲に
おいて、前記アウタケーシングに地表部からの回転力と
打撃力との付与を続行する一方、前記インナロッドには
地表部からの回転力と該インナロッドの先端部に組み込
んだ打撃機構からの打撃力とを付与して掘削する第２掘
削工程とからなる穴掘削工法にある。

また、この発明による装置は、 ａ、先端にビットを有するアウタケーシングと、ｂ、こ
のアウタケーシング内に同軸的に配置され、内部に流体
流路が形成された中空のインナロッドと、 ｃ、このインナロッドの先端部に接続され内部に打撃機
構が組み込まれるとともに、先端にビットが設けられた
流体圧式ノ１ンマと、 ｄ、前記アウタケーシングおよび前記インナロッドの各
後端部に接続され、両部材に回転力と打撃力とを与える
ための駆動装置と、 ｅ、前記インナロッドの前記流体流路に接続され、この
流体流路を経て前記打撃機構に圧力流体を供給するため
の流体供給源とを備えた穴掘削装置にある。

前記インナロッドの中間部に前記駆動装置および前記流
体圧式ハンマの各打撃力を吸収するための衝撃吸収機構
が設けられる。

圧力流体として圧力空気が採用される。

［作用コ 掘削深度が浅い第１掘削工程では、アウタケーシングお
よびインナロッドに回転力および打撃力が伝達され、特
にインナロッドに打撃力が十分に伝達されるので早い掘
削速度が得られる。

掘削深度が深い第２掘削工程では、インナロッドにはそ
の先端部内部に組込んだ打撃機構により、直接打撃力が
付与され、その伝達ロスがほとんどなく、掘削速度の低
下がない。

衝撃吸収機構を設けることにより、流体圧式ハンマの打
撃機構からの打撃力と、地表部に設置した駆動装置から
の打撃力とが互いに干渉しない。

圧力流体として圧力空気を使用することにより、掘屑が
この空気流により地表に排出される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明による穴掘削装置の断面図であり、
この装置によりこの発明による工法が実施される。

掘削装置は横向きに示されているが、縦穴および横穴を
掘削する際のいずれにも適用できる。

アウタケーシング１は、掘削深度が深くなるにつれて順
次接続される複数のケーシングユニット２を有している
。ケーシングユニット２の先端には、スターチングケー
シング３がネジ接続されている。更にこのスターチング
ケーシング３の先端には、リングビット４がネジ接続さ
れている。ケーシングユニット２の後端にはヘッド５が
設けられ、このヘッド５の後端に油圧式駆動装置６から
回転力および打撃力を伝達するための伝達軸７が連結さ
れている。

アウタケーシング１内に同軸的に中空のインナロッド８
が収容されている。インナロッド８は、アウタケーシン
グ１と同様に、掘削深度が深くなるにつれて順次接続さ
れる複数のロッドユニット９を有している。

インナロッド８の後端には、エクステンションロッド１
０を有し、このエクステンションロッド１０はヘッド５
に固定されている。ヘッド５の外周に注入口１１および
排出口１２を有するスイベル１３が回転自在に設けられ
ている。注入口１１は、インナロッド８に形成された流
路１４と連通している。

以上までの構成は従来の油圧式ロータリーパーカッショ
ンドリルと同様である。

インナロッド８の先端にエアハンマ１５が接続されてい
る。このエアハンマ１５は先端にインナービット１６を
有している。エアハンマ１５それ自体は周知のものであ
り、その内部に図示しないが空気圧によって作動するピ
ストンシリンダ機構からなる打撃機構が組み込まれてい
る。

また、後端のロッドユニット９とエクステンションロッ
ド１０との間には後述する第２工程において、衝撃吸収
機構１７が接続される。衝撃吸収機構１７としては、こ
の実施例ではこの出願人によって特願平２−５１８４７
号においてすでに提案されたものが使用されている。

この衝撃吸収機構１７は第２図に断面図で示すようなも
のである。

衝撃吸収機構１７は、ロッドユニット９にねじ込まれる
第１結合部１８と、この第１結合部１８にねじ込まれて
連結されたボス部１９と、このボス部１９に結合されか
つエクステンションロッド１０にねじ込まれる第２結合
部２０とから構成されている。これらの中心部には前記
した流路１４が形成されている。

ボス部１９の内面には六角ボス２１が形成されている。

また、第１結合部１８の外周には、六角ボス２１に嵌合
する六角軸２２が形成されている。

この六角ボス２１と六角軸２２との結合から、変位吸収
部としての六角ドライブが構成されている。

すなわち、六角ドライブを介してエクステンションロッ
ド１０からロッドユニット９に回転力および打撃力の伝
達を行うとともに、各ロッドユニット９の軸方向変位を
吸収するようになっている。

第１結合部１８の内周には環状の複数枚のゴム板２３の
層と金属スペーサ２４とが交互に重合されて緩衝部が構
成されている。ゴム板２３と金属スペーサ２４は、その
内側の第２結合部２０の筒状の軸２５とブロックにより
保持されている。

