(57)【要約】【課題】ビットのボーリングロッドからの円滑な切り離しを可能とする。【解決手段】ビット３が先端に取り付けられると共に回動可能なラッチ爪８が設けられたラッチケース４と、パッカー２２を備え、湧水を取り出す導水管と連通した状態で導水管と共にボーリングロッド６に挿入されるパッカー管２０と、パッカー管２０に取り付けられ、ラッチケース４に挿入されることによりラッチ爪８を反係合方向に回動させるラッチ解除部材３０と、ラッチ解除部材３０のラッチケース４への挿入によりラッチケース４とラッチ解除部材３０とを結合させる結合用ラッチ３４と、結合用ラッチ３４を反係合方向に回動させる解除ピン３９と、を備える。る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリングロッドの先端側に設けたビットが掘削孔を掘削し、前記掘削孔内で膨張させたパッカーにより掘削孔を遮断して湧水を掘削孔から取り出して水圧を測定する装置に用いるビット脱着装置であって、
前記ビットが先端に取り付けられると共に回動可能なラッチ爪が内部に設けられ、前記ラッチ爪の係合によって前記ボーリングロッドの先端側に取り付けられるラッチケースと、
前記パッカーを備え、前記湧水を取り出す導水管と連通した状態で導水管の先端に取り付けられ導水管と共に前記ボーリングロッドに挿入されるパッカー管と、
前記パッカー管の先端に取り付けられ、前記ラッチケースに挿入されることにより前記ラッチ爪を反係合方向に回動させるラッチ解除部材と、
前記ラッチ解除部材に取り付けられ、ラッチ解除部材のラッチケースへの挿入によりラッチケースと係合してラッチケースとラッチ解除部材とを結合させる結合用ラッチと、
前記パッカー管を通じて前記ラッチ解除部材内に導入されて前記結合用ラッチを反係合方向に回動させる解除ピンと、を備えていることを特徴とするビット脱着装置。
【請求項２】
前記ラッチ爪は前記ボーリングロッドの先端に取り付けられたストッパロッドを介してボーリングロッドに連結され、前記ストッパロッドに前記ラッチ爪が係脱可能に係合する受け凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のビット脱着装置。
【請求項３】
前記解除ピンは流体圧によって前記ラッチ解除部材内に導入されることを特徴とする請求項１又は２記載のビット脱着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に掘削した掘削孔から地盤内の湧水を取り出して湧水圧を測定する装置に用いられることにより、掘削用のビットを脱着するビット脱着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤の透水性や地下水位等の地下水特性は、トンネル等の土木構造物や建築構造物の設計や施工のための重要な情報である。この地下水特性を評価するため、地盤に試験孔を掘削し、この試験孔に対する湧水の圧力を測定することが行われている。
【０００３】
特許文献１には、パイプ本体にパッカーを取り付け、試験孔としての掘削孔（以下、掘削孔）の孔口にパッカーを差し入れ、この状態でパッカーを膨張させて掘削孔の孔口部分を遮断した状態として湧水を掘削孔から取り出し、取り出した湧水によって湧水の圧力を測定する技術が開示されている。
しかしながら、この構造では、掘削孔が崩れた場合に湧水測定ができない。又、パッカーが孔口部分を遮断しても、孔口部分よりも奥部の断層等への湧水の逃げがあると湧水の正確な把握ができない問題がある。このようなことからパッカーの挿入位置を湧水発生箇所とし、湧水をパッカーよりも奥側から取り出すことが好ましい。
【０００４】
以上のことを前提とした従来における湧水の測定は以下の手順で行われている。
