(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル断面の掘削に先立ち、削孔ビットが装着された内管ロッドと、この内管ロッドを内部に収容する鋼管製の外管とを用い、
前記削孔ビットで掘削した切羽前方の削孔内に前記外管を順次継ぎ足しながら挿入した後に、
前記削孔ビットの一部と前記内管ロッドとを抜き出して、前記外管の内外周に固化材を注入固化させ、
しかる後に、前記外管の手前端末側を撤去する地山補強工において、
手前端末側に用いられる前記外管に打撃,振動などの外力により折損可能な薄肉部が設けられたものを用いることを特徴とする地山補強工法。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記外管の外周面に切欠溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の地山補強工法。
【請求項３】
前記切欠溝は、前記外管の一端部内周に設けられた螺着用の雌ねじ部の最奥位置に対応させて形成されていることを特徴とする請求項２記載の地山補強工法。
【請求項４】
前記外管のうち先端に位置するものの内側に前記内管からの推力および衝撃力などの動力伝達部分を設け、前記外管を前引き方式で前記削孔内に挿入することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の地山補強工法。
【請求項５】
前記地山補強工法が長尺鋼管先受け工であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の地山補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長尺鋼管先受け工などに用いられる地山補強工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
亀裂,すべり面の多い地山や、土砂地山、強度の小さい軟岩、膨張性地山などでのトンネル掘削工事には、トンネル断面の掘削に先立って、地山の安定性を図る必要がある。このような性状の地山の安定性を図る工法の一種として、長尺鋼管先受け工法が知られている。
【０００３】
図６,７には、この種の長尺鋼管先受け工法の標準的な施工手順を示している。  同図に示した手順では、掘削が終了すると、まず、図６（Ａ）に示すように、切羽面１に吹き付けロボット２を用いて、鏡面吹き付けコンクリート層aを形成し、次ぎに、同図（Ｂ）に示すように、高所作業車３による足場を組み立て、穿孔位置の測量およびマーキングを行い、その後に、ジャンボ４のガイドブーム５を、マーキング個所に位置決めして、穿孔を行う。
【０００４】
ガイドブーム５には、打設する鋼管６や地山を削孔するための削孔ビット,内管ロッドなどの穿孔手段が保持されている。
【０００５】
そして、図６（Ｃ）に示すように、穿孔内に鋼管６を打設した後に、図７（Ａ，Ｂ）に示すように、削孔ビットおよび内管ロッドを回収した後に、パッカーを設置して、注入ポンプ７により、固化材を注入して、注入した固化材を鋼管６の内外周で硬化させることにより、図７（Ｃ）に示すように、フオアパイリングと呼ばれる補強体を地山中に形成することにより１サイクルが終了し、その後、切羽の掘削などの工程が順次続行される。
【０００６】
鋼管６の打設パターンは、通常、切羽面１の上部側の所定の角度範囲、例えば、１２０°程度の範囲内において、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられる。
【０００７】
また、鋼管６は、鉛直面内においては、４ないしは６°の範囲内のほぼ一定の角度で上方に向けて傾斜した状態に打設されるとともに、水平方向においては、中心から外側に向かって、放射状に広がるように打設される。
【０００８】
このようにして行われる鋼管先受け工法において、地山に打設された鋼管６の端末側は、トンネル断面に突出しているので、トンネル断面を拡幅する場合には、拡幅掘削後の二次覆工時の防水シートの敷設や、二次覆工コンクリートの充填性に悪影響を及ぼすことになる。そこで、従来は、トンネル断面を拡幅する場合には、端末側を吹き付けコンクリートで埋設するなどの処置を施していた。
【０００９】
一方、トンネル断面を拡幅しない場合には、端末部がトンネル断面内に突出していると、支保工設置作業などに影響を与えるため、例えば、特開平８−１２１０７３号公報に開示されているような、端末部に特殊構造の管体を用いて、端末側を撤去していた。
【００１０】
ところが、このような先受け工法における鋼管の端末部の処理方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前者の処理方法では、処理に時間がかかり、処理費用も高価になる。また、後者の処理方法では、特殊構造の管体を準備しなければならないので、同様に費用が嵩むという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特殊構造の管体を用いることなく、比較的容易に撤去することができる地山補強工法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トンネル断面の掘削に先立ち、削孔ビットが装着された内管ロッドと、この内管ロッドを内部に収容する鋼管製の外管とを用い、前記削孔ビットで掘削した切羽前方の削孔内に前記外管を順次継ぎ足しながら挿入した後に、前記削孔ビットの一部と前記内管ロッドとを抜き出して、前記外管の内外周に固化材を注入固化させ、しかる後に、前記外管の手前端末側を撤去する地山補強工において、手前端末側に用いられる前記外管に打撃,振動などの外力により折損可能な薄肉部が設けられたものを用いるようにした。
