JPH1193573A - 地中掘削孔の拡孔方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドリルパイプを用いて、地表の一方から他方に
地中を通って掘削孔を掘削し、この孔を拡孔する場合、
排土せず、滑らかな内面を有する拡大孔を形成する。 【解決手段】ドリルパイプ１の先端に打撃機２０を取付
け、打撃機２０は先端が掘削孔の直径よりも小さく後端
が大きい圧密面２１を外表面に備え、打撃機２０を運転
しつつドリルパイプ１を掘削孔２中を引き戻し、圧密面
２１により掘削孔２の内壁面の圧密対象部４を圧密して
拡孔する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中掘削孔の拡孔
方法に関する。さらに詳しくは、ドリルパイプを用い
て、地表の一方から他方に地中を通って直径５０〜２０
０ｍｍの掘削孔を掘削しあるいはさらに大きな径にまで
拡孔し、ついでこの掘削孔の内面を圧密して拡孔する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上に障害物がある場合に、発進立坑と
到達立坑とを設け、推進工法等によりこの２つの立坑間
の地中に管路を形成する技術がある。このような立坑を
掘削することなく地中に管路を設置する技術として、特
公昭６１−４０８４０号公報には、逆アーチ状の地下坑
道に沿ってケーシング又は導管を敷設する方法及びその
装置が開示されており、ウオッシュオーバーパイプを用
いて、順次大径の地中孔を掘削し、ケーシング又は導管
路を施工する技術が開示されている。

【０００３】また、特公昭６２−１３４８０号公報に
は、河川等の障害物の下を横切って起点から終点まで鋼
管を敷設する方法が開示されており、ボーリングロッド
によりパイロットビットを押し込みながら弧状のパイロ
ット孔を掘削し、このボーリングロッドに拡孔ビットを
取付け、拡孔ビットの後方にドリルパイプを取付け、ド
リルパイプを回転させながら拡孔し、最終工程として起
点側に拡孔リーマ又は浚渫リーマを取付け、リーマの後
方に中管をリーマと共に回転するように取付け、敷設す
べき鋼管を中管にかぶせ、リーマにスイベルジョイント
を設けてそれを介して鋼管を後続させるようにし、中管
を回転させながら、孔の中に押し込んで、円弧状の孔内
に鋼管を敷設する技術が示されている。

【０００４】これらの技術は、先ず細いドリルパイプで
地中に弧状の管路（掘削孔）を掘削し、ついで、ウオッ
シュオーバーパイプと回転リーマ等を用いて、ドリルパ
イプに回転力と推進力を与えて順次この掘削孔の壁を掘
削して拡孔し管を敷設する技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ドリルパイ
プを用いて、地表の一方から他方に、地中を通って比較
的小径の掘削孔、例えば、直径５０〜２００ｍｍの掘削
孔を掘削しあるいはさらに大きな径にまで拡孔し、つい
でこの掘削孔の内面を、例えば５０〜１５０ｍｍ程度オ
ーバーサイズ直径に拡孔し、滑らかな内面を有する拡大
孔を形成する技術を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、計画曲線に沿
う地中掘削孔内に、先端がこの地中掘削孔の内径よりも
小さく後端が大きい圧密面を外表面に備えた打撃機を装
入し、この打撃機を運転しつつ掘削孔中を牽引し、前記
圧密面により掘削孔の内壁面を圧密拡孔することを特徴
とする地中掘削孔の拡孔方法を提供するものである。

【０００７】前記計画曲線に沿う地中掘削孔はどのよう
な手段によって掘削されたものでもよいが、一方の地表
から他方の地表までドリルパイプを用いて掘削し、この
ドリルパイプの到達端に前記打撃機を装着し、ドリルパ
イプを掘削孔中を引き戻して打撃機を牽引することとす
れば、容易に非常に能率的に経済的にこの方法を実施す
ることができる。

【０００８】前記圧密面としては、一端が小径で他端が
大径の面を有するものであればどのような面でもよい
が、円錐面とすれば製作も容易で好ましい。拡径する掘
削孔の地質条件によって円錐面のテーパを変更すればよ
く、さらに複数の円錐面を連設した連続曲面、凹凸又は
条溝を設けた面を用いることもできる。また、例えば圧
密が困難な地層では、前記圧密面の外表面にディスクカ
ッタを装着した打撃機を用いることとすれば、好適に拡
孔することができる。さらに、場合によっては前記圧密
面に泥水又は滑剤を供給することにより、地層と圧密面
との摩擦を減じて円滑に拡孔することができる。

