曲線削孔装置
【課題】 曲線孔と同一曲率に形成された外管内の軸部材に捻れを生じさせることなく、軸部材の回転力を削孔手段に伝達することにより、外管の前端部で削孔手段を確実に回転させることができる曲線削孔装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置１であって、曲線孔と同一曲率に形成された外管２と、外管２の前端部に配置された削孔手段３と、前端部が削孔手段３に取り付けられ、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸１０と、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸２０とを備え、削孔軸１０の後端部に設けられた後端歯車１１と、延長軸２０の前端部に設けられた前端歯車２１とを係合させることにより、延長軸２０の回転力によって削孔手段３が回転するように構成されていることを特徴としている。
【解決手段】 曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置１であって、曲線孔と同一曲率に形成された外管２と、外管２の前端部に配置された削孔手段３と、前端部が削孔手段３に取り付けられ、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸１０と、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸２０とを備え、削孔軸１０の後端部に設けられた後端歯車１１と、延長軸２０の前端部に設けられた前端歯車２１とを係合させることにより、延長軸２０の回転力によって削孔手段３が回転するように構成されていることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲線孔を削孔するための曲線削孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲線孔を削孔するための曲線削孔装置としては、曲線孔と同一曲率に形成された外管と、前端部にウォータージェットが取り付けられた内管とからなる二重管を備え、外管の前端部に配置されたウォータージェットから高圧水を噴射して地盤を掘削しながら、二重管を地盤内に挿入することにより、曲線孔を削孔する構成がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８４３６３号公報（段落０００５、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、前記従来の曲線削孔装置において、地盤内で掘削方向を調整する際には、ウォータージェットを軸周りに回転させて、高圧水の噴射方向を変化させる必要がある。具体的には、内管全体を軸周りに回転させることにより、内管の前端部に取り付けられているウォータージェットを回転させて、その噴射方向を調整している。
しかしながら、従来の曲線削孔装置の内管は、外管の曲がりに沿って変形させる必要があることから、可撓性部材が用いられており、内管の後端部を軸周りに回転させた際に、内管に捻れが生じるため、地盤内でウォータージェットを回転させることが困難になっている。このように、従来の曲線削孔装置では、掘削方向を調整することが困難になってしまうという問題がある。
【０００４】
さらに、高圧水による掘削が不可能な硬質地盤に曲線孔を削孔する場合には、切削ビットを有する削孔手段を内管の前端部に設け、この削孔手段を内管と共に回転させて地盤を掘削することになるが、前記したように、従来の曲線削孔装置では、内管に捻れが生じてしまうため、削孔手段を大きな回転トルクで回転させることが困難であり、硬質地盤を掘削することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、曲線孔と同一曲率に形成された外管内の軸部材に捻れを生じさせることなく、軸部材の回転力を削孔手段に伝達することにより、外管の前端部で削孔手段を確実に回転させることができる曲線削孔装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置であって、曲線孔と同一曲率に形成された外管と、外管の前端部に配置された削孔手段と、前端部が削孔手段に取り付けられ、外管内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸と、前端部が削孔軸の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸とを備え、削孔軸の後端部に設けられた後端歯車と、延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、延長軸の回転力が削孔軸に伝達され、削孔軸とともに削孔手段が回転するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
ここで、削孔手段とは、切削ビットによって地盤を切削するカッタや、高圧水の噴射によって地盤を切削するウォータージェット、或いは、地盤を打撃して地盤を粉砕するエアーハンマーなど、各種土質に対応させて適宜に選択されるものであり、その構成は限定されるものではない。
また、削孔軸の後端部と延長軸の前端部との屈折角度は限定されるものではなく、削孔軸と延長軸とが連結部で屈曲した状態になっていればよい。
【０００８】
このように、本発明の曲線削孔装置では、曲線孔と同一曲率に形成された外管内において、直線状の削孔軸および延長軸を屈折した状態で連結し、削孔軸および延長軸の歯車を係合させることにより、延長軸の回転力を削孔軸に伝達しているため、削孔軸および延長軸を硬質な部材によって形成することができ、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることができる。これにより、削孔軸および延長軸に捻れを生じさせることなく、外管の前端部に配置された削孔手段を確実に回転させることができる。
また、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることにより、削孔手段に大きな回転トルクを伝達することができる。
さらに、削孔軸および延長軸の歯車を係合させて回転力を伝達することにより、延長軸の回転量に基づいて削孔軸の回転量を把握することができるため、削孔手段の回転量を正確に把握することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の曲線削孔装置であって、削孔軸には、複数の延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、前方の延長軸の後端部に設けられた後端歯車と、後方の延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、各延長軸に回転力が伝達されるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように、本発明の曲線削孔装置では、複数の延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、隣接する各延長軸の屈折角度を変更することによって、各種曲率の曲線孔を削孔することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の曲線削孔装置であって、後端歯車および前端歯車は、かさ歯車であることを特徴としている。
【００１２】
ここで、かさ歯車を用いた歯車機構では、２体の歯車を係合させた際に互いの回転中心軸が異なる向きに配置され、さらに、その歯面の傾斜角度を変更することによって、２体の歯車の回転中心軸が成す角度を様々に設定することができる。
【００１３】
