(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外二重管の先端に掘削手段を設け、内管の回転力と打撃力により掘削を行うとともに、内管の打撃力を外管側に伝達できるよう構成した二重管式掘削工具において、
前記内管の先端部に取り付けられ、該内管の回転力と打撃力が伝わるインナービットと、
前記インナービットの外周面に設けたインナー部係合面と、前記インナービットの外周面に環装し、前記インナー部係合面と係合して供回りするリング部係合面と、を有するリングビットと、
後方に前記外管が接続され、前記インナービットが挿通しているトップジョイントと、
前記リングビットと前記トップジョイントとの間に介在する係止部と、からなり、
前記係止部が、前記リングビットの内周面の後方寄りに形成された雌ねじと、該雌ねじの前方に形成された径大部と、前記トップジョイントの外周面の前方寄りに形成された雄ねじと、該雄ねじの後方に形成された径小部と、から形成され、
前記雄ねじと前記雌ねじとを螺合した後に、前記雄ねじが前記径大部に侵入し、前記雌ねじが前記径小部に侵入した状態で、前記リングビットによって前記トップジョイントを介して前記外管を牽引するようにしたことを特徴とする、二重管式掘削工具。
【請求項２】
請求項１に記載する二重管式掘削工具において、前記インナー部係合面とリング部係合面は、互いに面接触するテーパ面に形成したことを特徴とする、二重管式掘削工具。
【請求項３】
前記インナービットの外周面の後端部に雄ねじが形成されると共に、前記外管の内周面の先端部に前記雄ねじに螺合する雌ねじが形成され、
前記雄ねじと前記雌ねじとが螺合した際に形成される嵌合隙間に、弾性材が挿入されていることを特徴とする、請求項１または２記載の二重管式掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重管式掘削工具に関し、特にパイプルーフ工法や長尺先受工法などにより土留めを行う際に鋼管を設置する二重管式掘削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削等において、切羽前方および上方の脆弱地山の崩落を防止するため土留め工法の一例である長尺先受工法またはパイプルーフ工法の実施が知られている。
これらの工法では、切羽前方の脆弱地山の斜上方に向けて複数の孔を開設し、各孔内へ表面に多孔を形成した注入パイプ等の鋼管を夫々挿入し、鋼管内に固化剤を注入することにより、鋼管表面に形成した多孔より周囲の地山に固化剤を浸透させて掘削予定の脆弱地山の補強を施すもので、短く分割した鋼管を連結しながら所定深度まで配置している。
地中に鋼管を配置する方法としては、図８に示すような、地盤、岩盤等を穿孔するための公知の二重管式掘削工具が用いられる。
この工具は、地中に配置する外管ａの先端にトップジョイントｂを介してリングビットｃを装着し、外管ａ内に配置した内管ｄの先端にインナービットｅを装着し、内管ｄの回転力と打撃力とをインナービットｅ及びリングビットｃに伝達して掘削を行うよう構成されている。
所定の深度まで掘削した後は、内管ｄをインナービットｅごと引抜き、リングビットｃ、トップジョイントｂ、外管ｄは地中に残置される。
ここで内管ｄの打撃力は、インナービットｅの打撃部材ｅ１の打撃面ｅ２が、トップジョイントｂの受撃面ｂ１を打撃することによって外管ａに伝達される。
この打撃力により後方に連続する外管ａの地中への推進力が発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法には次のような問題があった。
＜イ＞インナービットとリングビットとの係合面が段差による凹凸係合であるため、打撃面積が小さいとともに、係合面が打撃力によって磨耗しやすく、インナービットの打撃力や回転力がリングビットに伝達しなくなるおそれがある。
＜ロ＞掘削工具は、インナービットｅの外周から外方へ突出する打撃部材ｅ１を内蔵しているため、工具径が大きくなる構造である。
したがって、小径の鋼管を外管として使用できないなど用途が制限される。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、インナービットの打撃力や回転力をリングビットに確実に伝達するようにした二重管式掘削工具を提供することを目的とする。
また、本発明は、コンパクト化した二重管式掘削工具を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の二重管式掘削工具は、内外二重管の先端に掘削手段を設け、内管の回転力と打撃力により掘削を行うとともに、内管の打撃力を外管側に伝達できるよう構成した二重管式掘削工具において、
前記内管の先端部に取り付けられ、該内管の回転力と打撃力が伝わるインナービットと、
