(57)【要約】      （修正有）【課題】削孔時における運動エネルギーのロスを極力少なくして、油圧に代えて加圧エアにより駆動可能となし、機材の輸送時や設置時などにおける作業者の肉体的な負担を極力少なくする二重管掘削装置を提供する。【解決手段】削孔ユニット１１と、削孔ユニット１１を削孔方向に送り駆動する送り駆動装置１２とを備えた削孔装置本体１３と、削孔ユニット１１に着脱自在に接続されて、削孔ユニット１１により回転駆動されるとともに、送り駆動装置１２により削孔方向へ送り駆動される内管１５と、内管１５に外嵌されて、送り駆動装置１２により削孔方向へ送り駆動される外管１６と、拡縮可能に内管１５に連結した拡径ビット１８と、拡径ビット１８に打撃力を作用させるダウンザホールハンマ１７とを備え、削孔ユニット１１の回転力及びダウンザホールハンマ１７の打撃力が外管１６に作用しないように掘削孔Ｈを削孔する。【選択図】図１
2019070277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔ユニットと、前記削孔ユニットを削孔方向に送り駆動する送り駆動装置とを備えた削孔装置本体と、
前記削孔ユニットに着脱自在に接続されて、前記削孔ユニットにより回転駆動されるとともに、前記送り駆動装置により前記削孔ユニットとともに削孔方向へ送り駆動される内管と、
前記内管に外嵌されて、前記送り駆動装置により前記削孔ユニットとともに削孔方向へ送り駆動される外管と、
前記外管の外径よりも外方へ突出した拡径姿勢と、前記外管の内径よりも内側に移動した縮径姿勢とに拡縮可能に、前記内管に連結した拡径ビットと、
前記拡径ビットに打撃力を作用させる打撃部と、
を備え、前記削孔ユニットの回転力及び前記打撃部の打撃力が前記外管に作用しないように掘削孔を削孔する、ことを特徴とする二重管削孔装置。
【請求項２】
前記打撃部として、前記内管の先端部にダウンザホールハンマを設け、前記ダウンザホールハンマの先端部に前記拡径ビットを設けた請求項１記載の二重管削孔装置。
【請求項３】
前記打撃部を前記削孔ユニットに設け、前記打撃部の打撃力を、前記内管を介して前記拡径ビットに作用させる請求項１記載の二重管削孔装置。
【請求項４】
前記送り駆動装置に削孔方向に沿って移動可能な支持台を設け、前記支持台に前記削孔ユニットを設置するとともに、前記支持台に前記外管の基端部を削孔方向に押し引き操作可能に連結する連結手段を設けた請求項１〜３のいずれか１項記載の二重管削孔装置。
【請求項５】
前記削孔装置本体が無足場にて現場に設置されている請求項１〜４のいずれか１項記載の二重管削孔装置。
【請求項６】
前記削孔ユニットと前記送り駆動装置と前記打撃部とが加圧エアにて駆動される請求項１〜５のいずれか１項記載の二重管削孔装置。
【請求項７】
削孔ユニットと、前記削孔ユニットを削孔方向に沿って送り駆動する送り駆動装置とを備えた削孔装置本体を用いた二重管削孔方法であって、
先端部に拡径ビットを連設した内管を、前記拡径ビットが外管の先端部から外方へ突出するように、前記内管及び前記外管を内外に嵌合させた状態で、これを前記削孔装置本体にセットする工程と、
前記拡径ビットを前記外管の外径よりも外方へ突出させた状態で、前記内管の基端部に前記削孔ユニットからの回転力を作用させるとともに、前記拡径ビットに対して、前記拡径ビットと内管間又は前記削孔ユニットに設けた打撃部からの打撃力を作用させ、前記削孔ユニットの回転力及び前記打撃部の打撃力を前記外管に作用させないようにしつつ、地盤に対して前記拡径ビットで掘削孔を削孔する工程と、
を備えたことを特徴とする二重管削孔方法。
【請求項８】
