(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔内に挿入される円筒状のケーシングパイプをその軸線方向に連結するためのケーシングパイプの連結構造であって、互いに連結される一対の上記ケーシングパイプの連結端部は、一方のケーシングパイプの後端部に形成される連結端部が他方のケーシングパイプの先端部に形成される連結端部の内周に挿入可能とされ、上記一方のケーシングパイプの連結端部には、その先端側の部分の外周に雄ねじ部が形成されるとともに、上記雄ねじ部の後端側に、上記軸線方向に向けて延び連結端部の後端に達するスリットが形成されており、上記他方のケーシングパイプの連結端部には、その先端側の部分の内周に上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成され、上記スリットが形成された部分において上記連結端部同士の互いに対向する内外周面には、上記軸線方向に係合可能とされた係合凹部と係合凸部とが形成されていることを特徴とするケーシングパイプの連結構造。
【請求項２】
上記スリットが形成された部分においては上記一方のケーシングパイプの連結端部の肉厚が他方のケーシングパイプの連結端部の肉厚よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載のケーシングパイプの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＧＦ工法や杭等の掘削において、掘削工具によって掘削された削孔内に複数の円筒状のケーシングパイプをその軸線方向に連結して挿入するためのケーシングパイプの連結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
掘削工具によって特に軟、中硬岩層を掘削する場合、掘削された削孔内に周囲の地盤が崩落して削孔が埋められてしまったりするのを防ぐため、掘削工具の前進とともに削孔内に円筒状のケーシングパイプを挿入することが行われており、削孔が単一のケーシングパイプの長さ以上の深さとなる場合には、先のケーシングパイプが削孔内に挿入される度に次のケーシングパイプを軸線方向に順次連結してゆくようにしている。そして、このように複数のケーシングパイプをその軸線方向に連結してゆく場合、従来は、先に挿入されたケーシングパイプ後端の連結端部に次のケーシングパイプ先端の連結端部を突き合わせ、あるいは嵌合させた上で両連結端部を溶接したり、または一方のケーシングパイプの連結端部を他方のケーシングパイプの連結端部に挿入可能とするとともに、これらの連結端部の互いに対向する内外周面に雌雄ねじ部を形成して、両連結端部をネジ止めしたりすることによりこれらのケーシングを連結するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、まず前者の溶接による連結構造では、削孔の掘削現場に溶接のための設備を用意しておかなければならず、しかも連結のための溶接作業に多くの時間が費やされてしまうことが避けられない。また、このように削孔にケーシングパイプを挿入しながら掘削を行なう場合には、削孔が所定の深さまで形成された後にケーシングパイプを引き抜いてしまうこともあり、その際には引き抜かれたケーシングパイプを順次取り外すために溶接された連結端部を再び加熱して溶断したりしなければならず、やはり所要の設備と多くの作業時間とを要する結果となる。さらに、こうして溶接、溶断されたケーシングパイプは、その連結端部が溶損していたり、熱によって変質していたりすることが多く、そのままの状態ではこれを再度削孔への挿入に使用することはできないという問題もある。
【０００４】