まず、地盤を掘削するビットをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを継ぎ足しながら掘削孔を掘削する。掘削孔への湧水があると、ボーリングロッド及びビットを含めた掘削ツールスの全てを掘削孔から撤去して回収する。その後、孔壁保護のためのケーシングを湧水地点の手前まで挿入し、このケーシング内にパッカーを挿入する。パッカーが湧水地点の手前のケーシングから出た位置でパッカーを膨張させて掘削孔を遮断し、パッカーよりも深部から湧水を取り出して湧水の圧力を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１５５７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の手順では、掘削孔の掘削、掘削ツールスの撤去回収、掘削孔へのケーシングの挿入、パッカーの挿入からなる数多くの作業工程が必要であるため、作業工程数が多く、繁雑な作業となる。このことは例えば、１００ｍ等のように掘削孔が長くなる場合、掘削長が長くなることに伴って作業の手間及び時間が大きく増える原因となる。
掘削孔が長い場合における作業の効率化及び測定値の正確な把握のため、掘削ツールスを掘削孔内に残置したままでパッカーを掘削孔の所定深度（湧水発生箇所）まで挿入し、パッカーを膨張させて掘削孔を遮断し、この状態で掘削孔のパッカーよりも奥側から湧水を取り出して圧力測定する方法が開発されている。
【０００７】
しかしながら、この場合、掘削のためのビットがボーリングロッドの先端に取り付けられているため、ビットがパッカー挿入の邪魔になる。このためパッカーの挿入に先立って或いはパッカーの挿入に伴ってビットをボーリングロッドとの連結から外す必要がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、パッカーの掘削孔への挿入に際し、ビットのボーリングロッドからの円滑な切り離しを可能とし、これにより作業工程の削減、簡素化及び作業の効率化を可能とし、繰り返し使用することを可能としたビット脱着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のビット脱着装置は、ボーリングロッドの先端側に設けたビットが掘削孔を掘削し、前記掘削孔内で膨張させたパッカーにより掘削孔を遮断して湧水を掘削孔から取り出して水圧を測定する装置に用いるビット脱着装置であって、前記ビットが先端に取り付けられると共に回動可能なラッチ爪が内部に設けられ、前記ラッチ爪の係合によって前記ボーリングロッドの先端側に取り付けられるラッチケースと、前記パッカーを備え、前記湧水を取り出す導水管と連通した状態で導水管の先端に取り付けられ導水管と共に前記ボーリングロッドに挿入されるパッカー管と、前記パッカー管の先端に取り付けられ、前記ラッチケースに挿入されることにより前記ラッチ爪を反係合方向に回動させるラッチ解除部材と、前記ラッチ解除部材に取り付けられ、ラッチ解除部材のラッチケースへの挿入によりラッチケースと係合してラッチケースとラッチ解除部材とを結合させる結合用ラッチと、前記パッカー管を通じて前記ラッチ解除部材内に導入されて前記結合用ラッチを反係合方向に回動させる解除ピンと、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記ラッチ爪は前記ボーリングロッドの先端に取り付けられたストッパロッドを介してボーリングロッドに連結され、前記ストッパロッドに前記ラッチ爪が係脱可能に係合する受け凹部が形成されている。
又、前記解除ピンは流体圧によって前記ラッチ解除部材内に導入される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パッカー管の挿入に伴ってラッチ解除部材がラッチ爪を反係合方向に回動させるため、ラッチケースのビットをボーリングロッドから円滑に切り離すことができ、ビット離脱の作業工程の削減、簡素化及び作業の効率化が可能となる。
又、ラッチ解除部材に設けた結合用ラッチがラッチケースとラッチ解除部材とを結合した状態とするため、ビットを備えたラッチケースをボーリングロッドに円滑に連結することができ、ビットをボーリングロッドの先端側に容易に装着することができる。これにより繰り返し使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）はビットによる掘削状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に続いてラッチ解除部材を挿入前の状態を示す断面図である。
【図２】図１に続いた状態を示し、（ａ）はラッチ解除部材を挿入した状態の断面図、（ｂ）はビットとボーリングロッドとの連結を解除した状態の断面図である。
