JP7705121B2

JP7705121B2 - Double pipe drilling device and double pipe drilling method using the device

Info

Publication number: JP7705121B2
Application number: JP2021164261A
Authority: JP
Inventors: 登三上; 博昭齋藤
Original assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Current assignee: Nittoc Constructions Co Ltd
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2025-07-09
Anticipated expiration: 2041-10-05
Also published as: JP2023055116A

Description

本発明は、前端にダウンザホールハンマーを備えるインナーロッドとインナーロッドが挿入されるアウターケーシングとを備える二重管削孔装置、及びこの二重管削孔装置による削孔方法に関する。 The present invention relates to a double-tube drilling device that includes an inner rod with a down-the-hole hammer at its front end and an outer casing into which the inner rod is inserted, and a drilling method using this double-tube drilling device.

基礎抗工事やさく井工事等の土木工事を行うにあたり、崩壊しやすい地盤を掘削するには、前端にダウンザホールハンマーを備えるインナーロッドとインナーロッドが挿入されるアウターケーシングとを備える二重管削孔装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。この種の二重管削孔装置は、装置に設けた駆動機構を動作させるとインナーロッドに取り付けたダウンザホールハンマーから打撃力が生じるため、ダウンザホールハンマーに設けたビットにより地盤を掘削することができる。また、ダウンザホールハンマーによる掘削の進行に応じてアウターケーシングを前進させることにより、削孔の崩落を防ぐことができる。 When carrying out civil engineering work such as foundation construction and well drilling, a double-tube drilling device is used to excavate ground that is prone to collapse, and the device is equipped with an inner rod equipped with a down-the-hole hammer at its front end and an outer casing into which the inner rod is inserted (see, for example, Patent Document 1). This type of double-tube drilling device can excavate the ground with a bit attached to the down-the-hole hammer, as a striking force is generated from the down-the-hole hammer attached to the inner rod when a drive mechanism provided on the device is operated. In addition, the outer casing can be advanced as the excavation by the down-the-hole hammer progresses, thereby preventing the hole from collapsing.

またこのような二重管削孔装置においては、アウターケーシングと同等又はそれ以上に大口径になる拡径部をダウンザホールハンマーに設けたものも知られている。このような拡径部を備えるダウンザホールハンマーを使用する場合は、アウターケーシングの外径と同等又はそれ以上の孔径で地盤が掘削されるため、アウターケーシングへの負荷を抑えることができる。 In addition, in such double-pipe drilling equipment, there are also known down-the-hole hammers equipped with an enlarged diameter section that has a diameter equal to or larger than that of the outer casing. When using a down-the-hole hammer equipped with such an enlarged diameter section, the ground is excavated with a hole diameter equal to or larger than the outer diameter of the outer casing, which reduces the load on the outer casing.

特開２０１１－１２２３３５号公報JP 2011-122335 A

ところで、削孔する深さがインナーロッドやアウターケーシングの長さ以上になる場合は、所定の深さまで削孔を行った後、インナーロッドとアウターケーシングの後端部に取り付けられている駆動機構を一旦分離させ、新たなインナーロッドとアウターケーシングを元のインナーロッドとアウターケーシングに継ぎ足し、駆動機構を新たなインナーロッドとアウターケーシングに取り付ける作業が行われる。ここで、元のインナーロッドに新たなインナーロッドを継ぎ足すにあたって新たなインナーロッドの前端部を元のインナーロッドの後端部に取り付けるには、元のインナーロッドを拘束しなければならないため、元のインナーロッドを一旦後退させてその後端部をアウターケーシングから露出させる必要がある。すなわち、拡径部を備えるダウンザホールハンマーを使用する場合は、拡径部を一旦縮径させてから元のインナーロッドを後退させなければならず、拡径部を縮径させる手間と時間を要するために作業性の低下を招いていた。 When the depth of the hole to be drilled is greater than or equal to the length of the inner rod or outer casing, the hole is drilled to a specified depth, and then the drive mechanism attached to the rear end of the inner rod and outer casing is temporarily separated, a new inner rod and outer casing are added to the original inner rod and outer casing, and the drive mechanism is attached to the new inner rod and outer casing. Here, in order to attach the front end of the new inner rod to the rear end of the original inner rod when adding a new inner rod to the original inner rod, the original inner rod must be restrained, so the original inner rod must be retracted to expose its rear end from the outer casing. In other words, when using a down-the-hole hammer with an enlarged diameter section, the enlarged diameter section must be reduced in diameter before the original inner rod is retracted, and the time and effort required to reduce the diameter of the enlarged diameter section reduces workability.

このような従来の問題点に鑑み、本発明では、インナーロッドとアウターケーシングの継ぎ足し作業に要する手間と時間を抑制することができる二重管削孔装置を提案することを目的とする。併せて、この二重管削孔装置による削孔方法も提案する。 In view of these conventional problems, the present invention aims to propose a double pipe drilling device that can reduce the time and effort required for the work of extending the inner rod and the outer casing. It also proposes a drilling method using this double pipe drilling device.

本発明は、前端にダウンザホールハンマーを備えるインナーロッドと、当該インナーロッドが挿入されるアウターケーシングとを備え、当該インナーロッドの後端連結部と当該アウターケーシングの後端連結部が駆動機構に連結して削孔が行われ、当該駆動機構から分離した状態において当該インナーロッドの後端連結部と当該アウターケーシングの後端連結部に新たなインナーロッドと新たなアウターケーシングの継ぎ足しが可能な二重管削孔装置であって、前記ダウンザホールハンマーは、前記アウターケーシングの径方向内側に位置するハンマー本体部と、当該アウターケーシングの前方において当該ハンマー本体部から径方向外側に突出する拡径部とを有し、前記駆動機構に連結した状態において前記インナーロッドの後端連結部は前記アウターケーシングの後端連結部よりも前方に位置していて、前記アウターケーシングから前記拡径部までの軸線方向距離は、当該駆動機構に連結した状態での当該アウターケーシングの後端連結部から当該インナーロッドの後端連結部までの軸線方向距離よりも長く設定される二重管削孔装置である。 The present invention is a double-tube drilling device that includes an inner rod equipped with a down-the-hole hammer at its front end and an outer casing into which the inner rod is inserted, in which the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing are connected to a drive mechanism to drill holes, and in which a new inner rod and a new outer casing can be added to the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing when the device is separated from the drive mechanism. The down-the-hole hammer has a hammer body portion located radially inside the outer casing and an expanded diameter portion that protrudes radially outward from the hammer body portion in front of the outer casing, and in a state connected to the drive mechanism, the rear end connecting portion of the inner rod is located forward of the rear end connecting portion of the outer casing, and the axial distance from the outer casing to the expanded diameter portion is set longer than the axial distance from the rear end connecting portion of the outer casing to the rear end connecting portion of the inner rod when the device is connected to the drive mechanism.

