水抜き管の埋設方法
【課題】 地山に水抜き管を埋設した際に、地山内の細粒分や砂分の流出による地山内の空洞の発生や、水抜き管の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る水抜き工法を提供する。
【解決手段】 水抜き管を埋設する際には、ロッド２の先端に設けられたロストビット３に対して、削岩機８によってロッド２を介して回転掘削力を付与してトンネル構築領域の地山を掘進する。このロストビット３に、ロッド２を内部に収容するジャケット管１を接続して、ロストビット３の掘進に伴ってジャケット管１を地山に埋設する。このとき、ジャケット管１として、フレキシブル筒状織物を用いる。また、ジャケット管１とロッド２との間にガイドチューブ６を配設する。
【解決手段】 水抜き管を埋設する際には、ロッド２の先端に設けられたロストビット３に対して、削岩機８によってロッド２を介して回転掘削力を付与してトンネル構築領域の地山を掘進する。このロストビット３に、ロッド２を内部に収容するジャケット管１を接続して、ロストビット３の掘進に伴ってジャケット管１を地山に埋設する。このとき、ジャケット管１として、フレキシブル筒状織物を用いる。また、ジャケット管１とロッド２との間にガイドチューブ６を配設する。
【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）。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として有孔鋼管を取り付け、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。
【特許文献１】特許第３１９８０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、地盤内の細粒分や砂分の流出による地盤内の空洞の発生や、水抜き管の目詰まり、さらには水抜き管の折れ曲がりによる水抜き効果の低減を防止することができる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】
【０００５】
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、フレキシブル筒状織物を用いることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る水抜き管の埋設方法においては、水抜き管として、フレキシブル筒状織物を用いている。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い。このため、地山内の細粒分や砂分の流出による地山内の空洞の発生を防止することができる。また、フレキシブル筒状織物は全周面で集水する構造であることから、目詰まりがし難く、しかも透水係数を高くすることができる。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る。また、水抜き管としてフレキシブル筒状織物を用いることにより、地山から土圧がかかったり、地山が変形したりした場合でも、地山の変形に追従等して水抜き管が変形するので、水抜き管の折れ曲がりによる湧水の排水路の遮断を防止することができ、水抜き効果の低減を防止することができる。
【０００７】
ここで、水抜き管とロッドとの間にガイド管を配設して、地盤の掘進を行う態様とすることができる。
【０００８】
本発明に係る水抜き管の埋設方法で用いられるフレキシブル筒状織物は可とう性を有するため、地盤の掘進中にロッドを回転させる際に、その回転力が伝達してしまい、水抜き管が捩れてしまい、掘進の際の直進性が失われることが懸念される。この点、本発明では、水抜き管とロッドとの間にガイド管を配設している。このガイド管によって、ロッドの回転が水抜き管に伝達することを防止することができる。したがって、水抜き管の捩れを防止することができ、もって掘進時の直進性を担保することができる。
【０００９】
ここで、ロッドとガイド管との間に、地山の掘削によって生じたスライムを流通させるスライム流通スペースが形成されている態様とすることができる。
【００１０】
フレキシブル筒状織物は、ろ過機能が高いことから、地盤の掘進によって生じたスライムがフレキシブル筒状織物内に接触ながら流通すると、排水中にスライムが脱水されて、管内に滞留して管内を閉塞させてしまうことが懸念される。この点、本発明に係る水抜き管の埋設方法では、ロッドとガイド管との間に形成されたスライム流通スペースが形成されている。このスライム流通スペースにスライムを流通させることにより、フレキシブル筒状織物とスライムとの接触を避けることができ、スライムが脱水することによる水抜き管の目詰まりを防止することができる。
【００１１】
また、フレキシブル筒状織物が、フレキシブル筒状織物の軸方向に沿って配置されるタテ糸と、フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んで形成されている態様とすることができる。
【００１２】
このように、フレキシブル筒状織物として、軸方向に沿って配置されるタテ糸と、フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んだものを用いることにより、網目を細かくしながらも全周面で集水する構造を好適に構成することができる。
【００１３】
さらに、タテ糸に対して、ヨコ糸がスパイラル状に織り込まれており、ヨコ糸として、硬鋼線および合成繊維糸が用いられている。
【００１４】
このように、ヨコ糸として硬鋼線が用いられていることにより、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、硬鋼線に合わせて合成繊維糸を用いることにより、上記の剛性を確保しながら、水抜き管自体の軽量化を図ることができる。
【００１５】
そして、地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山である態様とすることができる。このように、地盤としては、トンネル掘削領域の周囲における地山が好適な排水対象となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る水抜き管の埋設方法によれば、地盤内の細粒分や砂分の流出による地盤内の空洞の発生や、水抜き管の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る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。まず、本発明の第一の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る水抜き管を埋設する装置の側面図、図２は水抜き管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図、図３は水抜き管を埋設するシステム全体の側断面図、図４は水抜き管の中央部の側断面図である。また、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は、水抜き管であるジャケット管における管本体の模式的斜視図、図８（ａ）はジャケット管の平面図、（ｂ）はジャケット管の側断面図である。
である。
【００１８】
図１に示すように、水抜き工法などを行うにあたり、水抜き管を埋設する際に用いられる装置は、ジャケット管１を備えている。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。
【００１９】