前記外管の長さ分の掘削孔を削孔した後、前記掘削孔内の内管及び外管に対して新たな内管及び外管を接続する工程と、該新たに接続した外管の長さ分の掘削孔を削孔する工程とを、１乃至複数回繰り返して、必要深さの掘削孔を削孔する請求項７記載の二重管削孔方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の二重管削孔方法にて、地盤に対して必要深さの掘削孔を削孔した後、前記内管及び拡径ビットを掘削孔から抜き取り、前記掘削孔内に残した前記外管内にアンカー材を挿入するとともにグラウトを注入し、その後前記外管を前記掘削孔から抜き取ることを特徴とするアンカー材施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内管及び外管を用いて地盤に対して掘削孔を削孔する二重管削孔装置及び二重管削孔方法と、地盤に形成した掘削孔に対してアンカー材を施工するアンカー材施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
崩壊し易い地盤に対してロックボルトなどを施工するための掘削孔を削孔する削孔方法として、掘削孔の内面を外管にて保護しつつ、内管の先端に設けたビットにて掘削孔を削孔する二重管削孔方法が広く実施されている。
【０００３】
二重管削孔装置としては、駆動部と、駆動部を削孔方向に送り駆動する送り駆動装置とを備え、駆動部により、内管及び外管に対して打撃力及び回転力を作用させて、内管及び外管の先端部に設けたビットにより掘削孔を削孔するタイプ（例えば、特許文献１参照。）と、駆動部により内管及び外管に対して回転力を作用させ、内管の先端部に設けたダウンザホールハンマにより内管及び外管の先端部に設けたビットに打撃力を作用させるタイプ（例えば、特許文献２参照。）と、内管の先端部にダウンザホールハンマを設け、ダウンザホールハンマに外管よりも拡径可能な拡径ビットを設け、拡径ビットを介して外管に対して打撃力を作用させるタイプ（例えば、特許文献３参照。）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３９１６号公報
【特許文献２】特開２００８−５７２９３号公報
【特許文献３】特開平５−１５６６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１、２記載の二重管削孔装置では、外管の先端部にもビットを設け、外管に対しても回転力及び打撃力を作用させるように構成している関係上、外管と掘削孔の内面との摩擦抵抗により、ビットへの回転力及び打撃力の伝達経路において運動エネルギーのロスが発生する。また、特許文献３記載の二重管削孔装置では、外管に対しても打撃力を作用させる関係上、外管と掘削孔の内面との摩擦抵抗により、打撃力の伝達経路において運動エネルギーのロスが発生する。
【０００６】
このように、従来の二重管削孔装置では、掘削孔の内壁に接する外管に対しても回転力及び／又は打撃力を作用させるので、運動エネルギーのロスが大きいことから、十分な掘削力を得るために、通常、油圧駆動のアクチュエータが採用されている。しかし、油圧にて駆動する場合には、二重管削孔装置が重たくなるとともに、大型で重たい油圧供給装置を採用する必要があり、これらの機材の現場への輸送が、作業者にとって大きな負担になること、二重管削孔設備を設置するための足場を施工する必要があり、足場の施工作業が作業者にとって大きな負担になるとともに、工期が長くなること、エア駆動のアクチュエータを用いる場合と比較して、設備コストが高くなること、などの問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、削孔時における運動エネルギーのロスを極力少なくして、削孔効率を向上することで、油圧に代えて加圧エアにより駆動可能となし、輸送時等や設置時などにおける作業者の肉体的な負担を極力少なくし得る二重管削孔装置及び二重管削孔方法並びにアンカー材施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の発明を包含する。
１）  削孔ユニットと、前記削孔ユニットを削孔方向に送り駆動する送り駆動装置とを備えた削孔装置本体と、前記削孔ユニットに着脱自在に接続されて、前記削孔ユニットにより回転駆動されるとともに、前記送り駆動装置により前記削孔ユニットとともに削孔方向へ送り駆動される内管と、前記内管に外嵌されて、前記送り駆動装置により前記削孔ユニットとともに削孔方向へ送り駆動される外管と、前記外管の外径よりも外方へ突出した拡径姿勢と、前記外管の内径よりも内側に移動した縮径姿勢とに拡縮可能に、前記内管に連結した拡径ビットと、前記拡径ビットに打撃力を作用させる打撃部と、を備え、前記削孔ユニットの回転力及び前記打撃部の打撃力が前記外管に作用しないように掘削孔を削孔する、ことを特徴とする二重管削孔装置。
