説明

鋼管打設工法および鋼管打設工具

【課題】 掘削屑の排出効率を改善した掘削工具、および、これを用いることにより鋼管周辺の地山の過大な緩み域や空洞の発生を確実に防止する効率の良い低コストな鋼管打設工法の提供。
【解決手段】鋼管cとその鋼管cに挿通したロッドaとそのロッドaの前端にビットジョイントfを介して取り付けられた掘削ビットbとからなる鋼管打設工具において、<i>ロッドaの内管e内に中央通路αを、また、内管e外に環状通路βを形成し該ロッドaおよびビットジョイントfの外面に排出通路γが形成されていること、および、<ii>ビットジョイントfが、ビットbの前面に開口するフラッシング孔55とロッドaの中央通路αとを連絡する連絡通孔と、環状通路βに連通し排出通路γに斜め後方に向けて開口するリバースブロー孔50’を形成してなる鋼管打設工具。また、この鋼管打設工具を用いて行う鋼管打設工法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼管打設工法およびこれに使用する鋼管打設工具に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル掘削工事においては、切羽前方の地山に削孔を行いつつ、その孔内に、側面に注入孔を開設した所要長さの鋼管を順次接続しながら打設し、打設した鋼管を通じて地山内に注入材を注入することによって切羽前方の地山を改良する注入式鋼管先受け工法等の地山補強工法が行われている。
【0003】
上記工法における鋼管の打設は、前端にビットを装着したロッドを鋼管に挿通し、そのビットにより切羽前方の地山を削孔しながら上記鋼管を圧入することによって行われるもので、その作業は、本来、地山を傷めないよう行うべきものであるが、上記削孔のために毎分65リットル程度の多量の削孔水を0.6〜1MPa程度の高圧に加圧してビットの周囲に噴射するので、地質によっては、その高圧かつ多量の削孔水によりかえって鋼管周辺の地山の緩み域を拡大したり、空洞の発生を引き起こし、その後に行う注入材の注入量が過大になったり必要な改良効果が得られない等の問題があった。
また、削孔水が地山の亀裂を通って切羽面へまわり小崩落を引き起こすこともあった。
【0004】
このような、削孔水を使用することによる悪影響を排除するための鋼管打設用の掘削工具およびこれを用いた先行補強工法として、特開2004−285752号(特許文献1)に記載されたものがある。
【0005】
同文献には、第1に、図16に示した、鋼管1と、その鋼管1に挿通された回転駆動可能な削孔ロッド2と、その削孔ロッド2の前端に装着され鋼管1の前端から突出するようにして掘削ビット3を取り付けた工具本体4とからなる掘削工具5が開示されている。
上記工具本体4は上記鋼管1の内径とほぼ同じ外径を有するもので、その中心には、上記削孔ロッド2内の流路6に連通した流路7が形成されており、また、該工具本体4の側面にはその軸方向に沿って排出溝8が形成されている。
上記流路7の前端には、当該工具本体4の側面の上記排出溝8に向けかつ後方すなわち鋼管1の口元側に25°〜30°傾斜させた状態にした流体供給路9が連通している。
その流体供給路9の噴出口9’は、上記排出溝8の、上記鋼管1の内部に位置する箇所に開口している。
【0006】
この掘削工具5を用いた工法では、上記工具本体4の掘削ビット3により削孔を行い、これにより生じる掘削屑を排出溝8を通じて鋼管1内に取り込むとともに、上記流路6,7を通じて供給される削孔水を、上記流体供給路9の噴出口9’から鋼管1の内部にやや口元側に向けて噴射することで、掘削屑を口元側へ排出するとされている。
【特許文献1】特開2004−285752号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、この掘削工具5を用いた場合、直接地山に当接する掘削ビット3の前面に十分な削孔水が供給されないので、掘削自体が難しいかあるいは掘削屑の取り込みおよび排出の効率が極めて悪いものと認められる。
【0008】
また、同文献には、第2に、図17に示した掘削工具11も開示されている。
この掘削工具11は、削孔ロッド12を鋼管13に挿通するとともに、その前端に掘削ビット14を取り付けた工具本体15を装着してなる。
上記工具本体15は、その中心に、上記削孔ロッド12内の流路16に連通する流路17を形成し、また、側面にはその軸方向に沿った排出溝18が形成されている。
上記流路17の途中には、当該工具本体15の側面の上記排出溝18に向けかつ後方に25°〜30°傾斜させた状態にした流体供給路19が連通しており、その流体供給路19の噴出口19’は、上記排出溝18の、上記鋼管13の内部に位置する箇所に開口している。
【0009】
この工具本体15は、さらに、上記流路17の前端に連通させた流体供給路20を形成している。この流体供給路20は、この工具本体15の前端側に向けて斜めに形成され、その噴出口20’を工具本体15の前端の掘削ビット14の後側に位置させて開口させている。