このような二重管削孔装置において、前記アウターケーシングは、当該アウターケーシングの内周面よりも径方向内側に突出して前記ハンマー本体部の外周面に近接するリングビットを有することが好ましい。 In such a double pipe drilling device, it is preferable that the outer casing has a ring bit that protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the outer casing and is close to the outer peripheral surface of the hammer body.

またこの二重管削孔装置において、前記インナーロッドは、径方向外側に向けて突出して前記アウターケーシングの内周面に近接する突起部を有することが好ましい。 In addition, in this double pipe drilling device, it is preferable that the inner rod has a protrusion that protrudes radially outward and is close to the inner peripheral surface of the outer casing.

またこの二重管削孔装置において、前記ハンマー本体部は、前記インナーロッドと前記アウターケーシングとの隙間に通じるとともに当該アウターケーシングの前方において開口する排泥通路を有することが好ましい。 In addition, in this double pipe drilling device, it is preferable that the hammer body has a mud discharge passage that leads to the gap between the inner rod and the outer casing and opens in front of the outer casing.

また本発明は、二重管削孔装置による削孔方法であって、前記二重管削孔装置は、前端にダウンザホールハンマーを備えるインナーロッドと、当該インナーロッドが挿入されるアウターケーシングとを備え、当該インナーロッドの後端連結部と当該アウターケーシングの後端連結部が駆動機構に連結して削孔が行われ、当該駆動機構から分離した状態において当該インナーロッドの後端連結部と当該アウターケーシングの後端連結部に新たなインナーロッドと新たなアウターケーシングの継ぎ足しが可能であって、前記ダウンザホールハンマーは、前記アウターケーシングの径方向内側に位置するハンマー本体部と、当該アウターケーシングの前方において当該ハンマー本体部から径方向外側に突出する拡径部とを有し、前記駆動機構に連結した状態において前記インナーロッドの後端連結部は前記アウターケーシングの後端連結部よりも前方に位置していて、前記アウターケーシングから前記拡径部までの軸線方向距離は、当該駆動機構に連結した状態での当該アウターケーシングの後端連結部から当該インナーロッドの後端連結部までの軸線方向距離よりも長く設定されるものであり、前記駆動機構を動作させて、前記ダウンザホールハンマーで地盤を掘削するとともに前記インナーロッドと前記アウターケーシングを斜め方向又は水平方向に前進させて削孔を行った後、前記新たなインナーロッドと前記新たなアウターケーシングを継ぎ足すにあたり、前記駆動機構と前記アウターケーシングの後端連結部とを分離させる工程と、前記拡径部が拡径した状態のままで前記インナーロッドを後退させて、前記アウターケーシングの後端連結部から前記インナーロッドの後端連結部を露出させる工程と、前記インナーロッドの後端連結部に新たなインナーロッドを継ぎ足すとともに前記アウターケーシングの後端連結部に新たなアウターケーシングを継ぎ足す工程と、前記新たなインナーロッドと前記駆動機構とを連結させるとともに当該新たなインナーロッドを前進させた後、前記新たなアウターケーシングと当該駆動機構とを連結させる工程と、を含む削孔方法でもある。 The present invention also relates to a method of drilling holes using a double-pipe drilling device, the double-pipe drilling device comprising an inner rod equipped with a down-the-hole hammer at its front end, and an outer casing into which the inner rod is inserted, the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing are connected to a drive mechanism for drilling holes, and in a state where the device is separated from the drive mechanism, a new inner rod and a new outer casing can be added to the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing, the down-the-hole hammer has a hammer body portion located radially inside the outer casing, and an expanded diameter portion protruding radially outward from the hammer body portion in front of the outer casing, the rear end connecting portion of the inner rod is located forward of the rear end connecting portion of the outer casing when connected to the drive mechanism, and the axial distance from the outer casing to the expanded diameter portion is 1/100 of the rear end of the outer casing when connected to the drive mechanism. The distance is set to be longer than the axial distance from the connection part to the rear end connection part of the inner rod, and the method includes the steps of operating the drive mechanism to excavate the ground with the down-the-hole hammer and advancing the inner rod and the outer casing in a diagonal or horizontal direction to drill a hole, and then separating the drive mechanism from the rear end connection part of the outer casing when attaching the new inner rod and the new outer casing, retracting the inner rod with the expanded part in the expanded state to expose the rear end connection part of the inner rod from the rear end connection part of the outer casing, attaching a new inner rod to the rear end connection part of the inner rod and attaching a new outer casing to the rear end connection part of the outer casing, and connecting the new inner rod to the drive mechanism and advancing the new inner rod, and then connecting the new outer casing to the drive mechanism.

上述した構成になる本発明の二重管削孔装置によれば、アウターケーシングから拡径部までの軸線方向距離が、駆動機構に連結した状態でのアウターケーシングの後端連結部からインナーロッドの後端連結部までの軸線方向距離よりも長く設定されているため、拡径部を縮径させずとも、元のインナーロッドを後退させてその後端連結部をアウターケーシングの後端連結部から露出させ、新たなインナーロッドを継ぎ足すことができる。すなわち、インナーロッドとアウターケーシングの継ぎ足しを行う際、拡径部を縮径させる必要がないため、作業に要する手間と時間を抑制することができる。 According to the double pipe drilling device of the present invention configured as described above, the axial distance from the outer casing to the expanded diameter section is set longer than the axial distance from the rear end connecting section of the outer casing to the rear end connecting section of the inner rod when connected to the drive mechanism, so that it is possible to retract the original inner rod to expose its rear end connecting section from the rear end connecting section of the outer casing and add a new inner rod without reducing the diameter of the expanded diameter section. In other words, since there is no need to reduce the diameter of the expanded diameter section when adding an inner rod to the outer casing, the effort and time required for the work can be reduced.

