JPH09296676A - 自給進式ボーリング工法及び掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】先進孔及びそれに引続く拡孔掘削を行う工法に
おいて、到達孔の設置を要求されず、工期を短縮するこ
とができ、全体装置の簡素化を図ることができる自給進
式ボーリング工法及び掘削装置を提供する。 【解決手段】第１掘削機１により地盤に先進孔５を掘削
した後、ボーリングロッド２を先進孔５の孔壁に固定す
る。次に、先端にビット８を有する第１フレーム９と、
第２フレーム１０とを備えた第２掘削機７をボーリング
ロッド２に装着し、第２フレーム１０をボーリングロッ
ド２に固定した状態で、第２フレーム１０すなわちボー
リングロッド２から推進反力を得て第１フレーム９を推
進させ、先進孔５を拡孔する。所定距離掘削後、第１フ
レーム９をボーリングロッド２に固定するとともに、第
２フレーム１０の固定を解除し、第２フレーム１０を第
１フレーム９側に引寄せ、以下、同様の操作を繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自給進式ボーリ
ング工法及び掘削装置に関し、さらに詳細には、第１掘
削機により先進孔を掘削した後、自給進式の第２掘削機
により大径孔を掘削する工法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩盤等の硬質地盤内に下水管やガス、ケ
ーブル挿入管等の管を埋設するための掘削工法として、
発進縦坑から到達縦坑に向けてパイロットビットにより
先進孔を掘削した後、到達縦坑でパイロットビットをリ
ーミングビットに交換し、到達縦坑から発進縦坑に向け
て逆方向に拡孔掘削を行う工法が知られている（特公昭
６２−２７２３８号公報）。この工法は、オープンカッ
トによらずに、前記のような各種管の埋設用の孔を掘削
できる等の利点がある。

【０００３】しかしながら、この工法は到達縦坑の設置
が必須であり、しかも掘削工の開始までに設置しておか
なければならず、工期が比較的長くなり、また工程も制
限される。また、先進孔を拡孔するリーミング掘削の際
は、発進縦坑に設置された掘削ユニットの引寄力により
リーミングビットを推進させるため、発進縦坑のベー
ス、掘削ユニット等の設備が堅固なものでければならな
い、というような難点もある。

【０００４】また、先進孔の掘削後、先進孔を拡孔する
工法として、レイズボーラにより垂直孔を掘削する工法
が知られているが（例えば特開昭５７−１１２５９３号
公報）、この工法の場合も上下に坑道がなければ施工で
きず、到達孔の設置が必要である。さらに、トンネルボ
ーラにより大径孔を掘削する工法も、従来知られている
が、機械が大型で重量も大きい。

【０００５】

【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。

【０００６】この発明の目的は、先進孔及びそれに引続
く拡孔掘削を行う工法において、到達孔の設置を要求さ
れず、工期を短縮することができ、また全体装置の簡素
化を図ることができる自給進式ボーリング工法及び掘削
装置を提供することにある。

【０００７】

【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。

【０００８】すなわちこの発明は、第１掘削機により地
盤に先進孔を掘削した後、その掘削に用いたボーリング
ロッドを前記先進孔の孔壁に固定し、前記ボーリングロ
ッドから推進反力を得て第２掘削機を推進させ、該第２
掘削機により前記先進孔を拡孔して大径孔を掘削するこ
とを特徴とする自給進式ボーリング工法にある。

【０００９】またこの発明は、前記第２掘削機が、先端
にビットを有し、前記ボーリングロッドにその軸線方向
に移動自在に装着される第１フレームと、該第１フレー
ムの後方にあって、前記ボーリングロッドにその軸線方
向に移動自在に装着される第２フレームとを備え、前記
第２フレームを前記ボーリングロッドに固定した状態
で、該第２フレームから推進反力を得て前記第１フレー
ムを推進させることにより、前記大径孔を掘削し、所定
距離掘削後、前記第１フレームを前記ボーリングロッド
に固定するとともに、前記第２フレームの固定を解除
し、前記第１フレームから引寄せ反力を得て前記第２フ
レームを前記第１フレーム側に引寄せ、以下、同様の操
作を繰り返すことを特徴とする給進式ボーリング工法に
ある。

