JPH0921294A - 指向性削孔装置及びこの装置による削孔方向修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 玉石混りの砂礫層でも孔曲りが生じた場合に
容易に修正可能な指向性削孔装置及びこの装置による削
孔方向修正方法を提出する。 【構成】 二重管式削孔装置の外管の外端に管の中心に
対し偏心した管孔７０を先端部に有する先導管７１が固
着され、内管４０は外側の前後方向所定の位置に複数の
センターライザー４１が突設されると共に、軸心に対す
る同心円上に複数のダウンザホールハンマー４２が配設
され、その先端には拡縮可能なリトラクトビット４２ａ
の分割体がそれぞれ枢着され、基端にはオーガー軸５０
が固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木工事において、地
下に下水用、ケーブル用等の管を埋設するため、特に砂
礫層でも削孔可能な指向性削孔装置及びこの装置による
削孔方向修正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の指向性削孔装置で、内管の先端に
発光ダイオードが配設されたものとしては特公平２−４
５１９５号（特願昭５９−２４０９８３号）が開示され
ている。これは図４に示すような構造となっており、３
本のダウンザホールハンマー９，９，９で構成され（同
心円上に複数本配設されたマルチダウンザホールハンマ
ーであれば良い）、ダウンザホールハンマー９を同心円
上に口金１７ａの一端に装着し、円筒スリーブ１８内に
装着したもので、他端は図６に示すオーガー軸１１ａが
ねじ等の手段により連結されており、円筒スリーブ１８
外周には軸方向に複数の帯状センターライザー１８ａが
形成されている。

【０００３】前記３本のダウンザホールハンマー９で囲
まれた中心部には発光ダイオード２２ａを輝点とするタ
ーゲット部２２が挟持されている。図５に示されるよう
に該ターゲット部２２内には発光ダイオード２２ａの電
池２２ｂが内装され、上記発光ダイオード２２ａの光輝
点はマルチハンマー１７の軸心を通し、これに連結した
オーガー軸１１ａの軸心を通って、図示しない発進立坑
に設置されたトランシットにより推進装置の発進端から
観測されるものである。

【０００４】前記マルチハンマー１７は、偏心孔を有す
ると共に、先端の切削部に切削用チップ１０ａを固着し
たホイップストック１０ｂの上記偏心孔内に回転自在に
嵌装されている。上記ホイップストック１０ｂ基端はパ
イプ１０ｃに連結され上記ホイップストック１０ｂと上
記パイプ１０ｃとで外管１０を形成している。外管１０
と内管２１は、図示しない発進立坑に据え付けられたボ
ーリング機により互いに逆方向に回転、給進せしめられ
る。

【０００５】ダウンザホールハンマー９のドリルビット
１２で掘削した、被掘削土砂や岩石は、ドリルビット１
２外周の溝１２ａを通り図４に示すホイップストック１
０ｂと円筒スリーブ１８の隙間ｔ（この隙間は図４に示
すセンターライザー１８ａで確保されている）を通りオ
ーガー軸１１ａの螺旋形の羽根によりパイプ１０ｃ内を
ボーリング機方向の発進立坑へ排出するよう構成されて
いる。

