(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔内に埋め込まれるアウターパイプに囲まれて削岩機のシャンクロッドに接続されるインナロッドの先端に取り付けられた削孔ユニットを備え、前記アウターパイプとインナロッドとを前記削岩機によって操作して前記削孔ユニットによって地中を削孔しつつ前記アウターパイプを前記インナロッドと共に地中に押し込むようにした二重管方式削孔用ドリル装置において、前記削孔ユニットは、中央孔を穿孔する削孔ビット部と前記中央孔を拡径するリングビット部との冠状の一体物から成り、前記削孔ユニットを前記インナロッドに取り外し自在に接続する削孔ユニット接続手段を備えていることを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の二重管方式削孔用ドリル装置であって、前記削孔ユニット接続手段は、前記インナロッドの先端に接続されるビットアダプタを含み、前記ビットアダプタは、前記削孔ユニット内への差込・回転動作で前記削孔ユニットのアダプタ結合部に結合される削孔ユニット結合部を有することを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置。
【請求項３】
請求項２に記載の二重管方式削孔用ドリル装置であって、前記削孔ユニット接続手段は、前記ビットアダプタに相互に回転自在に嵌合されたケーシングシューを更に含み、前記ケーシングシューは、前記アウターパイプに接続され、且つ前記削孔ユニットのリングビット部の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部を有することを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の二重管方式削孔用ドリル装置であって、前記ビットアダプタの削孔ユニット結合部は、前記削孔ユニットの内端に係合すべき結合ヘッドを有し、前記削孔ユニットのアダプタ結合部は、前記結合ヘッドが通過すべき縦溝と前記削孔ユニットの結合ヘッドに対する相対的な回転によって噛み合うべき噛み合い部とから成っていることを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネルを掘削する際に、トンネルの天井等を囲む表面の岩壁を削孔するのに用いられる二重管方式削孔用ドリル装置に関し、更に詳細に述べると、削孔と同時に打設される埋設管（アウターパイプ）内を延びるインナロッドの先端に取り付けられる削孔ヘッドを備えた二重管方式削孔用ドリル装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のドリル装置は、一般に、アウターパイプ（埋設管）内に挿入されたインナロッドの先端に取り付けられてアウターパイプの先端から露出する削孔ユニットを備えており、この削孔ユニットをインナーロッドを介して削岩機によって操作して地中を削孔しつつアウターパイプとインナロッドとを地中に押し込み、削孔終了後に、インナロッドをアウターロッドから抜き出して回収し、アウターロッドを地中に埋設するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
従来技術のドリル装置において、削孔ユニット（ドリルユニット）は、岩壁の中央孔を穿孔する削孔ビット（センタードリル）とこの中央孔を拡径するリングビット（サイドドリル）とから成っており、削孔ビットは、穿孔内に取り残されるべきリングビットから取り外自在にしてこのリングビットに組み付けられている。また、この削孔ユニットのリングビットは、アウターパイプに接続され、削孔ビットは、インナロッドに接続され、インナロッドは、削岩機に接続されている。
【０００４】
しかし、この従来技術のドリル装置は、削孔ユニットの削孔ビットとリングビットとを別々に製造し、これらを取り外し自在に組み合わせるので、削孔ビットとリングビットとを組み付ける作業と削孔ビットとアウターパイプとを接続するための接続部の組み付け作業とを必要し、作業性が低い欠点があった。
