掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法および接続装置
【課題】部品数の増加による管理の煩雑化やコスト高を招くことが無く、またケーシングパイプよりも外径が突出した部分が形成されることにより地盤に挿入した際に抵抗の増大を招くことも無いケーシングパイプの接続方法、およびこのような接続方法に用いて好適な接続装置を提供する。
【解決手段】掘削装置においてケーシングパイプ１同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプ１の接続方法にあって、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部１Ａ、１Ｂを嵌合させた上で、接続装置１１によって少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部１Ａを径方向内周側に押圧して塑性変形させることによりケーシングパイプ１同士を接続する。
【解決手段】掘削装置においてケーシングパイプ１同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプ１の接続方法にあって、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部１Ａ、１Ｂを嵌合させた上で、接続装置１１によって少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部１Ａを径方向内周側に押圧して塑性変形させることによりケーシングパイプ１同士を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＦＧ工法（長尺先受け工法）等に用いられる先受け鋼管のようなケーシングパイプを接続するための掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法、および該接続方法に使用されるケーシングパイプの接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削装置のケーシングパイプの接続方法としては、接続されるケーシングパイプ同士の端部に雌雄のネジ部を形成して互いにネジ止めするのが一般的であるが、ネジに緩みが生じるとケーシングパイプがガタついたり外れたりするおそれがある。その一方で、ネジの緩みを防ぐためにネジ止めされた端部同士を溶接等によって接合したりするのは、ケーシングパイプの接続に多くの時間と労力とを要して効率的ではない。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、先行の埋設管と後行の埋設管の対向端部に継手管を固定するとともにこれら継手管の外面に接続リングを嵌装し、継手管の端部を押し当て後に接続リングを両継手管の端部に亙って位置付け、接続リングを両継手管周面に圧接して、かしめ連結することにより、接続リングと両継手管とを一体に接続する接続方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この特許文献１に記載された接続方法では、まずケーシングパイプを接続するのに接続リングが必要となるため、掘削装置の部品数が多くなってコスト増大や部品管理の煩雑化を招くことになる。また、互いに接続されるケーシングパイプ同士の端部の上記継手管に強度的に必要な肉厚を確保しつつ接続リングを嵌装するには、この接続リングは圧接後でもケーシングパイプより大きな径で外周側に突出したものとならざるを得ず、このように接続リングが突出したケーシングパイプを地盤に挿入してゆく際には抵抗の増大が危惧される。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、部品数の増加による管理の煩雑化やコスト高を招くことが無く、またケーシングパイプよりも外径が突出した部分が形成されることにより地盤に挿入した際に抵抗の増大を招くことも無いケーシングパイプの接続方法、および該接続方法に用いて好適な接続装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の接続方法は、掘削装置においてケーシングパイプ同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部を嵌合させた上で少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより上記ケーシングパイプ同士を接続することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の接続装置は、このようなケーシングパイプの接続方法に用いられる接続装置であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち上記一方の端部を周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝が形成された本体と、この収容溝の互いに対向する溝壁面の少なくとも一方から突出して上記一方の端部の外周面に当接可能とされた押圧端子と、この押圧端子を上記収容溝の内側に押圧して少なくとも上記一方の端部を塑性変形させる押圧手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
従って、まずこのような接続装置を用いれば、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を嵌合させて本体の収容溝に挿入して収容し、次いで上記押圧端子を、径方向外周側に嵌合した上記一方の端部の外周面に当接させた上で、上記押圧手段によって収容溝の内側に押圧することにより、少なくともこの一方の端部が径方向内周側に塑性変形させられる。ここで、上記構成の接続装置では、収容溝がケーシングパイプの上記一方の端部を周方向に半周以上収容可能とされているので、押圧端子をケーシングパイプの直径方向に向けて収容溝の内側に押圧することができ、一方の端部を確実に塑性変形させることができる。
【００１０】
そして、例えばこのような接続装置により端部を接続する本発明のケーシングパイプの接続方法では、こうして径方向外周側に嵌合する一方の端部が径方向内周側に塑性変形させられることにより、この一方の端部の径方向内周側に嵌合する他方の端部が塑性変形させられる箇所で一方の端部の内周面と密着して嵌合している場合には、これら上記一方の端部と他方の端部との双方が一体に塑性変形して凹み、接続される。
【００１１】
また、この他方の端部の外周面に、この他方の端部の端面と間隔をあけて凹部を形成しておいて、この凹部の位置において上記一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより、該凹部内に一方の端部を食い込ませるようにして他方の端部と接続してもよい。
【００１２】
従って、このような接続方法によれば、上記接続リングのような別部品を要することなくケーシングパイプ同士を接続することができ、しかも少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部が内周側に塑性変形するだけなので、接続部における外径がケーシングパイプより大きくなることもない。このため、部品コストの増大を防ぐことができるとともに部品管理も簡略化することができ、また地盤にケーシングパイプを挿入する際の抵抗の増大も防ぐことができる。
【００１３】
ここで、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部の嵌合は、一方の端部の内径と他方の端部の外径とを嵌め合い公差の範囲で同等として嵌合させたものであってもよく、また一方の端部の内周と他方の端部の外周に互いに螺合する雌雄ネジ部を形成して、ネジ嵌合可能とされたものであってもよい。特に、ネジ嵌合されたものでは、ケーシングパイプ同士の軸線方向の接続強度を確保することができるので、少なくとも一方の端部を周方向に１箇所または間隔をあけた複数箇所で部分的に径方向内周側に塑性変形させて緩み止めするだけで、これらケーシングパイプ同士を確実に接続することが可能となる。
【００１４】
一方、上記接続装置においては、上記押圧手段に、上記押圧端子による上記一方の端部の塑性変形量を調節する調節手段を備えることにより、特にこの一方の端部と他方の端部との双方を押圧して塑性変形させる場合において、押圧端子が径方向内周側の他方の端部を突き破らない程度に両端部を変形させるようにこの塑性変形量を調節することができ、これら両端部の接続部に穴が空いて接続強度が却って損なわれたり、地盤にケーシングパイプを挿入した後に注入する薬剤がこの穴から漏れ出したり、あるいは穴が空かないまでも接続部が径方向内周側に変形しすぎて削孔後に掘削ビットをケーシングパイプから抜き出す操作に支障を来したりするのを防止することができる。
【００１５】
また、同じく上記接続装置において、上記本体に、上記収容溝に収容された上記ケーシングパイプを、該収容溝における溝深さ方向の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段を備えることにより、外径の異なるケーシングパイプを接続する場合でも、この位置決め手段によりケーシングパイプの上記溝深さ方向の位置を調整して位置決めすることで、上記押圧端子が上記一方の端部を押圧する方向をケーシングパイプの直径方向に合わせることができ、一層確実にケーシングパイプを接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ケーシングパイプ同士を接続するのに接続リングのような別部品を要することが無く、従って部品増によるコストの増大や部品管理の煩雑化を防いで経済的な掘削を行うことができるとともに、接続されたケーシングパイプに外周側に突出する部分が生じるのを防ぐこともできるので、ケーシングパイプを地盤に挿入する際の抵抗を抑えて効率的な掘削作業を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の接続装置の第１の実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の側面図である。
【図３】本発明の接続方法の第１の実施形態を説明する、図１におけるＺＺ断面図である。
【図４】本発明の接続装置の第２の実施形態を示す正面断面図である。
【図５】図１に示す実施形態の側面図である。
【図６】本発明の接続方法の第２の実施形態を説明する、図１におけるＺＺ断面図に相当する図である。
【図７】図６に示す実施形態の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の接続装置の第３の実施形態により大径のケーシングパイプを接続する場合を示す正面断面図である。
【図９】図８におけるＺＺ断面図である。
【図１０】本発明の接続装置の第３の実施形態により小径のケーシングパイプを接続する場合を示す正面断面図である。
【図１１】図１０におけるＺＺ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ないし図３は、本発明の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置の第１の実施形態と、これを用いた本発明の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法の第１の実施形態を説明するものである。本実施形態によって接続されるケーシングパイプ１は、鋼材等から形成されて軸線Ｏを中心とした円筒状をなす、すなわち鋼管であり、複数のこのようなケーシングパイプ１が軸線Ｏ方向に順次継ぎ足されるように連結されて接続され、ＡＦＧ工法等において地盤に形成される削孔に挿入されてゆく。
【００１９】
ここで、接続されたケーシングパイプ１内には図示されない掘削ロッドが軸線Ｏに沿ってケーシングパイプ１と同様に順次継ぎ足されるように連結され、さらに最先端の掘削ロッドの先端には掘削ビットが取り付けられて、この掘削ビットに掘削ロッドを介して軸線Ｏ方向先端側に向けての推力や打撃力、あるいは軸線Ｏ回りの回転力が与えられることにより、地盤に削孔が形成される。また、ケーシングパイプ１は掘削ビットと周方向には係合することなく軸線Ｏ方向先端側に向けて係合させられていて、掘削ビットに与えられる推力や打撃力により軸線Ｏ方向先端側に前進させられて削孔に挿入されてゆく。
【００２０】