また、上記流路16,17内には、その内径より細い管状の配管21を配置してこの配管21の内外に2系統の流体を送給できるようにしている。
【0010】
流路16,17内の配管21内にはエアが、その配管21の外側には削孔水がそれぞれ供給されるようになっており、この掘削工具11による削孔は、上記流体供給路20を通じてエアを噴出することにより掘削屑を排出溝18から鋼管1内に取り込み、さらに、その取り込んだ掘削屑を流体供給路19を通じて噴出させた掘削水により鋼管13の口元側へ排出するというものである。
【0011】
しかし、掘削により生じる掘削屑をビット14の前面から取り払い鋼管13内に取り込むには、できるだけそのビット14の前面に効率よくエアを噴出させる必要があるところ、この掘削工具11のエアを噴出させる流体供給路20は上記ビット14の後側に開口しているから、その取り込み効率は依然として改善の余地があった。
【0012】
また、流体供給路19の噴出口19’は比較的狭い空間である排出溝18内に開口しているから、その狭い排出溝18内に高圧で噴出する削孔水が一種の壁を形成してしまい、この排出溝18内に取り込まれた掘削屑を鋼管13の口元側に適切に排出できず、かえって、その排出を遮ることにもなりかねなかった。
【0013】
そこで、本発明は、上記の問題を解消して、掘削屑の排出効率を改善した鋼管打設工具、および、これを用いることにより鋼管周辺の地山の過大な緩み域や空洞の発生を確実に防止する効率の良い低コストな鋼管打設工法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項1記載の本発明鋼管打設工具は、鋼管cと、その鋼管cに挿通したロッドaと、そのロッドaの前端にビットジョイントfを介して取り付けられた掘削ビットbとからなる鋼管打設工具において、
<i>上記ロッドaが、内管eを外管d内に配置することにより、その内管e内に中央通路αを、また、内管e外に環状通路βを形成した二重管構造をなし、該ロッドaおよび上記ビットジョイントfの外面と上記鋼管cの内面との間に排出通路γが形成されていること、および、
<ii>上記ビットジョイントfが、上記掘削ビットbの前面に開口するフラッシング孔55と上記ロッドaの中央通路αとを連絡する連絡通孔49を形成し、また、上記環状通路βに連通し、上記排出通路γに斜め後方に向けて開口するリバースブロー孔50’を上記ビットジョイントfの側面に形成してなることを特徴とする鋼管打設工具である。
【0015】
請求項2記載の本発明鋼管打設工具は、
<i>上記ロッドaの後端が供給用スイベルgの回転部材g’に、上記外管dの後端を該回転部材g’の前側接続口57に螺合固定し、かつ、上記内管eの後端の受入口43を、上記前側接続口57の内奥部の差込筒状部58に、該受入口43の内奥部と差込筒状部58の前端との間に隙間xを空けた状態で嵌合させて接続されていること、および、<ii>上記ビットジョイントfが上記ロッドaに、上記外管dの前端を当該ビットジョイントfのロッド受入部47に螺合固定し、かつ、上記内管eの前端の差込筒状部37’を、上記ロッド受入部47の内奥部の内管受入口48に、上記差込筒状部37’の前端を該内管受入口48の内奥部との間に隙間xを空けた状態で嵌合させて接続されていることを特徴とする請求項1記載の鋼管打設工具である。
【0016】
請求項3記載の本発明は、上記ロッドaの内管eが、複数の内管用鋼管e’同士を、後側の内管用鋼管e’の前端の差込筒状部37’を、前側の内管用鋼管e’の後端の受入口43に、上記差込筒状部37’の前端と受入口43の内奥部との間に隙間xを空けた状態にして嵌合させて接続されている請求項1または2記載の鋼管打設工具である。
【0017】
請求項4記載の本発明は、前端開口側を拡径した円環状をなすゴム製の案内スカートc”を、上記鋼管cの前端開口縁に固定してなる請求項1,2または3記載の鋼管打設工具である。
【0018】
請求項5記載の本発明は、上記ロッドaの外管dが複数の外管用鋼管d’をロッドジョイント33で接続してなり、そのロッドジョイント33が、上記環状通路βを排出通路γに連通させる、斜め後方に向けて開口したリバースブロー孔を設けている請求項1,2,3または4記載の鋼管打設工具。
【0019】
請求項6記載の本発明は、上記鋼管cの後端に接続した排出用スイベルhが、上記排出通路γに連通した排出孔63を備えている請求項1,2,3,4または5記載の鋼管打設工具である。
【0020】
請求項7記載の本発明は、上記鋼管cの側面に開設された注入孔32内に、環状枠32bに硬質ゴム製の弁32cを一定以上の圧力により開放するように嵌め込んだ弁ユニット32aを固定してなる請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具である。
【0021】
請求項8記載の本発明は、上記鋼管c内に薄肉の鋼管を引抜き自在に配置して、その薄肉鋼管内に上記ロッドaを挿通してなる請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具である。