【００１０】さらにこの発明は、先進孔を掘削するため
の掘削機であって、ボーリングロッドを前記先進孔の孔
壁に固定する固定手段を有する第１掘削機と、前記先進
孔の孔壁に固定された前記ボーリングロッドから推進反
力を得て、前記先進孔を拡孔して大径孔を掘削するため
の第２掘削機とを備えてなることを特徴とする掘削装置
にある。

【００１１】さらにこの発明は、前記固定手段が前記ボ
ーリングロッドの外周面から半径方向に突出して、先進
孔壁を押圧する押圧部材を含むことを特徴とする掘削装
置にある。

【００１２】さらにこの発明は、前記押圧部材が前記ボ
ーリングロッドの軸線方向に間隔を置いて複数組設けら
れていることを特徴とする掘削装置にある。

【００１３】さらにこの発明は、前記第２掘削機が、先
端にビットを有し、前記ボーリングロッドにその軸線方
向に移動自在に装着される第１フレームと、前記第１フ
レームの後方にあって、前記ボーリングロッドにその軸
線方向に移動自在に装着される第２フレームと、前記第
１フレーム及び前記第２フレームを前記ボーリングロッ
ドに着脱自在に固定する固定手段と、前記第１フレーム
と前記第２フレームとの間に配置され、前記ボーリング
ロッドに固定された第２フレームから推進反力を得て前
記第１フレームを推進させるとともに、前記ボーリング
ロッドに固定された第１フレームから引寄せ反力を得て
前記第２フレームを前記第１フレーム側に引寄せる推進
手段とを備えてなることを特徴とする掘削装置にある。

【００１４】さらにこの発明は、前記第１、第２フレー
ムが前記ボーリングロッドが挿通される案内筒部を有し
ていることを特徴とする掘削装置にある。

【００１５】この発明によれば、第２掘削機による先進
孔の拡孔の際は、先進孔壁に固定されたボーリングロッ
ドから推進反力が得られる。すなわち、第２掘削機は自
給進式により先進孔の掘削方向と同方向に推進させられ
る掘削機であり、したがって到達孔の設置は不要であ
る。

【００１６】また、先進孔の掘削に用いたボーリングロ
ッドを利用して第２掘削機の推進反力を得る工法ないし
装置であるので、ボーリングロッドを先進孔の後壁に固
定する手段以外には、推進反力を得るための築造部材あ
るいは器具類等は不要であり、掘削装置全体の簡素化が
図れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を用
いて以下に説明する。図１はこの発明工法の実施の形態
を手順ごとに示す断面図である。図示の例は地盤に水平
孔を掘削する場合である。

【００１８】第１掘削機１は、ボーリングロッド２の先
端部を先進孔３の孔壁に固定する手段を具備している点
を除けば、周知の掘削機と同様であり、ロータリー式や
パーカッション式、あるいはロータリーパーカッション
式等の掘削機が用いられる。まず、図１（ａ）に示すよ
うに、先端にビット４を有するボーリングロッド２を掘
削ユニット３に装着し、通常の工法により先進孔５を掘
削する。この先進孔５の掘削により、切羽前方の岩盤調
査及び水抜き等の作業も併せて行うことができる。

【００１９】先進孔５を掘削したら、図１（ｂ）に示す
ように、ボーリングロッド２の固定手段を構成する押圧
部材６（詳細は後述する）を、ボーリングロッド２の外
周面から半径方向に突出させ、これを先進孔５の孔壁に
固定する。また、ボーリングロッド２から第１掘削機１
の掘削ユニット３を取外して、代わりに第２掘削機７を
ボーリングロッド２に装着する。第２掘削機７は、その
詳細構造は後述するが、ボーリングロッド２の軸線方向
に移動自在な第１、第２フレーム９、１０と、第１、第
２フレーム９、１０間に配置された推進手段である油圧
シリンダ１１とを備えている。第１フレーム９の先端に
はリーミングビット８が設けられている。

