穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法
【課題】好適に曲り孔を穿孔可能な穿孔装置及びこれを用いた曲り孔の穿孔方法を提供する。
【解決手段】ロッド体３と、ロッド体３を通じて地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力をビット２に与えるドリフター４と、ドリフター４を進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセル５とを備えた穿孔装置Ａであって、略直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を、穿孔ととともに弾性変形させるロッド湾曲変形機構Ｂが設けられており、ロッド湾曲変形機構Ｂは、ロッド体３の進退に従動可能に支持された本体部１０と、本体部１０から延出した弾性変形可能な第１延出部１１と、本体部１０から延出し、軸線Ｏ１を挟んで第１延出部１１と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部１２と、第１延出部１１の先端に設けられた先端当接部１３と、第２延出部１２の先端に設けられた後端当接部１４と、ロッド体３を進退可能に支持するロッド支持部１５とを備えている。
【解決手段】ロッド体３と、ロッド体３を通じて地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力をビット２に与えるドリフター４と、ドリフター４を進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセル５とを備えた穿孔装置Ａであって、略直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を、穿孔ととともに弾性変形させるロッド湾曲変形機構Ｂが設けられており、ロッド湾曲変形機構Ｂは、ロッド体３の進退に従動可能に支持された本体部１０と、本体部１０から延出した弾性変形可能な第１延出部１１と、本体部１０から延出し、軸線Ｏ１を挟んで第１延出部１１と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部１２と、第１延出部１１の先端に設けられた先端当接部１３と、第２延出部１２の先端に設けられた後端当接部１４と、ロッド体３を進退可能に支持するロッド支持部１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネルの切羽面からトンネルの掘進方向に向けて地盤に形成する発破孔の穿孔などに用いる穿孔装置及びこれを用いた曲り孔の穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばトンネル掘削では、ドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から掘削計画に平行する複数の発破孔を穿孔し、この発破孔に爆薬や雷管、込め物を装填して、爆薬の爆発エネルギーにより地盤を掘削することが行なわれている。また、発破孔を例えば４〜５ｍ程度の長孔で形成しこの長孔内に爆薬を分散装薬して、一度に大量の岩盤（地盤）を掘削する、いわゆる長孔発破によって効率よく掘削することも行なわれている。
【０００３】
この種の発破孔（孔）を穿孔するために用いる削孔機には穿孔装置が備えられ、この穿孔装置は、例えば特許文献１の第３図に示されるように、自走可能な台車に装備され、前後方向に延設したガイドセル（ガイド台）と、このガイドセルに前後方向にスライド移動自在（進退可能）に取り付けられたドリフター（穿孔機）と、ドリフターに接続されてこのドリフターから回転力及び／又は打撃力が伝達されるロッド体と、ロッド体の先端に着脱可能に取り付けられてロッド体を通じて伝達された回転力及び／又は打撃力により地盤を切削（穿孔）するビットとを備えて構成されている。また、この穿孔装置では、直線状の軸線を有するようにロッド体が形成され、このロッド体を用いて穿孔した発破孔は、孔軸が直線で延びるように形成される。
【特許文献１】特開平７−１９７７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された削孔機が具備する穿孔装置を用いて発破孔の穿孔を行う場合には、孔軸が直線で延びる穿孔を行なう関係上、切羽面の周端側に位置する発破孔を穿孔する際に、ガイドセル（ガイド台）とトンネル掘削面との間を、ロッド体を駆動するドリフター（穿孔機）が通過できるようにするため、特許文献１の第１図や第７図に示されるように、一掘進毎にトンネル掘削面を断面略三角状の段状に形成する必要が生じていた。すなわち、この部分に発破孔を形成するために、掘削計画線よりも例えばトンネル径方向に最大３５ｃｍ〜４５ｃｍ程度深く地盤を掘削する余掘りが必要となり、トンネル構築において不要な領域の地盤を掘削することになって、施工性の低下を招く一つの要因となっていた。
【０００５】
また、長孔発破の発破孔を穿孔する場合には、長いロッド体を使用するため、掘削面とガイドセルを平行にする長さが長く必要になり、掘削面の凹凸の影響を受けやすくなって、且つ穿孔先端の誤差が削孔長に比例して大きくなることなどの理由から、さらに大きな余掘りが発生するという問題があった。
【０００６】
このため、従来の削孔機（穿孔装置）を利用して、切羽面の周端側の発破孔を孔軸が湾曲した曲り孔として形成し、余掘りを極力少なくすることが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、好適に曲り孔を穿孔可能な穿孔装置及びこれを用いた曲り孔の穿孔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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の穿孔装置は、先端に地盤を穿孔するビットが取り付けられたロッド体と、前記ロッド体の後端が接続され該ロッド体を通じて前記地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力を前記ビットに与えるドリフターと、該ドリフターを進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセルとを備えた穿孔装置であって、略直線状の軸線を備えた前記ロッド体を、前記地盤を穿孔するととともに前記軸線が湾曲するように弾性変形させるロッド湾曲変形機構が設けられており、該ロッド湾曲変形機構は、前記ドリフター及び前記ロッド体の進退に従動可能に前記ロッド体に支持された本体部と、該本体部から前記軸線に沿って前記ロッド体の先端側に延出した弾性変形可能な第１延出部と、前記本体部から前記ロッド体の先端側に前記第１延出部よりも延出長を小として