このように構成した地山補強用鋼管の撤去方法によれば、端末側に用いられる外管に打撃,振動などの外力により折損可能な薄肉部を設けているので、外力を鋼管に加えて薄肉部から折損させると、特別構造の管体を用いることなく、折損させた端末側を簡単に撤去することができる。
前記薄肉部は、前記外管の外周面に切欠溝を形成することで構成することができる。
この構成によれば、鋼管製の外管の他の部分の構造を変えることなく、簡単な構成により薄肉部を形成することができる。
前記切欠溝は、前記外管の一端部内周に設けられた螺着用の雌ねじ部の最奥位置に対応させて形成することができる。
この構成によれば、螺着用の雌ねじ部を設けた部分の外管の肉厚は、薄くなっているので、浅い切欠溝を設けることにより、折損可能な薄肉部を形成することができる。
前記外管のうち先端に位置するものの内側に前記内管からの推力および衝撃力などの動力伝達部分を設け、前記外管を前引き方式で前記削孔内に挿入することができる。
この構成によれば、鋼管製の外管の端末側に薄肉部を設けたとしても、外管を前引き方式により削孔内に挿入するので、打設中に管体が破損することがなくなる。
前記地山補強工法は、長尺鋼管先受け工に好適に適用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図５は、本発明にかかる地山補強工法の一実施例を示している。
【００１５】
この実施例の撤去方法は、本発明を長尺鋼管先受け工に適用した場合を例示しており、図１は、前述した長尺鋼管先受け工法おける図６（Ｃ）の鋼管打設工程に相当する部分の詳細であって、本実施例の地山補強工法では、先端に削孔ビット２０が装着された内管ロッド２２と、この内管ロッド２２を内部に収納し、地山中に残置される鋼管製の外管２４とを用いる。
【００１６】
削孔ビット２０の後端側には、延長ロッド２６が螺着連結され、この延長ロッド２６の後端側には、内管ロッド２２が、ウイングカップリング２８を介して螺着連結されている。
【００１７】
ウイングカップリング２８は、その軸芯に内管ロッド２２が挿通され、外周縁が外管２４の内周面に摺接することにより、内管ロッド２２を外管２４の中心軸上に位置決めしている。
【００１８】
内管ロッド２２は、図３にその分解状態を示すように、両端にネジが刻設されたロッドであって、掘削の進行に伴って順次中継用カップリング３０を介して、螺着することにより継ぎ足し連結され、その軸心には、削孔ビット２０に削孔水やエアなどの冷却媒体Ａを供給する媒体供給通路３２が貫通形成されている。
【００１９】
この媒体供給通路３２は、詳細は図示していないが、削孔ビット２０の先端に開口している。外管２４は、図３にその分解状態を示すように、先頭管２４ａと、中間管２４ｂと、第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅと、ショートヘッド管２４ｆと、デイスチャージャヘッド管２４ｇとを備えている。
【００２０】
先頭および中間管２４ａ,２４ｂは、両端に雄ねじ部２４０と雌ねじ部２４１とが刻設され、周面に多数の貫通孔が穿設された中空円筒状の管体であって、先頭管２４ａの後端に螺着連結された中間管２４ｂに、掘削の進行に伴って、複数の中間管２４ｂが順次螺着連結される。
【００２１】
第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅは、図３,４にその詳細を示すように、先頭および中間管２４ａ,２４ｂと同様に、両端に雄ねじ部２４０と雌ねじ部２４１とが刻設された中空円筒状の管体であって、掘削の進行に伴って、最後の中間管２４ｂの後端に順次螺着連結される。
【００２２】
各端末管２４ｃ〜２４ｅの外周面には、周回するＶ字状の切欠溝２４ｈが設けられていて、この切欠溝２４ｈにより、各端末管２４ｃ〜２４ｅの雌ねじ部２４１側の端部側に、打撃,振動などの外力を加えることにより、各端末管２４ｃ〜２４ｅを折損することができる薄肉部２４ｉが形成されている。
【００２３】
本実施例の場合には、図４にその詳細を示すように、薄肉部２４ｉは、雌ねじ部２４１の刻設端に位置対応するように設けられている。すなわち、薄肉部２４ｉは、外管２４の一端内周に設けられた螺着用の雌ねじ部２４１の最奥位置に対応させて形成されている。このような個所に薄肉部２４ｉを配置しておくと、打撃,振動などの外力を加えた場合に、雄ねじ部２４０と雌ねじ部２４１との結合部分は、相互に螺着していて、強度が補強されているので、その近傍に薄肉部２４ｉを設けると、この部分に応力が集中して、折損し易くなる。
【００２４】