なお、最先端のケーシングパイプ１の先端には、軸線Ｏを中心とした環状をなすリングビットが、ケーシングパイプ１に対して回転自在、かつ掘削ビットに軸線Ｏ方向先端側と掘削時の掘削ビットの回転方向とに係合して取り付けられて、該掘削ビットをインナービットとしてリングビットとともに削孔を形成するようにされていてもよい。また、このようなリングビットを最先端のケーシングパイプ１に備えることなく、掘削ビットを、そのビットヘッドが拡縮径可能なものとして、最先端のケーシングパイプ１の先端から突出したビットヘッドを拡径させて削孔を形成するようにしてもよい。
【００２１】
そして、ＡＦＧ工法では、このようにして所定の深さの削孔が形成されるとともに、この削孔に接続されたケーシングパイプ１が挿入された後は、掘削ビットがインナービットの場合はリングビットとの回転方向への係合を解くことにより、また掘削ビットがビットヘッド拡縮径可能なものである場合はビットヘッドを縮径させることにより、ケーシングパイプ１内を通して掘削ビットを掘削ロッドごと抜き出す。
【００２２】
従って、地盤にはケーシングパイプ１とリングビットまたはケーシングパイプ１のみが削孔内に残された状態となるので、このケーシングパイプ１内を通して薬液等を地盤に注入することにより地盤補強を行う。すなわち、本実施形態では、ケーシングパイプ１を初めとして、上記掘削ロッドや掘削ビット、リングビット、およびこれらに推力や打撃力、回転力を与える駆動装置等により掘削装置が構成される。
【００２３】
こうして連結されて接続されるケーシングパイプ１同士の端部は、一方のケーシングパイプ１（図３において右側のケーシングパイプ１）の端部１Ａの内径が一段大きくされるとともに、他方のケーシングパイプ１（図３において左側のケーシングパイプ１）の端部１Ｂの外径は一段小さくされていて、これら一方の端部１Ａの内径と他方の端部１Ｂの外径とが互いに嵌合可能な大きさとされており、軸線Ｏに対する径方向において一方の端部１Ａが外周側、他方の端部１Ｂが内周側に位置して互いの内外周面を摺接させるようにしてこれらの端部１Ａ、１Ｂが連結される。
【００２４】
ここで、本実施形態では、一方の端部１Ａの内周面には雌ネジ部２Ａが形成されるとともに他方の端部１Ｂの外周面には雄ネジ部２Ｂが形成されていて、これら雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂは互いに螺合可能とされており、こうして雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂをねじ込んで螺合させることにより、端部１Ａ、１Ｂはネジ嵌合によって連結される。なお、他方の端部１Ｂの内径および一方の端部１Ａの外径はケーシングパイプ１の内外径とそれぞれ等しく、従って連結されたケーシングパイプ１同士は、これら端部１Ａ、１Ｂによる連結部も含めて内外径一定の円管状となる。
【００２５】
このように連結されたケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂをネジ嵌合が緩まないように接続する本実施形態の接続装置１１は、その本体１１Ａがやはり鋼材等から形成されて図１および図２に示すように正面視に概略Ｕ字形あるいは門形を呈する厚肉の板状をなしており、このＵ字あるいは門形の内側部分は、互いに平行とされて対向する一対の溝壁面１２Ａとこれらの溝壁面１２Ａに垂直な方向に延びる溝底面１２Ｂとを備えた収容溝１２とされている。なお、溝壁面１２Ａと溝底面１２Ｂとが交差する収容溝１２の隅部１２Ｃは、これら溝壁面１２Ａと溝底面１２Ｂとに滑らかに連なる１／４凹円弧面状とされている。
【００２６】
この収容溝１２の幅と深さは、接続されるケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂのうち外径の大きな一方の端部１Ａを周方向に半周以上収容可能な大きさとされていて、連結された端部１Ａ、１Ｂが収容溝１２の開口部から挿脱可能とされている。すなわち、この収容溝１２の幅つまり一対の溝壁面１２Ａ同士の間隔は、一方の端部１Ａの外径つまりケーシングパイプ１の外径（直径）よりも大きくされるとともに、収容溝１２の深さつまり収容溝１２の開口部から溝底面１２Ｂまでの間隔は、一方の端部１Ａの外径の１／２つまりケーシングパイプ１の外径の半径よりも大きくされていて、例えば上記直径の３／４程度から該直径と同程度とされている。
【００２７】
このような収容溝１２の溝底面１２Ｂから開口部に向けて上記ケーシングパイプ１の外径の半径分程度間隔をあけた位置には、一対の溝壁面１２Ａにそれぞれ垂直かつ互いに同一軸線上に位置するように、本実施形態ではネジ孔１３が該一対の溝壁面１２Ａに形成されており、これらのネジ孔１３はＵ字形あるいは門形の本体１１Ａの溝壁面１２Ａとは反対側の側面に貫通するようにされている。そして、さらにこれらのネジ孔１３にはボルト１４がそれぞれ収容溝１２側に向けてねじ込まれていて、これらのボルト１４の収容溝１２側に向けられる先端部に押圧端子１５が取り付けられている。
【００２８】
この押圧端子１５は、ケーシングパイプ１を形成する鋼材よりは硬度の高い鋼材や超硬合金のような硬質材料により形成されたものであって、本実施形態では、ボルト１４先端部に形成された凹孔に後端部がろう付けや圧入によって固定されて取り付けられるとともに、ボルト１４の先端から突出するこの押圧端子１５の先端部は円錐状あるいは砲弾状等の鋭く尖った形状とされていて、その頂点がネジ孔１３の軸線上に位置するようにされている。
【００２９】
なお、これらのネジ孔１３にねじ込まれた一対のボルト１４は、先端部の押圧端子１５を一対の溝壁面１２Ａからそれぞれ突出させた状態で、雄ネジ部の後端側部分およびボルト１４の頭部が本体１１Ａの溝壁面１２Ａとは反対側の上記側面から突出するような長さとされている。このうち、一方のボルト（図１において左側のボルト）１４Ａの突出した雄ネジ部後端側にはナット１６が螺着させられていて、ボルト１４Ａが所定の位置までネジ孔１３にねじ込まれた状態で、このナット１６が締め込まれて本体１１Ａの上記側面に押し付けられることにより、この一方のボルト１４Ａは溝壁面１２Ａからの押圧端子１５の突出量が調節可能とされて本体１１Ａに固定される。
【００３０】
これに対して、他方のボルト（図１において右側のボルト）１４Ｂは、本体１１Ａの上記側面から突出したその雄ネジ部後端側部分の外周に円筒状のカラー１７が取り付けられてネジ孔１３にねじ込まれていて、このカラー１７の外径は、他方のボルト１４Ｂの頭部の外径よりも小さくされており、従ってこの他方のボルト１４Ｂをねじ込んでゆくと、ボルト１４Ｂの頭部と本体１１Ａの上記側面との間にカラー１７が挟み込まれたところで、ボルト１４Ｂのねじ込み位置が限定される。なお、収容溝１２の開口部と反対側の本体１１Ａの側面には、ハンドル１８が取り付けられている。
【００３１】
このような接続装置１１を用いて、上述のように一方の端部１Ａと他方の端部１Ｂとが嵌合して連結されたケーシングパイプ１同士を緩まないように接続するには、図１に二点鎖線で示すように接続装置１１の本体１１Ａの収容溝１２にこれらの端部１Ａ、１Ｂの連結部を溝底面１２Ｂに接するように収容して、上記一対のボルト１４のうち他方のボルト１４Ｂの頭部に、図１および図２において同じく二点鎖線で示すようにスパナやレンチ等の作業用工具Ｔを係合させ、ボルト１４Ｂをねじ込んでゆく。
【００３２】
すると、一対のボルト１４の先端部に取り付けられた押圧端子１５が、上記連結部において径方向外周側に嵌合した一方の端部１Ａを径方向内周側すなわち収容溝１２の内側に挟み込むように押圧し、さらにボルト１４Ｂをねじ込むと径方向内周側の他方の端部１Ｂも押圧して、図３に示すようにこれらの端部１Ａ、１Ｂをともに径方向内周側に塑性変形させて部分的に凹みを形成する。すなわち、本実施形態では、上記ボルト１４が、押圧端子１５を押圧して少なくとも一方の端部１Ａを塑性変形させる押圧手段とされる。
【００３３】
従って、こうして連結部において端部１Ａ、１Ｂがともに塑性変形させられて部分的に凹みを生じることにより、端部１Ａ、１Ｂは周方向に係合して回転が拘束され、緩みが防止された状態で接続される。なお、この状態では２ヶ所が塑性変形されただけであるが、ボルト１４Ｂを一旦緩めた後、接続装置１１を軸線Ｏ回りに所定角度回転させて再びボルト１４Ｂをねじ込むことで、周方向に２ヶ所より多くの位置を塑性変形させて凹みを設けるようにしてもよい。
【００３４】
ここで、本実施形態では、上記一対のボルト１４のうち、上記ナット１６による一方のボルト１４Ａの押圧端子１５の上記突出量と、他方のボルト１４Ｂに取り付けられたカラー１７の長さとは、この他方のボルト１４Ｂをねじ込んでいってカラー１７によりねじ込み不能となった状態での端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が、該端部１Ａ、１Ｂを押圧端子１５が突き破らない程度で緩み等を防止可能な大きさとなるように、これら端部１Ａ、１Ｂを連結した連結部の内外径等に応じて調節される。すなわち、本実施形態では、これらナット１６やカラー１７が押圧端子１５による端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量を調節する調節手段とされる。
【００３５】
このように、上記構成の接続装置１１および該接続装置１１を用いた掘削装置におけるケーシングパイプ１の接続方法では、連結した端部１Ａ、１Ｂを径方向内周側に塑性変形させることにより、上述した接続リングのようなケーシングパイプ１とは別の部品を要することなく、ケーシングパイプ１同士を緩みが生じることのないように接続することができる。このため、部品数の増加によるコストの増大や管理の煩雑化を防いで経済的な掘削作業を行うことができる。これは、接続されるケーシングパイプ１の数が多くなるほど特に効果的である。
【００３６】
また、端部１Ａ、１Ｂは径方向内周側に塑性変形させられて接続されるので、接続リングを用いて接続する場合のように接続された部分の外径がこの接続リングによって大きくなることもない。このため、ケーシングパイプ１を地盤に挿入してゆく際に、このように外径が大きくなった部分によって抵抗が増大することもなく、上記掘削ビットやリングビットによって形成された削孔に、接続されたケーシングパイプ１を効率的に挿入してゆくことが可能となる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂが、その内外周面に形成された雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを螺合させることによるネジ嵌合によって連結されており、上述のように端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させて凹ませたときには、これら雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂもねじ込まれた状態で塑性変形させられるので、周方向に間隔をあけた箇所で部分的に塑性変形させて回転による緩みを防止するだけで、端部１Ａ、１Ｂが軸線Ｏ方向に抜け外れたりするのも防ぐことができる。
【００３８】
なお、本実施形態の接続装置１１では収容溝１２の一対の溝壁面１２Ａの双方に押圧端子１５を備えた一対のボルト１４がそれぞれねじ込まれていて、本実施形態の接続方法ではケーシングパイプ１の軸線Ｏを挟んだ両側の周方向の２ヶ所で端部１Ａ、１Ｂが塑性変形させられて凹まされるようにされているが、特にこれら端部１Ａ、１Ｂがこのようにネジ嵌合されていて接続強度が高い場合などには、例えば上記一方のボルト１４Ａを省略するなどして、周方向において１ヶ所のみを塑性変形させて端部１Ａ、１Ｂを接続するようにしてもよい。
【００３９】
ところで、本実施形態では、端部１Ａ、１Ｂの内外周面に雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを形成して、このようにネジ嵌合によって連結された端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させて接続するようにしているが、このような雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを形成することなく端部１Ａ、１Ｂの内外周面が軸線Ｏを中心とする円筒面状とされていて、例えば一方の端部１Ａの内径と他方の端部１Ｂの外径とが嵌め合い公差の範囲内で等しくされ、一方の端部１Ａに他方の端部１Ｂを嵌め入れることにより嵌合させた上で、これらの端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させることにより接続するようにしてもよい。
【００４０】
ただし、このようにこれらの端部１Ａ、１Ｂが嵌め合い公差の範囲内で嵌め入れられることにより連結されている場合など、接続強度があまり高くない場合には、接続装置１１を周方向に回転させて上述のように２ヶ所よりも多くの位置を塑性変形させて凹みを設けるようにしたり、あるいは接続装置１１を軸線Ｏ方向にも移動させて複数の箇所を塑性変形させるようにしたりしてもよい。