本発明に係る二重管削孔装置の一実施形態を模式的に示した図である。1 is a diagram showing a schematic diagram of one embodiment of a double pipe drilling device according to the present invention. FIG. 図１に示した二重管削孔装置の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the double pipe drilling device shown in FIG. 1 . 図１に示した二重管削孔装置による削孔方法に関する説明図である。2 is an explanatory diagram of a drilling method using the double pipe drilling device shown in FIG. 1 . 図３に引き続いて行われる削孔方法に関する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the hole drilling method performed subsequent to FIG. 3 .

以下、図面を参照しながら本発明に係る二重管削孔装置と、この二重管削孔装置による削孔方法の一実施形態について説明する。なお、図示した二重管削孔装置による掘削は、地盤に対して水平方向の削孔を設ける場合について示している。また以下の説明における前後方向とは、図示した軸線Ｃに沿う方向であって、「前」は削孔した際の奥側であり、「後」は削孔した際の入口側である。 The following describes one embodiment of the double pipe drilling device and the drilling method using this double pipe drilling device according to the present invention with reference to the drawings. Note that the excavation using the double pipe drilling device shown in the figure shows the case where a hole is drilled horizontally in the ground. In addition, the front-to-rear direction in the following description refers to the direction along the axis C shown in the figure, with "front" being the far side when the hole is drilled and "rear" being the entrance side when the hole is drilled.

図１は、本発明に係る二重管削孔装置の一実施形態を模式的に示した図であり、図２は図１に示した二重管削孔装置の部分拡大図である。本実施形態の二重管削孔装置１は、インナーロッド２と、ダウンザホールハンマー３と、アウターケーシング４と、駆動機構５を備えている。 Figure 1 is a schematic diagram of one embodiment of a double pipe drilling device according to the present invention, and Figure 2 is a partially enlarged view of the double pipe drilling device shown in Figure 1. The double pipe drilling device 1 of this embodiment includes an inner rod 2, a down-the-hole hammer 3, an outer casing 4, and a drive mechanism 5.

インナーロッド２は、図示したように長尺になる部材であって、本実施形態では中空状である。インナーロッド２の前端には、ダウンザホールハンマー３が取り付けられる。またインナーロッド２の後端には、本実施形態では雄ねじ状に形成されたインナーロッド後端連結部２ａが設けられている。 The inner rod 2 is a long member as shown in the figure, and is hollow in this embodiment. A down-the-hole hammer 3 is attached to the front end of the inner rod 2. The rear end of the inner rod 2 is provided with an inner rod rear end connector 2a, which in this embodiment is formed into a male thread.

また図２に示すようにインナーロッド２の外周面には、径方向外側に向けて突出する突起部２ｂが設けられている。本実施形態の突起部２ｂは板状であって、インナーロッド２の外周面に対して周方向に間隔をあけて複数設けられている。 As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the inner rod 2 is provided with protrusions 2b that protrude radially outward. In this embodiment, the protrusions 2b are plate-shaped and are provided at intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the inner rod 2.

ダウンザホールハンマー３は、インナーロッド２の前端に連結するハンマー本体部３ａと、ハンマー本体部３ａの前端に設けられ、前側部分に複数のチップを有するパイロットビット３ｂを備えている。またハンマー本体部３ａにおける前方外周面には、ハンマー本体部３ａから径方向外側に突出し、前側部分に複数のチップを有する拡径ビット３ｃが設けられている。なお拡径ビット３ｃは、本明細書等の「拡径部」に相当する。拡径ビット３ｃは、図示したハンマー本体部３ａの外周面から径方向外側に突出する拡径状態と、ハンマー本体部３ａの外周面に揃う（又はハンマー本体部３ａの外周面よりも内側に入り込む）縮径状態とに切り替え可能である。なお、拡径ビット３ｃを拡径状態又は縮径状態に切り替える手段に制限はなく、例えば油圧を用いた機構を採用してもよいし、ダウンザホールハンマー３の回転方向に応じて切り替わる機構を採用してもよい。 The down-the-hole hammer 3 includes a hammer body 3a connected to the front end of the inner rod 2, and a pilot bit 3b provided at the front end of the hammer body 3a and having multiple tips on the front side. The front outer circumferential surface of the hammer body 3a is provided with an expansion bit 3c that protrudes radially outward from the hammer body 3a and has multiple tips on the front side. The expansion bit 3c corresponds to the "expansion part" in this specification. The expansion bit 3c can be switched between an expansion state in which it protrudes radially outward from the outer circumferential surface of the hammer body 3a shown in the figure, and a contraction state in which it is aligned with the outer circumferential surface of the hammer body 3a (or goes inside the outer circumferential surface of the hammer body 3a). There is no limit to the means for switching the expansion bit 3c between the expansion state and the contraction state, and for example, a mechanism using hydraulic pressure may be used, or a mechanism that switches depending on the rotation direction of the down-the-hole hammer 3 may be used.

ハンマー本体部３ａは、その内部に不図示のピストンを備えていて、このピストンは、中空状になるインナーロッド２の内部空間に駆動機構５から送給される作動流体（例えば空気、水）によって前後動し、その際に打撃力を生じさせる。ピストンにより生じた打撃力は、パイロットビット３ｂと拡径ビット３ｃに伝達される。 The hammer body 3a has a piston (not shown) inside, and this piston moves back and forth by the working fluid (e.g., air, water) fed from the drive mechanism 5 into the internal space of the hollow inner rod 2, generating a striking force. The striking force generated by the piston is transmitted to the pilot bit 3b and the expansion bit 3c.