このように、本発明の曲線削孔装置では、隣接する各軸の前端歯車および後端歯車をかさ歯車にすることにより、屈折した状態で連結された軸間で回転力を伝達するための歯車機構を簡易な構成にすることができるため、外管の外径を小さくすることができるとともに、製作コストを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の曲線削孔装置であって、削孔軸および延長軸には、軸方向に貫通孔が形成されており、貫通孔を通じて、削孔手段に液体を供給可能であることを特徴としている。
【００１５】
このように、本発明の曲線削孔装置では、削孔軸および延長軸と、外管との間の空間に液体の給水管を設けることなく、削孔軸および延長軸の貫通孔を通じて、削孔手段に液体を供給することができるため、外管内を簡素な構成にすることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の曲線削孔装置であって、削孔手段によって掘削された土砂が、外管内を通じて排土されるように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
このように、本発明の曲線削孔装置では、外管内を通じて排土することにより、外管の周囲で土砂を流動させて排土する場合と比較して、土砂が円滑に移動するため、排土効率を高めることができる。これは、硬質地盤を掘削する場合に有効である。
【発明の効果】
【００１８】
このような曲線削孔装置によれば、曲線孔と同一曲率に形成された外管内において、直線状の削孔軸および延長軸を屈折した状態で連結し、削孔軸および延長軸の歯車によって回転力を伝達しているため、削孔軸および延長軸を硬質な部材によって形成し、その強度を高めることができる。これにより、削孔軸および延長軸に捻れを生じさせることなく、外管の前端部に配置された削孔手段を確実に回転させることができるため、削孔手段を簡易に制御することができ、掘削効率および掘削精度を高めることができる。
また、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることにより、削孔手段に大きな回転トルクを伝達することができるため、削孔手段に切削ビットを設け、この削孔手段を回転させて硬質地盤を掘削することができる。
さらに、削孔軸および延長軸の歯車を係合させることにより、延長軸の回転量に基づいて削孔軸の回転量を把握することができるため、削孔手段の回転量を把握することができ、掘削方向を正確に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の曲線削孔装置を示した側面図である。図２は、本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した側断面図である。図３は、本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、本実施形態の曲線削孔装置によって削孔した曲線孔を示した断面図である。
なお、以下の説明において、前方とは図１の左側に対応し、後方とは図１の右側に対応している。
本実施形態では、直径が８０〜２００ｍｍ程度で半径が４ｍ程度の円弧状に形成された曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置を例として説明する。
【００２０】
［曲線削孔装置］
まず、曲線削孔装置１は、図１に示すように、円弧状に形成された外管２と、外管２の前端部に配置された削孔手段３と、前端部が削孔手段３に取り付けられ、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸１０と、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸２０とを備え、延長軸２０には、複数の他の延長軸２０’が順次に屈折した状態で連結されており、最後方に配置された他の延長軸２０’が駆動装置４によって軸周りに回転し、その回転力が各延長軸２０，２０’を介して削孔軸１０に伝達されることにより、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
【００２１】
［外管］
外管２は、図１および図４に示すように、構築する曲線孔Ｋと同一曲率に形成された中空管であり、削孔作業の終了後には地盤内に残される部材である。この外管２は、所定長さの中空管が順次に継ぎ足されることにより、曲線孔Ｋの全長に対応するように構成されている。
なお、外管２を構成する中空管の継手構造は限定されるものではなく、ボルトジョイントや溶接によって継ぎ足すことができる。
また、外管２は、地盤内で所定の曲率を維持することができる程度の強度を備えていればよく、その材質は限定されるものではない。
【００２２】
［削孔手段］
削孔手段３は、図１に示すように、外管２の前端部の前方に配置されており、中心軸が掘進方向に配置された円形断面の部材であり、その断面は外管２の内径よりも小さくなっている。
さらに、削孔手段３の前端面には、複数の切削ビット３ａが取り付けられており、削孔手段３を中心軸周りに回転させることにより、切削ビット３ａによって地盤を掘削することができる。
また、削孔手段３には、軸方向に貫通した排土用開口部（図示せず）が形成されており、削孔手段３の前端面で掘削された掘削土砂が、排土用開口部を通じて削孔手段３の後方に排土されるように構成されている。
さらに、削孔手段３の中心には、切羽面に注水する水を吐出するための排水孔３ｂが前後方向に貫通している。
【００２３】
［削孔軸］
削孔軸１０は、図１および図２に示すように、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の中空管であって、前端部に削孔手段３が取り付けられており、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
また、削孔軸１０の後端開口部の周縁には、かさ歯車である後端歯車１１が形成されている。
なお、削孔軸１０は、削孔手段３を回転させるための回転力が作用した際に、捻れを生じない程度の強度を有していればよく、その材質は限定されるものではない。
また、削孔手段３に削孔軸１０の前端部を取り付ける構成は、掘削時に取り付け状態を維持することができるのであれば、特に限定されるものではない。
【００２４】
［延長軸］
延長軸２０は、図１および図２に示すように、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の中空管であり、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結されている。
また、延長軸２０の後端部には、複数の他の延長軸２０’が順次に屈折した状態で連結されており、外管２内には複数（図１では３本）の延長軸２０，２０’が配置されている。
なお、延長軸２０と他の延長軸２０’は同一の構成であり、さらに、削孔軸１０と延長軸２０との連結部、延長軸２０と他の延長軸２０’との連結部、或いは隣接する各他の延長軸２０’，２０’の連結部は全て同一の構成であるため、以下の説明では、削孔軸１０に連結される延長軸２０を中心に説明し、延長軸２０と他の延長軸２０’との連結部、および隣接する各他の延長軸２０’，２０’の連結部の説明は省略する。
また、外管２内に配置される延長軸２０，２０’の本数は限定されるものではなく、構築する曲線孔の長さや曲率に対応して設定され、削孔の進行状況に対応して順次に連結されるものである。
【００２５】
そして、削孔軸１０に対する延長軸２０の屈折角度は、所定長さの延長軸２０が外管２内に収まるように、外管２の曲率に対応して設定されている。
また、削孔軸１０の後端歯車１１に係合するようにして、延長軸２０の前端開口部の周縁には、かさ歯車である前端歯車２１が形成されている。
このように、傾斜した歯面を有する後端歯車１１と前端歯車２１とを係合させることにより、削孔軸１０と延長軸２０とが所定の屈折角度を維持した状態で連結され、さらに、削孔軸１０と延長軸２０との間で回転力が伝達することができる。
なお、延長軸２０は、削孔手段３を回転させるための回転力が作用した際に、捻れを生じない程度の強度を有していればよく、その材質は限定されるものではない。
【００２６】
［継手管］