【００４１】
一方、本実施形態の接続装置１１では、その本体１１Ａに、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂのうち径方向外周側に嵌合させられる一方の端部１Ａを周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝１２が形成されており、この収容溝１２に収容した端部１Ａを、該収容溝１２の互いに対向する溝壁面１２Ａから突出した押圧端子１５が、押圧手段としてのボルト１４によって一方の端部１Ａの外周面に当接して押圧することにより、塑性変形を生じさせる。
【００４２】
従って、本実施形態のように一対のボルト１４を溝壁面１２Ａにねじ込んで押圧端子１５を軸線Ｏの両側から押圧させる場合は勿論、上述のように一方のボルト１４Ａおよび押圧端子１５を省略したような場合でも、他方のボルト１４Ｂの押圧端子１５による押圧方向側において一方の端部１Ａを、一方のボルト１４Ａがねじ込まれていた溝壁面１２Ａに当接させて支持することができる。このため、端部１Ａ、１Ｂをケーシングパイプ１の軸線Ｏに対する直径方向に押圧することができるので、確実に塑性変形させて凹みをつけることが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、一対のボルト１４のうちケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂの接続の際にねじ込まれる他方のボルト１４Ｂにはカラー１７が取り付けられており、このカラー１７と一方のボルト１４Ａに取り付けられたナット１６とにより調節手段が構成されていて、端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が調節可能とされている。
【００４４】
そして、上述のように他方のボルト１４Ｂをねじ込んでいってカラー１７によりねじ込み不能となったところで、押圧端子１５が端部１Ａ、１Ｂを突き破らない程度に塑性変形させるようにこの塑性変形量を調節することにより、ボルト１４Ｂのねじ込みすぎにより接続部に穴が空いて接続強度が却って損なわれたり、ケーシングパイプ１の挿入後に注入する薬剤が漏れ出したり、あるいは穴が空かないまでも接続部が径方向内周側に変形しすぎて、上述のように削孔後にケーシングパイプ１内を通して掘削ビットを掘削ロッドごと抜き出す操作に支障を来したりするのを防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の接続装置１１では、上記押圧手段としての他方のボルト１４Ｂの頭部にスパナやレンチ等の作業用工具Ｔを係合させて、この他方のボルト１４Ｂを手動で回転させてねじ込むことにより、その先端部の押圧端子１５によって押圧して一方のボルト１４Ａ先端部の押圧端子１５とともにケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させているが、この押圧端子１５による押圧を、図４および図５に示す本発明の第２の実施形態の接続装置２１のように、油圧シリンダー等の機械的手段によって行うようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、この第２の実施形態の接続装置２１では、第１の実施形態の接続装置１１の他方のボルト１４Ｂがねじ込まれるネジ孔１３に代えて、接続装置２１の本体２１Ａに図４に示すように収容溝１２の溝壁面１２Ａから反対側の側面に向けて内径が一段大きくなる段付き孔２２が形成されている。この段付き孔２２には、後端部が先端部に対して一段拡径する外形多段円柱状の押圧部材２３が収容されていて、この押圧部材２３の後端部は段付き孔２２の大径部に、また先端部は段付き孔２２の小径部にそれぞれ嵌挿されており、この先端部に押圧端子１５が取り付けられている。
【００４７】
ここで、段付き孔２２の大径部の深さは押圧部材２３の大径とされた後端部の長さよりも大きく、従って押圧部材２３はこれら深さと長さの差の分だけのストロークで段付き孔２２内を収容溝１２側に向けて進退可能とされており、このストロークのうち収容溝１２側のストロークエンドで押圧部材２３先端部の押圧端子１５は溝壁面１２Ａから突出して、第１の実施形態と同様の一方のボルト１４Ａ先端部に取り付けられた押圧端子１５とともに、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを軸線Ｏに対する直径方向に挟み込んで塑性変形させるようになされている。
【００４８】
また、上記段付き孔２２が開口する本体２１Ａの上記側面には、本実施形態における押圧手段としての上記油圧シリンダー２４が、そのシリンダーロッド２４Ａを段付き孔２２内に出没させるようにして取り付けられており、上記押圧部材２３はこのシリンダロッド２４Ａの先端部にネジ止め等によって固定されて、上述のように段付き孔２２内を所定のストロークで進退可能とされている。なお、その他の第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。
【００４９】
このように構成された第２の実施形態の接続装置２１では、油圧シリンダー２４を駆動してそのシリンダーロッド２４Ａを収容溝１２側に突出させることにより、押圧部材２３が段付き孔２２内を収容溝１２側に前進してその先端部に取り付けられた押圧端子１５が溝壁面１２Ａ側から突出し、上述のように反対側の溝壁面１２Ａにねじ込まれた一方のボルト１４Ａ先端の押圧端子１５とともに、収容溝１２内に収容されたケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを軸線Ｏに対する直径方向に挟み込んで塑性変形させる。
【００５０】
従って、本実施形態によれば、第１の実施形態では手動によりケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂを押圧して塑性変形させていたのを、油圧シリンダー２４による押圧力によって塑性変形させることができ、作業者の労力の軽減を図ることができる。なお、この油圧シリンダー２４を駆動する油圧駆動源は、専用のものを用意してもよいし、また掘削装置の上記推力や打撃力、回転力を与える駆動装置の油圧駆動源を利用してもよい。また、少なくとも一方の端部１Ａを塑性変形させることが可能であれば、エアシリンダーや他の往復動装置を用いてもよい。
【００５１】
さらに、本実施形態でも、この油圧シリンダー２４に押圧部材２３を介して取り付けられた押圧端子１５は、押圧部材２３が段付き孔２２の収容溝１２側のストロークエンドに達したところで、それ以上の収容溝１２内側への突出が拘束されるので、この状態での端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が、該端部１Ａ、１Ｂを押圧端子１５が突き破らない程度で雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂの緩み等を防止可能な大きさとなるように、一方のボルト１４Ａに取り付けられたナット１６の位置を調節したり、押圧部材２３を後端部の長さの異なるものにしてこの長さを調節したりすることにより、接続強度の低下や薬剤の漏れを防止することができる。すなわち、本実施形態では、これらナット１６や押圧部材２３が押圧端子１５による端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量を調節する調節手段とされる。
【００５２】
ところで、これら第１、第２の実施形態の接続装置１１、２１を用いたケーシングパイプ１の接続方法では、上述のような円錐状あるいは砲弾状等の先端部が鋭く尖った押圧端子１５によって、ケーシングパイプ１の連結部の径方向外周側に嵌合される一方の端部１Ａと径方向内周側に嵌合される他方の端部１Ｂとの双方を塑性変形させて凹ませることにより、これら端部１Ａ、１Ｂを周方向にも軸線Ｏ方向にも係合させて緩み止め等を図っているが、径方向内周側に嵌合される他方の端部１Ｂには予め凹部を形成しておいて、この凹部に一方の端部１Ａを塑性変形させて係合させるようにしてもよい。
【００５３】
図６および図７は、このようにしてケーシングパイプ１を接続する場合の本発明の接続方法の第２の実施形態およびその変形例を示すものである。これら第２の実施形態およびその変形例では、第１の実施形態の接続方法のようなネジ嵌合ではなく、接続されるケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂの内外径が嵌め合い公差の範囲内で略等しくされて、一方の端部１Ａの内周に他方の端部１Ｂが嵌め入れられることにより嵌合させられている。
【００５４】
そして、このうち図６に示す第２の実施形態の接続方法では、他方の端部１Ｂの外周面のうち該端部１Ｂの端面１Ｃとは反対側の根本部分に凹部３１が形成されており、また図７に示す変形例では、この根本部分の凹部３１と端面１Ｃとの間にも凹部３１が形成されている。なお、これらの実施形態における凹部３１は、軸線Ｏに沿った断面が他方の端部１Ｂの外周面側に向かうに従い軸線Ｏ方向の幅が漸次幅広となる径方向に偏平した台形状とされている。これに対して、この他方の端部１Ｂの径方向外周側に嵌合させられる一方の端部１Ａは、接合前は他方の端部１Ｂの外周に嵌挿可能な内径とケーシングパイプ１と等しい外径とを有する円筒状とされている。
【００５５】
ここで、この凹部３１は、周方向に連続して他方の端部１Ｂの外周面を周回するような環状溝であってもよく、また周方向に間隔をあけて複数の凹部３１が形成されたものでもよく、さらに周方向に連続することのない凹部３１が１つだけ形成されたものであってもよい。また、このような凹部３１が図７に示す変形例のように軸線Ｏ方向にも複数形成されていてもよいが、他方の端部１Ｂの端面１Ｃに開口する凹部だけが形成されたものでは、本実施形態のように一方の端部１Ａが他方の端部１Ｂの外周に嵌挿されただけのものである場合には、軸線Ｏ方向において端部１Ａ、１Ｂを接続することができなくなる。
【００５６】
このように凹部３１が形成された他方の端部１Ｂの外周に一方の端部１Ａを嵌合させた上で、図６や図７に示すようにこの凹部３１の位置で、先端に押圧端子３２が取り付けられた押圧手段３３によって径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより、一方の端部１Ａを凹ませて凹部３１に係合させる。ここで、凹部３１が周方向に間隔をあけていたり、１つだけの凹部３１が形成されたものである場合には、こうして凹部３１に一方の端部１Ａが食い込むように塑性変形することにより、これら端部１Ａ、１Ｂは周方向にも軸線Ｏ方向にも係合させられて接続される。
【００５７】
一方、凹部３１が環状溝である場合には、端部１Ａ、１Ｂは軸線Ｏ方向には係合して接続されるものの、周方向には係合せずにケーシングパイプ１同士が回転自在に接続されることになるが、上述したようにケーシングパイプ１は掘削ビット等と周方向には係合することなく推力や打撃力が伝播されて削孔に挿入されるので、回転自在に接続されていても構わない。なお、このように凹部３１が環状溝である場合には、一方の端部１Ａは、軸線Ｏ方向において凹部３１と対応する位置において全周に亙って塑性変形させられて係合させられていてもよく、また周方向に部分的に塑性変形させられていてもよい。
【００５８】
また、このように一方の端部１Ａを塑性変形させて他方の端部１Ｂの凹部３１に係合させる際の接続装置は、第１、第２の実施形態の接続装置１１、２１のように押圧端子が先端部の尖ったものでもよいが、本実施形態のように凹部３１が断面台形状とされている場合には、図６および図７に示すように先端部が軸線Ｏに沿った断面においてこの凹部３１の底面の軸線Ｏ方向の幅よりも僅かに小さな幅の直線状をなすような押圧端子３２とすることにより、軸線Ｏ方向における該凹部３１への一方の端部１Ａの係合長さを大きく確保することができて望ましい。
【００５９】
なお、この押圧端子３２が取り付けられる押圧手段３３が、第１の実施形態の接続装置１１の他方のボルト１４Ｂのようにネジ孔１３にねじ込まれて回転しながら一方の端部１Ａを押圧することにより塑性変形させるものである場合には、押圧端子３２はこのボルト１４Ｂと同軸の円板状とされて該ボルト１４Ｂの先端部に取り付けられていればよい。また、ケーシングパイプ１の一方の端部１Ａを塑性変形させることが可能であれば、ボルト１４の先端部自体を押圧端子として一方の端部１Ａを押圧するようにしてもよい。
【００６０】