これに対して、後者のネジ止めによる連結構造では、このような溶接による連結構造のような問題が生じることはないが、その一方で、掘削時にケーシングパイプを削孔に挿入する際や特に削孔から引き抜く際の振動などによって上記雌雄ねじ部に緩みが生じた場合には、先に挿入されたケーシングパイプが脱落して削孔内に取り残されてしまうおそれがある。しかるに、このようなケーシングパイプの脱落が生じた場合、これを削孔から取り出すには多大な労力と時間とを要することとなり、掘削作業の作業効率を著しく損なう結果となる。また、このような緩みが生じないように上記雌雄ねじ部を強固にねじ込んで連結すると、この雌雄ねじ部の噛み込みによりケーシングパイプを取り外す際に多くの労力を要することになる。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、溶接設備等を要することなく連結および取り外しが容易であるとともに、取り外した後にそのまま再使用することができる一方、削孔内への挿入時や引き抜き時に脱落することのないケーシングパイプの連結構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、削孔内に挿入される円筒状のケーシングパイプをその軸線方向に連結するためのケーシングパイプの連結構造であって、互いに連結される一対の上記ケーシングパイプの連結端部を、一方のケーシングパイプの後端部に形成される連結端部が他方のケーシングパイプの先端部に形成される連結端部の内周に挿入可能とし、上記一方のケーシングパイプの連結端部には、その先端側の部分の外周に雄ねじ部を形成するとともに、上記雄ねじ部の後端側に、上記軸線方向に向けて延び連結端部の後端に達するスリットを形成し、上記他方のケーシングパイプの連結端部には、その先端側の部分の内周に上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を形成し、上記スリットが形成された部分において上記連結端部同士の互いに対向する内外周面に、上記軸線方向に係合可能とされた係合凹部と係合凸部とを形成したことを特徴とする。
【０００７】
従って、このようなケーシングパイプの連結構造によれば、上記一方のケーシングパイプの連結端部を他方のケーシングパイプの連結端部の内周に挿入されるように、互いの軸線を合わせて上記雄ねじ部に雌ねじ部をねじ込んでゆくと、上記スリットによって、該スリットが形成された上記一方のケーシングパイプの連結端部が上記軸線に対する径方向に弾性変形し、これにより上記係合凹部が形成された連結端部が係合凸部を乗り越えてこれら係合凹凸部が上記軸線方向に係合し、ケーシングパイプ同士が連結される。また、逆にこれら一対のケーシングパイプを上記雄ねじ部と上記雌ねじ部が緩む方向に強制的に相対回転させて、一方のケーシングパイプの連結端部を他方のケーシングパイプ内から引き抜かれるようにすれば、上記の場合とは逆に係合凹部が係合凸部を乗り越えるように一方のケーシングパイプの連結端部が再び弾性変形して縮径し、上記係合凹凸部の係合が解かれてケーシングパイプ同士が取り外し可能となる。
このように、他方のケーシングパイプの連結端部内に一方のケーシングパイプの連結端部をねじ込んで挿入するだけで両連結端部が軸線方向に係合して連結されるので、溶接による連結の場合のように溶接設備が必要とされることがなく、容易にケーシングパイプを連結することができる。また、緩みやすい上記雌雄ねじ部を採用していたとしても、従来のネジ止めだけによる連結の場合のように掘削工具の回転打撃に伴う振動などによってこの雌雄ねじ部に緩みが生じてケーシングパイプが削孔内で外れたり脱落したりするようなこともなく、該ケーシングパイプを確実に連結したままで削孔内に挿入することが可能となる。
【０００８】
ここで、このように上記スリットが、上記一方のケーシングパイプの連結端部に形成され、該スリットが形成された部分においては上記一方のケーシングパイプの連結端部の肉厚を他方のケーシングパイプの連結端部の肉厚よりも小さくするのが望ましく、これにより、スリットが形成された上記一方のケーシングパイプの連結端部を一層確実に弾性変形させることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は本発明の一実施形態を示すものであって、図１において符号１で示すのは本実施形態に係わる掘削工具であり、この掘削工具１の後端側には中継ぎロッド２およびカップリング３を介して図示されないドリフタ等の掘削装置が連結されていて、この掘削装置から与えられる軸線Ｏ回りの回転力と該軸線Ｏ方向先端側への打撃力とにより、当該掘削工具１は、その先端部に設けられた掘削ビット４によって岩層を掘削しつつ前進して削孔を形成する。また、この掘削工具１の外周には円環状のケーシングトップ５が上記軸線Ｏ方向先端側に向けて該掘削工具１に係合可能に嵌挿されるとともに、このケーシングトップ５には円筒状のケーシングパイプ６が接合されており、工具本体１の前進に伴いケーシングトップ５を介して上記打撃力だけが与えられることにより、該ケーシングパイプ６は上記削孔内に挿入されてゆく。