【０００９】
この二重管削孔装置を用いて地盤に対して掘削孔を削孔する際には、先ず、先端部に拡径ビットを連設した内管を、拡径ビットが外管の先端部から外方へ突出するように、内管及び外管を内外に嵌合させ、これを削孔装置本体にセットして、内管の基端部を削孔ユニットに接続する。
【００１０】
次に、送り駆動装置により削孔ユニットとともに内管及び外管を削孔方向の先端側へ送り駆動しながら、削孔ユニットの回転力を内管に作用させるとともに、打撃部の打撃力を拡径ビットに作用させ、削孔ユニットの回転力及び打撃部の打撃力が外管に作用しないようにしつつ、拡径ビットにより地盤に対して掘削孔を削孔する。そして、外管の長さ分の掘削孔を削孔し、また必要に応じて、掘削孔内の内管及び外管に対して新たな内管及び外管を継ぎ足して、該新たに接続した外管の長さ分の掘削孔を削孔することを、１乃至複数回繰り返して、必要深さの掘削孔を削孔する。また、削孔時には、拡径ビットの先端部へ加圧エアを供給し、削孔により発生したクリ粉を加圧エアとともに、内管と外管の間の隙間を通じて、外管の基端部から外部へ排出することになる。
【００１１】
こうして、必要深さの掘削孔を削孔した後、拡径ビットを縮径させて、内管及び拡径ビットを外管から抜き取り、掘削孔の内壁を外管で保護した状態で、例えばロックボルトを外管内に挿入するとともに、セメントミルクなどのグラウトを外管内に注入し、その後、掘削孔から外管を引き抜くことで、掘削孔にロックボルトを施工することになる。なお、ロックボルトに代えて、外管内に排水管などを挿入した後、外管を地盤から抜き取ることもできる。
【００１２】
このように、この二重管削孔装置では、削孔ユニットの回転力及び打撃部の打撃力を、外管に伝達されないように、拡径ビットに伝達するので、外管に対して回転力や打撃力を作用させる場合と比較して、削孔時における運動エネルギーのロスを低減でき、小さな出力のアクチュエータで効率的に掘削孔を削孔することができる。このため、削孔ユニット及び打撃部として、油圧にて駆動可能なものは云うまでもなく、加圧エアにて駆動可能なものを採用することも可能となる。また、掘削孔と外管間の隙間が大きくなるように、拡径ビットにより削孔する掘削孔の内径を大きく設定して、掘削孔から外管を引き抜くときの操作力を小さく設定できるので、送り駆動装置として、油圧にて駆動可能なものは云うまでもなく、加圧エアにて駆動可能なものも採用でき、二重管削孔装置の駆動部全体を油圧に代えて加圧エアにて駆動可能なものを採用できる。そして、二重管削孔装置の駆動部全体を加圧エアにて駆動可能なものを採用することで、二重管削孔装置を小型軽量に構成できるとともに、油圧供給装置と比較して軽量に構成可能な加圧エア供給装置を採用できるので、二重管掘削設備全体を軽量且つ安価に構成できる。また、二重管削孔設備を軽量に構成できるので、急勾配の法面や斜面に対する二重管掘削設備の輸送時や設置時における作業者の肉体的な負担を大幅に軽減できる。更に、足場を組むことなく掘削孔を削孔することも可能となり、足場を組むための資材を現場へ輸送するための作業者の負担を軽減できるとともに、工期の大幅な短縮が可能となる。
【００１３】
２）  前記打撃部として、前記内管の先端部にダウンザホールハンマを設け、前記ダウンザホールハンマの先端部に前記拡径ビットを設けた前記１）に記載の二重管削孔装置。この発明では、拡径ビットに対してダウンザホールハンマにより直接的に打撃力を作用させ、外管だけでなく内管に対しても打撃力を作用させないので、深い掘削孔を形成する場合でも、運動エネルギーのロスなく拡径ビットに対して打撃力を作用させて、掘削孔を削孔することができる。
【００１４】
