JPH11182169A - リトラクトビットによる削孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の二重管掘削の場合、正循環による掘削
のため、内管と外管（ケーシング）との間の隙間は排出
される流体の速度が遅くならないよう余り大きくできな
かったので、内管の径は小さくならなかった。従って重
量が大となって削孔機が大型化する傾向があった。 【解決手段】 従来の内管の代りに一体形二重管ドリル
ロッド４１をリトラクトビット２０に接続した構成と
し、ケーシング４２を連行しつつ逆循環で掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシングを連行
して、地盤に削孔するために使用される、リトラクトビ
ットによる削孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ケーシングを連行する削孔装置に
は、特開平４−４１８９１号で開示された、図１２〜図
１６に示す「リトラクトビット」があった。このリトラ
クトビット１は、内管５の先端にリトラクトビット１の
本体部３が接続され、この本体部３の軸対称に穿設され
た複数の円孔３ａには、ビット部２である複数の分割体
２ａ，２ａ，２ａの枢軸２ｂが回動可能に嵌入され、枢
軸２ｂに形成された円環状の溝２ｃに外方から各一対の
抜け止めピン４、４がそれぞれ係合していた。リクトラ
クトビット１は、先端のビット部２が外管６（ケーシン
グ）から突出した状態で挿入され、拡径・縮径可能とな
っていた。そして、内管５の上端は、送水口７ａ，排水
口７ｂを有するクリーニングスイベル７に連結され、外
管６の上端はクリーニングスイベル７に遊嵌していた。

【０００３】但し、図１６に示すクリーニングスイベル
７をビット部２に送水する送水口７ａのみとし、外管６
の上端は地上までとして、地上にスタフィングボックス
を配設し、矢印の如く正循環管する切削水の排出を地上
で回収するようにしても良かった。この場合外管６はク
リーニングスイベル７が押下げるのではなく、自重で自
沈する。このリトラクトビットで削孔するには、ロータ
リパーカッションドリル（以下ＲＰＤと略称する）また
は通常のボーリング機で内管５、即ちリトラクトビット
１を図１２のようにＡ方向に回転させてビット径を拡径
させて所定深度まで削孔する。次に内容５を図１３のよ
うにＢ方向へ逆回転させてビット径を縮径させ内管５と
リトラクトビット１とを地上へ引揚げていた。

【０００４】図１７は、ダウンザホールドリルを使用し
た正循環の二重管掘削装置を示す。この二重管掘削装置
は、図１７に示す通りで、図に示す１０はダウンザホー
ルドリルで、これに内管９が接続されていた。８は、外
管（ケーシング）で下端には外周ビット８ａが装着さ
れ、この外周ビット８ａの後側部分８ｂの外周には軸線
方向の所定の長さを有する環状案内溝８ｃが形成されて
いる。外管８の連結チューブ８ｄには、その内周側に突
出する複数の突起８ｅが設けられ、これらの突起８ｅは
環状案内溝８ｃに嵌入していた。これにより、外周ビッ
ト８ａは、外管８に対して軸線方向に相対移動可能であ
り、また相対回転も可能であった。

【０００５】そして、内周ビット１１の外周に形成され
た内側係合部は、内側スプライン１１ａからなってい
た。内側スプライン１１ａは先端に傾斜した係合面１１
ｂを有し、この係合面１１ｂが外周ビット８ａにおける
環状突起部８ｆの係合面８ｇに係合していた。そして、
内側スプライン１１ａに対応して、外周ビット８ａの内
周にも内側スプライン１１ａと係合する外側スプライン
８ｈが設けられていた。これにより、内周ビット１１の
回転を外周ビット８ａに伝達するようになっていた。

【０００６】前記二重管掘削装置では、ボーリング機で
内管９を回転・給進するとスプライン１１ａ，８ｈを介
して外周ビット８ａが回転し、その際外管８は回転せ
ず、かつ内周ビット１１に付与された打撃力と給進力
は、内側スプライン１１ａを介して外周ビット８ａに伝
達される。従って、内管９に連行されて外管８が沈下
し、二重掘削がなされていた。