また、図３および図４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の先端には本発明の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、本発明の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、水抜き管を埋設する装置は、ジャケット管１と、ガイドチューブ６と、ロッド２とのいわば三重管構造をなしている。
【００２０】
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。
【００２１】
ジャケット管１は、管本体１１を備えている。この管本体１１における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。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。
【００２２】
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、口金１２，１３と管本体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。さらに、ジャケット管１におけるもっとも削岩機８側に配設された管本体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。
【００２３】
管本体１１は、直径が７５ｍｍの可とう性を有するフレキシブル筒状織物からなり、図７および図８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。
【００２４】
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１４ａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ロッド２は、図４および図５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。
【００２８】
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。
【００２９】
最先に位置するロッド２の先端には、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３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、ケーシングトップ後行管５２の内径よりわずかに小さい外径を有し、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の伝達面とゲーシングトップ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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに、シャンクデバイス４には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、ジャケット管接続部５３が形成されている。ジャケット管接続部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。このジャケット管接続部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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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６９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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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２の後端部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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
続いて、本実施形態に係る水抜き工法の手順について、図９を参照して具体的に説明する。
【００４９】
本実施形態に係る水抜き工法では、まず、図９（ａ）に示すように、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Ｔ内に進入する。
【００５０】
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、図９（ｂ）に示すように、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。
【００５１】
ロストビット３による掘進を継続している間、削岩機８からはロッド２に対して回転力が付与されており、ロッド２は高速で回転している。ここで、ジャケット管１とロッド２との間には、ガイドチューブ６が介在されており、ガイドチューブ６は剛性を有している、このため、ジャケット管１が可とう性を有しているものの、ガイドチューブ６の剛性により、ジャケット管１の直進性を良好に確保することができる。その一方で、ジャケット管１が可とう性を有していることから、多少の曲がりが生じた場合でも、ジャケット管１を良好に地山Ｔに挿入することができる。
【００５２】
また、ロッド２はジャケット管１内に設けられており、ジャケット管１における管本体１１はフレキシブル筒状織物によって形成されていることから、ロッド２の回転によってジャケット管１が捩れてしまうことが懸念される。この点、ロッド２とジャケット管１との間にはガイドチューブ６が介在されている。ガイドチューブ６は、アダプタ部材７を介して削岩機８に接続されており、その回転が防止されることから、ロッド２の回転力がジャケット管１に伝達されることを防止している。このため、ジャケット管１の捩れを防止することができる。
【００５３】
さらに、ロストビット３による掘進を行う際には、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。
【００５４】
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。このため、ジャケット管１内におけるスライムの目詰まりを防止するとともに、スライムによるジャケット管１内の閉塞を防止することができる。
【００５５】
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侵入したら、図９（ｃ）に示すように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。ガイドチューブ６を引き抜く際には、シャンクデバイス４を介してガイドチューブ６にも推進力が伝達するので、ガイドチューブ６を容易に引き抜くことができる。
【００５６】
それから、図９（ｄ）に示すように、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。
【００５７】
このようにして埋設されたジャケット管１は、管本体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。
【００５８】
また、フレキシブル筒状織物のヨコ糸として硬鋼線およびモノフィラメント糸の２種類のヨコ糸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とともにジャケット管１の全体としての軽量化を図ることができる。
【００５９】
