JP3339412B2 - Drilling equipment and drilling method - Google Patents
Drilling equipment and drilling methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アンカー工事、各
種さく井工事、基礎杭工事などの土木工事において土
砂、岩石等の掘削に用いられる掘削装置、およびかかる
掘削装置を用いた掘削工法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digging device used for excavating earth and sand, rocks and the like in civil works such as anchor work, various drilling works, foundation pile works, and a digging method using such a digging device. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の掘削装置としては、いわゆる拡
径ビットと称される掘削工具が円筒状のケーシングパイ
プに挿入されたものが知られている。すなわち、かかる
掘削装置においては、回転打撃力を受ける掘削工具の先
端に複数のブロックが回動自在に設けられ、これらのブ
ロックは、その先端面に多数のチップが設けられるとと
もに、掘削時の掘削工具の回転に伴い該掘削工具の回転
軸線からの外径が拡径する方向に回転し、互いの側面同
士が当接したところでその外径が上記ケーシングパイプ
の外径よりも拡径して位置決めされ、かつ掘削時とは逆
方向に掘削工具を回転させることにより、ブロックも逆
方向に回転してその外径がケーシングパイプの内径より
も縮径するようになされている。2. Description of the Related Art As this type of excavator, there is known an excavator in which an excavating tool called a so-called diameter expanding bit is inserted into a cylindrical casing pipe. That is, in such an excavator, a plurality of blocks are rotatably provided at the tip of an excavating tool that receives a rotary impact force. With the rotation of the tool, the drilling tool rotates in a direction in which the outer diameter from the rotation axis of the drilling tool expands, and when the side surfaces come into contact with each other, the outer diameter expands from the outer diameter of the casing pipe and is positioned. When the excavating tool is rotated in the direction opposite to the direction of excavation, the block also rotates in the opposite direction so that the outer diameter of the block becomes smaller than the inner diameter of the casing pipe.
【０００３】そして、このような掘削装置では、上記ブ
ロックをケーシングパイプ先端から突出させた状態で掘
削工具をケーシングパイプ内に挿入し、この掘削工具に
ハンマ等によって回転打撃力を与えることにより、上記
ブロックを拡径させてその先端面の上記チップで土砂や
岩石等を破砕して掘削孔を形成しつつ、ケーシングパイ
プを伴って掘削工具を前進させ、この掘削孔にケーシン
グパイプを建て込んでゆく。また、こうしてケーシング
パイプが所定の深さまで建て込まれた後は、掘削工具を
逆方向へ回転させて上記ブロックを縮径させ、掘削工具
をケーシングパイプ内から引き抜くことにより、ケーシ
ングパイプのみを地中に埋設することができる。In such an excavator, a drilling tool is inserted into a casing pipe with the block protruding from the tip of the casing pipe, and a rotary impact force is applied to the excavating tool by a hammer or the like, thereby obtaining the above-described drilling tool. While expanding the block and crushing earth and sand, rocks, etc. with the tip on the tip surface to form an excavation hole, advance the excavation tool with the casing pipe, and build the casing pipe into this excavation hole . After the casing pipe has been erected to a predetermined depth, the drilling tool is rotated in the opposite direction to reduce the diameter of the block, and the drilling tool is pulled out of the casing pipe, so that only the casing pipe is underground. Can be buried in
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記掘削装置
の掘削工具においてその先端のブロックを拡径・縮径可
能としているのは、上述の通り、掘削時には上記ブロッ
クをケーシングパイプの外径よりも拡径させて、このケ
ーシングパイプが掘削に関与するのを避けるとともに、
掘削が終了した後には掘削工具をケーシングパイプから
引き抜き可能として、ケーシングパイプのみを残して埋
設するためである。しかしながら、このようにブロック
を拡径・縮径可能とするには、掘削工具の構造が複雑化
することが避けられない。その一方で、本発明の発明者
等は、様々な掘削試験を重ねた結果、例えば泥岩層や軟
岩層のような比較的柔らかい地層に掘削孔を形成する場
合には、ケーシングパイプに打撃力や回転力を与えるこ
とにより、このケーシングパイプの先端縁をも掘削に関
与させることが可能であるとの知見を得た。In the excavating tool of the above-mentioned excavator, the block at the tip of the excavating tool can be expanded or reduced in diameter as described above. To prevent this casing pipe from participating in excavation,
This is because the excavation tool can be pulled out from the casing pipe after the excavation is completed, and only the casing pipe is left to be buried. However, in order to make the block expandable and contractable in this way, it is inevitable that the structure of the excavating tool becomes complicated. On the other hand, the inventors of the present invention have conducted various excavation tests, and as a result, for example, when forming an excavation hole in a relatively soft stratum such as a mudstone layer or a soft rock layer, the casing pipe has an impact force or By applying a rotational force, it was found that the leading edge of this casing pipe can be involved in excavation.