【０００６】次に本発明の装置を使用した作業順序（削
孔方向修正方法）を説明すると、図６に示す如く、通常
掘進時には発進立坑に設置したボーリング機（普通パワ
ースイベルタイプの二重管ボーリング装置が使用され
る）でａに示す如く内管２１を右回転、外管１０を左回
転せしめて、内管２１のオーガー軸１１ａに装着したマ
ルチハンマー１７にオーガー軸心を通り圧気を供給し、
該マルチハンマー１７を作動して、ドリルビット１２，
１２，１２を打撃すると共に、内管２１・外管１０を給
進する。この場合マルチハンマー１７は外管１０先端の
ホイップストック１０ｂの偏心孔を挿通しているが、ホ
イップストック１０ｂが偏心軸心Ｃ−Ｄを掘進軸Ｅ−Ｄ
まわりに変化させつつ回転するので、図６ａに示す如く
ドリルビット１２も軸心Ｃ−Ｄを掘進軸Ｅ−Ｄまわりに
変化させつつ掘進し、上記ホイップストック１０ｂと同
じ外径を削孔するものである。この場合孔曲がりがない
ので発光ダイオード（以下ＬＥＤと称す）の軌跡は、図
７ａ及び図６ａ左側に示す如く掘削当初にセットした削
孔センターすなわちトランシットの中心Ｏを中心とし
て、ホイップストック１０ｂとの孔の偏心分に相当する
半径の円Ａを描く。なお、図６ａに示す通常掘進の場
合、削孔はダウンザホールハンマー９のドリルビット１
２で行い、外管１０先端におけるホイップストック１０
ｂのチップ１０ａでは掘削しない。

【０００７】通常掘進時に孔曲がりが生じた場合には、
図７ｂに示す如くＬＥＤの軌跡の円Ａが偏心するので、
ホイップストック１０ｂの偏心孔の軸心修正のため、偏
心すべき方向（図６では上向き）にセットする。

【０００８】この場合図７ｃに示す如く、トランシット
に現れたＬＥＤの輝点Ｂを、垂直線上で円Ａの上方に位
置するようホイップストック１０ｂを少しづつ回転せし
めて図示の位置にセットする。次に図６ｂに示す如く外
管１０を静止した状態で、内管２１のみを回転しつつ、
マルチハンマー１７を作動して偏心掘削し、所定の偏心
量となった時、内管２１を停止する。この所定の偏心量
を検出するには、図７ｄに示す如く、輝点Ｂが上方に移
動し円Ａの中心がトランシットの中心Ｏと一致した時が
所定の偏心掘削が終了したものである。

【０００９】次に図６ｄに示す如く外管１０を回転給進
して偏心に修正することができ、再度修正後の通常掘進
に戻るものである。なお、図６ｂ〜ｄに示す孔曲がり修
正時において、マルチハンマー１７を静止した状態でホ
イップストック１０ｂを回転・給進する場合は、上述し
た通常掘進と異なり、先端のチップ１０ａで掘削を行う
ものである。

【００１０】上記孔曲がり修正は図面との関係で垂直方
向の場合を説明したが、偏心が斜め方向の場合は、図８
ａ〜ｄに示すように行うものである。すなわち図８ａの
孔曲がりなしの状態で掘削中は、中心Ｏを中心にＬＥＤ
の輝点の軌跡は円Ａを描くが掘削中斜め右上方に孔曲が
りが生じた場合ｂの如く偏心するので、ｃに示す如く外
管を止めた時、輝点Ｂが目的の中心に向かうようにセッ
トし、ｄに示す、円Ａの中心がトランシットの中心Ｏと
一致するまで、内管マルチハンマー１７を先行させ偏心
を修正するものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の指向
性削孔装置及びこの装置による削孔方向修正方法によれ
ば、図６の（ａ）に示す通常掘進（削孔）時には、削孔
はダウンザホールハンマー９，９，９のドリルビット１
２，１２，１２で行い、外管１０先端におけるホイップ
ストック１０ｂのチップ１０ａでは掘削しないが、孔曲
りが生じた場合には、図６の（ｄ）に示すように外管１
０を回転、給進して偏心を修正するもので、前述した通
常掘進（削孔）と異なり、先端のチップ１０ａで掘削を
行う。従って、地盤が玉石まじりの砂礫層の場合、外管
の回転、給進のみでは掘削抵抗が大きく、孔曲りの修正
に手間がかかったり、場合によっては不可能な場合もあ
った（内管２１の削孔はダウンザホールハンマー９，
９，９による打撃、回転、給進であるので問題ない）。