【０００５】
また、削孔ビットとリングビットとは別体であるので、削孔ユニットの製造が複雑で高価となる上に、これらのビット間の機械的強度が低い欠点があった。
【０００６】
特に、この従来技術において、リングビットは、削孔ビットにバヨネット方式で結合されているが、削孔ビットの掘削打撃力は、削孔ビットの外周とリングビットの内周とのバヨネット方式によって相互に噛み合う部分を介してリングビットに伝達されるので、伝達部分の面積が小さく、掘削打撃力の伝達効率が低く、従って、掘削効率が低く、単位時間当たりの掘削速度が低い欠点があった。
【０００７】
【特許文献】
特表平８−５０４９０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、削孔ユニットを高い強度で容易に製造することができ、従って削孔作業を効率よく、精度よく行うことができるのに適合した二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の課題は、削孔ユニットに大きな伝達面積で面で掘削打撃力を伝達して高い掘削速度で掘削することができ二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題解決手段は、削孔内に埋め込まれるアウターパイプに囲まれて削岩機のシャンクロッドに接続されたインナロッドの先端に取り付けられた削孔ユニットから成り、アウターパイプとインナロッドとを削岩機によって操作して削孔ユニットによって地中を削孔しつつアウターパイプをインナロッドと共に地中に押し込むようにした二重管方式削孔用ドリル置において、削孔ユニットは、中央孔を穿孔する削孔ビット部とこの中央孔を拡径するリングビット部との冠状の一体物から成っており、この削孔ユニットをインナロッドに取り外し自在に接続する削孔ユニット接続手段を備えていることを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の課題解決手段において、削孔ユニット接続手段は、インナロッドの先端に接続されるビットアダプタを含み、このビットアダプタは、削孔ユニット内への差込・回転動作でこの削孔ユニットのアダプタ結合部に結合される削孔ユニット結合部を有するものとすることができる。
【００１２】
また、この削孔ユニット接続手段は、ビットアダプタに相互に回転自在に嵌合されたケーシングシューを更に含み、このケーシングシューは、アウターパイプに溶接などによって接続され、且つ削孔ユニットのリングビット部の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部を有するものとすることができる。
【００１３】
ビットアダプタの削孔ユニット結合部は、削孔ユニットの内端に係合すべき結合ヘッドを有し、削孔ユニットのアダプタ結合部は、この結合ヘッドが通過すべき縦溝と削孔ユニットの結合ヘッドと噛み合うべき噛み合い部とから成っているのが好ましい。
【００１４】
このように、二重管方式削孔用ドリル装置が削孔ビット部とリングビット部とが一体である削孔ユニットを備えていると、削孔ビットとリングビットとを一回の鋳造（又は切削加工）で製造することができるので、削孔ユニットの製造が容易で安価となり、また削孔ビットとリングビットとの間の機械的強度が高く、削孔作業を確実に行うことができる。
【００１５】
ビットアダプタは、その結合ヘッドの上端面と削孔ユニットの内端面との接触部分を介して掘削打撃力を削孔ユニットに伝達するので、インナロッドからビットアダプタに伝達される掘削打撃力は、この結合ヘッドと削孔ユニットとの大きな接触面積で削孔ユニット（削孔ビット部とリングビット部との一体物）に伝達され、従って削孔ユニット全体が受ける掘削打撃力は高く、掘削速度を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、本発明に係わる二重管方式削孔用ドリル装置１０は、図１及び図２に示すように、トンネル１等を掘削する際に予め坑内の奧の地盤を補強する目的で地山２を先受けするために切羽３の上縁３ａに沿ってその上方の地山部分２ａに斜めにアウターパイプ（埋設管）１２を打設するのに用いられる。