前記インナービットの外周面に設けたインナー部係合面と、前記インナービットの外周面に環装し、前記インナー部係合面と係合して供回りするリング部係合面と、を有するリングビットと、
後方に前記外管が接続され、前記インナービットが挿通しているトップジョイントと、
前記リングビットと前記トップジョイントとの間に介在する係止部と、からなり、
前記係止部が、前記リングビットの内周面の後方寄りに形成された雌ねじと、該雌ねじの前方に形成された径大部と、前記トップジョイントの外周面の前方寄りに形成された雄ねじと、該雄ねじの後方に形成された径小部と、から形成され、
前記雄ねじと前記雌ねじとを螺合した後に、前記雄ねじが前記径大部に侵入し、前記雌ねじが前記径小部に侵入した状態で、前記リングビットによって前記トップジョイントを介して前記外管を牽引するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の二重管式掘削工具は、前記インナー部係合面とリング部係合面は、互いに面接触するテーパ面に形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記インナービットの外周面の後端部に雄ねじが形成されると共に、前記外管の内周面の先端部に前記雄ねじに螺合する雌ねじが形成され、
前記雄ねじと前記雌ねじとが螺合した際に形成される嵌合隙間に、弾性材が挿入されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜イ＞二重管式掘削工具
図１に示すように二重管式掘削工具１は、外管４０と内管５０の先端に掘削手段２を設けて構成され、掘削手段２で地盤に孔を掘削しながら、この孔に外管４０を挿入していくものである。
内管５０は、回転力と打撃力を掘削手段２に伝達するためのものである。
掘削手段２は、内管５０の先端部に取り付けられたインナービット３０と、このインナービット３０の外周面に環装するとともに係合するリングビット１０とからなる。
内管５０の回転力と打撃力がインナービット３０に伝わり、またインナービット３０からリングビット１０にも回転力と打撃力が伝わる。
リングビット１０に伝わった打撃力が、トップジョイント２０を介して外管４０に伝達し、外管４０に推進力を与える。
【００１２】
＜ロ＞トップジョイント
トップジョイント２０は、外管４０とほぼ同径の管体であり、その一端(後方)に外管４０を溶接７などで接続する。
また、トップジョイント２０の他端(前方)に、リングビット１０と係止する係止部４を設ける。
係止部４は、リングビット１０に伝わった打撃力をトップジョイント２０へ伝達するためのものである。
【００１３】
係止部４は、例えばトップジョイント２０の外周面に係止面２１を突設するとともに、リングビット１０の内周面に係止面１３を突設し、夫々の係止面２１、１３にねじ２２、１４を切り、ねじ２２、１４の螺合が外れ、互いに対向する夫々のねじ端面２３、１５を当接させることで構成する。
トップジョイント２０の係止面２１、リングビット１０の係止面１３にねじ２２、１４を形成する場合、先ず夫々の外周面、内周面をねじ２２、１４の谷より深く切り落としておく（図５(ａ)参照）。
切り落としたところにねじ２２、１４を形成するので、ねじ端面２３、１５は細く狭まったねじ山となり、打撃力によってねじ端面２３、１５のねじ山が潰れた状態となる(図５(ｂ)参照)。
ねじ端面２３、１５が潰れることによって、ねじ２２、１４は螺合することがないので、リングビット１０とトップジョイント２０が外れる心配がない利点がある。
この係止部４によりトップジョイント２０には、リングビット１０からの打撃力は伝達するが、回転力は伝達しない。
このため、リングビット１０のねじ端面１５は打撃面を形成し、トップジョイント２０のねじ端面２３は受撃面を形成する。
なお、トップジョイント２０の内径部にはインナービット３０が挿通している。
【００１４】
＜ハ＞リングビット
リングビット１０は、先端に掘削ビット１７を付設し、後端に前記した係止部４によってトップジョイント２０の先端と係止する。
リングビット１０をトップジョイント２０に嵌装した嵌装状態では、ねじ１４、２２の螺合が外れ、間隙部４ａが発生するため、リングビット１０の軸方向のスライドが可能となり、リングビット１０がトップジョイント２０に対して打撃力を効果的に伝達することができる。
また、リングビット１０の内周面には、後述するインナービット３０の外周面と係合して供回りするためのリング部係合面１１を設ける。
【００１５】
＜ニ＞インナービット
インナービット３０は、先端面に複数の掘削ビット３６を付設し、他端側に雌ねじ部３３を形成するとともに、これと連通する給水路３４を先端面に開口する。
雌ねじ部３３には、内管５０の先端に設けた雄ねじ部５１が螺合して、インナービット３０が内管５０の先端に取り付けられる。