【０００５】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたもので、特に泥岩層や軟岩層のような柔らかい地層
に、上述のような拡径ビットを用いることなくケーシン
グパイプを建て込むことが可能な掘削装置および掘削工
法を提供することを目的としている。[0005] The present invention has been made based on such knowledge, and in particular, it is possible to install a casing pipe in a soft stratum such as a mudstone layer or a soft rock layer without using the above-described diameter-expanding bit. The aim is to provide possible drilling rigs and drilling methods.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記知見に基づいて、こ
のような目的を達成するために、本発明の請求項１に係
る掘削装置は、円筒状のケーシングパイプ内に、回転打
撃力が与えられる掘削工具が挿入されてなる掘削装置で
あって、ケーシングパイプの内周部先端側に、後端側よ
りも一段縮径する段部を形成するとともに、掘削工具の
外周には、該掘削工具の掘削方向に向けて上記段部に当
接可能な当接部を設け、この当接部の外径を上記ケーシ
ングパイプの内周部後端側の内径よりも小さくして、こ
の掘削工具の先端部とケーシングパイプの先端縁とによ
って掘削孔を形成する掘削部を構成したことを特徴と
し、また本発明の請求項４に係る掘削工法は、このよう
な掘削装置を用いるなどして、掘削工具を、その掘削方
向に向けてケーシングパイプと係合して一体的に前進可
能、かつこの掘削方向の後方側にケーシングパイプに対
して後退可能とし、掘削工具の先端部とケーシングパイ
プの先端縁とによって掘削孔を形成しつつ、この掘削孔
にケーシングパイプを建て込むことを特徴とする。Based on the above findings, in order to achieve such an object, an excavator according to claim 1 of the present invention provides a rotary impact force in a cylindrical casing pipe. A drilling device into which a drilling tool to be inserted is inserted, wherein a stepped portion which is one step smaller in diameter than the rear end side is formed on the inner peripheral portion front end side of the casing pipe, and the drilling tool is provided on the outer periphery of the drilling tool. The outer diameter of the abutting portion is made smaller than the inner diameter of the inner peripheral portion of the casing pipe at the rear end side in the direction of excavation, and the outer diameter of the abutting portion is reduced. The excavation part which forms an excavation hole by the tip part and the tip edge of the casing pipe is constituted, and the excavation method according to claim 4 of the present invention uses the excavator to perform excavation. Turn the tool in the direction It is possible to integrally advance with the pipe and retreat with respect to the casing pipe behind this excavation direction, while forming a drilling hole by the tip of the drilling tool and the tip edge of the casing pipe, It is characterized in that a casing pipe is built in a borehole.
【０００７】すなわち、上記知見に基づけば、上述した
ような柔らかい地層においては、掘削時に掘削工具がそ
の回転打撃力によって掘削孔を形成する際に、この掘削
孔の内周が特に掘削工具の外周縁から衝撃を受けること
により、ある程度脆くなって崩れやすくなる。そこで、
上記構成のように、ケーシングパイプに設けた段部に掘
削工具の当接部を当接させるなどして、ケーシングパイ
プと掘削工具とを掘削方向に一体に前進可能とし、掘削
工具に与えられる打撃力をケーシングパイプの先端縁に
も伝播させることにより、このケーシングパイプの先端
縁をも掘削に関与する掘削部として、崩れやすくなった
掘削孔の内周を掘削してケーシングパイプを建て込んで
行くことが可能となるのである。従って、このような掘
削装置および掘削工法によれば、掘削工具を拡径させた
り縮径させたりする必要がないので、その構造の簡略化
を図ることができる。[0007] That is, based on the above findings, in the above-mentioned soft stratum, when the excavation tool forms the excavation hole by the rotary impact force at the time of excavation, the inner periphery of the excavation hole is particularly outside the excavation tool. By receiving an impact from the peripheral edge, it becomes brittle to some extent and easily collapses. Therefore,
As in the above configuration, the casing pipe and the digging tool can be integrally advanced in the digging direction by, for example, contacting the contact portion of the digging tool with the step provided on the casing pipe, and the impact given to the digging tool By propagating the force also to the leading edge of the casing pipe, the leading edge of this casing pipe is also used as a digging part involved in digging, and the inner circumference of the easily drilled borehole is digged and the casing pipe is built It becomes possible. Therefore, according to the excavator and the excavation method, it is not necessary to increase or decrease the diameter of the excavation tool, so that the structure can be simplified.
【０００８】ここで、上記掘削装置において、上記段部
をケーシングパイプの周方向に点在して形成するととも
に、上記掘削工具の外周に、この掘削工具の先端面から
後端側に延びる第１の凹溝と、この第１の凹溝から上記
掘削工具の回転方向の後方側に延びる第２の凹溝とを、
それぞれ上記段部が挿通可能に形成し、このうち上記第
２の凹溝に、上記回転方向側を向く壁面と上記掘削方向
を向く壁面とを備え、この上記掘削方向を向く壁面を上
記当接部とするなどして、上記掘削工法において、掘削
工具を、その回転方向に向けてケーシングパイプと係合
して一体的に回転可能とするとともに、この回転方向の
後方側に向けてはケーシングパイプに対して非係合状態
として、この非係合状態において上記掘削方向の後方側
に該ケーシングパイプに対して後退可能となるようにす
れば、このケーシングパイプの掘削部となる上記先端縁
には、打撃力に加えて回転力も伝播されることになるの
で、より効率的な掘削を図ることができる。また、この
ケーシングパイプの先端縁を上記掘削方向に出没する凹
凸状に形成すれば、このケーシングパイプ先端縁の掘削
部による掘削性能の向上を図ることができる。In the excavator, the steps are formed so as to be scattered in a circumferential direction of the casing pipe, and a first portion extending from a front end surface of the excavation tool to a rear end side is provided on an outer periphery of the excavation tool. And a second groove extending from the first groove to the rear side in the rotation direction of the excavating tool,
Each of the step portions is formed so as to be insertable, and the second concave groove includes a wall surface facing the rotation direction side and a wall surface facing the excavation direction, and the wall surface facing the excavation direction is abutted with the abutment. In the above-described excavation method, the excavation tool is engaged with the casing pipe in the direction of rotation so as to be integrally rotatable, and the casing pipe is oriented in the rear side in the direction of rotation. In this non-engaged state, if the casing pipe can be retracted rearward in the excavation direction in the non-engaged state, the excavated portion of the casing pipe has Since the rotational force is transmitted in addition to the impact force, more efficient excavation can be achieved. In addition, if the leading edge of the casing pipe is formed in an uneven shape protruding and retracting in the excavation direction, the excavating performance of the casing pipe at the leading edge can be improved.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の掘削
装置の第１の実施形態を示すものである。この実施形態
の掘削装置において、掘削工具１は、従来公知のいわゆ
るダウンザホールビットと略同様の構成を採るものであ
り、すなわち概略大径円盤状をなす先端部２に小径の軸
部３が同軸かつ一体に形成されて、先端から後端側に向
かうに従い縮径する略多段円柱状をなしている。この軸
部３は、当該掘削工具１に回転打撃力を与えるハンマＨ
に取り付けられる部分であって、その先端側の外周部に
は、上記ハンマＨからの回転力を受ける複数の突条部４
…が、それぞれ掘削工具１の中心軸線Ｏに沿う方向に延
びるように、周方向に等間隔に形成されている。また、
この軸部３の後端からは、上記軸線Ｏに沿って先端側に
向かうように排気孔５が形成されており、この排気孔５
は上記先端部２において３つに分岐させられている。1 and 2 show a first embodiment of an excavator according to the present invention. In the excavator of this embodiment, the excavating tool 1 has substantially the same configuration as a conventionally known so-called down-the-hole bit, that is, a small-diameter shaft portion 3 is coaxial with a substantially large-diameter disk-shaped tip portion 2. It is formed integrally and has a substantially multi-stage cylindrical shape whose diameter decreases from the front end toward the rear end. The shaft portion 3 is provided with a hammer H that applies a rotary impact force to the excavating tool 1.
