(57)【要約】【課題】二重管の掘削ロッドの掘削であっても拡径ビットやロストビット（捨てビット）を使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管（ケーシング）に回転力と推力を付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能であり、さらに、スライムの排出も円滑に行える二重管掘削システムを提供する。【解決手段】駆動部に連結されて回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が伝達される内管と、この内管を内挿して自由状態となっている外管とよりなる二重管構造の掘削ロッドであって、外管はその上端近傍において内管に着脱自在に係合され、内管に伝達された回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が、内管への前記係合部を介し外管に伝達される二重管構造の掘削ロッドを具備することを特徴する。【選択図】          図３
2004169436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部に連結されて回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が伝達される内管と、この内管を内挿して自由状態となっている外管とよりなる二重管構造の掘削ロッドであって、外管はその上端近傍において内管に着脱自在に係合され、内管に伝達された回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が、内管への前記係合部を介し外管に伝達される二重管構造の掘削ロッドを具備することを特徴する二重管掘削システム。
【請求項２】
前記外管が内管に着脱自在に係合する構成は、スプライン係合、または内管と外管において一方の外側壁又は内側壁に設けられた突起が、他方の内側壁又は外側壁に設けた凹溝又は切欠に嵌入して係合する構成であることを特徴とする請求項１記載の二重管掘削システム。
【請求項３】
前記外管が内管に着脱自在に係合する係合部には、内管に伝達された打撃力が、外管に伝達される上下方向に当接する打撃面が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の二重管掘削システム。
【請求項４】
前記内管の先端側にダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二重管掘削システム。
【請求項５】
前記内管内が圧縮流体の供給通路となり、前記内管と外管との間がスライムの排出通路となっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の二重管掘削システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンカー、地盤改良などの施工に使用する二重管掘削システムに関し、特に、ダウンザホールドリルに採用して好適な二重管掘削システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掘削ロッドの先端側にダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置を具備し、この打撃装置でビットに打撃力を付与するダウンザホールドリルが知られている。このダウンザホールドリルは、単管の掘削ロッドで削孔するため削孔が崩壊する場合があり、このような場合にケーシングを使用する二重管のダウンザホールドリルも提案されている。
【０００３】
図８は、この二重管を使用するダウンザホールドリルの従来例を示す説明図であり、二重管２１を構成する内管２２と外管２３がドリフタ２４に連結され、内管２２の先端側にはダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置２８が設けられ、二重管２１の上方にはスイベル２７が設けられ、このスイベル２７を介し内管２２内を通路として圧縮流体が供給され、ダウンザホールハンマーを作動させ、インナビット２５に打撃力を付与するものであり、回転力と推力はドリフタ２４より付与される。この時、圧縮流体をインナビット２５より噴出させ、内管２２と外管２３との間の排出通路２９よりスライムを排出させるものもある。
【０００４】
このようなダウンザホールドリルとしては、ダウンザホールドリル先端のビットに拡大・縮小機能を備えた拡径ビットを使用し、掘削時にはビットを拡径して追従するケーシング（外管）よりも大径の孔を掘削し、内管の引き揚げ時にはビットを縮径する方式（例えば、特許文献１参照）と、ダウンザホールドリル先端のビットに捨てビットを使用して追従するケーシング（外管）よりも大径の孔を掘削し、掘削ロッドの引き揚げ時には、ビットを切り離し孔底に捨て置く方式（例えば、特許文献２参照）とがある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５７４７０５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３８７８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、掘削ロッド先端に拡大・縮小機能を備えたビットを使用することは、最も負荷が大きいビット部分に、これを拡大・縮小させるための可動部を有するため。作動不良が発生しやすいという課題、ビット形状が複雑となるため高価となる不利、また外管（ケーシング）は内管先端のビットに止められ、これに連行される形式のため掘削深度も限られ、内管の上下移動寸法も制限されるし、外管および内管の接続、切り離し作業にも時間を要する課題がある。
【０００７】
また、ビットを孔底に捨て置く捨てビットを使用するのは、ビットは、回転力や打撃力が付与されて地盤を削孔するものであるため、それに耐える材質の材料を使用して構成してあり、安価ではないし、削孔する数も多数に及ぶから削孔毎に捨てるビットの数も多数になり、経済的負担が大きくなるし、捨てるので不経済となる、等の課題を有する。
【０００８】
また、図８に示すような内管２２と外管２３との間をスライムの排出通路２９としている方式では、排出通路２９の上端（終端）はドリフタで閉塞されているため、スライムは、スイベル２７に設けた排出孔から排出している。ところが、スイベル２７に設ける排出孔の数や大きさには制限があるため、スイベル２７に設けた排出孔だけではスライムを完全に排出することが難しく、スライムの排出量がスイベル２７の排出孔よりの排出量を超えると、スライムが排出通路２９に溜まるようになり、削孔時の内管２２の回転に摩擦力として作用するようになり、内管２２の回転に悪影響を与える課題がある。