【0022】
請求項9記載の本発明は、上記鋼管cの側面に開設された注入孔32内に、樹脂を詰めてなる請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具である。
【0023】
請求項10記載の本発明鋼管打設工法は、請求項1,2,3,4,5,6,7,8または9記載の鋼管打設工具31,71による削孔および鋼管cの打込みを、フラッシング用流体を上記掘削ビットbのフラッシング孔55から掘削ビットbの前面へ噴出させ、かつ、排出用流体を上記ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から、排出通路γへ後方へ向けて噴出させつつ行うものである。
【0024】
請求項11記載の本発明は、上記フラッシング用流体がエアである請求項10記載の鋼管打設工法である。
【0025】
請求項12記載の本発明は、上記フラッシング用流体が泡である請求項10記載の鋼管打設工法である。
【0026】
請求項13記載の本発明は、上記フラッシング用流体がミストである請求項10記載の鋼管打設工法である。
【0027】
請求項14記載の本発明は、上記鋼管cをトンネル掘削工における切羽先行補強部材として打設する請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法である。
【0028】
請求項15記載の本発明は、上記鋼管cを支保脚部補強工における脚部補強部材として打設する請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法である。
【0029】
請求項16記載の本発明は、上記鋼管cを法面の補強工におけるアンカー部材として打設する請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法である。
【発明の効果】
【0030】
本発明鋼管打設工具によれば、掘削屑を効率的に排出できる。
【0031】
また、本発明鋼管打設工法によれば、鋼管周辺の地山の緩み域を拡大したり空洞の発生を引き起こすことがなく、その後に行う注入材の注入量が過大になったり必要な改良効果が得られないという問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0032】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【実施例1】
【0033】
まず本発明をトンネル掘削工事に伴う地山補強工法における鋼管の打設に適用した実施例1について詳しく説明する。
【0034】
本発明工法は、図1に示したように、通常のトンネル施工で使用する油圧ジャンボ30を使用して、二重管構造のロッドaと、その前端に取り付けられた掘削ビットbと、上記ロッドaを挿通した鋼管cとからなる本発明に係る鋼管打設工具31により施工されるもので、具体的には、上記掘削ビットbにより削孔しながら、同時に、上記鋼管cを切羽前方の地山に圧入し切羽先行補強部材として打設するものである。
【0035】
上記鋼管打設工具31の具体的な構成は、図2〜12に示した、以下のとおりのものである。
【0036】
上記鋼管cは、その側面に複数の注入孔32を軸方向に30〜45cmおきにして、かつ千鳥状にして開設した外径115mm程度の鋼管c’を4本接続したものである。その4本の鋼管c’のうち前端のものは3.5m程度、後側の3本のものは3m程度で、その全長は12.5m程度のものである。
その各鋼管c’の前後端の接続は互いに形成したネジ溝,ネジ山を螺合して行えるようになっているが(図4)、たとえば各鋼管c’の前端の内面を削るとともに、後端の外面を削りそこに先細のテーパーを形成することにより、前側の鋼管c’の後端を後側の鋼管c’の前端に差し込むだけで接続できるようにしてもよい。なお、各鋼管c’の径や長さは適宜変更可能である。
【0037】
32aは、上記注入孔32内に固定された弁ユニットで、それは、上記注入孔32内に嵌合する径で、鋼管cと同じ肉厚の環状枠32bに、硬質ゴム製の円形の弁32cを、一定以上の圧力により開放するように嵌め込んだものである(図11,12)。
その弁32cは、その一側を、上記環状枠32b内の固定溝32dに嵌合させ、ピン32eを挿通することにより固定されるとともに、環状枠32bの下側開口32f’の外周に形成した支持環32fに乗載され、また、その弁32の他側は、環状枠32bの内周に形成された開放抑止片32gと、上記支持環32fとの間の開放抑止溝32g’内に位置している。
この弁ユニット32aは、上記注入孔32内に溶接、接着等により固定されるか、あるいは、環状枠32bの外縁または注入孔32の内縁にテーパーをつけることで嵌め込み固定されている。
【0038】
c”は、後端開口を上記鋼管cの開口径と同じにし、前端開口をこれよりも拡径した円環状をなす硬質ゴム製の案内スカートで、これは、その後端縁において上記鋼管cの前端開口縁に接着やネジ止め等により固定されている。
