JP7297251B2 - 高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管 - Google Patents

Description

本発明は、地盤の削孔作業に使用される地中削孔管で、複数本の鋼管を上下端に形成したネジ部で螺合させて長尺にして削孔外管を形成し、同削孔外管内部に複数の中継ロッドをスリーブで連結して長尺にしたインナーロッドを配置し、インナーロッドの下端にインナービットを取付け、又削孔外管の下端にリングビットを取付け、インナービットとリングビットとを回転に対し係止・噛合して回転力を伝達できる構造とし、インナーロッドの回転でインナービットとリングビットを同時に回転させて地盤・岩を削孔する土木工事で広く使用されて公知の地中削孔管であって、特に軽量で高強度で耐久性ある高強度薄肉鋼管を使用した場合、その最上段の高強度薄肉鋼管の上部のテーパーネジ部を保護する保護管の脱着の困難さを解消出来る改良技術に関する。

従来、削岩機・地中杭の削孔機等の装置に使用されている地中削孔管の削孔外管は、特許文献１に示すように上下端に逆の雄雌ねじのネジ部を形成した複数本の鋼管を、上下端のネジ部を互に螺合して長尺にして削孔の深さに対応できるようにしている。
この削孔外管の最上段の鋼管の上端の雄ねじのネジ部は露出したまま使用される。そのため、削孔作業中にこの露出したネジ部が他の機械・器具・部材等と接触してそのネジ部が変形・変位又は破損されて他の鋼管と螺合できなくなることが発生していた。これを避けるべく、最上段の鋼管の上端の露出したネジ部に中空筒状の保護管を螺着して、露出したネジ部を他の部材等と接触しないようにして変形・変位・破損を防いでいた。

高強度薄肉鋼管を使用しない従来の肉厚が６ｍｍ程の鋼管を使用した従来の削孔外管の場合では鋼管のネジ部はストレートネジが使用でき、同じストレートネジを有する前記保護管を最後まで締め付けても人力で充分に締め込み及び取り外しが容易にできるもので、その装着・取り外しには問題はなかった。
しかしながら、ストレートネジの螺合の場合、振動等によって保護管が外れるという問題点があった。

削孔外管に高い強度と耐久性がある肉厚が３．５ｍｍ程の高強度薄肉鋼管を使用することが軽量・高強度及び耐久性の向上となり、利点がある。しかしながら、高強度薄肉鋼管ではその上下端のネジ部はテーパーネジを採用することになり、図５に示すように前記保護管のネジ部も同じテーパーネジ長さのテーパーネジが採用される。この保護管を高強度薄肉鋼管の上端のテーパーネジのネジ部に最後まで締め込まれると、人力では外れなくなるという欠点があった。又、ネジ部の途中までの締め込みであっても、回転装置・削岩機の振動でネジが締め込まれ、やはり人力では外せなくなる場合が発生していた。