【０００７】以上説明したリトラクトビット及び前記二
重管掘削装置以外にも、従来多用されているＲＰＤによ
る二重管掘削がある。これは、内管先端にはクロスビッ
ト等の全断面図掘削ビットを、外管先端にはクラウンビ
ットを装着し、内・外管に打撃と回転を与えながら給進
するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の装
置の内最初の「リトラクトビット」の場合、ビットの分
割体２ａが抜け止めピン４によって装着されているの
で、分割体２ａの枢軸２ｂの円環状の溝２ｃと抜け止め
ピン４との接触部が面接触しないので、過大な荷重によ
り損傷したり、繰り返しの荷重により寿命が短かい等の
欠点があった。次に、２番目の「二重管削孔装置」の場
合外周ビット８ａには内周ビット１１に付与された打撃
力が伝達されるのであって、内周ビット１１と外周ビッ
ト８ａの両方に同時に打撃力が加わるのではないから、
打撃力による掘削力が弱かった。さらに、外周ビット８
ａと外管８との接続構造が複雑で故障の原因となってい
た。

【０００９】次に、最後のＲＰＤによる二重管掘削では
内管だけでなく外管にも打撃力をビットに伝達しながら
掘削するため、外管の強度も必要であり、さらに、内・
外管共にクリーニングスイベルに、螺着（ピン止めの場
合もある）されているので、ロッド接続は、先ず外管の
ねじを外し、内管を後退させ（引揚げ）、内管のねじを
外す。次に、接続する内管のねじを接続し、前進後外管
のねじを接続する。そのため、内管の出し入れが必要
で、工程が多く面倒であった。

【００１０】また、前記三つの従来の例の場合、内管内
から流体を送り内・外管の隙間を返す正循環では、排出
流体は、スライムと一緒に排出されるので、内・外管の
隙間（クレアランス）が大きいと、流速が低下するの
で、大容量の流体が必要となったり、別の構造、例えば
内管の外周にスパイラルの羽根を取り付けてオーガとす
る等の手段が必要となっていた。また、クレアランスを
小さくするため内管のロッド径を大きくすると重くな
り、深く掘削する場合には、掘削機の大型化が必要とな
っていた。

【００１１】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、リトラクトビットと、一体形二重管ドリルロッ
ドを採用することにより従来の欠点を解消し、また、リ
トラクトビットの分割体の抜止め部品としてＵ字片を用
いることにより、分割体の強度の向上を図ったリトラク
トビットによる削孔装置を提供せんとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、下記の手段を採用している。すなわち本発明
のリクトラクトビットによる削孔装置は、円筒形のケー
シングと、先端のビット部が拡・縮可能な状態で前記ケ
ーシングから突出して本体部が挿入されたリトラクトビ
ットと、このリトラクトビットにヘッドサブを介して接
続された一体形二重管ドリルロッドのとを具備し、この
一体形二重管ドリルロッドの上端は、その外管・内管の
隙間を経て内管に流体が連通するクリーニングスイベル
に連結され、逆循環で流体が送られている。

【００１３】また、前記リトラクトビットは、ヘッドサ
ブを介さずに直接前記一体形二重管ドリルロッドに接続
されている。

【００１４】また、前記リトラクトビットの本体部の外
側とケーシング内側とには、それぞれ段差が形成され、
それぞれの立上りの面である下向きの面と上向きの面と
は互に接触している。

【００１５】また、本発明のリトラクトビットによる削
孔装置は、円筒形のケーシングと、先端のビット部が拡
・縮可能な状態でケーシングから突出して本体部が挿入
されたリトラクトビットホロータイプダウンザホールド
リルと、これに接続された一体形二重管ドリルロッドと
を具備し、この一体形二重管ドリルロッドの上端は、そ
の外管・内管の隙間を経て内管に流体が連通するクリー
ニングスイベルに連結され、逆循環で流体が送られてい
る。

【００１６】また、前記リトラクトビットホロータイプ
ダウンザホールドリルの外側とケーシング内側とには、
それぞれ段差が形成され、それぞれの立上り面である下
向きの面と上向きの面とは互に接触している。

【００１７】また、前記ビット部の複数の分割体の枢軸
には、基端に円環状の溝が形成され、本体部の軸孔に嵌
入された状態で、外方から前記溝にＵ字片が嵌合され、
かつ、このＵ字片はピンまたはセットビス等のセット金
具で固定されている。

【００１８】また、本発明のリトラクトビットによる削
孔装置は、円筒形のケーシングと、先端の分割体ビット
部がケーシングから突出してマルチボディの複数の円孔
に回転可能に挿入されたリトラクトビットマルチダウン
ザホールドリルと、これに接続された一体形二重管ドリ
ルロッドとを具備し、この一体形二重管ドリルロッドの
上端は、外管・内管の隙間を経て内管に流体が連通する
クリーニングスイベルに連結され、逆循環で流体が送ら
れている。