【0039】
上記ロッドaは、外径60mm程度の外管用鋼管d’を4本接続した外管dと、これに挿通された内管eとからなる二重管構造のものである。
上記各外管用鋼管d’のうち前端のものは3.8m程度、後側の3本は3m程度のものでその全長は12.8m程度になっている。
各外管用鋼管d’の前後端の外面にはネジ溝が切ってあり、各外管用鋼管d’同士はそれらの前端および後端を螺合受入する筒状のロッドジョイント33によって接続されている(図5)。そのロッドジョイント33の内面の、長さ方向中央にはその開口径をロッドaの内径と同一にした環状突提34が形成されており、上記外管用鋼管d’は、この環状突堤34に前端または後端を当接させるところまで螺合され、互いに固定接続されている。
【0040】
上記ロッドaの各外管用鋼管d’の前端の内面には、内管位置決め凹処35が形成されており(図5,9)、その内管位置決め凹処35内には、スナップリング受け溝36が刻設されている。
【0041】
上記内管eは、外径27mm程度のもので、それは、上記各外管用鋼管d’とほぼ同じ長さの内管用鋼管e’を4本接続してなるものである。
37は、各内管用鋼管e’の前端に溶接固定された肉厚筒状の凸型内管接続部で(図3,5)、それは、筒状の差込筒状部37’の外面に形成した複数のOリング受入溝38にOリング39を受入させており、その後部の外面には120°おきに、上記ロッドaの各外管用鋼管d’の内管位置決め凹処35に嵌合する高さにした3つの位置決め部材40を突設している(図3,5,8,9)。
また、その位置決め部材40の外面にはスナップリング受け36’が刻設されている(図3,5)。
【0042】
41は、各内管用鋼管e’の後端に溶接固定された肉厚筒状の凹型内管接続部材で、それは、外面に、上記外管用鋼管d’の内面に当接する高さにした3つの位置決め部材42を突設するとともに、後半部には、上記凸型内管接続部材37の差込筒状部37’の外径と一致する内径にし、これを受け入れ可能にした後端に開口する受入口43を形成している(図5,8)。
【0043】
各内管用鋼管e’は、その前端の凸型内管接続部材37と後端の凹型内管接続部材41とを嵌合させて、具体的には凸型内管接続部材37の差込筒状部37’を凹型内管接続部材41の受入口43に、その差込筒状部37’の前端と受入口43の内奥部との間に隙間xを空けた状態にして受け入れさせてその内部を上記Oリングにより気密にして接続され、その内部に中央通路αを形成している。
そして、上記凹型内管接続部材41の位置決め部材42によって、上記外管dの中心に位置決めされてその外側に環状通路βを形成し、また、上記凸型内管接続部材37の位置決め部材40をロッドaの内管位置決め凹処35に嵌合させかつスナップリング44をスナップリング受け36および36’に噛ませることによって、ロッドaの前後方向にずれないようにして取り付けられている。
なお、内管eはその前端の凸型内管接続部材37の前半部を、外管dの前端から突出させている(図3)。
【0044】
fは、上記ロッドaの前端に取り付けられたビットジョイントで、γは、上記鋼管c内の上記掘削ビットbの後側に、上記ロッドaおよびこのビットジョイントfの外面と鋼管cの内面との間に形成されている環状の排出通路である。
上記ビットジョイントfは、外面にネジ溝を切ってある筒状のビット取付部45の後側に、そのビット取付部45より大径にした筒状のロッド取付部46を連続させてなるもので、そのロッド取付部46の後端には、上記ロッドaの前端を受け入れるロッド受入部47が形成されている。
このロッド受入部47の内面にはネジ溝が切ってあり受入したロッドaの外管dの前端を螺合固定できるようになっている。
【0045】
そのロッド受入部47の内奥部には、それよりも小径にした、内管受入口48が形成されており、上記凸型内管接続部材37の差込筒状部37’はこの内管受入口48に、この内管受入口48の内奥部との間に隙間xを空けた状態で気密に嵌合され、該内管eを接続するようになっている。
上記内管受入口48の内奥部には、当該ビットジョイントfの前端まで連通した連絡通孔49が形成されており、上記の接続により、連絡通孔49と内管eとは、気密に接続されるようになっている。
【0046】
上記ロッド受入部47の内奥部と内管受入口48との段差面には、当該ビットジョイントfの軸線と平行にした所要深さの外側通孔50が3つ穿設されている(図3,8)。この外側通孔50の内奥端には、その軸線を後方に45°傾け、斜め後方に向けてビットジョイントfの外の排出通路γに開口したリバースブロー孔50’が連通形成されている。なお、その後方への傾斜角度は適宜変更でき、より傾けて後方を向けるのも好ましい。
【0047】
リバースブロー孔50’は、上記掘削ビットb自体に設けることなく、その後側に接続されている該掘削ビットbよりも小径のビットジョイントfに形成され排出通路γに開口している。