特開２００２－２１３１７４号公報

発明が解決しようとする課題は、削孔外管に高い強度と耐久性がある軽量な高強度薄肉鋼管を使用することで削孔作業における鋼管の脱着作業の労力を軽減できるようにするとともに、その欠点の保護管の装着・取り外しが人力で容易にできるようにし、しかも保護管が使用中振動等により外れることも少なく、更に保護管の端部の肉厚の残肉が薄くならずにでき、保護管の端部の変形・変位・破損することを少なくできるようにした、優れた高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 上端外側に雄ネジを下端内側に雌ネジの雄雌逆のテーパーネジ部を上下端に形成した複数本の高強度薄肉鋼管を、雄雌のテーパーネジ部を互に螺合して連結して長尺の一本の削孔外管を形成し、同削孔外管内部に複数本の中継ロッドをスリーブを介して螺合して長尺に形成されたインナーロッドを配置し、
前記削孔外管の最下段となる高強度薄肉鋼管の下端にリングビットを取付け、前記インナーロッドの下端にインナービットを取付けるとともに、同インナービットは前記リングビット又はこれを取付けた最下段の高強度薄肉鋼管と係止してインナービットの回転をリングビットに伝達できる構造とし、地上側の回動装置で強制回転させられた前記インナーロッドの回転で前記リングビットとインナービット両方とも回転させて地中を削孔する高強度薄肉鋼管を使用した削孔管において、
削孔外管の最上段の高強度薄肉鋼管の上端外側の雄のテーパーネジ部に中空筒状の保護管の雌のテーパーネジ部を脱着自在に取付けるとともに、
最上段の高強度薄肉鋼管の上端外側の雄のテーパーネジ部のネジ始端と螺合した保護管の内側の雌のテーパーネジ部の下端との間にスキマ間隔δＬが発生する位置で保護管の螺合が停止できる構造にして、保護管による最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部分の保護と保護管の取り外しを容易にできるようにし、しかもスキマ間隔δＬ確保の構造として、最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部の長さＬ _１ とし、保護管の雌のテーパーネジ部の長さをｌ _２ とすると、長さｌ _２ の寸法を前記Ｌ _１ の寸法より短くすることで最後まで螺合させても長さｌ _２ とＬ _１ の差でスキマ間隔が確実に発生させるようにし、更に前記スキマ間隔δＬが最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部の長さＬ _１ に対し、Ｌ _１ ／３乃至Ｌ _１ ／２の範囲とした、高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管
２） 前記高強度薄肉鋼管の管厚ｄが２．０ｍｍ＜ｄ＜５．５ｍｍである、前記１）記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管
３） 前記スキマ間隔δＬが１０～３０ｍｍの範囲である、前記１）又は２）いずれか記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管
４） 前記高強度薄肉鋼管はその素材がハイテン鋼で、最大応力Ｔ／ｐａが４００Ｎ～１０００Ｎ／ｍｍ ^２ のものか又はそれ以上のものである、前記１）～３）いずれか記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管
にある。

本発明では、地中削孔管として高強度薄肉鋼管を使用することで、高強度・耐久性を得ながら薄肉にできるので軽量にできて、削孔管の脱着・移動作業の労力を軽減できる。

又、本願発明では高強度薄肉鋼管の上下端の雄雌のネジ部にはテーパーネジを採用し、しかも鋼管同士の連結はチェーントング等の工具を使って人力によってなされることで、高強度薄肉鋼管同士のテーパーネジによる螺合は強固な連結であり、薄肉の鋼管でも高い強度を有する。一方、最上段の高強度薄肉鋼管の上端外側の雄ネジのテーパーネジ部に螺合する中空筒状の保護管の下部内側は雌ネジのテーパーネジとなるが、螺合させた場合雄ネジのテーパーネジ部の始端と保護管のテーパーネジ部の下端との間にスキマ間隔が生じるように最後まで締め込まれず、雄ネジのテーパーネジ部の途中で螺合が停止する構造としているので、最後まで締め込まれずに保護管の螺合装着・螺合取り外しは人力での操作で容易に行えるものとなる。保護管は雄ネジのテーパーネジ全長を被るようにならないが、雄ネジの肉厚が薄くて強度が低下するテーパーネジ部の中程及び上端部分は保護管によって保護される。又、保護管のテーパーネジの下端部は雄ネジのテーパーネジのネジ長よりスキマ間隔分だけ短くなるので保護管の下端のネジ部分の肉厚（残肉厚）は厚くなり、この下端部が他部材・器具との接触で変形・変位・破損することも少ない。

更に、雄ネジのテーパーネジ部と保護管の雌ネジのテーパーネジは最後まで締め込まれないので、保護管の螺合操作は人力で容易に行え、迅速な装着・取り外しを可能としている。