【０００９】
この発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、その目的は、二重管の掘削ロッドの掘削であっても拡径ビットや捨てビットを使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管（ケーシング）に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能であり、さらにスライムの排出も円滑に行える二重管掘削システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明の二重管掘削システムは、駆動部に連結されて回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が伝達される内管と、この内管を内挿して自由状態となっている外管とよりなる二重管構造の掘削ロッドであって、外管はその上端近傍において内管に着脱自在に係合され、内管に伝達された回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が、内管への前記係合部を介し外管に伝達される二重管構造の掘削ロッドを具備することを特徴する。
これにより二重管の掘削であっても拡径ビットや捨てビットを使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管（ケーシング）に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能となる。また、スライムの排出も外管の上端開口を使用できるので円滑に行える。
【００１１】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記外管が内管に着脱自在に係合する構成は、スプライン係合、または内管と外管において一方の外側壁又は内側壁に設けられた突起が、他方の内側壁又は外側壁に設けた凹溝又は切欠に嵌入して係合する構成であることを特徴とする。
これにより外管は、その上端近傍を内管に容易に係合することができる。
【００１２】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記外管が内管に着脱自在に係合する係合部には、内管に伝達された打撃力が、外管に伝達される上下方向に当接する打撃面が設けられていることを特徴とする。
これにより内管よりの打撃力が効率よく確実に伝達され、削孔効率が向上する。
【００１３】
また、この発明の二重管掘削システムは、前記内管の先端側にダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置が設けられていることを特徴とする。
これによりダウンザホールハンマーで打撃力が内管に付与される二重管掘削が可能となる。
【００１４】
さらに、この発明の二重管掘削システムは、前記内管内が圧縮流体の供給通路となり、前記内管と外管との間がスライムの排出通路となっていることを特徴とする。
これによりスライムの排出が可能となる。また、圧縮流体（水又はエア）を送り込みながら掘削できるので、削孔効率がさらに向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図１は削孔装置の一例を示す概略説明図、図２はこの発明の実施の形態を示す断面説明図、図３はこの発明の実施の形態の要部を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態の作用状態を示す要部斜視図、図５はこの発明の実施の形態の作用状態を示す要部横断面図である。
【００１６】
図１に示す削孔装置１０は、駆動部としてのドリフタ（ドリルヘッド）１１がガイドセル１２に沿って進退自在に設けられ、このドリフタ１１にスイベル１３を介して掘削ロッド１が連結され、掘削ロッド１の先端にはビット４が連結されたものであり、このビット４にドリフタ１１により掘削ロッド１を介し回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力が与えられ削孔するものである。
【００１７】
掘削ロッド１は、図２に示すように内管２と外管３の二重管構造となっており、内管２は同軸二重管スイベル１３を介してドリフタ１１に連結され、外管３はスイベル１３内において内管２に係合している。この内管２と外管３との係合構造は、図３に示すように内管２の外側壁に突起７、７が設けられ、外管３の内側壁に該突起７、７が嵌入する凹溝８、８が設けられ、突起７を凹溝８に嵌入することによって、内管２の回転に対し互に係合し、内管２の回転が外管３に伝達されるようになっている。即ち、外管３は回転に対し自由状態となっており、ドリフタ１１からの回転力は内管２のみに伝達され、外管３には内管２より伝達されるものである。前記突起７と凹溝８は、内管２の外側壁に凹溝８を設け、外管３の内側壁に該凹溝８に嵌入する突起７を設けてもよい。
【００１８】
また、内管２と外管３との係合構造は、図６に示すように凹溝８に代えて突起７が嵌入する切欠９であってもよい。この係合構造においても内管２の回転に対して互に係合して内管２の回転力が外管３に伝達され、自由状態の外管３は、内管２より回転力が伝達され回転することができる。さらに、内管２と外管３との係合構造は、スプライン係合であってもよい。
【００１９】
図４には内管２の外側壁に設けられた突起７が、外管３の内側壁に設けられた凹溝８に嵌入される様子が示され、図５には内管２の突起７が、外管３の凹溝８に嵌入され、内管２が回転すると内管２の突起７が外管３の凹溝８の端部８ａに当接して、内管２の回転力が外管３に伝達される様子が示されている。
【００２０】
この掘削ロッド１は、ビット４として内管２の先端にインナビット５が設けられ、外管３の先端にアウタビット６が設けられている。また、この掘削ロッド１は、内管２内が圧縮流体の供給通路２ａとなり、内管２と外管３との間がスライムの排出通路３ａとなっている。
【００２１】
しかして、掘削ロッド１は、ドリフタ１１により内管２を回転させると、内管２の突起７が外管３の凹溝８に嵌入して係合しているため、内管２の回転力は外管３にも伝達され外管３も回転する。この時、スイベル１３を介して圧縮流体（水またはエア）を供給通路２ａより供給すると、この圧縮流体は、内管２の先端のインナビット５の部分から噴出し、この流体はスライムを伴って排出通路３ａよりスイベル１３を介し排出される。これにより内管２と外管３で構成する掘削ロッド１は、内管２の先端のインナビット５の部分より流体を噴出しつつ回転させて削孔することができる。