次に上記掘削装置を使用した場合の掘削工法の実施例に
ついて説明する。

深度が浅い掘削範囲（第１掘削工程） 注入口１１に図示しないポンプ等を介して清水供給源２
６を連結する。

駆動装置６を作動させ、アウタケーシング１およびイン
ナロッド８の双方に回転力および打撃力を与え、ビット
４．１６により地盤を掘削する。

このときエアハンマ１５の打撃機構は作動していない。

すなわち、第１掘削工程においてはエアハンマ１５を連
結しであるが、掘削形態としては従来の油圧式ロータリ
ーパーカッションドリル工法と同様の形態が採られる。

掘削に際しては、清水供給源２６から清水がインナロッ
ド８の流路１４に供給され、ビット１６付近から排出さ
れる。この清水はビット４．１６によって砕いた掘屑を
伴い、泥水として排出口１２を経て地上に排出される。

深度が深い掘削範囲（第２掘削工程） 第１掘削工程での掘削により深度が深くなると、アウタ
ケーシング１およびインナロッド８による打撃力が弱く
なる。そこで、清水供給源２６に替えて圧力空気供給源
２７を注入口１１に連結するとともに、衝撃吸収機構１
７を取付ける。

インナロッド８に供給された圧力空気は、流路１４を経
てエアハンマ１５に供給される。この圧力空気の供給に
よりエアハンマ１５の打撃機構が作動し、ビット１６に
打撃力を与える。同時に駆動装置６の作動によりアウタ
ケーシング１およびインナロッド８の双方に回転力およ
び打撃力を与える。

インナロッド８には駆動装置６とエアハンマ１４の打撃
機構との打撃力が作用することとなる。

しかし、両灯撃力は衝撃吸収機構１７により吸収される
。

すなわち衝撃吸収機構１７の第１結合部１８およびボス
部１９と、第２結合部２０とは六角ドライブ（六角ボス
２１と六角軸２２）を介してロッドユニット９およびエ
クステンションロッド１０の各軸方向変位を吸収する。

このとき、ロッドユニット９およびエクステンションロ
ッド１０の振動による六角ドライブの衝撃は、ゴム板２
２の層により緩衝される。

なお、圧力空気は掘屑を伴い、排出口１２から地上に排
出される。

変形例 上記実施例では、掘削の初期からすなわち第１掘削工程
の段階からエアハンマ１５を取付け、掘削を行っている
。しかし、これに限らず、第１掘削工程では従来の油圧
式ロータリーパーカッションドリルそのものを使用し、
第１掘削工程終了後エアハンマ１５を取付け、第２掘削
工程を行ってもよい。

流体圧式ハンマとして、エアハンマ１５を使用している
が、液体圧により作動するハンマを使用してもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、掘削深度が浅い第１掘
削工程においては、従来と同様に早い掘削深度が得られ
る。また掘削深度が深い第２掘削工程においては、イン
ナロッドにその先端部内部に組込んだ打撃機構により直
接打撃力が付与されるので、伝達ロスがほとんどなく、
掘削速度の低下がない。その結果、大深度掘削を行う場
合の掘削速度を十分早めることができ、作業能率が向上
する。

衝撃吸収機構を設けることにより、ハンマの打撃力と駆
動装置の打撃力とが互いに干渉しあうことがなく、装置
の破壊を防止できる。圧力流体として圧力空気を使用す
ることにより、空気流により掘屑を地上に排出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明工法に使用する装置の断面図、第２図
は衝撃吸収機構の断面図。 １・・・アウタケーシング ６・・・駆動装置 １５・・・エアハンマ １７・・・衝撃吸収機構 ４・・・ビット ８・・・インナロッド １６・・・ビット 特許出願人　　株式会社吉田鉄工所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ先端にビットを有するアウタケーシングと
   中空のインナロッドとを備えた二重管を用いる二重管式
   掘削工法であって、 ａ、深度が浅い掘削範囲において、前記アウタケーシン
   グおよび前記インナロッドの双方に、地表部から回転力
   と打撃力とを与えて掘削する第１掘削工程と、 ｂ、この第１掘削工程に引き続く深度が深い掘削範囲に
   おいて、前記アウタケーシングに地表部からの回転力と
   打撃力との付与を続行する一方、前記インナロッドには
   地表部からの回転力と該インナロッドの先端部に組み込
   んだ打撃機構からの打撃力とを付与して掘削する第２掘
   削工程とからなる穴掘削工法。 ２、ａ、先端にビットを有するアウタケーシングと、 ｂ、このアウタケーシング内に同軸的に配置され、内部
   に流体流路が形成された中空のインナロッドと、 ｃ、このインナロッドの先端部に接続され、内部に打撃
   機構が組み込まれるとともに、先端にビットが設けられ
   た流体圧式ハンマと、 ｄ、前記アウタケーシングおよび前記インナロッドの各
   後端部に接続され、両部材に回転力と打撃力とを与える
   ための駆動装置と、 ｅ、前記インナロッドの前記流体流路に接続され、この
   流体流路を経て前記打撃機構に圧力流体を供給するため
   の流体供給源とを備えた穴掘削装置。 ３、請求項２において、前記インナロッドの中間部に配
   置され、前記駆動装置および前記流体圧式ハンマの各打
   撃力を吸収するための衝撃吸収機構を有する穴掘削装置
   。 ４、請求項２、３のいずれか１項において、前記圧力流
   体が圧力空気からなる穴掘削装置。