上記のスキマ間隔δＬは、雄ネジのテーパーネジ部の長さＬ_１に対し保護管の雌ネジのテーパーネジ部の長さｌ_２とすると、スキマ間隔δＬは（Ｌ_１－ｌ_２）の長さなので確実に確保できる。又、そのスキマ間隔δＬは（Ｌ_１／３～Ｌ_１／２）が実用的である。スキマ間隔δＬがＬ_１／３より短くなると、最後までの締め込み状態に近くなり、人手による操作が手間どる。Ｌ_１／２以上にすると、雄ネジのテーパーネジ部の露出部分が長くなり、接触・変形・変位・破損の危険性が残る。

又、本発明の高強度薄肉鋼管の管厚ｄが２．０ｍｍより小さくなると、管肉が不足してネジ部強度が弱くなり過ぎ、又５．５ｍｍより大きくなると、鋼管の管厚ｄが厚くて鋼管の重量が重くなり、鋼管の移動及び螺合作業に負荷が大きくなり、作業性の改善が弱くなる。よって、管厚ｄは２．０ｍｍ＜ｄ＜５．５ｍｍが実用的である。

図１は実施例の削孔管の全体構造を示す断面説明図である。 図２は実施例の削孔外管を形成する３本の高強度薄肉鋼管とリングビットと保護管の配置説明図である。 図３は実施例のインナーロッドの構成説明図である。 図４は実施例の高強度薄肉鋼管Ｋ_３の雄ネジのテーパーネジ部Ｋｏと保護管Ｈの雌ネジのテーパーネジ部Ｈｍとの螺合状態を示す説明図である。 図５は従来の削孔管の最上段の鋼管と保護管の螺合状態を示す説明図である。

本発明の高強度薄肉鋼管は、主に長尺先受鋼管又は高強度のハイテン素材の鋼管である。その高強度とはその最大応力Ｔ／ｐａが数値４００Ｎ／ｍｍ^２以上のものであり、そして薄肉とはその鋼管の管の管厚ｄが５．５ｍｍ以下のもので、２．０ｍｍ＜ｄ＜５．５ｍｍの範囲が実用的範囲である。