３）  前記打撃部を前記削孔ユニットに設け、前記打撃部の打撃力を、前記内管を介して前記拡径ビットに作用させる前記１）又は２）のいずれかに記載の二重管削孔装置。この発明では、打撃部からの打撃力を、内管を介して拡径ビットに作用させるので、内管において運動エネルギーのロスは発生するが、削孔ユニットに打撃部を設けるので、岩盤やあらゆる土質に対応して掘削孔を削孔できる。
【００１５】
４）  前記送り駆動装置に削孔方向に沿って移動可能な支持台を設け、前記支持台に前記削孔ユニットを設置するとともに、前記支持台に前記外管の基端部を削孔方向に押し引き操作可能に連結する連結手段を設けた前記１）〜３）のいずれかに記載の二重管削孔装置。この発明では、連結手段により外管の基端部を支持台に連結して、送り駆動手段により外管を、削孔方向の前方側へ送り駆動したり、掘削孔に挿入された外管を掘削孔から引き抜いたりすることが可能となる。
【００１６】
５）  前記削孔装置本体が無足場にて現場に設置されている前記１）〜４）のいずれかに記載の二重管削孔装置。本発明の二重管削孔装置は、足場を施工して設置することも可能であるが、加圧エアにて駆動可能に構成することで、装置全体を軽量に構成できるので、無足場では施工困難であると考えられていた急勾配の斜面に対しても、無足場で設置することが可能となり、工期の大幅な短縮を図ることが可能となる。
【００１７】
６）  前記削孔ユニットと前記送り駆動装置と前記打撃部とが加圧エアにて駆動される前記１）〜５）のいずれかに記載の二重管削孔装置。この発明では、駆動部及び送り駆動装置を駆動するための機器として、油圧供給装置よりも格段に軽量なエア供給装置を作業現場へ輸送すればよいので、作業者の肉体的な負担を大幅に軽減できる。
【００１８】
７）  削孔ユニットと、前記削孔ユニットを削孔方向に沿って送り駆動する送り駆動装置とを備えた削孔装置本体を用いた二重管削孔方法であって、先端部に拡径ビットを連設した内管を、前記拡径ビットが外管の先端部から外方へ突出するように、前記内管及び前記外管を内外に嵌合させた状態で、これを前記削孔装置本体にセットする工程と、前記拡径ビットを前記外管の外径よりも外方へ突出させた状態で、前記内管の基端部に前記削孔ユニットからの回転力を作用させるとともに、前記拡径ビットに対して、前記拡径ビットと内管間又は前記削孔ユニットに設けた打撃部からの打撃力を作用させ、前記削孔ユニットの回転力及び前記打撃部の打撃力を前記外管に作用させないようにしつつ、地盤に対して前記拡径ビットで掘削孔を削孔する工程と、を備えたことを特徴とする二重管削孔方法。
【００１９】
この二重管削孔方法では、削孔ユニットの回転力及び打撃部の打撃力が外管に作用しないようにしつつ、拡径ビットにより地盤に対して掘削孔を削孔することで、削孔のための運動エネルギーのロスを低減できる。このため、前述した二重管削孔装置の発明と同様に、二重管削孔装置を加圧エアにて駆動可能に構成して、二重管削孔装置及び加圧エア供給装置を含む設備全体を軽量且つ安価に構成できる。また、設備全体を軽量に構成できるので、作業現場への資材の輸送時や設置時における作業者の肉体的負担を軽減でき、また足場を組むことなく二重管削孔設備を設置すると、足場を組むための資材を現場へ輸送するための作業者の負担を軽減できるとともに、工期を大幅に短縮できること、などの効果が得られる。
【００２０】
８）  前記外管の長さ分の掘削孔を削孔した後、前記掘削孔内の内管及び外管に対して新たな内管及び外管を接続する工程と、該新たに接続した外管の長さ分の掘削孔を削孔する工程とを、１乃至複数回繰り返して、必要深さの掘削孔を削孔する。この発明では、複数本の内管及び外管を順次接続することで、１本の内管の長さ以上の掘削孔を削孔して、該掘削孔内に外管を装填することができる。
【００２１】