【００１９】また、本発明のリトラクトビットによる削
孔装置は、前記マルチボディの外側と外管の内側とに
は、それぞれ段差が形成され、それぞれの立上がり面で
ある下向の面と上向の面とは互に接触している。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下添付図に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図３は、リクトラクトビッ
トに一体形二重管ドリルロッドを接続し、ケーシングを
連行する構成で、リクトラクトビット２０は従来例で説
明した「リクトラクトビット」と大体同じである。図で
は、リクトラクトビット２０の分割体２１ａは３個であ
るが、拡・縮する構造であれば３個に限定されず複数で
あれば良い。図１では、ヘッドサブ３０を介してリスト
ラクトビット２０が一体形二重管ドリルロッド４１に接
続されている。そして、先端のビット部２１は、拡・縮
可能な状態でケーシング４２から突出し、本体部２２は
ケーシング４２に挿入されている。図１は、本体部２２
の外側とケーシング４２内側とにそれぞれ段差が２２
ｂ，４２ａが形成され、それぞれの立上り面である下向
きの面２２ｃと、上向きの面４２ｂ（図２）とは、互に
接触しており、削孔機がＲＰＤである場合には打撃力と
給進力が、通常のボーリング機の場合は給進力が、ケー
シング４２に伝達されケーシング４２が連行されるよう
になっている。但し、前述の段差２２ｂ，４２ａがな
く、本体部２２が軸方向に上下方向共に摺動可能な構成
となっていても良い。

【００２１】段差２２ｂ，４２ａが形成されている場合
には、ケーシング４２は地盤中をリトラクトビット２０
により下方へ押し下げられるが、段差２２ｂ，４２ａが
形成されていない場合でも拡径されたビット部２１によ
りケーシング４２より少し大きい径の孔が先行して掘削
されているので、ケーシング４２は、自重で沈下する
が、地上の他の手段（ドリルヘッド等）により押し下げ
ても良い。また、本発明は水平掘削にも適用可能であ
り、この場合は流体等で強制的に押し込まれる。一体形
二重管ドリルロッド４１の上端は、その内管４１ａ，外
管４１ｂの隙間を経て、内管４１ａに流体が連通するよ
う（矢印で示す）クリーニングスイベル４３に連結さ
れ、逆循環で流体が送られる。図１に示す、一体形二重
管ドリルロッド４１は、ねじ結合のカップリングタイプ
である。流体としては主として切削液が使用される。

【００２２】図２に示すように、ヘッドサブ３０を使用
せず、リクトラクトビット２０が一体形二重管ドリルロ
ッド４１に直接連結される構成でも良い。図３の（ａ）
は、図２のＡ−Ａ線断面を示し、３個の分割体２１ａ，
２１ａ，２１ａの枢軸２１ｂの基端には円環状の溝２１
ｃが形成され、本体部２２の軸孔２３に嵌入された状態
で外方から溝２１ｃにＵ字片２２ａが嵌入され、側方か
らそれぞれ一本のピンで固定されている。そして、図３
の（ｂ）は、（ａ）においてケーシング４２がない場合
の側面を示している。図１の場合も、また後述する図４
に示すリクトラクトビットホロータイプダウンザホール
ドリルの場合も分割体２１ａの抜け止め構造は同じ構造
である。

【００２３】次に、図４及び図５はリクトラクトビット
ホロータイプダウンザホールドリルの縦断面図で、図４
は下半分、図５は上半分を示す。この構造は、従来の先
端に形成されていた内周ビット１１（図１７参照）の代
りに３個の分割体２１ａ，２１ａ，２１ａが装着され
て、リトラクトビットのビット部２１が構成されたもの
である。但し、分割体２１ａは３個である必要はなく拡
縮する構造であれば３個に限定されず複数であれば良
い。ビット部２１は拡・縮可能な状態でケーシング４２
から突出して本体部５０が挿入されており、本体部５０
は図４に示すようにケーシング４２に対し、軸方向摺動
可能な構造でも良いし、前述のように本体部５０とケー
シング４２とにそれぞれ段差が形成され、これにより本
体部５０がケーシング４２を地中へ強制的に連行する構
造にしても良い。図４及び図５の場合は、ケーシング４
２は自重で沈下するが、地上の他の手段（ドリルヘッド
等）により押下げても良い。