本発明の削孔外管は、３ｍ程の所要の長さの高強度薄肉鋼管を複数本用い、上下の雄雌のテーパーネジ部で互に螺合して所定の長さ（削孔深さに応じた削孔管の長さ）とする。削孔外管を高強度薄肉鋼管の先頭管１本の上に同じ高強度薄肉鋼管の中間管を１本又は２本螺合し、その上に高強度薄肉鋼管（端末管）をテーパーネジ部で互に連結させて構築する。削孔外管の下端にはリングビットを取付け、最上段の高強度薄肉鋼管の雄ネジのテーパーネジ部に保護管を螺着する。
又、インナーロッドの方も削孔外管の長さに応じて複数の中継ロッドをスリーブで連結し、インナーロッドの下端にはインナービットを取付ける。インナービットは上記リングビットに係止し、インナービットの回転力はリングビットに伝達される構造となっている。インナーロッドの上端にはシャンクスリーブを介して回動装置の回転軸が連結されている。上記の高強度薄肉鋼管が３本連結であれば削孔管長さは１０ｍ近くなり、高強度薄肉鋼管４本連結であれば、削孔管長さは１３ｍ近くなる。中間管の高強度薄肉鋼管の本数を増やせば、削孔管の長さは長くできるようになっている。インナーロッドもこの削孔管の長さに応じて中継ロッドの数を増やし、大略同じ長さにする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は図１，２に示すように、３本のハイテン鋼の高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３を使用した９．８ｍの削孔管Ｇの例であり、高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３として外径１１４．３ｍｍで３．５ｍｍ管厚の長さ３．６３ｍのＳＴＫ－７００相当以上の材質の高強度薄肉鋼管Ｋ_１（先頭管）と，同じ外径同じ管厚で長さ３．０５ｍのＳＴＫ－７００相当以上の材質の高強度薄肉鋼管Ｋ_２（中間管）と，同じ外径同じ管厚で長さ３．１０ｍのＳＴＫ－４００材質の高強度薄肉鋼管Ｋ_３（端末管）の３本の高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３を使用する。先頭管Ｋ_１と中間管Ｋ_２と端末管（最上段）Ｋ_３の上端・下端には雄雌の長さ４６ｍｍのテーパーネジ部Ｋｏ，Ｋｍを設けて、互に雄雌螺合して９．８ｍ程の長尺の削孔外管Ｓを形成している。
又、削孔外管Ｓの下端にはケーシングシュＫｓを介してリングビットＲｂを螺合して取付けている。又、最上段の高強度薄肉鋼管Ｋ_３（端末管）の上端の雄ネジの４６ｍｍ長さＬ_１のテーパーネジ部Ｋｏに７３ｍｍ長さの中空筒状の保護管Ｈを下部の内周に設けた雌ネジの２９．２ｍｍ長さのテーパーネジ部Ｈｍで螺合して取付けている。この保護管Ｈを高強度薄肉鋼管Ｋ_３の端末管に螺合して取付けると、雄ネジの４６ｍｍ長さＬ_１のテーパーネジ部Ｋｏに、２９．２ｍｍ長さｌ_２の雌ネジのテーパーネジ部Ｈｍが螺合し、雄ネジの始端Ｋ_３１と雌ネジの下端Ｈｍ_１との間にスキマ間隔δＬとしてδＬ＝４６ｍｍ－２９ｍｍ＝１７ｍｍが発生する。保護管Ｈのテーパーネジ部Ｈｍの下端の管厚は０．７ｍｍで、４６ｍｍテーパーネジ部Ｋｏの終端Ｋ_３２の管厚０．２ｍｍに比べ３倍の管厚となっている例である。又、図３に示すように削孔外管Ｓの内側には３本の中継ロッドＩｒ_１を２個のスリーブＩｒ_２で螺合連結して１０ｍ程の長さのインナーロッドＩｒが形成されている。インナーロッドＩｒの上部にはシャンクスリーブＳＳを介して回動装置ＲＤの回転出力軸と連動させている構造を有する。

以下、実施例の用語と符号について説明する。
Ｇは実施例の３本のハイテン鋼の高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３を使用した削孔管、Ｋ_１は素材ＳＴＫ－７００相当以上のものを使用した長さ３．６３ｍで管肉厚ｄが３．５ｍｍの高強度薄肉鋼管（先頭管）、Ｋ_２は素材ＳＴＫ－７００相当以上のものを使用した長さ３．０５ｍで管肉厚ｄが３．５ｍｍの高強度薄肉鋼管（中間管）、Ｋ_３は素材ＳＴＫ－４００を使用した長さ３．１０ｍで管肉厚ｄが３．５ｍｍの高強度薄肉鋼管（端末管）である。Ｋｏは高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３の上端外側のネジ長さＬ_１が４６ｍｍの雄のテーパーネジ部、Ｋｍは高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３の下端の雌のテーパーネジ部、Ｋ_３１は高強度薄肉鋼管Ｋ_３の雄のテーパーネジ部Ｋｏの始端、Ｋ_３２は高強度薄肉鋼管Ｋ_３の雄のテーパーネジ部Ｋｏの終端、Ｓは３本の高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３を上下端の雄雌のテーパーネジ部Ｋｏ，Ｋｍを螺合して長尺にした９．８ｍ程の削孔外管、Ｋｓは高強度薄肉鋼管Ｋ_１（先頭管）の下端に螺合した０．１４ｍのケーシングシュ、Ｒｂは同ケーシングシュＫｓを介して削孔外管Ｓの下端に取付けた掘削用リングビット、Ｉｒは削孔外管Ｓの内側に配置したインナーロッド、Ｉｒ_１は同インナーロッドＩｒを構成する複数本の３．０～４．０ｍ長さの中継ロッド、Ｉｒ_２は同中継ロッドＩｒ_１とを螺合して連結する０．１９ｍ長さのスリーブ、ＩｂはインナーロッドＩｒの下端に取付けたインナービットである。ＳＳは最上段の中継ロッドＩｒ_１と回動装置ＲＤの出力軸とを連結するシャンクスリーブ、Ｈは高強度薄肉鋼管Ｋ_３（端末管）の上端外側に形成した雄のテーパーネジ部Ｋｏに螺合して保護する中空筒状の７３ｍｍ長さの保護管、Ｈｈは同保護管Ｈを回転させて螺合するための回転操作杆（図示せず）の挿入孔、Ｈｍは保護管Ｈの下部内側に形成した２９ｍｍのネジ長さｌ_２の雌のテーパーネジ部、Ｈｍ_１は同テーパーネジの下端、δＬは高強度薄肉鋼管Ｋ_３のテーパーネジ部Ｋｏの始端Ｋ_３１とこれを螺合した保護管Ｈのテーパーネジ部Ｈｍの下端Ｈｍ_１との間のスキマ間隔、ＲＤはインナーロッドＩｒを回転させる回動装置である。