また、図１および図２に示すように、削孔軸１０と延長軸２０との連結部において、削孔軸１０の後端部および延長軸２０の前端部は、継手管３０に内挿された状態となっている。
この継手管３０と削孔軸１０との隙間、または継手管３０と延長軸２０との隙間には、ベアリング３１，３１が介設されており、各ベアリング３１，３１によって削孔軸１０および延長軸２０が継手管３０内で軸周りに回転自在となっている。
また、各ベアリング３１，３１の内周面が削孔軸１０または延長軸２０の外周面に係合しているとともに、各ベアリング３１，３１の外周面が継手管３０の内周面に係合しており、削孔軸１０と延長軸２０とが継手管３０に係止されているため、削孔軸１０と延長軸２０との離間が防止されている。
【００２７】
また、継手管３０の両端部には、削孔軸１０または延長軸２０と継手管３０との隙間に土砂や水が浸入してしまうことを防止するための環状のパッキン３２が設けられている。
さらに、図２および図３に示すように、削孔軸１０と延長軸２０との連結部には、連結部の前後において外管２内を連通させるための環状のスペーサ３３が着脱自在に設けられている。
このスペーサ３３は、継手管３０に外嵌させた円筒状の取付部３３ａと、取付部３３ａから、その先端部が外管２の内周面に当接するように延長された脚部３３ｂとから構成されており、円周方向に等間隔で４本の脚部３３ｂが設けられている。これにより、各脚部３３ｂの間によって、スペーサ３３の前後で外管２内が連通している。
【００２８】
［給水管］
また、図２および図３に示すように、外管２の中心部には、削孔軸１０および延長軸２０の内部を通過している給水管５が配置されている。
この給水管５の前端部は、削孔手段３（図１参照）の排水孔３ｂに連通しており、後端部は外管２から突出して貯水タンク（図示せず）に接続されている。このようにして、貯水タンクから給水管５を通じて削孔手段３に給水可能となっている。なお、削孔手段３と給水管５の排水孔３ｂとの接続部には、スイベル（図示せず）が介設されており、このスイベルを設けることにより、削孔手段３を回転させた際に、給水管５を回転させることなく、給水可能となっている。
これにより、本実施形態の曲線削孔装置１では、削孔軸１０および延長軸２０と、外管２との間の空間に給水管５を配置することなく、削孔手段３に水を供給することができるため、外管２内を簡素な構成にすることができる。
【００２９】
さらに、延長軸２０の前端部には、給水管５の損傷を防止するための案内部材６が内挿されている。
この案内部材６は、管状の部材であり、その前端部は削孔軸１０内に突出している。そして、給水管５は案内部材６内を通過することにより、削孔軸１０と延長軸２０とに渡って配置されているため、給水管５と後端歯車１１または前端歯車２１との接触による損傷が防止されている。
【００３０】
［駆動装置］
駆動装置４は、最後方に配置された他の延長軸２０’を軸周りに回転可能な出力部を備えており、各種既存の装置を用いることができる。そして、最後方に配置された他の延長軸２０’の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、他の延長軸２０’を駆動装置４の出力によって回転させることにより、その回転力が各延長軸２０，２０’を介して削孔軸１０に伝達され、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
【００３１】
このように、本実施形態の曲線削孔装置１では、曲線孔と同一曲率に形成された外管２内に配置された直線状の削孔軸１０および各延長軸２０，２０’を屈折した状態で連結し、隣接する各軸１０，２０，２０’の歯車を係合させることにより、延長軸２０，２０’の回転力を削孔軸１０に伝達しているため、削孔軸１０および延長軸２０，２０’を硬質な材質によって形成することができ、外管２内の各軸１０，２０，２０’の強度を高めることができる。これにより、外管２内の各軸１０，２０，２０’に捻れを生じさせることなく、外管２の前端部に設けられた削孔手段３を確実に回転させることができる。
また、削孔軸１０および延長軸２０，２０’の強度を大きくすることにより、削孔手段３に大きな回転トルクを伝達することができるため、切削ビット３ａが設けられた削孔手段３によって硬質地盤を掘削することができる。
さらに、隣接する各軸１０，２０，２０’の後端歯車１１および前端歯車２１をかさ歯車にすることにより、屈折した状態で連結された各軸１０，２０，２０’の間で回転力を伝達するための歯車機構を簡易な構成にすることができ、外管２の外径を小さくすることができるとともに、曲線削孔装置１の製作コストを抑制することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の曲線削孔装置１を用いた曲線孔の削孔作業について説明する。
ここでは、トンネルの側壁を円弧状に切り欠いて拡幅するために、切り欠き部の外形に沿って曲線孔を削孔する場合を例として説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、構築する曲線孔Ｋ（図４参照）と同一曲率に形成された円弧状の外管２の前端部に削孔手段３を配置し、外管２の後端部から挿入した削孔軸１０の前端部を削孔手段３に取り付ける。
また、削孔軸１０の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、削孔軸１０が駆動装置４の出力によって軸周りに回転可能な状態にする。
さらに、削孔軸１０の内部に給水管５を挿入し、スイベル（図示せず）を介して、給水管５の前端部を削孔手段３の排水孔３ｂ（図１参照）に連通させるとともに、後端部を外管２から突出させて貯水タンク（図示せず）に接続する。
【００３４】
続いて、図１に示すように、削孔手段３を曲線孔Ｋの始点となる位置に当接させ、駆動装置４を始動させて削孔軸１０を軸周りに回転させることにより、削孔手段３によって地盤を掘削する。
また、給水管５から削孔手段３に水を供給し、削孔手段３の排水孔３ｂから切羽面に注水することにより、地盤の硬度を低下させることができるため、掘削効率を高めることができる。
さらに、掘削土砂は、削孔手段３の排土用開口部（図示せず）から外管２内に取り込まれ、削孔軸１０と外管２との間の空間を通じて、外管２の後端部から排土される。これにより、外管２の周囲で土砂を流動させて排土する場合と比較して、掘削土砂を円滑に排土することができる。
このようにして、削孔手段３によって地盤を掘削することにより、削孔軸１０および外管２を曲線孔Ｋの曲率に沿って地盤内に掘進させる。
【００３５】
そして、削孔軸１０の後部まで掘進させて、削孔軸１０の回転を一端停止した後に、延長軸２０を外管２の後端部から挿入し、その前端部の前端歯車２１を削孔軸１０の後端歯車１１に係合させることにより、延長軸２０の前端部を削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結する。
また、図２に示すように、継手管３０にスペーサ３３を取り付け、この状態で継手管３０およびスペーサ３３を削孔軸１０と延長軸２０との連結部の周囲に配置する。さらに、延長軸２０の内部に給水管５を配置する。
一方、延長軸２０の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、延長軸２０が駆動装置４の出力によって軸周りに回転可能な状態にする。
【００３６】
続いて、駆動装置４を始動させて延長軸２０を軸周りに回転させることにより、削孔手段３によって地盤を掘削する。
ここで、本実施形態の曲線削孔装置１では、屈折した状態で連結させた直線状の削孔軸１０および延長軸２０の歯車を係合させることにより、各軸１０，２０の間で回転力を伝達しており、外管２内の各軸１０，２０の強度を大きくすることができるため、外管２の前端部に設けられた削孔手段３に大きな回転トルクを伝達することができ、切削ビット３ａが設けられた削孔手段３によって硬質地盤を確実に掘削することができる。
【００３７】
さらに、削孔軸１０と延長軸２０との連結部に設けたスペーサ３３には、連通開口部３３ａが形成されており、スペーサ３３の前後が連通しているため、外管２内で掘削土砂を詰まらせることなく、円滑に排土することができる。