延出し、且つ前記軸線を挟んで前記第１延出部と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部と、前記第１延出部の先端に設けられ、前記ロッド体の先端側の外面に当接する先端当接部と、前記第２延出部の先端に設けられ、前記先端当接部よりも前記ロッド体の後端側の外面に当接する後端当接部と、前記ガイドセルに固定して設けられ、前記ドリフターの進退に従動する前記ロッド体を進退可能に支持するロッド支持部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の曲り孔の穿孔方法は、上記の穿孔装置を用いて曲り孔を穿孔する方法であって、前記ドリフターを進出させて前記ビットで穿孔した孔に、穿孔の進行に従って前記先端当接部を挿入させて、該先端当接部を前記孔の内壁面に当接させながら穿孔してゆくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法によれば、ドリフターを進出させてこのドリフターに従動したロッド体の先端に取り付けたビットで穿孔を開始し、穿孔した孔がある所定の深さに達した段階で、本体部及び第１延出部に支持されてロッド体の先端側に当接した先端当接部が孔に挿入される。そして、この段階から、先端当接部が孔の内壁面に当接し、この当接によって先端当接部には地盤から押圧力（反力）が作用し、先端当接部を介してこの押圧力をロッド体の先端側に作用させることができる。また、このとき、後端当接部及びロッド支持部によってロッド体の後端側が支持され、且つ先端当接部を支持する第１延出部が弾性変形可能とされていることにより、ロッド体を、先端側に作用した押圧力によってその軸線が湾曲するように曲げ変形させることができる。
【００１２】
これにより、ガイドセルに支持されたドリフターを進退させながら地盤を穿孔する従来の穿孔装置に簡易な構成のロッド湾曲変形機構を備えることで、直線状の軸線を備えたロッド体を穿孔時に湾曲させることができ、このようにロッド体を湾曲させながら穿孔することにより、孔軸が湾曲した曲り孔を容易に穿孔することができる。
【００１３】
そして、このような穿孔装置を、例えばトンネル構築時の切羽面の周端側に形成する発破孔（孔）の穿孔に用いた場合には、この部分の発破孔を曲り孔として穿孔できるため、ガイドセルとトンネル掘削面とを平行にする必要がなくなり、トンネル掘削面を断面略三角状の複数の段状に形成する必要がなくなって、余掘り量を大幅に低減させることが可能になる。これにより、大幅に施工性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法について説明する。本実施形態は、本発明に係る穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法を、トンネル切羽面の周端側に形成する発破孔の穿孔に適用したものである。
【００１５】
本実施形態の穿孔装置Ａは、図１及び図２に示すように、例えばドリルジャンボなどの削孔機１に装備されており、先端に地盤Ｇを穿孔するビット２が取り付けられたロッド体３と、ロッド体３の後端が接続されて、このロッド体３を通じて地盤Ｇを穿孔する回転力及び／又は打撃力をビット２に与えるドリフター４と、ドリフター４を進退可能に支持するとともにその進退方向を規制するガイドセル５と、直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を、穿孔とともにその軸線Ｏ１が湾曲するように弾性変形させるためのロッド湾曲変形機構Ｂとから構成されている。
【００１６】
ここで、本実施形態において、ロッド体３は、例えば穿孔する発破孔（孔、曲り孔７）６の穿孔長に応じて複数の鋼製ロッドを連結することで１本の円柱棒状に形成されている。また、ガイドセル５は、例えば断面略矩形状に形成され、ドリフター４が進退する方向（前後方向）の長さが、この進退方向Ｈに直交する幅よりも大きく形成されている。このガイドセル５の長さは、ロッド体３の長さ、すなわち穿孔する発破孔６（７）の長さに応じた長さとされている。
【００１７】
一方、ロッド湾曲変形機構Ｂは、図２に示すように、ドリフター４の進退に従動可能にロッド体３に支持された本体部１０と、この本体部１０の前端に後端が繋がりロッド体３の先端に向けて延出した第１延出部１１と、第１延出部１１と同様に、本体部１０の前端に後端が繋がりロッド体３の先端に向けて延出した第２延出部１２と、第１延出部１１の先端に設けられたブロック状の先端当接部１３と、第２延出部１２の先端に設けられたブロック状の後端当接部１４と、ガイドセル５に固定して設けられ、ドリフター４の進退に従動するロッド体３を進退可能に支持するロッド支持部１５とを備えて構成されている。
【００１８】
本体部１０は、ロッド体３のドリフター４と接続される後端よりも僅かに先端側に位置する部分のロッド体３に、このロッド体３の軸線Ｏ１回りの回転を許容した状態で支持され、且つ下方に突出した下端側がガイドセル５に進退可能に支持されて取り付けられている。これにより、ドリフター４がガイドセル５に沿って（ガイドセル５に進退方向Ｈを規制されて）進退した際に、本体部１０ひいてはロッド湾曲変形機構Ｂの進退方向が、ドリフター４（及びロッド体３）の進退方向Ｈと同方向となるように規制されている。
【００１９】
第１延出部１１は、例えば鋼製の棒状に形成されて弾性変形可能なものとされている。また、この第１延出部１１は、本体部１０の前端に繋がる後端からロッド体３の軸線Ｏ１に沿い且つロッド体３の外側（ロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで略対向する外面３ａの一方の外面３ａ近傍）を通って、その先端がロッド体３の先端近傍に位置するまで延設されている。
【００２０】
第２延出部１２は、第１延出部１１と同様に、例えば鋼製の棒状に形成されて弾性変形可能なものとされている。一方、第２延出部１２は、第１延出部１１よりも長さ（延出長）が小とされており、本体部１０の前端に繋がる後端からロッド体３の軸線Ｏ１に沿い、且つロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで第１延出部１１と略反対側のロッド体３の外側（ロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで一方の外面３ａと略対向する他方の外面３ａ近傍）を通って延設されている。ここで、本実施形態では、第２延出部１２が第１延出部１１の約１／２の長さで形成されている。
【００２１】
先端当接部１３は、図３に示すように、ビット２の先端面（切刃面）２ａ側からの平面視で、円弧状に形成されており、凸側の外面１３ａがビット２で穿孔した断面円形の発破孔（孔、曲り孔７）６の曲率半径と略同等の曲率半径で形成され、凹側の内面１３ｂがロッド体３の外面３ａの曲率半径と略同等の曲率半径で形成されている。また、この先端当接部１３は、内面１３ｂがロッド体３の先端側の外面３ａに当接されて設けられている。