【００１７】
図２に示すように、複数のアウターパイプ１２がトンネル１の天井に沿って並べて打設される。各アウターパイプ１２は、図１に示すように、数ｍの長さの複数の鋼管製のパイプユニット１２Ａ１、１２Ａ２、１２Ａ３、−−−等を順次継ぎ足して所定の長さとされる。
【００１８】
アウターパイプ１２を切羽３の前方に埋設するために、図１に示すように、削岩機１４のシャンクロッド１４Ｓに接続されてアウターパイプ１２の中に挿入される中空のインナロッド１６が用いられる。このインナロッド１６は、図１に示すように、複数の単位ロッド１６Ａ１、１６Ａ２、１６Ａ３、−−−等をカップリング１８を介して順次連結して形成される。削岩機１４のシャンクロッド１４Ｓは、シャンクロッド連結カップリング２０を介してインナロッド１６の後端に連結される。
【００１９】
本発明の二重管方式削孔用取ドリル装置１０は、インナロッド１６の先端に取り付けられた削孔ユニット２２とこの削孔ユニット２２をインナロッド１６に取り外し自在に接続する削孔ユニット接続手段２４とを備えている。
【００２０】
削孔ユニット２２は、図３及び図４に示すように、相互に一体に形成された削孔ビット部２６とリングビット部２８との冠状の一体物から成っている。この冠状の一体物である削孔ユニット２２は、鋼鉄を鋳造して作られるのが好ましいが、切削加工によって作ることもできる。削孔ビット部２６とリングビット部２８とは、その先端面に露出するように埋め込まれた超硬チップ２６Ｔ、２８Ｔを有する。削孔ビット部２６は、地山２の岩壁に中央孔２ｂを穿孔する機能を有し、また、リングビット部２８は、この中央孔２ｂを拡径する機能を有する。
【００２１】
削孔ユニット接続手段２４は、インナロッド１６の先端の雄ねじが結合される雌ねじ結合部３０Ｔを有するビットアダプタ３０を含み、このビットアダプタ３０は、冠状削孔ユニット２２内に差込・回転動作でこの冠状削孔ユニットに結合する削孔ユニット結合部３２を有する。また、削孔ユニット２２は、このビットアダプタ３０に対応してその削孔ユニット結合部３２が差し込まれこの削孔ユニット結合部３２との相対的な回転によってビットアダプタ３０が結合されるアダプタ結合部３３を有する。
【００２２】
更に詳細に述べると、ビットアダプタ３０の削孔ユニット結合部３２は、削孔ユニット２２内に入り込んで削孔ユニット２２に結合される結合ヘッド３２Ｈを含み、この結合ヘッド３２Ｈは、その下方に、後に述べる削孔ユニット２２の２つの弧状突条（雄型噛み合い部）が係入して噛み合う２つの弧状凹部（雌型噛み合い部）３２Ｒを有する。なお、このビットアダプタ３０は、その外面に２つの縦溝３０Ｇを有し（図７及び図８参照）、これらの縦溝３０Ｇは、削孔ユニット２２に差し込む際に削孔ユニット２２の後に述べる弧状突条を逃げる機能と掘削時に発生するスライムをアウターパイプ１２に誘導する機能とを有する。縦溝３０Ｇの下端は、雌ねじ結合部の手前で終わっており、アウターパイプ１２にスライムを導く傾斜面を有する（図３及びず４参照）。
【００２３】
一方、削孔ユニット２２のビット結合部３３は、リングビット部２８に対応する内周にビットアダプタ３０の結合ヘッド３２Ｈが通過することができる２つの誘導溝３３Ｇとこれらの誘導溝３３Ｇの間に設けられて結合ヘッド３２Ｈを抜け止めするようにその下方の弧状凹部（雌型噛み合い部）３２Ｒに係入して結合ヘッド３２Ｈに噛み合う２つの弧状突条（雄型噛み合い部）３３Ｐとから成っている。
【００２４】
インナロッド１６にねじ結合されたビットアダプタ３０は、その結合ヘッド３２Hを縦溝３０Ｇが削孔ユニット２２の弧状突条３３Ｐに相対するようにして削孔ユニット２２内に差込み、次いでインナロッド１６と共にビットアダプタ３０を削孔ユニット２２に対して相対的に（掘削時の回転方向と同じ方向に）回転して削孔ユニット２２の弧状突条３３Ｐとビットアダプタ３０の弧状凹部３２Ｒとを噛み合わせる。従って、ビットアダプタ３０は、削孔ユニット２２に結合部３２、３３を介してバヨネット式に結合されることが解る。