そして、削孔手段３によって地盤を掘削することにより、削孔軸１０、延長軸２０および外管２を曲線孔Ｋの曲率に沿って地盤内に掘進させる。
【００３８】
また、削孔軸１０、延長軸２０および外管２の掘進に伴って、延長軸２０の後端部に他の延長軸２０’を順次に連結するとともに、外管２を順次に継ぎ足して延長する。このようにして、削孔軸１０、延長軸２０，２０’および外管２を延長しながら掘進し、図４に示すように、曲線孔Ｋを構築する。
その後、外管２内から削孔手段３、削孔軸１０および各延長軸２０，２０’を引き抜いて回収し（図１参照）、地盤内に外管２を残した状態にする。
【００３９】
さらに、同様にして、複数の曲線孔Ｋをトンネルの延長方向に並設して構築し、曲線孔Ｋとトンネルの側壁面とに挟まれた切り欠き部Ｔを取り除くことにより、トンネルの側壁を拡幅する。このとき、取り除かれる切り欠き部Ｔは、その外形が複数の曲線孔Ｋによって縁切りされているため、トンネルの側面を簡易に切り欠いて拡幅することができる。
このようにして、トンネルの側壁を拡幅することができるため、曲線削孔装置１を用いて、トンネル内に退避所や避難通路、或いは道路の分岐合流部を構築することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されるものではない。
図５は、本実施形態の他の構成を示した図で、削孔手段の断面が外管の前端面と略同一に形成された構成の側面図である。図６は、本実施形態の曲線削孔装置の他の構成を示した図で、ウォータージェットを用いた構成の側面図である。
【００４１】
例えば、本実施形態では、図１に示すように、外管２の内径よりも小さく形成された削孔手段３を用いているが、図５に示すように、断面が外管２の前端面と略同一の直径に形成された削孔手段３’を用いてもよい。
この構成においても、削孔手段３’に削孔軸１０の前端部を取り付ける構成は、特に限定されるものではないが、一端が閉塞された曲線孔を構築し、削孔軸１０および延長軸２０を外管２から引き抜く際に、削孔手段３’が外管２内を通過することができないため、削孔手段３’を地盤内に残した状態で、削孔軸１０および延長軸２０を外管２から引き抜く必要がある。
そこで、このような場合に対応するため、前記した構成では、削孔軸１０の前端部に形成した雄ネジを、削孔手段３’に形成した雌ネジに螺着させ、掘削時にはネジが締め付けられる方向に削孔軸１０を回転させることにより、削孔手段３と削孔軸１０との螺着状態を維持している。そして、削孔手段３’から削孔軸１０を取り外す際には、掘削時の回転方向と逆方向、すなわちネジを緩める方向に削孔軸１０を回転させることにより、削孔手段３’と削孔軸１０との螺着を解除することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、図１に示すように、複数の切削ビット３ａを有する削孔手段３によって地盤を掘削しているが、軟弱地盤に曲線孔Ｋを削孔する場合には、図６の側面図に示すように、ウォータージェットによる削孔手段４を用いてもよい。このウォータージェットによる削孔手段４では、高圧水を切羽面に噴射することによって地盤を切削しており、その掘削方向を調整する際には、削孔手段４を中心軸周りに回転させて噴射方向を変化させる必要がある。
【００４３】
このとき、本実施形態の曲線削孔装置１では、外管２内に配置された直線状の各軸１０，２０，２０’の歯車１１，２１を係合させることにより、各軸１０，２０，２０’の間で回転を伝達しており、最後方に配置された他の延長軸２０’の回転量に基づいて、削孔軸１０の回転量を把握することができるため、地盤内における削孔手段４の回転量を把握することができ、削孔手段４の掘削方向を正確に調整することができる。
なお、軟弱地盤を掘削する際には、外管２の周囲で掘削土砂を流動させて排土することができ、外管２内を通じて排土する必要がなくなるため、隣接する各軸１０，２０，２０’の連結部において、外管２内をスペーサ３３（図２参照）によって連通させる必要がなくなり、外管２の外径を小さくすることができる。
【００４４】
また、削孔手段３は、切削ビット３ａによって地盤を切削する構成や（図１参照）、高圧水の噴射によって地盤を切削する構成（図５参照）に限定されるものではなく、地盤を打撃して地盤を粉砕するエアーハンマーなど、各種土質に対応させて適宜に選択することができる。なお、削孔手段３をエアーハンマーによって構成した場合には、削孔軸１０および延長軸２０，２０’の内部に圧縮空気の供給管を配置することができる。
【００４５】
また、図１、図５および図６に示す曲線削孔装置１において、削孔軸１０および各延長軸２０，２０’に設けた歯車１１，２１の歯面の傾斜角度を変更して、各軸１０，２０，２０’が成す角度を変更することにより、各種曲率の曲線孔を削孔することができる。また、曲線孔の曲率は一定である必要はなく、楕円形状の曲線孔を構築することもできる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、トンネルの側壁を拡幅する作業に曲線削孔装置１を用いた場合を例として説明したが、本発明の曲線削孔装置１は、曲線孔を構築する各種施工に用いることができる。例えば、曲線削孔装置１を用いて曲線孔４（図４参照）を構築し、地盤内に残された外管２内に固化剤を注入することにより、予め外管２に形成した複数の貫通孔を通じて地盤内に固化剤を注入して、地盤を改良することもできる。また、固化剤の変わりに凍結防止剤を地盤に注入した場合には、地盤の凍結を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の曲線削孔装置を示した側面図である。
【図２】本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した側断面図である。
【図３】本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本実施形態の曲線削孔装置によって削孔した曲線孔を示した断面図である。
【図５】本実施形態の他の構成を示した図で、削孔手段の断面が外管の前端面と略同一に形成された構成の側面図である。
【図６】本実施形態の曲線削孔装置の他の構成を示した図で、ウォータージェットを用いた構成の側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 曲線削孔装置
２ 外管
３ 削孔手段
１０ 削孔軸
１１ 後端歯車
２０ 延長軸
２０’ 他の延長軸
２１ 前端歯車
Ｋ 曲線孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲線孔を削孔するための曲線削孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲線孔を削孔するための曲線削孔装置としては、曲線孔と同一曲率に形成された外管と、前端部にウォータージェットが取り付けられた内管とからなる二重管を備え、外管の前端部に配置されたウォータージェットから高圧水を噴射して地盤を掘削しながら、二重管を地盤内に挿入することにより、曲線孔を削孔する構成がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８４３６３号公報（段落０００５、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、前記従来の曲線削孔装置において、地盤内で掘削方向を調整する際には、ウォータージェットを軸周りに回転させて、高圧水の噴射方向を変化させる必要がある。具体的には、内管全体を軸周りに回転させることにより、内管の前端部に取り付けられているウォータージェットを回転させて、その噴射方向を調整している。
しかしながら、従来の曲線削孔装置の内管は、外管の曲がりに沿って変形させる必要があることから、可撓性部材が用いられており、内管の後端部を軸周りに回転させた際に、内管に捻れが生じるため、地盤内でウォータージェットを回転させることが困難になっている。このように、従来の曲線削孔装置では、掘削方向を調整することが困難になってしまうという問題がある。