【００１０】
そして、この最先端のケーシングパイプ６の後端部には連結端部７が形成されており、このケーシングパイプ６が所定深さまで挿入されると、その後端に、先端部に連結端部８が形成された次のケーシングパイプ６が連結されて削孔内に挿入されてゆき、このような操作を順次繰り返すことにより、単一のケーシングパイプ６の長さ以上の深さの削孔に複数のケーシングパイプ６…が挿入されてゆく。すなわち、各ケーシングパイプ６…の後端部には上記連結端部７が形成されるとともに、上記ケーシングトップ５に接合される最先端のケーシングパイプ６を除くケーシングパイプ６…の先端部には上記連結端部８が形成されており、上述のように削孔への挿入に伴いこれら連結端部７，８によって複数のケーシングパイプ６…が順次連結されるようになされている。
【００１１】
このように連結される一対のケーシングパイプ６，６のうち、先端側（削孔の孔底側）の一方のケーシングパイプ６の後端部に形成される上記連結端部７は、図２および図３に示すようにその外径が一段縮径するように形成されており、本実施形態ではその先端側（図２において左側）の部分の外周に雄ねじ部９が形成されている。これに対して、上記一対のケーシングパイプ６，６のうち後端側の他方のケーシングパイプ６の先端部に形成される上記連結端部８は、図４に示すようにその内径が一段拡径するように形成されて上記連結端部７が挿入可能とされており、かつその先端側（図４において左側）の部分の内周には、上記雄ねじ部９に螺合する雌ねじ部１０が形成されている。なお、互いに連結されるこれらケーシングパイプ６，６は、上記連結端部７，８の部分を除いてその内外径が等しくされ、かつ連結端部７の内径はケーシングパイプ６の内径と等しく、また連結端部８の外径はケーシングパイプ６の外径と等しく形成されている。
【００１２】
ここで、本実施形態では、これらの雌雄ねじ部９，１０は、一般的な三角ネジやこの種の鉱山工具に用いられるロープネジあるいはハイリードネジなどではなく、図５に示すように上記軸線Ｏを含む断面におけるねじ山９Ａ，１０Ａの形状が台形状をなし、かつこのねじ山９Ａ，１０Ａの斜面９Ｂ，１０Ｂの軸線Ｏに対する傾斜角θが４０°〜７０°の範囲に設定されるとともに、そのリード角が５°〜１６°の範囲に設定されている。しかるに、このような雌雄ねじ部９，１０によれば、リード角が大きいとともにねじ山９Ａ，１０Ａの斜面９Ｂ，１０Ｂの傾斜角θも大きく、しかもねじ山９Ａ，１０Ａの断面が台形状であるために雌雄ねじ部９，１０の接触面積を小さくすることができ、これら雌雄ねじ部９，１０がきつく締め付けられすぎるのを防ぐことができる。
【００１３】
そして、先端側の上記一方のケーシングパイプ６の連結端部７には、上記雄ねじ部９の後端側（図２において右側）に、当該連結端部７を軸線Ｏに対する径方向に貫通し、かつ軸線Ｏに平行に延びて連結端部７の後端に達する複数条（本実施形態では６条）のスリット１１…が周方向に等間隔に形成されるとともに、このスリット１１…が形成された部分における連結端部７の外周面には、その断面が外周側に向けて開口する「コ」字状をなす凹溝が本実施形態における係合凹部１２として軸線Ｏを中心として周回するように形成されている。なお、この係合凹部１２よりもさらに後端側の部分における連結端部７の外周面には、後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ面１３が形成されている。また、このスリット１１…が形成された部分の外径は、上記雄ねじ部９の内径よりも僅かに小さくされている。
【００１４】