【００２４】本体部５０の上端には一体形二重管ドリル
６１が接続され、その上端に接続されたクリーニングス
イベル（図示せず）を経て矢印方向に流体、この場合は
圧気（発泡剤等を含む場合もある）が逆循環で送られ
る。図６は、ビット部２１の下面を示し、（ａ）は縮径
の状態、（ｂ）は拡径の状態をそれぞれ示している。

【００２５】図７及び図８はリトラクトビットマルチダ
ウンザホールドリルの縦断面図で、図７は下半分、図８
は上半分を示す。この構造は、従来、大口径掘削のた
め、ダンザホールドリルが複数本（３本が多い）マルチ
ボディ７３の軸心と平行に軸対称に配設され、各ダウン
ザホールドリルの先端に形成されていた同心円の円形平
面のビット部を、リトラクトビットの分割体に代えたも
ので、マルチボディ７３を回動させると分割体ビット部
７１は、本体部７２と共に回動し、拡縮するようになっ
ている。図７に示すように、分割体ビット部７１はケー
シング４２から突出して、マルチボディ７３の３本（複
数）の円孔に回動可能に挿入されている。

【００２６】マルチボディ７３は図７，図８に示すよう
にケーシング４２に対し、軸方向摺動可能な構造でも良
いし、図示しないがマルチボディ７３とケーシング４２
とにそれぞれ段差が形成され、これによりマルチボディ
７３がケーシング４２を地中へ強制的に連行する構造に
しても良い。図７及び図８の場合は、ケーシング４２は
自重で沈下するが、地上の他の手段（ドリルヘッド等）
により押下げても良い。マルチボディ７３の上端には、
図８に示すように一体形二重管ドリルロッド６１が接続
され、その上端に接続されたクリーニングスイベル（図
示せず）を経て矢印方向に流体、この場合圧気（発泡剤
等を含む場合もある）が逆循環で送られる。図９はビッ
ト部の下面を示し、（ａ）は拡径の状態を、（ｂ）は縮
径の状態をそれぞれ示す。

【００２７】図１０，図１１は一体形二重管ドリルロッ
ドの断面図で、図１０はピン接続タイプで、図５のリト
ラクトビットホロータイプダウンザホールドリル及び図
８のリトラクトビットマルチダウンザホールドリルにそ
れぞれ示されているが、これ等には図１１に示すねじ接
続タイプを使用しても良い。また、図１０，図１１に示
すタイプは図１及び図２に示すリクトラクトビットに用
いても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、下記のよ
うな効果を奏するものである。 （１）従来は分割体が抜け易かったが本発明の場合ＲＰ
Ｄで作業しても強度があり、寿命が長い（請求項６）。

【００２９】（２）先端にビットを有しないケーシング
を連行できるので、ケーシングの強度は大きい必要がな
い。

【００３０】（３）ケーシングは従来の二重管掘削にお
ける外管のようにクリーニングスイベルへの着脱作業を
する必要がないので作業の能率が向上する。

【００３１】（４）一体形二重管ドリルロッドを用いて
逆循環で掘削するので、ロッドの着脱が簡単であると共
に、管径が小さくてすむので、重量軽減ができ費用も安
くなり、掘削機も小型ですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すリクトラクトビッ
トによる削孔装置の図で、（ａ）は縦断面を、（ｂ）
（ｃ）は下面のビット面で縮径の状態、拡径の状態をそ
れぞれ示す。

【図２】本発明の他の実施の形態を示し、ヘッドサブの
ない場合の縦断面図である。

【図３】分割体の抜け止めの説明図で、（ａ）は図２の
Ａ−Ａ線断面を、（ｂ）は（ａ）においてケーシングの
ない場合の側面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すリトラクトビッ
トホロータイプダウンザホールドリルの下半分断面図で
ある。

【図５】図４に対する上半分の断面図である。

【図６】図４の下面の図で、（ａ）は縮径の状態を
（ｂ）は拡径の状態をそれぞれ示す。

【図７】本発明の他の実施の形態を示すリクトラクトビ
ットマルチダウンザホールの下半分断面図である。

【図８】図７に対する上半分の断面図である。

【図９】図７の下面の図で、（ａ）は拡径の状態を
（ｂ）は縮径の状態をそれぞれ示す。

【図１０】ピン接続の一体形二重管ドリルロッドの断面
図で、（ａ）は縦断面を、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断
面をそれぞれ示す。