またハンマー本体部３ａは、その外周面を凹ませて前後方向に延在する溝部３ｄを備えている。 The hammer body 3a also has a groove 3d that is recessed on its outer periphery and extends in the front-to-rear direction.

アウターケーシング４は、中空状であって、その内側にはインナーロッド２が挿入される。図示したようにアウターケーシング４とインナーロッド２との間には隙間Ｓが設けられている。なお、上述した突起部２ｂの径方向外側縁部は、図２に示すようにアウターケーシング４の内周面に近接する。また図１に示すようにアウターケーシング４の後端には、本実施形態では雌ねじ状に形成されたアウターケーシング後端連結部４ａが設けられている。 The outer casing 4 is hollow, and the inner rod 2 is inserted inside. As shown in the figure, a gap S is provided between the outer casing 4 and the inner rod 2. The radially outer edge of the protrusion 2b described above is close to the inner peripheral surface of the outer casing 4, as shown in FIG. 2. Also, as shown in FIG. 1, the rear end of the outer casing 4 is provided with an outer casing rear end connecting portion 4a that is formed in a female thread shape in this embodiment.

またアウターケーシング４は、その前端において、前方部分に複数のチップを有するリングビット４ｂを備えている。本実施形態のリングビット４ｂの内周面は、アウターケーシング４の内周面よりも径方向内側に突出している。 The outer casing 4 also has a ring bit 4b at its front end, which has multiple tips in its front portion. In this embodiment, the inner circumferential surface of the ring bit 4b protrudes radially inward beyond the inner circumferential surface of the outer casing 4.

駆動機構５は、本実施形態ではスイベルジョイント６を含んで構成されている。スイベルジョイント６は、前端に雄ねじ部が設けられたマスターカップリング６ａと、マスターカップリング６ａよりも前方に設けられ、前端に雌ねじ部が設けられたエクステンションロッド６ｂを備えている。エクステンションロッド６ｂの雌ねじ部は、雄ねじ状になるインナーロッド後端連結部２ａに螺合可能である。またマスターカップリング６ａの雄ねじ部は、雌ねじ状になるアウターケーシング後端連結部４ａに螺合可能である。 In this embodiment, the drive mechanism 5 is configured to include a swivel joint 6. The swivel joint 6 is equipped with a master coupling 6a having a male threaded portion at its front end, and an extension rod 6b that is disposed forward of the master coupling 6a and has a female threaded portion at its front end. The female threaded portion of the extension rod 6b can be screwed into the male threaded inner rod rear end connecting portion 2a. The male threaded portion of the master coupling 6a can be screwed into the female threaded outer casing rear end connecting portion 4a.

また駆動機構５は、上述した作動流体をスイベルジョイント６に供給する機能を有している。ここでスイベルジョイント６は、インナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂを連結させた状態で、中空状になるインナーロッド２に連通している。そして駆動機構５から作動流体を送給することにより、スイベルジョイント６とインナーロッド２を介してハンマー本体部３ａに設けられたピストンを作動させ、パイロットビット３ｂと拡径ビット３ｃに打撃力が付与される。 The drive mechanism 5 also has the function of supplying the above-mentioned working fluid to the swivel joint 6. Here, the swivel joint 6 is connected to the inner rod 2, which is hollow, when the inner rod rear end connecting portion 2a and the extension rod 6b are connected. By supplying the working fluid from the drive mechanism 5, the piston provided in the hammer body portion 3a is operated via the swivel joint 6 and the inner rod 2, and a striking force is applied to the pilot bit 3b and the expansion bit 3c.

またスイベルジョイント６は、アウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａを連結させた状態で、アウターケーシング４とインナーロッド２との間の隙間Ｓに連通する不図示の排出口を備えている。後述するように隙間Ｓは、二重管削孔装置１で削孔を行った際のスライム（掘削した土砂や礫と掘削時に使用した水等の混合物）が流動する空間であって、隙間Ｓを流動したスライムは、排出口から二重管削孔装置１の外部に排出される。 The swivel joint 6 also has an outlet (not shown) that communicates with the gap S between the outer casing 4 and the inner rod 2 when the outer casing rear end connecting part 4a and the master coupling 6a are connected. As described below, the gap S is a space through which slime (a mixture of excavated soil and gravel and water used during excavation, etc.) flows when drilling holes with the double pipe drilling device 1, and the slime that flows through the gap S is discharged from the outlet to the outside of the double pipe drilling device 1.

なお、図示したようにインナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂを連結させ、アウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａを連結させた状態において、ハンマー本体部３ａは、前後方向においてリングビット４ｂと重なる位置にある。またこの状態において、ハンマー本体部３ａの外周面は、リングビット４ｂの内周面に近接する。そしてこの状態において、溝部３ｄの後側部分は隙間Ｓに通じていて、溝部３ｄの前側部分は、リングビット４ｂよりも前方に位置する。なお、溝部３ｄの内側に形成される空間は、本明細書等の「排泥通路」に相当する。 As shown in the figure, when the rear end connecting part 2a of the inner rod is connected to the extension rod 6b, and the rear end connecting part 4a of the outer casing is connected to the master coupling 6a, the hammer body 3a is in a position overlapping the ring bit 4b in the front-rear direction. In this state, the outer peripheral surface of the hammer body 3a is close to the inner peripheral surface of the ring bit 4b. In this state, the rear part of the groove 3d is connected to the gap S, and the front part of the groove 3d is located forward of the ring bit 4b. The space formed inside the groove 3d corresponds to the "sludge discharge passage" in this specification.

また、インナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂを連結させ、アウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａを連結させた状態において、リングビット４ｂから拡径ビット３ｃまでの軸線Ｃに沿う方向での距離Ｌ１は、アウターケーシング後端連結部４ａからインナーロッド後端連結部２ａまでの軸線Ｃに沿う方向での距離Ｌ２よりも長くなるように設定されている。 In addition, when the inner rod rear end connecting part 2a and the extension rod 6b are connected and the outer casing rear end connecting part 4a and the master coupling 6a are connected, the distance L1 in the direction along the axis C from the ring bit 4b to the expansion bit 3c is set to be longer than the distance L2 in the direction along the axis C from the outer casing rear end connecting part 4a to the inner rod rear end connecting part 2a.