【０００９】また、本発明の拡孔によれば円滑な強固な
内面を持つ孔を形成することができるが、さらにこの孔
中に鋼管又は合成樹脂管等を敷設することができ、前記
打撃機の尾端に敷設管を連行して、拡孔と同時に管敷設
作業を行うこととしてもよい。ここで打撃機とは、衝撃
発生機械であって、圧縮空気、油圧等によりピストンが
シリンダ内を往復高速直線運動し、作動軸方向に衝撃を
発生するものである。本発明では打撃機を収納するケー
シングの外面形状を、先端側に先細りの圧密面を備え、
その後部に掘削孔の直径より大きい直径の円柱体を備え
た形状とし、衝撃によりこの先細りの圧密面を掘削孔の
壁に押圧し、軸方向に進行しながら掘削孔を押し広げて
拡径を行う。打撃機を収納するケーシングは打撃機と別
体のもので打撃機を緊密に内蔵したものでもよく、打撃
機そのものの壁の外形形状を、先端側に先細りの圧密面
を備えた円柱形とし、これを直接掘削孔中で作動させる
ようにしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の地中掘削孔の拡孔方法に
ついて図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明
の拡孔方法を説明する掘削孔の縦断面図、図１は、この
拡孔方法に用いられる圧密アセンブリー１０の斜視図で
ある。ドリルパイプ１で一方の地表から他方の地表まで
（図２では向かって左側方向から向かって右側方向
に）、直径５０〜２００ｍｍの掘削孔２を掘削し、その
帰り工程で、ドリルパイプ１の尾端に圧密アセンブリー
１０を取付け、ドリルパイプ１は矢印５方向に牽引す
る。圧密アセンブリー１０は打撃機２０、打撃機操作用
パイプ３０、緩衝装置４０を主要部として構成されてい
る。打撃機２０は、外形が先細りの圧密面２１とこれに
連設した円柱体２２を備えたケーシング２３と、その内
部に内蔵した（図示していない）掘削軸方向に長いシリ
ンダ及びその中を摺動運動するピストンとを備え、さら
に、打撃機操作用パイプ３０に連結された駆動源出入ポ
ートを備えている。

【００１１】圧密面２１の先端側（小径側）の直径は、
ドリルパイプで掘削した元の掘削孔２の直径より小さ
く、圧密面２１の後端側（大径側）の直径はドリルパイ
プで掘削した元の掘削孔２の直径より大きく、拡径加工
された後の仕上掘削孔３の直径と等しい。そして、圧密
面２１の後端側の直径と等しい外径を有する円柱体２２
が連設されている。圧密面２１は打撃機２０の打撃力に
より掘削孔２の壁の圧密対象部４をくさび力により押圧
し、押し広げ拡径する。そして、ドリルパイプ１がその
反力を支持しながら、打撃機２０を牽引する。圧密面２
１が掘削孔２の壁を押圧して拡径する押圧力の拡径方向
の分力は、掘削孔２の直径と仕上掘削孔３の直径、打撃
機２０の衝撃力及び推力、圧密面２１の頂角の大小、掘
削孔２の壁の土質の性状と摩擦抵抗の大小等により定め
られる。従って、適切な事前調査及びドリルパイプ１の
掘削実績等を勘案して、使用すべき適切な圧密アセンブ
リー１０を決定することができる。

【００１２】打撃機操作用パイプ３０は、打撃機２０を
運転する圧縮空気、油圧、電力等の駆動動力源を供給す
る。圧縮空気や油圧等の流体を用いる時は、打撃機操作
用パイプ３０は供給管と排出管とを備える。二重管構成
とすると好適である。緩衝装置４０は打撃機２０の衝撃
力をドリルパイプ１に伝達することなく、一方、ドリル
パイプ１の牽引力を確実に打撃機２０に伝達することが
できる機構を用いる。例えば、剛性の大きいばねを介装
した継手を用いるとよく、また、接続部材に介入された
ゴム等を含む緩衝装置４０を用いることができる。