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、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、削孔ビットやケーシングトップの一方または両方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やヨコ糸のピッチ、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。
【００６０】
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】
【００６１】
【図１】本発明に係る水抜き管を埋設する装置の側面図である。
【図２】水抜き管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図である。
【図３】水抜き管を埋設するシステム全体の側断面図である。
【図４】水抜き管の中央部の側断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】ジャケット管における管本体の模式的斜視図である。
【図８】（ａ）はジャケット管の平面図、（ｂ）はジャケット管の側断面図である。
【図９】本発明に係る水抜き工法の施工工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…ジャケット管
１１…管本体
１２…先端口金
１３…後端口金
１４…タテ糸
１５ａ，１５ｂ…ヨコ糸
１８…保護キャップ
２…ロッド
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
３…ロストビット
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
４…シャンクデバイス
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
５…ケーシングトップ
５１…先行管
５２…後行管
５３…ジャケット管接続部
５４…リード管
５５…ガイドチューブ接続部
５６…移送流路
６…ガイドチューブ
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
７…アダプタ部材
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
８…削岩機
８１…出力軸
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）。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として有孔鋼管を取り付け、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。
【特許文献１】特許第３１９８０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、地盤内の細粒分や砂分の流出による地盤内の空洞の発生や、水抜き管の目詰まり、さらには水抜き管の折れ曲がりによる水抜き効果の低減を防止することができる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】
【０００５】
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、フレキシブル筒状織物を用いることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る水抜き管の埋設方法においては、水抜き管として、フレキシブル筒状織物を用いている。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い。このため、地山内の細粒分や砂分の流出による地山内の空洞の発生を防止することができる。また、フレキシブル筒状織物は全周面で集水する構造であることから、目詰まりがし難く、しかも透水係数を高くすることができる。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る。また、水抜き管としてフレキシブル筒状織物を用いることにより、地山から土圧がかかったり、地山が変形したりした場合でも、地山の変形に追従等して水抜き管が変形するので、水抜き管の折れ曲がりによる湧水の排水路の遮断を防止することができ、水抜き効果の低減を防止することができる。
【０００７】
ここで、水抜き管とロッドとの間にガイド管を配設して、地盤の掘進を行う態様とすることができる。
【０００８】
本発明に係る水抜き管の埋設方法で用いられるフレキシブル筒状織物は可とう性を有するため、地盤の掘進中にロッドを回転させる際に、その回転力が伝達してしまい、水抜き管が捩れてしまい、掘進の際の直進性が失われることが懸念される。この点、本発明では、水抜き管とロッドとの間にガイド管を配設している。このガイド管によって、ロッドの回転が水抜き管に伝達することを防止することができる。したがって、水抜き管の捩れを防止することができ、もって掘進時の直進性を担保することができる。
【０００９】
ここで、ロッドとガイド管との間に、地山の掘削によって生じたスライムを流通させるスライム流通スペースが形成されている態様とすることができる。
【００１０】
フレキシブル筒状織物は、ろ過機能が高いことから、地盤の掘進によって生じたスライムがフレキシブル筒状織物内に接触ながら流通すると、排水中にスライムが脱水されて、管内に滞留して管内を閉塞させてしまうことが懸念される。この点、本発明に係る水抜き管の埋設方法では、ロッドとガイド管との間に形成されたスライム流通スペースが形成されている。このスライム流通スペースにスライムを流通させることにより、フレキシブル筒状織物とスライムとの接触を避けることができ、スライムが脱水することによる水抜き管の目詰まりを防止することができる。
【００１１】
また、フレキシブル筒状織物が、フレキシブル筒状織物の軸方向に沿って配置されるタテ糸と、フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んで形成されている態様とすることができる。
【００１２】
このように、フレキシブル筒状織物として、軸方向に沿って配置されるタテ糸と、フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んだものを用いることにより、網目を細かくしながらも全周面で集水する構造を好適に構成することができる。
【００１３】
さらに、タテ糸に対して、ヨコ糸がスパイラル状に織り込まれており、ヨコ糸として、硬鋼線および合成繊維糸が用いられている。
【００１４】
このように、ヨコ糸として硬鋼線が用いられていることにより、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、硬鋼線に合わせて合成繊維糸を用いることにより、上記の剛性を確保しながら、水抜き管自体の軽量化を図ることができる。
【００１５】