そして駆動機構５は、図示は省略するが、スイベルジョイント６に対してシャンクロッドを介して連結するボーリングマシンを備えている。ボーリングマシンを駆動させると、スイベルジョイント６に連結するインナーロッド２とアウターケーシング４は、ともに軸線Ｃに沿う向きに振動し、またともに軸線Ｃを中心として回転する。またボーリングマシンによって、インナーロッド２とアウターケーシング４を前進又は後退させることができる。 The driving mechanism 5 includes a boring machine (not shown) that is connected to the swivel joint 6 via a shank rod. When the boring machine is driven, the inner rod 2 and the outer casing 4 that are connected to the swivel joint 6 both vibrate in a direction along the axis C and also rotate around the axis C. The inner rod 2 and the outer casing 4 can also be moved forward or backward by the boring machine.

次に、このような構成になる二重管削孔装置１によって地盤を削孔する方法について、図３、図４を参照しながら説明する。なお本実施形態の二重管削孔装置１は、地盤に対して垂直方向に削孔する場合にも使用可能であるが、特に斜め方向への削孔や以下で説明する水平方向への削孔に使用して好適である。 Next, a method for drilling holes in the ground using the double pipe drilling device 1 configured as described above will be described with reference to Figures 3 and 4. Note that the double pipe drilling device 1 of this embodiment can also be used when drilling holes vertically to the ground, but is particularly suitable for use in diagonal drilling and horizontal drilling as described below.

図３（ａ）は、地盤Ｇに対する掘削を開始し、水平方向への削孔を行っている状態を示している。水平方向への削孔を行うにあたっては、図１に示すようにインナーロッド２の前端にダウンザホールハンマー３を取り付け、インナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂとを連結し、またアウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａを連結する。そして駆動機構５を動作させると、駆動機構５から供給される作動流体によってハンマー本体部３ａに設けたピストンから打撃力が生じ、これによりパイロットビット３ｂと拡径ビット３ｃに打撃力が付与される。またスイベルジョイント６に連結するインナーロッド２とアウターケーシング４は、ともに軸線Ｃに沿う向きに振動するとともに軸線Ｃを中心として回転する。そしてこの状態でインナーロッド２とアウターケーシング４を水平方向に前進させることにより、図３（ａ）に示すように水平方向への削孔を行うことができる。 Figure 3 (a) shows the state in which drilling of the ground G has begun and a hole is being drilled in the horizontal direction. To drill a hole in the horizontal direction, as shown in Figure 1, a down-the-hole hammer 3 is attached to the front end of the inner rod 2, the rear end connecting part 2a of the inner rod is connected to the extension rod 6b, and the rear end connecting part 4a of the outer casing is connected to the master coupling 6a. When the drive mechanism 5 is operated, a striking force is generated from the piston provided in the hammer main body part 3a by the working fluid supplied from the drive mechanism 5, and this strikes the pilot bit 3b and the enlarged diameter bit 3c. In addition, the inner rod 2 and the outer casing 4 connected to the swivel joint 6 both vibrate in a direction along the axis C and rotate around the axis C. In this state, the inner rod 2 and the outer casing 4 are advanced horizontally to drill a hole in the horizontal direction as shown in Figure 3 (a).

ところで地盤Ｇに対して水平方向や斜め方向の削孔を行う場合は、重力の関係によって、垂直方向への削孔と比較して孔壁が崩壊しやすい状態にある。図１に示すように本実施形態の拡径ビット３ｃは、削孔を行う際、後述する理由により、アウターケーシング４の前端に設けたリングビット４ｂに対して軸線Ｃに沿う方向で距離Ｌ１の長さで離隔している。このため、削孔を行う地盤Ｇが崩壊性地山である場合、拡径ビット３ｃによって先行して削孔した孔壁がアウターケーシング４が到達する前に崩壊し、拡径ビット３ｃとアウターケーシング４の間に砂礫等が溜まることがある。すなわち溜まった砂礫等は、アウターケーシング４の前進を妨げるため、掘進能率の低下につながる。一方、本実施形態の二重管削孔装置１は、アウターケーシング４の前端にリングビット４ｂを備えていて、アウターケーシング４とともにリングビット４ｂも軸線Ｃに沿う向きに振動し、また軸線Ｃを中心として回転するため、アウターケーシング４の前方に砂礫等が溜まることがあっても、掘進能率を維持することができる。 However, when drilling holes in the ground G in a horizontal or diagonal direction, the hole walls are more likely to collapse due to gravity than when drilling holes in the vertical direction. As shown in FIG. 1, the expansion bit 3c of this embodiment is separated from the ring bit 4b at the front end of the outer casing 4 by a distance L1 in the direction along the axis C when drilling holes, for reasons described below. For this reason, if the ground G to be drilled is a collapsible ground, the hole wall drilled in advance by the expansion bit 3c may collapse before the outer casing 4 arrives, and gravel and the like may accumulate between the expansion bit 3c and the outer casing 4. In other words, the accumulated gravel and the like impedes the forward movement of the outer casing 4, leading to a decrease in excavation efficiency. On the other hand, the double pipe drilling device 1 of this embodiment is equipped with a ring bit 4b at the front end of the outer casing 4, and the ring bit 4b vibrates along the axis C together with the outer casing 4 and rotates around the axis C, so that excavation efficiency can be maintained even if gravel and the like accumulates in front of the outer casing 4.