９）  前記７）又は８）記載の二重管削孔方法にて、地盤に対して必要深さの掘削孔を削孔した後、前記内管及び拡径ビットを掘削孔から抜き取り、前記掘削孔内に残した前記外管内にアンカー材を挿入するとともにグラウトを注入し、その後前記外管を前記掘削孔から抜き取るアンカー材施工方法。このアンカー材施工方法では、前記削孔方法と同様の作用効果が得られる。加えて、削孔した掘削孔の内壁が外管で保護されるので、崩壊し易い地盤であっても、掘削孔内に対してグラウト及びアンカー材を適正に施工することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る二重管削孔装置及び二重管削孔方法によれば、削孔ユニットの回転力及び打撃部の打撃力が外管に作用しないように掘削孔を削孔するので、削孔時における運動エネルギーのロスを低減できる。このため、二重管削孔装置を加圧エアにて駆動可能に構成して、二重管削孔装置及び加圧エア供給装置を含む設備全体を軽量且つ安価に構成できる。また、設備全体を軽量に構成できるので、作業現場への設備の輸送時や設置時における作業者の肉体的負担を軽減でき、また足場を組むことなく二重管削孔設備を設置すると、足場を組むための資材を現場へ輸送するための作業者の負担を軽減できるとともに、工期を大幅に短縮できる。
【００２３】
本発明に係るアンカー材施工方法によれば、前記二重管削孔装置及び二重管削孔方法と同様の効果が得られる。加えて、削孔した掘削孔の内壁が外管で保護されるので、崩壊し易い地盤であっても、掘削孔内に対してグラウト及びアンカー材を適正に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】削孔装置の全体構成の説明図
【図２】外管及びダウンザホールハンマの先端側部分の縦断面図
【図３】拡径ビットの縮径姿勢での底面図
【図４】拡径ビットの拡径姿勢での底面図
【図５】削孔装置本体に対する外管及び内管の基端部の取付構造の説明図
【図６】図５のVI-VI線断面図
【図７】アンカー材施工方法における斜面に対する掘削孔の削孔直前の説明図
【図８】アンカー材施工方法における必要深さまで掘削孔を削孔したときの説明図
【図９】アンカー材施工方法における内管の引き抜き時の説明図
【図１０】アンカー材施工方法におけるグラウト注入時の説明図
【図１１】アンカー材施工方法における外管引き抜き時の説明図
【図１２】アンカー材施工方法における延長用の内管及び外管の接続時の説明図
【図１３】アンカー材施工方法におけるガイド孔の施工時の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、二重管削孔装置１０は、削孔ユニット１１と、削孔ユニット１１を削孔方向に送り駆動する送り駆動装置１２とを備えた削孔装置本体１３と、削孔ユニット１１の出力軸１１ａに着脱自在に接続されて、削孔ユニット１１により回転駆動されるとともに、送り駆動装置１２により削孔ユニット１１とともに削孔方向へ送り駆動される内管１５と、内管１５の先端部（削孔方向の前端部）に連設した打撃部としてのダウンザホールハンマ１７と、内管１５及びダウンザホールハンマ１７に外嵌されて、送り駆動装置１２により削孔ユニット１１とともに削孔方向へ送り駆動される外管１６と、外管１６の先端部から外部へ突出するようにダウンザホールハンマ１７の先端部に連結した拡径ビット１８とを備え、削孔ユニット１１の回転力及びダウンザホールハンマ１７の打撃力を、外管１６に作用しないように拡径ビット１８に作用させて地盤Ｇに掘削孔Ｈを削孔するものである。
【００２６】
送り駆動装置１２について説明すると、間隔をあけて配置した１対のガイドレール２０と、両ガイドレール２０を連結する連結フレーム２１と、両ガイドレール２０の上端部に略直交状に設けた天板２２とを備えた枠状フレーム２３が設けられ、枠状フレーム２３は、天板２２の４つの角部から４方へ延びる４本のワイヤー２４により斜面Ｓに対して略垂直に設置されている。なお、本実施の形態では、足場を組まないで、削孔装置本体１３を斜面Ｓに設置できるように、４本のワイヤー２４でガイドレール２０を斜面Ｓに略垂直に設置したが、足場を組む場合には、ワイヤー２４に代えてガイドレール２０を角度調整可能に支持する設置台を設けて、削孔装置本体１３を足場に設置することになる。
【００２７】