そして、地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山である態様とすることができる。このように、地盤としては、トンネル掘削領域の周囲における地山が好適な排水対象となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る水抜き管の埋設方法によれば、地盤内の細粒分や砂分の流出による地盤内の空洞の発生や、水抜き管の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る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。まず、本発明の第一の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る水抜き管を埋設する装置の側面図、図２は水抜き管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図、図３は水抜き管を埋設するシステム全体の側断面図、図４は水抜き管の中央部の側断面図である。また、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は、水抜き管であるジャケット管における管本体の模式的斜視図、図８（ａ）はジャケット管の平面図、（ｂ）はジャケット管の側断面図である。
である。
【００１８】
図１に示すように、水抜き工法などを行うにあたり、水抜き管を埋設する際に用いられる装置は、ジャケット管１を備えている。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。
【００１９】
また、図３および図４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の先端には本発明の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、本発明の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、水抜き管を埋設する装置は、ジャケット管１と、ガイドチューブ６と、ロッド２とのいわば三重管構造をなしている。
【００２０】
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。
【００２１】
ジャケット管１は、管本体１１を備えている。この管本体１１における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。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。
【００２２】
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、口金１２，１３と管本体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。さらに、ジャケット管１におけるもっとも削岩機８側に配設された管本体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。
【００２３】
管本体１１は、直径が７５ｍｍの可とう性を有するフレキシブル筒状織物からなり、図７および図８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。
【００２４】
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１４ａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ロッド２は、図４および図５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。
【００２８】
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。
【００２９】
最先に位置するロッド２の先端には、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３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、ケーシングトップ後行管５２の内径よりわずかに小さい外径を有し、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の伝達面とゲーシングトップ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。
【００３２】
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。
【００３３】
さらに、シャンクデバイス４には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、ジャケット管接続部５３が形成されている。ジャケット管接続部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。このジャケット管接続部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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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６９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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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２の後端部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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
続いて、本実施形態に係る水抜き工法の手順について、図９を参照して具体的に説明する。
【００４９】
本実施形態に係る水抜き工法では、まず、図９（ａ）に示すように、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Ｔ内に進入する。
【００５０】
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、図９（ｂ）に示すように、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。
【００５１】
ロストビット３による掘進を継続している間、削岩機８からはロッド２に対して回転力が付与されており、ロッド２は高速で回転している。ここで、ジャケット管１とロッド２との間には、ガイドチューブ６が介在されており、ガイドチューブ６は剛性を有している、このため、ジャケット管１が可とう性を有しているものの、ガイドチューブ６の剛性により、ジャケット管１の直進性を良好に確保することができる。その一方で、ジャケット管１が可とう性を有していることから、多少の曲がりが生じた場合でも、ジャケット管１を良好に地山Ｔに挿入することができる。
【００５２】
また、ロッド２はジャケット管１内に設けられており、ジャケット管１における管本体１１はフレキシブル筒状織物によって形成されていることから、ロッド２の回転によってジャケット管１が捩れてしまうことが懸念される。この点、ロッド２とジャケット管１との間にはガイドチューブ６が介在されている。ガイドチューブ６は、アダプタ部材７を介して削岩機８に接続されており、その回転が防止されることから、ロッド２の回転力がジャケット管１に伝達されることを防止している。このため、ジャケット管１の捩れを防止することができる。
【００５３】
さらに、ロストビット３による掘進を行う際には、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。
【００５４】
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。このため、ジャケット管１内におけるスライムの目詰まりを防止するとともに、スライムによるジャケット管１内の閉塞を防止することができる。