一方、上記他方のケーシングパイプ６の連結端部８には、上記雌ねじ部１０の後端側に、内周側に向けて一段凸となる突条部が本実施形態における係合凸部１４として軸線Ｏ回りに周回するように形成されている。この係合凸部１４は、その軸線Ｏを含む断面における形状が、上記先端側を向く面１４Ａが後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ面とされるとともに、内周側を向く面１４Ｂが軸線Ｏと平行とされ、かつ上記後端側を向く面１４Ｃが軸線Ｏに垂直とされた台形状をなすものであり、この内周側を向く面１４Ｂの径は、上記係合凹部１２の外周側を向く面１２Ａに嵌合可能な大きさとされている。また、この係合凸部１４よりも後端側の連結端部８に画成される凹部１５の軸線Ｏ方向の幅は、上記テーパ面１３が形成される連結端部７の係合凹部１２よりも後端側の部分の軸線Ｏ方向の幅より極僅かに大きくされるとともに、この凹部１５における連結端部８の肉厚ｔ8は、上記スリット１１が形成された部分における連結端部７の肉厚ｔ7よりも大きくなるように形成されている。
【００１５】
このように形成された連結端部７，８により、先端側の一方のケーシングパイプ６の後端に他方のケーシングパイプ６を連結するには、上記一方のケーシングパイプ６の連結端部７が後端側の他方ケーシングパイプ６の連結端部８内に挿入されるように、互いの軸線Ｏを合わせて上記雄ねじ部９に雌ねじ部１０をねじ込んでゆけばよい。しかるに、このように連結端部８内に連結端部７が挿入されてゆくと、連結端部７の後端側の上記テーパ面１３が連結端部８の後端側の係合凸部１４に乗り上げ、これによって連結端部７のスリット１１が形成された部分が弾性変形して縮径する。そして、上記テーパ面１３が係合凸部１４を乗り越えたところで、連結端部７のスリット１１が形成された部分が拡径して元の状態に戻るとともに、係合凹部１２に係合凸部１４が嵌まり込んで軸線Ｏ方向に係合し、図６に示すようにこれら連結端部７，８を介してケーシングパイプ６，６が連結される。
【００１６】
このように、上記構成の連結端部７，８によるケーシングパイプ６，６の連結構造によれば、まず連結端部８内に連結端部７をねじ込んで挿入するだけで両連結端部７，８が軸線Ｏ方向に係合して連結されるので、溶接による連結の場合のように溶接設備が必要とされることがなく、容易にケーシングパイプ６，６を連結することができる。その一方で、本実施形態のように緩みやすい雌雄ねじ部９，１０を採用していたとしても、従来のネジ止めだけによる連結の場合のように掘削工具１の回転打撃に伴う振動などによってこの雌雄ねじ部９，１０に緩みが生じてケーシングパイプ６，６が削孔内で外れたり脱落したりするようなこともなく、該ケーシングパイプ６…を確実に連結したまま削孔内へ挿入することが可能となる。
【００１７】
また、これら一対のケーシングパイプ６，６を上記雌雄ねじ部９，１０が緩む方向に強制的に相対回転させて、連結端部７を連結端部８内から引き抜かれるようにすれば、上記の場合とは逆に係合凹部１２が係合凸部１４を乗り越えるように連結端部７が再び弾性変形して縮径し、上記係合凹部１２と係合凸部１４との係合が解かれるので、そのまま雌雄ねじ部９，１０を緩めてケーシングパイプ６，６を取り外すことができる。しかるに、こうして取り外されたケーシングパイプ６，６の連結端部７，８は、弾性変形した部分が元の状態に戻るだけであるから、そのまま再使用が可能であり、経済的である。
【００１８】
一方、本実施形態では、後端側の他方のケーシングパイプ６の連結端部８の内周に挿入される先端側の一方のケーシングパイプ６の連結端部７に上記スリット１１…が形成されており、すなわちこれら連結端部７，８を連結した状態で、スリット１１…がケーシングパイプ６，６の外周側に露出することがない。このため、これら連結端部７，８によって連結されたケーシングパイプ６，６を削孔内に挿入していった場合に、削孔の内壁から土砂などがこのスリット１１…に噛み込まれてしまうのを防ぐことができ、掘削終了後にケーシングパイプ６，６を削孔から引き抜いて取り外す際などに、このようなスリット１１への土砂の噛み込みによって連結端部７の弾性変形が阻害されて取り外しに支障を来すような事態を防止することが可能となる。
【００１９】