【図３】図２に続いた状態を示し、（ａ）はラッチケースを後退させる状態の断面図、（ｂ）は解除ピンを導入する状態の断面図である。
【図４】図３に続いた状態を示し（ａ）はラッチ解除部材を後退させる状態の断面図、（ｂ）はその後の状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図４は、本発明の一実施形態のビット脱着装置１の構造及び動作を工程順に示す断面図である。掘削孔２の掘削方向の前方側から後方側に向かって、ビット３、ラッチケース４、ストッパロッド５、ボーリングロッド６が順に継ぎ足されることにより掘削ツールスが構成されている。
【００１４】
ビット３は地盤７に掘削孔２（この実施形態では、横孔）を掘削するものであり、ボーリングロッド６の先端側に連結される。この実施形態では、ビット３はラッチケース４の先端に取り付けられており、このラッチケース４がストッパロッド５を介してボーリングロッド６の先端に取り付けられている。このことによりビット３はラッチケース４及びストッパロッド５を介してボーリングロッド６の先端側に連結されている。
【００１５】
ボーリングロッド６の後端には、ウォータースイベル（図示省略）が装着され、このウォータースイベルにドリルヘッド（図示省略）が連結されており、ドリルヘッドからボーリングロッド６に給進力と回転力が伝達されることによりビット３が地盤７を掘削する。掘削時には、ウォータースイベルに掘削水が供給される。掘削水はボーリングロッド６の内部を通ってビット３の先端から掘削孔２に向かって注出される。注出された掘削水はボーリングロッド６と掘削孔２の孔壁との間を通って地上に排出される。
【００１６】
ビット３は地盤７を砕く複数のチップ（図示省略）が先端に取り付けられると共に、ウォータースイベルからの掘削水を注出するための複数の吐水孔（図示省略）が形成されている。ビット３の内部には、ばねによって閉鎖方向に付勢された逆止弁１６が配置されている。逆止弁１６はウォータースイベルからの掘削水の供給圧力によって開く一方、掘削水の供給停止によって閉じるように動作する。これによりボーリングロッド６への掘削水及び湧水の逆流を阻止する。
【００１７】
ラッチケース４は横長の筒体からなり、長さ方向の先端側にビット３がねじ結合によって取り付けられ、後端側にストッパロッド５がスプライン結合によって取り付けられる。スプライン結合によってラッチケース４がストッパロッド５と共に回転するため、ボーリングロッド６の回転力がラッチケース４先端のビット３に伝達される。なお、回転力の伝達のためには、スプライン結合以外であっても良く、例えば、ラッチケース４とストッパロッド５とを六角形断面等の非円形断面で嵌合させる構造であっても良い。
【００１８】
ラッチケース４の内部には、ラッチ爪８が突出するように取り付けられている。ラッチ爪８はラッチケース４を横切る軸体１１に正逆方向に回動可能に取り付けられている。ラッチ爪８は軸体１１から前後方向に延びた舟形に形成されており、ストッパロッド５側の角部分がストッパロッド５に噛み込んで係合する爪部８ａとなっている。爪部８ａ（ラッチ爪８）がストッパロッド５と係合することにより、ラッチケース４とストッパロッド５とが結合してこれらの一体移動が可能となる。爪部８ａがストッパロッド５から外れて係合が解除されることにより、ラッチケース４とストッパロッド５とが切り離し可能となる。かかるラッチ爪８のストッパロッド５との係合を行うため、ラッチ爪８とラッチケース４との間にばねからなる付勢部材１２が配置されている。
【００１９】
ストッパロッド５は横長の筒体からなり、ラッチケース４とボーリングロッド６との間に設けられる。ストッパロッド５はラッチケース４側のストッパ本体部５ａとボーリングロッド６側の連結部５ｂとが同軸的に延びることにより形成されている。ストッパ本体部５ａには、ラッチケース４の結合を行うためのスプラインが形成されている。
ストッパロッド５の連結部５ｂはボーリングロッド６内に挿入される。この連結部５ｂとボーリングロッド６とがねじ結合又は凹凸嵌合や非円形断面嵌合等の結合構造によって連結される。これによりストッパロッド５はボーリングロッド６と一体に給進及び回転する。
【００２０】
ストッパロッド５のラッチ爪８との対向部分には、凹み状の受け凹部１４が形成されている。受け凹部１４にはラッチ爪８の爪部８ａが係脱可能に係合する。受け凹部１４へのラッチ爪８の係合によってストッパロッド５とラッチケース４とが連結されるため、ストッパロッド５を介してボーリングロッド６とラッチケース４（ビット３）とが連結される。
