水抜き管および水抜き管の埋設方法
【課題】 削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に防止することができる水抜き管および水抜き管の埋設方法を提供する。
【解決手段】 ジャケット管１は、ロッド２の先端に設けられたロストビット３に接続され、ロッド２を介して伝達される削岩機８の回転掘削力が伝達されて掘進するロストビット３の掘進に伴って地中に埋設される。このジャケット管１は、パイプジャケット１１を備え、その先端部および後端部に先端口金１２と後端口金１３が設けられている。パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられている。保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。
【解決手段】 ジャケット管１は、ロッド２の先端に設けられたロストビット３に接続され、ロッド２を介して伝達される削岩機８の回転掘削力が伝達されて掘進するロストビット３の掘進に伴って地中に埋設される。このジャケット管１は、パイプジャケット１１を備え、その先端部および後端部に先端口金１２と後端口金１３が設けられている。パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられている。保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの構築領域の地山などの地盤を掘削して水抜き管を埋設する水抜き管および水抜き管の埋設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルを構築する際、地山中における水圧や湧水を減少するために、地山の水抜きを行う、いわゆる水抜き工法が知られている。この水抜き工法は、有孔鋼管を地山に埋設することによって水抜きを行うものである（たとえば、特許文献１参照）。この水抜き工法では、水抜き管を地山に埋設するにあたり、ロッドの先端に設けられた削孔ビットに水抜き管を取り付け、このロッドに対して削岩機によって回転掘削力を付与することにより、削孔ビットに回転掘削力を伝達し、削孔ビットで地山を掘進する。その後、ロッドを除去して、有孔鋼管を地山に埋設した状態として、地山中における排水を促進するようにしている。また、ここでの水抜き管としては、有孔鋼管が用いられていた。
【０００３】
また、地中内に埋設される長尺状であり、透水性を有するものとして、サンドドレーン工法において砂杭を保形するための長尺管状構造体が知られている（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】特許第３１９８０８７号公報
【特許文献２】特許第３２３８８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された水抜き工法においては、地盤に埋設する水抜き管として有孔鋼管が用いられている。このため、地盤における水抜きを行う際、地盤内の細粒分や砂分が流出して地盤内に空洞を生じさせたり、有孔鋼管における孔が細粒分や砂分によって目詰まりして水抜き効果が低減したりするという問題があった。また、地山からの土圧や地山の変形などにより、埋設した水抜き管が折れ曲がり、湧水の排出路が遮断されるという問題があった。
【０００５】
この問題に対して、たとえば特許文献２に開示された長尺管状構造体を水抜き管として用いることが考えられる。しかしながら、この長尺管状構造体は、フレキシブルであり、可とう性を有するものであるとともに、孔壁内でむき出しとなっている。このため、水抜き管を地山に打ち込む際に、孔壁との摩擦が大きくなり、水抜き管を破損させる懸念があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に防止することができる水抜き管および水抜き管の埋設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係る水抜き管は、地中に埋設される水抜き管であって、可とう性を有する筒状のフレキシブル筒状織物で形成された水抜き管本体を備え、フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されており、筒状保護管に、排水開口部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る水抜き管では、フレキシブル筒状織物を水抜き管本体として用いている。このため、水抜き管本体には、孔壁との間の摩擦による破損等が生じることが懸念される。この点、本発明に係る水抜き管では、フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されている。このため、水抜き管本体と孔壁との接触を防止することができるので、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に防止することができる。しかも、筒状保護管に排水開口部が形成されているので、水抜き管本体の排水機能を十分発揮させることができる。
【０００９】
ここで、フレキシブル筒状織物と筒状保護管とが、非接着とされている態様とすることができる。
【００１０】
このように、フレキシブル筒状織物と筒状保護管とが、非接着とされていることにより、水抜き管本体の排水機能を阻害しないようにすることができる。
【００１１】
また、排水開口部は、筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなる態様とすることができる。
【００１２】
このように、排水開口部は、筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなることにより、筒状保護管の強度を十分に保持したまま高い排水性能を発揮させることができる。
【００１３】
さらに、筒状保護管が塩化ビニル製である態様とすることができる。このように、筒状保護管としては塩化ビニルを好適に用いることができる。
【００１４】
また、筒状保護管が薄肉鋼管である態様とすることができる。このように、筒状保護管としては薄肉鋼管を好適に用いることができる。
【００１５】
また、筒状保護管として、筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いることができる。このように、筒状保護管としては、筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いることが好適である。
【００１６】
また、上記課題を解決した本発明に係る水抜き管の埋設方法は、ロッドの先端に設けられた削孔ビットに対して、ロッドを介して回転掘削力を付与することによって地盤を掘進し、削孔ビットに、ロッドを内部に収容する水抜き管を接続して、削孔ビットの掘進に伴って水抜き管を地山に埋設するにあたり、水抜き管として、上記水抜き管を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る水抜き管および水抜き管の埋設方法によれば、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に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、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本発明の第１の実施形態に係るジャケット管を埋設する装置の側面図、図２はジャケット管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図、図３はジャケット管の斜視図、図４はパイプジャケットの模式的斜視図、図５はジャケット管の正断面図、図６はジャケット管の中央部の側断面図、図７はジャケット管を埋設するシステム全体の側断面図である。また、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【００１９】
図１に示すように、水抜き工法などを行うにあたり、水抜き管であるジャケット管１が地中に埋設される。ジャケット管１は、図２に示すように、トンネル構築領域Ｘの周囲における所定の位置にある程度、たとえば３０〜５０ｍ程度の間隔をおいて複数本埋設される。トンネル構築領域Ｘにトンネルを掘削する際に、このジャケット管１を複数埋設することにより、切羽の水圧や湧水の減少を図っている。
【００２０】
図３に示すように、ジャケット管１は、水抜き管本体であるパイプジャケット１１を備えている。このパイプジャケット１１における先端部には先端接続継手である先端口金１２が取り付けられ、後端部には後端接続継手である後端口金１３が取り付けられている。先端口金１２の内側面には、雌ネジ部が形成されており、後端口金１３の外側面には雄ネジ部が形成されている。先端口金１２の雌ネジ部に後端口金１３の雄ネジ部をねじ込むことにより、ジャケット管１同士が連結可能とされている。
【００２１】
ジャケット管１としては、これらの雄ネジ部と雌ネジ部とは、互いに入れ違えて配置した態様とすることもできる。また、先端口金１２および後端口金１３とパイプジャケット１１との接続を強固にするために、接着剤を併用したり、各ネジ部をタケノコ状にしたりすることもできる。
【００２２】
パイプジャケット１１は、直径が７５ｍｍであり、長さが３０５０ｍｍの可とう性を有するフレキシブル筒状織物からなり、図４に示すように、タテ糸１４とヨコ糸１５ａ，１５ｂによって形成されている。タテ糸１４はポリエステル繊維の紡績糸７０９０ｄｔｅｘからなり、ヨコ糸１５ａ，１５ｂはそれぞれ亜鉛めっき硬鋼線６０Ｃφ１．６ｍｍ、ポリエステル樹脂からなる剛直なモノフィラメント糸φ１．６ｍｍからなる。このフレキシブル筒状織物では、複数本のタテ糸１４と、２種類のヨコ糸１５ａ，１５ｂが用いられている。この複数のタテ糸１４に対して、ヨコ糸１５ａ，１５ｂがスパイラル（螺旋）状に織り込まれている。また、タテ糸１４の本数は１４４本、ヨコ糸の打ち込み（長さ方向への込み具合）は４．０本／ｃｍである。