内管５０の給水路５２とインナービット３０の給水路３４とが連通し、これらの給水路５２、３４を介して掘削水が供給される。
インナービット３０の外周面には、前記リングビット１０のリング部係合面１１と係合するインナー部係合面３１を突設し、インナービット３０の回転力と打撃力がリングビット１０に伝達する。
【００１６】
＜ホ＞係合面
インナービット３０のインナー部係合面３１は、インナービット３０の外周面から突出する三つのテーパ面からなる(図２、図３参照)。
図２、図３から分かるようにインナー部係合面３１の側面の一方(インナービット３０の回転方向)を円弧で削り取ってインナー部係合側面３２を形成する。
リングビット１０のリング部係合面１１は、リングビット１０の内周面に設けた三つのテーパ面である。
リング部係合面１１の側面の一方は、インナービット３０のインナー部係合側面３２と係合するリング部係合側面１２を形成する。
インナービット３０にリングビット１０を環装することによって係合面１１、３１、係合側面１２、３２が係合した係合部５を構成する。
係合面１１、３１の係合で、インナービット３０の打撃力がリングビット１０に伝わる。
係合側面１２、３２の係合で、インナービット３０の回転力がリングビット１０に伝わる。
係合面１１、３１をテーパ面に形成することによって、係合面積が大きくなり、インナービット３０の打撃力が確実にリングビット１０に伝達される。
【００１７】
＜ヘ＞外管
外管４０は、地中に打設する鋼管や塩化ビニル管等の管体であり、細長く筒状に形成したものである。
外管４０は、例えば長さを３メートル程度、外径を８０ミリメートル程度に形成し、トンネル掘削時の切羽前方や上方の脆弱地山の崩落を防止する支保材の一部を構成したり、地下水等の水抜き管の一部を構成したりする。
なお、外管４０の大きさは、設計事項であり、使用目的に応じて適宜選択することができる。
また、外管４０を地下水等の水抜き管に使用する場合や、外管４０内よりセメントミルク、薬液、モルタル等を地山に注入する場合等は、外管４０は、その外周面に孔をあけた有孔管とする。
図１に示す実施例では、外管４０とトップジョイント２０とを溶接７によって接続している。
【００１８】
外管４０とトップジョイント２０との接続部を図６に示すように弾性材６を介在したねじ結合でもよい。
即ち、接続部３をトップジョイント２０の外周面に設けた雄ねじ部２４と、この雄ねじ部２４に螺合する外管４０の雌ねじ部４１と、これらねじ部２４、４１の嵌合隙間に介在する弾性材６とで構成する。
ねじ部２４、４１は、螺合したときにほぼ一山程度の嵌合隙間を有し、この嵌合隙間にウレタンゴム、天然ゴムなどからなる弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入する。
リングビット１０に伝わった打撃力がトップジョイント２０を介して接続部３に伝達されると、トップジョイント２０の雄ねじ部２４が外管４０の雌ねじ部４１に打撃力を伝達するが、これらねじ部２４、４１の嵌合隙間全体に弾性材６をコイル状に巻き込んで挿入しているので、弾性材６が緩衝部材となってねじ部２４、４１が損壊することなく、打撃力を減衰した軸方向力を外管４０に伝達する効果がある。
なお、外管４０の外周面に雄ねじ部を設け、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部をトップジョイント２０に設け、これら雄ねじ部と雌ねじ部の嵌合隙間に弾性材６をコイル状に巻き込んで挿入して接続部３を構成してもよい。
また、弾性材６による打撃力の緩衝能力は、外管４０を地中へ推進させるのに必要な打撃力を確保できる程度に設定する。
【００１９】
このように二重管式掘削工具１は構成されているため、内管５０の回転力及び打撃力は、インナービット３０を介してリングビット１０に伝達されるとともに、打撃力のみがリングビット１０の打撃面(ねじ端面１５)からトップジョイント２０の受撃面(ねじ端面２３)、トップジョイント２０と外管４０との接続部３を介して外管４０に伝達される。
なお、掘削土砂は、インナービット３０の先端面からトップジョイント２０の内部空間、内管５０と外管４０との間の空隙部を連通して形成される排泥路８により搬送され、外管４０の後端部から排出される。
【００２０】
【作用】
次に、本実施の二重管式掘削工具により外管を地中に挿入していく場合について説明する。
【００２１】
＜イ＞外管のセット
外管４０を接続したトップジョイント２０のねじ２２にリングビット１０のねじ１４をねじ込んで、装着する。
なお、トップジョイント２０とリングビット１０は、前記したようにねじ２２、１４の螺合を外して、係止部４（ねじ端面２３、１５）を形成し、トップジョイント２０にリングビット１０からの打撃力は伝達するが、回転力は伝達しないようにして装着する。