【００２０】第２掘削機７による掘削は、図１（ｃ）に
示すように、第２フレーム１０をボーリングロッド２に
固定した状態で、油圧シリンダ１１の伸長作動により第
１フレーム９を推進させ、同時にリーミングビット８を
回転させることにより行われる。これにより先進孔５が
拡孔されて大径孔１２が掘削される。

【００２１】大径孔１２を所定距離すなわち油圧シリン
ダ１１のストローク長の掘削をしたら、第１フレーム９
をボーリングロッド２に固定するとともに、第２フレー
ム１０の固定を解除する。そして、油圧シリンダ１１の
短縮作動により第２フレーム１０を第１フレーム９側に
引寄せる。以下、同様の操作を繰り返して、先進孔６を
拡孔する。

【００２２】以上の説明から明らかなように、第１フレ
ーム９の推進の際の推進反力は、第２フレーム１０から
得られ、第２フレーム１０の引寄せの際の引寄せ反力
は、第１フレームから得られる。すなわち、推進反力及
び引寄せ反力のいずれもが、先進孔６の孔壁に固定され
たボーリングロッド２から得られる。

【００２３】上述のようにしてボーリングロッド２の先
端部付近まで大径孔１２を掘削したら、第２掘削機７を
撤去する。その際、第２掘削機７に撤去のためのワイヤ
等の牽引手段を設けておき、第１、第２フレーム９、１
０のボーリングロッド２への固定を解除した状態で、第
２掘削機７を大径孔１２から引き出すことができる。第
１、第２フレーム９、１０を交互にボーリングロッド２
に固定し、油圧シリンダ１１の作動により、第２掘削機
７を掘進方向とは逆方向に移動させ、撤去することもで
きる。

【００２４】第２掘削機７の撤去後、押圧部材６による
ボーリングロッド２の先進孔５の孔壁への固定を解除
し、ボーリングロッド２を引き抜き、掘削が終了する。

【００２５】掘削予定距離が長い場合は、上述の先進孔
５及び大径孔１２の掘削を繰り返し行うようにしてもよ
い。すなわち、先進孔５及びこれに引き続いて大径孔１
２を適宜距離だけ掘削したら、ボーリングロッド２の先
進孔５の孔壁への固定を解除し、第１掘削機１により先
進孔２の掘削を再び開始する。そして、適宜距離掘削
後、ボーリングロッド２を先進孔５の孔壁に再び固定
し、第２掘削機７により先進孔５を拡孔するというよう
な工程を繰り返す。

【００２６】次に、この発明による掘削装置の実施の形
態について詳細に説明する。この発明による掘削装置は
図１に示したように第１掘削機１と、第２掘削機７とを
備えている。第１掘削機１においてボーリングロッド２
を先進孔５の孔壁に固定する固定手段の詳細が図２に示
されている。図２は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断
面図である。

【００２７】ボーリングロッド２の固定手段は、ボーリ
ングロッド２の周壁に設けられた孔１４に収容された押
圧部材である押圧シュー６を有している。この押圧シュ
ー６はボーリングロッド２の内部に配置された作動部材
である油圧シリンダ１５のピストンロッド１６に固定さ
れている。押圧シュー６は、先進孔５の掘削時には、ボ
ーリングロッド２の外周面から半径方向内方に後退した
後退位置にあり、先進孔５の孔壁への固定時に油圧シリ
ンダ１５の作動により外周面から半径方向外方に突出し
て孔壁を押圧する。