And a plurality of ridges 4 receiving the rotational force from the hammer H on the outer peripheral portion on the tip side.
Are formed at equal intervals in the circumferential direction so as to extend in the direction along the central axis O of the excavating tool 1, respectively. Also,
An exhaust hole 5 is formed from the rear end of the shaft portion 3 along the axis O toward the front end side.
Is branched into three at the end portion 2.
【００１０】そして、この先端部２の先端面６と外周面
７の先端側縁部とには、超硬合金等の硬質材料よりなる
多数のチップ８…が植設されて、この掘削工具１におけ
る掘削部９が構成されている。また、この先端部２の外
周面７には、周方向に等間隔に複数条（この実施形態で
は６条）の凹溝１０…が、それぞれこの掘削工具１の軸
線Ｏ方向に沿って延びるように形成される一方、上記先
端面６には軸線Ｏに対する径方向に延びる３条の凹溝１
１…が周方向に等間隔に形成され、これらの凹溝１１…
の外周側は、上記凹溝１０…のうち周方向に１つおきの
３条に連通するとともに、該凹溝１１…の内周側の底面
には、３つに分岐した上記排気孔５…がそれぞれ開口さ
れている。さらに、この先端部２の外周面７の後端縁
は、この外周面７から一段拡径する段状に形成されてお
り、本実施形態における当接部１２とされている。A large number of chips 8 made of a hard material such as a cemented carbide are implanted in the distal end surface 6 of the distal end 2 and the distal end side edge of the outer peripheral surface 7. Is formed. A plurality of (six in this embodiment) concave grooves 10 are formed on the outer peripheral surface 7 of the distal end portion 2 at equal intervals in the circumferential direction so as to extend along the axis O direction of the excavating tool 1, respectively. On the other hand, the front end face 6 has three concave grooves 1 extending in the radial direction with respect to the axis O.
Are formed at regular intervals in the circumferential direction, and these concave grooves 11 are formed.
The outer peripheral side communicates with every other three of the concave grooves 10 in the circumferential direction, and the bottom surface of the inner peripheral side of the concave grooves 11. Are respectively opened. Further, the rear end edge of the outer peripheral surface 7 of the distal end portion 2 is formed in a stepped shape whose diameter is increased by one step from the outer peripheral surface 7, and is a contact portion 12 in the present embodiment.
【００１１】一方、このような掘削工具１が挿入される
ケーシングパイプ１３は、円筒状のケーシング本体１４
と、その先端に溶接される円環状のケーシングトップ１
５とから構成されている。ここで、このケーシング本体
１４の内径は、上記掘削工具１において最も外径が大き
くなる先端部２の上記当接部１２の外径よりも僅かに大
きく設定されており、これによって掘削工具１はケーシ
ング本体１４内に挿入可能とされている。また、ケーシ
ングトップ１５は、その外径が後端側に向けて一段縮径
する多段状に形成されており、先端側の大径部の外径は
ケーシング本体１４の外径と等しく設定される一方、後
端側の小径部の外径はケーシング本体１４内に嵌挿可能
な大きさとされている。そして、ケーシング本体１４と
ケーシングトップ１５とは、ケーシングトップ１５の上
記小径部をケーシング本体１４の先端側から該ケーシン
グ本体１４に嵌挿させた上で、上記大径部の後端縁とケ
ーシング本体１４の先端縁とが溶接されることにより、
一体化されている。On the other hand, a casing pipe 13 into which such a drilling tool 1 is inserted is a cylindrical casing body 14.
And an annular casing top 1 welded to its tip
And 5. Here, the inner diameter of the casing body 14 is set slightly larger than the outer diameter of the abutting portion 12 of the tip 2 where the outer diameter of the excavating tool 1 is the largest. It can be inserted into the casing body 14. Further, the casing top 15 is formed in a multi-stage shape in which the outer diameter is reduced by one step toward the rear end side, and the outer diameter of the large-diameter portion on the front end side is set equal to the outer diameter of the casing body 14. On the other hand, the outer diameter of the small diameter portion on the rear end side is a size that can be inserted into the casing main body 14. The casing main body 14 and the casing top 15 are formed by fitting the small-diameter portion of the casing top 15 into the casing main body 14 from the front end side of the casing main body 14, and then connecting the rear end edge of the large-diameter portion to the casing main body 14. By welding the 14 tip edges,
It is integrated.
