コアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法
【課題】切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することが可能なコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法を提供する。
【解決手段】切削ビット１２を一端に有し、上床版２を切削する中空筒体状のコアチューブ７と、コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッド１４と、ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方へ移動させるボーリングマシンと、ボーリングロッドおよびコアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上床版のコア体形成箇所２０に連結されるインナーロッド１７と、インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されてコア体の上下位置を保持するクレーンと、クレーンに作用する負荷を検知するロードセル３２とを備えた。
【解決手段】切削ビット１２を一端に有し、上床版２を切削する中空筒体状のコアチューブ７と、コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッド１４と、ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方へ移動させるボーリングマシンと、ボーリングロッドおよびコアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上床版のコア体形成箇所２０に連結されるインナーロッド１７と、インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されてコア体の上下位置を保持するクレーンと、クレーンに作用する負荷を検知するロードセル３２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することが可能なコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアドリルやボーリングマシンを使用して、躯体等から切除片やコアを切り抜く際に、切り抜いたコア等が落下するのを防止する技術として特許文献１や特許文献２が知られている。
【０００３】
特許文献１の「コアドリルにおける落下防止装置」は、コアドリル本体をガイドレールに移動自在に装着し、そのコアドリル本体のシャフトに円筒状のコアビットを有して成るコアドリルにおいて、上記シャフトを中空に形成し、該中空シャフト内に吊杆を挿通させるとともに、該吊杆の上端を上記ガイドレールの上端に支持させ、而して、吊杆の下端にて、切り抜く切除片又はコアサンプル部分を吊持するよう構成している。
【０００４】
特許文献２の「本管のコア回収装置」は、地上側のボーリングマシンに下端に刃を備えたケーシング管の上端を連結して回転させることにより、地中の本管に至るまで掘削形成された取付穴の下端部付近に配装されてなるメタルクラウン中に遊挿されるコア回収装置であって、上記メタルクラウンは、上記本管に貫通孔を穿設する刃を下端に備えた筒状部を有し、上記取付穴中を長筒状の回転ロッドを介し上記ボーリングマシンに連結可能で回転可能となっており、該コア回収装置は、パイプと、該パイプ中に回転自在に挿通されるとともに上記ボーリングマシンに上端が連結可能で回転可能なシャフトと、該シャフトの下端に取り付け固定され該パイプと同等以上の径を有するドリルと、該パイプとドリルとをその軸芯方向に沿って押圧圧接させる押圧装置とを備え、該パイプの下端部はドリルとの押圧圧接により外方へ所要量拡開可能となっており、該シャフトそしてシャフトが挿通された該パイプは、上記メタルクラウンおよびその上記回転ロッドより小径で、それらの中に遊挿される関係にあり、又上記ボーリングマシンは、上記ケーシング管、該シャフト、上記回転ロッドを介し上記メタルクラウンに、選択的に連結可能となっている。
【特許文献１】実開平３−５４８８９号公報
【特許文献２】特公平３−１７０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いずれの背景技術も、吊杆もしくはパイプを、切り抜かれるコア等に連結して、コア等を切り抜いた後に、躯体等から当該コア等が脱落して落下するのを防止するだけであった。
【０００６】
ところで、コア等を切り抜く前の、躯体等を切削している段階で、コア等と躯体等との間でせん断破壊などが生じたり、さらには、切り抜く前にコア等が躯体等から脱落して落下する場合が想定される。
【０００７】
例えば、鉄筋コンクリート製の躯体を切削している途中で、順次鉄筋が切断されていき、残っている鉄筋ではコア等を支持しきれなくなって、これら残りの鉄筋の塑性破壊やせん断破壊を伴って、コア等が脱落したり、脱落しないまでも、コア等を切り抜いた後の貫通孔内面に、破断面を晒して鉄筋が露出する場合などが考えられる。
【０００８】
また、鉄筋をすべて切断し終わった瞬間などに、切削途中のコンクリート部分がせん断破壊してコア等が脱落することも考えられる。
【０００９】
切削途中で、コア等が脱落して落下するような状況では、その衝撃で、貫通孔周囲に欠損が生じたりして、その修復が必要になる場合があるとともに、コア等の脱落側に、落下物が落下するなどのおそれがある。特に、コア等の脱落側からは貫通孔周りの修復をなし得ない現場などでは、欠損箇所に対し何らの補修も行うことができない。また、落下物の回収もなし得ない。
【００１０】
さらに、貫通孔内面に破断面を晒して鉄筋が露出するような状態では、そのまま放置すると、発錆などの問題が生じるとともに、何らかの仕上げを施したくとも、その前処理として鉄筋の当該破断面に対し別の作業を実施する必要があり、きわめて煩雑な作業を余儀なくされる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することが可能なコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるコアボーリング装置は、鉄筋コンクリート製躯体を下向きもしくは上向きに切削して形成されるコア体を、当該躯体から抜き出して、縦向きの貫通孔を穿設するコアボーリング装置であって、切削ビットを一端に有し、上記躯体を切削する中空筒体状のコアチューブと、該コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッドと、該ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させるロッド駆動部と、上記ボーリングロッドおよび上記コアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上記躯体のコア体形成箇所に連結されるインナーロッドと、該インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されて上記コア体の上下位置を保持する支持手段と、該支持手段に作用する負荷を検知する負荷検知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記インナーロッドの下降移動を規制するストッパが設けられることを特徴とする。
【００１４】