【００１２】また、偏心量の判定は図７，８に示すよう
に発光ダイオードの軌跡が円を描くので、判定が面倒で
ある。

【００１３】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
ものであり、従来のドリルビットの代わりにリトラクト
ビットを用いることにより、前述した従来の欠点を解消
した指向性削孔装置及びこの装置による削孔方向修正方
法を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の指向性削孔装置は、外管及び内管を有する
二重管式の削孔装置において、管の中心線に対し偏心し
た管孔を先端部に有する先導管を先端に備えた回転可能
な外管と、外側の前後方向の所定の位置の円周方向に複
数のセンターライザーが突設されると共に、前記先導管
に内挿され、軸心に対する同心円上には複数のダウンザ
ホールハンマーが配設され、このダウンザホールハンマ
ーの先端には拡縮可能なリトラクトビットの分割体がそ
れぞれ枢着された内管と、この内管先端で複数のダウン
ザホールハンマー群が囲繞する軸心の空間で、リトラク
トビットの基端近傍に配設され、削孔装置発進端から観
測可能に取り付けられた発光ダイオードと、前記内管の
基端に連結されたオーガー軸とを具備したことを特徴と
する。

【００１５】また、本発明の指向性削孔装置は、外管及
び内管を有する二重管式の削孔装置において、管の中心
線に対し偏心した管孔を先端部に有する先導管を先端に
備えた回転可能な外管と、外側の前後方向の所定の位置
の円周方向に複数のセンターライザーが突設されると共
に前記先導管に内挿され、軸心に対する同心円上には複
数のリトラクトビットの分割体がそれぞれ枢着された内
管であるケースと、このケースの軸心に設けられた孔の
先端部に配設され、削孔装置発進端から観測可能に取り
付けられた発光ダイオードと、前記ケースの基端に取り
付けられたオーガー軸とを具備したことを特徴とする。

【００１６】さらにまた、本発明の指向性削孔装置によ
る削孔方向修正方法は、通常の削孔状態で、発光ダイオ
ードの輝点の位置が削孔装置発進端に設置されたトラン
シットの中心からずれた場合、先導管の偏心方向をトラ
ンシットの中心方向へ向け、内管のみを所定の距離打
撃、回転、給進して、削孔方向をトランシット中心方向
へ向け、この状態を維持したまま、外管は無回転で内・
外管を同時掘進し、輝点がトランシットの中心と一致し
た時点で内管を停止して外管のみを所定の距離給進し、
通常の削孔状態に復帰することを特徴とする。

【００１７】

【作用】通常の直進での削孔状態では、内管外側のセン
ターライザーは先導管の偏心した管孔には接触せず、内
管の軸心は外管の軸心と一致するので、内管のダウンザ
ホールハンマーで打撃しつつ、ボーリング機で回転、給
進し、同時に外管を回転、給進、または給進して削孔さ
れる。この時、発光ダイオードの輝点は、トランシット
の十字の中心に納まっている。

【００１８】通常削孔時に孔曲りが生じた場合、輝点が
十字の中心からずれるので、先導管の偏心軸と外管の軸
心とを結ぶ方向（偏心方向）を十字の中心方向に向け内
管のみを駆動し（ダウンザホールハンマーで打撃し）内
管を所定の距離だけ回転、給進すると、センターライザ
ーが先導管の偏心した管孔に内接するので内管の軸心は
先導管の偏心した軸心に合致する。この状態で内管のダ
ウンザホールハンマーを駆動して内管を回転、給進し、
外管は無回転で給進して削孔すると孔曲りが修正される
方向へ曲って削孔され、この時輝点は十字の中心方向へ
移動する。輝点が十字の中心まで移動した時点で、孔曲
りは修正されている。

【００１９】以上の作用の説明は、内管に複数のダウン
ザホールハンマーが配設された場合（マルチダウンザホ
ールハンマーの場合）について説明したが、内管先端
に、リトラクトビットを枢着し、ロータリーパーカッシ
ョンドリル式のボーリング機で削孔する場合（請求項２
の構成）でも同様である。