【００１２】さらに、このケーシングトップ１５の内径
は、上記小径部の厚さ分だけケーシング本体１４の内径
よりも小さくなることとなり、その大きさは、掘削工具
１の上記当接部１２の外径よりも小さく、かつこの当接
部１２以外の上記先端部２の外径よりは大きく設定され
ている。従って、掘削工具１をケーシングパイプ１３の
後端側から先端側に向けて挿入した際には、このケーシ
ングトップ１５の小径部の後端縁に、上記先端部２の当
接部１２が当接することとなり、すなわち本実施形態で
はこのケーシングトップ１５の後端縁部が、ケーシング
パイプ１３の内周部先端側に設けられる段部１６とされ
る。なお、こうしてケーシングパイプ１３の段部１６に
掘削工具１の当接部１２を当接させた状態で、掘削工具
１先端の上記掘削部９は、ケーシングパイプ１３の先端
縁よりも突出するようになされている。そして、このケ
ーシングパイプ１３の先端縁には、外周側に平坦面が形
成されるとともに、その内周には内周側に向かうに従い
漸次後退するテーパ面が形成されており、この先端縁に
よって本実施形態におけるケーシングパイプ１３の掘削
部１７が構成されている。Further, the inner diameter of the casing top 15 is smaller than the inner diameter of the casing body 14 by the thickness of the small diameter portion, and the size of the outer diameter of the contact portion 12 of the excavating tool 1 is reduced. And the outer diameter of the tip 2 other than the contact portion 12 is set larger. Therefore, when the excavating tool 1 is inserted from the rear end side of the casing pipe 13 toward the front end side, the contact portion 12 of the front end portion 2 comes into contact with the rear end edge of the small diameter portion of the casing top 15. That is, in this embodiment, the rear end edge of the casing top 15 is a step 16 provided on the distal end side of the inner peripheral portion of the casing pipe 13. In the state where the contact portion 12 of the drilling tool 1 is brought into contact with the step portion 16 of the casing pipe 13, the excavating portion 9 at the tip of the drilling tool 1 is protruded from the tip edge of the casing pipe 13. It has been done. A flat surface is formed on the outer peripheral side of the distal end edge of the casing pipe 13, and a tapered surface that gradually retreats toward the inner peripheral side is formed on the inner peripheral side thereof. The excavation part 17 of the casing pipe 13 in the embodiment is configured.
【００１３】次に、このような構成の掘削装置を用い
て、例えば泥岩層や軟岩層等の比較的柔らかい地層に掘
削孔を形成してケーシングパイプ１３を建て込む場合
の、本発明の掘削工法の第１の実施形態について説明す
る。上記構成の掘削装置では、上述のようにケーシング
パイプ１３の後端側から掘削工具１を挿入して前進させ
ると、その先端部２の当接部１２がケーシングパイプ１
３の内周に形成された段部１６に当接し、これにより掘
削工具１はケーシングパイプ１３と軸線Ｏ方向先端側に
係合して一体に前進可能とされる。そこで、この状態で
ハンマＨから掘削工具１に回転打撃力を与えることによ
り、まず先行する掘削工具１先端の掘削部９のチップ８
…によって掘削孔が形成されるとともに、この掘削孔の
内周部は掘削工具１からの回転打撃力によって崩れやす
い状態となる。Next, the drilling method according to the present invention, in which a casing pipe 13 is built by forming a drilling hole in a relatively soft stratum such as a mudstone layer or a soft rock layer using the drilling apparatus having such a configuration. The first embodiment will be described. In the excavator having the above-described configuration, when the excavating tool 1 is inserted from the rear end side of the casing pipe 13 and moved forward as described above, the abutting portion 12 of the distal end portion 2 becomes the casing pipe 1.
The drilling tool 1 is brought into contact with the step 16 formed on the inner periphery of the casing 3, whereby the excavating tool 1 is engaged with the casing pipe 13 at the tip end in the direction of the axis O and can be integrally advanced. Then, in this state, the hammer H applies a rotary impact force to the excavating tool 1 so that the tip 8 of the excavating portion 9 at the leading end of the preceding excavating tool 1 is first provided.
The excavation hole is formed by..., And the inner peripheral portion of the excavation hole is easily collapsed by the rotary impact force from the excavation tool 1.
【００１４】そして、このように崩れやすくなった掘削
孔の内周部を、上記当接部１２から段部１６を介して打
撃力が与えられつつケーシングパイプ１３が前進するこ
とにより、このケーシングパイプ１３先端縁の掘削部１
７の特に外周側角部によって上記掘削孔内周部が削り落
とされて掘削され、これに伴いケーシングパイプ１３が
掘削孔内に建て込まれて行く。さらに、こうしてケーシ
ングパイプ１３が所定の深さまで建て込まれたならば、
ハンマＨごと掘削工具１を後端側に引き抜くことによ
り、ケーシングパイプ１３のみを掘削孔内に残して地中
に埋設することができる。なお、この掘削中には、ハン
マＨから上記排気孔５を介して圧縮空気が掘削工具１の
先端側に供給されており、掘削工具１の掘削部９により
掘削されたくり粉は、上記凹溝１０…および凹溝１１…
を介してケーシングパイプ１３内に送られ、後端側に排
出される。また、ケーシングパイプ１３先端縁の掘削部
１７により掘削されたくり粉も、その内周側のテーパ面
から上記凹溝１１…に送られて排出される。[0014] The casing pipe 13 is advanced by applying a striking force from the contact portion 12 through the step portion 16 to the inner peripheral portion of the excavation hole which has been easily collapsed. Excavation part 1 at 13 tip edge
In particular, the inner peripheral portion of the excavation hole is cut off and excavated by the outer peripheral side corner portion of the excavator 7, and the casing pipe 13 is built into the excavation hole. Further, if the casing pipe 13 is erected to a predetermined depth in this way,
By pulling out the excavating tool 1 together with the hammer H to the rear end side, only the casing pipe 13 can be buried in the ground leaving the inside of the excavation hole. During this excavation, compressed air is supplied from the hammer H to the distal end side of the excavation tool 1 through the exhaust hole 5, and the cutting powder excavated by the excavation unit 9 of the excavation tool 1 is removed by the groove. 10 and groove 11 ...
Through the casing pipe 13 and discharged to the rear end side. Also, the cutting powder excavated by the excavating portion 17 at the tip edge of the casing pipe 13 is sent from the inner peripheral side tapered surface to the concave grooves 11 and is discharged.
【００１５】このように、上記構成の掘削装置および該
掘削装置を用いた掘削工法では、特に泥岩層や軟岩層等
の柔らかい地層を掘削する際に、掘削工具１の先端部に
設けられた掘削部９は勿論、ケーシングパイプ１３の先
端縁をも掘削部１７として、このケーシングパイプ１３
の先端縁を掘削工具１の外径よりも外周側に突き出させ
た状態のまま、掘削孔を形成してケーシングパイプ１３
を建て込むことができる。そして、このケーシングパイ
プ１３から掘削工具１を引き抜く際も、上記段部１６に
おけるケーシングパイプ１３の内径は、ケーシングパイ
プ１３先端に突出する掘削工具１の先端部２の外径より
も大きくされ、またこの段部１６より後端側のケーシン
グパイプ１３の内径は、掘削工具１の最大外径となる上
記当接部１２の外径よりも大きくされているので、上述
のようにハンマＨごと掘削工具１をそのまま後退させれ
ばよい。As described above, in the excavator having the above-described configuration and the excavation method using the excavator, the excavation provided at the tip of the excavation tool 1 is particularly effective when excavating a soft stratum such as a mudstone layer or a soft rock layer. Not only the part 9 but also the tip end of the casing pipe 13 is used as the excavation part 17 to form the casing pipe 13.
