(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、削孔ビットで掘削した地山削孔内に中空管体などの補強材を順次継ぎ足しながら挿入した後に、前記補強材を地山中に固定し、この後に、前記補強材の端末側を必要に応じて撤去する地山補強材の撤去方法において、
前記補強材の端末側の撤去予定部位に、打撃,振動などの外力により折損ないしは離脱可能な継手部を設けたことを特徴とする地山補強材の撤去方法。
【請求項２】
前記継手部は、凹凸嵌合構造により構成されることを特徴とする請求項１記載の地山補強材の撤去方法。
【請求項３】
前記凹凸嵌合部は、凹部と凸部とを備え、これらの嵌合面に螺合可能なネジ部を設けたことを特徴とする請求項２記載の地山補強材の撤去方法。
【請求項４】
前記凹凸嵌合部は、凹部と凸部とを備え、これらの各部を先端側に向けて漸次肉厚が低減するテーパ状に形成したことを特徴とする請求項２記載の地山補強材の撤去方法。
【請求項５】
前記凹凸嵌合部のいずれか一方を他方よりも薄肉に形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の地山補強材の撤去方法。
【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材の撤去方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１１,１２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１１(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１１(Ｃ)に示すように、穿孔内に鋼管６を打設した後に、図１２(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１２(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、トンネル断面を掘削する場合などに障害となる。
【０００９】
そこで、従来は、端末部分の鋼管６に、比較的簡単に破砕撤去することができる材料、例えば、塩ビ管やファイバーなどを用い、この部分を破砕することで、撤去していた。
【００１０】
しかしながら、このような先受け工法における鋼管６の端末部の撤去方法には、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、鋼管６の端末部分に破砕可能な材料を用いた場合には、削孔中の打撃力や推力により、鋼管６が破損する場合がある。また、鋼管６の端末側を破砕撤去した場合、産業廃棄物として処理する際に、破砕された鋼管６と残土との分別が難しくなるという問題もあった。
【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、設置作業の際の破損を防止しつつ、比較的容易に撤去することができ、しかも、撤去後に残土と簡単に分別することができる地山補強用鋼管の撤去方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、削孔ビットで掘削した地山削孔内に中空管体などの補強材を順次継ぎ足しながら挿入した後に、前記補強材を地山中に固定し、この後に、前記補強材の端末側を必要に応じて撤去する地山補強材の撤去方法において、前記補強材の端末側の撤去予定部位に、打撃,振動などの外力により折損ないしは離脱可能な継手部を設けた。
このように構成した地山補強材の撤去方法によれば、補強材の端末側の撤去予定部位に、打撃,振動などの外力により折損ないしは離脱可能な継手部を設けているので、継手部から折損ないしは離脱させると、特別構造の補強材を用いることなく、また、破壊可能な材料に変更することなく、端末側を簡単に撤去することができる。
前記継手部は、凹凸嵌合構造により構成することができる。
前記凹凸嵌合部は、凹部と凸部とを備え、これらの嵌合面に螺合可能なネジ部を設けることができる。
前記凹凸嵌合部は、凹部と凸部とを備え、これらの各部を先端側に向けて漸次肉厚が低減するテーパ状に形成することができる。
前記凹凸嵌合部のいずれか一方を他方よりも薄肉に形成することができる。
前記補強材は、地山補強工法に用いる中空管体、切羽の鏡止め用ボルト材、地山に縫着されるロックボルトなどに用いることができ、特に、ボルト材として用いる場合には、中空管体に限ることはなく、棒鋼であってもよい。
【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６は、本発明にかかる地山補強材の撤去方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１１(Ｃ)の鋼管打設工程に相当する部分の詳細であって、本実施例の補強材の撤去方法では、撤去対象となる補強材は、中空な鋼管製の外管２４となっている。
【００１６】
長尺鋼管先受け工法では、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅは、図５,６にもその詳細を示すように、一端側に凸部２４ｈが設けられるとともに、他端側に凹部２４ｉが設けられ、これらの凹凸部２４ｈ,２４ｉは、軸方向に隣接配置される管体間の継手部２５となっている。
【００２３】
また、本実施例の場合には、凸部２４ｈの外周面に雄ねじ部２４０が刻設され、凹部２４ｉの内周面には、これと螺合すると雌ねじ部２４１が刻設されていて、本実施例の凹凸継手部は、螺着嵌合状態になっており、各端末管２４ｃ〜２４ｅは、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。
【００２４】
さらに、本実施例の場合には、各端末管２４ｃ〜２４ｅの螺着嵌合される継手部２５は、これらの端末管２４ｃ〜２４ｅの撤去予定部分に設定されている。
【００２５】
つまり、本実施例の場合には、先頭および中間管２４ａ,２４ｂの継手部の位置は、管体の強度や径などに応じて任意に設定されているが、撤去が予定されている端末管２４ｃ〜２４ｅの継手部２５の位置は、特定された撤去予定部位になっている。
【００２６】
なお、本実施例の場合には、撤去する側の端末管側に凸部２４ｈが配置されているが、凹部２４ｉを撤去する側に配置しても何ら問題はない。
【００２７】
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。。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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１２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。
【００４３】
図４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。
【００４４】
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が継手部２５を介して、螺着連結されており、この継手部２５は、第３端末管２４ｅの撤去予定部位に対応している。
【００４５】