前記コアチューブには、下向きに切削する場合に、前記躯体に対向配置して、該コアチューブの落下を規制する落下規制部が設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法は、上述したコアボーリング装置を用いて前記鉄筋コンクリート製躯体に前記貫通孔を穿設する方法であって、前記躯体のコア体形成箇所に前記インナーロッドを連結した後、該インナーロッドに前記コアチューブおよび前記ボーリングロッドを外挿し、前記切削ビットを該躯体にセットする切削準備工程と、前記ロッド駆動部により、前記ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させて前記躯体を切削する１次切削工程と、前記コア体と前記躯体との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置の手前で切削を中断する切削中断工程と、上記インナーロッドに、前記ストッパを取り付け、前記支持手段を連結するとともに、前記負荷検知手段を装備する盛り替え工程と、切削を再開し、前記負荷検知手段で検知される負荷に応じて上記支持手段の支持荷重を調整しつつ上記躯体に上記コアチューブを貫通させて上記コア体を形成し、その後該コア体を該躯体から抜き出す２次切削工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記躯体は、地下に設置されている供用中の水路トンネルの上床版であり、前記切削準備工程の前に、上記上床版を露出させる立坑を形成する立坑形成工程を備えるとともに、前記盛り替え工程で、前記ストッパの取り付け、前記支持手段の連結、並びに前記負荷検知手段の装備に加えて、上記立坑内に、上記水路トンネルの内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法にあっては、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるコアボーリング装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかるコアボーリング装置の要部側断面図であり、図２は、図１のコアボーリング装置に使用されるボーリングマシン設備の概略構成を示す斜視図である。図１は、鉄筋コンクリート製躯体の切削を完了して、コア体を抜き出す前の状態を示している。
【００１９】
本実施形態では、鉄筋コンクリート製躯体として、ボックスカルバート製の水路トンネル１の上床版２を例示している。上床版２には、上下２段で上側鉄筋３と下側鉄筋４が埋設されている。そして、この上床版２を下向きに切削してコア体５を形成し、このコア体５を上方へ抜き出すことにより、上床版２に縦向きの貫通孔６を穿設する場合を示している。
【００２０】
本実施形態にかかるコアボーリング装置には、上床版２を切削するためのコアチューブ７が備えられる。コアチューブ７は、ドーナツ状のトッププレート８の下面に、当該トッププレート８の外径相当の大きな口径を有する円筒体状のチューブ体９を接合するとともに、トッププレート８の上面に、当該トッププレート８の内径相当の小さな口径で形成された円筒体状の連結筒部１０を接合することによって、下向きに開放されるチューブ体９から上向きに開放される連結筒部１０にわたって全体として、中空筒体状に構成される。
【００２１】
トッププレート８上面には、周方向に適宜間隔で、連結筒部１０外周面と接合されてトッププレート８を補強するリブ１１が接合される。
【００２２】
コアチューブ７の下端となるチューブ体９の下端周縁には、その周方向に適宜間隔で、複数の切削ビット１２が設けられる。切削ビット１２は、連続するリング状であってもよい。切削ビット１２は上床版２上面にセットされ、コアチューブ７が回転されつつ下方へ移動されることで、上床版２を切削してコア体５を形成する。
【００２３】
チューブ体９の上下方向長さ寸法は、上床版２の厚さ寸法よりも十分に長く設定される。従って、チューブ体９は上床版２を貫通し、この貫通によって形成されたコア体５が当該チューブ体９の中空内部に納まるようになっている。
【００２４】
コアチューブ７には、上床版２上面に対向配置して、当該コアチューブ７が落下することを規制する落下規制部が設けられる。図示例にあっては、落下規制部は、トッププレート８の外径寸法をチューブ体９の外径寸法よりも大きく設定することによって、チューブ体９の外側に迫り出すトッププレート８の環状迫り出し部１３として形成される。落下規制部はこれに限らず、チューブ体９の外周面に、上床版２上面と面するようにして形成した突起であってもよい。
【００２５】
迫り出し部１３または突起は、コアチューブ７全周に亘る環状であっても、断続的なものであってもよい。迫り出し部１３や突起は、コアチューブ７が上床版２を貫通することを妨げないように、チューブ体９の下端から上床版２の厚さ寸法以上の高さ位置に設けられる。コアチューブ７は、後述するボーリングロッド１４がボーリングマシン１５から脱落するなどによって落下するような事態が生じた場合、迫り出し部１３によって、上床版２で受け止められる。
【００２６】
コアチューブ７の上端である連結筒部１０には、中空円筒体状のボーリングロッド１４の下端が、ボルト・ナットなどの締結手段により着脱自在に連結される。ボーリングロッド１４は、図２に示したボーリングマシン設備１６のボーリングマシン１５に接続される。
【００２７】
ボーリングマシン１５はロッド駆動部であって、周知のように、ボーリングロッド１４を回転駆動機構で軸周りに回転駆動しつつ、フィード機構で軸方向に下方移動もしくは上方移動させる。ボーリングマシン１５によってボーリングロッド１４が回転駆動されつつ下方移動されることで、コアチューブ７の切削ビット１２が回転しつつ下降され、これにより上床版２を切削してコア体５が形成される。
【００２８】
ボーリングマシン１５には図示しないけれども、フィード機構によるボーリングロッド１４のフィードストロークを検出するストロークセンサが設けられていて、本実施形態では、このストロークセンサによる検出値によって、切削開始位置（上床版２上面位置）から現在の切削位置までの切削深さを計測するようになっている。
【００２９】
コアチューブ７のチューブ体９やボーリングロッド１４を目視できる施工環境の場合には、切削深さは、これらチューブ体９等の外周面に目盛りを付して、当該目盛りを利用して計測するようにしてもよい。
【００３０】
互いに連結したボーリングロッド１４およびコアチューブ７の中空内部には、軸方向に沿って上下にスライド自在にインナーロッド１７が挿通される。インナーロッド１７は中空筒体状に形成され、その先端には、取付ベースプレート１８が設けられる。
【００３１】
取付ベースプレート１８は、ケミカルアンカー１９を介して、上床版２のコア体形成箇所２０に連結される。取付ベースプレート１８は、上床版２への接地面積を拡張してコア体５の支持能力を増大するために、細径のインナーロッド１７に対し、大きな外形寸法で形成される。取付ベースプレート１８上面には、周方向に適宜間隔で、インナーロッド１７外周面と接合されて取付ベースプレート１８を補強するリブ２１が接合される。
【００３２】
インナーロッド１７の基端は、その先端が上床版２上面に連結された状態で、ボーリングロッド１４の上端から上方へ延出される。インナーロッド１７の基端周辺部には、インナーロッド１７の中空内部に連通するスイベル２２が設けられる。スイベル２２は、図２に示したボーリングマシン設備１６のボーリングポンプ２３に、給水ホース２４を介して連結される。ボーリングポンプ２３は、ピット２５から汲み上げた水ｗを、ボーリングマシン１５による切削箇所へ供給する。
【００３３】
本実施形態では、インナーロッド１７の先端に、当該インナーロッド１７の中空内部と連通する給水口２６が形成され、ボーリングポンプ２３で汲み上げられて給水ホース２４からスイベル２２を介してインナーロッド１７へ供給される水ｗが、当該インナーロッド１７の中空内部を経過して、給水口２６からコアチューブ７の中空内部へ流出され、流出した水ｗは、切削ビット１２による切削箇所へ流れ込むようになっている。
【００３４】
インナーロッド１７の基端周辺部にはさらに、スイベル２２下に、ボーリングロッド１４上端と対向配置して、インナーロッド１７の下降移動を規制する環体状の第１ストッパ２７が設けられる。第１ストッパ２７は、インナーロッド１７に挿通したり、もしくはインナーロッド１７を挟むように２つ割りの分割体を結合することで取り付けられる。第１ストッパ２７は、環体状でなく、単なる突起であってもよい。
【００３５】
また本実施形態では、ボーリングロッド１４からコアチューブ７にわたる中空内部に、第１ストッパ２７と同様な機能を奏する第２ストッパ２８が設けられる。図示例にあっては第２ストッパ２８は、連結筒部１０上端に、内向きに突出形成された第１突片２８ａと、第１突片２８ａよりも上方のインナーロッド１７の中途位置に、第１突片２８ａと対向配置して、外向きに突出形成された第２突片２８ｂとから構成されている。
【００３６】
インナーロッド１７は、その下降移動が生じた場合、第１ストッパ２７および第２ストッパ２８の第２突片２８ｂの少なくともいずれかがボーリングロッド１４上端もしくは第１突片２８ａに当接して、あるいはこれらが同時に当接して、ボーリングロッド１４やコアチューブ７に、ひいては上床版２で受け止められる。
【００３７】
これら第１ストッパ２７とボーリングロッド１４上端の離隔距離、並びに第１突片２８ａと第２突片２８ｂの離隔距離は、インナーロッド１７の下降移動、すなわちインナーロッド１７を連結したコア体形成箇所２０（コア体５）が上床版２から分離離脱してもその量を僅かな量に抑えるために、できるだけ短く設定することが好ましい。