The excavation hole is formed and the casing pipe 13 is formed in a state in which the tip edge of the
Can be built. When the drilling tool 1 is pulled out from the casing pipe 13, the inner diameter of the casing pipe 13 at the step 16 is larger than the outer diameter of the tip 2 of the drilling tool 1 projecting to the tip of the casing pipe 13. Since the inner diameter of the casing pipe 13 on the rear end side of the step portion 16 is larger than the outer diameter of the contact portion 12, which is the maximum outer diameter of the excavating tool 1, the hammer H and the excavating tool are used as described above. 1 may be retracted as it is.
【００１６】従って、本実施形態の掘削装置および掘削
工法によれば、従来の拡径ビットを用いた掘削装置や掘
削工法のように、掘削時や引き抜き時に掘削工具先端の
ブロックを拡径させたり縮径させたりする必要がなく、
上述した通り従来公知のダウンザホールビットを略その
まま流用して、ケーシングパイプ１３の掘削孔への建て
込みおよび掘削工具１の引き抜きを行うことが可能とな
り、これにより掘削工具１の構造が複雑化するのを避け
ることができる。このため、掘削工具１の構造の複雑化
に伴う故障の可能性や耐久性劣化のおそれを低減するこ
とができ、より確実な掘削作業を促すことができるとと
もに、比較的安価にケーシングパイプ１３の建て込みを
行なうことが可能となる。Therefore, according to the digging apparatus and the digging method of the present embodiment, the block at the tip of the digging tool can be expanded at the time of digging and pulling out, as in the digging apparatus and the digging method using the conventional diameter expanding bit. There is no need to reduce the diameter,
As described above, the conventionally known down-the-hole bit can be diverted almost as it is, and the casing pipe 13 can be inserted into the excavation hole and the excavation tool 1 can be pulled out, thereby complicating the structure of the excavation tool 1. Can be avoided. For this reason, the possibility of failure and the possibility of deterioration in durability due to the complicated structure of the excavating tool 1 can be reduced, and more reliable excavation work can be promoted. It becomes possible to build.
【００１７】ところで、上記第１の実施形態の掘削装置
では、ハンマＨから掘削工具１に与えられる回転打撃力
のうち、掘削工具１の軸線Ｏ方向先端側への打撃力だけ
を、上記当接部１２から段部１６を介してケーシングパ
イプ１３に伝達するようにしているが、これを、例えば
図３および図４に示す本発明の掘削装置の第２の実施形
態のように、上記打撃力に加えて回転力をも掘削工具２
１からケーシングパイプ１３に伝播されるようにして掘
削を行ってもよい。ただし、これら図３および図４に示
す第２の実施形態においては、図１および図２に示した
第１の実施形態と共通する部分には、同一の符号を配し
て説明を省略する。In the excavator of the first embodiment, of the rotary impact force applied to the excavating tool 1 from the hammer H, only the impact force of the excavating tool 1 toward the tip end in the direction of the axis O is used. The power is transmitted from the portion 12 to the casing pipe 13 via the step portion 16, and this is transmitted to the casing pipe 13 as in the second embodiment of the excavator of the present invention shown in FIGS. 3 and 4, for example. Drilling tool 2 in addition to turning force
The excavation may be carried out so as to be propagated from 1 to the casing pipe 13. However, in the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, parts common to those in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００１８】すなわち、この第２の実施形態の掘削装置
においては、ケーシングパイプ１３の内周部先端側に設
けられる段部２２が、該ケーシングパイプ１３の内周側
に突出する凸部として周方向に点在するように形成され
ており、特に本第２の実施形態では、この段部２２…
は、掘削工具２１の先端部２の外周面７に形成される上
記凹溝（第１の凹溝）１０…と同じく、６つの段部２２
…が周方向に等間隔となるように形成されている。ここ
で、この段部２２は、軸線Ｏ方向先端側から見て図４に
鎖線で示すように、その高さおよび周方向の幅が上記凹
溝１０の深さおよび幅よりも小さくされて、この凹溝１
０内を軸線Ｏ方向に挿通可能とされており、これによっ
て掘削工具２１は、段部２２…と凹溝１０…とを周方向
に合わせた状態で、上記第１の実施形態と同様に後端側
に引き抜き可能とされている。That is, in the excavator of the second embodiment, the step 22 provided at the tip of the inner peripheral portion of the casing pipe 13 is formed as a convex projecting toward the inner peripheral side of the casing pipe 13 in the circumferential direction. . In the second embodiment, in particular, in the second embodiment, the steps 22 are formed.
Are the same as the above-mentioned grooves (first grooves) 10 formed on the outer peripheral surface 7 of the tip 2 of the excavating tool 21.
Are formed at equal intervals in the circumferential direction. Here, the height and the circumferential width of the step portion 22 are smaller than the depth and the width of the concave groove 10 as shown by a chain line in FIG. This groove 1
0 can be inserted in the direction of the axis O, so that the excavating tool 21 can be rearwardly aligned with the step portions 22 and the concave grooves 10 in the circumferential direction in the same manner as in the first embodiment. The end can be pulled out.