この実施例のハイテン鋼の高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３を使用した削孔管Ｇは、図１，２で示す削孔外管Ｓの内部に図３に示すインナーロッドＩｒを封入し、削孔外管Ｓの下端にケーシングシュＫｓを介してリングビットＲｂを取付けている。又、インナーロッドＩｒの下端にインナービットＩｂを取付けている。削孔外管Ｓの最上段の高強度薄肉鋼管Ｋ_３の雄ネジの４６ｍｍ長さのテーパーネジ部Ｋｏには保護管Ｈの雌ネジの２９ｍｍ長さのテーパーネジ部Ｈｍが螺合され、テーパーネジ部Ｋｏのネジの始端Ｋ_３１とテーパーネジ部Ｈｍの下端Ｈｍ_１との間に１７ｍｍ程のスキマ間隔δＬが発生させ、テーパーネジ部Ｋｏの全長に雌ネジのテーパーネジ部Ｈｍが螺合せずに途中で螺合が停止されている。図４にその保護管Ｈとの螺合の拡大図を示している。
従来の図５に示す削孔管における同じ長さのテーパーネジを互に全ネジ巾にわたって螺合状態を図５に示す。従来の保護管Ｈのものと比べて、本発明の図４に示す実施例の保護管Ｈはネジ全巾に締め込まないので保護管Ｈの螺合は人手作業で容易にできるようになる。

又、保護管Ｈのネジ長さが短くなる分、その雌ネジのテーパーネジ部Ｈｍの下端の管厚が０．７ｍｍ程になり、従来の図５で示す保護管Ｈの下端の０．２ｍｍの管厚に比べ３倍以上の肉厚となり、保護管Ｈの下端の強度が高く、他の器材との接触による変形・変位・破損を少なくできる。

尚、最上段の高強度薄肉鋼管Ｋ_３の雄ネジのテーパーネジ部Ｋｏの中段・上段の肉厚が薄い部分は大部分螺合した保護管Ｈが被さっているので、他の器材との接触でテーパーネジ部Ｋｏが変形・変位・破損することは少ない。
尚、保護管Ｈの螺合が難しい場合は保護管Ｈの挿入孔Ｈｈに回転操作杆を挿入すれば確実に螺合できる。

よって、本実施例は雄のテーパーネジ部Ｋｏの途中までしか保護管Ｈの雌ネジのテーパーネジ部Ｈｍを螺着しないので、保護管Ｈの締め込みによる保護管Ｈの取り外しが困難となることもなく、人力作業で充分に装着・取り外しが容易且つ迅速にできる。更に、テーパーネジ部で螺合するので、振動でネジの緩みも少ない。

しかも、高強度薄肉鋼管Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３の管厚みは従来の鋼管の管厚６ｍｍに比べ３．５ｍｍ程にでき、一本の鋼管の重量は大略６割で済み、４割程減量でき、鋼管の移動・装着・取り外し作業の労力が大巾に軽減できるものとなる。