【００２８】押圧シュー６は同一円周上に複数設けら
れ、このような複数の押圧シュー６がボーリングロッド
２の軸線方向に間隔を置いて複数組設けられている。押
圧シュー６を作動させる作動部材としては、図２に示し
たような油圧シリンダ１５に代えて、ボーリングロッド
２の内周に油圧によるシリンダ室を区画形成し、そのピ
ストンロッドに押圧シュー６を連結する構造としてもよ
い。また、押圧シュー６に代えて、ボーリングロッド２
の周壁の一部を放射状に拡開可能とした拡開翼を設け、
この拡開翼の先端が先進孔５の孔壁に貫入する構造とし
てもよい。

【００２９】図３は第２掘削機７の詳細を示す軸線方向
断面図である。第２掘削機７を構成する第１フレーム
９、第２フレーム１０は、いずれも円筒形に形成され、
中心にボーリングロッド２が挿通される案内筒部１７、
１８を有している。第１フレーム９の先端部には、スラ
スト軸受１９を介して環状の面板２０が回転自在に装着
され、面板２０の前面にリーミングビット８が取付けら
れている。面板２０の後面にはリングギヤ２１が設けら
れ、このリングギヤ２１に回転駆動手段である油圧モー
タ２２のピニオン２３が噛合している。油圧モータ２２
の作動により面板２０が回転し、リーミングビット８が
回転する。なお、掘削流体の供給流路、この掘削流体に
より排出される掘屑の排出流路は図示しないが、適宜設
けることができる。

【００３０】第１フレーム９及び第２フレーム１０に
は、これらをボーリングロッド２に着脱自在に固定する
ための固定手段であるチャック装置２４、２５が設けら
れている。また、第１フレーム９を推進させる推進手段
である油圧シリンダ１１は、第１フレーム９と第２フレ
ーム１０との間に周方向に間隔を置いて複数固定されて
いる。

【００３１】リーミングビット８による大径孔１２の掘
削時には、チャック装置２５により第２フレームがボー
リングロッド２に固定され、この状態で油圧シリンダ１
１を伸長作動させることにより、第１フレーム９が推進
させられる。第２フレーム１０の引寄せ時には、チャッ
ク装置２４により第１フレーム９がボーリングロッド２
に固定され、またチャック装置２５による第２フレーム
１０の固定が解除される。この状態で油圧シリンダ１１
を短縮作動させることにより、第２フレーム１０が第１
フレーム側に引寄せられる。このような動作を繰返すこ
とにより、第１図で説明したような工法が実施される。

【００３２】チャック装置２４、２５は周知の構造を採
用することができ、図４に例示されている。図４はチャ
ック装置２４、２５を示す軸線方向断面図である。第
１、第２フレーム９、１０の案内筒部１７、１８の外周
に、環状のチャックケース２６が設けられ、このチャッ
クケース２６に複数のチャックピース２７が周方向に間
隔を置いて収容されている。一方、案内筒部１７、１８
には複数のチャックピース２７に対応して、これらの一
部が収容される孔２８が形成されている。

【００３３】チャックケース２６には作動部材である環
状の油圧シリンダ２９が形成され、そのピストンロッド
３０に摺動リング３１が固定されている。摺動リング３
１は半径方向に延びる溝３２が形成された環状の係合プ
レート３３を有し、チャックピース２７と摺動リング３
１とは溝３２に沿って移動自在で、また頭部が係合プレ
ート３３に係合可能なボルト３４により連結されてい
る。

【００３４】チャックピース２７はチャックケース２６
の内周にテーパ面３５により当接している。したがっ
て、油圧シリンダ２９が作動すると、チャックピース２
７は軸線方向及び半径方向に移動し、ボーリングロッド
２を掴持する。これにより、案内筒部１７、１８すなわ
ち第１、第２フレーム９、１０がボーリングロッド２に
固定される。