【００２０】

【実施例】以下添付図に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の第１の発明の一実施例を示
す指向性削孔装置と、削孔方向修正方法を説明する図
で、（ａ），（ｃ）はドリルビットの方向から見た正面
図、（ｂ），（ｄ）は縦断面図を示す。図２は本発明の
第２の発明の一実施例を示す指向性削孔装置と、削孔方
向修正方法を説明する図で、（ａ），（ｃ）はドリルビ
ットの方向から見た正面図、（ｂ），（ｄ）は縦断面図
を示す。図３は本発明の装置による削孔方向修正の際の
輝点の位置を示す説明図である。

【００２１】図１の第１の発明における内管の構造は、
図４，図６に示す構造とほぼ同じで、唯ダウンザホール
ハンマー４２先端のドリルビットがリトラクトビット４
２ａになっている点で相違する。図１のダウンザホール
ハンマー４２は、作用の都合上図４より短く図示してあ
る。前記リトラクトビットの構造は、ダウンザホールハ
ンマーのドリルビットとして、出願人が先に特開平４−
４１８９１号（特願平２−１４７９６３号）で開示した
構造のものを用いるものである。以上の構造を図９〜図
１２に基づいて説明すると、図１２に示すように二重管
掘削装置のドリルロッド１１の先端にケース（内管）１
２０が螺着されている。本発明ではドリルロッド１１は
オーガー軸５０（図１，２）となっている。

【００２２】リトラクトビット１は軸対称に３個の分割
体２，２，２に分割されており（３個でなく、２個以上
の複数であれば良い）、各分割体２，２，２の基端側
（背面）の偏心位置には断面円形の枢軸３が一体に形成
されている。その各枢軸３はケース１２０に設けた３個
の円孔４に回転自在に嵌合している。また各枢軸３の後
部の周面には断面半円状の溝５がリング状に形成されて
おり、ケース１２０の３カ所に取り付けられた各一対の
抜け止めピン６が上記溝５にそれぞれ係合している。

【００２３】前記各分割体２は、それぞれ略扇形の同一
形状に形成されており、リトラクトビット１が図９の
（ｂ）のようにＢ方向（反時計方向）に回転する場合に
は全体として略円形に縮小した形状を保持するが、図９
の（ａ）のように反対のＡ方向（時計方向）に回転する
場合は、掘削地盤とチップ７との摩擦抵抗により各分割
体２は枢軸３を中心として反時計方向に回動し、リトラ
クトビット１全体としてその最大径を拡大した形状を保
持するようになっている。図において１３は外管であ
る。

【００２４】また、図２の第２の発明は、内管であるケ
ース６０の軸心に対する同心円上に複数のリトラクトビ
ット６１の分割体６１ａがそれぞれ枢着された構造で、
前記ケース６０の基端にはオーガー軸５０が取り付けら
れ、オーガー軸５０が削孔装置発進端に設置された二重
管式のロータリパーカッションドリルで打撃、回転、給
進される。

【００２５】図１に示すダウンザホールドリルを用いる
場合には、削孔装置発進端に設置された二重管式のボー
リング機で回転、給進される。

【００２６】図１に示す第１の発明も、図２に示す第２
の発明も外管７０は同一構成で、外管７０の先端側には
管の中心線Ｆ−Ｇに対して偏心した管孔７１ａを先端部
に有する先導管７１が接続されている。図１に示す内管
４０及び図２に示すケース６０の軸心には貫通孔４３，
６３が設けられ孔の先端部にはターゲット部２２（図
５）が装着され、これに内装された発光ダイオード２２
ａの輝点が貫通孔→オーガー軸の孔→削孔装置発進端に
設置されたトランシットで観測されるようになってい
る。内管４０及びケース６０の外側の前後方向の所定の
位置の円周方向には複数のセンターライザー４１突設さ
れている。

【００２７】図５はターゲット部の縦断面図で、発光ダ
イオード２２ａと電池２２ｂとが内装され、発光ダイオ
ード２２ａの発する光は、レンズ２２ｃを通して輝点と
なり内管４０及びケース６０の軸心からオーガー軸５０
を通り削孔装置の発進端でトランシット（図示せず）で
観測されるものである。