従来の掘削工具11のようにビット自体にリバースブロー孔を設けようとすると、そのビットの側面の比較的狭い空間である排出溝18に開口させざるをえなかったが、上記のようにリバースブロー孔50’を排出通路γに開口させることでそこからの流体の吐出がよりスムーズに行え、また、鋼管cの前端から取り込まれる掘削ずるをスムーズに後方へ送給する。また、上記外側通孔50の内奥面は、円錐状に形成されているので上記リバースブロー孔50’へ流体がスムーズに流れるようになっている。
【0048】
この外側通孔50およびリバースブロー孔50’は、上記環状通路βに気密に連通し、しかも内管e内の上記中央通路αとは別系統の通路となっている。
【0049】
上記掘削ビットbは、前端面に複数の掘削チップ51を備えた柱状体をなすもので、その後面にはロッド受入孔52が形成され、またそのロッド受入孔52の内奥面には通孔53が形成され、さらにその通孔53の内奥部には、そこから斜め前方に向けて、当該掘削ビットbの前面にやや窪ませて形成した凹処54に開口するフラッシング孔55が形成されている。なお、56はアウタービットである。
また、b’は取込み通路である。
【0050】
この掘削ビットbは、上記ロッドジョイントfに対して、そのビット取付部45をロッド受入孔52に受け入れて螺合固定されているもので、その螺合固定により、上記ロッドジョイントfの連絡通孔49が上記通孔53およびフラッシング孔55とが気密に連通し、これが上記中央通路αと上記フラッシング孔55とを連絡するようになっているものである。
なお、56’は、Oリングである。
【0051】
gは、鋼管cの後端より突出している上記ロッドaの後端に接続された供給用スイベルである(図7)。
これは、回転部材g’を支持部g”により回転自在に支持してなり、その回転部材g’の前端には、内面にネジ溝を切った、ロッドaの後端を受入する前側接続口57を開口させ、また、その内奥部には筒状の差込筒状部58を突出形成するとともに、後端には上記油圧ジャンボ30のドリフタに接続したシャンクロッド(図示しない)を受入する後側接続口59を開口させている。
【0052】
上記差込筒状部58の中央の通孔58’の後端は、該回転部材g’の径方向に形成されその側面に両端を開口させた通孔58”に連通している。
また、上記後側接続口59の内奥部には、上記前側接続口57の内奥部と連通した4本の通路59’が形成されている。
【0053】
上記回転部材g’の前側接続口57に上記ロッドaの外管dの後端を螺合固定すると、同時に、上記差込筒状部58が内管eの後端の凹型内管接続部材41の受入口43に気密に嵌合し、該内管eは供給用スイベルgに対して、凸型内管接続部材58の先端と上記受入口43の内奥部との間に隙間xを空けて接続されるようになっている。
【0054】
ロッドaの接続により、差込筒状部58の通孔58’が内管eの中央通路αに連通する。また、後側接続口59に受入したシャンクロッドの通孔が、通路59’に連通し、さらに、ロッドaの上記環状通路βに連通する。
したがって、後側接続口59に接続されるシャンクロッドの通孔から供給される流体は環状通路βに送給され、ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から、排出通路γへ、後方へ向けて噴出する。
【0055】
上記支持部g”は、上記通孔58”に対向する位置に、送給路60’に連通した環状の空処60を形成している。
よって、その送給路60’から供給される流体は、空処60を通じて上記通孔58”,58’、中央通路αへと送給され、掘削ビットbのフラッシング孔55から掘削ビットbの前面へ噴出する。
【0056】
また、上記油圧ジャンボ30のドリフタからシャンクロッドを介して伝達される回転力,打撃力および推進力は、上記回転部材g’、ロッドaを介して掘削ビットbに伝達されるようになっている。
ただし、上記内管eの各内管部材e’の凸型内管接続部材37の差込筒状部37’(および回転部材g’の差込筒状部58)の前端は、凹型内管接続部材41の受入口43(およびビットジョイントfの内管受入口48)の内奥部との間に隙間xを空けた状態になっているから、その打撃力および推進力はこの内管eには伝達されず、上記外管dにのみ伝達されるようになっている。
【0057】
hは、上記鋼管cの後端に接続された排出用スイベルである(図6)。これは、その前側に上記鋼管cの後端を回転自在にして接続し、また、ロッドaを回転自在にして挿通した状態で支持している。
61は、上記鋼管c内の排出通路γに連通した通路である。この通路61の上方には排気孔62が開設され、また、その下方には排出孔63が開設されている。
【0058】
上記構成からなる鋼管打設工具31は、上記送給路60’から供給されるフラッシング用流体を、中央通路αへと送給し、掘削ビットbのフラッシング孔55から掘削ビットbの前面へ噴出させるとともに、別途、上記後側接続口59に接続されるシャンクロッドの通孔から供給される排出用流体を、環状通路βに送給し、ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から、排出通路γへと噴出させるようになっている。