一方、この押圧端子３２が取り付けられるのが、第２の実施形態の接続装置における押圧部材２３のように回転することなく油圧シリンダー２４等により所定のストロークで進退して一方の端部１Ａを押圧する押圧手段３３である場合には、押圧端子３２は上述のように円板状のものであってもよいが、軸線Ｏに直交する断面が該軸線Ｏを中心とする円弧状に延びるものであってもよい。
【００６１】
この場合において、凹部３１が環状溝でない場合には押圧端子３２がなす円弧の長さは個々の凹部３１の周方向の長さよりも短くされるが、凹部３１が環状溝である場合には、例えば軸線Ｏに直交する断面が略半円状とされていてもよく、収容溝１２の反対側の溝壁面（図４において一方のボルト１４Ａがねじ込まれた側の溝壁面）１２Ａにも同様の略半円状の押圧端子３２を設ければ、一方の端部１Ａを略全周に亙って収容溝１２の内側に押圧して、環状溝とされた凹部３１内に塑性変形させて係合させることができる。
【００６２】
なお、これら第２の実施形態およびその変形例の接続方法では、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを嵌め合い公差の範囲内の内外径で嵌合する円筒状としているが、第１の実施形態の接続方法と同様に互いに螺合する雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを端部１Ａ、１Ｂの内外周面に形成するとともに、このうち径方向内周側の他方の端部１Ｂの外周面に凹部３１を形成しておき、一方の端部１Ａとネジ嵌合によって連結した後に該一方の端部１Ａを塑性変形させて凹部３１と係合させ、緩みを防止するようにしてもよい。
【００６３】
次に、図８ないし図１１は本発明の第３の実施形態の接続装置４１を示すものであり、やはり第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。本実施形態の接続装置４１においては、その本体４１Ａに、上記収容溝１２に収容されたケーシングパイプ１を、この収容溝１２における溝深さ方向（図８ないし図１１における上下方向）の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段４２が備えられていることを特徴としている。
【００６４】
ここで、本実施形態における位置決め手段４２では、本体４１Ａの収容溝１２の溝底面１２Ｂに位置決め部材４３が取付ネジ４４によって取り付けられていて、この位置決め部材４３の取付位置が上記溝深さ方向に調整されることにより、この位置決め部材４３に当接させられることによって、ケーシングパイプ１も、その溝深さ方向の位置が調整可能とされて位置決めされるように構成されている。
【００６５】
より具体的に、位置決め部材４３は鋼材等により一体形成されて、図９および図１１に示すように断面が「コ」字型の板状をなし、このうち互いに平行とされて対向する一対の方形板状の側板部４３Ａの内側の間隔は、接続装置４１の本体４１Ａがなす概略Ｕ字形あるいは門形の板の厚さ寸法（図９および図１１における左右方向の寸法）より僅かに大きくされていて、この厚さ寸法の方向に上記一対の側板部４３Ａが本体４１Ａを挟み込むようにして位置決め部材４３は収容溝１２の溝底面１２Ｂに嵌合可能とされている。
【００６６】
また、これら一対の側板部４３Ａを結ぶ底板部４３Ｂは両側板部４３Ａに垂直とされ、この底板部４３Ｂとは反対側の側板部４３Ａの辺部近傍には、本実施形態では各側板部４３Ａごとに２つずつの貫通穴４３Ｃが、図８および図１０に示すように該辺部の延びる方向（図８および図１０における左右方向）に対称に並ぶように、また側板部４３Ａ同士では上記辺部の延びる方向において同じ側の貫通穴４３Ｃが同軸となるように形成されている。なお、これらの貫通穴４３Ｃは、皿頭付きボルトである上記取付ネジ４４の頭部を収容可能とされたもので、すなわち一対の側板部４３Ａが対向する側は一定内径の丸穴とされるとともに、これとは反対側は、この反対側に向かうに従い漸次拡径するテーパ穴とされている。
【００６７】
一方、本体４１Ａには、その概略Ｕ字形あるいは門形をなす両面に、各々４つずつの取付ネジ孔４１Ｂがこれら両面間でそれぞれ互いに同軸となるように形成されている。これらの取付ネジ孔４１Ｂは、収容溝１２の溝底面１２Ｂよりもハンドル１８側に、この収容溝１２の幅の方向（図８および図１０における左右方向）の中心に関して対称な格子状に配列されるように形成されたものであり、収容溝１２の上記幅の方向に並ぶ２つの取付ネジ孔４１Ｂ同士の中心間隔は、位置決め部材４３の１つの側板部４３Ａに形成された２つの貫通穴４３Ｃ同士の中心間隔と等しくされている。
【００６８】
また、各面においてハンドル１８側に位置する２つの取付ネジ孔４１Ｂと収容溝１２の溝底面１２Ｂとの間隔は、図９に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃと底板部４３Ｂの側板部４３Ａ側の面との間隔よりも僅かに小さくされている。一方、溝底面１２Ｂ側に位置する２つの取付ネジ孔４１Ｂは、これらハンドル１８側の取付ネジ孔４１Ｂと収容溝１２の溝底面１２Ｂとの略中央に形成されている。
【００６９】
このような位置決め手段４２を備えた第３の実施形態の接続装置４１において、例えば大径のケーシングパイプ１を接続するには、図８および図９に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃが本体４１Ａのハンドル１８側の取付ネジ孔４１Ｂと一致するようにして位置決め部材４３を本体４１Ａに嵌め込み、貫通穴４３Ｃに挿入した取付ネジ４４をこれらの取付ネジ孔４１Ｂにねじ込んで位置決め部材４３を固定する。
【００７０】
そして、このときの位置決め部材４３の底板部４３Ｂにおける収容溝１２の開口部側を向く面と、本体４１Ａのネジ孔１３や段付き孔２２の軸線の収容溝１２内への延長線との間隔を、ケーシングパイプ１の外径の半径と等しくしておけば、ケーシングパイプ１の外周面を位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面に当接させた状態で、押圧手段としてのボルト１４や押圧部材２３の押圧端子１５先端の頂点は、ケーシングパイプ１の軸線Ｏを通る直径線上に位置することになるので、ケーシングパイプ１の外周面に対して押圧端子１５に滑りを生じたりさせることなく、ケーシングパイプ１をこの直径方向に押圧して少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させることができる。
【００７１】
一方、小径のケーシングパイプ１を接続するには、図１０および図１１に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃが収容溝１２の溝底面１２Ｂ側の取付ネジ孔４１Ｂと一致するようにして位置決め部材４３を本体４１Ａに嵌め込み、取付ネジ４４をこれらの取付ネジ孔４１Ｂにねじ込んで位置決め部材４３を固定する。そして、このときの位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面と、ネジ孔１３や段付き孔２２の軸線の収容溝１２内への延長線との間隔を、やはり小径のケーシングパイプ１の外径の半径と等しくしておけば、ケーシングパイプ１外周面を位置決め部材４３の上記面に当接させた状態で、上記と同様に押圧端子１５の先端頂点は、このケーシングパイプ１の直径線上に位置するので、ケーシングパイプ１をこの直径方向に押圧して少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させることができる。
【００７２】
従って、このような位置決め部材４３等よりなる位置決め手段４２を備えた第３の実施形態の接続装置４１によれば、ケーシングパイプ１が大径のものであっても小径のものであっても、その径に応じて本体４１Ａの取付ネジ孔４１Ｂの位置や位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃと底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面との間隔を設定しておくことにより、この底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面にケーシングパイプ１の外周面を当接させることで、収容溝１２内における溝深さ方向のケーシングパイプ１の位置を調整して、押圧端子１５の先端頂点をケーシングパイプ１の直径線上に位置させて軸線Ｏに垂直に押圧することができ、その少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させて接続することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施形態では、このように接続装置４１の本体４１Ａに、収容溝１２の溝底面１２Ｂとの間隔の異なる２種の取付ネジ孔４１Ｂを形成して、位置決め部材４３により収容溝１２内における溝深さ方向のケーシングパイプ１の位置を２段に調整可能としているが、取付ネジ孔４１Ｂの数を増やして３段以上に調整可能としてもよい。また、本体の取付ネジ孔４１Ｂは溝底面１２Ｂとの間隔が１種のものとして、位置決め部材４３に底板部４３Ｂとの間隔の異なる複数種の貫通穴４３Ｃを形成しておいてもよく、さらにこれら本体４１Ａと位置決め部材４３とに、互いに間隔が異なるそれぞれ複数種の取付ネジ孔４１Ｂや貫通穴４３Ｃを形成してもよい。
【００７４】
さらにまた、本実施形態では、上述のように収容溝１２内におけるケーシングパイプ１の溝深さ方向の位置が段階的に調整可能とされているが、例えば位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃを底板部４３Ｂに垂直に延びる長穴状に形成して、この貫通穴４３Ｃに沿って位置決め部材４３を収容溝１２の溝底面１２Ｂに垂直な方向、すなわち溝深さ方向にスライドさせた上で取付ネジ４４によって固定することにより、ケーシングパイプ１の位置を連続的に調整可能としてもよい。この場合には、本体４１Ａと位置決め部材４３との一方に指標を、他方にはこの指標に対して位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面と押圧端子１５の先端頂点との溝底面１２Ｂに垂直な方向の間隔を示す目盛りを付けておけば、ケーシングパイプ１の外径に応じた位置の調整を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ ケーシングパイプ
１Ａ、１Ｂ ケーシングパイプ１の端部
１Ｃ ケーシングパイプ１の他方の端部１Ｂの端面
２Ａ、２Ｂ 雌雄ネジ部
１１、２１、４１ 接続装置
１１Ａ 本体
１２ 収容溝
１２Ａ 収容溝１２の溝壁面
１２Ｂ 収容溝１２の溝底面
１３ ネジ孔
１４（１４Ａ、１４Ｂ） ボルト（押圧手段）
１５、３２ 押圧端子
１６ ナット（調節手段）
１７ カラー（調節手段）
２２ 段付き孔
２３ 押圧部材（調節手段）
２４ 油圧シリンダー
３１ 凹部
３３ 押圧手段
４２ 位置決め手段
４３ 位置決め部材
Ｏ ケーシングパイプ１の軸線