またダウンザホールハンマー３は、垂直方向への削孔を主とする従来のダウンザホールハンマーと比較して、比較的小口径であって軽量化されているものの、図示したようにアウターケーシング４から前方に向けて比較的長く突出しているため、水平方向や斜め方向の削孔を行う場合、重力によって下側に傾きやすい状態にある。そして仮にダウンザホールハンマー３が下側に傾いた状態で掘削を行うと、意図した方向よりも削孔する向きが傾いてしまうことになる。このため本実施形態では、図２に示すように、リングビット４ｂの内周面をアウターケーシング４の内周面よりも径方向内側に突出させるようにし、これによりリングビット４ｂの内周面をハンマー本体部３ａの外周面に近接させるようにしている。すなわち、水平方向や斜め方向の削孔を行う際に重力によって下側に傾こうとするダウンザホールハンマー３を、リングビット４ｂで支持して傾きを抑えることができるため、意図した方向に削孔を行うことができる。 Although the down-the-hole hammer 3 is relatively small in diameter and lightweight compared to conventional down-the-hole hammers that mainly drill holes in the vertical direction, as shown in the figure, it protrudes relatively far forward from the outer casing 4, so that it is prone to tilting downward due to gravity when drilling holes in the horizontal or diagonal direction. If the down-the-hole hammer 3 is tilted downward when drilling, the direction of drilling will be tilted more than the intended direction. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the inner surface of the ring bit 4b protrudes radially inward from the inner surface of the outer casing 4, so that the inner surface of the ring bit 4b is close to the outer surface of the hammer body 3a. In other words, the down-the-hole hammer 3, which tends to tilt downward due to gravity when drilling holes in the horizontal or diagonal direction, can be supported by the ring bit 4b to suppress the tilt, so that drilling can be performed in the intended direction.

更に本実施形態のインナーロッド２は、図２に示すように突起部２ｂを備えていて、突起部２ｂの径方向外側縁部は、アウターケーシング４の内周面に近接している。すなわち、水平方向や斜め方向の削孔を行う際のダウンザホールハンマー３の傾きを、突起部２ｂがアウターケーシング４に支持されることによって抑制することができる。従って、上記のリングビット４ｂによるハンマー本体部３ａの支持と、アウターケーシング４による突起部２ｂの支持により、意図した方向への削孔をより確実に行うことができる。 Furthermore, the inner rod 2 of this embodiment is provided with a protrusion 2b as shown in FIG. 2, and the radially outer edge of the protrusion 2b is close to the inner peripheral surface of the outer casing 4. In other words, the protrusion 2b is supported by the outer casing 4, so that the inclination of the down-the-hole hammer 3 when drilling holes in the horizontal or oblique direction can be suppressed. Therefore, the support of the hammer body 3a by the ring bit 4b and the support of the protrusion 2b by the outer casing 4 can more reliably drill holes in the intended direction.

上述したように本実施形態のリングビット４ｂは、ハンマー本体部３ａに近接しているため、削孔を行った際のスライムを排出させる際、ハンマー本体部３ａとリングビット４ｂの間を通過させることは難しい。しかし、溝部３ｄの前側部分はリングビット４ｂよりも前方に位置していて、また、溝部３ｄの後側部分は、アウターケーシング４とインナーロッド２の間の隙間Ｓに通じている。従ってスライムは、溝部３ｄの前側部分からこの溝部３ｄの内側（排泥通路）を通って隙間Ｓに至り、更に隙間Ｓを流動して、スイベルジョイント６に設けた不図示の排出口から二重管削孔装置１の外部に排出される。なお、インナーロッド２の外周面には、上述した突起部２ｂ（図２参照）が設けられているが、この突起部２ｂはインナーロッド２の外周面に対して周方向に間隔をあけて設けられているため、隙間Ｓは塞がれていない。従って、突起部２ｂによってスライムの流動が損なわれることはない。 As described above, the ring bit 4b of this embodiment is close to the hammer body 3a, so when discharging the slime during drilling, it is difficult to pass between the hammer body 3a and the ring bit 4b. However, the front part of the groove 3d is located forward of the ring bit 4b, and the rear part of the groove 3d is connected to the gap S between the outer casing 4 and the inner rod 2. Therefore, the slime passes from the front part of the groove 3d through the inside of the groove 3d (sludge discharge passage) to the gap S, and then flows through the gap S and is discharged to the outside of the double pipe drilling device 1 from the discharge port (not shown) provided in the swivel joint 6. The outer peripheral surface of the inner rod 2 is provided with the above-mentioned protrusions 2b (see FIG. 2), but since the protrusions 2b are provided at intervals in the circumferential direction relative to the outer peripheral surface of the inner rod 2, the gap S is not blocked. Therefore, the flow of the slime is not impeded by the protrusions 2b.

そして、所定の深さまで削孔を行ってインナーロッド２やアウターケーシング４の継ぎ足しが必要になった場合は、駆動機構５の動作を一旦停止する。なお、拡径ビット３ｃは拡径状態のままでよい。そして、アウターケーシング４を固定した状態でスイベルジョイント６を回転し、アウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａとの螺合を解除する。これにより、図３（ｂ）に示すように、アウターケーシング４とスイベルジョイント６とを分離させることができる。 When the hole has been drilled to a specified depth and it becomes necessary to extend the inner rod 2 or the outer casing 4, the operation of the drive mechanism 5 is temporarily stopped. The expansion bit 3c can be left in the expanded state. Then, with the outer casing 4 fixed, the swivel joint 6 is rotated to release the screw engagement between the outer casing rear end connecting part 4a and the master coupling 6a. This allows the outer casing 4 and the swivel joint 6 to be separated, as shown in Figure 3(b).

次いで、図３（ｃ）に示すように、拡径状態の拡径ビット３ｃがリングビット４ｂに引っ掛かる程度までスイベルジョイント６を後退させる。上述したように、図１の状態でのリングビット４ｂから拡径ビット３ｃまでの軸線Ｃに沿う方向での距離Ｌ１は、アウターケーシング後端連結部４ａからインナーロッド後端連結部２ａまでの軸線Ｃに沿う方向での距離Ｌ２よりも長くなるように設定されている。従って、図３（ｃ）の状態までスイベルジョイント６を後退させると、インナーロッド後端連結部２ａがアウターケーシング４から露出する。従って、インナーロッド２を固定した状態でスイベルジョイント６を回転し、インナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂとの螺合を解除して、インナーロッド２とスイベルジョイント６を分離することができる。 Next, as shown in FIG. 3(c), the swivel joint 6 is retracted until the expanded bit 3c in the expanded state is caught by the ring bit 4b. As described above, the distance L1 in the direction along the axis C from the ring bit 4b to the expanded bit 3c in the state of FIG. 1 is set to be longer than the distance L2 in the direction along the axis C from the outer casing rear end connecting part 4a to the inner rod rear end connecting part 2a. Therefore, when the swivel joint 6 is retracted to the state of FIG. 3(c), the inner rod rear end connecting part 2a is exposed from the outer casing 4. Therefore, the swivel joint 6 can be rotated with the inner rod 2 fixed, the screw engagement between the inner rod rear end connecting part 2a and the extension rod 6b is released, and the inner rod 2 and the swivel joint 6 can be separated.