【0059】
以下、上記鋼管打設工具31を用いて行う鋼管打設工法について説明する。
【0060】
まず油圧ジャンボ30に、鋼管c’を支持させ、これに、前端に上記掘削ビットbをビットジョイントfを介して取り付けた外管用鋼管d’および内管用鋼管e’を挿通する。
上記鋼管c’の後端には排出用スイベルhを接続し、また、ロッドa’の後端には供給用スイベルgを接続し、上記掘削ビットbにより削孔しながら上記鋼管c’を地山に打ち込んで行く。
【0061】
上記の削孔は、油圧ジャンボ30の近傍に設置した空気圧縮機より供給スイベルgの供給路60’を通じて送給されるフラッシング用流体たる高圧のエアを上記掘削ビットbのフラッシング孔55から掘削ビットbの前面へ噴出させ、また、シャンクロッドの通孔を通じて送給される排出用流体たる高圧の水を上記ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から、排出通路γへ後方に向けて噴出させつつ行われる。
【0062】
したがって、掘削ビットbの前面で生じる掘削屑はフラッシング孔55からのエアにより掘削ビットbの取込み通路b’を通じて鋼管c(の排出通路γ)内に取り込まれ、さらに、リバースブロー孔50’から噴出される水により鋼管cの口元側に戻され、上記排出用スイベルhの排出孔63から排出される。
【0063】
削孔時、鋼管cの前端の案内スカートc”は、その前端を孔壁内面に密接させるから(図3)、エアは鋼管c内に効率的に案内され、鋼管cの外側に流れにくくなっており、掘削屑をエアにより鋼管c内に効率的に取り込むことができる。
このように、フラッシング用流体としてエアを用いるので、従来のように高圧かつ多量の水を用いた場合に問題となる鋼管周辺の地山の過大な緩み域や空洞の発生を確実に防止する。
【0064】
上記鋼管c’,外管用鋼管d’および内管用鋼管e’のそれぞれは、各々のほぼ全長が地山内に打ち込まれた時点で、それらの後端に、鋼管c’,外管用鋼管d’または内管用鋼管e’を順次接続し継ぎ足してゆく。
所要本数の上記鋼管c’,外管用鋼管d’および内管用鋼管e’を継ぎ足すことにより、鋼管打設工具31の全長が地山内に打ち込まれたら、ロッドaおよび掘削ビットbを抜いて鋼管cのみを地山内に残置する。
【0065】
そして、その後、所要の注入用内管をこの鋼管cに挿入し、鋼管cの口元をシーリング材で塞ぎ、固結用薬液を上記注入用内管を通じて、上記のフラッシング用流体および排出用流体よりも高圧にして鋼管c内に注入する。注入された固結用薬液は弁ユニット32aの弁32cを押し開き、注入孔32を通じて地山内に注入され周辺地盤に浸透し、固結領域Sを形成する(図1)。
【0066】
なお排出用流体たる水は、供給用スイベルgの回転部材g’の通孔58’,58”および支持部g”の空処60を通じて供給しているので、該スイベルgを冷却する効果を奏するようにもなっている。
【0067】
上記ではフラッシング用流体としてエアを用いる旨述べたが、地質によってはミスト(霧)、あるいは泡をフラッシング用流体とすることもできる。
たとえば、レキ混じり砂質土、レキ混じりシルト等の地山の場合は上記のようにエアのみを用い、粘性土の地山の場合にはエアとともにグリコーゲン等の起泡剤と水と送給し発泡させ、泡をフラッシング用流体とすることができる。また、レキ分が多い地山ではエアとともに水を送給しミスト(霧)状にして噴出させるのが好ましい。
【0068】
また、上記ではロッドaの前端付近に位置するビットジョイントfの側面にリバースブロー孔50’を設け、ここから噴出する排出用流体たる水によって掘削屑を鋼管cの後方に戻すようにしたが、上記ロッドジョイント33の、たとえば環状突提34に、その内外の外側通路βおよび排出通路γに連通し、かつ、後方に45°あるいはそれ以上傾けたリバースブロー孔を設けて、各外管用鋼管d’同士をこれで接続し、上記ビットジョイントfのリバースブロー孔50’からだけでなく、各ロッドジョイント33のリバースブロー孔からも排出用流体を噴出させるようにすればより効率的に掘削屑を排出することができる。
【0069】
また、上記鋼管cの注入孔32は、弁ユニット32aにより、排出用流体が外部に漏れないようにしてあるが、これに代えて、鋼管c内に薄肉の鋼管(シース管)を引抜き自在にして配置し、その薄肉鋼管内に上記ロッドaを挿通して削孔し、削孔後固結用薬液の注入前にこれを引き抜いて注入孔32を開放することとしてもよい。
また、加熱により溶融する樹脂を各注入孔32に詰めておき、削孔後固結用薬液の注入前に鋼管cを加熱することによりその樹脂を溶融して注入孔32を開放するようにしてもよい。
その他、鋼管cの外面側からゴム栓を詰めておき、固結用薬液の圧力でこれが外方に外れるようすることも可能である。
【実施例2】
【0070】
次に、本発明の実施例2について図13により説明する。
本実施例の鋼管打設工具71は、実施例1のものとは、供給用スイベルの構造を異にするだけのものであるから、この供給用スイベルについてのみ説明する。