【００２５】
特に、注目すべきことは、削孔ユニット２２は、その内部上端面にビットアダプタ３０の結合ヘッド３２Ｈの上端面が係合することである。掘削時の打撃力は、インナロッド１６からビットアダプタ３０の結合ヘッド３２Ｈの上端面を経て削孔ユニット２２の内端面に伝達され、一方、回転力は、ビットアダプタ３０の弧状突条３２Ｐと削孔ユニット２２の弧状凹部３３Ｒの壁との噛み合いによって伝達される。
【００２６】
削孔ユニット接続手段２４は、図１及び図２に示すように、ビットアダプタ３２に相互に回転自在に嵌合されたケーシングシュー３４を更に含み、このケーシングシュー３４は、アウターパイプ１２の先端傾斜面１２Ｃに対応する反対傾斜面３４Ｃを有し、これらの傾斜面１２Ｃと３４Ｃとの間で形成される開先部分を溶接してアウターパイプ１２に接続される。図３において符号Ｗは、ケーシングシュー３４とアウターパイプ１２との間の溶接部を示す。
【００２７】
ケーシングシュー３４は、削孔ユニット２２のリングビット部２８の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部３６を有する。このリングビット結合部３６は、ケーシングシュー３４の外周に形成された断面略半円状の環状溝３８とこの環状溝３８に係入されてリングビット部２８の下端内鍔２８Ｆによって抜け止めされる柔軟性のワイヤ結合部材４０とから成っている。このワイヤ結合部材４０は、リングビット部２８の外面に開口してその内部空間に貫通するワイヤ貫通孔２８Ｈから差し込まれてリングビット部２８内に差し込まれたケーシングシュー３４の環状溝３８内に係入される。
【００２８】
ビットアダプタ３０とケーシングシュー３４とは、その相対する面に相互に係合する肩部３０S、３４Sをそれぞれ有し、これらの肩部３０Ｓ、３４Ｓは、ビットアダプタ３０が削孔ユニット２２に結合された状態で相互に係合してインナロッド１６からの押し込み力をケーシングシュー３４を介してアウターパイプ１２に伝達してアウターパイプ１２を押し込むようにしている。
【００２９】
図３乃至図６に示すように、削孔ユニット２２は、削孔ビット部２６に設けられインナロッド１６の内部からビットアダプタ３０の中空部３０Ｈに圧送される削孔水を中央孔２ｂを穿孔すべき岩壁に噴射して土を砕くように導く二股状に分岐した導水孔４２を有する。また、削孔ユニット２２は、この導水孔４２の２つの出口に接近して設けられ削孔水によって砕かれて生ずるスライムを逆流するための２つの逆流孔４４を有する。これらの逆流孔４４は、ビットアダプタ３０の２つの縦溝３０Ｇ(図７及び図８参照）を介してアウターパイプ１２に連通しているので、スライムは、このアウターパイプ１２内を逆流して排出される。
【００３０】
このようにして、インナロッド１６の先端に取り付けられた削孔ユニット２２は、図１に示すように、削岩機１４のシャンクロッド１４Ｓからインナロッド１６を介して打撃力と回転力とを受けると共に、インナロッド１６内を圧送される圧力水が削孔ユニット２２の導水孔４２から噴出してアウターパイプ１２の先端開口より前方の地山部分２ａを削孔し、また、アウターパイプ１２は、図１に示すように、インナロッド１６に接続されたビットアダプタ３０からケーシングシュー３４を介して押し込み力を受けるので、削孔ユニット２２による削孔（穿孔）につれて前進する。
【００３１】
アウターパイプ１２が所定の長さで地山２に打設された後、インナロッド１６の先端のビットアダプタ３０を削孔ユニット２２のアウターパイプ１２から引き抜いてインナロッド１６をこのビットアダプタ３０と共に回収する。従って、削孔ユニット２２の一体の削孔ビット部２６とリングビット部２８とケーシングシュー３４とは、地中に取り残されたままとなる。なお、削孔ユニット２２内に差し込まれるビットアダプタ３０は、削孔ユニット２２から外されて回収されるので、地中に取り残される材料を最小限にして材料費の無駄を少なくすることができることが解る。
【００３２】