【００２２】
一方、後端当接部１４は、先端当接部１３と同形同大で形成されており、内面１４ｂがロッド体３の後端側の外面３ａに当接されて設けられている。このとき、先端当接部１３が繋がる第１延出部１１と後端当接部１４が繋がる第２延出部１２が、ロッド体３を挟んで互いに対向配置されているため、先端当接部１３の内面１３ｂと、後端当接部１４の内面１４ｂは、それぞれロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで互いに略反対側を向く外面３ａのそれぞれに当接される。
【００２３】
また、図２及び図３に示す穿孔前のロッド体３の軸線Ｏ１が直線状の状態において、先端当接部１３と後端当接部１４は、それぞれの外面１３ａ、１４ａがビット２の先端の外周端２ｂよりも僅かに径方向外側に位置するように形成されている。これに対し、第１延出部１１と第２延出部１２は、ビット２の先端の外周端２ｂよりも径方向内側（ロッド体３の軸線Ｏ１側）に位置するように設けられている。
【００２４】
ロッド支持部１５は、図２に示すように、ガイドセル５の先端側に固定した状態で取り付けられ、ガイドセル５と隙間をあけて進退するロッド体３に向けて突設されている。また、ロッド支持部１５は、その突出方向先端がロッド体３のガイドセル５側を向く外面３ａに当接されて、ロッド体３を進退可能に且つ回転可能に支持している。
【００２５】
ついで、上記構成からなる穿孔装置Ａを用いてトンネルＴの切羽面Ｔ１からトンネル掘進方向の地盤Ｇ内に発破孔６（曲り孔７）を穿孔する方法について説明し、本実施形態の穿孔装置Ａ及び曲り孔７の穿孔方法の作用及び効果について説明する。
【００２６】
ここで、軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態のロッド体３で発破孔６の穿孔を行なう従来の穿孔装置Ｃにおいては、例えば図４に示すように、トンネル切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側に発破孔６を形成しようとすると、ガイドセル５上を進退するドリフター４の通過高さを確保するために、断面三角形状の掘削面Ｔ３を形成する必要があった。すなわち、トンネルの一掘進毎に三角状の余掘りを必要とし、最大概ね３５〜４０ｃｍ程度多く地盤Ｇを掘削する必要が生じていた。特に、長孔発破を行なうための発破孔６を穿孔する際には、掘削面Ｔ３とガイドセル５を平行にする長さが長くなるため、掘削面Ｔ３に生じた凹凸によってドリフター４の通過が阻害され易く、また、穿孔先端（発破孔６の孔底６ａ）の誤差が穿孔長に比例して大きくなるなどの理由で余掘り厚がさらに大きくなるという問題が生じていた。
【００２７】
これに対して、本実施形態の穿孔装置Ａで、トンネルＴの切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の発破孔７（６）を穿孔する場合には、図５に示すように、はじめに、ロッド体３の軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態でビット２を切羽面Ｔ１に当接させて穿孔を開始する。そして、ドリフター４をガイドセル５に沿って進出させながら穿孔を行なってゆくと、ロッド体３の先端側外面３ａに当接した先端当接部１３が発破孔７（６）内に挿入される。このとき、先端当接部１３は、その外面１３ａがビット２の先端の外周端２ｂよりも僅かに径方向外側に位置され、且つ発破孔７（６）の内壁面６ｂの曲率半径と略同等の曲率半径を有しているため、発破孔７（６）の内壁面６ｂに外面１３ａが当接されて、地盤Ｇから押圧力（反力）Ｓ１を受けることになる。そして、この押圧力Ｓ１が先端当接部１３を介してロッド体３の先端側に作用する。
【００２８】
また、このとき、ロッド体３の後端側は、ドリフター４に接続されて支持されるとともに、押圧力Ｓ１が作用するロッド体３の外面３ａと軸線Ｏ１を挟んで反対側の外面３ａに後端当接部１４とロッド支持部１５が当接されて支持されている。このため、ロッド体３の先端側への押圧力Ｓ１の作用と、先端当接部１３を支持する第１延出部１１の弾性変形とにより、先端当接部１３に近いロッド支持部１５が主たる支持点Ｒ１とされて、この支持点Ｒ１から先端側のロッド体３がその軸線Ｏ１を湾曲させるように曲げ変形することになる。そして、先端当接部１３が穿孔した発破孔７（６）内に挿入されていくほどに、すなわち切羽面Ｔ１から地盤Ｇ内に挿入されて先端当接部１３とロッド支持部１５のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔が大きくなるほどに、このロッド体３の曲げ変形の曲げ角（直線状の軸線Ｏ１に対するロッド体３の先端付近での湾曲した軸線Ｏ１の角度）θ１は、大きくなってゆく。
【００２９】
このように穿孔とともに湾曲したロッド体３で継続的に穿孔を行った場合には、ロッド体３の曲げ角θ１の大きさに応じてビット２の切刃を有する先端面２ａの地盤Ｇに対する当接角が変化してゆくため、このビット２の地盤Ｇを切削する方向が順次変化して、孔軸Ｏ２が湾曲した曲げ孔７の発破孔６が穿孔される。そして、このとき、ロッド体３の曲げ角θ１が、先端当接部１３とロッド支持部１５の軸線Ｏ１方向の間隔によって主に支配されるため、穿孔時にロッド体３の進出に従い変化するこの間隔を予め起算しておき、すなわち先端当接部１３とロッド支持部１５の相対位置を調整しておくことで、曲げ孔７で形成される発破孔６の曲げ角（直線状の孔軸Ｏ２に対する孔底付近での湾曲した孔軸Ｏ２の角度）θ２が制御される。
【００３０】
さらに、ドリフター４をガイドセル５に沿って進出させてゆき穿孔を継続的に行なって、図６に示すように、発破孔７（６）内に後端当接部１４が挿入された段階で、ロッド体３の曲げ角θ１を支配する主たる支持点Ｒ１が、ロッド支持部１５から後端当接部１４に移行する。すなわち、後端当接部１４は、発破孔７（６）内に挿入されるとともに、発破孔７（６）の内壁面６ｂに外面１４ａが当接されて、地盤Ｇから押圧力（反力）Ｓ２を受けることになる。そして、このとき、後端当接部１４が、先端当接部１３が当接するロッド体３の外面３ａに対し、ロッド本体３の軸線Ｏ１を挟んだ反対側の外面３ａに当接されているため、この後端当接部１４を介してロッド体３に作用する押圧力Ｓ２は、先端当接部１３を介してロッド体３の先端側に作用する押圧力Ｓ１と略反対側を向いて作用することになる。このため、ロッド体３の先端、すなわち自由端側に作用する先端当接部１３からの押圧力Ｓ１に対して、後端当接部１４からの押圧力Ｓ２は支持力として作用する。そして、ロッド体３の曲げ角θ１を支配する主たる支持点Ｒ１がロッド支持部１５からこの後端当接部１４に移行することによって、後端当接部１４が発破孔７（６）に挿入された後は、力点と支持点Ｒ１の間隔、すなわち先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔が変化しないため、ロッド体３の曲げ角θ１が略一定に保持されて、曲げ孔７の発破孔６が穿孔される。