【００２１】
ビット脱着装置１では、以上の掘削ツールスに加えて、パッカー管２０及びラッチ解除部材３０を備えている。
【００２２】
パッカー管２０は軸方向に延びた通水管２１と、通水管２１の外側に配置されたパッカー２２とを有している。パッカー管２０の後端部は二重管ロッドからなる導水管（図示省略）に連結される。通水管２１は導水管の内管と連通することにより湧水の通路となる。パッカー２２は可撓性のゴム材料によって軸方向に延びた管状に形成されている。パッカー２２の長さ方向の両端部は通水管２１の外面に保持されているが、両端部の間は通水管２と隙間を有して対向する膨張部２３となっている。
このようなパッカー管２０は上述の二重管ロッドからなる導水管に連結されて用いられるものであり、導水管の外管に圧縮空気、水等の流体を供給すると、通水管２１とパッカー２２との間に流体が入り込むため、パッカー２０の膨張部２３が膨張動作して掘削孔２の孔壁に圧接する。このパッカー２０の圧接によって掘削孔２が遮断されるため、パッカー２０を境にして掘削孔２が分断される（図２（ｂ）参照）。
【００２３】
ラッチ解除部材３０はラッチ爪８によるラッチケース４とストッパロッド５との結合を解除する部材である。ラッチ解除部材３０はパッカー管２０の先端に同軸となるように取り付けられる。
【００２４】
ラッチ解除部材３０の全体は軸方向に延びており、ラッチケース４側から解除部３１、結合部３２、連結ブラケット部３３が順に連続した構造とであり、全体がストッパロッド５内に入り込むことが可能となっている。
【００２５】
解除部３１は先細りの小径軸体に形成されている。解除部３１はラッチ解除部材３０がストッパロッド５に入り込むことによりストッパロッド５内側のラッチケース４に進入する。そして、ラッチケース４に取り付けられているラッチ爪８に接触してラッチ爪８をストッパロッド５との反係合方向（係合離脱方向）に回動させる。これによりラッチケース４とストッパロッドとの係合が解除される。
【００２６】
結合部３２は解除部３１よりも幾分径が大きな軸体によって形成されている。結合部３２の外側には、結合用ラッチ３４が取り付けられている。結合用ラッチ３４は軸ピン３５に回動可能に取り付けられており、軸ピン３５に係止されたねじりばね３６によって外側（ラッチケース４側）に突出するように付勢されている。かかる結合用ラッチ３４と対向するようにラッチケース４の内面には、環状凹部からなる結合用凹部３７が形成されている。結合用ラッチ３４が結合用凹部３７に係合することによりラッチ解除部材３０とラッチケース４とが結合する。これによりラッチ解除部材３０を後退させると、ストッパロッド５よりも前方に進出していたラッチケース４（図２（ｂ）参照）が後退する。この後退によりラッチケース４がストッパロッド５内に入り込む（図３（ａ）参照）
【００２７】
結合部３２には、ピン孔３８が形成されている。ピン孔３８はパッカー管２０の通水管２１と連通するように形成されており、結合用ラッチ３４はその一部がこのピン孔３８に臨んでいる。ピン孔３８には、流体圧によってパッカー管２０の通水管２１内を通過した解除ピン３９が導入される（図３（ｂ）参照）。そして解除ピン３９がピン孔３８に導入されて結合用ラッチ３４に接触することにより結合用ラッチ３４が反係合方向に回動し、この回動によってラッチ解除部材３０とラッチケース４との結合が解除される。
【００２８】
連結ブラケット部３３はパッカー管２０の通水管２１の先端が差し込まれることによりパッカー管２０との連結が行われる部材である。連結ブラケット部３３には、導水孔４０が放射状に複数形成されている。湧水はこの導水孔４０からパッカー管２０の通水管２１に導かれる。そして湧水はパッカー管２０から導水管の内管を通過して系外に取り出されて圧力測定に供される。
【００２９】
次に、この実施形態の動作を作業工程順に説明する。
図１（ａ）は掘削ツールスによって地盤７に対して横方向の掘削孔２を掘削する状態を示す。掘削時においては、受け凹部１４に係合したラッチ爪８によってラッチケース４がストッパロッド５と連結した状態となっている。この状態でボーリングロッド６を継ぎ足しながらボーリングロッド６を給進及び回転させることにより、ストッパロッド５及びラッチケース４を介してビット３に掘削力が伝達して掘削を行う。