【図１１】ねじ接続の一体形二重管ドリルロッドの縦断
面図である。

【図１２】従来のリクトラクトビッドのビット面の拡径
の状態の説明図である。

【図１３】従来のリトラクトビットのビット面の縮径状
態の説明図である。

【図１４】従来のリトラクトビットの一部縦断面図であ
る。

【図１５】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１６】従来のリトラクトビットの全体縦断面図であ
る。

【図１７】従来のダウンザホールドリルによる二重管掘
削装置の説明図である。

【符号の説明】

２０ リクトラクトビット ２１ ビット部 ２１ａ 分割体 ２１ｂ 枢軸 ２１ｃ 溝 ２２，５０，７２ 本体部 ２２ａ Ｕ字片 ２２ｂ，４２ａ 段差 ２２ｃ，４２ｂ 面 ２３ 軸孔 ３０ ヘッドサブ ４１，６１ 一体形二重管ドリルロッド ４２ ケーシング ４３ クリーニングスイベル ７１ 分割体ビット部 ７３ マルチボディ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形のケーシングと、 先端のビット部が拡・縮可能な状態で前記ケーシングか
   ら突出して本体部が挿入されたリトラクトビットと、 このリトラクトビットにヘッドサブを介して接続された
   一体形二重管ドリルロッドのとを具備し、 この一体形二重管ドリルロッドの上端は、その外管・内
   管の隙間を経て内管に流体が連通するクリーニングスイ
   ベルに連結され、逆循環で流体が送られることを特徴と
   するリトラクトビットによる削孔装置。
2. 【請求項２】 前記リトラクトビットは、ヘッドサブを
   介さずに直接前記一体形二重管ドリルロッドに接続され
   ていることを特徴とする請求項１記載のリトラクトビッ
   トによる削孔装置。
3. 【請求項３】 前記リトラクトビットの本体部の外側と
   ケーシング内側とには、それぞれ段差が形成され、それ
   ぞれの立上りの面である下向きの面と上向きの面とは互
   に接触していることを特徴とする請求項１または２記載
   のリトラクトビットによる削孔装置。
4. 【請求項４】 円筒形のケーシングと、先端のビット部
   が拡・縮可能な状態でケーシングから突出して本体部が
   挿入されたリトラクトビットホロータイプダウンザホー
   ルドリルと、 これに接続された一体形二重管ドリルロッドとを具備
   し、この一体形二重管ドリルロッドの上端は、その外管
   ・内管の隙間を経て内管に流体が連通するクリーニング
   スイベルに連結され、逆循環で流体が送られることを特
   徴とするリトラクトビットによる削孔装置。
5. 【請求項５】 前記リトラクトビットホロータイプダウ
   ンザホールドリルの外側とケーシング内側とには、それ
   ぞれ段差が形成され、それぞれの立上り面である下向き
   の面と上向きの面とは互に接触していることを特徴とす
   る請求項４記載のリトラクトビットによる削孔装置。
6. 【請求項６】 前記ビット部の複数の分割体の枢軸に
   は、基端に円環状の溝が形成され、本体部の軸孔に嵌入
   された状態で、外方から前記溝にＵ字片が嵌合され、か
   つ、このＵ字片はピンまたはセットビス等のセット金具
   で固定されていることを特徴とする請求項１，２，３，
   ４または５記載のリトラクトビットによる削孔装置。
7. 【請求項７】 円筒形のケーシングと、 先端の分割体ビット部がケーシングから突出してマルチ
   ボディの複数の円孔に回転可能に挿入されたリトラクト
   ビットマルチダウンザホールドリルと、 これに接続された一体形二重管ドリルロッドとを具備
   し、この一体形二重管ドリルロッドの上端は、外管・内
   管の隙間を経て内管に流体が連通するクリーニングスイ
   ベルに連結され、逆循環で流体が送られることを特徴と
   するリクトラクトビットによる削孔装置。
8. 【請求項８】 前記マルチボディの外側と外管の内側と
   には、それぞれ段差が形成され、それぞれの立上がり面
   である下向の面と上向の面とは互に接触していることを
   特徴とする請求項７記載のリトラクトビットによる削孔
   装置。