【０００４】
さらに、高圧水による掘削が不可能な硬質地盤に曲線孔を削孔する場合には、切削ビットを有する削孔手段を内管の前端部に設け、この削孔手段を内管と共に回転させて地盤を掘削することになるが、前記したように、従来の曲線削孔装置では、内管に捻れが生じてしまうため、削孔手段を大きな回転トルクで回転させることが困難であり、硬質地盤を掘削することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、曲線孔と同一曲率に形成された外管内の軸部材に捻れを生じさせることなく、軸部材の回転力を削孔手段に伝達することにより、外管の前端部で削孔手段を確実に回転させることができる曲線削孔装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置であって、曲線孔と同一曲率に形成された外管と、外管の前端部に配置された削孔手段と、前端部が削孔手段に取り付けられ、外管内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸と、前端部が削孔軸の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸とを備え、削孔軸の後端部に設けられた後端歯車と、延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、延長軸の回転力が削孔軸に伝達され、削孔軸とともに削孔手段が回転するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
ここで、削孔手段とは、切削ビットによって地盤を切削するカッタや、高圧水の噴射によって地盤を切削するウォータージェット、或いは、地盤を打撃して地盤を粉砕するエアーハンマーなど、各種土質に対応させて適宜に選択されるものであり、その構成は限定されるものではない。
また、削孔軸の後端部と延長軸の前端部との屈折角度は限定されるものではなく、削孔軸と延長軸とが連結部で屈曲した状態になっていればよい。
【０００８】
このように、本発明の曲線削孔装置では、曲線孔と同一曲率に形成された外管内において、直線状の削孔軸および延長軸を屈折した状態で連結し、削孔軸および延長軸の歯車を係合させることにより、延長軸の回転力を削孔軸に伝達しているため、削孔軸および延長軸を硬質な部材によって形成することができ、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることができる。これにより、削孔軸および延長軸に捻れを生じさせることなく、外管の前端部に配置された削孔手段を確実に回転させることができる。
また、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることにより、削孔手段に大きな回転トルクを伝達することができる。
さらに、削孔軸および延長軸の歯車を係合させて回転力を伝達することにより、延長軸の回転量に基づいて削孔軸の回転量を把握することができるため、削孔手段の回転量を正確に把握することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の曲線削孔装置であって、削孔軸には、複数の延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、前方の延長軸の後端部に設けられた後端歯車と、後方の延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、各延長軸に回転力が伝達されるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように、本発明の曲線削孔装置では、複数の延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、隣接する各延長軸の屈折角度を変更することによって、各種曲率の曲線孔を削孔することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の曲線削孔装置であって、後端歯車および前端歯車は、かさ歯車であることを特徴としている。
【００１２】
ここで、かさ歯車を用いた歯車機構では、２体の歯車を係合させた際に互いの回転中心軸が異なる向きに配置され、さらに、その歯面の傾斜角度を変更することによって、２体の歯車の回転中心軸が成す角度を様々に設定することができる。
【００１３】
このように、本発明の曲線削孔装置では、隣接する各軸の前端歯車および後端歯車をかさ歯車にすることにより、屈折した状態で連結された軸間で回転力を伝達するための歯車機構を簡易な構成にすることができるため、外管の外径を小さくすることができるとともに、製作コストを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の曲線削孔装置であって、削孔軸および延長軸には、軸方向に貫通孔が形成されており、貫通孔を通じて、削孔手段に液体を供給可能であることを特徴としている。
【００１５】
このように、本発明の曲線削孔装置では、削孔軸および延長軸と、外管との間の空間に液体の給水管を設けることなく、削孔軸および延長軸の貫通孔を通じて、削孔手段に液体を供給することができるため、外管内を簡素な構成にすることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の曲線削孔装置であって、削孔手段によって掘削された土砂が、外管内を通じて排土されるように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
このように、本発明の曲線削孔装置では、外管内を通じて排土することにより、外管の周囲で土砂を流動させて排土する場合と比較して、土砂が円滑に移動するため、排土効率を高めることができる。これは、硬質地盤を掘削する場合に有効である。
【発明の効果】
【００１８】
このような曲線削孔装置によれば、曲線孔と同一曲率に形成された外管内において、直線状の削孔軸および延長軸を屈折した状態で連結し、削孔軸および延長軸の歯車によって回転力を伝達しているため、削孔軸および延長軸を硬質な部材によって形成し、その強度を高めることができる。これにより、削孔軸および延長軸に捻れを生じさせることなく、外管の前端部に配置された削孔手段を確実に回転させることができるため、削孔手段を簡易に制御することができ、掘削効率および掘削精度を高めることができる。
また、削孔軸および延長軸の強度を大きくすることにより、削孔手段に大きな回転トルクを伝達することができるため、削孔手段に切削ビットを設け、この削孔手段を回転させて硬質地盤を掘削することができる。
さらに、削孔軸および延長軸の歯車を係合させることにより、延長軸の回転量に基づいて削孔軸の回転量を把握することができるため、削孔手段の回転量を把握することができ、掘削方向を正確に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の曲線削孔装置を示した側面図である。図２は、本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した側断面図である。図３は、本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、本実施形態の曲線削孔装置によって削孔した曲線孔を示した断面図である。
なお、以下の説明において、前方とは図１の左側に対応し、後方とは図１の右側に対応している。
本実施形態では、直径が８０〜２００ｍｍ程度で半径が４ｍ程度の円弧状に形成された曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置を例として説明する。
【００２０】
［曲線削孔装置］