【００２３】
さらに説明すると、ヨコ糸１５ａ，１５ｂは、いずれもスパイラル状をなしており、それぞれ交互に挿入された状態で配置されている。この２本のヨコ糸１５ａ，１５ｂに対して、タテ糸１４が、ヨコ糸１５ａ，１５ｂが形成するスパイラルの軸方向に沿って配置されている。このとき、タテ糸１４は、ヨコ糸１５ａ，１５ｂが形成するスパイラルの半径方向に振幅を有する波状をなしており、隣り合うタテ糸１４とは、ヨコ糸１５ａ，１５ｂのうちのいずれか１本分の位相差を持って配置されている。
【００２４】
このフレキシブル筒状織物は網目が細かいため、細粒分や砂分が流出しにくく、全周面で集水する構造であるため、有孔管に比べて目詰まりしにくい。しかしながら、透水係数は１０−１〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ程度と大きく、集水能力が高い水抜き管である。また、一方のヨコ糸１５ａとして硬鋼線を用いることにより、ジャケット管１を削孔に挿入した後、地山の土圧に対して扁平につぶれないだけの剛性を確保することができる。また、他方のヨコ糸１５ｂとしてモノフィラメント糸を用いることにより、ジャケット管１の全体としての軽量化を図ることができる。
【００２５】
ジャケット管１は、ロッド２によって回転させられるロストビット３の掘進によって地山に埋設されるが、タテ糸１４に対してヨコ糸１５ａ，１５ｂがスパイラルに挿入される方向（スパイラル状の回転進行方向）は、削孔時におけるロッド２の回転方向とされている。スパイラル状をなすヨコ糸１５ａ，１５ｂの回転進行方向をロッド２の回転方向とすることにより、ロッド２の回転力がジャケット管１に影響を与えたとしても、ロッド２の回転によってヨコ糸１５ａ，１５ｂがタテ糸１４に対して締め付けられる方向に対する回転が付与されることになる。したがって、タテ糸１４に対するヨコ糸１５ａ，１５ｂの緩みを防止することができる。この結果、ジャケット管１の軸方向の剛性が損なわれることによるジャケット管１の蛇行を防止することができる。
【００２６】
また、図３および図５に示すように、ジャケット管１の周囲には、筒状保護管である保護用外管１６が設けられている、保護用外管１６は、剛性を有しており、パイプジャケット１１を包むように配設されている。また、保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。これらのスリット１７は、いずれも同一形状をなしており、その長手方向が保護用外管１６の軸方向に沿うようにして形成されている。
【００２７】
保護用外管１６の素材としては、孔壁との摩擦係数が、パイプジャケット１１と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材が用いられている。本実施形態では、保護用外管１６は塩化ビニル製である。また、塩化ビニルのほか薄肉鋼板などを用いることもできる。
【００２８】
スリット１７は、長さが７５０ｍｍであり、保護用外管１６の断面に６個が形成され、保護用外管１６の全体として２４個のスリット１７が形成されている。保護用外管１６は、その先端部が先端口金１２に接着剤によって固定され、後端部が後端口金１３に溶接固定されている。また、保護用外管１６の径は、先端口金１２および後端口金１３のそれぞれの外径と同径か、あるいはそれよりも小さくされている。さらに、保護用外管１６とパイプジャケット１１とは非接着状態とされている。
【００２９】
また、図６および図７に示すように、ジャケット管１の内部にはロッド２が配設されており、ロッド２の先端には削孔ビットであるロストビット３が取り付けられている。また、ロストビット３とジャケット管１との間には、ケーシングトップ５が介在されており、ロストビット３とロッド２との間にはシャンクデバイス４が介在されている。さらに、ジャケット管１とロッド２との間には、ガイド管であるガイドチューブ６が配設されている。このように、ジャケット管を埋設する装置は、保護用外管１６と、ジャケット管１と、ガイドチューブ６と、ロッド２とのいわば四重管構造をなしている。
【００３０】
ロッド２の後端部は、アダプタ部材７を介して削岩機８に回転可能に接続されている。また、ガイドチューブ６は、アダプタ部材７の先端位置に配置されており、削岩機８からの推進力を伝達可能とされている。削岩機８は、ロッド２を介してロストビット３に対して回転掘削力を付与している。なお、ここでの回転掘削力とは、回転力のほか、推進力や打撃力などを含んだ掘削力を意味するものである。また、ジャケット管１におけるもっとも削岩機８側に配設されたパイプジャケット１１の後端口金１３には、保護キャップ１８がねじ込まれている。この保護キャップ１８により、後端口金１３のネジ山の損傷を防止している。
【００３１】
ロッド２は、図５および図７に示すように、ガイドチューブ６よりも小径であり、ジャケット管１の軸方向に沿って配設されている。ロッド２は、その軸方向中央部におけるロッド中央部２１と、ロッド先端部２２と、ロッド後端部２３とによって形成されている。また、ロッド２の軸方向に直交する断面中央位置には、流水通路２４が形成されている。流水通路２４は、ロッド後端部２３からロッド中央部２１を経てロッド先端部２２までを貫いて形成されている。
【００３２】
また、ロッド中央部２１は軸方向に対して直交する断面の形状が略正六角形をなしており、ロッド先端部２２およびロッド後端部２３は、それぞれ軸方向に対して直交する断面の形状がロッド中央部２１よりも小さい略円形状をなしている。なお、本実施形態では、ロッドの断面は略正六角形をなしているが、略円形の形態などとすることもできる。ロッド先端部２２およびロッド後端部２３は互いに同径とされており、カップリング２５を介して接続可能とされている。カップリング２５の内側断面形状は、ロッド先端部２２およびロッド後端部２３の断面外形状と同形状の断面内形状と略同一とされている。先行するロッド２におけるロッド後端部２３と後続するロッド２におけるロッド先端部２２とをカップリング２５にねじ込むことにより、ロッド２同士がその軸方向に沿って接続される。
【００３３】
最先に位置するロッド２の先端にはシャンクデバイス４が取り付けられ、シャンクデバイス４の先端部にはロストビット３が取り付けられている。ロストビット３は、図７に示すように、ヘッド部３１を備えており、ヘッド部３１の先端にカッタ３２が取り付けられている。ヘッド部３１は、先端が大径で後端が小径の回転体形状をなしている。ロストビット３は、ロッド２から伝達される回転掘削力により、地山を掘削しながら前進する。また、ロストビット３の後端部には、内側断面形状が円形のシャンクデバイス接続部３３が形成されており、シャンクデバイス接続部３３の先端部には、係止孔３４が形成されている。さらに、ロストビット３には、土砂を掘削した際に、その土砂と混合してスライムを生成する水を供給する噴水口３５が形成されている。さらに、ロストビット３は、側方が切り欠かれており、生成したスライムをケーシングトップ５側へ移送するための移送流路３６が形成されている。
【００３４】
ロストビット３のヘッド部３１とロッド２との間には、シャンクデバイス４が設けられている。シャンクデバイス４の後端部には、ロッド接続部４１が形成されている。ロッド接続部４１の内側断面形状は、ロッド２におけるロッド先端部２２の断面外形状とほぼ同形状とされており、ロッド２のロッド先端部２２がシャンクデバイス４に嵌め込まれている。なお、本実施形態では、削孔ビットとしてロストビット３を用いているが、リングロストビットと回収インナービットを合わせた削孔ビットなど、適宜の削孔ビットを用いることができる。
【００３５】
また、シャンクデバイス４の先端には、ロストビット接続軸４２が設けられている。ロストビット接続軸４２の外側断面形状は、ロストビット３に形成されたシャンクデバイス接続部３３の内側断面形状とほぼ同形状をなしている。シャンクデバイス４におけるロッド接続部４１は、ケーシングトップ５の後行管５２の内径よりわずかに小さい外径を有し、ロストビット接続軸４２との間に、前方に縮径するテーパ状の伝達面を形成する。ケーシングトップ５における先行管５１の後端部は、前方が縮径するテーパ状の受け面を形成し、シャンクデバイス４の伝達面とケーシングトップ５の受け面とを当接させて削岩機８の打撃と推進をケーシングトップ５に伝達する態様としている。
【００３６】
また、シャンクデバイス４の先端部には、軸方向に対して交差する方向に突出する嵌合突起４３が設けられており、ロストビット３における係止孔３４に挿入されている。嵌合突起４３が係止孔３４に挿入されていることにより、ロッド２の回転をロストビット３に対して確実に伝達することができる。
【００３７】
さらに、シャンクデバイス４には、図７および図８に示すように、シャンクデバイス４の軸方向に沿った流水通路４４が形成されている。流水通路４４の後端は、ロッド２に形成されている流水通路２４と連通する。また、流水通路４４の途中位置には噴水口４５が形成されている。さらに、シャンクデバイス４の側方は切り欠かれており、スライムをガイドチューブ６側へ移送するための移送流路４６が形成されている。なお、噴水口４５を形成しない態様とすることもできる。
【００３８】