【００３８】
インナーロッド１７の基端には、支持手段が連結される。支持手段としては、支持荷重の調整が可能なクレーン２９やジャッキなど、各種の揚重装置を適用することができる。本実施形態では図２に示すように、クレーン２９が例示されていて、インナーロッド１７の基端は、ワイヤロープ３０を介してクレーンフック３１に連結される。クレーン２９は、その支持荷重（揚重力）により、ワイヤロープ３０に引張力を導入して、ワイヤロープ３０下の、コア体５を含むインナーロッド１７を支持する。
【００３９】
支持荷重が、例えばコア体５の重量よりも小さいときには、コア体５は下降し、大きいときには引き上げられ、従って、コア体５の重量と一致すれば、当該コア体５の上下位置を一定位置に保持することができる。
【００４０】
ワイヤロープ３０には、当該ワイヤロープ３０下からクレーンフック３１に作用する負荷を検知するために、ワイヤロープ３０に加わっている引張力を検知するロードセル３２などの負荷検知手段が設けられる。
【００４１】
次に、本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態の方法が適用される供用中の水路トンネル１を示す縦断面図、図４は、施工手順を説明するフローチャート図、図５は、クレーン操作に適用される、切削深さに対する支持荷重の関係を説明するグラフ図、図６は、切削過程で避けるべきコア体５の落下状況を説明する説明図、図７は、穿設された貫通孔６の仕上げ状況を説明する説明図である。
【００４２】
本実施形態では図５に示すように、地中Ｇに設置されているボックスカルバート型の水路トンネル１の上床版２に、下方に向かって縦向きの貫通孔６を穿設する場合を例にとって説明する。特に、供用中の水路トンネル１を対象とした施工について述べる。
【００４３】
施工に際しては、まず、地表面に坑口コンクリート盤３３を構築し、その後当該坑口コンクリート盤３３から下方に向かって掘削を行って立坑３４を形成し、これにより上床版２を一部露出させる。また、立坑３４内周には、上床版２の深さ位置まで、コンクリート製の注水ピット３５を構築する。以上により、立坑形成工程を完了する。
【００４４】
次に、露出させた上床版２のコア体形成箇所２０に、インナーロッド１７の取付ベースプレート１８を、ケミカルアンカー１９を介して連結する。次いで、切削ビット１２を有するコアチューブ７の連結筒部１０に、ボーリングロッド１４を連結する。互いに連結したコアチューブ７およびボーリングロッド１４を、インナーロッド１７にその基端側から外挿し、これらコアチューブ７等を上床版２へ吊り降ろして、切削ビット１２を上床版２上面にセットする。
【００４５】
坑口コンクリート盤３３上方に延出されるボーリングロッド１４を、ボーリングマシン１５に接続する。また、インナーロッド１７にスイベル２２を取り付けて、このスイベル２２に、ボーリングポンプ２３の給水ホース２４を接続する。これにより、インナーロッド１７は、取付ベースプレート１８の上床版２への連結で自立する一方で、コアチューブ７およびボーリングロッド１４は、切削ビット１２が上床版２上面に接地した状態で、ボーリングマシン１５に保持される。
【００４６】
この際、コアチューブ７と取付ベースプレート１８を有するインナーロッド１７との間には、コアチューブ７が上床版２を貫通するのに妨げとならない十分なクリアランスが確保される。またこのとき、コアチューブ７の迫り出し部１３は、上床版２に対し、その上方から対向配置されるとともに、第２ストッパ２８の第２突片２８ｂも、第１突片２８ａに対し、その上方から対向配置される。以上により、切削準備工程が完了する。
【００４７】
次に、図４に示すように、ボーリングマシン１５を起動し、ボーリングポンプ２３からインナーロッド１７を介してコアチューブ７内に水ｗを供給しながら、ボーリングロッド１４およびコアチューブ７を回転駆動しつつ下方へ移動させて、切削ビット１２による上床版２の切削を開始する（Ｓ１）。切削中は、例えば上記ストロークセンサが連続的に、現在の切削位置、すなわち上床版２を切削した切削深さを検知し（Ｓ２）、これを作業員が監視する。
【００４８】
本実施形態では、コア体５と上床版２との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置として、下側鉄筋（下筋）４の位置が設定される。当該鉄筋位置は、下側鉄筋４以外の鉄筋位置であってもよい。上床版２に埋設されている下側鉄筋４の深さ位置は、予め知得することができる。あるいは、超音波検査など、各種の方法で調査することができる。切削が下側鉄筋４位置に達しない間（Ｓ３：ＮＯ）は、切削を継続する（１次切削工程）。
【００４９】
切削が下側鉄筋４位置に達したことがストロークセンサの検出値によって検知されたならば（Ｓ３：ＹＥＳ）、作業員が手動などでボーリングマシン１５等を停止し、切削を中断する（Ｓ４：切削中断工程）。
【００５０】
この切削中断中に、盛り替え作業を行う。盛り替え作業では、インナーロッド１７に第１ストッパ２７を装着する（Ｓ５）。また、立坑３４の注水ピット３５内に、供用中の水路内圧に抗する水圧を確保するために注水する（Ｓ６）。注水する水圧によって、上床版２の切削完了からコア体５の抜き出しの間に、コア体５に作用する水路内圧を相殺することができる。これにより、コア体５が上床版２上方へ浮き上がるなどの不測の事態を防止することができる。
【００５１】
インナーロッド１７には、クレーンフック３１に掛けたワイヤロープ３０を連結する。また、ワイヤーロープ３０には、ロードセル３２を取り付ける。ロードセル３２は、クレーン２９側設備として、事前に装備しておいてもよい。
【００５２】
次いで、クレーン２９を運転して、ワイヤロープ３０下の負荷に応じた支持荷重で、当該ワイヤロープ３０に所定の引張力を付与する（Ｓ７）。所定の引張力は、支持荷重の調整によってワイヤロープ３０に導入され、ロードセル３２によって検知される。
【００５３】
所定の引張力は図５に示すように、下側鉄筋４を切断することでワイヤロープ３０に発生し得る引張力を考慮して設定される。
【００５４】
具体的には、ワイヤロープ３０に加わる引張力に対応させる支持荷重は、切削途中で上床版２から脱落するおそれのあるコア体５（インナーロッド１７等を含む）の重量と、注水によって増加した水圧を考慮した水圧考慮分と、再開される切削作業で発生するボーリングマシン１５からのスラスト圧を考慮したスラスト圧考慮分とを足し合わせた値に設定される。インナーロッド１７等を含むコア体１５の重量は予め知得することができる。
【００５５】
これにより、切削再開前において、その後の切削中における上床版２からのコア体５の脱落を防止する支持荷重がクレーン２９によってワイヤロープ３０に付与される。以上により、盛り替え工程が完了する。
【００５６】
次に、ボーリングマシン１５を起動して切削を再開する（Ｓ８）。このときには、注水ピット３５への注水により、コアチューブ７の中空内部に水ｗが進入している場合もあるので、ボーリングポンプ２３による給水は、必要に応じて行えばよい。切削再開後は、ワイヤロープ３０に作用する負荷（引張力）がロードセル３２で検知される（Ｓ９）ので、作業員はその引張力をチェックしつつクレーン２９およびボーリングマシン１５を操作して、切削を行っていく。
【００５７】
切削の再開では、再開前に設定したスラスト圧考慮分や水圧考慮分に対し、ワイヤロープ３０に実際に作用する引張力がロードセル３２で検知されるので、それに応じてクレーン２９の支持荷重を調整すればよい。
【００５８】
そして、検知されるワイヤロープ３０の引張力を継続的にチェックしながら、所定値であるならば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、そのまま切削を継続し、所定値でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、クレーン２９によって支持荷重を調整する（Ｓ１１）ことによりロードセル３２で検知される引張力を所定値に合わせつつ、切削を継続する。
【００５９】
また同時に、作業員は、ストロークセンサも監視し、ストロークセンサから得られる現在の切削深さと、予め知得している上床版２の厚さとを比較して上床版２を貫通したか否かを判断し、貫通していないとき（Ｓ１２：ＮＯ）は、切削を継続し、貫通したと判断したとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、ボーリングマシン１５をストップして、切削を停止する（Ｓ１３）。
【００６０】
図５に示すように、特に、上床版２を貫通し始めてから、貫通完了までの期間については、クレーン２９の支持荷重、従ってワイヤロープ３０の引張力の調整を行う。