一方、ショートヘッド管２４ｆは、先頭管２４ａの先端に螺着連結される。デイスチャージャヘッド管２４ｇは、第３端末管２４ｅの後端に螺着連結される。
【００２５】
このように構成された外管２４は、内部に挿通された内管ロッド２２の外周面との間が、掘削に伴って発生する掘削スライムＢの排出通路３４となっている。
【００２６】
外管２４の先端側には、図２に示すように、両端が開口した円筒状のケーシングシュー３６が、ショートヘッド管２４ｆに螺着連結されている。ディスチャージャヘッド管２４ｇには、周方向に沿って複数の排出孔２４ｊが穿設されている。
【００２７】
削孔ロッド２０に推力と回転および打撃とを伝達するドリフタ４２は、スリーブ４４を介して、内管ロッド２２の後端側と結合されている。
【００２８】
図２は、削孔ヘッド２０の周辺を拡大して示したものであり、削孔ヘッド２０は、リングロストビット２０ａと、インナービット２０ｂとから構成されていて、リングロストビット２０ａに嵌合されたインナービット２０ｂが、ケーシングシュー３６の内部に挿入されている。
【００２９】
インナービット２０ｂの外周面には、軸方向に沿って分断された凹溝２０ｃが設けられていて、この凹溝２０ｃの先端側は、インナービット２０ｂの先端縁に開口し、後端側は、スライムＢの排出通路３４と連通している。
【００３０】
そして、インナービット２０ｂとケーシングシュー３６との間には、ドリフタ４２から加えられる推力および打撃の動力伝達部分４６が設けられている。
【００３１】
本実施例の動力伝達部分４６は、ケーシングシュー３６の内周面に設けられた段部４８と、この段部４８に当接する凸部５０とから構成されていて、凸部５０は、インナービット２０ｂの外周面に設けられていて、外管２４の先端側に配置されている。すなわち、本実施例の場合、動力伝達部分４６は、外管２４側のうち先端に位置するものの内側に、段部４８が設けられ、これに当接する凸部５０が内管ロッド２２側に設けられている。
【００３２】
なお、段部４８と凸部５０との当接関係は、その全周に渡るものではなく、インナービット２０ｂの外周に設けられた凹溝２０ｃの部分で分断されている。
【００３３】
外管２４を地山に設置する際には、ドリフタ４２を駆動することにより、ドリフタ４２から推力と回転および打撃とが、内管ロッド２２を介して削孔ビット２０に伝達され、これにより地山Ｄが掘削され、削孔Ｃが形成される。
【００３４】
このとき、媒体供給通路３２から削孔水やエアおよび気泡などの冷却媒体Ａが削孔ビット２０に供給され、削孔ビット２０で掘削されたスライムＢは、排出通路３４を介して外部に排出される。
【００３５】
一方、外管２４には、ドリフタ４２の推力と打撃とが、外管２４の先端側に設けられた動力伝達部分４６を介して、その先端側に伝達され、これにより外管２４は、削孔ビット２０により掘削形成された削孔Ｃ内に、前引き方式により挿入される。
【００３６】
このようにして、外管２４の先端側に推力および打撃の動力伝達部分４６を設け、外管２４を前引き方式で削孔Ｃ内に挿入すると、外管２４の後端側にスライム排出通路３４を閉塞する打設治具を設ける必要がなくなる。
【００３７】
これにより、外管２４の後端側を解放した掘削スライムＢの排出口とすることができ、外管２４の後端を解放することで、掘削スライムＢを内部に溜めることなく円滑に排出することができる。
なお、外管２４は、詳細は図示していないが、適宜個所に設置されるセントライザーにより、内管ロッド２２と同心状に位置決め支持される。
【００３８】
そして、所定長さの鋼管製外管２４が地山Ｄ中に打設されると、図７と同様に、削孔ビット２０のインナービット２０ｂと内管ロッド２２とが回収され、地山Ｄに残置された外管２４には、パッカーを装着して、固化材が注入され、注入された固化材が外管２４の内外周で固化することにより、補強体が形成される。
【００３９】
図５は、本実施例における外管２４の打設終了状態を示している。同図においてＨ形形状で示した部材が、掘削されるトンネル断面に沿って設置されるアーチ型の支保工であって、現在の切羽５２1の直前に、外管２４を打設する前に支保工５０1が設置されている。
【００４０】
本実施例で打設された鋼管製の外管２４は、支保工５０1の下方側から上方側に向けて所定の傾斜角度で地山Ｄ中に打設されている。外管２４は、切羽５２1から後端側が少し突出するように第３端末管２４ｅが配置され、第３端末管２４ｅには、第２端末管２４ｄが螺着連結されている。
【００４１】
第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅには、連結部分の近傍に薄肉部２４ｉが位置している。現在の切羽５２1から前方側に向けて掘削する前に、切羽５２1から突出している第３端末管２４ｅの端部に、ブレーカなどにより振動,衝撃を加えことにより、薄肉部２４ｉから折損させて、折損させた部分の第３端末管２４ｅを撤去する。
【００４２】
この後に、掘削することにより切羽５２1を切羽５２2にまで前進させ、支保工５０2を設置し、次いで、第２端末管２４ｄを同様に薄肉部２４ｉから折損させた後に撤去する。
【００４３】
さらに、掘削することにより切羽５２2を切羽５２3にまで前進させ、支保工５０3を設置し、次いで、第１端末管２４ｃを同様に薄肉部２４ｉから折損させた後に撤去する。