シャンクデバイス４の周囲には、ケーシングトップ５が設けられている。ケーシングトップ５は、先行管５１と後行管５２とを備えており、先行管５１と後行管５２とは溶接固定されている。なお、先行管５１と後行管５２とはネジ接続された態様とすることもできる。また、ケーシングトップ５の外径は、ロストビット３におけるヘッド部３１の先端の外径よりもわずかに小さくされている。ケーシングトップ５の外径をロストビット３におけるヘッド部３１の先端の外径よりも小さくすることにより、ケーシングトップ５およびケーシングトップ５に牽引されるジャケット管１の地山に対する挿入をスムーズにすることができる。また、ケーシングトップ５の先端にロストビット３におけるヘッド部３１の後端が挿入されている。
【００３９】
また、ロストビット３およびシャンクデバイス４は、ケーシングトップ５に対して相対的に回転可能とされている。このため、ロッド２が回転することにより、ロッド２の回転力がシャンクデバイス４に伝達される。シャンクデバイス４に伝達された回転力はロストビット３のヘッド部３１に伝達され、ヘッド部３１がケーシングトップ５に対して相対的に回転する。ここで、削岩機８からの回転掘削力は、ロッド２およびシャンクデバイス４を介してロストビット３に伝達するが、ケーシングトップ５には伝達しない設計構造とされている。
【００４０】
ケーシングトップ５における後行管５２の後端部外側面には、水抜き管接続部５３が形成されている。水抜き管接続部５３の外側面には、ジャケット管１における後端口金１３の外側面に形成された雄ネジ部と同様の雄ネジ部が形成されている。この水抜き管接続部５３における雄ネジ部にジャケット管１の先端口金１２の雌ネジ部をねじ込むことにより、ケーシングトップ５における後行管５２に対してジャケット管１が接続される。ケーシングトップ５にジャケット管１が取り付けられることにより、ケーシングトップ５に牽引されてジャケット管１が前進する。
【００４１】
また、ケーシングトップ５の後行管５２とロッド２との間には、スライムを移送するための移送流路５６が形成されている。この移送流路５６は、ケーシングトップ５の先行管５１とシャンクデバイス４との間に形成された移送流路４６と連通している。
【００４２】
ガイドチューブ６は、剛性を有する鋼管であり、その外径がケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径であり、内径がロッド２よりも大径とされており、ジャケット管１の内側でジャケット管１とロッド２との間に配置されている。なお、ガイドチューブとしては塩化ビニルを材料とする塩ビ管などを用いることもできる。ガイドチューブ６は、互いの略同径のリード管６０とチューブ本体６１を備えている。チューブ本体６１の先端部には先端継手部６２が形成され、リード管６０の後端部およびチューブ本体６１の後端部には、それぞれ後端継手部６３が形成されている。また、先端継手部６２の内側面には雌ネジ部が形成されており、先行するガイドチューブ６の後端継手部６３に後続するガイドチューブ６の先端継手部６２をねじ込むことにより、ガイドチューブ６同士がその軸方向に沿って接続される。
【００４３】
ガイドチューブ６は、もっともケーシングトップ５側にリード管６０が配置されており、リード管６０の後端継手部に６３にチューブ本体６１の先端継手部６２がねじ込まれて、チューブ本体６１がリード管６０に接続される。このチューブ本体６１の後端継手部６３に後行するチューブ本体６１の先端継手部６２が接続される。こうして長尺のガイドチューブ６が形成される。さらに、ガイドチューブ６におけるもっとも削岩機８側の後端継手部６３には、保護キャップ６８がねじ込まれている。この保護キャップ６８により、後端継手部６３のネジ山の損傷を防止している。
【００４４】
また、ガイドチューブ６とロッド２との間には、スライムを移送するための移送流路６５が形成されている。この移送流路６５は、ケーシングトップ５の後行管５２とロッド２との間に形成された移送流路５６と連通している。ガイドチューブ６の外径は、ケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径に近い径とされ、クリアランスを１ｍｍ程度とされている。さらに、ガイドチューブ６におけるリード管６０とケーシングトップ５の後行管５２との間には、図示しないＯリングが介在されている。このため、ジャケット管１とガイドチューブ６との間にスライムが流入することを防止することができる。
【００４５】
また、ガイドチューブ６の先端部は、シャンクデバイス４に対して、５０ｃｍ程度離間した位置に配置される。さらに、ケーシングトップ５の後行管５２と、リード管６０のラップ長は５０ｃｍ程度とされている。ラップ長を５０ｃｍ程度設けることにより、ケーシングトップ５に対するガイドチューブ６の抜けを防止している。このラップ長は、長くすることにより、ガイドチューブ６がケーシングトップ５から抜けにくくなるが、その一方でケーシングトップ５の重量が嵩み、施工性等が低下する。これらの点を考慮して、ケーシングトップ５の後行管５２と、リード管６０のラップ長は、適宜の長さに設定することができる。
【００４６】
アダプタ部材７は、フロントアダプタ７０およびロッドアダプタ７５を有しており、フロントアダプタ７０は、ロッドアダプタ７５よりもロストビット３側に配置されている。フロントアダプタ７０における先端部には、ガイドチューブ６の後端部に取り付けられた保護キャップ６８が挿入される挿入孔７１が形成されている。この挿入孔７１に保護キャップ６８が挿入されることにより、削岩機８からの推進力をガイドチューブ６に伝達するとともに、ガイドチューブ６の後端部の上下左右方向における揺れを防止している。
【００４７】
さらに、フロントアダプタ７０には、その軸方向に沿ってロッド２を貫通させる貫通孔７２が形成されている。ロッド２は、貫通孔７２を貫通してフロントアダプタ７０よりも削岩機８側に配置されたロッドアダプタ７５まで到達している。また、フロントアダプタ７０には、スライムを排出するためのスライム排出孔７３が形成されている。
【００４８】
ロッドアダプタ７５は、ロッド接続軸７６を備えている。ロッド接続軸７６はフロントアダプタ７０に形成された貫通孔７２に貫通しており、フロントアダプタ７０に対して相対的に回転可能とされている。
【００４９】
ロッド接続軸７６は、外断面形状がロッド２におけるロッド後端部２３の外断面形状とほぼ同形状の棒状をなしている。ロッド２におけるロッド後端部２３とロッドアダプタ７５のロッド接続軸７６とは、カップリング７７によって接続されており、ロッド後端部２３とロッドアダプタ７５のロッド接続軸７６とをそれぞれ前後方向からカップリング７７にねじ込むことにより、ロッド２とロッドアダプタ７５とがその軸方向に沿って接続される。ロッドアダプタ７５の後端部には、削岩機８における出力軸８１が嵌め込まれる削岩機接続部７８が設けられている。削岩機接続部７８は、ロッド接続軸７６の後端部に形成されており、削岩機接続部７８に付与された回転掘削力がロッド接続軸７６を介してロッド２に伝達される。また、フロントアダプタ７０とロッドアダプタ７５の接続部には、緩衝リング７９が介在されている。
【００５０】
削岩機８は、出力軸８１を備えており、出力軸８１は、削岩機接続部７８に接続されている。削岩機８では、ロッドアダプタ７５におけるロッド接続軸７６に接続されたロッド２を回転させるとともに、ロッド２を前後方向に移動させて推進力や打撃力（掘削力）を付与している。なお、ガイドチューブ６には回転力を付与せず、推進力を付与する設計構造とされている。
【００５１】
削岩機８から付与された回転掘削力は、ロッド２を介してロストビット３に伝達される。ロストビット３は、付与された回転掘削力により地山を掘削するとともに前進する。また、ロッド２における流水通路２４には、図示しない給水装置から水が供給される。
【００５２】
続いて、本実施形態に係る水抜き工法の手順について説明する。
【００５３】
本実施形態に係る水抜き管を用いた水抜き工法では、まず、削岩機８によってロッド２を介してロストビット３を回転させ、ロストビット３の回転掘削力によって地山Ｔの掘削を始める。このとき、ロストビット３の後端部には、ケーシングトップ５を介してジャケット管１が取り付けられており、ロストビット３の地山Ｔ内への進入により、ジャケット管１も地山内に進入する。
【００５４】
ここで、ジャケット管１におけるパイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられている。この保護用外管１６によって、パイプジャケット１１と孔壁との接触が阻害される。このため、孔壁との間の摩擦によるパイプジャケット１１の破損等を好適に防止することができる。
【００５５】
また、パイプジャケット１１はフレキシブル筒状織物からなり、伸縮や捩れが生じ易い材質のものであるが、パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられパイプジャケット１１を保護している。ここで、保護用外管１６が剛性を有するものであるため、パイプジャケット１１の伸縮や捩れを防止している。このため、パイプジャケット１１の伸縮や捩れを防止することができるので、削岩機８を用いてジャケット管１を地中に埋設する場合でも、ジャケット管１の伸縮や捩れを生じ難くすることができる。
【００５６】
さらに、先端口金１２と後端口金１３との間に剛性を有する保護用外管１６が配設されていることにより、ジャケット管１の剛性および直線性が向上する。ジャケット管１の剛性が向上することにより、直線性を有する部材としてジャケット管１を取り扱うことができ、運搬や削孔作業中のジャケット管１同士の接続作業を容易に行うことができるようになる。しかも、直線性が向上することにより、ジャケット管１の孔曲がりを防止することができる。このため、ジャケット管１と孔壁との間の摩擦力を低減することができ、ジャケット管１の設置長さを増加させることができる。その結果、長さ当りの作業時間を短縮することができ、工期の短縮に寄与することができる。
【００５７】