【００３１】
よって、本実施形態の穿孔装置Ａを用いて曲げ孔７の発破孔６を穿孔する場合、後端当接部１５が発破孔７（６）に挿入される前段では、先端当接部１６とロッド支持部１５のロッド体３の軸線Ｏ１方向の相対位置を調整しておくことで、また、後端当接部１４が発破孔７（６）に挿入された後段では、先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔を調整しておくことで、任意の曲げ角θ１で発破孔７（６）を形成できる。
【００３２】
そして、本実施形態の穿孔装置Ａ及びこの穿孔装置Ａを用いて発破孔６を切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の穿孔する際には、図５及び図６に示すように、発破孔６を従来の穿孔装置Ｃと同様の操作で曲げ孔７として形成できるため、ガイドセル５と掘削面Ｔ３とを平行に維持する必要がなく、掘削面Ｔ３の凹凸の影響を受けずに、ドリフター４の通過高さを確保することができる。これにより、例えば、ロッド体３が曲げ変形した際の曲率半径が８３．５ｍとなるように調整して、５ｍの発破孔（長孔）７（６）を穿孔した場合には、その先端部（孔底６ａ）で約１５ｃｍの余掘り高さにすることができ、平均余掘り厚を１０ｃｍ程度とすることができる。よって、大幅に余掘り厚を低減することができ、施工性を向上させることが可能になる。
【００３３】
また、切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の発破孔６よりも中央側に位置する発破孔６は、ドリフター４が掘削面Ｔ３に干渉するようなことがないため、通常の軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態のロッド体３で発破孔６の形成を行なえばよいが、例えば図７及び図８に示すように、本実施形態の穿孔装置Ａを用いて芯抜きのための発破孔（曲り孔７）２０（６）を湾曲形状とすることで、曲り孔２０（６、７）と直線孔２１（６）で繋がるＶカット（アングル型）領域Ｓを形成することができる。このように芯抜き孔を曲り孔２０と直線孔２１で形成することにより、例えば図９及び図１０に示すように、直線孔２１のみでＶカット領域Ｓを形成する場合と比較して、切羽面Ｔ全面に形成する発破孔６の穿孔数を大幅に削減することができる。例えば、地山等級がＣ１の地盤ＧにトンネルＴ中心の開口高さＬが６３５０ｍｍ、幅Ｂが８７００ｍｍのトンネルＴを形成する際に、掘進長を５０００ｍｍとした場合、直線孔２１のみでは、約１１５孔の発破孔６を必要とするのに対し、曲り孔２０と直線孔２１を併用した場合では、約１０３孔の発破孔６で所望の掘進長の掘削を行なうことが可能になる。
【００３４】
したがって、本実施形態の穿孔装置Ａ及びこれを用いた曲り孔７の穿孔方法においては、直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を進退させながら地盤Ｇを穿孔する従来の穿孔装置Ｃに、ロッド湾曲変形機構Ｂを備えるという簡易な構成で、穿孔時にロッド体３を湾曲させて曲り孔７を穿孔することができる。また、このとき、先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔を調整することによって、ロッド体３の曲げ角θ１を制御することができ、任意の曲げ角θ１で曲り孔１を形成することが可能になる。
【００３５】
そして、このように曲り孔７を好適に穿孔することができる本実施形態の穿孔装置Ａを、トンネル掘削の発破孔６の穿孔に用いることで、ガイドセル５と掘削面Ｔ３とを平行に維持する必要がなく、余掘り量を低減することができ、また、発破孔６の穿孔数を低減することができる。これにより、施工性を大幅に向上させることが可能になる。
【００３６】
以上、本発明に係る穿孔装置Ａ及び曲り孔の穿孔方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、トンネル掘削の発破孔６の穿孔に本発明の穿孔装置Ａを適用するものとしたが、これに限定する必要はなく、例えば、薬液注入における注入孔を曲り孔として穿孔するために用いてもよい。
【００３７】
これに関連して、本実施形態では、穿孔装置Ａがドリルジャンボ（削孔機）に具備されているものとしたが、本発明の穿孔装置Ａは、例えばクローラドリルなど自走する台車を備えた他の削孔機に具備されてもよく、さらに、穿孔装置Ａ単体で用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を備えた削孔機を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を示す側面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図４】従来の穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いて形成した発破孔の配置を示す平断面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図９】従来の穿孔装置を用いて形成した発破孔の配置を示す平断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 削孔機
２ ビット
３ ロッド体
３ａ 外面
４ ドリフター
５ ガイドセル
６ 発破孔
７ 曲げ孔（発破孔）
１０ 本体部
１１ 第１延出部
１２ 第２延出部
１３ 先端当接部
１４ 後端当接部
１５ ロッド支持部
２０ 曲げ孔（発破孔）
２１ 直線孔（発破孔）
Ａ 穿孔装置
Ｂ ロッド湾曲変形機構
Ｃ 従来の穿孔装置
Ｏ１ 軸線
Ｏ２ 孔軸
Ｔ トンネル
Ｔ１ 切羽面
Ｔ２ 切羽面の周端
Ｔ３ 掘削面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネルの切羽面からトンネルの掘進方向に向けて地盤に形成する発破孔の穿孔などに用いる穿孔装置及びこれを用いた曲り孔の穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばトンネル掘削では、ドリルジャンボなどの削孔機を用いてトンネル切羽面から掘削計画に平行する複数の発破孔を穿孔し、この発破孔に爆薬や雷管、込め物を装填して、爆薬の爆発エネルギーにより地盤を掘削することが行なわれている。また、発破孔を例えば４〜５ｍ程度の長孔で形成しこの長孔内に爆薬を分散装薬して、一度に大量の岩盤（地盤）を掘削する、いわゆる長孔発破によって効率よく掘削することも行なわれている。