まず、曲線削孔装置１は、図１に示すように、円弧状に形成された外管２と、外管２の前端部に配置された削孔手段３と、前端部が削孔手段３に取り付けられ、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸１０と、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結され、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸２０とを備え、延長軸２０には、複数の他の延長軸２０’が順次に屈折した状態で連結されており、最後方に配置された他の延長軸２０’が駆動装置４によって軸周りに回転し、その回転力が各延長軸２０，２０’を介して削孔軸１０に伝達されることにより、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
【００２１】
［外管］
外管２は、図１および図４に示すように、構築する曲線孔Ｋと同一曲率に形成された中空管であり、削孔作業の終了後には地盤内に残される部材である。この外管２は、所定長さの中空管が順次に継ぎ足されることにより、曲線孔Ｋの全長に対応するように構成されている。
なお、外管２を構成する中空管の継手構造は限定されるものではなく、ボルトジョイントや溶接によって継ぎ足すことができる。
また、外管２は、地盤内で所定の曲率を維持することができる程度の強度を備えていればよく、その材質は限定されるものではない。
【００２２】
［削孔手段］
削孔手段３は、図１に示すように、外管２の前端部の前方に配置されており、中心軸が掘進方向に配置された円形断面の部材であり、その断面は外管２の内径よりも小さくなっている。
さらに、削孔手段３の前端面には、複数の切削ビット３ａが取り付けられており、削孔手段３を中心軸周りに回転させることにより、切削ビット３ａによって地盤を掘削することができる。
また、削孔手段３には、軸方向に貫通した排土用開口部（図示せず）が形成されており、削孔手段３の前端面で掘削された掘削土砂が、排土用開口部を通じて削孔手段３の後方に排土されるように構成されている。
さらに、削孔手段３の中心には、切羽面に注水する水を吐出するための排水孔３ｂが前後方向に貫通している。
【００２３】
［削孔軸］
削孔軸１０は、図１および図２に示すように、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の中空管であって、前端部に削孔手段３が取り付けられており、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
また、削孔軸１０の後端開口部の周縁には、かさ歯車である後端歯車１１が形成されている。
なお、削孔軸１０は、削孔手段３を回転させるための回転力が作用した際に、捻れを生じない程度の強度を有していればよく、その材質は限定されるものではない。
また、削孔手段３に削孔軸１０の前端部を取り付ける構成は、掘削時に取り付け状態を維持することができるのであれば、特に限定されるものではない。
【００２４】
［延長軸］
延長軸２０は、図１および図２に示すように、外管２内で軸周りに回転可能な直線状の中空管であり、前端部が削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結されている。
また、延長軸２０の後端部には、複数の他の延長軸２０’が順次に屈折した状態で連結されており、外管２内には複数（図１では３本）の延長軸２０，２０’が配置されている。
なお、延長軸２０と他の延長軸２０’は同一の構成であり、さらに、削孔軸１０と延長軸２０との連結部、延長軸２０と他の延長軸２０’との連結部、或いは隣接する各他の延長軸２０’，２０’の連結部は全て同一の構成であるため、以下の説明では、削孔軸１０に連結される延長軸２０を中心に説明し、延長軸２０と他の延長軸２０’との連結部、および隣接する各他の延長軸２０’，２０’の連結部の説明は省略する。
また、外管２内に配置される延長軸２０，２０’の本数は限定されるものではなく、構築する曲線孔の長さや曲率に対応して設定され、削孔の進行状況に対応して順次に連結されるものである。
【００２５】
そして、削孔軸１０に対する延長軸２０の屈折角度は、所定長さの延長軸２０が外管２内に収まるように、外管２の曲率に対応して設定されている。
また、削孔軸１０の後端歯車１１に係合するようにして、延長軸２０の前端開口部の周縁には、かさ歯車である前端歯車２１が形成されている。
このように、傾斜した歯面を有する後端歯車１１と前端歯車２１とを係合させることにより、削孔軸１０と延長軸２０とが所定の屈折角度を維持した状態で連結され、さらに、削孔軸１０と延長軸２０との間で回転力が伝達することができる。
なお、延長軸２０は、削孔手段３を回転させるための回転力が作用した際に、捻れを生じない程度の強度を有していればよく、その材質は限定されるものではない。
【００２６】
［継手管］
また、図１および図２に示すように、削孔軸１０と延長軸２０との連結部において、削孔軸１０の後端部および延長軸２０の前端部は、継手管３０に内挿された状態となっている。
この継手管３０と削孔軸１０との隙間、または継手管３０と延長軸２０との隙間には、ベアリング３１，３１が介設されており、各ベアリング３１，３１によって削孔軸１０および延長軸２０が継手管３０内で軸周りに回転自在となっている。
また、各ベアリング３１，３１の内周面が削孔軸１０または延長軸２０の外周面に係合しているとともに、各ベアリング３１，３１の外周面が継手管３０の内周面に係合しており、削孔軸１０と延長軸２０とが継手管３０に係止されているため、削孔軸１０と延長軸２０との離間が防止されている。
【００２７】
また、継手管３０の両端部には、削孔軸１０または延長軸２０と継手管３０との隙間に土砂や水が浸入してしまうことを防止するための環状のパッキン３２が設けられている。
さらに、図２および図３に示すように、削孔軸１０と延長軸２０との連結部には、連結部の前後において外管２内を連通させるための環状のスペーサ３３が着脱自在に設けられている。
このスペーサ３３は、継手管３０に外嵌させた円筒状の取付部３３ａと、取付部３３ａから、その先端部が外管２の内周面に当接するように延長された脚部３３ｂとから構成されており、円周方向に等間隔で４本の脚部３３ｂが設けられている。これにより、各脚部３３ｂの間によって、スペーサ３３の前後で外管２内が連通している。
【００２８】
［給水管］
また、図２および図３に示すように、外管２の中心部には、削孔軸１０および延長軸２０の内部を通過している給水管５が配置されている。
この給水管５の前端部は、削孔手段３（図１参照）の排水孔３ｂに連通しており、後端部は外管２から突出して貯水タンク（図示せず）に接続されている。このようにして、貯水タンクから給水管５を通じて削孔手段３に給水可能となっている。なお、削孔手段３と給水管５の排水孔３ｂとの接続部には、スイベル（図示せず）が介設されており、このスイベルを設けることにより、削孔手段３を回転させた際に、給水管５を回転させることなく、給水可能となっている。
これにより、本実施形態の曲線削孔装置１では、削孔軸１０および延長軸２０と、外管２との間の空間に給水管５を配置することなく、削孔手段３に水を供給することができるため、外管２内を簡素な構成にすることができる。
【００２９】
さらに、延長軸２０の前端部には、給水管５の損傷を防止するための案内部材６が内挿されている。
この案内部材６は、管状の部材であり、その前端部は削孔軸１０内に突出している。そして、給水管５は案内部材６内を通過することにより、削孔軸１０と延長軸２０とに渡って配置されているため、給水管５と後端歯車１１または前端歯車２１との接触による損傷が防止されている。
【００３０】
［駆動装置］
駆動装置４は、最後方に配置された他の延長軸２０’を軸周りに回転可能な出力部を備えており、各種既存の装置を用いることができる。そして、最後方に配置された他の延長軸２０’の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、他の延長軸２０’を駆動装置４の出力によって回転させることにより、その回転力が各延長軸２０，２０’を介して削孔軸１０に伝達され、削孔軸１０とともに削孔手段３が回転するように構成されている。
【００３１】