その後、図示しないシリカレジン等の注入材を注入する注入機にホースを介して接続された注入管をアウターパイプ１２の中に引き入れ、注入材をアウターパイプ１２内に充填し、またその一部をアウターパイプ１２の図示しない多数の吐出孔を通してアウターパイプ１２のまわりに漏出し、この内外の注入材を硬化して切羽３の前方の地山部分２ａを先受けする。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、ビットアダプタ３０Ｈは、２つの縦溝３０Ｇを有し、またその削孔ユニット結合部３２は、２つの弧状凹部３２Ｒを有し、それに伴って削孔ユニット２２のアダプタ結合部３３は、２つの弧状突部３３Ｐを有するが、これらの数は、３つ又はそれ以上であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、削孔ユニットが中央孔を穿孔する削孔ビット部とこの削孔ビットによって穿孔された中央孔を拡径するリングビット部とが一体となっているので、削孔ビットとリングビットとは、鋳造の如き一回の加工で製造することができるため、削孔ユニットの製造が容易となり、従って削孔ビットが地中に取り残されても全体的に安価となり、また削孔ビット部とリングビット部との間の機械的強度が高く、大きな衝撃を受ける削孔ユニットを破壊することなく、削孔作業を確実に行うことができる。
【００３５】
特に、ビットアダプタは、その結合ヘッドの上端面と削孔ユニットの内端面との接触部分を介して打撃力を削孔ユニットに伝達するので、インナロッドからビットアダプタに伝達される打撃力は、この結合ヘッドと削孔ユニットとの大きな接触面積で削孔ユニット（削孔ビット部とリングビット部との一体物）に伝達され、従って削孔ユニット全体が受ける打撃力は高く、掘削速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドリル装置を用いて地中を掘削しながら１つのアウターパイプ（埋設管）を埋設している状態を説明する概略側断面図である。
【図２】図１の状態を正面から説明する概略正断面図である。
【図３】本発明のドリル装置の要部の拡大縦断面図である。
【図４】図３のドリル装置に用いられる削孔ユニットの分解状態の縦断面図である。
【図５】図３の削孔ユニットの正面図である。
【図６】図３の削孔ユニットの背面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ トンネル
２ 地山
２ａ 地山部分
２ｂ 削孔部分
３ 切羽
４ 支保工
１０ ドリル装置
１２  アウターパイプ（埋設管）
１２Ａ１ パイプユニット
１２Ａ２ パイプユニット
１２Ａ３ パイプユニット
１２Ｃ  傾斜面
１４ 削岩機
１４Ｓ シャンクロッド
１６ 中空のインナロッド
１６Ａ 単位ロッド
１８ カップリング
２０ シャンクロッド連結カップリング
２２  削孔ユニット
２４  削孔ユニット接続手段
２６ 削孔ビット部
２６Ｔ  超硬チップ
２８ リングビット部
２８Ｈ  ワイヤ貫通孔
２８Ｔ  超硬チップ
３０  ビットアダプタ
３０Ｈ  中空孔
３０Ｔ  雌ねじ結合部
３０Ｇ  縦溝
３０Ｓ  肩部
３２  削孔ユニット結合部
３２Ｈ  結合ヘッド
３２Ｒ  弧状凹部（雌型噛み合い部）
３３  ビットアダプタ結合部
３３Ｇ  誘導溝
３３Ｐ  弧状突条（雄型噛み合い部）
３４  ケーシングシュー
３４Ｃ  反対傾斜面
３４Ｓ  肩部
３６  リングビット結合部
３８  環状溝
４０  ワイヤ結合部材
４２  二股状の導水孔
４４  逆流孔
Ｗ  溶接部
【図１】
0003713262.tif 000002
【図２】
0003713262.tif 000003
【図３】
0003713262.tif 000004
【図４】
0003713262.tif 000005
【図５】
0003713262.tif 000006
【図６】
0003713262.tif 000007
【図７】
0003713262.tif 000008
【図８】
0003713262.tif 000009