【００１９】一方、上記掘削工具２１の先端部２の外周
面７には、上記各凹溝１０…にそれぞれ連通して当該掘
削工具２１の掘削時の回転方向Ｔの後方側に延びるよう
に、第２の凹溝２３…が形成されている。この第２の凹
溝２３は、図３および図４に断面で示すように、その深
さおよび軸線Ｏ方向の幅が上記段部２２の高さおよび軸
線Ｏ方向の幅よりも大きくされて、該段部２２がこの第
２の凹溝２３内を周方向に挿通可能とされている。さら
に、これらの第２の凹溝２３…は、掘削工具２１の上記
回転方向Ｔ側の凹溝１０から、回転方向Ｔの後方側に隣
接する凹溝１０までの間の途中で止められた止まり溝状
に形成されており、これによりこの第２の凹溝２３の回
転方向Ｔの後方側には、回転方向Ｔ側を向く壁面２４が
形成されることになる。一方、この第２の凹溝２３の上
記軸線Ｏ方向先端側を向く壁面２５は、この第２の実施
形態において上記段部２２に当接する当接部とされる。
なお、この第２の実施形態では、第１の実施形態の掘削
工具２１の先端部２外周に設けられたような一段拡径す
る当接部１２は設けられておらず、この先端部２の外径
が上記ケーシングパイプ１３後端側のケーシング本体１
４の内径よりも僅かに小さくなるように設定されてい
る。On the other hand, the outer peripheral surface 7 of the tip 2 of the excavating tool 21 communicates with each of the grooves 10 so as to extend rearward in the rotation direction T during excavation of the excavating tool 21. Second concave grooves 23 are formed. As shown in cross sections in FIGS. 3 and 4, the depth of the second concave groove 23 and the width in the axis O direction are larger than the height of the step 22 and the width in the axis O direction. The step 22 can be inserted in the second groove 23 in the circumferential direction. Further, these second grooves 23 are stopped at a position halfway between the groove 10 on the rotation direction T side of the excavating tool 21 and the groove 10 adjacent on the rear side in the rotation direction T. The second concave groove 23 has a wall surface 24 facing the rotation direction T on the rear side in the rotation direction T. On the other hand, the wall surface 25 of the second concave groove 23 facing the front end side in the direction of the axis O is a contact portion that contacts the step portion 22 in the second embodiment.
Note that, in the second embodiment, the abutment portion 12 that increases the diameter by one step as provided on the outer periphery of the tip portion 2 of the excavating tool 21 of the first embodiment is not provided. The casing body 1 whose outer diameter is the rear end side of the casing pipe 13
4 is set to be slightly smaller than the inner diameter.
【００２０】次に、このように構成された第２の実施形
態の掘削装置を用いてケーシングパイプ１３を建て込む
場合の、本発明の掘削工法の第２の実施形態について説
明する。この第２の実施形態の掘削装置では、上述のよ
うにケーシングパイプ１３の段部２２…と掘削装置２１
の凹溝１０…との位置を周方向に一致させることによ
り、これら段部２２…が凹溝１０…に挿通可能となるの
で、まずこの状態のまま、段部２２…と第２の凹溝２３
…との軸線Ｏ方向の位置が一致するように、掘削工具２
１をケーシングパイプ１３内に挿入して前進させる。な
お、この段部２２…と凹溝１０…との位置が周方向に一
致した状態では、掘削工具２１とケーシングパイプ１３
とは、掘削方向にも、回転方向Ｔにも非係合状態であ
る。Next, a description will be given of a second embodiment of the excavation method of the present invention in which the casing pipe 13 is erected using the excavator of the second embodiment configured as described above. In the excavator of the second embodiment, as described above, the steps 22 of the casing pipe 13 and the excavator 21
Are aligned with each other in the circumferential direction, so that these steps 22 can be inserted into the grooves 10. First, in this state, the steps 22 and the second grooves can be inserted. 23
... so that the position in the axis O direction with
1 is inserted into the casing pipe 13 and advanced. When the positions of the step portions 22 and the concave grooves 10 are aligned in the circumferential direction, the excavating tool 21 and the casing pipe 13
Is a non-engagement state in both the excavation direction and the rotation direction T.
【００２１】そして、この状態から掘削工具２１を上記
回転方向Ｔに回転させると、上記段部２２…が第２の凹
溝２３…内に挿入されて、第２の凹溝２３の先端側を向
く壁面２５が段部２２に当接可能となり、すなわち掘削
工具２１がケーシングパイプ１３と掘削方向に係合して
一体に前進可能となり、さらに段部２２が凹溝２３の回
転方向Ｔ側を向く壁面２４に当接すると、掘削工具２１
はこの回転方向Ｔにもケーシングパイプ１３と係合して
一体に回転可能となる。従って、この係合状態において
ハンマＨから掘削工具２１に回転打撃力を与えると、上
記壁面２５から段部２２を介してケーシングパイプ１３
に掘削方向への打撃力が伝えられるとともに、上記壁面
２４からも段部２２を介してケーシングパイプ１３に回
転方向Ｔへの回転力が与えられることとなり、これによ
りケーシングパイプ１３の先端縁の掘削部１７には、掘
削工具２１先端の掘削部９と同様の回転打撃力が与えら
れることとなる。なお、ケーシングパイプ１３から掘削
工具２１を引き抜くには、上記とは逆に掘削工具２１を
回転方向Ｔの反対側に回転させて上記段部２２…と凹溝
１０…とを周方向に一致させ、そのまま軸線Ｏ方向後方
側に掘削工具２１を真っ直ぐ後退させればよい。Then, when the excavating tool 21 is rotated in the rotation direction T from this state, the step portions 22 are inserted into the second concave grooves 23, and the tip side of the second concave grooves 23 is moved. The facing wall surface 25 can contact the step 22, that is, the excavating tool 21 engages with the casing pipe 13 in the excavating direction to be able to move forward integrally, and the step 22 faces the rotation direction T side of the groove 23. When it comes into contact with the wall surface 24, the excavating tool 21
Is also engaged with the casing pipe 13 in this rotation direction T and can be integrally rotated. Accordingly, when a rotary impact force is applied to the excavating tool 21 from the hammer H in this engaged state, the casing pipe 13 is moved from the wall surface 25 through the step portion 22.
The impact force in the excavation direction is transmitted to the casing pipe 13, and a rotational force in the rotational direction T is also applied to the casing pipe 13 from the wall surface 24 via the step portion 22. The portion 17 is given the same rotary impact force as the excavating portion 9 at the tip of the excavating tool 21. In order to pull out the excavating tool 21 from the casing pipe 13, the excavating tool 21 is rotated in the opposite direction to the rotation direction T to make the step portions 22 and the concave grooves 10 circumferentially coincide with each other. The excavating tool 21 may be retracted straight to the rear side in the direction of the axis O as it is.