【００６１】
「貫通し始め」の切削深さに達すると、ボーリングマシン１５から加わるスラスト圧が減少するとともに、注水ピット３５内の水も水路トンネル１に向かって流出し始めるので、ロードセル３２で検知される引張力は漸減する。これに応じて、クレーン２９の支持荷重を漸減させる調整を行うことで、コア体５と上床版２との間でせん断破壊が生じることを防止できるとともに、たとえせん断破壊が生じても、コア体５の上下位置を一定に保持できる。
【００６２】
このように、ロードセル３２によって、ワイヤロープ３０に作用する引張力を検知し、検知された引張力に応じてクレーン２９による支持荷重を調整してコア体５の上下位置を保持することにより、例えば図６に示すように、下側鉄筋４を切断し始めるまでの間は上床版２側で支持できていたコア体５が、切削途中で、下側鉄筋４の切断開始をきっかけとしてせん断破壊が生じて、上床版２から脱落したり、脱落しないまでも下側鉄筋４が破断してしまうことを防止することができる。したがってまた、脱落等の衝撃に伴って、貫通孔６周りに欠損Ｌ等が生じることも防止できる。
【００６３】
また図５に示すように、「貫通完了」時点では、スラスト圧や水圧による負荷はなくなるので、支持荷重がコア体５の重量に相応した値に調整される。
【００６４】
最後に、ボーリングロッド１４およびコアチューブ７の引き上げとともに、インナーロッド１７を引き上げて、コア体５を上床版２から抜き出すことにより、縦向きの貫通孔６の穿設を完了することができる。以上により、２次切削工程が完了する。
【００６５】
貫通孔６の仕上げは図７に示すように、上床版２上面に係止されるフランジ３６ａを備えたステップ３６ｂ付きの筒状受け枠３６を、貫通孔６に挿入設置した上で、フランジ３６ａに形成したグラウト充填孔３６ｃから、貫通孔６内面と受け枠３６との間に、水中不分離硬化型のグラウト３７を充填すればよい。
【００６６】
以上説明した本実施形態にかかるコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法にあっては、支持荷重の調整が可能なクレーン２９と、クレーン２９のクレーンフック３１に掛けられたワイヤロープ３０に作用する引張力を検知するロードセル３２とを備えて、検知される引張力から支持荷重を調整することによりコア体５の上下位置を保持するようにしたので、切削している途中で、コア体５と上床版２の間にせん断破壊が発生したり、さらに上床版２からコア体５が脱落して落下することを防止することができる。
【００６７】
これにより、切削途中でのコア体５の脱落による衝撃で貫通孔６周囲に欠損Ｌなどが生じることを防止できるとともに、水路トンネル１に落下物が落下するなどの事態を防止することができる。
【００６８】
特に、施工対象箇所が、供用中の水路トンネル１である場合などのように、コア体５の脱落側からは貫通孔６周りの修復をなし得ない場所であって、従って欠損箇所に対し何らの補修も行うことができない、あるいは落下物の回収もなし得ない場合でも、そのような補修や回収の必要性をなくすことができる。
【００６９】
また、貫通孔６内面に破断面を晒して鉄筋が露出するような事態も回避でき、破断面に対する防錆処理などを不要にすることができるとともに、仕上げも円滑に実施することができる。
【００７０】
第１ストッパ２７および第２ストッパ２８を備えたので、コア体５の脱落に伴って下降移動しようとするインナーロッド１７を、ボーリングロッド１４やコアチューブ７で受け止めることができ、クレーン２９による支持荷重の調整が適切でなかった場合など、不測の事態に対処することができる。
【００７１】
コアチューブ７に迫り出し部１３を設けたので、ボーリングロッド１４等でインナーロッド１７を受け止めた衝撃で、コアチューブ７が落下してしまうことを防止できる。
【００７２】
立坑３４内に、水路トンネル１の内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うようにしたので、切削時の圧力平衡を保って、安全に施工することができる。
【００７３】
上記実施形態にあっては、下向き施工について説明したが、図１を逆さまにした態様となる、上向き施工についても適用できることはもちろんである。上向き施工の場合には、インナーロッド１７をジャッキなどで下方から支持して実施すればよい。上向き施工の場合には、迫り出し部１３は不要である。また、第２ストッパ２８については、第２突片２８ｂを第１突片２８ａ上方に設定すればよい。
【００７４】
また、鉄筋コンクリート製躯体は、上記上床版２に限らず、上向きまたは下向きに切削して縦向きの貫通孔６を穿設する対象であれば、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態にかかるコアボーリング装置の要部側断面図である。
【図２】図１のコアボーリング装置に使用されるボーリングマシン設備の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法が適用される供用中の水路トンネルを示す縦断面図である。
【図４】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法の施工手順を説明するフローチャート図である。
【図５】図４の施工手順で、クレーン操作に適用される切削深さに対する支持荷重の関係を説明するグラフ図である。
【図６】切削過程で避けるべきコア体の落下状況を説明する説明図である。
【図７】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法で穿設された貫通孔の仕上げ状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 水路トンネル
２ 上床版
５ コア体
６ 貫通孔
７ コアチューブ
１２ 切削ビット
１３ 迫り出し部
１４ ボーリングロッド
１５ ボーリングマシン
１７ インナーロッド
２０ コア体形成箇所
２７ 第１ストッパ
２８ 第２ストッパ
２９ クレーン
３２ ロードセル
３４ 立坑
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することが可能なコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアドリルやボーリングマシンを使用して、躯体等から切除片やコアを切り抜く際に、切り抜いたコア等が落下するのを防止する技術として特許文献１や特許文献２が知られている。
【０００３】
特許文献１の「コアドリルにおける落下防止装置」は、コアドリル本体をガイドレールに移動自在に装着し、そのコアドリル本体のシャフトに円筒状のコアビットを有して成るコアドリルにおいて、上記シャフトを中空に形成し、該中空シャフト内に吊杆を挿通させるとともに、該吊杆の上端を上記ガイドレールの上端に支持させ、而して、吊杆の下端にて、切り抜く切除片又はコアサンプル部分を吊持するよう構成している。
【０００４】
特許文献２の「本管のコア回収装置」は、地上側のボーリングマシンに下端に刃を備えたケーシング管の上端を連結して回転させることにより、地中の本管に至るまで掘削形成された取付穴の下端部付近に配装されてなるメタルクラウン中に遊挿されるコア回収装置であって、上記メタルクラウンは、上記本管に貫通孔を穿設する刃を下端に備えた筒状部を有し、上記取付穴中を長筒状の回転ロッドを介し上記ボーリングマシンに連結可能で回転可能となっており、該コア回収装置は、パイプと、該パイプ中に回転自在に挿通されるとともに上記ボーリングマシンに上端が連結可能で回転可能なシャフトと、該シャフトの下端に取り付け固定され該パイプと同等以上の径を有するドリルと、該パイプとドリルとをその軸芯方向に沿って押圧圧接させる押圧装置とを備え、該パイプの下端部はドリルとの押圧圧接により外方へ所要量拡開可能となっており、該シャフトそしてシャフトが挿通された該パイプは、上記メタルクラウンおよびその上記回転ロッドより小径で、それらの中に遊挿される関係にあり、又上記ボーリングマシンは、上記ケーシング管、該シャフト、上記回転ロッドを介し上記メタルクラウンに、選択的に連結可能となっている。
【特許文献１】実開平３−５４８８９号公報
【特許文献２】特公平３−１７０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いずれの背景技術も、吊杆もしくはパイプを、切り抜かれるコア等に連結して、コア等を切り抜いた後に、躯体等から当該コア等が脱落して落下するのを防止するだけであった。
【０００６】
