(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削手段と、
該掘削手段に連結され、回転力と打撃力を伝達する内管と、
前記掘削手段に連結され、軸方向力が伝達されるリングビットと、
該リングビットに管体の緩衝構造を介して連結され、前記内管が挿入される外管と、
を有する二重管式掘削工具であって、
前記管体の緩衝構造が、前記リングビットまたは前記外管の一方に設けられた雄ねじと、前記リングビットまたは前記外管の他方に設けられた雌ねじとを螺合したときの嵌合隙間に、弾性材からなるコイル部材を巻き込んでなることを特徴とする二重管式掘削工具。
【請求項２】
掘削手段と、
該掘削手段に連結され、回転力と打撃力を伝達する内管と、
前記掘削手段に連結され、軸方向力が伝達されるリングビットと、
該リングビットに管体の緩衝構造を介して連結され、前記内管が挿入される外管と、
を有する二重管式掘削工具であって、
前記管体の緩衝構造が、前記リングビットまたは前記外管の一方に設けられた１ピッチ以上の山部が欠損する雄ねじと、前記リングビットまたは前記外管の他方に設けられた１ピッチ以上の谷部が欠損する雌ねじとの螺合を進め、該螺合が外れた際に前記欠損した山部と前記欠損した谷部とによって形成される嵌合隙間に、弾性材からなるコイル部材を巻き込んでなることを特徴とする二重管式掘削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管体の緩衝構造及び二重管式掘削工具に関し、特に管体と管体とを重ね合わせて構成する接続部を介して軸方向力が伝達する管体の緩衝構造及び二重管式掘削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管体と管体とを重ね合わせて接続部を構成するものとして地盤、岩盤等を削孔するための二重管式掘削工具がある。
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として長尺先受工法またはパイプルーフ工法が知られている。  これらの工法では、短く分割した管体（鋼管）を連結しながら所定深度まで配置するもので、地中に鋼管を配置する方法としては、図６に示すような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の先端にジョイント部材ｅを介してインナービットｆを装着し、内管ｄの回転力と打撃力とをインナービットｆ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ｆごと引抜き、リングビットｃ、トップジョイントｂ、外管ａは地中に残置される。
ここで内管ｄの回転力及び打撃力は、ジョイント部材ｅとインナービットｆを介してリングビットｃに伝達されるとともに打撃力のみがジョイント部材ｅの打撃面ｅ１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＞ジョイント部材ｅの打撃力によって、外管ａとトップジョイントｂとの連結部（ねじ結合等）が損壊し、外管ａの地中への推進が困難になっていた。
＜ロ＞上記を解決する対策として、ジョイント部材ｅの打撃面ｅ１と、トップジョイントｂの受撃面ｂ１に緩衝材を取り付けたものがあるが、ジョイント部材ｅの打撃面ｅ１が外管ａと接続するトップジョイントｂを激しく打撃するため、緩衝材を取り付けてあったとしても外管ａに衝撃をあたえてしまう。
特に、外管ａとして、塩化ビニル管や肉厚の薄い鋼管などの連結強度の低い管体を用いた場合は、連結部が損壊し、外管ａの地中への推進が困難になる。
＜ハ＞また、上記に関連して打撃時の衝撃力、振動、騒音も大きな問題となっていた。
【０００４】
【本発明の目的】
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、外管に塩化ビニル管や肉厚の薄い鋼管などを用いた場合でも、打撃力によって連結部が損壊することがなく、管体を確実に地中への推進させることができるようにした管体の緩衝構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、打撃時の衝撃力、振動、騒音を低減できる、管体の緩衝構造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、
（１）掘削手段と、
該掘削手段に連結され、回転力と打撃力を伝達する内管と、
前記掘削手段に連結され、軸方向力が伝達されるリングビットと、
該リングビットに管体の緩衝構造を介して連結され、前記内管が挿入される外管と、
を有する二重管式掘削工具であって、
前記管体の緩衝構造が、前記リングビットまたは前記外管の一方に設けられた雄ねじと、前記リングビットまたは前記外管の他方に設けられた雌ねじとを螺合したときの嵌合隙間に、弾性材からなるコイル部材を巻き込んでなることを特徴とするものである。
【０００６】
（２）掘削手段と、
該掘削手段に連結され、回転力と打撃力を伝達する内管と、
前記掘削手段に連結され、軸方向力が伝達されるリングビットと、
該リングビットに管体の緩衝構造を介して連結され、前記内管が挿入される外管と、
を有する二重管式掘削工具であって、
前記管体の緩衝構造が、前記リングビットまたは前記外管の一方に設けられた１ピッチ以上の山部が欠損する雄ねじと、前記リングビットまたは前記外管の他方に設けられた１ピッチ以上の谷部が欠損する雌ねじとの螺合を進め、該螺合が外れた際に前記欠損した山部と前記欠損した谷部とによって形成される嵌合隙間に、弾性材からなるコイル部材を巻き込んでなることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態１】
以下、図面を参照しながら本発明に係る一実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態では管体の緩衝構造を二重管式掘削工具に使用した場合を例に挙げて説明するが、管体と管体とを重ね合わせて接続部を構成するものであれば、本発明を採用することは勿論可能である。
【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の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】
▲１▼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)に後述するように外管４０と重なる接続部３を有する。
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、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。
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。
【００１３】
▲２▼リングビット
リングビット１０は、先端に掘削ビット１１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係合面１２を突設する。
【００１４】
▲３▼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３１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の係合面１２と係合する係合面３２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。
これら係合面１２、３２はテーパ面とすることによって、係合面積が大きくなり、回転力及び打撃力が伝達しやすくなる。
【００１５】
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。
【００１６】