Ｔ 作業用工具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＦＧ工法（長尺先受け工法）等に用いられる先受け鋼管のようなケーシングパイプを接続するための掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法、および該接続方法に使用されるケーシングパイプの接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような掘削装置のケーシングパイプの接続方法としては、接続されるケーシングパイプ同士の端部に雌雄のネジ部を形成して互いにネジ止めするのが一般的であるが、ネジに緩みが生じるとケーシングパイプがガタついたり外れたりするおそれがある。その一方で、ネジの緩みを防ぐためにネジ止めされた端部同士を溶接等によって接合したりするのは、ケーシングパイプの接続に多くの時間と労力とを要して効率的ではない。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、先行の埋設管と後行の埋設管の対向端部に継手管を固定するとともにこれら継手管の外面に接続リングを嵌装し、継手管の端部を押し当て後に接続リングを両継手管の端部に亙って位置付け、接続リングを両継手管周面に圧接して、かしめ連結することにより、接続リングと両継手管とを一体に接続する接続方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この特許文献１に記載された接続方法では、まずケーシングパイプを接続するのに接続リングが必要となるため、掘削装置の部品数が多くなってコスト増大や部品管理の煩雑化を招くことになる。また、互いに接続されるケーシングパイプ同士の端部の上記継手管に強度的に必要な肉厚を確保しつつ接続リングを嵌装するには、この接続リングは圧接後でもケーシングパイプより大きな径で外周側に突出したものとならざるを得ず、このように接続リングが突出したケーシングパイプを地盤に挿入してゆく際には抵抗の増大が危惧される。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、部品数の増加による管理の煩雑化やコスト高を招くことが無く、またケーシングパイプよりも外径が突出した部分が形成されることにより地盤に挿入した際に抵抗の増大を招くことも無いケーシングパイプの接続方法、および該接続方法に用いて好適な接続装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の接続方法は、掘削装置においてケーシングパイプ同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部を嵌合させた上で少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより上記ケーシングパイプ同士を接続することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の接続装置は、このようなケーシングパイプの接続方法に用いられる接続装置であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち上記一方の端部を周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝が形成された本体と、この収容溝の互いに対向する溝壁面の少なくとも一方から突出して上記一方の端部の外周面に当接可能とされた押圧端子と、この押圧端子を上記収容溝の内側に押圧して少なくとも上記一方の端部を塑性変形させる押圧手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
従って、まずこのような接続装置を用いれば、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を嵌合させて本体の収容溝に挿入して収容し、次いで上記押圧端子を、径方向外周側に嵌合した上記一方の端部の外周面に当接させた上で、上記押圧手段によって収容溝の内側に押圧することにより、少なくともこの一方の端部が径方向内周側に塑性変形させられる。ここで、上記構成の接続装置では、収容溝がケーシングパイプの上記一方の端部を周方向に半周以上収容可能とされているので、押圧端子をケーシングパイプの直径方向に向けて収容溝の内側に押圧することができ、一方の端部を確実に塑性変形させることができる。
【００１０】
そして、例えばこのような接続装置により端部を接続する本発明のケーシングパイプの接続方法では、こうして径方向外周側に嵌合する一方の端部が径方向内周側に塑性変形させられることにより、この一方の端部の径方向内周側に嵌合する他方の端部が塑性変形させられる箇所で一方の端部の内周面と密着して嵌合している場合には、これら上記一方の端部と他方の端部との双方が一体に塑性変形して凹み、接続される。
【００１１】
また、この他方の端部の外周面に、この他方の端部の端面と間隔をあけて凹部を形成しておいて、この凹部の位置において上記一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより、該凹部内に一方の端部を食い込ませるようにして他方の端部と接続してもよい。
【００１２】
従って、このような接続方法によれば、上記接続リングのような別部品を要することなくケーシングパイプ同士を接続することができ、しかも少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部が内周側に塑性変形するだけなので、接続部における外径がケーシングパイプより大きくなることもない。このため、部品コストの増大を防ぐことができるとともに部品管理も簡略化することができ、また地盤にケーシングパイプを挿入する際の抵抗の増大も防ぐことができる。
【００１３】
ここで、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部の嵌合は、一方の端部の内径と他方の端部の外径とを嵌め合い公差の範囲で同等として嵌合させたものであってもよく、また一方の端部の内周と他方の端部の外周に互いに螺合する雌雄ネジ部を形成して、ネジ嵌合可能とされたものであってもよい。特に、ネジ嵌合されたものでは、ケーシングパイプ同士の軸線方向の接続強度を確保することができるので、少なくとも一方の端部を周方向に１箇所または間隔をあけた複数箇所で部分的に径方向内周側に塑性変形させて緩み止めするだけで、これらケーシングパイプ同士を確実に接続することが可能となる。
【００１４】
一方、上記接続装置においては、上記押圧手段に、上記押圧端子による上記一方の端部の塑性変形量を調節する調節手段を備えることにより、特にこの一方の端部と他方の端部との双方を押圧して塑性変形させる場合において、押圧端子が径方向内周側の他方の端部を突き破らない程度に両端部を変形させるようにこの塑性変形量を調節することができ、これら両端部の接続部に穴が空いて接続強度が却って損なわれたり、地盤にケーシングパイプを挿入した後に注入する薬剤がこの穴から漏れ出したり、あるいは穴が空かないまでも接続部が径方向内周側に変形しすぎて削孔後に掘削ビットをケーシングパイプから抜き出す操作に支障を来したりするのを防止することができる。
【００１５】
また、同じく上記接続装置において、上記本体に、上記収容溝に収容された上記ケーシングパイプを、該収容溝における溝深さ方向の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段を備えることにより、外径の異なるケーシングパイプを接続する場合でも、この位置決め手段によりケーシングパイプの上記溝深さ方向の位置を調整して位置決めすることで、上記押圧端子が上記一方の端部を押圧する方向をケーシングパイプの直径方向に合わせることができ、一層確実にケーシングパイプを接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、ケーシングパイプ同士を接続するのに接続リングのような別部品を要することが無く、従って部品増によるコストの増大や部品管理の煩雑化を防いで経済的な掘削を行うことができるとともに、接続されたケーシングパイプに外周側に突出する部分が生じるのを防ぐこともできるので、ケーシングパイプを地盤に挿入する際の抵抗を抑えて効率的な掘削作業を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の接続装置の第１の実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の側面図である。
【図３】本発明の接続方法の第１の実施形態を説明する、図１におけるＺＺ断面図である。
【図４】本発明の接続装置の第２の実施形態を示す正面断面図である。
【図５】図１に示す実施形態の側面図である。
【図６】本発明の接続方法の第２の実施形態を説明する、図１におけるＺＺ断面図に相当する図である。
【図７】図６に示す実施形態の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の接続装置の第３の実施形態により大径のケーシングパイプを接続する場合を示す正面断面図である。
【図９】図８におけるＺＺ断面図である。
【図１０】本発明の接続装置の第３の実施形態により小径のケーシングパイプを接続する場合を示す正面断面図である。
【図１１】図１０におけるＺＺ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ないし図３は、本発明の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置の第１の実施形態と、これを用いた本発明の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法の第１の実施形態を説明するものである。本実施形態によって接続されるケーシングパイプ１は、鋼材等から形成されて軸線Ｏを中心とした円筒状をなす、すなわち鋼管であり、複数のこのようなケーシングパイプ１が軸線Ｏ方向に順次継ぎ足されるように連結されて接続され、ＡＦＧ工法等において地盤に形成される削孔に挿入されてゆく。
【００１９】
ここで、接続されたケーシングパイプ１内には図示されない掘削ロッドが軸線Ｏに沿ってケーシングパイプ１と同様に順次継ぎ足されるように連結され、さらに最先端の掘削ロッドの先端には掘削ビットが取り付けられて、この掘削ビットに掘削ロッドを介して軸線Ｏ方向先端側に向けての推力や打撃力、あるいは軸線Ｏ回りの回転力が与えられることにより、地盤に削孔が形成される。また、ケーシングパイプ１は掘削ビットと周方向には係合することなく軸線Ｏ方向先端側に向けて係合させられていて、掘削ビットに与えられる推力や打撃力により軸線Ｏ方向先端側に前進させられて削孔に挿入されてゆく。
【００２０】
なお、最先端のケーシングパイプ１の先端には、軸線Ｏを中心とした環状をなすリングビットが、ケーシングパイプ１に対して回転自在、かつ掘削ビットに軸線Ｏ方向先端側と掘削時の掘削ビットの回転方向とに係合して取り付けられて、該掘削ビットをインナービットとしてリングビットとともに削孔を形成するようにされていてもよい。また、このようなリングビットを最先端のケーシングパイプ１に備えることなく、掘削ビットを、そのビットヘッドが拡縮径可能なものとして、最先端のケーシングパイプ１の先端から突出したビットヘッドを拡径させて削孔を形成するようにしてもよい。
【００２１】
そして、ＡＦＧ工法では、このようにして所定の深さの削孔が形成されるとともに、この削孔に接続されたケーシングパイプ１が挿入された後は、掘削ビットがインナービットの場合はリングビットとの回転方向への係合を解くことにより、また掘削ビットがビットヘッド拡縮径可能なものである場合はビットヘッドを縮径させることにより、ケーシングパイプ１内を通して掘削ビットを掘削ロッドごと抜き出す。
【００２２】
従って、地盤にはケーシングパイプ１とリングビットまたはケーシングパイプ１のみが削孔内に残された状態となるので、このケーシングパイプ１内を通して薬液等を地盤に注入することにより地盤補強を行う。すなわち、本実施形態では、ケーシングパイプ１を初めとして、上記掘削ロッドや掘削ビット、リングビット、およびこれらに推力や打撃力、回転力を与える駆動装置等により掘削装置が構成される。
【００２３】
こうして連結されて接続されるケーシングパイプ１同士の端部は、一方のケーシングパイプ１（図３において右側のケーシングパイプ１）の端部１Ａの内径が一段大きくされるとともに、他方のケーシングパイプ１（図３において左側のケーシングパイプ１）の端部１Ｂの外径は一段小さくされていて、これら一方の端部１Ａの内径と他方の端部１Ｂの外径とが互いに嵌合可能な大きさとされており、軸線Ｏに対する径方向において一方の端部１Ａが外周側、他方の端部１Ｂが内周側に位置して互いの内外周面を摺接させるようにしてこれらの端部１Ａ、１Ｂが連結される。
【００２４】
ここで、本実施形態では、一方の端部１Ａの内周面には雌ネジ部２Ａが形成されるとともに他方の端部１Ｂの外周面には雄ネジ部２Ｂが形成されていて、これら雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂは互いに螺合可能とされており、こうして雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂをねじ込んで螺合させることにより、端部１Ａ、１Ｂはネジ嵌合によって連結される。なお、他方の端部１Ｂの内径および一方の端部１Ａの外径はケーシングパイプ１の内外径とそれぞれ等しく、従って連結されたケーシングパイプ１同士は、これら端部１Ａ、１Ｂによる連結部も含めて内外径一定の円管状となる。
【００２５】
このように連結されたケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂをネジ嵌合が緩まないように接続する本実施形態の接続装置１１は、その本体１１Ａがやはり鋼材等から形成されて図１および図２に示すように正面視に概略Ｕ字形あるいは門形を呈する厚肉の板状をなしており、このＵ字あるいは門形の内側部分は、互いに平行とされて対向する一対の溝壁面１２Ａとこれらの溝壁面１２Ａに垂直な方向に延びる溝底面１２Ｂとを備えた収容溝１２とされている。なお、溝壁面１２Ａと溝底面１２Ｂとが交差する収容溝１２の隅部１２Ｃは、これら溝壁面１２Ａと溝底面１２Ｂとに滑らかに連なる１／４凹円弧面状とされている。