さらに、保護用外管１６の径は、先端口金１２および後端口金１３の外径と同一またはそれより小さくされている。したがって、ジャケット管１を地中に埋設する際に、地中における保護用外管１６の抵抗を小さくすることができる。その結果、水抜き管を埋設し易くすることができる。しかも、保護用外管１６は、塩化ビニル製である。このため、孔壁との間の摩擦係数を小さくすることができるので、ジャケット管１を地中に埋設する際に、地中における保護用外管１６の抵抗をさらに小さくすることができる。また、保護用外管１６とパイプジャケット１１とは非接触状態とされている。このため、パイプジャケット１１の排水機能を阻害しないようにすることができる。
【００５８】
ジャケット管１の地山への進入を開始したら、続けて、ロストビット３による掘進を継続する。その後、ジャケット管１のほぼ全体が地山Ｔ内に進入したら、ジャケット管１の後端部に後続のジャケット管１を接続する。それから、削岩機８を駆動して、ロストビット３による掘進をさらに継続する。
【００５９】
このとき、ロッド２における流水通路２４に給水装置から水が供給される。流水通路２４に供給された水は、ロッド２における流水通路２４およびロストビット３における噴水口３５から噴水される。ロストビット３の先端部では、カッタ３２によって地山Ｔの掘削が行われ、この掘削に伴って土砂が排出される。この土砂が噴水口３５から噴水される水と混合されスライムとなる。
【００６０】
スライムは、移送流路３６を通じてガイドチューブ６の後端部から排出される。ここで、ガイドチューブ６の外径がケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径とされ、ガイドチューブ６とジャケット管１との間には、ほとんど隙間がなくされていることにより、ガイドチューブ６とロッド２との間に移送流路６５が形成され、ガイドチューブ６とジャケット管１との間にスライムが流入することを防止している。
【００６１】
こうしてロストビット３による掘進を継続し、後続するジャケット管１のほぼ全体が地山に進入したら、さらに後続するジャケット管１を接続して掘進を継続する。その後、所定の長さ分のジャケット管１が地山Ｔに進入したら、ジャケット管１からロッド２およびガイドチューブ６を引き抜く。
【００６２】
それから、削岩機８を取り除いて、ジャケット管１の埋設を完了する。なお、ロストビット３およびケーシングトップ５は、ジャケット管１とともにそのまま地山Ｔに埋め残す。そして、ジャケット管１が埋設された後は、トンネルを構築する際の水抜き管として用いられる。
【００６３】
このようにして埋設されたジャケット管１は、パイプジャケット１１がフレキシブル筒状織物で形成されている。このため、水抜き管として用いられる際に、細粒分や砂分が流出しにくい。また、全周面で集水する構造であるため、有孔管に比べて目詰まりしにくい。しかしながら、透水係数は１０−１〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ程度と大きい。このため、高い集水能力を発揮することができる。したがって、目詰まりによる水抜き効果の低減を防止することができ、水抜き管として好適に用いることができる。
【００６４】
また、パイプジャケット１１の周囲には保護用外管１６が設けられているが、保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。このスリットが形成されていることにより、保護用外管１６による排水性能の低下を防止することができる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第１の実施形態における水抜き管の態様が異なっている。図９は本実施形態に係るジャケット管の斜視図である
【００６６】
図９に示すように、本実施形態に係るジャケット管９０は、上記第１の実施形態に係るジャケット管１と同様、パイプジャケット１１を備えており、パイプジャケット１１の先端部には先端口金１２が取り付けられ、後端部には後端口金１３が取り付けられている。パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管９１が設けられている。
【００６７】
本実施形態に係る保護用外管９１には、複数のスリット９２が形成されている。本実施形態に係る保護用外管９１におけるスリット９２は、千鳥状に配置されている。このため、保護用外管９１の軸方向に沿ったある一列では、同一形状の４個のスリット９２が保護用外管９１の軸方向に沿って形成されている。また、この列に隣接する列では、同一形状の３個のスリット９２が中央位置に配置され、その両外側に、長さが略半分のスリット９２が形成されている。このように、スリット９２の形状や配列が異なる保護用外管１６を用いた場合でも、孔壁との間の摩擦によるパイプジャケット１１の破損等を好適に防止することができる。また、パイプジャケット１１の排水機能の低下を十分発揮させることができる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、保護用外管１６に対して、開口部としてスリットを形成しているが、スリットでなく、円形、長円形などの任意形状の開口部を形成した筒状部材を用いることもできる。このとき、保護用外管１６をパンチングメタルによって製造することができる。また、開口部の形状は整然としている必要はなく、種々の形状が混ざる態様とすることもできる。
【００６９】
他方、上記実施形態では、ロストビット３を埋め残す態様としているが、他の態様の削孔ビットを用いる場合、削孔ビットをも取り除く態様とすることができる。また、上記実施形態におけるジャケット管のタテ糸１４やヨコ糸１５ａ，１５ｂのピッチ、径、材質などを自由に設計することにより、地山の状況に応じたジャケット管を形成することができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、トンネル構築領域Ｘの周囲に水抜き管を埋設する水抜き工法を例に説明したが、水抜き管の埋設位置は、トンネル構築領域Ｘの周囲に限られず、たとえば、法面であったり、地表面であったりする態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係るジャケット管を埋設する装置の側面図である。
【図２】ジャケット管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図である。
【図３】ジャケット管の斜視図である。
【図４】パイプジャケットの模式的斜視図である。
【図５】ジャケット管の正断面図である。
【図６】ジャケット管を埋設するシステム全体の側断面図である。
【図７】ジャケット管の中央部の側断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】第２の実施形態に係るジャケット管の斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ジャケット管
２…ロッド
３…ロストビット
４…シャンクデバイス
５…ケーシングトップ
６…ガイドチューブ
７…アダプタ部材
８…削岩機
１１…パイプジャケット
１２…先端口金
１３…後端口金
１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ…嵌込溝
１４…タテ糸
１５ａ，１５ｂ…ヨコ糸
１６…保護用外管
１８…保護キャップ
２１…ロッド中央部
２２…ロッド先端部
２３…ロッド後端部
２４…流水通路
２５…カップリング
３１…ヘッド部
３２…カッタ
３３…シャンクデバイス接続部
３４…係止孔
３５…噴水口
３６…移送流路
４１…ロッド接続部
４２…ロストビット接続軸
４３…嵌合突起
４４…流水通路
４５…噴水口
４６…移送流路
５１…先行管
５２…後行管
５３…管接続部
５６…移送流路
６０…リード管
６１…チューブ本体
６２…先端継手部
６３…後端継手部
６５…移送流路
６８…保護キャップ
７０…フロントアダプタ
７１…挿入孔
７２…貫通孔
７３…スライム排出孔
７５…ロッドアダプタ
７６…ロッド接続軸
７７…カップリング
７８…削岩機接続部
７９…緩衝リング
８１…出力軸
９０…ジャケット管
９１…保護用外管
Ｔ…地山
Ｘ…トンネル構築領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの構築領域の地山などの地盤を掘削して水抜き管を埋設する水抜き管および水抜き管の埋設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルを構築する際、地山中における水圧や湧水を減少するために、地山の水抜きを行う、いわゆる水抜き工法が知られている。この水抜き工法は、有孔鋼管を地山に埋設することによって水抜きを行うものである（たとえば、特許文献１参照）。この水抜き工法では、水抜き管を地山に埋設するにあたり、ロッドの先端に設けられた削孔ビットに水抜き管を取り付け、このロッドに対して削岩機によって回転掘削力を付与することにより、削孔ビットに回転掘削力を伝達し、削孔ビットで地山を掘進する。その後、ロッドを除去して、有孔鋼管を地山に埋設した状態として、地山中における排水を促進するようにしている。また、ここでの水抜き管としては、有孔鋼管が用いられていた。
【０００３】
また、地中内に埋設される長尺状であり、透水性を有するものとして、サンドドレーン工法において砂杭を保形するための長尺管状構造体が知られている（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】特許第３１９８０８７号公報