【００２８】次に本発明の装置を使用した作業順序（削
孔方向修正方法）を説明する。図１に示すダウンザホー
ルハンマー式の場合は、削孔装置発進端（発進立坑）に
設置されたボーリング機（普通パワースイベルタイプの
二重管ボーリング装置が使用される）により、図２に示
すロータリーパーカッション式の場合は、削孔発進端に
設置されたロータリーパーカッションドリルにより、二
重管を把持して削孔が行われる。

【００２９】通常の直進での削孔状態では、図１の
（ａ）、（ｂ）及び図２の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、内管４０、ケース６０、外側のセンターライザー４
１は先導管７１の偏心した菅孔７１ａには接触せず、内
管４０、ケース６０の軸心Ｆ−Ｇは外管７０の軸心Ｆ−
Ｇと一致するので、図１の場合、内管４０のダウンザホ
ールハンマー４２で打撃しつつ、ボーリング機で回転、
給進し、図２の場合はケース６０をパーカッションドリ
ルで打撃、回転、給進し、かつ、図１、図２の場合共、
同時に外管７０を回転、給進、または給進して削孔され
る。この時、発光ダイオードの輝点ａは、図３の（ａ）
に示すようにトランシットの十字の中心に納まってい
る。

【００３０】通常削孔時に孔曲りが生じた場合、図３の
（ｂ）に示すように輝点ａが十字の中心からずれるの
で、図１の（ｃ）、（ｄ）、及び図２の（ｃ）、
（ｄ）、に示すように、先導管７１の偏心軸Ｈ−Ｉと、
外管７０の軸心Ｆ−Ｇを結ぶ方向（偏心方向）を図３の
（ｂ）に示す矢印方向へ向け内管４０またはケース６０
のみを駆動（図１の場合は、ダウンザホールハンマー４
２で打撃、ボーリング機で回転、給進、図２の場合は、
ケース６０をロータリーパーカッションドリル（ＲＰ
Ｄ）で打撃、回転、給進）し、所定の距離だけ削孔する
と、図１の（ｃ）、（ｄ）及び図２の（ｃ）、（ｄ）、
に示すようにセンターライザー４１が先導管７１の偏心
した管孔７１ａに内接するので、内管４０（ケース６
０）の軸心Ｈ−Ｉは先導管７１の偏心した軸心に合致す
る。

【００３１】この状態で、図１の場合は、内管のダウン
ザホールハンマー４２を駆動してボーリング機で内管４
０を回転、給進し、図２の場合はケース６０をＲＰＤで
打撃、回転、給進し、かつ、外管７０は無回転で給進し
て削孔すると、孔曲りが修正される方向へ曲って削孔さ
れ、この時輝点ａは図３の（ｂ）の矢印方向へ移動する
ので、輝点ａが図３の（ｃ）に示すように十字の中心０
まで移動した時点で、孔曲りが修正される。従って、こ
の時点で外管７０のみを図１の（ａ）、（ｂ）、図２の
（ａ）、（ｂ）に示すような位置へ前進させ、外管７０
の軸心Ｆ−Ｇに内管４０（ケース６０）の軸心を一致さ
せ通常の直進の削孔に戻す。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明によれば、下
記のような効果を奏するものである。 (1) 従来は、孔曲りが生じた場合は中管のみを打撃、回
転、給進した後、外管を回転、給進して曲りを修正する
が、この外管の回転、給進は外管の先端のチップで削孔
する際、地盤が玉石を含む砂礫層の場合、抵抗が大きく
給進が困難であったり、場合によっては給進不能であっ
た。しかるに、本発明の場合、孔曲り修正の場合、内管
（ケース）に枢着されたリトラクトビットが外管の外径
まで拡大した状態で先行するので、外管は無回転で給進
するだけで良い。従って玉石を含む砂礫層でも楽に孔曲
り修正が可能である。