１対のガイドレール２０には支持台２５がガイドレール２０に沿って移動自在に設けられ、ガイドレール２０間の上部と下部とにはスプロケット２６が設けられ、上下のスプロケット２６間にはチェーン２７が張設されている。チェーン２７の途中部は支持台２５に連結され、上側のスプロケット２６をエアモータ２８により回転駆動することで、支持台２５に設置した削孔ユニット１１がガイドレール２０に沿って移動するように構成されている。ただし、送り駆動装置１２としては、削孔ユニット１１をガイドレール２０に沿って移動し得る構成のものであれば、チェーン２７とスプロケット２６に代えて、スクリュー軸とそれに螺合する雌ネジや、ラックとそれに噛合するピニオンを備えたものなど、任意の構成のものを採用できる。
【００２８】
削孔ユニット１１は、出力軸１１ａを回転駆動するエアモータ１１ｂを備えた周知の構成のもので、出力軸１１ａに着脱可能に接続された内管１５をエアモータ１１ｂにより回転駆動するとともに、出力軸１１ａ及び内管１５を通じてダウンザホールハンマ１７へ加圧エアを供給可能となしたものである。
【００２９】
送り駆動装置１２及び削孔ユニット１１には、それを駆動するための加圧エアのエア供給装置（図示略）が接続され、ダウンザホールハンマ１７には削孔ユニット１１を通じてそれを駆動するための加圧エアが供給されるように構成されている。本実施の形態では、加圧エアにて駆動可能な送り駆動装置１２と削孔ユニット１１とダウンザホールハンマ１７とを採用して、二重管削孔装置１０全体を加圧エアにて駆動可能に構成できるとともに、油圧供給装置よりも格段に軽量なエア供給装置を採用できるので、これらの機材を作業現場へ輸送するときにおける、作業者の肉体的な負荷を軽減できる。ただし、足場を組むなどして作業現場の足元が安定している場合には、送り駆動装置１２及び削孔ユニット１１として油圧により駆動するように構成したものを採用することも可能である。
【００３０】
ダウンザホールハンマ１７は、図２〜図４に示すように、外管１６の先端側部分に内嵌されるハウジング３０と、ハウジング３０内に往復移動可能に内装した図示外の打撃ピストンとを備え、内管１５の先端部に連結されて、内管１５を通じて供給される加圧エアにより、打撃ピストンが往復移動して拡径ビット１８の軸部を繰り返し打撃するようになした周知の構成のものである。
【００３１】
拡径ビット１８は、ダウンザホールハンマ１７のハウジング３０の偏心位置に設けた挿入孔３０ａに、一定角度の範囲内において回転自在に嵌合させた軸部３５と、軸部３５の先端部に設けたヘッド部３６とを備え、軸部３５を中心にヘッド部３６を回転させることで、ヘッド部３６が外管１６の外径よりも外側へ突出した図４に示す拡径姿勢と、外管１６の内径よりも内側へ移動した図３に示す縮径姿勢とにわたって、姿勢切換え可能に構成されている。そして、内管１５とダウンザホールハンマ１７と拡径ビット１８を外管１６から引き抜くときには、掘削時とは反対側へ拡径ビット１８を回転させて、拡径ビット１８を縮径姿勢に切り換え、地盤Ｇを掘削するときには、掘削時の反力で拡径姿勢に切り換えられるように構成されている。なお、ダウンザホールハンマ１７としては、打撃ピストンを備えた周知の構成のものを採用することができる。また、拡径ビット１８としては、内管１５の回転方向によって、縮径姿勢と拡径姿勢とに姿勢切換え可能なものであれば、任意の構成のものを採用することができる。
【００３２】
内管１５は、図１、図５、図６に示すように、鋼管などの中空パイプ状の金属管で構成され、内管１５の基端部（削孔方向の後端部）は削孔ユニット１１の出力軸１１ａに接続され、内管１５の先端部（削孔方向の前端部）にはダウンザホールハンマ１７が連設されている。削孔ユニット１１の出力軸１１ａの回転は、内管１５及びダウンザホールハンマ１７を通じて拡径ビット１８に伝達され、ダウンザホールハンマ１７の打撃力は、拡径ビット１８に対して直接的に伝達される。
【００３３】
外管１６は、図２、図５、図６に示すように、内管１５よりも大径の鋼管などの中空パイプ状の金属管で構成され、内管１５及びダウンザホールハンマ１７に隙間をあけて外嵌されている。外管１６の先端部は、拡径姿勢したヘッド部３６に当接或いは離間して配置され、掘削孔Ｈを削孔するための回転力や打撃力が外管１６に作用しないように構成され、また外管１６の基端部は、削孔ユニット１１の出力軸１１ａからの回転力が伝達されないように構成されている。