本発明は地盤の削孔管ばかりでなく、地上の管の管終端の保護管にも利用できる。

Ｇ 高強度薄肉鋼管を使用した削孔管
Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３ 高強度薄肉鋼管
Ｋｏ 高強度薄肉鋼管の上端の雄ネジのテーパーネジ部
Ｋｍ 高強度薄肉鋼管の下端の雌ネジのテーパーネジ部
Ｋ_３１ テーパーネジ部Ｋｏの始端
Ｋ_３２ テーパーネジ部Ｋｏの終端
Ｓ 削孔外管
Ｋｓ ケーシングシュ
Ｒｂ リングビット
Ｉｒ インナーロッド
Ｉｒ_１ 中継ロッド
Ｉｒ_２ スリーブ
Ｉｂ インナービット
ＳＳ シャンクスリーブ
Ｈ 保護管
Ｈｈ 挿入孔
Ｈｍ 雌ネジのテーパーネジ部
Ｈｍ_１ 下端
Ｌ_１ 上端外側の雄ネジのテーパーネジ部の長さ
ｌ_２ 保護管の雌ネジのテーパーネジ部の長さ
δＬ スキマ間隔
ＲＤ 回動装置

Claims (4)

1. 上端外側に雄ネジを下端内側に雌ネジの雄雌逆のテーパーネジ部を上下端に形成した複数本の高強度薄肉鋼管を、雄雌のテーパーネジ部を互に螺合して連結して長尺の一本の削孔外管を形成し、同削孔外管内部に複数本の中継ロッドをスリーブを介して螺合して長尺に形成されたインナーロッドを配置し、
   前記削孔外管の最下段となる高強度薄肉鋼管の下端にリングビットを取付け、前記インナーロッドの下端にインナービットを取付けるとともに、同インナービットは前記リングビット又はこれを取付けた最下段の高強度薄肉鋼管と係止してインナービットの回転をリングビットに伝達できる構造とし、地上側の回動装置で強制回転させられた前記インナーロッドの回転で前記リングビットとインナービット両方とも回転させて地中を削孔する高強度薄肉鋼管を使用した削孔管において、
   削孔外管の最上段の高強度薄肉鋼管の上端外側の雄のテーパーネジ部に中空筒状の保護管の雌のテーパーネジ部を脱着自在に取付けるとともに、
   最上段の高強度薄肉鋼管の上端外側の雄のテーパーネジ部のネジ始端と螺合した保護管の内側の雌のテーパーネジ部の下端との間にスキマ間隔δＬが発生する位置で保護管の螺合が停止できる構造にして、保護管による最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部分の保護と保護管の取り外しを容易にできるようにし、しかもスキマ間隔δＬ確保の構造として、最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部の長さＬ _１ とし、保護管の雌のテーパーネジ部の長さをｌ _２ とすると、長さｌ _２ の寸法を前記Ｌ _１ の寸法より短くすることで最後まで螺合させても長さｌ _２ とＬ _１ の差でスキマ間隔が確実に発生させるようにし、更に前記スキマ間隔δＬが最上段の高強度薄肉鋼管の雄のテーパーネジ部の長さＬ _１ に対し、Ｌ _１ ／３乃至Ｌ _１ ／２の範囲とした、高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管。
2. 前記高強度薄肉鋼管の管厚ｄが２．０ｍｍ＜ｄ＜５．５ｍｍである、請求項１記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管。
3. 前記スキマ間隔δＬが１０～３０ｍｍの範囲である、請求項１又は２いずれか記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管。
4. 前記高強度薄肉鋼管はその素材がハイテン鋼で、最大応力Ｔ／ｐａが４００Ｎ～１０００Ｎ／ｍｍ ^２ のものか又はそれ以上のものである、請求項１～３いずれか記載の高強度薄肉鋼管を使用した地中削孔管。

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