このように、本実施形態の曲線削孔装置１では、曲線孔と同一曲率に形成された外管２内に配置された直線状の削孔軸１０および各延長軸２０，２０’を屈折した状態で連結し、隣接する各軸１０，２０，２０’の歯車を係合させることにより、延長軸２０，２０’の回転力を削孔軸１０に伝達しているため、削孔軸１０および延長軸２０，２０’を硬質な材質によって形成することができ、外管２内の各軸１０，２０，２０’の強度を高めることができる。これにより、外管２内の各軸１０，２０，２０’に捻れを生じさせることなく、外管２の前端部に設けられた削孔手段３を確実に回転させることができる。
また、削孔軸１０および延長軸２０，２０’の強度を大きくすることにより、削孔手段３に大きな回転トルクを伝達することができるため、切削ビット３ａが設けられた削孔手段３によって硬質地盤を掘削することができる。
さらに、隣接する各軸１０，２０，２０’の後端歯車１１および前端歯車２１をかさ歯車にすることにより、屈折した状態で連結された各軸１０，２０，２０’の間で回転力を伝達するための歯車機構を簡易な構成にすることができ、外管２の外径を小さくすることができるとともに、曲線削孔装置１の製作コストを抑制することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の曲線削孔装置１を用いた曲線孔の削孔作業について説明する。
ここでは、トンネルの側壁を円弧状に切り欠いて拡幅するために、切り欠き部の外形に沿って曲線孔を削孔する場合を例として説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、構築する曲線孔Ｋ（図４参照）と同一曲率に形成された円弧状の外管２の前端部に削孔手段３を配置し、外管２の後端部から挿入した削孔軸１０の前端部を削孔手段３に取り付ける。
また、削孔軸１０の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、削孔軸１０が駆動装置４の出力によって軸周りに回転可能な状態にする。
さらに、削孔軸１０の内部に給水管５を挿入し、スイベル（図示せず）を介して、給水管５の前端部を削孔手段３の排水孔３ｂ（図１参照）に連通させるとともに、後端部を外管２から突出させて貯水タンク（図示せず）に接続する。
【００３４】
続いて、図１に示すように、削孔手段３を曲線孔Ｋの始点となる位置に当接させ、駆動装置４を始動させて削孔軸１０を軸周りに回転させることにより、削孔手段３によって地盤を掘削する。
また、給水管５から削孔手段３に水を供給し、削孔手段３の排水孔３ｂから切羽面に注水することにより、地盤の硬度を低下させることができるため、掘削効率を高めることができる。
さらに、掘削土砂は、削孔手段３の排土用開口部（図示せず）から外管２内に取り込まれ、削孔軸１０と外管２との間の空間を通じて、外管２の後端部から排土される。これにより、外管２の周囲で土砂を流動させて排土する場合と比較して、掘削土砂を円滑に排土することができる。
このようにして、削孔手段３によって地盤を掘削することにより、削孔軸１０および外管２を曲線孔Ｋの曲率に沿って地盤内に掘進させる。
【００３５】
そして、削孔軸１０の後部まで掘進させて、削孔軸１０の回転を一端停止した後に、延長軸２０を外管２の後端部から挿入し、その前端部の前端歯車２１を削孔軸１０の後端歯車１１に係合させることにより、延長軸２０の前端部を削孔軸１０の後端部に対して屈折した状態で連結する。
また、図２に示すように、継手管３０にスペーサ３３を取り付け、この状態で継手管３０およびスペーサ３３を削孔軸１０と延長軸２０との連結部の周囲に配置する。さらに、延長軸２０の内部に給水管５を配置する。
一方、延長軸２０の後端部を駆動装置４の出力部に取り付け、延長軸２０が駆動装置４の出力によって軸周りに回転可能な状態にする。
【００３６】
続いて、駆動装置４を始動させて延長軸２０を軸周りに回転させることにより、削孔手段３によって地盤を掘削する。
ここで、本実施形態の曲線削孔装置１では、屈折した状態で連結させた直線状の削孔軸１０および延長軸２０の歯車を係合させることにより、各軸１０，２０の間で回転力を伝達しており、外管２内の各軸１０，２０の強度を大きくすることができるため、外管２の前端部に設けられた削孔手段３に大きな回転トルクを伝達することができ、切削ビット３ａが設けられた削孔手段３によって硬質地盤を確実に掘削することができる。
【００３７】
さらに、削孔軸１０と延長軸２０との連結部に設けたスペーサ３３には、連通開口部３３ａが形成されており、スペーサ３３の前後が連通しているため、外管２内で掘削土砂を詰まらせることなく、円滑に排土することができる。
そして、削孔手段３によって地盤を掘削することにより、削孔軸１０、延長軸２０および外管２を曲線孔Ｋの曲率に沿って地盤内に掘進させる。
【００３８】
また、削孔軸１０、延長軸２０および外管２の掘進に伴って、延長軸２０の後端部に他の延長軸２０’を順次に連結するとともに、外管２を順次に継ぎ足して延長する。このようにして、削孔軸１０、延長軸２０，２０’および外管２を延長しながら掘進し、図４に示すように、曲線孔Ｋを構築する。
その後、外管２内から削孔手段３、削孔軸１０および各延長軸２０，２０’を引き抜いて回収し（図１参照）、地盤内に外管２を残した状態にする。
【００３９】
さらに、同様にして、複数の曲線孔Ｋをトンネルの延長方向に並設して構築し、曲線孔Ｋとトンネルの側壁面とに挟まれた切り欠き部Ｔを取り除くことにより、トンネルの側壁を拡幅する。このとき、取り除かれる切り欠き部Ｔは、その外形が複数の曲線孔Ｋによって縁切りされているため、トンネルの側面を簡易に切り欠いて拡幅することができる。
このようにして、トンネルの側壁を拡幅することができるため、曲線削孔装置１を用いて、トンネル内に退避所や避難通路、或いは道路の分岐合流部を構築することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されるものではない。
図５は、本実施形態の他の構成を示した図で、削孔手段の断面が外管の前端面と略同一に形成された構成の側面図である。図６は、本実施形態の曲線削孔装置の他の構成を示した図で、ウォータージェットを用いた構成の側面図である。
【００４１】
例えば、本実施形態では、図１に示すように、外管２の内径よりも小さく形成された削孔手段３を用いているが、図５に示すように、断面が外管２の前端面と略同一の直径に形成された削孔手段３’を用いてもよい。
この構成においても、削孔手段３’に削孔軸１０の前端部を取り付ける構成は、特に限定されるものではないが、一端が閉塞された曲線孔を構築し、削孔軸１０および延長軸２０を外管２から引き抜く際に、削孔手段３’が外管２内を通過することができないため、削孔手段３’を地盤内に残した状態で、削孔軸１０および延長軸２０を外管２から引き抜く必要がある。
そこで、このような場合に対応するため、前記した構成では、削孔軸１０の前端部に形成した雄ネジを、削孔手段３’に形成した雌ネジに螺着させ、掘削時にはネジが締め付けられる方向に削孔軸１０を回転させることにより、削孔手段３と削孔軸１０との螺着状態を維持している。そして、削孔手段３’から削孔軸１０を取り外す際には、掘削時の回転方向と逆方向、すなわちネジを緩める方向に削孔軸１０を回転させることにより、削孔手段３’と削孔軸１０との螺着を解除することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、図１に示すように、複数の切削ビット３ａを有する削孔手段３によって地盤を掘削しているが、軟弱地盤に曲線孔Ｋを削孔する場合には、図６の側面図に示すように、ウォータージェットによる削孔手段４を用いてもよい。このウォータージェットによる削孔手段４では、高圧水を切羽面に噴射することによって地盤を切削しており、その掘削方向を調整する際には、削孔手段４を中心軸周りに回転させて噴射方向を変化させる必要がある。
【００４３】