現在の切羽５２1から前方側に向けて掘削する前には、切羽５２1から突出している第３端末管２４ｅが障害となる。そこで、第3端末管２４ｅの突出端に、ブレーカなどにより振動,衝撃を加えことにより、継手部２５から離脱させる。
【００４６】
この時の離脱状態を図５,６に示している。第３端末管２４ｅに振動,衝撃などの外力を加えると,凸部２４hと凹部２４ｉとが螺着嵌合されている継手部２５は、他の部分よりも肉厚が薄くなっているので、外力を加えると、これらの各部が、外力で変形して、凹部２４ｉ側が開くので、凸部２４ｈが嵌合部分から離脱することになる。
【００４７】
凹凸嵌合の状態が強固で、このような離脱が困難な場合には、継手部２５から折損する場合もある。
【００４８】
なお、このような離脱は、凸部２４ｈないしは凹部２４ｉのいずれか一方の肉厚を薄くすると、外力による変形が薄肉部に集中して、変形が大きくなって、より一層容易になり、本実施例の場合には、凹部２４ｉ側を凸部２４h側よりも薄くすることが望ましい。
【００４９】
継手部２５の離脱が行われると、第３端末管２４ｅを撤去する。そして、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を同様に継手部２５から離脱させた後に撤去する。
【００５０】
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を同様に継手部２５から離脱させた後に撤去する。
【００５１】
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の撤去予定部位にそれぞれ位置対応させて継手部２５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を各継手部２５から離脱撤去するようにしている。
【００５２】
なお、このようにして撤去する端末管の数は、図４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おり、その数は、掘削断面の大きさなどに応じて適宜設定する。
【００５３】
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、端末側に用いられる外管２４(第１〜第３端末管２４ｃ〜２４ｅ)の継手部２５を撤去予定個所に対応させた設定し、外力を外管２４に加えて継手部２５から離脱させて撤去するので、特別構造の管体を用いることなく、また、破壊可能な材料に変更することなく、離脱させた部分を簡単に撤去することができる。
【００５４】
さらに、上記実施例の撤去方法によれば、撤去予定部位に設ける継手部２５の螺着嵌合構造は、他の部位の管体同士の継手構造と同じなので、削孔中に破損する恐れがなく、また、加工も全く同じなので、価格も安価になる。
【００５５】
図７,８は、本発明にかかる地山補強材の撤去方法の第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５６】
これらの図に示した外管２４’(第２〜第３端末管２４ｄ',２４ｅ')は、上記実施例と同様に、長尺鋼管先受け工法に用いるものであって、上記実施例の端末管の各継手部に相当する部分を示している。
【００５７】
本実施例の端末管２４ｄ',２４ｅ'の継手部２５’は、上記実施例と同様に凸部２４h’と凹部２４ｉ'とからなる凹凸嵌合構造になっているが、これらの嵌合面には、ネジは設けられたおらず、単なる凹凸嵌合構造になっている。
【００５８】
このように構成した継手部２５’も端末管２４ｄ',２４ｅ'の撤去予定部位に位置対応させて設けておくと、図８に示すように、外力によりこの部分から離脱させることができるので、上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００５９】
図９,１０は、本発明にかかる地山補強材の撤去方法の第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００６０】
これらの図に示した外管２４"(第２〜第３端末管２４ｄ",２４ｅ")は、上記実施例と同様に、長尺鋼管先受け工法に用いるものであって、上記実施例の端末管の各継手部に相当する部分を示している。
【００６１】
本実施例の端末管２４ｄ",２４ｅ"の継手部２５"は、上記実施例と同様に凸部２４h"と凹部２４ｉ"とからなる凹凸嵌合構造になっているが、これらの嵌合面には、ネジは設けられたおらず、各部が先端側に向けて漸次肉厚が低減するテーパ状に形成されている。
【００６２】
このように構成した凹凸嵌合構造の継手部２５" は、上記実施例と同様に端末管２４ｄ",２４ｅ" の撤去予定位置に設定され、上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００６３】
なお、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、地山補強工法に用いる中空管体以外に、例えば、切羽の鏡止め用ボルト材、地山に縫着されるロックボルトなどに用いることができ、特に、ボルト材として用いる場合には、管体に限ることはなく、棒鋼であってもよい。。
【００６４】
【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材の撤去方法によれば、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】本発明にかかる撤去方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１の打設の終了状態の説明図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】図４の継手部の離脱状態の説明図である。
【図７】本発明にかかる地山補強材の撤去方法の第２実施例を示す要部拡大図である。
【図８】図７の継手部の離脱状態の説明図である。
【図９】本発明にかかる地山補強材の撤去方法の第３実施例を示す要部拡大図である。
【図１０】図９の継手部の離脱状態の説明図である。
【図１１】長尺鋼管先受け工法の工程説明図である。
【図１２】図１１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                凸部
２４ｉ                凹部
２５                  継手部
Ａ                    冷却媒体
Ｂ                    掘削スライム
Ｃ                      削孔
Ｄ                      地山
【図１】
0003704617.tif 000002
【図２】
0003704617.tif 000003
【図３】
0003704617.tif 000004
【図４】
0003704617.tif 000005
【図５】
0003704617.tif 000006
【図６】
0003704617.tif 000007
【図７】
0003704617.tif 000008
【図８】
0003704617.tif 000009
【図９】
0003704617.tif 000010
【図１０】
0003704617.tif 000011
【図１１】
0003704617.tif 000012
【図１２】
0003704617.tif 000013