この供給用スイベルiの回転部材i’の後側接続口72の内奥部には、前側接続口73内に突出形成された筒状の凸型内管接続部74にまで貫通する通孔75が形成されており、シャンクロッドより供給されるフラッシング流体がここを通じて中央通路αへ送給される。
また、支持部i”には送給路76に連通する環状の空処77が形成されており、上記回転部材i’の側面の当該空処77に対向する位置には、その径方向に形成した通孔78が、上記前側接続口73の内奥部に開口し、環状通路βと接続される通孔79に連通して形成されている。
したがって、上記送給路76から供給される排出用流体は、上記空処77,通孔78,79を通じ上記環状通路βへと送給されるようになっている。
【実施例3】
【0071】
本実施例は、上記鋼管打設工具31,71を用いた鋼管打設工法を、トンネル工事における支保脚部補強工に適用したものである。
すなわち、上記鋼管打設工具31,71により鋼管cを地山に打設し、これを支保脚部補強部材とすることにより支保工81の沈下を抑制することができる。
その鋼管cの打設は、地山の性質に応じ所要の方向に向けて行うが、特に、上方に向けての打設に比べ掘削屑の排出が難しくなる斜め下方ないし下方に向けての鋼管打設の際には、上記の通り本鋼管打設工具31,71の上記ロッドジョイント33にもリバースブロー孔を設けることで、そのリバースブロー孔と、ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から排出用流体を複数箇所で噴出させ、効率的に掘削屑を排出できる。
【実施例4】
【0072】
本実施例は、上記鋼管打設工具31,71を用いた鋼管打設工法を、法面の補強工に適用したものである。
ここでは、法面に、モルタルやコンクリート製の法面補強構造体91を固定しその法面の崩落を防止する際に、上記法面補強構造体91のアンカー部材として鋼管cを打設している。この場合も斜め下方に向けての鋼管打設となるため、掘削屑の排出を効率的に行うためには、鋼管打設工具31,71の上記ロッドジョイント33にもリバースブロー孔を設けることで、そのリバースブロー孔と、ビットジョイントfのリバースブロー孔50’から排出用流体を複数箇所で噴出させるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の実施例1に係る鋼管打設工法の実施状況を示す図である。
【図2】上記工法で使用する鋼管打設工具の断面図である。
【図3】上記工具の前端部の拡大断面図である。
【図4】上記工具の鋼管接続部の拡大断面図である。
【図5】上記工具のロッド接続部の拡大断面図である。
【図6】上記工具の排出用スイベルの拡大断面図である。
【図7】上記工具の送給用スイベルの拡大断面図である。
【図8】図3のA−A線断面図である。
【図9】図5のB−B線断面図である。
【図10】図7のC−C線断面図である。
【図11】鋼管の注入孔に固定されたの弁ユニットの断面図である。
【図12】図11の(a)D−D矢視図および(b)E−E矢視図である。
【図13】本発明の実施例2に係る鋼管打設工具の送給用スイベルの拡大断面図である。
【図14】本発明の実施例3に係る鋼管打設工法の実施状況を示す図である。
【図15】本発明の実施例4に係る鋼管打設工法の実施状況を示す図である。
【図16】従来の鋼管打設工具の前端部の拡大断面図である。
【図17】従来の他の鋼管打設工具の前端部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【0074】
a ロッド
b 掘削ビット
c 鋼管
c” 案内スカート
d 外管
d’ 外管用鋼管
e 内管
e’ 内管用鋼管
f ビットジョイント
g 供給揚スイベル
g’ 回転部材
h 排出用スイベル
α 中央通路
β 環状通路
γ 排出通路
31,71 鋼管打設工具
32 注入孔
32a 弁ユニット
32b 環状枠
32c 弁
33 ロッドジョイント
37 凸型内管接続部材
41 凹型内管接続部材
43 受入部
47 ロッド受入部
48 内管受入口
49 連絡通孔
50’ リバースブロー孔
55 フラッシング孔
57 前側接続口
58 差込筒状部
63 排出孔


【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管と、その鋼管に挿通したロッドと、そのロッドの前端にビットジョイントを介して取り付けられた掘削ビットとからなる鋼管打設工具において、
<i>上記ロッド(a)が、内管(e)を外管(d)内に配置することにより、その内管(e)内に中央通路(α)を、また、内管(e)外に環状通路(β)を形成した二重管構造をなし、該ロッド(a)および上記ビットジョイント(f)の外面と上記鋼管(c)の内面との間に排出通路(γ)が形成されていること、および、
<ii>上記ビットジョイント(f)が、上記掘削ビット(b)の前面に開口するフラッシング孔(55)と上記ロッド(a)の中央通路(α)とを連絡する連絡通孔(49)を形成し、また、上記環状通路(β)に連通し、上記排出通路(γ)に斜め後方に向けて開口するリバースブロー孔(50’)を上記ビットジョイント(f)の側面に形成してなることを特徴とする鋼管打設工具。