【０００３】
この種の発破孔（孔）を穿孔するために用いる削孔機には穿孔装置が備えられ、この穿孔装置は、例えば特許文献１の第３図に示されるように、自走可能な台車に装備され、前後方向に延設したガイドセル（ガイド台）と、このガイドセルに前後方向にスライド移動自在（進退可能）に取り付けられたドリフター（穿孔機）と、ドリフターに接続されてこのドリフターから回転力及び／又は打撃力が伝達されるロッド体と、ロッド体の先端に着脱可能に取り付けられてロッド体を通じて伝達された回転力及び／又は打撃力により地盤を切削（穿孔）するビットとを備えて構成されている。また、この穿孔装置では、直線状の軸線を有するようにロッド体が形成され、このロッド体を用いて穿孔した発破孔は、孔軸が直線で延びるように形成される。
【特許文献１】特開平７−１９７７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された削孔機が具備する穿孔装置を用いて発破孔の穿孔を行う場合には、孔軸が直線で延びる穿孔を行なう関係上、切羽面の周端側に位置する発破孔を穿孔する際に、ガイドセル（ガイド台）とトンネル掘削面との間を、ロッド体を駆動するドリフター（穿孔機）が通過できるようにするため、特許文献１の第１図や第７図に示されるように、一掘進毎にトンネル掘削面を断面略三角状の段状に形成する必要が生じていた。すなわち、この部分に発破孔を形成するために、掘削計画線よりも例えばトンネル径方向に最大３５ｃｍ〜４５ｃｍ程度深く地盤を掘削する余掘りが必要となり、トンネル構築において不要な領域の地盤を掘削することになって、施工性の低下を招く一つの要因となっていた。
【０００５】
また、長孔発破の発破孔を穿孔する場合には、長いロッド体を使用するため、掘削面とガイドセルを平行にする長さが長く必要になり、掘削面の凹凸の影響を受けやすくなって、且つ穿孔先端の誤差が削孔長に比例して大きくなることなどの理由から、さらに大きな余掘りが発生するという問題があった。
【０００６】
このため、従来の削孔機（穿孔装置）を利用して、切羽面の周端側の発破孔を孔軸が湾曲した曲り孔として形成し、余掘りを極力少なくすることが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、好適に曲り孔を穿孔可能な穿孔装置及びこれを用いた曲り孔の穿孔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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の穿孔装置は、先端に地盤を穿孔するビットが取り付けられたロッド体と、前記ロッド体の後端が接続され該ロッド体を通じて前記地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力を前記ビットに与えるドリフターと、該ドリフターを進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセルとを備えた穿孔装置であって、略直線状の軸線を備えた前記ロッド体を、前記地盤を穿孔するととともに前記軸線が湾曲するように弾性変形させるロッド湾曲変形機構が設けられており、該ロッド湾曲変形機構は、前記ドリフター及び前記ロッド体の進退に従動可能に前記ロッド体に支持された本体部と、該本体部から前記軸線に沿って前記ロッド体の先端側に延出した弾性変形可能な第１延出部と、前記本体部から前記ロッド体の先端側に前記第１延出部よりも延出長を小として延出し、且つ前記軸線を挟んで前記第１延出部と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部と、前記第１延出部の先端に設けられ、前記ロッド体の先端側の外面に当接する先端当接部と、前記第２延出部の先端に設けられ、前記先端当接部よりも前記ロッド体の後端側の外面に当接する後端当接部と、前記ガイドセルに固定して設けられ、前記ドリフターの進退に従動する前記ロッド体を進退可能に支持するロッド支持部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の曲り孔の穿孔方法は、上記の穿孔装置を用いて曲り孔を穿孔する方法であって、前記ドリフターを進出させて前記ビットで穿孔した孔に、穿孔の進行に従って前記先端当接部を挿入させて、該先端当接部を前記孔の内壁面に当接させながら穿孔してゆくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法によれば、ドリフターを進出させてこのドリフターに従動したロッド体の先端に取り付けたビットで穿孔を開始し、穿孔した孔がある所定の深さに達した段階で、本体部及び第１延出部に支持されてロッド体の先端側に当接した先端当接部が孔に挿入される。そして、この段階から、先端当接部が孔の内壁面に当接し、この当接によって先端当接部には地盤から押圧力（反力）が作用し、先端当接部を介してこの押圧力をロッド体の先端側に作用させることができる。また、このとき、後端当接部及びロッド支持部によってロッド体の後端側が支持され、且つ先端当接部を支持する第１延出部が弾性変形可能とされていることにより、ロッド体を、先端側に作用した押圧力によってその軸線が湾曲するように曲げ変形させることができる。
【００１２】
これにより、ガイドセルに支持されたドリフターを進退させながら地盤を穿孔する従来の穿孔装置に簡易な構成のロッド湾曲変形機構を備えることで、直線状の軸線を備えたロッド体を穿孔時に湾曲させることができ、このようにロッド体を湾曲させながら穿孔することにより、孔軸が湾曲した曲り孔を容易に穿孔することができる。
【００１３】
そして、このような穿孔装置を、例えばトンネル構築時の切羽面の周端側に形成する発破孔（孔）の穿孔に用いた場合には、この部分の発破孔を曲り孔として穿孔できるため、ガイドセルとトンネル掘削面とを平行にする必要がなくなり、トンネル掘削面を断面略三角状の複数の段状に形成する必要がなくなって、余掘り量を大幅に低減させることが可能になる。これにより、大幅に施工性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１から図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法について説明する。本実施形態は、本発明に係る穿孔装置及び曲り孔の穿孔方法を、トンネル切羽面の周端側に形成する発破孔の穿孔に適用したものである。
【００１５】