【００２６】
この収容溝１２の幅と深さは、接続されるケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂのうち外径の大きな一方の端部１Ａを周方向に半周以上収容可能な大きさとされていて、連結された端部１Ａ、１Ｂが収容溝１２の開口部から挿脱可能とされている。すなわち、この収容溝１２の幅つまり一対の溝壁面１２Ａ同士の間隔は、一方の端部１Ａの外径つまりケーシングパイプ１の外径（直径）よりも大きくされるとともに、収容溝１２の深さつまり収容溝１２の開口部から溝底面１２Ｂまでの間隔は、一方の端部１Ａの外径の１／２つまりケーシングパイプ１の外径の半径よりも大きくされていて、例えば上記直径の３／４程度から該直径と同程度とされている。
【００２７】
このような収容溝１２の溝底面１２Ｂから開口部に向けて上記ケーシングパイプ１の外径の半径分程度間隔をあけた位置には、一対の溝壁面１２Ａにそれぞれ垂直かつ互いに同一軸線上に位置するように、本実施形態ではネジ孔１３が該一対の溝壁面１２Ａに形成されており、これらのネジ孔１３はＵ字形あるいは門形の本体１１Ａの溝壁面１２Ａとは反対側の側面に貫通するようにされている。そして、さらにこれらのネジ孔１３にはボルト１４がそれぞれ収容溝１２側に向けてねじ込まれていて、これらのボルト１４の収容溝１２側に向けられる先端部に押圧端子１５が取り付けられている。
【００２８】
この押圧端子１５は、ケーシングパイプ１を形成する鋼材よりは硬度の高い鋼材や超硬合金のような硬質材料により形成されたものであって、本実施形態では、ボルト１４先端部に形成された凹孔に後端部がろう付けや圧入によって固定されて取り付けられるとともに、ボルト１４の先端から突出するこの押圧端子１５の先端部は円錐状あるいは砲弾状等の鋭く尖った形状とされていて、その頂点がネジ孔１３の軸線上に位置するようにされている。
【００２９】
なお、これらのネジ孔１３にねじ込まれた一対のボルト１４は、先端部の押圧端子１５を一対の溝壁面１２Ａからそれぞれ突出させた状態で、雄ネジ部の後端側部分およびボルト１４の頭部が本体１１Ａの溝壁面１２Ａとは反対側の上記側面から突出するような長さとされている。このうち、一方のボルト（図１において左側のボルト）１４Ａの突出した雄ネジ部後端側にはナット１６が螺着させられていて、ボルト１４Ａが所定の位置までネジ孔１３にねじ込まれた状態で、このナット１６が締め込まれて本体１１Ａの上記側面に押し付けられることにより、この一方のボルト１４Ａは溝壁面１２Ａからの押圧端子１５の突出量が調節可能とされて本体１１Ａに固定される。
【００３０】
これに対して、他方のボルト（図１において右側のボルト）１４Ｂは、本体１１Ａの上記側面から突出したその雄ネジ部後端側部分の外周に円筒状のカラー１７が取り付けられてネジ孔１３にねじ込まれていて、このカラー１７の外径は、他方のボルト１４Ｂの頭部の外径よりも小さくされており、従ってこの他方のボルト１４Ｂをねじ込んでゆくと、ボルト１４Ｂの頭部と本体１１Ａの上記側面との間にカラー１７が挟み込まれたところで、ボルト１４Ｂのねじ込み位置が限定される。なお、収容溝１２の開口部と反対側の本体１１Ａの側面には、ハンドル１８が取り付けられている。
【００３１】
このような接続装置１１を用いて、上述のように一方の端部１Ａと他方の端部１Ｂとが嵌合して連結されたケーシングパイプ１同士を緩まないように接続するには、図１に二点鎖線で示すように接続装置１１の本体１１Ａの収容溝１２にこれらの端部１Ａ、１Ｂの連結部を溝底面１２Ｂに接するように収容して、上記一対のボルト１４のうち他方のボルト１４Ｂの頭部に、図１および図２において同じく二点鎖線で示すようにスパナやレンチ等の作業用工具Ｔを係合させ、ボルト１４Ｂをねじ込んでゆく。
【００３２】
すると、一対のボルト１４の先端部に取り付けられた押圧端子１５が、上記連結部において径方向外周側に嵌合した一方の端部１Ａを径方向内周側すなわち収容溝１２の内側に挟み込むように押圧し、さらにボルト１４Ｂをねじ込むと径方向内周側の他方の端部１Ｂも押圧して、図３に示すようにこれらの端部１Ａ、１Ｂをともに径方向内周側に塑性変形させて部分的に凹みを形成する。すなわち、本実施形態では、上記ボルト１４が、押圧端子１５を押圧して少なくとも一方の端部１Ａを塑性変形させる押圧手段とされる。
【００３３】
従って、こうして連結部において端部１Ａ、１Ｂがともに塑性変形させられて部分的に凹みを生じることにより、端部１Ａ、１Ｂは周方向に係合して回転が拘束され、緩みが防止された状態で接続される。なお、この状態では２ヶ所が塑性変形されただけであるが、ボルト１４Ｂを一旦緩めた後、接続装置１１を軸線Ｏ回りに所定角度回転させて再びボルト１４Ｂをねじ込むことで、周方向に２ヶ所より多くの位置を塑性変形させて凹みを設けるようにしてもよい。
【００３４】
ここで、本実施形態では、上記一対のボルト１４のうち、上記ナット１６による一方のボルト１４Ａの押圧端子１５の上記突出量と、他方のボルト１４Ｂに取り付けられたカラー１７の長さとは、この他方のボルト１４Ｂをねじ込んでいってカラー１７によりねじ込み不能となった状態での端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が、該端部１Ａ、１Ｂを押圧端子１５が突き破らない程度で緩み等を防止可能な大きさとなるように、これら端部１Ａ、１Ｂを連結した連結部の内外径等に応じて調節される。すなわち、本実施形態では、これらナット１６やカラー１７が押圧端子１５による端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量を調節する調節手段とされる。
【００３５】
このように、上記構成の接続装置１１および該接続装置１１を用いた掘削装置におけるケーシングパイプ１の接続方法では、連結した端部１Ａ、１Ｂを径方向内周側に塑性変形させることにより、上述した接続リングのようなケーシングパイプ１とは別の部品を要することなく、ケーシングパイプ１同士を緩みが生じることのないように接続することができる。このため、部品数の増加によるコストの増大や管理の煩雑化を防いで経済的な掘削作業を行うことができる。これは、接続されるケーシングパイプ１の数が多くなるほど特に効果的である。
【００３６】
また、端部１Ａ、１Ｂは径方向内周側に塑性変形させられて接続されるので、接続リングを用いて接続する場合のように接続された部分の外径がこの接続リングによって大きくなることもない。このため、ケーシングパイプ１を地盤に挿入してゆく際に、このように外径が大きくなった部分によって抵抗が増大することもなく、上記掘削ビットやリングビットによって形成された削孔に、接続されたケーシングパイプ１を効率的に挿入してゆくことが可能となる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂが、その内外周面に形成された雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを螺合させることによるネジ嵌合によって連結されており、上述のように端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させて凹ませたときには、これら雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂもねじ込まれた状態で塑性変形させられるので、周方向に間隔をあけた箇所で部分的に塑性変形させて回転による緩みを防止するだけで、端部１Ａ、１Ｂが軸線Ｏ方向に抜け外れたりするのも防ぐことができる。
【００３８】
なお、本実施形態の接続装置１１では収容溝１２の一対の溝壁面１２Ａの双方に押圧端子１５を備えた一対のボルト１４がそれぞれねじ込まれていて、本実施形態の接続方法ではケーシングパイプ１の軸線Ｏを挟んだ両側の周方向の２ヶ所で端部１Ａ、１Ｂが塑性変形させられて凹まされるようにされているが、特にこれら端部１Ａ、１Ｂがこのようにネジ嵌合されていて接続強度が高い場合などには、例えば上記一方のボルト１４Ａを省略するなどして、周方向において１ヶ所のみを塑性変形させて端部１Ａ、１Ｂを接続するようにしてもよい。
【００３９】
ところで、本実施形態では、端部１Ａ、１Ｂの内外周面に雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを形成して、このようにネジ嵌合によって連結された端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させて接続するようにしているが、このような雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを形成することなく端部１Ａ、１Ｂの内外周面が軸線Ｏを中心とする円筒面状とされていて、例えば一方の端部１Ａの内径と他方の端部１Ｂの外径とが嵌め合い公差の範囲内で等しくされ、一方の端部１Ａに他方の端部１Ｂを嵌め入れることにより嵌合させた上で、これらの端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させることにより接続するようにしてもよい。
【００４０】
ただし、このようにこれらの端部１Ａ、１Ｂが嵌め合い公差の範囲内で嵌め入れられることにより連結されている場合など、接続強度があまり高くない場合には、接続装置１１を周方向に回転させて上述のように２ヶ所よりも多くの位置を塑性変形させて凹みを設けるようにしたり、あるいは接続装置１１を軸線Ｏ方向にも移動させて複数の箇所を塑性変形させるようにしたりしてもよい。
【００４１】
一方、本実施形態の接続装置１１では、その本体１１Ａに、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂのうち径方向外周側に嵌合させられる一方の端部１Ａを周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝１２が形成されており、この収容溝１２に収容した端部１Ａを、該収容溝１２の互いに対向する溝壁面１２Ａから突出した押圧端子１５が、押圧手段としてのボルト１４によって一方の端部１Ａの外周面に当接して押圧することにより、塑性変形を生じさせる。
【００４２】
従って、本実施形態のように一対のボルト１４を溝壁面１２Ａにねじ込んで押圧端子１５を軸線Ｏの両側から押圧させる場合は勿論、上述のように一方のボルト１４Ａおよび押圧端子１５を省略したような場合でも、他方のボルト１４Ｂの押圧端子１５による押圧方向側において一方の端部１Ａを、一方のボルト１４Ａがねじ込まれていた溝壁面１２Ａに当接させて支持することができる。このため、端部１Ａ、１Ｂをケーシングパイプ１の軸線Ｏに対する直径方向に押圧することができるので、確実に塑性変形させて凹みをつけることが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、一対のボルト１４のうちケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂの接続の際にねじ込まれる他方のボルト１４Ｂにはカラー１７が取り付けられており、このカラー１７と一方のボルト１４Ａに取り付けられたナット１６とにより調節手段が構成されていて、端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が調節可能とされている。
【００４４】
そして、上述のように他方のボルト１４Ｂをねじ込んでいってカラー１７によりねじ込み不能となったところで、押圧端子１５が端部１Ａ、１Ｂを突き破らない程度に塑性変形させるようにこの塑性変形量を調節することにより、ボルト１４Ｂのねじ込みすぎにより接続部に穴が空いて接続強度が却って損なわれたり、ケーシングパイプ１の挿入後に注入する薬剤が漏れ出したり、あるいは穴が空かないまでも接続部が径方向内周側に変形しすぎて、上述のように削孔後にケーシングパイプ１内を通して掘削ビットを掘削ロッドごと抜き出す操作に支障を来したりするのを防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の接続装置１１では、上記押圧手段としての他方のボルト１４Ｂの頭部にスパナやレンチ等の作業用工具Ｔを係合させて、この他方のボルト１４Ｂを手動で回転させてねじ込むことにより、その先端部の押圧端子１５によって押圧して一方のボルト１４Ａ先端部の押圧端子１５とともにケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂを塑性変形させているが、この押圧端子１５による押圧を、図４および図５に示す本発明の第２の実施形態の接続装置２１のように、油圧シリンダー等の機械的手段によって行うようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、この第２の実施形態の接続装置２１では、第１の実施形態の接続装置１１の他方のボルト１４Ｂがねじ込まれるネジ孔１３に代えて、接続装置２１の本体２１Ａに図４に示すように収容溝１２の溝壁面１２Ａから反対側の側面に向けて内径が一段大きくなる段付き孔２２が形成されている。この段付き孔２２には、後端部が先端部に対して一段拡径する外形多段円柱状の押圧部材２３が収容されていて、この押圧部材２３の後端部は段付き孔２２の大径部に、また先端部は段付き孔２２の小径部にそれぞれ嵌挿されており、この先端部に押圧端子１５が取り付けられている。