【００４４】
この工程以降は、外管２４が支保工５０5の設置に障害とならないので、撤去することは行われない。つまり、本実施例の場合には、端末側の３本の端末管２４ｃ〜２４ｅの先端側それぞれ薄肉部２４ｉを設け、切羽を５２2〜５２4と順次前方に移動する際に、対応する端末管２４ｃ〜２４ｅを折損撤去するようにしているが、薄肉部２４ｉを設ける端末管の数は、図５に示すように、支保工の設置個所を外管２４が横切る数に対応している。
【００４５】
さて、以上のようにして行われる鋼管の撤去方法によれば、手前端末側に用いられる外管２４（第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅ）の外周に打撃,振動などの外力により折損可能な薄肉部２４ｉを設けているので、外力を外管２４に加えて薄肉部２４ｉから折損させると、特別構造の管体を用いることなく、折損させた部分を簡単に撤去することができる。
【００４６】
従って、トンネル断面を拡幅する場合に本発明を適用すると、費用や時間がかかる吹き付けコンクリート処理などが不要になる。また、トンネル断面を拡幅しない場合に適用すると、特殊構造の管体を用いなくても、必要な部分の撤去が可能になる。
【００４７】
また、本実施例の場合には、薄肉部２４ｉは、第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅの外周面にＶ字状の切欠溝２４ｈを設けることにより形成しているので、鋼管製の外管２４の他の部分の構造を変えることなく、簡単な構成により薄肉部２４ｉを形成することができる。
【００４８】
さらに、本実施例の場合には、切欠溝２４ｈは、第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅの端部内周に設けられた螺着用の雌ねじ部２４１に対応させるているので、螺着用の雌ねじ部２４１を設けた部分の第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅの肉厚は、薄くなっているので、浅い切欠溝２４ｈを設けることにより、折損可能な薄肉部２４ｉを簡単に形成することができる。
【００４９】
また、本実施例の場合には、外管２４の先端側に推力および衝撃力などの動力伝達部分４６を設け、外管２４を前引き方式で削孔Ｃ内に挿入するので、鋼管製の外管２４の端末側に薄肉部２４ｉを設けたとしても、外管２４を前引き方式により削孔Ｃ内に挿入するので、打設中に管が破損することはない。
なお、上記実施例では、外管２４の端末側の３本に薄肉部２４ｉを設けた場合を例示したが、薄肉部２４ｉを設ける端末管の数は、この数に限られることはなく、支保工の設置位置およびその高さなどとの関係において、支保工の設置作業に支障を及ぼさない数に対応させればよい。
【００５０】
また、薄肉部２４ｉの形成個所も雌ねじ部２４１に位置対応させる必要はなく、任意の個所に形成することができる。さらに、薄肉部２４ｉを形成するための切欠溝２４ｈの形状もＶ字状に限ることはなく、たとえば、凹状ないしはＵ字状の溝であってよいし、外周に断続的に設けてもよい。
【００５１】
さらに、上記実施例では、本発明を長尺鋼管先受け工に適用した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、鋼管を用いて地山を補強した後に、鋼管を撤去する必要がある場合に適用することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる地山補強工法によれば、特殊構造の管体を用いることなく、比較的容易に撤去することができるので、経済的な施工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる地山補強工法を適用した長尺鋼管先受け工において、鋼管を打設する際の施工説明図である。
【図２】  図１の要部拡大図である。
【図３】  図１の要部分解図である。
【図４】  図２の端末管の要部拡大図である。
【図５】  図１の打設の終了状態の説明図である。
【図６】  長尺鋼管先受け工法の工程説明図である。
【図７】  図６に引き続いて行われる長尺鋼管先受け工法の工程説明図である。
【符号の説明】
２０                  削孔ビット
２２                  内管ロッド
２４                  外管
２４ａ                先頭管
２４ｂ                中間管
２４ｃ〜２４ｅ        端末管
２４ｈ                切欠部
２４ｉ                薄肉部
Ａ                    冷却媒体
Ｂ                    掘削スライム
Ｃ                    削孔
Ｄ                    地山
【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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