このとき、本実施形態の曲線削孔装置１では、外管２内に配置された直線状の各軸１０，２０，２０’の歯車１１，２１を係合させることにより、各軸１０，２０，２０’の間で回転を伝達しており、最後方に配置された他の延長軸２０’の回転量に基づいて、削孔軸１０の回転量を把握することができるため、地盤内における削孔手段４の回転量を把握することができ、削孔手段４の掘削方向を正確に調整することができる。
なお、軟弱地盤を掘削する際には、外管２の周囲で掘削土砂を流動させて排土することができ、外管２内を通じて排土する必要がなくなるため、隣接する各軸１０，２０，２０’の連結部において、外管２内をスペーサ３３（図２参照）によって連通させる必要がなくなり、外管２の外径を小さくすることができる。
【００４４】
また、削孔手段３は、切削ビット３ａによって地盤を切削する構成や（図１参照）、高圧水の噴射によって地盤を切削する構成（図５参照）に限定されるものではなく、地盤を打撃して地盤を粉砕するエアーハンマーなど、各種土質に対応させて適宜に選択することができる。なお、削孔手段３をエアーハンマーによって構成した場合には、削孔軸１０および延長軸２０，２０’の内部に圧縮空気の供給管を配置することができる。
【００４５】
また、図１、図５および図６に示す曲線削孔装置１において、削孔軸１０および各延長軸２０，２０’に設けた歯車１１，２１の歯面の傾斜角度を変更して、各軸１０，２０，２０’が成す角度を変更することにより、各種曲率の曲線孔を削孔することができる。また、曲線孔の曲率は一定である必要はなく、楕円形状の曲線孔を構築することもできる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、トンネルの側壁を拡幅する作業に曲線削孔装置１を用いた場合を例として説明したが、本発明の曲線削孔装置１は、曲線孔を構築する各種施工に用いることができる。例えば、曲線削孔装置１を用いて曲線孔４（図４参照）を構築し、地盤内に残された外管２内に固化剤を注入することにより、予め外管２に形成した複数の貫通孔を通じて地盤内に固化剤を注入して、地盤を改良することもできる。また、固化剤の変わりに凍結防止剤を地盤に注入した場合には、地盤の凍結を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の曲線削孔装置を示した側面図である。
【図２】本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した側断面図である。
【図３】本実施形態の曲線削孔装置の連結部を示した図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本実施形態の曲線削孔装置によって削孔した曲線孔を示した断面図である。
【図５】本実施形態の他の構成を示した図で、削孔手段の断面が外管の前端面と略同一に形成された構成の側面図である。
【図６】本実施形態の曲線削孔装置の他の構成を示した図で、ウォータージェットを用いた構成の側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 曲線削孔装置
２ 外管
３ 削孔手段
１０ 削孔軸
１１ 後端歯車
２０ 延長軸
２０’ 他の延長軸
２１ 前端歯車
Ｋ 曲線孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置であって、
前記曲線孔と同一曲率に形成された外管と、
前記外管の前端部に配置された削孔手段と、
前端部が前記削孔手段に取り付けられ、前記外管内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸と、
前端部が前記削孔軸の後端部に対して屈折した状態で連結され、前記外管内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸と、を備え、
前記削孔軸の後端部に設けられた後端歯車と、前記延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、前記延長軸の回転力が前記削孔軸に伝達され、前記削孔軸とともに前記削孔手段が回転するように構成されていることを特徴とする曲線削孔装置。
【請求項２】
前記削孔軸には、複数の前記延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、
前方の前記延長軸の後端部に設けられた後端歯車と、後方の前記延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、前記各延長軸に回転力が伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の曲線削孔装置。
【請求項３】
前記後端歯車および前記前端歯車は、かさ歯車であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の曲線削孔装置。
【請求項４】
前記削孔軸および前記延長軸には、軸方向に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔を通じて、前記削孔手段に液体を供給可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の曲線削孔装置。
【請求項５】
前記削孔手段によって掘削された土砂が、前記外管内を通じて排土されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の曲線削孔装置。
【請求項１】
曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置であって、
前記曲線孔と同一曲率に形成された外管と、
前記外管の前端部に配置された削孔手段と、
前端部が前記削孔手段に取り付けられ、前記外管内で軸周りに回転可能な直線状の削孔軸と、
前端部が前記削孔軸の後端部に対して屈折した状態で連結され、前記外管内で軸周りに回転可能な直線状の延長軸と、を備え、
前記削孔軸の後端部に設けられた後端歯車と、前記延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、前記延長軸の回転力が前記削孔軸に伝達され、前記削孔軸とともに前記削孔手段が回転するように構成されていることを特徴とする曲線削孔装置。
【請求項２】
前記削孔軸には、複数の前記延長軸が順次に屈折した状態で連結されており、
前方の前記延長軸の後端部に設けられた後端歯車と、後方の前記延長軸の前端部に設けられた前端歯車とを係合させることにより、前記各延長軸に回転力が伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の曲線削孔装置。
【請求項３】
前記後端歯車および前記前端歯車は、かさ歯車であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の曲線削孔装置。
【請求項４】
前記削孔軸および前記延長軸には、軸方向に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔を通じて、前記削孔手段に液体を供給可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の曲線削孔装置。
【請求項５】
前記削孔手段によって掘削された土砂が、前記外管内を通じて排土されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の曲線削孔装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２８７５１（Ｐ２００６−２８７５１Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０４８４７（Ｐ２００４−２０４８４７）
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３９００３６５０４）日特建設株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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