【請求項2】
<i>上記ロッド(a)の後端が供給用スイベル(g)の回転部材(g’)に、上記外管(d)の後端を該回転部材(g’)の前側接続口(57)に螺合固定し、かつ、上記内管(e)の後端の受入口(43)を、上記前側接続口(57)の内奥部の差込筒状部(58)に、該受入口(43)の内奥部と差込筒状部(58)の前端との間に隙間(x)を空けた状態で嵌合させて接続されていること、および、
<ii>上記ビットジョイント(f)が上記ロッド(a)に、上記外管(d)の前端を当該ビットジョイント(f)のロッド受入部(47)に螺合固定し、かつ、上記内管(e)の前端の差込筒状部(37’)を、上記ロッド受入部(47)の内奥部の内管受入口(48)に、上記差込筒状部(37’)の前端を該内管受入口(48)の内奥部との間に隙間(x)を空けた状態で嵌合させて接続されていることを特徴とする請求項1記載の鋼管打設工具。
【請求項3】
上記ロッド(a)の内管(e)が、複数の内管用鋼管(e’)同士を、後側の内管用鋼管(e’)の前端の差込筒状部(37’)を、前側の内管用鋼管(e’)の後端の受入口(43)に、上記差込筒状部(37’)の前端と受入口(43)の内奥部との間に隙間(x)を空けた状態にして嵌合させて接続されている請求項1または2記載の鋼管打設工具。
【請求項4】
前端開口側を拡径した円環状をなすゴム製の案内スカート(c”)を、上記鋼管(c)の前端開口縁に固定してなることを特徴とする請求項1,2または3記載の鋼管打設工具。
【請求項5】
上記ロッド(a)の外管(d)が複数の外管用鋼管(d’)をロッドジョイント(33)で接続してなり、そのロッドジョイント(33)が、上記環状通路(β)を排出通路(γ)に連通させる、斜め後方に向けて開口したリバースブロー孔を設けていることを特徴とする請求項1,2,3または4記載の鋼管打設工具。
【請求項6】
上記鋼管(c)の後端に接続した排出用スイベル(h)が、上記鋼管(c)内の上記排出通路(γ)に連通した排出孔(63)を備えていることを特徴とする請求項1,2,3,4または5記載の鋼管打設工具。
【請求項7】
上記鋼管(c)の側面に開設された注入孔(32)内に、環状枠(32b)に弁(32c)を一定以上の圧力により開放するように嵌め込んだ弁ユニット(32a)を固定してなることを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具。
【請求項8】
上記鋼管(c)内に薄肉の鋼管を引抜き自在に配置して、その薄肉鋼管内に上記ロッド(a)を挿通してなることを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具。
【請求項9】
上記鋼管(c)の側面に開設された注入孔(32)内に、樹脂を詰めてなることを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6記載の鋼管打設工具。
【請求項10】
請求項1,2,3,4,5,6,7,8または9記載の鋼管打設工具(31,71)による削孔および鋼管(c)の打込みを、フラッシング用流体を上記掘削ビット(b)のフラッシング孔(55)から掘削ビット(b)の前面へ噴出させ、かつ、排出用流体を上記ビットジョイント(f)のリバースブロー孔(50’)から、排出通路(γ)へ後方へ向けて噴出させつつ行うことを特徴とする鋼管打設工法。
【請求項11】
上記フラッシング用流体がエアであることを特徴とする請求項10記載の鋼管打設工法。
【請求項12】
上記フラッシング用流体が泡であることを特徴とする請求項10記載の鋼管打設工法。
【請求項13】
上記フラッシング用流体がミストであることを特徴とする請求項10記載の鋼管打設工法である。
【請求項14】
上記鋼管(c)をトンネル掘削工における切羽先行補強部材として打設することを特徴とする請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法。
【請求項15】
上記鋼管(c)を支保脚部補強工における脚部補強部材として打設することを特徴とする請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法。
【請求項16】
上記鋼管(c)を法面の補強工におけるアンカー部材として打設することを特徴とする請求項10,11,12または13記載の鋼管打設工法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【公開番号】特開2007−132091(P2007−132091A)
【公開日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−326257(P2005−326257)
【出願日】平成17年11月10日(2005.11.10)
【出願人】(000235543)飛島建設株式会社 (132)
【Fターム(参考)】