本実施形態の穿孔装置Ａは、図１及び図２に示すように、例えばドリルジャンボなどの削孔機１に装備されており、先端に地盤Ｇを穿孔するビット２が取り付けられたロッド体３と、ロッド体３の後端が接続されて、このロッド体３を通じて地盤Ｇを穿孔する回転力及び／又は打撃力をビット２に与えるドリフター４と、ドリフター４を進退可能に支持するとともにその進退方向を規制するガイドセル５と、直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を、穿孔とともにその軸線Ｏ１が湾曲するように弾性変形させるためのロッド湾曲変形機構Ｂとから構成されている。
【００１６】
ここで、本実施形態において、ロッド体３は、例えば穿孔する発破孔（孔、曲り孔７）６の穿孔長に応じて複数の鋼製ロッドを連結することで１本の円柱棒状に形成されている。また、ガイドセル５は、例えば断面略矩形状に形成され、ドリフター４が進退する方向（前後方向）の長さが、この進退方向Ｈに直交する幅よりも大きく形成されている。このガイドセル５の長さは、ロッド体３の長さ、すなわち穿孔する発破孔６（７）の長さに応じた長さとされている。
【００１７】
一方、ロッド湾曲変形機構Ｂは、図２に示すように、ドリフター４の進退に従動可能にロッド体３に支持された本体部１０と、この本体部１０の前端に後端が繋がりロッド体３の先端に向けて延出した第１延出部１１と、第１延出部１１と同様に、本体部１０の前端に後端が繋がりロッド体３の先端に向けて延出した第２延出部１２と、第１延出部１１の先端に設けられたブロック状の先端当接部１３と、第２延出部１２の先端に設けられたブロック状の後端当接部１４と、ガイドセル５に固定して設けられ、ドリフター４の進退に従動するロッド体３を進退可能に支持するロッド支持部１５とを備えて構成されている。
【００１８】
本体部１０は、ロッド体３のドリフター４と接続される後端よりも僅かに先端側に位置する部分のロッド体３に、このロッド体３の軸線Ｏ１回りの回転を許容した状態で支持され、且つ下方に突出した下端側がガイドセル５に進退可能に支持されて取り付けられている。これにより、ドリフター４がガイドセル５に沿って（ガイドセル５に進退方向Ｈを規制されて）進退した際に、本体部１０ひいてはロッド湾曲変形機構Ｂの進退方向が、ドリフター４（及びロッド体３）の進退方向Ｈと同方向となるように規制されている。
【００１９】
第１延出部１１は、例えば鋼製の棒状に形成されて弾性変形可能なものとされている。また、この第１延出部１１は、本体部１０の前端に繋がる後端からロッド体３の軸線Ｏ１に沿い且つロッド体３の外側（ロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで略対向する外面３ａの一方の外面３ａ近傍）を通って、その先端がロッド体３の先端近傍に位置するまで延設されている。
【００２０】
第２延出部１２は、第１延出部１１と同様に、例えば鋼製の棒状に形成されて弾性変形可能なものとされている。一方、第２延出部１２は、第１延出部１１よりも長さ（延出長）が小とされており、本体部１０の前端に繋がる後端からロッド体３の軸線Ｏ１に沿い、且つロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで第１延出部１１と略反対側のロッド体３の外側（ロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで一方の外面３ａと略対向する他方の外面３ａ近傍）を通って延設されている。ここで、本実施形態では、第２延出部１２が第１延出部１１の約１／２の長さで形成されている。
【００２１】
先端当接部１３は、図３に示すように、ビット２の先端面（切刃面）２ａ側からの平面視で、円弧状に形成されており、凸側の外面１３ａがビット２で穿孔した断面円形の発破孔（孔、曲り孔７）６の曲率半径と略同等の曲率半径で形成され、凹側の内面１３ｂがロッド体３の外面３ａの曲率半径と略同等の曲率半径で形成されている。また、この先端当接部１３は、内面１３ｂがロッド体３の先端側の外面３ａに当接されて設けられている。
【００２２】
一方、後端当接部１４は、先端当接部１３と同形同大で形成されており、内面１４ｂがロッド体３の後端側の外面３ａに当接されて設けられている。このとき、先端当接部１３が繋がる第１延出部１１と後端当接部１４が繋がる第２延出部１２が、ロッド体３を挟んで互いに対向配置されているため、先端当接部１３の内面１３ｂと、後端当接部１４の内面１４ｂは、それぞれロッド体３の軸線Ｏ１を挟んで互いに略反対側を向く外面３ａのそれぞれに当接される。
【００２３】
また、図２及び図３に示す穿孔前のロッド体３の軸線Ｏ１が直線状の状態において、先端当接部１３と後端当接部１４は、それぞれの外面１３ａ、１４ａがビット２の先端の外周端２ｂよりも僅かに径方向外側に位置するように形成されている。これに対し、第１延出部１１と第２延出部１２は、ビット２の先端の外周端２ｂよりも径方向内側（ロッド体３の軸線Ｏ１側）に位置するように設けられている。
【００２４】
ロッド支持部１５は、図２に示すように、ガイドセル５の先端側に固定した状態で取り付けられ、ガイドセル５と隙間をあけて進退するロッド体３に向けて突設されている。また、ロッド支持部１５は、その突出方向先端がロッド体３のガイドセル５側を向く外面３ａに当接されて、ロッド体３を進退可能に且つ回転可能に支持している。
【００２５】
ついで、上記構成からなる穿孔装置Ａを用いてトンネルＴの切羽面Ｔ１からトンネル掘進方向の地盤Ｇ内に発破孔６（曲り孔７）を穿孔する方法について説明し、本実施形態の穿孔装置Ａ及び曲り孔７の穿孔方法の作用及び効果について説明する。
【００２６】
ここで、軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態のロッド体３で発破孔６の穿孔を行なう従来の穿孔装置Ｃにおいては、例えば図４に示すように、トンネル切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側に発破孔６を形成しようとすると、ガイドセル５上を進退するドリフター４の通過高さを確保するために、断面三角形状の掘削面Ｔ３を形成する必要があった。すなわち、トンネルの一掘進毎に三角状の余掘りを必要とし、最大概ね３５〜４０ｃｍ程度多く地盤Ｇを掘削する必要が生じていた。特に、長孔発破を行なうための発破孔６を穿孔する際には、掘削面Ｔ３とガイドセル５を平行にする長さが長くなるため、掘削面Ｔ３に生じた凹凸によってドリフター４の通過が阻害され易く、また、穿孔先端（発破孔６の孔底６ａ）の誤差が穿孔長に比例して大きくなるなどの理由で余掘り厚がさらに大きくなるという問題が生じていた。
【００２７】