【００５５】
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侵入したら、図９（ｃ）に示すように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。ガイドチューブ６を引き抜く際には、シャンクデバイス４を介してガイドチューブ６にも推進力が伝達するので、ガイドチューブ６を容易に引き抜くことができる。
【００５６】
それから、図９（ｄ）に示すように、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。
【００５７】
このようにして埋設されたジャケット管１は、管本体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。
【００５８】
また、フレキシブル筒状織物のヨコ糸として硬鋼線およびモノフィラメント糸の２種類のヨコ糸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とともにジャケット管１の全体としての軽量化を図ることができる。
【００５９】
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、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、削孔ビットやケーシングトップの一方または両方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やヨコ糸のピッチ、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。
【００６０】
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】
【００６１】
【図１】本発明に係る水抜き管を埋設する装置の側面図である。
【図２】水抜き管を設けたトンネル周辺の模式的斜視図である。
【図３】水抜き管を埋設するシステム全体の側断面図である。
【図４】水抜き管の中央部の側断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】ジャケット管における管本体の模式的斜視図である。
【図８】（ａ）はジャケット管の平面図、（ｂ）はジャケット管の側断面図である。
【図９】本発明に係る水抜き工法の施工工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…ジャケット管
１１…管本体
１２…先端口金
１３…後端口金
１４…タテ糸
１５ａ，１５ｂ…ヨコ糸
１８…保護キャップ
２…ロッド
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
３…ロストビット
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
４…シャンクデバイス
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
５…ケーシングトップ
５１…先行管
５２…後行管
５３…ジャケット管接続部
５４…リード管
５５…ガイドチューブ接続部
５６…移送流路
６…ガイドチューブ
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
７…アダプタ部材
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
８…削岩機
８１…出力軸
Ｔ…地山
Ｘ…トンネル構築領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、フレキシブル筒状織物を用いることを特徴とする水抜き管の埋設方法。
【請求項２】
前記水抜き管と前記ロッドとの間にガイド管を配設して、前記地盤の掘進を行う請求項１に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項３】
前記ロッドと前記ガイド管との間に、前記地盤の掘削によって生じたスライムを流通させるスライム流通スペースが形成されている請求項２に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項４】
前記フレキシブル筒状織物が、前記フレキシブル筒状織物の軸方向に沿って配置されるタテ糸と、前記フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んで形成されている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項５】
前記タテ糸に対して、前記ヨコ糸がスパイラル状に織り込まれており、
前記ヨコ糸として、硬鋼線および合成繊維糸が用いられている請求項４に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項６】
前記地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山である請求項１〜請求項５のうちのずれか１項に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項１】
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、フレキシブル筒状織物を用いることを特徴とする水抜き管の埋設方法。
【請求項２】
前記水抜き管と前記ロッドとの間にガイド管を配設して、前記地盤の掘進を行う請求項１に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項３】
前記ロッドと前記ガイド管との間に、前記地盤の掘削によって生じたスライムを流通させるスライム流通スペースが形成されている請求項２に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項４】
前記フレキシブル筒状織物が、前記フレキシブル筒状織物の軸方向に沿って配置されるタテ糸と、前記フレキシブル筒状織物の周方向に沿って配置されるヨコ糸とを交互に織り込んで形成されている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項５】
前記タテ糸に対して、前記ヨコ糸がスパイラル状に織り込まれており、
前記ヨコ糸として、硬鋼線および合成繊維糸が用いられている請求項４に記載の水抜き管の埋設方法。
【請求項６】
前記地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山である請求項１〜請求項５のうちのずれか１項に記載の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２００８−２５５６８５（Ｐ２００８−２５５６８５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９６２６（Ｐ２００７−９９６２６）
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【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２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【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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