＜ロ＞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。
外管４０のトップジョイント２０と接続する側に、後述する接続部３を形成する。
【００１７】
＜ハ＞接続部
本例では、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とで構成する。
図１から分かるように、雄ねじ部２４と雌ねじ部４１は、螺合したときにほぼ一山程度の嵌合隙間を有し、この嵌合隙間に弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入する。
弾性材５には、例えばウレタンゴム、天然ゴム、布、その他樹脂材料を使用することができる。
リングビット１０の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、雄ねじ部２４と雌ねじ部４１の嵌合隙間全体に弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入しているので、弾性材５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に伝達することができる。
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５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５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。
【００１８】
【作用】
次に、本実施の形態の管体の緩衝構造を、前記の二重管式掘削工具の外管として用いた場合について説明する。
【００１９】
＜イ＞外管のセット
トップジョイント２０の雄ねじ２４のねじ溝にコイル状に巻き上げた弾性材５を装着しておく。
外管４０の雌ねじ４１を、トップジョイント２０の雄ねじ２４に螺合する。
これによって、弾性材５からなる緩衝部材を、雄ねじ２４と雌ねじ４１の嵌合隙間に介在した状態で外管４０がトップジョイント２０に接続し、外管４０がセットされる。
なお、トップジョイント２０とリングビット３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おく。
【００２０】
＜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で行うが、インナービット３０からリングビット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。
本発明によれば、外管４０とトップジョイント２０との接続部３には、雄ねじ部２４と雌ねじ部４１の嵌合隙間全体に弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入しているので、弾性材５が緩衝部材となってねじ部２４、４１が損壊することなく、打撃力を減衰して軸方向力を外管４０に伝達し、外管４０を地中に挿入していくことができる。
また、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同士の接続部にも本発明の緩衝構造を使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態２】
外管４０とトップジョイント２０との接続部３を、雄ねじ部２４と雌ねじ部４１との嵌合隙間に弾性材５をコイル状に巻き込んで挿入するとともに、さらにシリコンからなるコーキング材６を充填して形成してもよい(図２参照)。シリコンのコーキング材６を充填することによって、接続部３の嵌合隙間を塞いで止水性をもたすことができ、またさらに緩衝効果をあげるとともに、雄ねじ部２４と雌ねじ部４１の弛み止め効果をもたせることもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態３】
雄ねじ部２４と雌ねじ部４１との嵌合隙間にコイル状の弾性材５を挿入することなく、シリコンからなるコーキング材６を充填するだけでもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態４】
外管４０とトップジョイント２０が重ね合う接続部３全長にねじ部４１、２４を形成することなく、一部にねじ部４１、２４を形成し、ねじ部４１、２４を形成しない部分にコイル状に巻き上げたばね材７を介在してもよい(図３参照)。
ばね材７には、ばね鋼、ステンレス鋼等の鋼材や、その他非鉄金属など弾性を有する材料を使用する。
即ち、外管４０の先端(トップジョイント２０に接続する側)外周面に少なくとも二つのねじ山を有する雌ねじ４１を設け、トップジョイント２０の後端(外管４０を接続する側)内周面に少なくとも二つのねじ山を有する雄ねじ２４を設け、これら雌ねじ４１の終端と雄ねじ２４の終端との間にコイル状に巻き上げたばね材７を介在する。
図４に示すように、ばね材７の一端７１を折り曲げて、トップジョイント２０の雄ねじ２４の終端から１ピッチ分ずれた位置の外周面に取り付ける。
雄ねじ２４、雌ねじ４１は、少なくとも二つのねじ山を有しているので、雄ねじ２４と雌ねじ４１が一つのねじ山に嵌合しているときに、ばね材７が次のねじ山に嵌合し、そのままねじ込むことによってばね材７を介在することができる。
なお、ばね材７は、外管４０の雌ねじ４１の終端から１ピッチ分ずれた位置の内周面に取り付けてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態５】
図５に示すように、リングビット１０とトップジョイント２０の係止部４の間隙部４ａに前記実施の形態４で説明したばね材７を介在させてもよい。
この場合は、リングビット１０の打撃面(ねじ端面１５)とトップジョイント２０の受撃面(ねじ端面２３)との間に緩衝材が介在されることになるので、トップジョイント２０は焼入れ鋼を使用することなく、安価な市販の鋼材を使用できる。
また、外管４０の接続部をリングビット１０と係止できるような係止部４を形成すれば、トップジョイント２０を省略して、直接、外管４０をリングビット１０(掘削手段２)に接続できる。
【００２５】
【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＞外管側とトップジョイントとの間の接続部、あるいは外管側と掘削手段との間の接続部に緩衝部材を設けるため、外管側に伝達される打撃力を減衰させることができるとともに接続部のねじ部材を損壊することがない。
＜ロ＞従って、外管に塩化ビニル管や肉厚の薄い鋼管などを用いた場合でも、トップジョイント等との連結部の損壊を防止できると共に、打撃時の衝撃力、振動、騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の管体の緩衝構造を二重管掘削工具に用いた場合の断面図
【図２】  本発明の管体の緩衝構造の断面図
【図３】  他の実施例を示す断面図
【図４】  コイル状に巻き上げたばね鋼の斜視図
【図５】  他の実施例を示す断面図
【図６】  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・・・・弾性部
６・・・・コーキング材 
７・・・・ばね材
１０・・・リングビット
１２・・・係合面
１３・・・係止面
２０・・・トップジョイント
２１・・・係止面
２４・・・雄ねじ
３０・・・インナービット
３２・・・係合面
４０・・・外管
４１・・・雌ねじ
５０・・・内管
【図１】
0003994726.tif 000002
【図２】
0003994726.tif 000003
【図３】
0003994726.tif 000004
【図４】
0003994726.tif 000005
【図５】
0003994726.tif 000006
【図６】
0003994726.tif 000007