【００３３】(2) 従来の偏心量の測定は円を描く発光ダ
イオードの輝点の軸跡の移動で判定していたが、本発明
は１個の輝点の動きで判定できるので、判定が容易で間
違いが起こらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の一実施例を示す指向性削
孔装置と、削孔方向修正方法を説明する図で、（ａ）、
（ｃ）、はドリルビットの方向から見た正面図、
（ｂ）、（ｄ）は縦断面図である。

【図２】本発明の第２の発明の一実施例を示す指向性削
孔装置と、削孔方向修正方法を説明する図で、（ａ）、
（ｃ）はドリルビットの方向から見た正面図、（ｂ）、
（ｄ）は縦断面図である。

【図３】本発明の装置による削孔方向修正の際の輝点の
位置を示す説明図である。

【図４】従来の指向性削孔装置の縦断面図である。

【図５】従来及び本発明に使用されるターゲット部の断
面図である。

【図６】従来の指向性装置による作業順序の説明図であ
る。

【図７】従来の指向性削孔装置の輝点による孔曲り修正
の説明図である。

【図８】従来の指向性削孔装置の輝点による孔曲り修正
の説明図である。

【図９】本発明の装置に用いられるリトラクトビットの
拡大、縮小の説明図で、（ａ）は拡大時、（ｂ）は縮小
時を示す。

【図１０】図１１の４−４線断面図である。

【図１１】リトラクトビットの要部の縦断面図である。

【図１２】リトラクトビットを用いた二重管掘削装置の
縦断面図である。

【符号の説明】

２２ ターゲット部 ２２ａ 発光ダイオード ４０ 内管 ４１ センターライザー ４２ ダウンザホールハンマー ４２ａ，６１ リトラクトビット ６１ａ 分割体 ４３，６３ 貫通孔 ７０ 外管 ７１ 先導管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管及び内管を有する二重管式の削孔装
   置において、管の中心線に対し偏心した管孔を先端部に
   有する先導管を先端に備えた回転可能な外管と、 外側の前後方向の所定の位置の円周方向に複数のセンタ
   ーライザーが突設されると共に、前記先導管に内挿さ
   れ、軸心に対する同心円上には複数のダウンザホールハ
   ンマーが配設され、このダウンザホールハンマーの先端
   には拡縮可能なリトラクトビットの分割体がそれぞれ枢
   着された内管と、 この内管先端で複数のダウンザホールハンマー群が囲繞
   する軸心の空間で、リトラクトビットの基端近傍に配設
   され、削孔装置発進端から観測可能に取り付けられた発
   光ダイオードと、 前記内管の基端に連結されたオーガー軸とを具備したこ
   とを特徴とする指向性削孔装置。
2. 【請求項２】 外管及び内管を有する二重管式の削孔装
   置において、管の中心線に対し偏心した管孔を先端部に
   有する先導管を先端に備えた回転可能な外管と、 外側の前後方向の所定の位置の円周方向に複数のセンタ
   ーライザーが突設されると共に前記先導管に内挿され、
   軸心に対する同心円上には複数のリトラクトビットの分
   割体がそれぞれ枢着された内管であるケースと、 このケースの軸心に設けられた孔の先端部に配設され、
   削孔装置発進端から観測可能に取り付けられた発光ダイ
   オードと、 前記ケースの基端に取り付けられたオーガー軸とを具備
   したことを特徴とする指向性削孔装置。
3. 【請求項３】 通常の削孔状態で、発光ダイオードの輝
   点の位置が削孔装置発進端に設置されたトランシットの
   中心からずれた場合、先導管の偏心方向をトランシット
   の中心方向へ向け、内管のみを所定の距離打撃、回転、
   給進して、削孔方向をトランシット中心方向へ向け、こ
   の状態を維持したまま、外管は無回転で内・外管を同時
   掘進し、輝点がトランシットの中心と一致した時点で内
   管を停止して外管のみを所定の距離給進し、通常の削孔
   状態に復帰することを特徴とする請求項１または２記載
   の装置による削孔方向修正方法。