さらに、本実施形態では、これら連結端部７，８の肉厚が、上記スリット１１…が形成された部分における連結端部７の肉厚ｔ7よりも、上記係合凸部１４が形成される連結端部８の凹部１５の肉厚ｔ8の方が大きくされており、言い換えればスリット１１…が形成される部分においては該スリット１１…が形成される連結端部７の肉厚ｔ7が、スリット１１…が形成されない連結端部８の肉厚ｔ8よりも小さくなるように設定されている。従って、本実施形態によれば、これら連結端部７，８によってケーシングパイプ６，６を連結する際に、上記スリット１１…が形成された部分において上記連結端部７を確実に弾性変形させて縮径させることが可能となり、係合凹部１２と係合凸部１４とをよりスムーズに係脱可能とすることができる。
【００２０】
その一方で、本実施形態では、これら係合凹部１２と係合凸部１４との係合に加えて上記雌雄ねじ部９，１０によっても連結端部７，８が連結されるようになされており、さらにこれに併せて上述のように連結端部８の凹部１５における肉厚ｔ8が連結端部７のスリット１１…が形成される部分における肉厚ｔ7よりも大きくされている。このため、万一これら連結端部７，８に過大な負荷が作用することにより、肉厚ｔ7が小さくて、しかもスリット１１…が形成された連結端部７の当該部分に損傷が生じたとしても、肉厚ｔ8が大きな連結端部８の上記凹部１５部分と螺合した上記雌雄ねじ部９，１０とによってケーシングパイプ６，６の連結状態が維持されるので、即座にこれらケーシングパイプ６，６が外れて脱落してしまうような事態を避けることができる。
【００２１】
なお、本実施形態ではこのように係合凹部１２と係合凸部１４との係合に加えて連結端部７，８の内外周面に雌雄ねじ部９，１０を形成して互いに螺合させているが、連結端部７，８において軸線Ｏ方向に上記雌雄ねじ部９，１０を挟んで係合凹凸部１２，１４とは反対側に、互いに係合する他の係合凹凸部を形成するようにしてもよい。さらに、本実施形態では、互いに連結される一対のケーシングパイプ６，６のうち、上記先端側の一方のケーシングパイプ６の後端部に形成された連結端部７を、上記後端側の他方のケーシングパイプ６の先端側に形成された連結端部８内に挿入可能とし、上記連結端部７にスリット１１を形成するとともに係合凹部１２を形成し、上記連結端部８には係合凸部１４を形成するようにしているが、これとは逆に、先端側のケーシングパイプの連結端部に後端側のケーシングパイプの連結端部を挿入可能としたり、内周側の連結端部外周に係合凸部を設けるとともに外周側の連結端部内周に係合凹部を設けるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、削孔内に挿入されるケーシングパイプの連結や削孔から引き抜かれたケーシングパイプの取り外しを確実かつ容易に行うことが可能となるとともに、削孔内でのケーシングパイプの脱落を防止することができ、さらには削孔から引き抜かれて取り外されたケーシングパイプをそのまま他の削孔への挿入に再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す概略図である。
【図２】  図１に示す実施形態において先端側の一方のケーシングパイプ６の連結端部７を示す側断面図である。
【図３】  図２における矢線Ｘ方向視の図である。
【図４】  図１に示す実施形態において後端側の他方のケーシングパイプ６の連結端部８を示す側断面図である。
【図５】  図１に示す実施形態の連結端部７，８の雌雄ねじ部９，１０の軸線Ｏを含む拡大断面図である。
【図６】  図１に示す実施形態において連結端部７，８が連結された状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  掘削工具
６  ケーシングパイプ
７，８  連結端部
９  雄ねじ部
１０  雌ねじ部
１１  スリット
１２  係合凹部
１４  係合凸部
Ｏ  ケーシングパイプ６…の中心軸線
ｔ7  スリット１１…が形成された部分における連結端部７の肉厚
ｔ8  連結端部７のスリット１１…が形成された部分に対応する部分の連結端部８の肉厚
【図１】
0003772591.tif 000002
【図２】
0003772591.tif 000003
【図３】
0003772591.tif 000004
【図４】
0003772591.tif 000005
【図５】
0003772591.tif 000006
【図６】
0003772591.tif 000007