【特許文献２】特許第３２３８８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された水抜き工法においては、地盤に埋設する水抜き管として有孔鋼管が用いられている。このため、地盤における水抜きを行う際、地盤内の細粒分や砂分が流出して地盤内に空洞を生じさせたり、有孔鋼管における孔が細粒分や砂分によって目詰まりして水抜き効果が低減したりするという問題があった。また、地山からの土圧や地山の変形などにより、埋設した水抜き管が折れ曲がり、湧水の排出路が遮断されるという問題があった。
【０００５】
この問題に対して、たとえば特許文献２に開示された長尺管状構造体を水抜き管として用いることが考えられる。しかしながら、この長尺管状構造体は、フレキシブルであり、可とう性を有するものであるとともに、孔壁内でむき出しとなっている。このため、水抜き管を地山に打ち込む際に、孔壁との摩擦が大きくなり、水抜き管を破損させる懸念があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に防止することができる水抜き管および水抜き管の埋設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係る水抜き管は、地中に埋設される水抜き管であって、可とう性を有する筒状のフレキシブル筒状織物で形成された水抜き管本体を備え、フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されており、筒状保護管に、排水開口部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る水抜き管では、フレキシブル筒状織物を水抜き管本体として用いている。このため、水抜き管本体には、孔壁との間の摩擦による破損等が生じることが懸念される。この点、本発明に係る水抜き管では、フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されている。このため、水抜き管本体と孔壁との接触を防止することができるので、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に防止することができる。しかも、筒状保護管に排水開口部が形成されているので、水抜き管本体の排水機能を十分発揮させることができる。
【０００９】
ここで、フレキシブル筒状織物と筒状保護管とが、非接着とされている態様とすることができる。
【００１０】
このように、フレキシブル筒状織物と筒状保護管とが、非接着とされていることにより、水抜き管本体の排水機能を阻害しないようにすることができる。
【００１１】
また、排水開口部は、筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなる態様とすることができる。
【００１２】
このように、排水開口部は、筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなることにより、筒状保護管の強度を十分に保持したまま高い排水性能を発揮させることができる。
【００１３】
さらに、筒状保護管が塩化ビニル製である態様とすることができる。このように、筒状保護管としては塩化ビニルを好適に用いることができる。
【００１４】
また、筒状保護管が薄肉鋼管である態様とすることができる。このように、筒状保護管としては薄肉鋼管を好適に用いることができる。
【００１５】
また、筒状保護管として、筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いることができる。このように、筒状保護管としては、筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いることが好適である。
【００１６】
また、上記課題を解決した本発明に係る水抜き管の埋設方法は、ロッドの先端に設けられた削孔ビットに対して、ロッドを介して回転掘削力を付与することによって地盤を掘進し、削孔ビットに、ロッドを内部に収容する水抜き管を接続して、削孔ビットの掘進に伴って水抜き管を地山に埋設するにあたり、水抜き管として、上記水抜き管を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る水抜き管および水抜き管の埋設方法によれば、削岩機を用いて地中に埋設する場合に、孔壁との間の摩擦による破損等を好適に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、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本発明の第１の実施形態に係るジャケット管を埋設する装置の側面図、図２はジャケット管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図、図３はジャケット管の斜視図、図４はパイプジャケットの模式的斜視図、図５はジャケット管の正断面図、図６はジャケット管の中央部の側断面図、図７はジャケット管を埋設するシステム全体の側断面図である。また、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【００１９】
図１に示すように、水抜き工法などを行うにあたり、水抜き管であるジャケット管１が地中に埋設される。ジャケット管１は、図２に示すように、トンネル構築領域Ｘの周囲における所定の位置にある程度、たとえば３０〜５０ｍ程度の間隔をおいて複数本埋設される。トンネル構築領域Ｘにトンネルを掘削する際に、このジャケット管１を複数埋設することにより、切羽の水圧や湧水の減少を図っている。
【００２０】
図３に示すように、ジャケット管１は、水抜き管本体であるパイプジャケット１１を備えている。このパイプジャケット１１における先端部には先端接続継手である先端口金１２が取り付けられ、後端部には後端接続継手である後端口金１３が取り付けられている。先端口金１２の内側面には、雌ネジ部が形成されており、後端口金１３の外側面には雄ネジ部が形成されている。先端口金１２の雌ネジ部に後端口金１３の雄ネジ部をねじ込むことにより、ジャケット管１同士が連結可能とされている。
【００２１】
ジャケット管１としては、これらの雄ネジ部と雌ネジ部とは、互いに入れ違えて配置した態様とすることもできる。また、先端口金１２および後端口金１３とパイプジャケット１１との接続を強固にするために、接着剤を併用したり、各ネジ部をタケノコ状にしたりすることもできる。
【００２２】
パイプジャケット１１は、直径が７５ｍｍであり、長さが３０５０ｍｍの可とう性を有するフレキシブル筒状織物からなり、図４に示すように、タテ糸１４とヨコ糸１５ａ，１５ｂによって形成されている。タテ糸１４はポリエステル繊維の紡績糸７０９０ｄｔｅｘからなり、ヨコ糸１５ａ，１５ｂはそれぞれ亜鉛めっき硬鋼線６０Ｃφ１．６ｍｍ、ポリエステル樹脂からなる剛直なモノフィラメント糸φ１．６ｍｍからなる。このフレキシブル筒状織物では、複数本のタテ糸１４と、２種類のヨコ糸１５ａ，１５ｂが用いられている。この複数のタテ糸１４に対して、ヨコ糸１５ａ，１５ｂがスパイラル（螺旋）状に織り込まれている。また、タテ糸１４の本数は１４４本、ヨコ糸の打ち込み（長さ方向への込み具合）は４．０本／ｃｍである。
【００２３】
さらに説明すると、ヨコ糸１５ａ，１５ｂは、いずれもスパイラル状をなしており、それぞれ交互に挿入された状態で配置されている。この２本のヨコ糸１５ａ，１５ｂに対して、タテ糸１４が、ヨコ糸１５ａ，１５ｂが形成するスパイラルの軸方向に沿って配置されている。このとき、タテ糸１４は、ヨコ糸１５ａ，１５ｂが形成するスパイラルの半径方向に振幅を有する波状をなしており、隣り合うタテ糸１４とは、ヨコ糸１５ａ，１５ｂのうちのいずれか１本分の位相差を持って配置されている。
【００２４】
このフレキシブル筒状織物は網目が細かいため、細粒分や砂分が流出しにくく、全周面で集水する構造であるため、有孔管に比べて目詰まりしにくい。しかしながら、透水係数は１０−１〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ程度と大きく、集水能力が高い水抜き管である。また、一方のヨコ糸１５ａとして硬鋼線を用いることにより、ジャケット管１を削孔に挿入した後、地山の土圧に対して扁平につぶれないだけの剛性を確保することができる。また、他方のヨコ糸１５ｂとしてモノフィラメント糸を用いることにより、ジャケット管１の全体としての軽量化を図ることができる。
【００２５】
ジャケット管１は、ロッド２によって回転させられるロストビット３の掘進によって地山に埋設されるが、タテ糸１４に対してヨコ糸１５ａ，１５ｂがスパイラルに挿入される方向（スパイラル状の回転進行方向）は、削孔時におけるロッド２の回転方向とされている。スパイラル状をなすヨコ糸１５ａ，１５ｂの回転進行方向をロッド２の回転方向とすることにより、ロッド２の回転力がジャケット管１に影響を与えたとしても、ロッド２の回転によってヨコ糸１５ａ，１５ｂがタテ糸１４に対して締め付けられる方向に対する回転が付与されることになる。したがって、タテ糸１４に対するヨコ糸１５ａ，１５ｂの緩みを防止することができる。この結果、ジャケット管１の軸方向の剛性が損なわれることによるジャケット管１の蛇行を防止することができる。
【００２６】
また、図３および図５に示すように、ジャケット管１の周囲には、筒状保護管である保護用外管１６が設けられている、保護用外管１６は、剛性を有しており、パイプジャケット１１を包むように配設されている。また、保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。これらのスリット１７は、いずれも同一形状をなしており、その長手方向が保護用外管１６の軸方向に沿うようにして形成されている。
【００２７】