【００２２】このように、上記第２の実施形態の掘削装
置および掘削工法によれば、ケーシングパイプ１３の先
端縁に設けられる掘削部１７にも回転打撃力を与えるこ
とができるので、掘削工具２１の掘削部９により掘削孔
内周が崩れやすくなることとも相俟って、より効率的な
掘削を図ることが可能となる。ここで、上記第２の実施
形態の掘削工具２１では、上述のように第１の実施形態
に見られた掘削工具１の先端部２の外周面７から突出す
る当接部１２は設けられていないが、本第２の実施形態
においても、このような当接部１２を設けるとともに、
ケーシングパイプ１３側にもこの当接部１２が当接する
段部１６を設けるようにしてもよく、その際、この段部
１６に当接部１２が当接した状態で、上記段部２２…と
第２の凹溝２３…との軸線Ｏ方向の位置が一致するよう
にしておけば、掘削工具１とケーシングパイプ１３とが
係合状態となるように容易に位置決めすることが可能と
なる。As described above, according to the excavating apparatus and the excavating method of the second embodiment, since the rotary impact force can be applied to the excavating portion 17 provided at the leading edge of the casing pipe 13, the excavating tool 21 In addition to the fact that the inner periphery of the excavation hole is easily collapsed by the excavation portion 9, more efficient excavation can be achieved. Here, in the excavating tool 21 of the second embodiment, the contact portion 12 protruding from the outer peripheral surface 7 of the distal end portion 2 of the excavating tool 1 found in the first embodiment is provided as described above. However, also in the second embodiment, such a contact portion 12 is provided,
The casing pipe 13 may be provided with a step 16 to which the contact part 12 contacts. In this case, in a state where the contact part 12 is in contact with the step 16, the step parts 22. If the positions of the second concave grooves 23 in the direction of the axis O coincide with each other, it is possible to easily position the excavating tool 1 and the casing pipe 13 so as to be in the engaged state.
【００２３】また、上記第２の実施形態の掘削装置で
は、６条の上記凹溝１０…が形成されるのに合わせて、
６つの段部２２…をケーシングパイプ１３に点在するよ
うに形成するとともに、該凹溝１０…のそれぞれに第２
の凹溝２３…を連通するように形成しているが、例えば
段部２２…を１つおき、あるいは２つおき等に形成した
り、これに合わせて第２の凹溝２３…も１つおき、ある
いは２つおき等に形成したりしてもよい。すなわち、こ
の第２の実施形態では、掘削工具２１を回転方向Ｔに回
転させた際に、全ての段部２２が第２の凹溝２３に挿通
されて掘削工具２１とケーシングパイプ１３とが係合す
ればよいのであり、この条件が満足されるのであれば、
例えば段部２２は第２の凹溝２３より少なくてもよく、
また凹溝１０…の数や配置についても適宜に設定してよ
い。Further, in the excavator of the second embodiment, as the six grooves 10 are formed,
Six stepped portions 22 are formed so as to be scattered in the casing pipe 13 and a second
Are formed so as to communicate with each other. For example, every other step 22 or every other step 22 is formed, and in accordance with this, one second groove 23 is also formed. It may be formed every other or every third. That is, in the second embodiment, when the excavating tool 21 is rotated in the rotation direction T, all the steps 22 are inserted into the second concave grooves 23 and the excavating tool 21 and the casing pipe 13 are engaged. If this condition is satisfied,
For example, the step portion 22 may be smaller than the second groove 23,
Further, the number and arrangement of the concave grooves 10 may be appropriately set.
【００２４】さらに、上記第１、第２の実施形態の掘削
装置においては、図１や図３に示すように、ケーシング
パイプ１３の掘削部１７となるケーシングトップ１５の
先端縁を、側面視に軸線Ｏに垂直な方向に延びるように
形成しているが、例えばこの先端縁を、図５や図６に示
すように周方向に向けて上記掘削方向に出没する凹凸状
に形成するようにしてもよい。この場合、この掘削部１
７がなす凹凸形状は、図５に示すような三角形の鋸刃状
でもよく、また図６に示すような波形形状でもよく、さ
らに他の形状であってもよい。しかるに、このような構
成を採った場合には、このケーシングパイプ１３の掘削
部１７による掘削効果が向上し、特に上記第２の実施形
態のようにケーシングパイプ１３にも回転力が与えられ
るときには、この凹凸形状によって掘削孔の内周がより
崩されやすくなるので効果的である。Further, in the excavators of the first and second embodiments, as shown in FIGS. 1 and 3, the distal end edge of the casing top 15 which becomes the excavated portion 17 of the casing pipe 13 is viewed from the side. It is formed so as to extend in the direction perpendicular to the axis O. For example, as shown in FIG. 5 and FIG. Is also good. In this case, this excavation part 1
The concavo-convex shape formed by 7 may be a triangular saw blade shape as shown in FIG. 5, a waveform shape as shown in FIG. 6, or another shape. However, when such a configuration is adopted, the excavation effect of the excavation portion 17 of the casing pipe 13 is improved, and particularly when the casing pipe 13 is also given a rotational force as in the second embodiment, This uneven shape is effective because the inner periphery of the excavation hole is more likely to collapse.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の掘削装置
および掘削工法によれば、特に泥岩層や軟岩層等の柔ら
かい地層にケーシングパイプを建て込む際に、拡径ビッ
トのような構造の複雑な掘削工具を用いることなく、確
実かつ比較的安価に掘削を行うことが可能となる。As described above, according to the excavator and the excavation method of the present invention, when a casing pipe is built in a soft stratum such as a mudstone layer or a soft rock layer, a structure such as a diameter expanding bit is used. Excavation can be performed reliably and relatively inexpensively without using complicated excavation tools.
【図１】 本発明の掘削装置の第１の実施形態を示す側
断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of an excavator according to the present invention.
【図２】 図１に示す第１の実施形態の正面図である。FIG. 2 is a front view of the first embodiment shown in FIG.