【００２２】
＜ロ＞外管の挿入
掘削は内管５０の回転力と打撃力によりインナービット３０及びリングビット１０で行う。
インナービット３０の打撃力は、前記したように係合面１１、３１の係合により、リングビット１０に伝わる。
インナービット３０の回転力は、係合側面１２、３２の係合により、リングビット１０に伝わる。
リングビット１０に伝達された打撃力は、トップジョイント２０に伝達され、その後方に連続する外管４０を地中へ挿入する推進力が発生する。
地下水等の水抜き管に使用する場合のように複数の外管４０を接続しながら地中深く挿入する場合は、外管４０の両端に接続用のねじ等を形成しておく。
外管４０の全長が挿入される前に、この外管４０の後端に次に挿入する外管４０を接続する。
このようにして外管４０、４０同士を接続しながら所定の深度まで掘削し、長く連続した外管４０、４０を地中に配置する。
本発明によれば、インナービット３０とリングビット１０とが、テーパ面からなる係合面１１、３１、係合側面１２、３２で係合しているため、係合面積が大きくなり、インナービット３０の打撃力、回転力を確実にリングビット１０に伝達することができる。
このように本発明は、打撃面積の大きいテーパ係合のため、リングビット１０の打撃力が大きく、リングビット１０によって外管４０を牽引していくことができる。
従来のようにインナービットの外周から突出する打撃部材がないため、工具１の内径部を占める部分が多くなり、工具１をコンパクトに構成したり、回転力及び打撃力を伝達する係合部５を大きくとったりすることができる。
また、小径の鋼管などを外管として使用できるので、用途が広がる。
【００２３】
【発明の実施の形態２】
外管４０の先端(リングビット１０側)に係止面４３を形成し、リングビット１０の係止面１３と係止するようにしてもよい(図７参照)。
前記したトップジョイント１０の場合と同様に、外管４０の係止面４３にねじ４４を切り、ねじ端面４５を形成する。
ねじ４４にリングビット１０のねじ１４を螺合し、これらねじ４４、１４の螺合が外れ、互いに対向する夫々のねじ端面４５、１５を当接させることで係止部４を構成する。
この係止部４により外管４０には、リングビット１０からの打撃力は伝達するが、回転力は伝達しない。
このため、リングビット１０のねじ端面１５は打撃面を形成し、外管４０のねじ端面４５は受撃面を形成する。
本例の場合は、トップジョイント２０を省略できるので、コストを低減することができる。
また、本例の場合は、リングビット１０が直接外管４０を牽引するため、効果的に外管を地中に挿入することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のようになるため、つぎのような効果を得ることができる。
＜イ＞インナービットとリングビットとが、テーパ面からなる係合面、係合側面で係合しているため、係合面積が大きくなり、インナービットの打撃力、回転力を確実にリングビットに伝達することができる。
＜ロ＞打撃面積の大きいテーパ係合のため、リングビットの打撃力が大きく、リングビットによって外管を牽引していくことができる。
＜ハ＞従来のようにインナービットの外周から突出する打撃部材がないため、二重管式掘削工具の内径部を占める部分が多くなり、二重管式掘削工具をコンパクトに構成したり、回転力及び打撃力を伝達する係合部を大きくとったりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の二重管掘削工具の断面図
【図２】  インナービットの正面図
【図３】  インナービットの側面図
【図４】  リングビットの断面図
【図５】  係止部の説明図
【図６】  他の実施例を示す断面図
【図７】  他の実施例を示す断面図
【図８】  従来技術の説明図
【符号の説明】
１・・・・二重管式掘削工具
２・・・・掘削手段
３・・・・接続部
４・・・・係止部
５・・・・係合部
７・・・・溶接
１０・・・リングビット
１１・・・リング部係合面
１２・・・リング部係合側面
１３・・・係止面
２０・・・トップジョイント
２１・・・係止面
３０・・・インナービット
３１・・・インナー部係合面
３２・・・インナー部係合側面
４０・・・外管
４１・・・雌ねじ
５０・・・内管
【図１】
0003952266.tif 000002
【図２】
0003952266.tif 000003
【図３】
0003952266.tif 000004
【図４】
0003952266.tif 000005
【図５】
0003952266.tif 000006
【図６】
0003952266.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003952266.tif 000009