【００３５】上記実施の形態では、水平孔を掘削する場
合について説明したが、この発明は垂直孔、傾斜孔を掘
削する場合にも適用可能である。ボーリングロッドを先
進孔に固定する手段、第１、第２フレームをボーリング
ロッドに固定する手段、第１フレームの推進手段等の各
手段は、上記実施の形態に限らず、種々のメカニズムを
採用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、先進孔
及びそれに引続く拡孔掘削を行うに際し、到達孔の設置
を要求されることがなく、工期を短縮することができ、
また全体装置の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明による工法の実施の形態を示す
断面図である。

【図２】図２はボーリングロッドの固定手段を示し、図
１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図３は第２掘削機を示す軸線方向断面図であ
る。

【図４】図４はチャック装置を示す軸線方向断面図であ
る。

【符号の説明】

１…第１掘削機 ２…ボーリングロッド ５…先進孔 ６…押圧シュー ７…第２掘削機 ８…リーミングビット ９…第１フレーム １０…第２フレーム １１…油圧シリンダ（推進手段） １２…大径孔 １７，１８…案内筒部 ２４，２５…チャック装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１掘削機により地盤に先進孔を掘削した
   後、その掘削に用いたボーリングロッドを前記先進孔の
   孔壁に固定し、 前記ボーリングロッドから推進反力を得て第２掘削機を
   推進させ、該第２掘削機により前記先進孔を拡孔して大
   径孔を掘削することを特徴とする自給進式ボーリング工
   法。
2. 【請求項２】前記第２掘削機が、先端にビットを有し、
   前記ボーリングロッドにその軸線方向に移動自在に装着
   される第１フレームと、該第１フレームの後方にあっ
   て、前記ボーリングロッドにその軸線方向に移動自在に
   装着される第２フレームとを備え、 前記第２フレームを前記ボーリングロッドに固定した状
   態で、該第２フレームから推進反力を得て前記第１フレ
   ームを推進させることにより、前記大径孔を掘削し、 所定距離掘削後、前記第１フレームを前記ボーリングロ
   ッドに固定するとともに、前記第２フレームの固定を解
   除し、前記第１フレームから引寄せ反力を得て前記第２
   フレームを前記第１フレーム側に引寄せ、 以下、同様の操作を繰り返すことを特徴とする請求項１
   記載の自給進式ボーリング工法。
3. 【請求項３】先進孔を掘削するための掘削機であって、
   ボーリングロッドを前記先進孔の孔壁に固定する固定手
   段を有する第１掘削機と、 前記先進孔の孔壁に固定された前記ボーリングロッドか
   ら推進反力を得て、前記先進孔を拡孔して大径孔を掘削
   するための第２掘削機とを備えてなることを特徴とする
   掘削装置。
4. 【請求項４】前記固定手段が前記ボーリングロッドの外
   周面から半径方向に突出して、先進孔壁を押圧する押圧
   部材を含むことを特徴とする請求項３記載の掘削装置。
5. 【請求項５】前記押圧部材が前記ボーリングロッドの軸
   線方向に間隔を置いて複数組設けられていることを特徴
   とする請求項４記載の掘削装置。
6. 【請求項６】前記第２掘削機が、先端にビットを有し、
   前記ボーリングロッドにその軸線方向に移動自在に装着
   される第１フレームと、 前記第１フレームの後方にあって、前記ボーリングロッ
   ドにその軸線方向に移動自在に装着される第２フレーム
   と、 前記第１フレーム及び前記第２フレームを前記ボーリン
   グロッドに着脱自在に固定する固定手段と、 前記第１フレームと前記第２フレームとの間に配置さ
   れ、前記ボーリングロッドに固定された第２フレームか
   ら推進反力を得て前記第１フレームを推進させるととも
   に、前記ボーリングロッドに固定された第１フレームか
   ら引寄せ反力を得て前記第２フレームを前記第１フレー
   ム側に引寄せる推進手段とを備えてなることを特徴とす
   る請求項３記載の掘削装置。
7. 【請求項７】前記第１、第２フレームが前記ボーリング
   ロッドが挿通される案内筒部を有していることを特徴と
   する請求項６記載の掘削装置。