【図３】 本発明の掘削装置の第２の実施形態を示す側
断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a second embodiment of the excavator of the present invention.
【図４】 図３に示す第２の実施形態の一部破断した正
面図である。FIG. 4 is a partially cutaway front view of the second embodiment shown in FIG. 3;
【図５】 本発明の掘削装置の第３の実施形態を示す側
断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a third embodiment of an excavator according to the present invention.
【図６】 本発明の掘削装置の第４の実施形態を示す側
断面図である。FIG. 6 is a side sectional view showing a fourth embodiment of the excavator of the present invention.
１，２１ 掘削工具 ９ 掘削工具１，２１の掘削部 １０ 凹溝（第１の凹溝） １２ 当接部 １３ ケーシングパイプ １６，２２ 段部 １７ ケーシングパイプ１３の掘削部 ２３ 第２の凹溝 ２４ 第２の凹溝２３の回転方向Ｔ側を向く壁面 ２５ 第２の凹溝２３の先端側を向く壁面（当接部） Ｏ 掘削工具１，２１の中心軸線 Ｔ 掘削工具１，２１の回転方向 1, 21 Excavation tool 9 Excavation part of excavation tool 1, 21 10 Groove (first concave groove) 12 Contact part 13 Casing pipe 16, 22 Step 17 Excavation part of casing pipe 13 23 Second concave groove 24 Wall surface facing the rotation direction T side of the second groove 23 25 Wall surface facing the tip side of the second groove 23 (contact portion) O Center axis of the drilling tools 1, 21 T Rotation direction of the drilling tools 1, 21
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 茂 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田 1528番地 三菱マテリアル株式会社 岐 阜製作所内 (56)参考文献 特開 平８−42276（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−243295（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−180988（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−93896（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−184301（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21B 10/26 E21B 7/20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shigeru Sato 1528 Nakashinda, Yokoi, Kobe-cho, Anpachi-gun, Gifu Prefecture Mitsubishi Materials Corporation Gifu Works (56) References JP-A-8-42276 (JP, A) JP-A-7-243295 (JP, A) JP-A-58-180988 (JP, U) JP-A-3-93896 (JP, U) JP-A-54-184301 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) E21B 10/26 E21B 7/20
Claims (5)
撃力が与えられる掘削工具が挿入されてなる掘削装置で
あって、上記ケーシングパイプの内周部先端側には、後
端側よりも一段縮径する段部が形成されるとともに、上
記掘削工具の外周には、該掘削工具の掘削方向に向けて
上記段部に当接可能な当接部が設けられ、この当接部の
外径は上記ケーシングパイプの内周部後端側の内径より
も小さくされており、この掘削工具の先端部と上記ケー
シングパイプの先端縁とによって掘削孔を形成する掘削
部が構成されていることを特徴とする掘削装置。1. An excavating device comprising a cylindrical casing pipe into which an excavating tool to which a rotary impact force is applied is inserted, wherein the casing pipe has an inner peripheral end portion at one step higher than a rear end side. A step portion for reducing the diameter is formed, and a contact portion is provided on the outer periphery of the drilling tool so as to be able to contact the step portion in the direction of excavation of the drilling tool. The inner diameter of the casing pipe is smaller than the inner diameter of the rear end side of the casing pipe, and the excavation part that forms an excavation hole is configured by the tip of the excavation tool and the tip edge of the casing pipe. And drilling rig.
向に点在して形成されるとともに、上記掘削工具の外周
には、この掘削工具の先端面から後端側に延びる第１の
凹溝と、この第１の凹溝から上記掘削工具の回転方向の
後方側に延びる第２の凹溝とが、それぞれ上記段部が挿
通可能に形成されており、このうち上記第２の凹溝は、
上記回転方向側を向く壁面と上記掘削方向を向く壁面と
を備えていて、この上記掘削方向を向く壁面が上記当接
部とされていることを特徴とする請求項１に記載の掘削
装置。2. The stepped portion is formed so as to be scattered in a circumferential direction of the casing pipe, and a first concave groove extending from a front end surface to a rear end side of the excavation tool is formed on an outer periphery of the excavation tool. And a second groove extending from the first groove to the rear side in the rotation direction of the excavating tool, each of which is formed such that the step portion can be inserted therein. ,
2. The excavator according to claim 1, further comprising a wall surface facing the rotation direction side and a wall surface facing the excavation direction, wherein the wall surface facing the excavation direction is the contact portion. 3.
掘削方向に出没する凹凸状に形成されていることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の掘削装置。3. The excavator according to claim 1, wherein a distal end edge of the casing pipe is formed in an uneven shape protruding and retracting in the excavation direction.
撃力が与えられる掘削工具を、該掘削工具の掘削方向に
向けて上記ケーシングパイプと係合して一体的に前進可
能、かつこの掘削方向の後方側に該ケーシングパイプに
対して後退可能に挿入し、上記掘削工具の先端部と上記
ケーシングパイプの先端縁とによって掘削孔を形成しつ
つ、この掘削孔に上記ケーシングパイプを建て込むこと
を特徴とする掘削工法。4. An excavating tool to which a rotary impact force is applied can be integrally engaged with the casing pipe in a cylindrical casing pipe in the excavating direction of the excavating tool, and the excavating direction can be increased. The casing pipe is inserted into the bore of the casing pipe so as to be able to retract with respect to the casing pipe, and a drill hole is formed by the tip of the drilling tool and the tip edge of the casing pipe. Excavation method characterized.
に向けて上記ケーシングパイプと係合して一体的に回転
可能とするとともに、この回転方向の後方側に向けては
上記ケーシングパイプに対して非係合状態とされて、こ
の非係合状態において上記掘削方向の後方側に該ケーシ
ングパイプに対して後退可能とすることを特徴とする請
求項４に記載の掘削工法。5. The excavating tool is engaged with the casing pipe in the direction of rotation of the excavating tool so as to be integrally rotatable. The excavation method according to claim 4, wherein the casing pipe is disengaged from the casing pipe in a disengaged state, and in the disengaged state, the casing pipe can be retracted rearward in the excavation direction.
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