【００３０】
掘削孔２に湧水が発生した場合、掘削を中止し、ボーリングロッド６を回収しながらビット３を含めた掘削ツールスを湧水圧の測定が可能な適宜位置Ｔまで後退させる。そして、二重管ロッドからなる導水管を継ぎ足しながら図１（ｂ）の矢印Ｂで示すように、パッカー管２０をボーリングロッド６内に挿入する。なお、挿入に先立ってパッカー管２０の先端には、ラッチ解除部材３０が取り付けられている。
【００３１】
パッカー管２０の挿入により図２（ａ）で示すように、ラッチ解除部材３０がストッパロッド５内に進入し、解除部３１がラッチ爪８を反係合方向に回動させ、ラッチ爪８を受け凹部１４との係合から離脱させる。これによりラッチケース４とストッパロッド５との連結が解除される。
このとき、ラッチ解除部材３０に取り付けた結合用ラッチ３４は、ねじりばね３６のばね力によってラッチケース４の結合用凹部３７に入り込むためラッチケース４とラッチ解除部材３０とが結合した状態となる。
【００３２】
その後、さらにパッカー管２０を進出させることにより図２（ｂ）で示すように、ストッパロッド５が位置Ｔに残置した状態で、ラッチケース４、パッカー管２０がストッパロッド５から掘削孔２内に抜け出た状態となる。この状態で、パッカー２２の膨張部２３を水や圧縮空気等の流体によって鎖線のように膨張させる。膨張によってパッカー２２の膨張部２３が掘削孔２の孔壁に圧接するため、パッカー２２を境として掘削孔２が遮断される。湧水はラッチ解除部材３０の連結ブラケット部３３に形成した導水孔４０に入り込み、パッカー管２０の通水管２１から導水管の内管を通って系外に取り出されて水圧測定に供される。
【００３３】
図３（ａ）は水圧測定の後の工程を示す。二重管ロッドからなる導水管及びパッカー管２０を矢印Ｃで示すように後退させる。このとき、ラッチ解除部材３０の結合用ラッチ３４によってラッチケース４がパッカー管２０と連結されているため、ラッチケース４が同方向に後退し、位置Ｔに残置していたストッパロッド５内に入り込む。
【００３４】
その後、図３（ｂ）で示すように、解除ピン３９を圧力水や圧縮空気等の流体圧によって二重管ロッドからなる導水管及びパッカー管２０を通過させ、ラッチ解除部材３０のピン孔３８に導入する。ピン孔３８に到達することにより、解除ピン３９は結合用ラッチ３４を反係合方向に回動させる。これによりラッチ解除部材３０とラッチケース４との結合が解除されるため、図４（ａ）の矢印Ｅで示すようにラッチ解除部材３０をパッカー管２０と共に後退させて掘削孔２から取り出すことができる。図４（ｂ）は、その後の状態を示し、掘削孔２内にビット３を備えたラッチケース４とストッパロッド５とが結合状態で掘削孔２内に残置している。これにより、ボーリングロッド６によるその後の掘削を行うことができる。
【００３５】
このような実施形態では、パッカー管２０をボーリングロッド６内に挿入することにより、ラッチ解除部材３０がラッチ爪８の結合を解除するため、ビット３をボーリングロッド６（ストッパロッド５）から簡単に切り離すことができる。これによりビット３がパッカー管２０を挿入する際の邪魔となることがなく、パッカー２２の掘削孔２への挿入を円滑に行うことができる。
又、結合用ラッチ３４がラッチケース４とラッチ解除部材３０とを結合した状態とするため、ラッチケース４（ビット３）をストッパロッド５（ボーリングロッド６）に円滑に連結することができ、ビット３の装着を容易に行うことができる。このため、繰り返し使用を行うことができる。
【００３６】
以上の実施形態では、横方向の掘削孔２への適用を示したが、これに限らず、上下方向や斜め方向の掘削孔にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…ビット脱着装置、２…掘削孔、３…ビット、４…ラッチケース、５…ストッパロッド、６…ボーリングロッド、８…ラッチ爪、１４…受け凹部、２０…パッカー管、２１…通水管、２２…パッカー、３０…ラッチ解除部材、３４…結合用ラッチ、３９…解除ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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