保護用外管１６の素材としては、孔壁との摩擦係数が、パイプジャケット１１と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材が用いられている。本実施形態では、保護用外管１６は塩化ビニル製である。また、塩化ビニルのほか薄肉鋼板などを用いることもできる。
【００２８】
スリット１７は、長さが７５０ｍｍであり、保護用外管１６の断面に６個が形成され、保護用外管１６の全体として２４個のスリット１７が形成されている。保護用外管１６は、その先端部が先端口金１２に接着剤によって固定され、後端部が後端口金１３に溶接固定されている。また、保護用外管１６の径は、先端口金１２および後端口金１３のそれぞれの外径と同径か、あるいはそれよりも小さくされている。さらに、保護用外管１６とパイプジャケット１１とは非接着状態とされている。
【００２９】
また、図６および図７に示すように、ジャケット管１の内部にはロッド２が配設されており、ロッド２の先端には削孔ビットであるロストビット３が取り付けられている。また、ロストビット３とジャケット管１との間には、ケーシングトップ５が介在されており、ロストビット３とロッド２との間にはシャンクデバイス４が介在されている。さらに、ジャケット管１とロッド２との間には、ガイド管であるガイドチューブ６が配設されている。このように、ジャケット管を埋設する装置は、保護用外管１６と、ジャケット管１と、ガイドチューブ６と、ロッド２とのいわば四重管構造をなしている。
【００３０】
ロッド２の後端部は、アダプタ部材７を介して削岩機８に回転可能に接続されている。また、ガイドチューブ６は、アダプタ部材７の先端位置に配置されており、削岩機８からの推進力を伝達可能とされている。削岩機８は、ロッド２を介してロストビット３に対して回転掘削力を付与している。なお、ここでの回転掘削力とは、回転力のほか、推進力や打撃力などを含んだ掘削力を意味するものである。また、ジャケット管１におけるもっとも削岩機８側に配設されたパイプジャケット１１の後端口金１３には、保護キャップ１８がねじ込まれている。この保護キャップ１８により、後端口金１３のネジ山の損傷を防止している。
【００３１】
ロッド２は、図５および図７に示すように、ガイドチューブ６よりも小径であり、ジャケット管１の軸方向に沿って配設されている。ロッド２は、その軸方向中央部におけるロッド中央部２１と、ロッド先端部２２と、ロッド後端部２３とによって形成されている。また、ロッド２の軸方向に直交する断面中央位置には、流水通路２４が形成されている。流水通路２４は、ロッド後端部２３からロッド中央部２１を経てロッド先端部２２までを貫いて形成されている。
【００３２】
また、ロッド中央部２１は軸方向に対して直交する断面の形状が略正六角形をなしており、ロッド先端部２２およびロッド後端部２３は、それぞれ軸方向に対して直交する断面の形状がロッド中央部２１よりも小さい略円形状をなしている。なお、本実施形態では、ロッドの断面は略正六角形をなしているが、略円形の形態などとすることもできる。ロッド先端部２２およびロッド後端部２３は互いに同径とされており、カップリング２５を介して接続可能とされている。カップリング２５の内側断面形状は、ロッド先端部２２およびロッド後端部２３の断面外形状と同形状の断面内形状と略同一とされている。先行するロッド２におけるロッド後端部２３と後続するロッド２におけるロッド先端部２２とをカップリング２５にねじ込むことにより、ロッド２同士がその軸方向に沿って接続される。
【００３３】
最先に位置するロッド２の先端にはシャンクデバイス４が取り付けられ、シャンクデバイス４の先端部にはロストビット３が取り付けられている。ロストビット３は、図７に示すように、ヘッド部３１を備えており、ヘッド部３１の先端にカッタ３２が取り付けられている。ヘッド部３１は、先端が大径で後端が小径の回転体形状をなしている。ロストビット３は、ロッド２から伝達される回転掘削力により、地山を掘削しながら前進する。また、ロストビット３の後端部には、内側断面形状が円形のシャンクデバイス接続部３３が形成されており、シャンクデバイス接続部３３の先端部には、係止孔３４が形成されている。さらに、ロストビット３には、土砂を掘削した際に、その土砂と混合してスライムを生成する水を供給する噴水口３５が形成されている。さらに、ロストビット３は、側方が切り欠かれており、生成したスライムをケーシングトップ５側へ移送するための移送流路３６が形成されている。
【００３４】
ロストビット３のヘッド部３１とロッド２との間には、シャンクデバイス４が設けられている。シャンクデバイス４の後端部には、ロッド接続部４１が形成されている。ロッド接続部４１の内側断面形状は、ロッド２におけるロッド先端部２２の断面外形状とほぼ同形状とされており、ロッド２のロッド先端部２２がシャンクデバイス４に嵌め込まれている。なお、本実施形態では、削孔ビットとしてロストビット３を用いているが、リングロストビットと回収インナービットを合わせた削孔ビットなど、適宜の削孔ビットを用いることができる。
【００３５】
また、シャンクデバイス４の先端には、ロストビット接続軸４２が設けられている。ロストビット接続軸４２の外側断面形状は、ロストビット３に形成されたシャンクデバイス接続部３３の内側断面形状とほぼ同形状をなしている。シャンクデバイス４におけるロッド接続部４１は、ケーシングトップ５の後行管５２の内径よりわずかに小さい外径を有し、ロストビット接続軸４２との間に、前方に縮径するテーパ状の伝達面を形成する。ケーシングトップ５における先行管５１の後端部は、前方が縮径するテーパ状の受け面を形成し、シャンクデバイス４の伝達面とケーシングトップ５の受け面とを当接させて削岩機８の打撃と推進をケーシングトップ５に伝達する態様としている。
【００３６】
また、シャンクデバイス４の先端部には、軸方向に対して交差する方向に突出する嵌合突起４３が設けられており、ロストビット３における係止孔３４に挿入されている。嵌合突起４３が係止孔３４に挿入されていることにより、ロッド２の回転をロストビット３に対して確実に伝達することができる。
【００３７】
さらに、シャンクデバイス４には、図７および図８に示すように、シャンクデバイス４の軸方向に沿った流水通路４４が形成されている。流水通路４４の後端は、ロッド２に形成されている流水通路２４と連通する。また、流水通路４４の途中位置には噴水口４５が形成されている。さらに、シャンクデバイス４の側方は切り欠かれており、スライムをガイドチューブ６側へ移送するための移送流路４６が形成されている。なお、噴水口４５を形成しない態様とすることもできる。
【００３８】
シャンクデバイス４の周囲には、ケーシングトップ５が設けられている。ケーシングトップ５は、先行管５１と後行管５２とを備えており、先行管５１と後行管５２とは溶接固定されている。なお、先行管５１と後行管５２とはネジ接続された態様とすることもできる。また、ケーシングトップ５の外径は、ロストビット３におけるヘッド部３１の先端の外径よりもわずかに小さくされている。ケーシングトップ５の外径をロストビット３におけるヘッド部３１の先端の外径よりも小さくすることにより、ケーシングトップ５およびケーシングトップ５に牽引されるジャケット管１の地山に対する挿入をスムーズにすることができる。また、ケーシングトップ５の先端にロストビット３におけるヘッド部３１の後端が挿入されている。
【００３９】
また、ロストビット３およびシャンクデバイス４は、ケーシングトップ５に対して相対的に回転可能とされている。このため、ロッド２が回転することにより、ロッド２の回転力がシャンクデバイス４に伝達される。シャンクデバイス４に伝達された回転力はロストビット３のヘッド部３１に伝達され、ヘッド部３１がケーシングトップ５に対して相対的に回転する。ここで、削岩機８からの回転掘削力は、ロッド２およびシャンクデバイス４を介してロストビット３に伝達するが、ケーシングトップ５には伝達しない設計構造とされている。
【００４０】
ケーシングトップ５における後行管５２の後端部外側面には、水抜き管接続部５３が形成されている。水抜き管接続部５３の外側面には、ジャケット管１における後端口金１３の外側面に形成された雄ネジ部と同様の雄ネジ部が形成されている。この水抜き管接続部５３における雄ネジ部にジャケット管１の先端口金１２の雌ネジ部をねじ込むことにより、ケーシングトップ５における後行管５２に対してジャケット管１が接続される。ケーシングトップ５にジャケット管１が取り付けられることにより、ケーシングトップ５に牽引されてジャケット管１が前進する。
【００４１】
また、ケーシングトップ５の後行管５２とロッド２との間には、スライムを移送するための移送流路５６が形成されている。この移送流路５６は、ケーシングトップ５の先行管５１とシャンクデバイス４との間に形成された移送流路４６と連通している。
【００４２】
ガイドチューブ６は、剛性を有する鋼管であり、その外径がケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径であり、内径がロッド２よりも大径とされており、ジャケット管１の内側でジャケット管１とロッド２との間に配置されている。なお、ガイドチューブとしては塩化ビニルを材料とする塩ビ管などを用いることもできる。ガイドチューブ６は、互いの略同径のリード管６０とチューブ本体６１を備えている。チューブ本体６１の先端部には先端継手部６２が形成され、リード管６０の後端部およびチューブ本体６１の後端部には、それぞれ後端継手部６３が形成されている。また、先端継手部６２の内側面には雌ネジ部が形成されており、先行するガイドチューブ６の後端継手部６３に後続するガイドチューブ６の先端継手部６２をねじ込むことにより、ガイドチューブ６同士がその軸方向に沿って接続される。
【００４３】