ところで、コア等を切り抜く前の、躯体等を切削している段階で、コア等と躯体等との間でせん断破壊などが生じたり、さらには、切り抜く前にコア等が躯体等から脱落して落下する場合が想定される。
【０００７】
例えば、鉄筋コンクリート製の躯体を切削している途中で、順次鉄筋が切断されていき、残っている鉄筋ではコア等を支持しきれなくなって、これら残りの鉄筋の塑性破壊やせん断破壊を伴って、コア等が脱落したり、脱落しないまでも、コア等を切り抜いた後の貫通孔内面に、破断面を晒して鉄筋が露出する場合などが考えられる。
【０００８】
また、鉄筋をすべて切断し終わった瞬間などに、切削途中のコンクリート部分がせん断破壊してコア等が脱落することも考えられる。
【０００９】
切削途中で、コア等が脱落して落下するような状況では、その衝撃で、貫通孔周囲に欠損が生じたりして、その修復が必要になる場合があるとともに、コア等の脱落側に、落下物が落下するなどのおそれがある。特に、コア等の脱落側からは貫通孔周りの修復をなし得ない現場などでは、欠損箇所に対し何らの補修も行うことができない。また、落下物の回収もなし得ない。
【００１０】
さらに、貫通孔内面に破断面を晒して鉄筋が露出するような状態では、そのまま放置すると、発錆などの問題が生じるとともに、何らかの仕上げを施したくとも、その前処理として鉄筋の当該破断面に対し別の作業を実施する必要があり、きわめて煩雑な作業を余儀なくされる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することが可能なコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかるコアボーリング装置は、鉄筋コンクリート製躯体を下向きもしくは上向きに切削して形成されるコア体を、当該躯体から抜き出して、縦向きの貫通孔を穿設するコアボーリング装置であって、切削ビットを一端に有し、上記躯体を切削する中空筒体状のコアチューブと、該コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッドと、該ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させるロッド駆動部と、上記ボーリングロッドおよび上記コアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上記躯体のコア体形成箇所に連結されるインナーロッドと、該インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されて上記コア体の上下位置を保持する支持手段と、該支持手段に作用する負荷を検知する負荷検知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記インナーロッドの下降移動を規制するストッパが設けられることを特徴とする。
【００１４】
前記コアチューブには、下向きに切削する場合に、前記躯体に対向配置して、該コアチューブの落下を規制する落下規制部が設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法は、上述したコアボーリング装置を用いて前記鉄筋コンクリート製躯体に前記貫通孔を穿設する方法であって、前記躯体のコア体形成箇所に前記インナーロッドを連結した後、該インナーロッドに前記コアチューブおよび前記ボーリングロッドを外挿し、前記切削ビットを該躯体にセットする切削準備工程と、前記ロッド駆動部により、前記ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させて前記躯体を切削する１次切削工程と、前記コア体と前記躯体との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置の手前で切削を中断する切削中断工程と、上記インナーロッドに、前記ストッパを取り付け、前記支持手段を連結するとともに、前記負荷検知手段を装備する盛り替え工程と、切削を再開し、前記負荷検知手段で検知される負荷に応じて上記支持手段の支持荷重を調整しつつ上記躯体に上記コアチューブを貫通させて上記コア体を形成し、その後該コア体を該躯体から抜き出す２次切削工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記躯体は、地下に設置されている供用中の水路トンネルの上床版であり、前記切削準備工程の前に、上記上床版を露出させる立坑を形成する立坑形成工程を備えるとともに、前記盛り替え工程で、前記ストッパの取り付け、前記支持手段の連結、並びに前記負荷検知手段の装備に加えて、上記立坑内に、上記水路トンネルの内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法にあっては、切削している途中で、コア体と躯体の間にせん断破壊が発生したり、躯体からコア体が脱落して落下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるコアボーリング装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかるコアボーリング装置の要部側断面図であり、図２は、図１のコアボーリング装置に使用されるボーリングマシン設備の概略構成を示す斜視図である。図１は、鉄筋コンクリート製躯体の切削を完了して、コア体を抜き出す前の状態を示している。
【００１９】
本実施形態では、鉄筋コンクリート製躯体として、ボックスカルバート製の水路トンネル１の上床版２を例示している。上床版２には、上下２段で上側鉄筋３と下側鉄筋４が埋設されている。そして、この上床版２を下向きに切削してコア体５を形成し、このコア体５を上方へ抜き出すことにより、上床版２に縦向きの貫通孔６を穿設する場合を示している。
【００２０】
本実施形態にかかるコアボーリング装置には、上床版２を切削するためのコアチューブ７が備えられる。コアチューブ７は、ドーナツ状のトッププレート８の下面に、当該トッププレート８の外径相当の大きな口径を有する円筒体状のチューブ体９を接合するとともに、トッププレート８の上面に、当該トッププレート８の内径相当の小さな口径で形成された円筒体状の連結筒部１０を接合することによって、下向きに開放されるチューブ体９から上向きに開放される連結筒部１０にわたって全体として、中空筒体状に構成される。
【００２１】
トッププレート８上面には、周方向に適宜間隔で、連結筒部１０外周面と接合されてトッププレート８を補強するリブ１１が接合される。
【００２２】
コアチューブ７の下端となるチューブ体９の下端周縁には、その周方向に適宜間隔で、複数の切削ビット１２が設けられる。切削ビット１２は、連続するリング状であってもよい。切削ビット１２は上床版２上面にセットされ、コアチューブ７が回転されつつ下方へ移動されることで、上床版２を切削してコア体５を形成する。
【００２３】
チューブ体９の上下方向長さ寸法は、上床版２の厚さ寸法よりも十分に長く設定される。従って、チューブ体９は上床版２を貫通し、この貫通によって形成されたコア体５が当該チューブ体９の中空内部に納まるようになっている。
【００２４】
コアチューブ７には、上床版２上面に対向配置して、当該コアチューブ７が落下することを規制する落下規制部が設けられる。図示例にあっては、落下規制部は、トッププレート８の外径寸法をチューブ体９の外径寸法よりも大きく設定することによって、チューブ体９の外側に迫り出すトッププレート８の環状迫り出し部１３として形成される。落下規制部はこれに限らず、チューブ体９の外周面に、上床版２上面と面するようにして形成した突起であってもよい。
【００２５】
迫り出し部１３または突起は、コアチューブ７全周に亘る環状であっても、断続的なものであってもよい。迫り出し部１３や突起は、コアチューブ７が上床版２を貫通することを妨げないように、チューブ体９の下端から上床版２の厚さ寸法以上の高さ位置に設けられる。コアチューブ７は、後述するボーリングロッド１４がボーリングマシン１５から脱落するなどによって落下するような事態が生じた場合、迫り出し部１３によって、上床版２で受け止められる。
【００２６】
コアチューブ７の上端である連結筒部１０には、中空円筒体状のボーリングロッド１４の下端が、ボルト・ナットなどの締結手段により着脱自在に連結される。ボーリングロッド１４は、図２に示したボーリングマシン設備１６のボーリングマシン１５に接続される。
【００２７】
ボーリングマシン１５はロッド駆動部であって、周知のように、ボーリングロッド１４を回転駆動機構で軸周りに回転駆動しつつ、フィード機構で軸方向に下方移動もしくは上方移動させる。ボーリングマシン１５によってボーリングロッド１４が回転駆動されつつ下方移動されることで、コアチューブ７の切削ビット１２が回転しつつ下降され、これにより上床版２を切削してコア体５が形成される。