しかる後は、図４（ａ）に示すように、新たなインナーロッド１２を元のインナーロッド２に継ぎ足す作業を行う。本実施形態における新たなインナーロッド１２は、雌ねじ状に形成されたインナーロッド前端連結部１２ａを備えていて、インナーロッド前端連結部１２ａは、雄ねじ状になるインナーロッド後端連結部２ａに螺合可能である。従って、元のインナーロッド２を固定した状態で新たなインナーロッド１２を回転させることにより、新たなインナーロッド１２を元のインナーロッド２に継ぎ足すことができる。 Then, as shown in FIG. 4(a), a new inner rod 12 is added to the original inner rod 2. In this embodiment, the new inner rod 12 has an inner rod front end connecting portion 12a formed in a female thread shape, and the inner rod front end connecting portion 12a can be screwed into the inner rod rear end connecting portion 2a, which has a male thread shape. Therefore, by rotating the new inner rod 12 while keeping the original inner rod 2 fixed, the new inner rod 12 can be added to the original inner rod 2.

その後は、図４（ａ）に示すように、新たなアウターケーシング１４を元のアウターケーシング４に継ぎ足す作業を行う。本実施形態における新たなアウターケーシング１４は、雄ねじ状に形成されたアウターケーシング前端連結部１４ａを備えていて、雌ねじ状になるアウターケーシング後端連結部４ａに螺合可能である。従って、元のアウターケーシング４を固定した状態で新たなアウターケーシング１４を回転させることにより、新たなアウターケーシング１４を元のアウターケーシング４に継ぎ足すことができる。 Then, as shown in FIG. 4(a), a new outer casing 14 is joined to the original outer casing 4. In this embodiment, the new outer casing 14 has an outer casing front end connecting portion 14a formed in a male thread shape, and can be screwed into the outer casing rear end connecting portion 4a, which has a female thread shape. Therefore, by rotating the new outer casing 14 while the original outer casing 4 is fixed, the new outer casing 14 can be joined to the original outer casing 4.

上述した新たなインナーロッド１２は、インナーロッド後端連結部２ａと同形状になる雄ねじ状のインナーロッド後端連結部１２ｂを備えていて、新たなアウターケーシング１４は、アウターケーシング後端連結部４ａと同形状になる雌ねじ状のアウターケーシング後端連結部１４ｂを備えている。また、新たなインナーロッド１２とアウターケーシング１４は略同じ長さであって、元のインナーロッド２とアウターケーシング４に新たなインナーロッド１２とアウターケーシング１４を継ぎ足した際、インナーロッド後端連結部１２ｂは、アウターケーシング後端連結部１４ｂから露出する。 The new inner rod 12 described above has a male-threaded inner rod rear end connecting part 12b that has the same shape as the inner rod rear end connecting part 2a, and the new outer casing 14 has a female-threaded outer casing rear end connecting part 14b that has the same shape as the outer casing rear end connecting part 4a. The new inner rod 12 and outer casing 14 are approximately the same length, and when the new inner rod 12 and outer casing 14 are joined to the original inner rod 2 and outer casing 4, the inner rod rear end connecting part 12b is exposed from the outer casing rear end connecting part 14b.

次いで、図４（ｂ）に示すように、新たなインナーロッド１２を固定した状態でスイベルジョイント６を回転し、インナーロッド後端連結部１２ｂとエクステンションロッド６ｂとを螺合させることにより両者を連結する。 Next, as shown in FIG. 4(b), with the new inner rod 12 fixed, the swivel joint 6 is rotated, and the rear end connecting portion 12b of the inner rod is screwed into the extension rod 6b to connect them together.

その後、スイベルジョイント６を前進させると、スイベルジョイント６に連結する新たなインナーロッド１２とともに元のインナーロッド２も前進する。またスイベルジョイント６を前進させることにより、マスターカップリング６ａがアウターケーシング後端連結部１４ｂに近づくため、新たなアウターケーシング１４を固定した状態でスイベルジョイント６を回転することにより、アウターケーシング後端連結部１４ｂとマスターカップリング６ａとを螺合させ両者を連結することができる。 After that, when the swivel joint 6 is advanced, the original inner rod 2 advances along with the new inner rod 12 connected to the swivel joint 6. Furthermore, by advancing the swivel joint 6, the master coupling 6a approaches the outer casing rear end connection part 14b, and by rotating the swivel joint 6 with the new outer casing 14 fixed, the outer casing rear end connection part 14b and the master coupling 6a can be screwed together to connect the two.

しかる後は、再び駆動機構５を動作させることにより、継ぎ足した新たなインナーロッド１２とアウターケーシング１４を使って更に深いところまで削孔を進めることができる。 After that, by operating the drive mechanism 5 again, the hole can be drilled even deeper using the new inner rod 12 and outer casing 14.

このように本実施形態の二重管削孔装置１によれば、新たなインナーロッド１２とアウターケーシング１４の継ぎ足し作業は、拡径ビット３ｃを拡径状態にしたまま行うことができるため、拡径ビット３ｃを縮径させる手間と時間を省くことができ、継ぎ足し作業を効率的に行うことができる。 As described above, with the double pipe drilling device 1 of this embodiment, the work of adding a new inner rod 12 and outer casing 14 can be performed while the expansion bit 3c is in the expanded state, which eliminates the effort and time required to reduce the diameter of the expansion bit 3c and allows the addition work to be performed efficiently.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope of the spirit of the present invention described in the claims unless otherwise specifically limited in the above description. Furthermore, the effects of the above embodiment are merely examples of the effects resulting from the present invention, and do not mean that the effects of the present invention are limited to the above effects.