【００３４】
図１に示すように、送り駆動装置１２の斜面Ｓ側の端部には、外管１６を削孔方向に案内するガイド部材４０が設けられ、送り駆動装置１２の支持台２５の削孔方向の先端側には外管１６の基端部を支持台２５に連結する連結手段４１が設けられている。
【００３５】
連結手段４１について説明すると、図５、図６に示すように、外管１６の基端部を下側から受け止める支持部材４２が設けられ、支持部材４２には外管１６を上側から押える押え部材４３が支軸４４を中心に回動自在に枢支されている。支持部材４２及び押え部材４３には外管１６の基端部に当接可能な当接部４５が突出形成され、外管１６の基端部には係止孔１６ａが形成され、支持部材４２及び押え部材４３には係止孔１６ａに係合離脱可能なピン部材４６が内側へ向けて突出状に設けられている。外管１６の基端部は、支持部材４２と押え部材４３とに内管１５と同心状に連結され、送り駆動装置１２により支持部材４２が削孔方向の前方側へ移動すると、支持部材４２の当接部４５により押されて、内管１５とともに削孔方向の前方側へ送り駆動され、また送り駆動装置１２により支持部材４２が削孔方向の後方側へ移動すると、ピン部材４６と外管１６との係合により、地盤Ｇから外管１６を引き抜くことができるように構成されている。ただし、連結手段４１としては、外管１６の基端部に係脱可能に連結されて、支持台２５とともに外管１６を削孔方向に対して進退可能なものであれば、図５、図６に記載している以外の任意の構成のものを採用することができる。
【００３６】
次に、この二重管削孔装置１０を用いたアンカー材の施工方法について説明する。
先ず、図１、図７に示すように、内管１５及び内管１５の先端部に連設したダウンザホールハンマ１７を、ダウンザホールハンマ１７の先端部に設けた拡径ビット１８が、外管１６の先端部から外方へ突出するように外管１６に内嵌させて、これをガイドレールに沿うように削孔装置本体１３にセットする。より具体的には、外管１６の先端部をガイド部材４０に挿通させ、外管１６の基端部を連結手段４１により送り駆動装置１２の支持台２５に連結するとともに、内管１５の基端部を削孔ユニット１１の出力軸１１ａに接続し、外管１６に対して出力軸１１ａからの回転力が伝達されないように、内管１５及びダウンザホールハンマ１７と外管１６とを同心状に削孔装置本体１３にセットする。
【００３７】
次に、送り駆動装置１２と削孔ユニット１１とダウンザホールハンマ１７に対して加圧エアを供給して、拡径ビット１８により地盤Ｇを順次掘削する。具体的には、送り駆動装置１２により、図７に矢印Ａで示すように、削孔ユニット１１とともに内管１５を斜面Ｓ側へ送り駆動するとともに、送り駆動装置１２の支持台２５とともに移動する連結手段４１で、外管１６を斜面Ｓ側へ送り駆動しながら、削孔ユニット１１により内管１５及びダウンザホールハンマ１７を介して拡径ビット１８を回転駆動し、更に、ダウンザホールハンマ１７へ供給した加圧エアにより、拡径ビット１８を繰り返して打撃して、図８に示すように、拡径ビット１８により地盤Ｇを順次掘削することになる。
【００３８】
このとき、拡径ビット１８は、掘削時の反力により外管１６の外径よりも拡径した拡径姿勢に操作される。また、ダウンザホールハンマ１７の打撃力は拡径ビット１８に直接的に作用することになり、また削孔ユニット１１の出力軸１１ａの回転力は内管１５及びダウザホールハンマ１７を介して拡径ビット１８に作用することになり、外管１６には作用しないことになる。また、掘削時に発生したクリ粉は、ダウンザホールハンマ１７へ供給した加圧エアが拡径ビット１８の先端部から掘削孔Ｈの奥端部へ排出されることで、ハウジング３０と外管１６間の隙間と、内管１５と外管１６間の隙間を通じて、外管１６の基端部から外部へ排出される。なお、外管１６及び内管１５の基端部間の隙間はそのまま大気開放することも可能であるが、図５に仮想線で示すように、外管１６の基端部を覆うカバー部材５０を設けるとともに、カバー部材５０に連通する排出管５１を設けて、クリ粉を所望の場所へ排出するように構成することもできる。
【００３９】