【００２８】
ボーリングマシン１５には図示しないけれども、フィード機構によるボーリングロッド１４のフィードストロークを検出するストロークセンサが設けられていて、本実施形態では、このストロークセンサによる検出値によって、切削開始位置（上床版２上面位置）から現在の切削位置までの切削深さを計測するようになっている。
【００２９】
コアチューブ７のチューブ体９やボーリングロッド１４を目視できる施工環境の場合には、切削深さは、これらチューブ体９等の外周面に目盛りを付して、当該目盛りを利用して計測するようにしてもよい。
【００３０】
互いに連結したボーリングロッド１４およびコアチューブ７の中空内部には、軸方向に沿って上下にスライド自在にインナーロッド１７が挿通される。インナーロッド１７は中空筒体状に形成され、その先端には、取付ベースプレート１８が設けられる。
【００３１】
取付ベースプレート１８は、ケミカルアンカー１９を介して、上床版２のコア体形成箇所２０に連結される。取付ベースプレート１８は、上床版２への接地面積を拡張してコア体５の支持能力を増大するために、細径のインナーロッド１７に対し、大きな外形寸法で形成される。取付ベースプレート１８上面には、周方向に適宜間隔で、インナーロッド１７外周面と接合されて取付ベースプレート１８を補強するリブ２１が接合される。
【００３２】
インナーロッド１７の基端は、その先端が上床版２上面に連結された状態で、ボーリングロッド１４の上端から上方へ延出される。インナーロッド１７の基端周辺部には、インナーロッド１７の中空内部に連通するスイベル２２が設けられる。スイベル２２は、図２に示したボーリングマシン設備１６のボーリングポンプ２３に、給水ホース２４を介して連結される。ボーリングポンプ２３は、ピット２５から汲み上げた水ｗを、ボーリングマシン１５による切削箇所へ供給する。
【００３３】
本実施形態では、インナーロッド１７の先端に、当該インナーロッド１７の中空内部と連通する給水口２６が形成され、ボーリングポンプ２３で汲み上げられて給水ホース２４からスイベル２２を介してインナーロッド１７へ供給される水ｗが、当該インナーロッド１７の中空内部を経過して、給水口２６からコアチューブ７の中空内部へ流出され、流出した水ｗは、切削ビット１２による切削箇所へ流れ込むようになっている。
【００３４】
インナーロッド１７の基端周辺部にはさらに、スイベル２２下に、ボーリングロッド１４上端と対向配置して、インナーロッド１７の下降移動を規制する環体状の第１ストッパ２７が設けられる。第１ストッパ２７は、インナーロッド１７に挿通したり、もしくはインナーロッド１７を挟むように２つ割りの分割体を結合することで取り付けられる。第１ストッパ２７は、環体状でなく、単なる突起であってもよい。
【００３５】
また本実施形態では、ボーリングロッド１４からコアチューブ７にわたる中空内部に、第１ストッパ２７と同様な機能を奏する第２ストッパ２８が設けられる。図示例にあっては第２ストッパ２８は、連結筒部１０上端に、内向きに突出形成された第１突片２８ａと、第１突片２８ａよりも上方のインナーロッド１７の中途位置に、第１突片２８ａと対向配置して、外向きに突出形成された第２突片２８ｂとから構成されている。
【００３６】
インナーロッド１７は、その下降移動が生じた場合、第１ストッパ２７および第２ストッパ２８の第２突片２８ｂの少なくともいずれかがボーリングロッド１４上端もしくは第１突片２８ａに当接して、あるいはこれらが同時に当接して、ボーリングロッド１４やコアチューブ７に、ひいては上床版２で受け止められる。
【００３７】
これら第１ストッパ２７とボーリングロッド１４上端の離隔距離、並びに第１突片２８ａと第２突片２８ｂの離隔距離は、インナーロッド１７の下降移動、すなわちインナーロッド１７を連結したコア体形成箇所２０（コア体５）が上床版２から分離離脱してもその量を僅かな量に抑えるために、できるだけ短く設定することが好ましい。
【００３８】
インナーロッド１７の基端には、支持手段が連結される。支持手段としては、支持荷重の調整が可能なクレーン２９やジャッキなど、各種の揚重装置を適用することができる。本実施形態では図２に示すように、クレーン２９が例示されていて、インナーロッド１７の基端は、ワイヤロープ３０を介してクレーンフック３１に連結される。クレーン２９は、その支持荷重（揚重力）により、ワイヤロープ３０に引張力を導入して、ワイヤロープ３０下の、コア体５を含むインナーロッド１７を支持する。
【００３９】
支持荷重が、例えばコア体５の重量よりも小さいときには、コア体５は下降し、大きいときには引き上げられ、従って、コア体５の重量と一致すれば、当該コア体５の上下位置を一定位置に保持することができる。
【００４０】
ワイヤロープ３０には、当該ワイヤロープ３０下からクレーンフック３１に作用する負荷を検知するために、ワイヤロープ３０に加わっている引張力を検知するロードセル３２などの負荷検知手段が設けられる。
【００４１】
次に、本発明にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態の方法が適用される供用中の水路トンネル１を示す縦断面図、図４は、施工手順を説明するフローチャート図、図５は、クレーン操作に適用される、切削深さに対する支持荷重の関係を説明するグラフ図、図６は、切削過程で避けるべきコア体５の落下状況を説明する説明図、図７は、穿設された貫通孔６の仕上げ状況を説明する説明図である。
【００４２】
本実施形態では図５に示すように、地中Ｇに設置されているボックスカルバート型の水路トンネル１の上床版２に、下方に向かって縦向きの貫通孔６を穿設する場合を例にとって説明する。特に、供用中の水路トンネル１を対象とした施工について述べる。
【００４３】
施工に際しては、まず、地表面に坑口コンクリート盤３３を構築し、その後当該坑口コンクリート盤３３から下方に向かって掘削を行って立坑３４を形成し、これにより上床版２を一部露出させる。また、立坑３４内周には、上床版２の深さ位置まで、コンクリート製の注水ピット３５を構築する。以上により、立坑形成工程を完了する。
【００４４】
次に、露出させた上床版２のコア体形成箇所２０に、インナーロッド１７の取付ベースプレート１８を、ケミカルアンカー１９を介して連結する。次いで、切削ビット１２を有するコアチューブ７の連結筒部１０に、ボーリングロッド１４を連結する。互いに連結したコアチューブ７およびボーリングロッド１４を、インナーロッド１７にその基端側から外挿し、これらコアチューブ７等を上床版２へ吊り降ろして、切削ビット１２を上床版２上面にセットする。
【００４５】
坑口コンクリート盤３３上方に延出されるボーリングロッド１４を、ボーリングマシン１５に接続する。また、インナーロッド１７にスイベル２２を取り付けて、このスイベル２２に、ボーリングポンプ２３の給水ホース２４を接続する。これにより、インナーロッド１７は、取付ベースプレート１８の上床版２への連結で自立する一方で、コアチューブ７およびボーリングロッド１４は、切削ビット１２が上床版２上面に接地した状態で、ボーリングマシン１５に保持される。
【００４６】
この際、コアチューブ７と取付ベースプレート１８を有するインナーロッド１７との間には、コアチューブ７が上床版２を貫通するのに妨げとならない十分なクリアランスが確保される。またこのとき、コアチューブ７の迫り出し部１３は、上床版２に対し、その上方から対向配置されるとともに、第２ストッパ２８の第２突片２８ｂも、第１突片２８ａに対し、その上方から対向配置される。以上により、切削準備工程が完了する。
【００４７】
次に、図４に示すように、ボーリングマシン１５を起動し、ボーリングポンプ２３からインナーロッド１７を介してコアチューブ７内に水ｗを供給しながら、ボーリングロッド１４およびコアチューブ７を回転駆動しつつ下方へ移動させて、切削ビット１２による上床版２の切削を開始する（Ｓ１）。切削中は、例えば上記ストロークセンサが連続的に、現在の切削位置、すなわち上床版２を切削した切削深さを検知し（Ｓ２）、これを作業員が監視する。
【００４８】
本実施形態では、コア体５と上床版２との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置として、下側鉄筋（下筋）４の位置が設定される。当該鉄筋位置は、下側鉄筋４以外の鉄筋位置であってもよい。上床版２に埋設されている下側鉄筋４の深さ位置は、予め知得することができる。あるいは、超音波検査など、各種の方法で調査することができる。切削が下側鉄筋４位置に達しない間（Ｓ３：ＮＯ）は、切削を継続する（１次切削工程）。