【００２２】
また、前記のような内管２と外管３の係合構造とすれば、外管３のスイベル１３への取付けの制約が少なくなり、スイベル１３の排出孔の数を多くしたり、大径とすることができるため、スライムの排出を良好とすることができる。これによりスライムが排出通路に溜まることもなく、確実に排出される。
【００２３】
また、ドリフタ１１がロータリーパーカッションドリルのように回転力と打撃力を付与できるものであると、内管２には回転力だけでなく打撃力も付与できる。この場合には内管２の先端のインナビット５の部分より流体を噴出しつつ内管２は回転および打撃して、外管３は回転させて削孔することができる。
【００２４】
また、突起７と凹溝８又は切欠９の係合構造を、内管に付与された回転力および打撃力が、外管３にも伝達される構造とすれば、外管３にも回転力および打撃力を付与することができる。
例えば、外管３の凹溝８又は切欠９に、図３、図４および図６に示すように内管２の突起７が上下方向に当接する打撃面８ｂまたは９ｂを設け、内管２に付与された打撃力が、この打撃面８ｂ又は９ｂを介して外管３にも伝達されるようにする。これにより内管２に付与された回転力および打撃力を外管３にも付与できる。また、内管２に外管３がスプライン係合であっても、外管３には回転力および打撃力を付与することができる。
【００２５】
図７はこの発明の他の実施の形態を示す断面説明図である。本例は内管２と外管３で構成する掘削ロッド１の、内管２がスイベル１３を介してドリフタ１１に連結され、この内管２の先端側にはダウンザホールハンマーを内蔵する打撃装置１４が設けられて、ダウンザホールドリルとなっており、他は前記実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
この実施の形態によれば、内管２にはドリフタ１１により回転力が、打撃装置１４により打撃力が付与できる。この内管２に付与された回転力および打撃力は、前記のような突起７と凹溝８又は切欠９の係合構造とすることによって外管３に伝達することができる。また、スプライン係合でも同様である。これにより内管２内を供給通路として圧縮流体を供給し、打撃装置１４のダウンザホールハンマーを作動させると共に、インナビット５の部分より噴出しつつ、内管２と外管３に回転力および打撃力を付与して削孔することができる。この時、前記したようなこの発明の内管２と外管３の係合構造によれば、図７に示すように外管３の上端はスイベル１３に連結せず、開放しておくことができる。これによりスライムが排出通路３ａに溜まることがなく確実となり、内管２の回転に摩擦力として作用することもない。
【００２７】
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲での種々の変形が許容される。例えば、この発明は、回転力と推力あるいは打撃力と推力または回転力と打撃力と推力を付与するいずれの削孔装置にも適用可能である。また、圧縮流体（掘削流体）は供給しなくても適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、この発明の二重管掘削システムによれば次のような効果を奏する。
（１）掘削ロッドは、内管と外管の二重管で構成され、外管には上端側において内管より回転力、打撃力及び推力が伝達されるため、外管は駆動部（ドリフタ）に連結する必要がない。また、二重管の掘削であっても拡径ビットや捨てビット（ロストビット）を使用することなく通常のビットを使用でき、かつ外管（ケーシング）に回転力と推力を地上より付与することができるダウンザホールハンマーの二重管掘削が可能となる。
【００２９】
（２）掘削ロッドは、内管と外管の二重管で構成され、外管には上端（後端）側において内管より回転力、打撃力及び推力が伝達される構成のため、内管および外管の先端のインナビットおよびアウタビットの構成に制約を受けないので、拡径ビットやロストビット（捨てビット）とする必要もない。従って、この分経済的負担も少なくなるし、インナビットとアウタビットとを係止したり、解放する構成にする必要もないから構成が簡単になり安価となる。
【００３０】
（３）この発明の内管と外管の係合構造の掘削ロッドによれば、外管はスイベルや駆動部（ドリフタ）に取付ける必要もないから、外管のスイベルへの取付けの制約が少なくなる。このためスイベルの排出孔の数を多くしたり、大径とすることができるため、スライムの排出を良好とし、排出通路に溜まることがなく、スライムが排出通路に溜まり、内管の回転に摩擦力として作用することもない。特に、外管は駆動部に取付ける必要がないので上端（後端）を解放しておくこともでき、この場合はスライムの排出が一層良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】削孔装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す断面説明図である。
【図３】この発明の実施の形態の要部を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態の作用状態を示す要部斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態の作用状態を示す要部横断面図である。
【図６】この発明の他の実施の形態の要部を示す斜視図である。
【図７】この発明の更に他の実施の形態を示す断面説明図である。
【図８】従来例を示す断面説明図である。。
【符号の説明】
１  掘削ロッド
２  内管
２ａ  圧縮流体の供給通路
３  外管
３ａ  スライムの排出通路
４  ビット
５  インナビット
６  アウタビット
７  突起
８  凹溝
８ａ  凹溝の端部
８ｂ  凹溝の打撃面
９  切欠
９ａ  切欠の端部
９ｂ  切欠の打撃面
【図１】
2004169436.tif 000003
【図２】
2004169436.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004169436.tif 000006
【図５】
2004169436.tif 000007
【図６】
2004169436.tif 000008
【図７】
2004169436.tif 000009
【図８】
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