【００４７】
ここで、段付き孔２２の大径部の深さは押圧部材２３の大径とされた後端部の長さよりも大きく、従って押圧部材２３はこれら深さと長さの差の分だけのストロークで段付き孔２２内を収容溝１２側に向けて進退可能とされており、このストロークのうち収容溝１２側のストロークエンドで押圧部材２３先端部の押圧端子１５は溝壁面１２Ａから突出して、第１の実施形態と同様の一方のボルト１４Ａ先端部に取り付けられた押圧端子１５とともに、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを軸線Ｏに対する直径方向に挟み込んで塑性変形させるようになされている。
【００４８】
また、上記段付き孔２２が開口する本体２１Ａの上記側面には、本実施形態における押圧手段としての上記油圧シリンダー２４が、そのシリンダーロッド２４Ａを段付き孔２２内に出没させるようにして取り付けられており、上記押圧部材２３はこのシリンダロッド２４Ａの先端部にネジ止め等によって固定されて、上述のように段付き孔２２内を所定のストロークで進退可能とされている。なお、その他の第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。
【００４９】
このように構成された第２の実施形態の接続装置２１では、油圧シリンダー２４を駆動してそのシリンダーロッド２４Ａを収容溝１２側に突出させることにより、押圧部材２３が段付き孔２２内を収容溝１２側に前進してその先端部に取り付けられた押圧端子１５が溝壁面１２Ａ側から突出し、上述のように反対側の溝壁面１２Ａにねじ込まれた一方のボルト１４Ａ先端の押圧端子１５とともに、収容溝１２内に収容されたケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを軸線Ｏに対する直径方向に挟み込んで塑性変形させる。
【００５０】
従って、本実施形態によれば、第１の実施形態では手動によりケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂを押圧して塑性変形させていたのを、油圧シリンダー２４による押圧力によって塑性変形させることができ、作業者の労力の軽減を図ることができる。なお、この油圧シリンダー２４を駆動する油圧駆動源は、専用のものを用意してもよいし、また掘削装置の上記推力や打撃力、回転力を与える駆動装置の油圧駆動源を利用してもよい。また、少なくとも一方の端部１Ａを塑性変形させることが可能であれば、エアシリンダーや他の往復動装置を用いてもよい。
【００５１】
さらに、本実施形態でも、この油圧シリンダー２４に押圧部材２３を介して取り付けられた押圧端子１５は、押圧部材２３が段付き孔２２の収容溝１２側のストロークエンドに達したところで、それ以上の収容溝１２内側への突出が拘束されるので、この状態での端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量が、該端部１Ａ、１Ｂを押圧端子１５が突き破らない程度で雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂの緩み等を防止可能な大きさとなるように、一方のボルト１４Ａに取り付けられたナット１６の位置を調節したり、押圧部材２３を後端部の長さの異なるものにしてこの長さを調節したりすることにより、接続強度の低下や薬剤の漏れを防止することができる。すなわち、本実施形態では、これらナット１６や押圧部材２３が押圧端子１５による端部１Ａ、１Ｂの塑性変形量を調節する調節手段とされる。
【００５２】
ところで、これら第１、第２の実施形態の接続装置１１、２１を用いたケーシングパイプ１の接続方法では、上述のような円錐状あるいは砲弾状等の先端部が鋭く尖った押圧端子１５によって、ケーシングパイプ１の連結部の径方向外周側に嵌合される一方の端部１Ａと径方向内周側に嵌合される他方の端部１Ｂとの双方を塑性変形させて凹ませることにより、これら端部１Ａ、１Ｂを周方向にも軸線Ｏ方向にも係合させて緩み止め等を図っているが、径方向内周側に嵌合される他方の端部１Ｂには予め凹部を形成しておいて、この凹部に一方の端部１Ａを塑性変形させて係合させるようにしてもよい。
【００５３】
図６および図７は、このようにしてケーシングパイプ１を接続する場合の本発明の接続方法の第２の実施形態およびその変形例を示すものである。これら第２の実施形態およびその変形例では、第１の実施形態の接続方法のようなネジ嵌合ではなく、接続されるケーシングパイプ１の端部１Ａ、１Ｂの内外径が嵌め合い公差の範囲内で略等しくされて、一方の端部１Ａの内周に他方の端部１Ｂが嵌め入れられることにより嵌合させられている。
【００５４】
そして、このうち図６に示す第２の実施形態の接続方法では、他方の端部１Ｂの外周面のうち該端部１Ｂの端面１Ｃとは反対側の根本部分に凹部３１が形成されており、また図７に示す変形例では、この根本部分の凹部３１と端面１Ｃとの間にも凹部３１が形成されている。なお、これらの実施形態における凹部３１は、軸線Ｏに沿った断面が他方の端部１Ｂの外周面側に向かうに従い軸線Ｏ方向の幅が漸次幅広となる径方向に偏平した台形状とされている。これに対して、この他方の端部１Ｂの径方向外周側に嵌合させられる一方の端部１Ａは、接合前は他方の端部１Ｂの外周に嵌挿可能な内径とケーシングパイプ１と等しい外径とを有する円筒状とされている。
【００５５】
ここで、この凹部３１は、周方向に連続して他方の端部１Ｂの外周面を周回するような環状溝であってもよく、また周方向に間隔をあけて複数の凹部３１が形成されたものでもよく、さらに周方向に連続することのない凹部３１が１つだけ形成されたものであってもよい。また、このような凹部３１が図７に示す変形例のように軸線Ｏ方向にも複数形成されていてもよいが、他方の端部１Ｂの端面１Ｃに開口する凹部だけが形成されたものでは、本実施形態のように一方の端部１Ａが他方の端部１Ｂの外周に嵌挿されただけのものである場合には、軸線Ｏ方向において端部１Ａ、１Ｂを接続することができなくなる。
【００５６】
このように凹部３１が形成された他方の端部１Ｂの外周に一方の端部１Ａを嵌合させた上で、図６や図７に示すようにこの凹部３１の位置で、先端に押圧端子３２が取り付けられた押圧手段３３によって径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより、一方の端部１Ａを凹ませて凹部３１に係合させる。ここで、凹部３１が周方向に間隔をあけていたり、１つだけの凹部３１が形成されたものである場合には、こうして凹部３１に一方の端部１Ａが食い込むように塑性変形することにより、これら端部１Ａ、１Ｂは周方向にも軸線Ｏ方向にも係合させられて接続される。
【００５７】
一方、凹部３１が環状溝である場合には、端部１Ａ、１Ｂは軸線Ｏ方向には係合して接続されるものの、周方向には係合せずにケーシングパイプ１同士が回転自在に接続されることになるが、上述したようにケーシングパイプ１は掘削ビット等と周方向には係合することなく推力や打撃力が伝播されて削孔に挿入されるので、回転自在に接続されていても構わない。なお、このように凹部３１が環状溝である場合には、一方の端部１Ａは、軸線Ｏ方向において凹部３１と対応する位置において全周に亙って塑性変形させられて係合させられていてもよく、また周方向に部分的に塑性変形させられていてもよい。
【００５８】
また、このように一方の端部１Ａを塑性変形させて他方の端部１Ｂの凹部３１に係合させる際の接続装置は、第１、第２の実施形態の接続装置１１、２１のように押圧端子が先端部の尖ったものでもよいが、本実施形態のように凹部３１が断面台形状とされている場合には、図６および図７に示すように先端部が軸線Ｏに沿った断面においてこの凹部３１の底面の軸線Ｏ方向の幅よりも僅かに小さな幅の直線状をなすような押圧端子３２とすることにより、軸線Ｏ方向における該凹部３１への一方の端部１Ａの係合長さを大きく確保することができて望ましい。
【００５９】
なお、この押圧端子３２が取り付けられる押圧手段３３が、第１の実施形態の接続装置１１の他方のボルト１４Ｂのようにネジ孔１３にねじ込まれて回転しながら一方の端部１Ａを押圧することにより塑性変形させるものである場合には、押圧端子３２はこのボルト１４Ｂと同軸の円板状とされて該ボルト１４Ｂの先端部に取り付けられていればよい。また、ケーシングパイプ１の一方の端部１Ａを塑性変形させることが可能であれば、ボルト１４の先端部自体を押圧端子として一方の端部１Ａを押圧するようにしてもよい。
【００６０】
一方、この押圧端子３２が取り付けられるのが、第２の実施形態の接続装置における押圧部材２３のように回転することなく油圧シリンダー２４等により所定のストロークで進退して一方の端部１Ａを押圧する押圧手段３３である場合には、押圧端子３２は上述のように円板状のものであってもよいが、軸線Ｏに直交する断面が該軸線Ｏを中心とする円弧状に延びるものであってもよい。
【００６１】
この場合において、凹部３１が環状溝でない場合には押圧端子３２がなす円弧の長さは個々の凹部３１の周方向の長さよりも短くされるが、凹部３１が環状溝である場合には、例えば軸線Ｏに直交する断面が略半円状とされていてもよく、収容溝１２の反対側の溝壁面（図４において一方のボルト１４Ａがねじ込まれた側の溝壁面）１２Ａにも同様の略半円状の押圧端子３２を設ければ、一方の端部１Ａを略全周に亙って収容溝１２の内側に押圧して、環状溝とされた凹部３１内に塑性変形させて係合させることができる。
【００６２】
なお、これら第２の実施形態およびその変形例の接続方法では、接続されるケーシングパイプ１同士の端部１Ａ、１Ｂを嵌め合い公差の範囲内の内外径で嵌合する円筒状としているが、第１の実施形態の接続方法と同様に互いに螺合する雌雄ネジ部２Ａ、２Ｂを端部１Ａ、１Ｂの内外周面に形成するとともに、このうち径方向内周側の他方の端部１Ｂの外周面に凹部３１を形成しておき、一方の端部１Ａとネジ嵌合によって連結した後に該一方の端部１Ａを塑性変形させて凹部３１と係合させ、緩みを防止するようにしてもよい。
【００６３】
次に、図８ないし図１１は本発明の第３の実施形態の接続装置４１を示すものであり、やはり第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。本実施形態の接続装置４１においては、その本体４１Ａに、上記収容溝１２に収容されたケーシングパイプ１を、この収容溝１２における溝深さ方向（図８ないし図１１における上下方向）の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段４２が備えられていることを特徴としている。
【００６４】
ここで、本実施形態における位置決め手段４２では、本体４１Ａの収容溝１２の溝底面１２Ｂに位置決め部材４３が取付ネジ４４によって取り付けられていて、この位置決め部材４３の取付位置が上記溝深さ方向に調整されることにより、この位置決め部材４３に当接させられることによって、ケーシングパイプ１も、その溝深さ方向の位置が調整可能とされて位置決めされるように構成されている。
【００６５】
より具体的に、位置決め部材４３は鋼材等により一体形成されて、図９および図１１に示すように断面が「コ」字型の板状をなし、このうち互いに平行とされて対向する一対の方形板状の側板部４３Ａの内側の間隔は、接続装置４１の本体４１Ａがなす概略Ｕ字形あるいは門形の板の厚さ寸法（図９および図１１における左右方向の寸法）より僅かに大きくされていて、この厚さ寸法の方向に上記一対の側板部４３Ａが本体４１Ａを挟み込むようにして位置決め部材４３は収容溝１２の溝底面１２Ｂに嵌合可能とされている。
【００６６】
また、これら一対の側板部４３Ａを結ぶ底板部４３Ｂは両側板部４３Ａに垂直とされ、この底板部４３Ｂとは反対側の側板部４３Ａの辺部近傍には、本実施形態では各側板部４３Ａごとに２つずつの貫通穴４３Ｃが、図８および図１０に示すように該辺部の延びる方向（図８および図１０における左右方向）に対称に並ぶように、また側板部４３Ａ同士では上記辺部の延びる方向において同じ側の貫通穴４３Ｃが同軸となるように形成されている。なお、これらの貫通穴４３Ｃは、皿頭付きボルトである上記取付ネジ４４の頭部を収容可能とされたもので、すなわち一対の側板部４３Ａが対向する側は一定内径の丸穴とされるとともに、これとは反対側は、この反対側に向かうに従い漸次拡径するテーパ穴とされている。