これに対して、本実施形態の穿孔装置Ａで、トンネルＴの切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の発破孔７（６）を穿孔する場合には、図５に示すように、はじめに、ロッド体３の軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態でビット２を切羽面Ｔ１に当接させて穿孔を開始する。そして、ドリフター４をガイドセル５に沿って進出させながら穿孔を行なってゆくと、ロッド体３の先端側外面３ａに当接した先端当接部１３が発破孔７（６）内に挿入される。このとき、先端当接部１３は、その外面１３ａがビット２の先端の外周端２ｂよりも僅かに径方向外側に位置され、且つ発破孔７（６）の内壁面６ｂの曲率半径と略同等の曲率半径を有しているため、発破孔７（６）の内壁面６ｂに外面１３ａが当接されて、地盤Ｇから押圧力（反力）Ｓ１を受けることになる。そして、この押圧力Ｓ１が先端当接部１３を介してロッド体３の先端側に作用する。
【００２８】
また、このとき、ロッド体３の後端側は、ドリフター４に接続されて支持されるとともに、押圧力Ｓ１が作用するロッド体３の外面３ａと軸線Ｏ１を挟んで反対側の外面３ａに後端当接部１４とロッド支持部１５が当接されて支持されている。このため、ロッド体３の先端側への押圧力Ｓ１の作用と、先端当接部１３を支持する第１延出部１１の弾性変形とにより、先端当接部１３に近いロッド支持部１５が主たる支持点Ｒ１とされて、この支持点Ｒ１から先端側のロッド体３がその軸線Ｏ１を湾曲させるように曲げ変形することになる。そして、先端当接部１３が穿孔した発破孔７（６）内に挿入されていくほどに、すなわち切羽面Ｔ１から地盤Ｇ内に挿入されて先端当接部１３とロッド支持部１５のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔が大きくなるほどに、このロッド体３の曲げ変形の曲げ角（直線状の軸線Ｏ１に対するロッド体３の先端付近での湾曲した軸線Ｏ１の角度）θ１は、大きくなってゆく。
【００２９】
このように穿孔とともに湾曲したロッド体３で継続的に穿孔を行った場合には、ロッド体３の曲げ角θ１の大きさに応じてビット２の切刃を有する先端面２ａの地盤Ｇに対する当接角が変化してゆくため、このビット２の地盤Ｇを切削する方向が順次変化して、孔軸Ｏ２が湾曲した曲げ孔７の発破孔６が穿孔される。そして、このとき、ロッド体３の曲げ角θ１が、先端当接部１３とロッド支持部１５の軸線Ｏ１方向の間隔によって主に支配されるため、穿孔時にロッド体３の進出に従い変化するこの間隔を予め起算しておき、すなわち先端当接部１３とロッド支持部１５の相対位置を調整しておくことで、曲げ孔７で形成される発破孔６の曲げ角（直線状の孔軸Ｏ２に対する孔底付近での湾曲した孔軸Ｏ２の角度）θ２が制御される。
【００３０】
さらに、ドリフター４をガイドセル５に沿って進出させてゆき穿孔を継続的に行なって、図６に示すように、発破孔７（６）内に後端当接部１４が挿入された段階で、ロッド体３の曲げ角θ１を支配する主たる支持点Ｒ１が、ロッド支持部１５から後端当接部１４に移行する。すなわち、後端当接部１４は、発破孔７（６）内に挿入されるとともに、発破孔７（６）の内壁面６ｂに外面１４ａが当接されて、地盤Ｇから押圧力（反力）Ｓ２を受けることになる。そして、このとき、後端当接部１４が、先端当接部１３が当接するロッド体３の外面３ａに対し、ロッド本体３の軸線Ｏ１を挟んだ反対側の外面３ａに当接されているため、この後端当接部１４を介してロッド体３に作用する押圧力Ｓ２は、先端当接部１３を介してロッド体３の先端側に作用する押圧力Ｓ１と略反対側を向いて作用することになる。このため、ロッド体３の先端、すなわち自由端側に作用する先端当接部１３からの押圧力Ｓ１に対して、後端当接部１４からの押圧力Ｓ２は支持力として作用する。そして、ロッド体３の曲げ角θ１を支配する主たる支持点Ｒ１がロッド支持部１５からこの後端当接部１４に移行することによって、後端当接部１４が発破孔７（６）に挿入された後は、力点と支持点Ｒ１の間隔、すなわち先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔が変化しないため、ロッド体３の曲げ角θ１が略一定に保持されて、曲げ孔７の発破孔６が穿孔される。
【００３１】
よって、本実施形態の穿孔装置Ａを用いて曲げ孔７の発破孔６を穿孔する場合、後端当接部１５が発破孔７（６）に挿入される前段では、先端当接部１６とロッド支持部１５のロッド体３の軸線Ｏ１方向の相対位置を調整しておくことで、また、後端当接部１４が発破孔７（６）に挿入された後段では、先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔を調整しておくことで、任意の曲げ角θ１で発破孔７（６）を形成できる。
【００３２】
そして、本実施形態の穿孔装置Ａ及びこの穿孔装置Ａを用いて発破孔６を切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の穿孔する際には、図５及び図６に示すように、発破孔６を従来の穿孔装置Ｃと同様の操作で曲げ孔７として形成できるため、ガイドセル５と掘削面Ｔ３とを平行に維持する必要がなく、掘削面Ｔ３の凹凸の影響を受けずに、ドリフター４の通過高さを確保することができる。これにより、例えば、ロッド体３が曲げ変形した際の曲率半径が８３．５ｍとなるように調整して、５ｍの発破孔（長孔）７（６）を穿孔した場合には、その先端部（孔底６ａ）で約１５ｃｍの余掘り高さにすることができ、平均余掘り厚を１０ｃｍ程度とすることができる。よって、大幅に余掘り厚を低減することができ、施工性を向上させることが可能になる。
【００３３】
また、切羽面Ｔ１の周端Ｔ２側の発破孔６よりも中央側に位置する発破孔６は、ドリフター４が掘削面Ｔ３に干渉するようなことがないため、通常の軸線Ｏ１が真っ直ぐに延びた状態のロッド体３で発破孔６の形成を行なえばよいが、例えば図７及び図８に示すように、本実施形態の穿孔装置Ａを用いて芯抜きのための発破孔（曲り孔７）２０（６）を湾曲形状とすることで、曲り孔２０（６、７）と直線孔２１（６）で繋がるＶカット（アングル型）領域Ｓを形成することができる。このように芯抜き孔を曲り孔２０と直線孔２１で形成することにより、例えば図９及び図１０に示すように、直線孔２１のみでＶカット領域Ｓを形成する場合と比較して、切羽面Ｔ全面に形成する発破孔６の穿孔数を大幅に削減することができる。例えば、地山等級がＣ１の地盤ＧにトンネルＴ中心の開口高さＬが６３５０ｍｍ、幅Ｂが８７００ｍｍのトンネルＴを形成する際に、掘進長を５０００ｍｍとした場合、直線孔２１のみでは、約１１５孔の発破孔６を必要とするのに対し、曲り孔２０と直線孔２１を併用した場合では、約１０３孔の発破孔６で所望の掘進長の掘削を行なうことが可能になる。
【００３４】
したがって、本実施形態の穿孔装置Ａ及びこれを用いた曲り孔７の穿孔方法においては、直線状の軸線Ｏ１を備えたロッド体３を進退させながら地盤Ｇを穿孔する従来の穿孔装置Ｃに、ロッド湾曲変形機構Ｂを備えるという簡易な構成で、穿孔時にロッド体３を湾曲させて曲り孔７を穿孔することができる。また、このとき、先端当接部１３と後端当接部１４のロッド体３の軸線Ｏ１方向の間隔を調整することによって、ロッド体３の曲げ角θ１を制御することができ、任意の曲げ角θ１で曲り孔１を形成することが可能になる。
