偏心ケーシング掘削：地盤崩壊を防ぐ技術
穴の中には、開いたままにならないものもある。緩い砂利層、亀裂の入った地層、あるいは風化した岩盤を掘削すると、ドリルビットが通過した瞬間に、背後の壁が崩れ落ちてしまう。穴は埋まり、ドリルビットは詰まり、作業は中断してしまう。
従来の解決策は、壁が崩壊するのを食い止めることだった。つまり、ドリルを引き戻し、再度穴を開け、後からケーシングを追加し、持ちこたえることを祈るだけだった。現代の解決策は、そもそも壁が崩壊しないようにすることだ。ドリルビットでケーシングを一度に掘り下げる。これがケーシング掘削工法であり、偏心ドリルビットはその工法を可能にするツールである。
風変わりなビットの仕組み
標準的なDTHビットは、自身の直径よりわずかに大きい穴を掘削します。ケーシング掘削システムでは、偏心ビット（オフセットされた旋回式リーミングウィングを備えたビット）を使用し、ケーシングの直径よりも大きい穴を掘削します。ケーシングとケーシングシューは、ビットの進行に合わせて下降します。掘削孔の壁は、掘削された瞬間から鋼製ケーシングによって支えられます。そのため、崩壊が発生する余地は全くありません。
ケーシングが目標深度に達すると、偏心翼が後退し、ビット本体に折り畳まれます。後退したビットはケーシングを貫通して引き抜くのに十分な大きさになり、ケーシングはそのまま残って穴を開いた状態に保ちます。この技術により、最悪の掘削条件でも、制御された再現性の高いプロセスを実現できます。
動作原理：低、低、高
偏心掘削は、通常のDTH掘削とは異なるパラメータ設定の考え方に基づいています。次の3点に注意してください。
低速回転。偏心翼が外側に振れて、大きめの穴を開けようとしています。回転数が高いと、翼が必要以上に強い力で振れてしまい、振動が発生します。回転はゆっくりと一定に保ってください。翼は振れるように動かす必要があり、激しく振れてはいけません。
供給圧力が低い。偏心ビットは、オフセット形状で大きめの穴を切削します。送りが強すぎるとビットが速く食い込みすぎて、ウィングが切削屑を排出できず、大きめの環状部に切削屑が詰まります。ビットが底面に接触するのに十分な送り量だけを送り、それ以上は送らないでください。
高い戻り空気速度。ケーシングとドリルロッドの間の大きな環状空間では、切削屑を上方に運び出すために高い空気流速が必要です。これが重要なパラメータです。戻り空気の速度が低下すると、切削屑が沈殿し、環状空間が詰まり、ケーシングが閉塞します。常に十分な空気量を確保してください。
地面を読む
地盤の状態によって、作業速度が決まります。柔らかくしっかりとした地盤であれば、安定した掘削が可能です。しかし、緩い地盤、ひび割れた地盤、湿った地盤では、より慎重な作業が求められます。
特に緩い箇所や亀裂の激しい箇所に遭遇した場合は、送り圧力と送り速度を緩めてください。偏心翼が切削するのに時間が必要であり、ケーシングがそれに追随するのにも時間が必要です。少しずつドリルで穴を開け、十分に洗浄し、さらに少しずつドリルで穴を開けてください。不良箇所を全速力で押し通そうとすると、環状空間が詰まり、ケーシングが固着してしまいます。
仕事の成否を分ける検索シーケンス
中央の工具（ハンマーと偏心ビット）をケーシングから引き抜く作業は、この作業の中で最も繊細な部分です。間違えると偏心翼が引っ込まず、ビットがケーシングと一緒に穴に詰まってしまいます。
シーケンス：
穴を徹底的に清掃してください。底部と環状部から切り屑をすべて吹き飛ばしてください。
回転を停止します。
中央の工具をゆっくりと持ち上げます。持ち上げる力は最小限に抑え、偏心翼の後端がケーシングシューの前端に接触する高さまで持ち上げてください。
紐をゆっくりと逆回転させながら、軽く持ち上げてください。逆回転によって偏心翼が元の位置に戻ります。
工具が自由に持ち上がり始めたら、翼が格納されたということです。中央の工具を通常通り引き出してください。
逆回転させる際は、優しく行ってください。ねじ込み式の紐に過度の逆トルクをかけると、穴の奥にある接続部が緩んでしまう恐れがあります。そうなると、他の作業に加えて、さらに釣り上げる手間がかかってしまいます。
翼が格納されない場合
偏心翼が折り畳まれないのは、切削屑が支点周辺に詰まっていることが原因の場合があります。症状としては、逆回転させて持ち上げても工具が外れません。無理に動かそうとしないでください。固着した偏心翼を無理に動かすと、永久に動かなくなってしまいます。
解決策：空気の流れを回復させ、穴を再度洗浄し、ハンマーを短時間叩きます。数秒間の衝撃で、翼のピボット周辺に詰まった切削屑が剥がれます。その後、格納手順を繰り返します。持ち上げ、逆回転させ、テストします。通常、破片が除去されれば、2回目か3回目の試みで外れます。
この技術が重要な理由
偏心ビットを用いたケーシング掘削は、掘削孔の完成と放棄を分ける決定的な要素です。未固結の表土、破砕岩、壁面が自立できないあらゆる地層において、従来の掘削方法では、リーミング、後付けケーシング、掘削孔の喪失、無駄な日数など、絶え間ない苦闘を強いられます。
偏心システムにより、一度の作業で完了します。ケーシングはビットに追従し、壁面は常に支えられ、ケーシングが設置されるとツールはスムーズに後退します。あらゆる穴に適したツールではありませんが、地盤が抵抗するような穴においては、まさに戦いを終わらせるツールと言えるでしょう。