【００４９】
切削が下側鉄筋４位置に達したことがストロークセンサの検出値によって検知されたならば（Ｓ３：ＹＥＳ）、作業員が手動などでボーリングマシン１５等を停止し、切削を中断する（Ｓ４：切削中断工程）。
【００５０】
この切削中断中に、盛り替え作業を行う。盛り替え作業では、インナーロッド１７に第１ストッパ２７を装着する（Ｓ５）。また、立坑３４の注水ピット３５内に、供用中の水路内圧に抗する水圧を確保するために注水する（Ｓ６）。注水する水圧によって、上床版２の切削完了からコア体５の抜き出しの間に、コア体５に作用する水路内圧を相殺することができる。これにより、コア体５が上床版２上方へ浮き上がるなどの不測の事態を防止することができる。
【００５１】
インナーロッド１７には、クレーンフック３１に掛けたワイヤロープ３０を連結する。また、ワイヤーロープ３０には、ロードセル３２を取り付ける。ロードセル３２は、クレーン２９側設備として、事前に装備しておいてもよい。
【００５２】
次いで、クレーン２９を運転して、ワイヤロープ３０下の負荷に応じた支持荷重で、当該ワイヤロープ３０に所定の引張力を付与する（Ｓ７）。所定の引張力は、支持荷重の調整によってワイヤロープ３０に導入され、ロードセル３２によって検知される。
【００５３】
所定の引張力は図５に示すように、下側鉄筋４を切断することでワイヤロープ３０に発生し得る引張力を考慮して設定される。
【００５４】
具体的には、ワイヤロープ３０に加わる引張力に対応させる支持荷重は、切削途中で上床版２から脱落するおそれのあるコア体５（インナーロッド１７等を含む）の重量と、注水によって増加した水圧を考慮した水圧考慮分と、再開される切削作業で発生するボーリングマシン１５からのスラスト圧を考慮したスラスト圧考慮分とを足し合わせた値に設定される。インナーロッド１７等を含むコア体１５の重量は予め知得することができる。
【００５５】
これにより、切削再開前において、その後の切削中における上床版２からのコア体５の脱落を防止する支持荷重がクレーン２９によってワイヤロープ３０に付与される。以上により、盛り替え工程が完了する。
【００５６】
次に、ボーリングマシン１５を起動して切削を再開する（Ｓ８）。このときには、注水ピット３５への注水により、コアチューブ７の中空内部に水ｗが進入している場合もあるので、ボーリングポンプ２３による給水は、必要に応じて行えばよい。切削再開後は、ワイヤロープ３０に作用する負荷（引張力）がロードセル３２で検知される（Ｓ９）ので、作業員はその引張力をチェックしつつクレーン２９およびボーリングマシン１５を操作して、切削を行っていく。
【００５７】
切削の再開では、再開前に設定したスラスト圧考慮分や水圧考慮分に対し、ワイヤロープ３０に実際に作用する引張力がロードセル３２で検知されるので、それに応じてクレーン２９の支持荷重を調整すればよい。
【００５８】
そして、検知されるワイヤロープ３０の引張力を継続的にチェックしながら、所定値であるならば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、そのまま切削を継続し、所定値でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、クレーン２９によって支持荷重を調整する（Ｓ１１）ことによりロードセル３２で検知される引張力を所定値に合わせつつ、切削を継続する。
【００５９】
また同時に、作業員は、ストロークセンサも監視し、ストロークセンサから得られる現在の切削深さと、予め知得している上床版２の厚さとを比較して上床版２を貫通したか否かを判断し、貫通していないとき（Ｓ１２：ＮＯ）は、切削を継続し、貫通したと判断したとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、ボーリングマシン１５をストップして、切削を停止する（Ｓ１３）。
【００６０】
図５に示すように、特に、上床版２を貫通し始めてから、貫通完了までの期間については、クレーン２９の支持荷重、従ってワイヤロープ３０の引張力の調整を行う。
【００６１】
「貫通し始め」の切削深さに達すると、ボーリングマシン１５から加わるスラスト圧が減少するとともに、注水ピット３５内の水も水路トンネル１に向かって流出し始めるので、ロードセル３２で検知される引張力は漸減する。これに応じて、クレーン２９の支持荷重を漸減させる調整を行うことで、コア体５と上床版２との間でせん断破壊が生じることを防止できるとともに、たとえせん断破壊が生じても、コア体５の上下位置を一定に保持できる。
【００６２】
このように、ロードセル３２によって、ワイヤロープ３０に作用する引張力を検知し、検知された引張力に応じてクレーン２９による支持荷重を調整してコア体５の上下位置を保持することにより、例えば図６に示すように、下側鉄筋４を切断し始めるまでの間は上床版２側で支持できていたコア体５が、切削途中で、下側鉄筋４の切断開始をきっかけとしてせん断破壊が生じて、上床版２から脱落したり、脱落しないまでも下側鉄筋４が破断してしまうことを防止することができる。したがってまた、脱落等の衝撃に伴って、貫通孔６周りに欠損Ｌ等が生じることも防止できる。
【００６３】
また図５に示すように、「貫通完了」時点では、スラスト圧や水圧による負荷はなくなるので、支持荷重がコア体５の重量に相応した値に調整される。
【００６４】
最後に、ボーリングロッド１４およびコアチューブ７の引き上げとともに、インナーロッド１７を引き上げて、コア体５を上床版２から抜き出すことにより、縦向きの貫通孔６の穿設を完了することができる。以上により、２次切削工程が完了する。
【００６５】
貫通孔６の仕上げは図７に示すように、上床版２上面に係止されるフランジ３６ａを備えたステップ３６ｂ付きの筒状受け枠３６を、貫通孔６に挿入設置した上で、フランジ３６ａに形成したグラウト充填孔３６ｃから、貫通孔６内面と受け枠３６との間に、水中不分離硬化型のグラウト３７を充填すればよい。
【００６６】
以上説明した本実施形態にかかるコアボーリング装置及びこれを用いた貫通孔の穿設方法にあっては、支持荷重の調整が可能なクレーン２９と、クレーン２９のクレーンフック３１に掛けられたワイヤロープ３０に作用する引張力を検知するロードセル３２とを備えて、検知される引張力から支持荷重を調整することによりコア体５の上下位置を保持するようにしたので、切削している途中で、コア体５と上床版２の間にせん断破壊が発生したり、さらに上床版２からコア体５が脱落して落下することを防止することができる。
【００６７】
これにより、切削途中でのコア体５の脱落による衝撃で貫通孔６周囲に欠損Ｌなどが生じることを防止できるとともに、水路トンネル１に落下物が落下するなどの事態を防止することができる。
【００６８】
特に、施工対象箇所が、供用中の水路トンネル１である場合などのように、コア体５の脱落側からは貫通孔６周りの修復をなし得ない場所であって、従って欠損箇所に対し何らの補修も行うことができない、あるいは落下物の回収もなし得ない場合でも、そのような補修や回収の必要性をなくすことができる。
【００６９】
また、貫通孔６内面に破断面を晒して鉄筋が露出するような事態も回避でき、破断面に対する防錆処理などを不要にすることができるとともに、仕上げも円滑に実施することができる。
【００７０】
第１ストッパ２７および第２ストッパ２８を備えたので、コア体５の脱落に伴って下降移動しようとするインナーロッド１７を、ボーリングロッド１４やコアチューブ７で受け止めることができ、クレーン２９による支持荷重の調整が適切でなかった場合など、不測の事態に対処することができる。
【００７１】
コアチューブ７に迫り出し部１３を設けたので、ボーリングロッド１４等でインナーロッド１７を受け止めた衝撃で、コアチューブ７が落下してしまうことを防止できる。
【００７２】
立坑３４内に、水路トンネル１の内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うようにしたので、切削時の圧力平衡を保って、安全に施工することができる。
【００７３】
上記実施形態にあっては、下向き施工について説明したが、図１を逆さまにした態様となる、上向き施工についても適用できることはもちろんである。上向き施工の場合には、インナーロッド１７をジャッキなどで下方から支持して実施すればよい。上向き施工の場合には、迫り出し部１３は不要である。また、第２ストッパ２８については、第２突片２８ｂを第１突片２８ａ上方に設定すればよい。
【００７４】