【００６７】
一方、本体４１Ａには、その概略Ｕ字形あるいは門形をなす両面に、各々４つずつの取付ネジ孔４１Ｂがこれら両面間でそれぞれ互いに同軸となるように形成されている。これらの取付ネジ孔４１Ｂは、収容溝１２の溝底面１２Ｂよりもハンドル１８側に、この収容溝１２の幅の方向（図８および図１０における左右方向）の中心に関して対称な格子状に配列されるように形成されたものであり、収容溝１２の上記幅の方向に並ぶ２つの取付ネジ孔４１Ｂ同士の中心間隔は、位置決め部材４３の１つの側板部４３Ａに形成された２つの貫通穴４３Ｃ同士の中心間隔と等しくされている。
【００６８】
また、各面においてハンドル１８側に位置する２つの取付ネジ孔４１Ｂと収容溝１２の溝底面１２Ｂとの間隔は、図９に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃと底板部４３Ｂの側板部４３Ａ側の面との間隔よりも僅かに小さくされている。一方、溝底面１２Ｂ側に位置する２つの取付ネジ孔４１Ｂは、これらハンドル１８側の取付ネジ孔４１Ｂと収容溝１２の溝底面１２Ｂとの略中央に形成されている。
【００６９】
このような位置決め手段４２を備えた第３の実施形態の接続装置４１において、例えば大径のケーシングパイプ１を接続するには、図８および図９に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃが本体４１Ａのハンドル１８側の取付ネジ孔４１Ｂと一致するようにして位置決め部材４３を本体４１Ａに嵌め込み、貫通穴４３Ｃに挿入した取付ネジ４４をこれらの取付ネジ孔４１Ｂにねじ込んで位置決め部材４３を固定する。
【００７０】
そして、このときの位置決め部材４３の底板部４３Ｂにおける収容溝１２の開口部側を向く面と、本体４１Ａのネジ孔１３や段付き孔２２の軸線の収容溝１２内への延長線との間隔を、ケーシングパイプ１の外径の半径と等しくしておけば、ケーシングパイプ１の外周面を位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面に当接させた状態で、押圧手段としてのボルト１４や押圧部材２３の押圧端子１５先端の頂点は、ケーシングパイプ１の軸線Ｏを通る直径線上に位置することになるので、ケーシングパイプ１の外周面に対して押圧端子１５に滑りを生じたりさせることなく、ケーシングパイプ１をこの直径方向に押圧して少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させることができる。
【００７１】
一方、小径のケーシングパイプ１を接続するには、図１０および図１１に示すように位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃが収容溝１２の溝底面１２Ｂ側の取付ネジ孔４１Ｂと一致するようにして位置決め部材４３を本体４１Ａに嵌め込み、取付ネジ４４をこれらの取付ネジ孔４１Ｂにねじ込んで位置決め部材４３を固定する。そして、このときの位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面と、ネジ孔１３や段付き孔２２の軸線の収容溝１２内への延長線との間隔を、やはり小径のケーシングパイプ１の外径の半径と等しくしておけば、ケーシングパイプ１外周面を位置決め部材４３の上記面に当接させた状態で、上記と同様に押圧端子１５の先端頂点は、このケーシングパイプ１の直径線上に位置するので、ケーシングパイプ１をこの直径方向に押圧して少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させることができる。
【００７２】
従って、このような位置決め部材４３等よりなる位置決め手段４２を備えた第３の実施形態の接続装置４１によれば、ケーシングパイプ１が大径のものであっても小径のものであっても、その径に応じて本体４１Ａの取付ネジ孔４１Ｂの位置や位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃと底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面との間隔を設定しておくことにより、この底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面にケーシングパイプ１の外周面を当接させることで、収容溝１２内における溝深さ方向のケーシングパイプ１の位置を調整して、押圧端子１５の先端頂点をケーシングパイプ１の直径線上に位置させて軸線Ｏに垂直に押圧することができ、その少なくとも一方の端部１Ａを確実に塑性変形させて接続することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施形態では、このように接続装置４１の本体４１Ａに、収容溝１２の溝底面１２Ｂとの間隔の異なる２種の取付ネジ孔４１Ｂを形成して、位置決め部材４３により収容溝１２内における溝深さ方向のケーシングパイプ１の位置を２段に調整可能としているが、取付ネジ孔４１Ｂの数を増やして３段以上に調整可能としてもよい。また、本体の取付ネジ孔４１Ｂは溝底面１２Ｂとの間隔が１種のものとして、位置決め部材４３に底板部４３Ｂとの間隔の異なる複数種の貫通穴４３Ｃを形成しておいてもよく、さらにこれら本体４１Ａと位置決め部材４３とに、互いに間隔が異なるそれぞれ複数種の取付ネジ孔４１Ｂや貫通穴４３Ｃを形成してもよい。
【００７４】
さらにまた、本実施形態では、上述のように収容溝１２内におけるケーシングパイプ１の溝深さ方向の位置が段階的に調整可能とされているが、例えば位置決め部材４３の貫通穴４３Ｃを底板部４３Ｂに垂直に延びる長穴状に形成して、この貫通穴４３Ｃに沿って位置決め部材４３を収容溝１２の溝底面１２Ｂに垂直な方向、すなわち溝深さ方向にスライドさせた上で取付ネジ４４によって固定することにより、ケーシングパイプ１の位置を連続的に調整可能としてもよい。この場合には、本体４１Ａと位置決め部材４３との一方に指標を、他方にはこの指標に対して位置決め部材４３の底板部４３Ｂの収容溝１２開口部側を向く面と押圧端子１５の先端頂点との溝底面１２Ｂに垂直な方向の間隔を示す目盛りを付けておけば、ケーシングパイプ１の外径に応じた位置の調整を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ ケーシングパイプ
１Ａ、１Ｂ ケーシングパイプ１の端部
１Ｃ ケーシングパイプ１の他方の端部１Ｂの端面
２Ａ、２Ｂ 雌雄ネジ部
１１、２１、４１ 接続装置
１１Ａ 本体
１２ 収容溝
１２Ａ 収容溝１２の溝壁面
１２Ｂ 収容溝１２の溝底面
１３ ネジ孔
１４（１４Ａ、１４Ｂ） ボルト（押圧手段）
１５、３２ 押圧端子
１６ ナット（調節手段）
１７ カラー（調節手段）
２２ 段付き孔
２３ 押圧部材（調節手段）
２４ 油圧シリンダー
３１ 凹部
３３ 押圧手段
４２ 位置決め手段
４３ 位置決め部材
Ｏ ケーシングパイプ１の軸線
Ｔ 作業用工具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置においてケーシングパイプ同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部を嵌合させた上で少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより上記ケーシングパイプ同士を接続することを特徴とする掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項２】
上記一方の端部と、この一方の端部の径方向内周側に嵌合する他方の端部との双方を、径方向内周側に押圧して塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項３】
接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち径方向内周側に嵌合する他方の端部の外周面に、この他方の端部の端面と間隔をあけて凹部を形成して、この凹部に上記一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法に用いられる接続装置であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち上記一方の端部を周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝が形成された本体と、この収容溝の互いに対向する溝壁面の少なくとも一方から突出して上記一方の端部の外周面に当接可能とされた押圧端子と、この押圧端子を上記収容溝の内側に押圧して少なくとも上記一方の端部を塑性変形させる押圧手段とを備えていることを特徴とする掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【請求項５】
上記押圧手段には、上記押圧端子による上記一方の端部の塑性変形量を調節する調節手段が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【請求項６】
上記本体には、上記収容溝に収容された上記ケーシングパイプを、該収容溝における溝深さ方向の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段が備えられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【請求項１】
掘削装置においてケーシングパイプ同士を接続する掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部を径方向に互いに嵌合可能に形成して、これらの端部を嵌合させた上で少なくとも径方向外周側に嵌合する一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることにより上記ケーシングパイプ同士を接続することを特徴とする掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項２】
上記一方の端部と、この一方の端部の径方向内周側に嵌合する他方の端部との双方を、径方向内周側に押圧して塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項３】
接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち径方向内周側に嵌合する他方の端部の外周面に、この他方の端部の端面と間隔をあけて凹部を形成して、この凹部に上記一方の端部を径方向内周側に押圧して塑性変形させることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続方法に用いられる接続装置であって、接続される上記ケーシングパイプ同士の端部のうち上記一方の端部を周方向に半周以上収容して挿脱可能な収容溝が形成された本体と、この収容溝の互いに対向する溝壁面の少なくとも一方から突出して上記一方の端部の外周面に当接可能とされた押圧端子と、この押圧端子を上記収容溝の内側に押圧して少なくとも上記一方の端部を塑性変形させる押圧手段とを備えていることを特徴とする掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【請求項５】
上記押圧手段には、上記押圧端子による上記一方の端部の塑性変形量を調節する調節手段が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【請求項６】
上記本体には、上記収容溝に収容された上記ケーシングパイプを、該収容溝における溝深さ方向の位置を調整可能に位置決めする位置決め手段が備えられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の掘削装置におけるケーシングパイプの接続装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４１８１１（Ｐ２０１２−４１８１１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０７６７（Ｐ２０１１−１６０７６７）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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