例えば上述した実施形態において、インナーロッド後端連結部２ａは雄ねじ状であり、アウターケーシング後端連結部４ａは雌ねじ状であったが、インナーロッド後端連結部２ａは雌ねじ状でもよく、またアウターケーシング後端連結部４ａは雄ねじ状でもよい。なお、雌ねじ状のインナーロッド後端連結部２ａを用いる場合は、エクステンションロッド６ｂを雄ねじ状にすればよく、また雄ねじ状のアウターケーシング後端連結部４ａを用いる場合は、マスターカップリング６ａを雌ねじ状にすればよい。 For example, in the above embodiment, the inner rod rear end connecting part 2a is male threaded and the outer casing rear end connecting part 4a is female threaded, but the inner rod rear end connecting part 2a may be female threaded, and the outer casing rear end connecting part 4a may be male threaded. If a female threaded inner rod rear end connecting part 2a is used, the extension rod 6b may be male threaded, and if a male threaded outer casing rear end connecting part 4a is used, the master coupling 6a may be female threaded.

また、インナーロッド後端連結部２ａとエクステンションロッド６ｂを連結する構造、及びアウターケーシング後端連結部４ａとマスターカップリング６ａを連結する構造は、上記のようなねじによるものに限られず、例えば一方に設けた穴に対して他方に設けた突起が挿入されることによって連結する構造でもよい。 In addition, the structure connecting the inner rod rear end connection part 2a to the extension rod 6b, and the structure connecting the outer casing rear end connection part 4a to the master coupling 6a are not limited to the above-mentioned screw structure, but may be a structure in which a protrusion on one side is inserted into a hole on the other side to connect them.

１：二重管削孔装置
２：インナーロッド
２ａ：インナーロッド後端連結部
２ｂ：突起部
３：ダウンザホールハンマー
３ａ：ハンマー本体部
３ｂ：パイロットビット
３ｃ：拡径ビット（拡径部）
３ｄ：溝部
４：アウターケーシング
４ａ：アウターケーシング後端連結部
４ｂ：リングビット
５：駆動機構
６：スイベルジョイント
６ａ：マスターカップリング
６ｂ：エクステンションロッド
１２：新たなインナーロッド
１２ａ：インナーロッド前端連結部
１２ｂ：インナーロッド後端連結部
１４：新たなアウターケーシング
１４ａ：アウターケーシング前端連結部
１４ｂ：アウターケーシング後端連結部
Ｇ：地盤
Ｓ：隙間 1: Double pipe drilling device 2: Inner rod 2a: Inner rod rear end connection part 2b: Projection part 3: Down-the-hole hammer 3a: Hammer body part 3b: Pilot bit 3c: Expanded bit (expanded part)
3d: Groove 4: Outer casing 4a: Outer casing rear end connection part 4b: Ring bit 5: Drive mechanism 6: Swivel joint 6a: Master coupling 6b: Extension rod 12: New inner rod 12a: Inner rod front end connection part 12b: Inner rod rear end connection part 14: New outer casing 14a: Outer casing front end connection part 14b: Outer casing rear end connection part G: Ground S: Gap

Claims

A double pipe drilling device comprising an inner rod equipped with a down-the-hole hammer at its front end and an outer casing into which the inner rod is inserted, the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing are connected to a drive mechanism to perform drilling, and a new inner rod and a new outer casing can be added to the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing when the device is separated from the drive mechanism,
The down-the-hole hammer has a hammer body portion located radially inside the outer casing, and an expanded diameter portion protruding radially outward from the hammer body portion in front of the outer casing,
A double pipe drilling device in which, when connected to the drive mechanism, the rear end connecting portion of the inner rod is located forward of the rear end connecting portion of the outer casing, and the axial distance from the outer casing to the expanded diameter portion is set longer than the axial distance from the rear end connecting portion of the outer casing to the rear end connecting portion of the inner rod when connected to the drive mechanism.

The double pipe drilling device according to claim 1, wherein the outer casing has a ring bit that protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the outer casing and is close to the outer peripheral surface of the hammer body.

The double pipe drilling device according to claim 1 or 2, wherein the inner rod has a protrusion that protrudes radially outward and is close to the inner peripheral surface of the outer casing.

The double pipe drilling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hammer body has a mud discharge passage that connects to the gap between the inner rod and the outer casing and opens in front of the outer casing.

A method for drilling a double pipe using a drilling device, comprising:
The double pipe drilling device is
The drilling machine comprises an inner rod equipped with a down-the-hole hammer at its front end, and an outer casing into which the inner rod is inserted, and a rear end connecting portion of the inner rod and a rear end connecting portion of the outer casing are connected to a drive mechanism to drill holes, and when separated from the drive mechanism, a new inner rod and a new outer casing can be added to the rear end connecting portion of the inner rod and the rear end connecting portion of the outer casing,
The down-the-hole hammer has a hammer body portion located radially inside the outer casing, and an expanded diameter portion protruding radially outward from the hammer body portion in front of the outer casing,
a rear end connecting portion of the inner rod is located forward of a rear end connecting portion of the outer casing when connected to the drive mechanism, and an axial distance from the outer casing to the expanded diameter portion is set longer than an axial distance from the rear end connecting portion of the outer casing to the rear end connecting portion of the inner rod when connected to the drive mechanism,
The driving mechanism is operated to excavate the ground with the down-the-hole hammer and advance the inner rod and the outer casing in a diagonal or horizontal direction to drill a hole, and then a new inner rod and a new outer casing are added.
separating the drive mechanism from the rear end connection portion of the outer casing;
a step of exposing the rear end connecting portion of the inner rod from the rear end connecting portion of the outer casing by retracting the inner rod while keeping the expanded diameter portion in the expanded diameter state;
a step of connecting a new inner rod to the rear end connection portion of the inner rod and connecting a new outer casing to the rear end connection portion of the outer casing;
a step of connecting the new inner rod to the drive mechanism and advancing the new inner rod, and then connecting the new outer casing to the drive mechanism.