【００３５】
そして、このように曲り孔７を好適に穿孔することができる本実施形態の穿孔装置Ａを、トンネル掘削の発破孔６の穿孔に用いることで、ガイドセル５と掘削面Ｔ３とを平行に維持する必要がなく、余掘り量を低減することができ、また、発破孔６の穿孔数を低減することができる。これにより、施工性を大幅に向上させることが可能になる。
【００３６】
以上、本発明に係る穿孔装置Ａ及び曲り孔の穿孔方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、トンネル掘削の発破孔６の穿孔に本発明の穿孔装置Ａを適用するものとしたが、これに限定する必要はなく、例えば、薬液注入における注入孔を曲り孔として穿孔するために用いてもよい。
【００３７】
これに関連して、本実施形態では、穿孔装置Ａがドリルジャンボ（削孔機）に具備されているものとしたが、本発明の穿孔装置Ａは、例えばクローラドリルなど自走する台車を備えた他の削孔機に具備されてもよく、さらに、穿孔装置Ａ単体で用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を備えた削孔機を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を示す側面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図４】従来の穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いてトンネル切羽面の周端側の発破孔を穿孔した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る穿孔装置を用いて形成した発破孔の配置を示す平断面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図９】従来の穿孔装置を用いて形成した発破孔の配置を示す平断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 削孔機
２ ビット
３ ロッド体
３ａ 外面
４ ドリフター
５ ガイドセル
６ 発破孔
７ 曲げ孔（発破孔）
１０ 本体部
１１ 第１延出部
１２ 第２延出部
１３ 先端当接部
１４ 後端当接部
１５ ロッド支持部
２０ 曲げ孔（発破孔）
２１ 直線孔（発破孔）
Ａ 穿孔装置
Ｂ ロッド湾曲変形機構
Ｃ 従来の穿孔装置
Ｏ１ 軸線
Ｏ２ 孔軸
Ｔ トンネル
Ｔ１ 切羽面
Ｔ２ 切羽面の周端
Ｔ３ 掘削面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に地盤を穿孔するビットが取り付けられたロッド体と、前記ロッド体の後端が接続され該ロッド体を通じて前記地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力を前記ビットに与えるドリフターと、該ドリフターを進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセルとを備えた穿孔装置であって、
略直線状の軸線を備えた前記ロッド体を、前記地盤を穿孔するととともに前記軸線が湾曲するように弾性変形させるロッド湾曲変形機構が設けられており、
該ロッド湾曲変形機構は、前記ドリフター及び前記ロッド体の進退に従動可能に前記ロッド体に支持された本体部と、
該本体部から前記軸線に沿って前記ロッド体の先端側に延出した弾性変形可能な第１延出部と、
前記本体部から前記ロッド体の先端側に前記第１延出部よりも延出長を小として延出し、且つ前記軸線を挟んで前記第１延出部と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部と、
前記第１延出部の先端に設けられ、前記ロッド体の先端側の外面に当接する先端当接部と、
前記第２延出部の先端に設けられ、前記先端当接部よりも前記ロッド体の後端側の外面に当接する後端当接部と、
前記ガイドセルに固定して設けられ、前記ドリフターの進退に従動する前記ロッド体を進退可能に支持するロッド支持部とを備えていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
請求項１記載の穿孔装置を用いて曲り孔を穿孔する方法であって、
前記ドリフターを進出させて前記ビットで穿孔した孔に、穿孔の進行に従って前記先端当接部を挿入させて、該先端当接部を前記孔の内壁面に当接させながら穿孔してゆくことを特徴とする曲り孔の穿孔方法。
【請求項１】
先端に地盤を穿孔するビットが取り付けられたロッド体と、前記ロッド体の後端が接続され該ロッド体を通じて前記地盤を穿孔する回転力及び／又は打撃力を前記ビットに与えるドリフターと、該ドリフターを進退可能に支持してその進退方向を規制するガイドセルとを備えた穿孔装置であって、
略直線状の軸線を備えた前記ロッド体を、前記地盤を穿孔するととともに前記軸線が湾曲するように弾性変形させるロッド湾曲変形機構が設けられており、
該ロッド湾曲変形機構は、前記ドリフター及び前記ロッド体の進退に従動可能に前記ロッド体に支持された本体部と、
該本体部から前記軸線に沿って前記ロッド体の先端側に延出した弾性変形可能な第１延出部と、
前記本体部から前記ロッド体の先端側に前記第１延出部よりも延出長を小として延出し、且つ前記軸線を挟んで前記第１延出部と略反対側に設けられた弾性変形可能な第２延出部と、
前記第１延出部の先端に設けられ、前記ロッド体の先端側の外面に当接する先端当接部と、
前記第２延出部の先端に設けられ、前記先端当接部よりも前記ロッド体の後端側の外面に当接する後端当接部と、
前記ガイドセルに固定して設けられ、前記ドリフターの進退に従動する前記ロッド体を進退可能に支持するロッド支持部とを備えていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
請求項１記載の穿孔装置を用いて曲り孔を穿孔する方法であって、
前記ドリフターを進出させて前記ビットで穿孔した孔に、穿孔の進行に従って前記先端当接部を挿入させて、該先端当接部を前記孔の内壁面に当接させながら穿孔してゆくことを特徴とする曲り孔の穿孔方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３２７１８９（Ｐ２００７−３２７１８９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５７０７１（Ｐ２００６−１５７０７１）
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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