また、鉄筋コンクリート製躯体は、上記上床版２に限らず、上向きまたは下向きに切削して縦向きの貫通孔６を穿設する対象であれば、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態にかかるコアボーリング装置の要部側断面図である。
【図２】図１のコアボーリング装置に使用されるボーリングマシン設備の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法が適用される供用中の水路トンネルを示す縦断面図である。
【図４】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法の施工手順を説明するフローチャート図である。
【図５】図４の施工手順で、クレーン操作に適用される切削深さに対する支持荷重の関係を説明するグラフ図である。
【図６】切削過程で避けるべきコア体の落下状況を説明する説明図である。
【図７】本実施形態にかかるコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法で穿設された貫通孔の仕上げ状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 水路トンネル
２ 上床版
５ コア体
６ 貫通孔
７ コアチューブ
１２ 切削ビット
１３ 迫り出し部
１４ ボーリングロッド
１５ ボーリングマシン
１７ インナーロッド
２０ コア体形成箇所
２７ 第１ストッパ
２８ 第２ストッパ
２９ クレーン
３２ ロードセル
３４ 立坑
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート製躯体を下向きもしくは上向きに切削して形成されるコア体を、当該躯体から抜き出して、縦向きの貫通孔を穿設するコアボーリング装置であって、
切削ビットを一端に有し、上記躯体を切削する中空筒体状のコアチューブと、
該コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッドと、
該ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させるロッド駆動部と、
上記ボーリングロッドおよび上記コアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上記躯体のコア体形成箇所に連結されるインナーロッドと、
該インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されて上記コア体の上下位置を保持する支持手段と、
該支持手段に作用する負荷を検知する負荷検知手段とを備えたことを特徴とするコアボーリング装置。
【請求項２】
前記インナーロッドの下降移動を規制するストッパが設けられることを特徴とする請求項１に記載のコアボーリング装置。
【請求項３】
前記コアチューブには、下向きに切削する場合に、前記躯体に対向配置して、該コアチューブの落下を規制する落下規制部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のコアボーリング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のコアボーリング装置を用いて前記鉄筋コンクリート製躯体に前記貫通孔を穿設する方法であって、
前記躯体のコア体形成箇所に前記インナーロッドを連結した後、該インナーロッドに前記コアチューブおよび前記ボーリングロッドを外挿し、前記切削ビットを該躯体にセットする切削準備工程と、
前記ロッド駆動部により、前記ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させて前記躯体を切削する１次切削工程と、
前記コア体と前記躯体との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置の手前で切削を中断する切削中断工程と、
上記インナーロッドに、前記ストッパを取り付け、前記支持手段を連結するとともに、前記負荷検知手段を装備する盛り替え工程と、
切削を再開し、前記負荷検知手段で検知される負荷に応じて上記支持手段の支持荷重を調整しつつ上記躯体に上記コアチューブを貫通させて上記コア体を形成し、その後該コア体を該躯体から抜き出す２次切削工程とを含むことを特徴とするコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法。
【請求項５】
前記躯体は、地下に設置されている供用中の水路トンネルの上床版であり、
前記切削準備工程の前に、上記上床版を露出させる立坑を形成する立坑形成工程を備えるとともに、
前記盛り替え工程で、前記ストッパの取り付け、前記支持手段の連結、並びに前記負荷検知手段の装備に加えて、上記立坑内に、上記水路トンネルの内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うことを特徴とする請求項４に記載のコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法。
【請求項１】
鉄筋コンクリート製躯体を下向きもしくは上向きに切削して形成されるコア体を、当該躯体から抜き出して、縦向きの貫通孔を穿設するコアボーリング装置であって、
切削ビットを一端に有し、上記躯体を切削する中空筒体状のコアチューブと、
該コアチューブの他端に連結された中空のボーリングロッドと、
該ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させるロッド駆動部と、
上記ボーリングロッドおよび上記コアチューブにスライド自在に挿通され、先端が上記躯体のコア体形成箇所に連結されるインナーロッドと、
該インナーロッドの基端に連結され、支持荷重が調整されて上記コア体の上下位置を保持する支持手段と、
該支持手段に作用する負荷を検知する負荷検知手段とを備えたことを特徴とするコアボーリング装置。
【請求項２】
前記インナーロッドの下降移動を規制するストッパが設けられることを特徴とする請求項１に記載のコアボーリング装置。
【請求項３】
前記コアチューブには、下向きに切削する場合に、前記躯体に対向配置して、該コアチューブの落下を規制する落下規制部が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のコアボーリング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のコアボーリング装置を用いて前記鉄筋コンクリート製躯体に前記貫通孔を穿設する方法であって、
前記躯体のコア体形成箇所に前記インナーロッドを連結した後、該インナーロッドに前記コアチューブおよび前記ボーリングロッドを外挿し、前記切削ビットを該躯体にセットする切削準備工程と、
前記ロッド駆動部により、前記ボーリングロッドを回転駆動しつつ下方もしくは上方へ移動させて前記躯体を切削する１次切削工程と、
前記コア体と前記躯体との間でせん断破壊の発生が推定される鉄筋位置の手前で切削を中断する切削中断工程と、
上記インナーロッドに、前記ストッパを取り付け、前記支持手段を連結するとともに、前記負荷検知手段を装備する盛り替え工程と、
切削を再開し、前記負荷検知手段で検知される負荷に応じて上記支持手段の支持荷重を調整しつつ上記躯体に上記コアチューブを貫通させて上記コア体を形成し、その後該コア体を該躯体から抜き出す２次切削工程とを含むことを特徴とするコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法。
【請求項５】
前記躯体は、地下に設置されている供用中の水路トンネルの上床版であり、
前記切削準備工程の前に、上記上床版を露出させる立坑を形成する立坑形成工程を備えるとともに、
前記盛り替え工程で、前記ストッパの取り付け、前記支持手段の連結、並びに前記負荷検知手段の装備に加えて、上記立坑内に、上記水路トンネルの内圧に抗する水圧を生じさせる注水を行うことを特徴とする請求項４に記載のコアボーリング装置を用いた貫通孔の穿設方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７７７０３（Ｐ２０１０−７７７０３Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４７９６６（Ｐ２００８−２４７９６６）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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