ガイドチューブ６は、もっともケーシングトップ５側にリード管６０が配置されており、リード管６０の後端継手部に６３にチューブ本体６１の先端継手部６２がねじ込まれて、チューブ本体６１がリード管６０に接続される。このチューブ本体６１の後端継手部６３に後行するチューブ本体６１の先端継手部６２が接続される。こうして長尺のガイドチューブ６が形成される。さらに、ガイドチューブ６におけるもっとも削岩機８側の後端継手部６３には、保護キャップ６８がねじ込まれている。この保護キャップ６８により、後端継手部６３のネジ山の損傷を防止している。
【００４４】
また、ガイドチューブ６とロッド２との間には、スライムを移送するための移送流路６５が形成されている。この移送流路６５は、ケーシングトップ５の後行管５２とロッド２との間に形成された移送流路５６と連通している。ガイドチューブ６の外径は、ケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径に近い径とされ、クリアランスを１ｍｍ程度とされている。さらに、ガイドチューブ６におけるリード管６０とケーシングトップ５の後行管５２との間には、図示しないＯリングが介在されている。このため、ジャケット管１とガイドチューブ６との間にスライムが流入することを防止することができる。
【００４５】
また、ガイドチューブ６の先端部は、シャンクデバイス４に対して、５０ｃｍ程度離間した位置に配置される。さらに、ケーシングトップ５の後行管５２と、リード管６０のラップ長は５０ｃｍ程度とされている。ラップ長を５０ｃｍ程度設けることにより、ケーシングトップ５に対するガイドチューブ６の抜けを防止している。このラップ長は、長くすることにより、ガイドチューブ６がケーシングトップ５から抜けにくくなるが、その一方でケーシングトップ５の重量が嵩み、施工性等が低下する。これらの点を考慮して、ケーシングトップ５の後行管５２と、リード管６０のラップ長は、適宜の長さに設定することができる。
【００４６】
アダプタ部材７は、フロントアダプタ７０およびロッドアダプタ７５を有しており、フロントアダプタ７０は、ロッドアダプタ７５よりもロストビット３側に配置されている。フロントアダプタ７０における先端部には、ガイドチューブ６の後端部に取り付けられた保護キャップ６８が挿入される挿入孔７１が形成されている。この挿入孔７１に保護キャップ６８が挿入されることにより、削岩機８からの推進力をガイドチューブ６に伝達するとともに、ガイドチューブ６の後端部の上下左右方向における揺れを防止している。
【００４７】
さらに、フロントアダプタ７０には、その軸方向に沿ってロッド２を貫通させる貫通孔７２が形成されている。ロッド２は、貫通孔７２を貫通してフロントアダプタ７０よりも削岩機８側に配置されたロッドアダプタ７５まで到達している。また、フロントアダプタ７０には、スライムを排出するためのスライム排出孔７３が形成されている。
【００４８】
ロッドアダプタ７５は、ロッド接続軸７６を備えている。ロッド接続軸７６はフロントアダプタ７０に形成された貫通孔７２に貫通しており、フロントアダプタ７０に対して相対的に回転可能とされている。
【００４９】
ロッド接続軸７６は、外断面形状がロッド２におけるロッド後端部２３の外断面形状とほぼ同形状の棒状をなしている。ロッド２におけるロッド後端部２３とロッドアダプタ７５のロッド接続軸７６とは、カップリング７７によって接続されており、ロッド後端部２３とロッドアダプタ７５のロッド接続軸７６とをそれぞれ前後方向からカップリング７７にねじ込むことにより、ロッド２とロッドアダプタ７５とがその軸方向に沿って接続される。ロッドアダプタ７５の後端部には、削岩機８における出力軸８１が嵌め込まれる削岩機接続部７８が設けられている。削岩機接続部７８は、ロッド接続軸７６の後端部に形成されており、削岩機接続部７８に付与された回転掘削力がロッド接続軸７６を介してロッド２に伝達される。また、フロントアダプタ７０とロッドアダプタ７５の接続部には、緩衝リング７９が介在されている。
【００５０】
削岩機８は、出力軸８１を備えており、出力軸８１は、削岩機接続部７８に接続されている。削岩機８では、ロッドアダプタ７５におけるロッド接続軸７６に接続されたロッド２を回転させるとともに、ロッド２を前後方向に移動させて推進力や打撃力（掘削力）を付与している。なお、ガイドチューブ６には回転力を付与せず、推進力を付与する設計構造とされている。
【００５１】
削岩機８から付与された回転掘削力は、ロッド２を介してロストビット３に伝達される。ロストビット３は、付与された回転掘削力により地山を掘削するとともに前進する。また、ロッド２における流水通路２４には、図示しない給水装置から水が供給される。
【００５２】
続いて、本実施形態に係る水抜き工法の手順について説明する。
【００５３】
本実施形態に係る水抜き管を用いた水抜き工法では、まず、削岩機８によってロッド２を介してロストビット３を回転させ、ロストビット３の回転掘削力によって地山Ｔの掘削を始める。このとき、ロストビット３の後端部には、ケーシングトップ５を介してジャケット管１が取り付けられており、ロストビット３の地山Ｔ内への進入により、ジャケット管１も地山内に進入する。
【００５４】
ここで、ジャケット管１におけるパイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられている。この保護用外管１６によって、パイプジャケット１１と孔壁との接触が阻害される。このため、孔壁との間の摩擦によるパイプジャケット１１の破損等を好適に防止することができる。
【００５５】
また、パイプジャケット１１はフレキシブル筒状織物からなり、伸縮や捩れが生じ易い材質のものであるが、パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管１６が設けられパイプジャケット１１を保護している。ここで、保護用外管１６が剛性を有するものであるため、パイプジャケット１１の伸縮や捩れを防止している。このため、パイプジャケット１１の伸縮や捩れを防止することができるので、削岩機８を用いてジャケット管１を地中に埋設する場合でも、ジャケット管１の伸縮や捩れを生じ難くすることができる。
【００５６】
さらに、先端口金１２と後端口金１３との間に剛性を有する保護用外管１６が配設されていることにより、ジャケット管１の剛性および直線性が向上する。ジャケット管１の剛性が向上することにより、直線性を有する部材としてジャケット管１を取り扱うことができ、運搬や削孔作業中のジャケット管１同士の接続作業を容易に行うことができるようになる。しかも、直線性が向上することにより、ジャケット管１の孔曲がりを防止することができる。このため、ジャケット管１と孔壁との間の摩擦力を低減することができ、ジャケット管１の設置長さを増加させることができる。その結果、長さ当りの作業時間を短縮することができ、工期の短縮に寄与することができる。
【００５７】
さらに、保護用外管１６の径は、先端口金１２および後端口金１３の外径と同一またはそれより小さくされている。したがって、ジャケット管１を地中に埋設する際に、地中における保護用外管１６の抵抗を小さくすることができる。その結果、水抜き管を埋設し易くすることができる。しかも、保護用外管１６は、塩化ビニル製である。このため、孔壁との間の摩擦係数を小さくすることができるので、ジャケット管１を地中に埋設する際に、地中における保護用外管１６の抵抗をさらに小さくすることができる。また、保護用外管１６とパイプジャケット１１とは非接触状態とされている。このため、パイプジャケット１１の排水機能を阻害しないようにすることができる。
【００５８】
ジャケット管１の地山への進入を開始したら、続けて、ロストビット３による掘進を継続する。その後、ジャケット管１のほぼ全体が地山Ｔ内に進入したら、ジャケット管１の後端部に後続のジャケット管１を接続する。それから、削岩機８を駆動して、ロストビット３による掘進をさらに継続する。
【００５９】
このとき、ロッド２における流水通路２４に給水装置から水が供給される。流水通路２４に供給された水は、ロッド２における流水通路２４およびロストビット３における噴水口３５から噴水される。ロストビット３の先端部では、カッタ３２によって地山Ｔの掘削が行われ、この掘削に伴って土砂が排出される。この土砂が噴水口３５から噴水される水と混合されスライムとなる。
【００６０】
スライムは、移送流路３６を通じてガイドチューブ６の後端部から排出される。ここで、ガイドチューブ６の外径がケーシングトップ５における後行管５２の内径とほぼ同径とされ、ガイドチューブ６とジャケット管１との間には、ほとんど隙間がなくされていることにより、ガイドチューブ６とロッド２との間に移送流路６５が形成され、ガイドチューブ６とジャケット管１との間にスライムが流入することを防止している。
【００６１】
こうしてロストビット３による掘進を継続し、後続するジャケット管１のほぼ全体が地山に進入したら、さらに後続するジャケット管１を接続して掘進を継続する。その後、所定の長さ分のジャケット管１が地山Ｔに進入したら、ジャケット管１からロッド２およびガイドチューブ６を引き抜く。
【００６２】
それから、削岩機８を取り除いて、ジャケット管１の埋設を完了する。なお、ロストビット３およびケーシングトップ５は、ジャケット管１とともにそのまま地山Ｔに埋め残す。そして、ジャケット管１が埋設された後は、トンネルを構築する際の水抜き管として用いられる。
【００６３】
このようにして埋設されたジャケット管１は、パイプジャケット１１がフレキシブル筒状織物で形成されている。このため、水抜き管として用いられる際に、細粒分や砂分が流出しにくい。また、全周面で集水する構造であるため、有孔管に比べて目詰まりしにくい。しかしながら、透水係数は１０−１〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ程度と大きい。このため、高い集水能力を発揮することができる。したがって、目詰まりによる水抜き効果の低減を防止することができ、水抜き管として好適に用いることができる。