【００１３】本発明によって最初に掘削される掘削孔２
は、直径５０〜２００ｍｍとする。あるいは掘削孔２は
既に拡孔された孔でもよい。これらの寸法は、仕上掘削
孔３の用途、規模、地質条件等及びドリルパイプ１の適
切な性能仕様を勘案して適切に定められる。掘削ライン
は、通常、土かぶり深さ数ｍ以下の土砂層、砂層、粘土
層、砂礫層等であって地下水のレベルより上方でも下方
でもよい。土かぶりが１．５ｍ未満の粘土層では地表に
若干の尾***を生ずることもある。礫混じりの地層では
礫が強固に地層中に押し込まれる。摩擦の大きい地層で
は泥水又は滑剤を圧密面に供給して減摩効果を得るよう
にすることもできる。拡径しにくい地層、例えば礫や玉
石を含む地層では、圧密面２１の外表面にディスクカッ
タを装着した打撃機２０を用いる。

【００１４】拡径量は、掘削孔の大きさ、地質条件等に
より異なるが、直径の増大量で５０〜１５０ｍｍであ
る。過度の拡径は非能率となる。本発明の拡孔方法によ
れば、掘削刃等を有しない単純な形状の打撃機を用い
て、円滑で強固な内表面を持つ地中掘削孔を容易に形成
することができる。また、拡孔工程では排土がなく、切
削拡孔等に比べ、施工作業が容易である。場合によって
は、少量の水を掘削孔中に供給して、締め固めを行うと
好適である。

【００１５】さらにこの拡径した仕上掘削孔３中に鋼管
又は合成樹脂管等のプロダクションパイプを敷設するこ
とができる。前記打撃機２０の尾端に敷設すべき鋼管又
は合成樹脂管を連行して、拡孔と同時に管敷設作業を行
うこととしてもよい。この時、打撃機２０と連行する鋼
管又は合成樹脂管とは、緩衝装置を介して連結するとよ
い。連行する鋼管又は合成樹脂管（敷設管）は拡径した
仕上掘削孔３の直径より２０〜６０ｍｍ小さい外径を有
する管とするとよく、打撃機２０により圧密された仕上
掘削孔３の壁は、時間の経過と共に敷設管の外周に隙間
なく密に密着する。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、排土を生ずることな
く、密実で円滑な表面を持つ仕上掘削孔を形成すること
ができ、都市の建築物、構築物の下方の地中管の施工
や、河川横断パイプラインの構築等、優れた地中の曲線
管路を構築することができる。また、この仕上掘削孔中
に敷設管を設置する場合、滑らかな壁面と圧密した正確
な形状とにより、敷設管の挿入が極めて容易となり、管
外面のコーティング等を痛めない。これは刃物を用いて
掘削した掘削孔では到底望むことのできない効果であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧密アセンブリーの説明図である。

【図２】実施例の地中掘削孔の拡孔方法を示す地中断面
図である。

【符号の説明】

１ ドリルパイプ ２ （元の）掘削孔 ３ 仕上掘削孔 ４ 圧密対象部 ５ 矢印（けん引方向） １０ 圧密アセンブリー ２０ 打撃機 ２１ 圧密面 ２２ 円柱体 ２３ ケーシング ３０ （打撃機操作用）パイプ ４０ 緩衝装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計画曲線に沿う地中掘削孔内に、先端が
   該掘削孔の直径よりも小さく後端が大きい圧密面を外表
   面に備えた打撃機を装入し、該打撃機を運転しつつ該掘
   削孔中を牽引し、前記圧密面により掘削孔の内壁面を圧
   密拡孔することを特徴とする地中掘削孔の拡孔方法。
2. 【請求項２】 ドリルパイプを用いて前記計画曲線に沿
   う地中掘削孔を掘削し、該ドリルパイプの到達端に前記
   打撃機を装着し、該ドリルパイプを該掘削孔中を引き戻
   して打撃機を牽引することを特徴とする請求項１記載の
   地中掘削孔の拡孔方法。
3. 【請求項３】 前記圧密面は円錐面であることを特徴と
   する請求項１又は２記載の地中掘削孔の拡孔方法。
4. 【請求項４】 前記圧密面は複数の円錐面を連設した連
   続曲面であることを特徴とする請求項１又は２記載の地
   中掘削孔の拡孔方法。
5. 【請求項５】 前記圧密面は凹凸又は条溝を設けた面を
   有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の
   地中掘削孔の拡孔方法。
6. 【請求項６】 前記圧密面は外表面にディスクカッタを
   装着した面であることを特徴とする請求項１〜５の何れ
   かに記載の地中掘削孔の拡孔方法。
7. 【請求項７】 前記圧密面に泥水又は滑剤を供給するこ
   とを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の地中掘削
   孔の拡孔方法。
8. 【請求項８】 前記打撃機の尾端に敷設管を連行したこ
   とを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の地中掘削
   孔の拡孔方法。