【００６４】
また、パイプジャケット１１の周囲には保護用外管１６が設けられているが、保護用外管１６には、複数のスリット１７が形成されている。このスリットが形成されていることにより、保護用外管１６による排水性能の低下を防止することができる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第１の実施形態における水抜き管の態様が異なっている。図９は本実施形態に係るジャケット管の斜視図である
【００６６】
図９に示すように、本実施形態に係るジャケット管９０は、上記第１の実施形態に係るジャケット管１と同様、パイプジャケット１１を備えており、パイプジャケット１１の先端部には先端口金１２が取り付けられ、後端部には後端口金１３が取り付けられている。パイプジャケット１１の周囲には、保護用外管９１が設けられている。
【００６７】
本実施形態に係る保護用外管９１には、複数のスリット９２が形成されている。本実施形態に係る保護用外管９１におけるスリット９２は、千鳥状に配置されている。このため、保護用外管９１の軸方向に沿ったある一列では、同一形状の４個のスリット９２が保護用外管９１の軸方向に沿って形成されている。また、この列に隣接する列では、同一形状の３個のスリット９２が中央位置に配置され、その両外側に、長さが略半分のスリット９２が形成されている。このように、スリット９２の形状や配列が異なる保護用外管１６を用いた場合でも、孔壁との間の摩擦によるパイプジャケット１１の破損等を好適に防止することができる。また、パイプジャケット１１の排水機能の低下を十分発揮させることができる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、保護用外管１６に対して、開口部としてスリットを形成しているが、スリットでなく、円形、長円形などの任意形状の開口部を形成した筒状部材を用いることもできる。このとき、保護用外管１６をパンチングメタルによって製造することができる。また、開口部の形状は整然としている必要はなく、種々の形状が混ざる態様とすることもできる。
【００６９】
他方、上記実施形態では、ロストビット３を埋め残す態様としているが、他の態様の削孔ビットを用いる場合、削孔ビットをも取り除く態様とすることができる。また、上記実施形態におけるジャケット管のタテ糸１４やヨコ糸１５ａ，１５ｂのピッチ、径、材質などを自由に設計することにより、地山の状況に応じたジャケット管を形成することができる。
【００７０】
また、上記実施形態では、トンネル構築領域Ｘの周囲に水抜き管を埋設する水抜き工法を例に説明したが、水抜き管の埋設位置は、トンネル構築領域Ｘの周囲に限られず、たとえば、法面であったり、地表面であったりする態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係るジャケット管を埋設する装置の側面図である。
【図２】ジャケット管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図である。
【図３】ジャケット管の斜視図である。
【図４】パイプジャケットの模式的斜視図である。
【図５】ジャケット管の正断面図である。
【図６】ジャケット管を埋設するシステム全体の側断面図である。
【図７】ジャケット管の中央部の側断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】第２の実施形態に係るジャケット管の斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ジャケット管
２…ロッド
３…ロストビット
４…シャンクデバイス
５…ケーシングトップ
６…ガイドチューブ
７…アダプタ部材
８…削岩機
１１…パイプジャケット
１２…先端口金
１３…後端口金
１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ…嵌込溝
１４…タテ糸
１５ａ，１５ｂ…ヨコ糸
１６…保護用外管
１８…保護キャップ
２１…ロッド中央部
２２…ロッド先端部
２３…ロッド後端部
２４…流水通路
２５…カップリング
３１…ヘッド部
３２…カッタ
３３…シャンクデバイス接続部
３４…係止孔
３５…噴水口
３６…移送流路
４１…ロッド接続部
４２…ロストビット接続軸
４３…嵌合突起
４４…流水通路
４５…噴水口
４６…移送流路
５１…先行管
５２…後行管
５３…管接続部
５６…移送流路
６０…リード管
６１…チューブ本体
６２…先端継手部
６３…後端継手部
６５…移送流路
６８…保護キャップ
７０…フロントアダプタ
７１…挿入孔
７２…貫通孔
７３…スライム排出孔
７５…ロッドアダプタ
７６…ロッド接続軸
７７…カップリング
７８…削岩機接続部
７９…緩衝リング
８１…出力軸
９０…ジャケット管
９１…保護用外管
Ｔ…地山
Ｘ…トンネル構築領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設される水抜き管であって、
可とう性を有する筒状のフレキシブル筒状織物で形成された水抜き管本体を備え、
前記フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されており、
前記筒状保護管に、排水開口部が形成されていることを特徴とする水抜き管。
【請求項２】
前記フレキシブル筒状織物と前記筒状保護管とが、非接着とされている請求項１に記載の水抜き管。
【請求項３】
前記排水開口部は、前記筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなる請求項１または請求項２に記載の水抜き管。
【請求項４】
前記筒状保護管が塩化ビニル製である請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項５】
前記筒状保護管が薄肉鋼管である請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項６】
前記筒状保護管として、前記筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、前記フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いる請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項７】
ロッドの先端に設けられた削孔ビットに対して、前記ロッドを介して回転掘削力を付与することによって地盤を掘進し、
前記削孔ビットに、前記ロッドを内部に収容する水抜き管を接続して、前記削孔ビットの掘進に伴って前記水抜き管を前記地山に埋設するにあたり、
前記水抜き管として、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の水抜き管を用いることを特徴とする水抜き管の埋設方法。
【請求項１】
地中に埋設される水抜き管であって、
可とう性を有する筒状のフレキシブル筒状織物で形成された水抜き管本体を備え、
前記フレキシブル筒状織物を包む筒状保護管が配設されており、
前記筒状保護管に、排水開口部が形成されていることを特徴とする水抜き管。
【請求項２】
前記フレキシブル筒状織物と前記筒状保護管とが、非接着とされている請求項１に記載の水抜き管。
【請求項３】
前記排水開口部は、前記筒状保護管の軸方向に沿って切り込まれたスリットからなる請求項１または請求項２に記載の水抜き管。
【請求項４】
前記筒状保護管が塩化ビニル製である請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項５】
前記筒状保護管が薄肉鋼管である請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項６】
前記筒状保護管として、前記筒状保護管と孔壁との摩擦係数が、前記フレキシブル筒状織物と孔壁との摩擦係数よりも小さい素材を用いる請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の水抜き管。
【請求項７】
ロッドの先端に設けられた削孔ビットに対して、前記ロッドを介して回転掘削力を付与することによって地盤を掘進し、
前記削孔ビットに、前記ロッドを内部に収容する水抜き管を接続して、前記削孔ビットの掘進に伴って前記水抜き管を前記地山に埋設するにあたり、
前記水抜き管として、請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の水抜き管を用いることを特徴とする水抜き管の埋設方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１６７２（Ｐ２０１０−１６７２Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６２１７９（Ｐ２００８−１６２１７９）
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【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２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【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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