こうして、図８に示すように、必要深さの掘削孔Ｈを掘削した後、削孔ユニット１１により内管１５を掘削孔Ｈ時とは逆方向へ回転させて、拡径ビット１８を外管１６の内径よりも縮径させるとともに、連結手段４１から外管１６を離脱させてから、送り駆動装置１２により、内管１５とダウンザホールハンマ１７と拡径ビット１８とを、削孔ユニット１１とともにガイドレール２０に沿って削孔方向の後方側へ移動させて、掘削孔Ｈから抜き取り、図９に示すように、外管１６のみを掘削孔Ｈにそのまま残留させることになる。
【００４０】
次に、掘削孔Ｈに残留させた外管１６に、図１０に示すように、アンカー材６０及び供給パイプ６１を挿入して、供給パイプ６１からセメントミルクなどのグラウト６２を掘削孔Ｈ内に注入する。
【００４１】
次に、図１１に示すように、供給パイプ６１を外管１６から抜き取るとともに、送り駆動装置１２により削孔ユニット１１をガイドレール２０の下部まで移動させて、連結手段４１に外管１６の基端部を係合させてから、削孔ユニット１１をガイドレール２０の上部まで移動させて、掘削孔Ｈから外管１６を抜き取ることになる。
【００４２】
なお、掘削する掘削孔Ｈの深さが１本の内管１５の長さよりも深い場合には、図１２に示すように、削孔ユニット１１を前進位置まで送り駆動した後、内管１５の基端部を削孔ユニット１１の出力軸１１ａから取り外すとともに、外管１６の基端部を連結手段４１から離脱させてから、図１に仮想線で示すように、削孔ユニット１１をガイドレール２０の上部まで移動させ、延長用の内管１５Ａ及び外管１６Ａを前述と同様に削孔装置本体１３へセットするとともに、図１２に示すように、延長用の内管１５Ａの先端部を掘削孔Ｈ内の内管１５の基端部に連結するとともに、延長用の外管１６Ａの先端部を掘削孔Ｈ内に施工した外管１６の基端部に連結し、前述と同様に、送り駆動装置１２と削孔ユニット１１とダウンザホールハンマ１７へ加圧エアを供給して掘削を行い、必要に応じて延長用の内管１５Ａ及び外管１６Ａを順次継ぎ足して必要深さの掘削孔Ｈを削孔することになる。
【００４３】
また、内管１５及び外管１６を用いて掘削孔Ｈを削孔する前に、図１３に示すように、先端部にダウンザホールハンマ１７及び拡径ビット１８を設けた内管１５だけで、掘削予定位置に対してガイド孔ＧＨを削孔することもできる。この場合には、予めガイド孔ＧＨを形成することで、掘削孔Ｈ内への外管１６の挿入をより円滑に行うことが可能となる。
【００４４】
このように、この二重管削孔装置１０及び削孔方法では、削孔ユニット１１の回転力及びダウンザホールハンマ１７の打撃力が、外管１６に伝達されないように、拡径ビット１８で掘削孔Ｈを削孔するので、外管１６に対して回転力や打撃力を作用させる場合と比較して、削孔時における運動エネルギーのロスを低減でき、掘削孔Ｈの削孔効率を低下させることなく、削孔ユニット１１及びダウンザホールハンマ１７として、加圧エアにて駆動可能なものを採用できる。また、掘削孔Ｈと外管１６間の隙間が大きくなるように、拡径ビット１８により削孔する掘削孔Ｈの内径を大きく設定して、掘削孔Ｈから外管１６を引き抜くときの操作力を小さく設定できるので、送り駆動装置１２として、加圧エアにて駆動可能なものを採用でき、二重管削孔装置１０の駆動部全体を油圧に代えて加圧エアにて駆動可能なものを採用できる。そして、このように二重管削孔装置１０の駆動部全体を加圧エアにて駆動できるので、二重管削孔装置１０を小型軽量に構成できるとともに、油圧供給装置と比較して軽量に構成可能なエア供給装置を採用して、二重管掘削設備全体を軽量且つ安価に構成できる。また、二重管削孔設備全体を軽量に構成できるので、急勾配の法面や斜面Ｓに対する二重管掘削設備の輸送時や設置時における作業者の肉体的な負担を大幅に軽減できること、足場を組むことなく二重管掘削設備を設置することが可能となり、足場を組むための資材を現場へ輸送するための作業者の負担を軽減できるとともに、工期を大幅に短縮できること、などの効果が得られる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、打撃部として、ダウンザホールハンマ１７を設けたが、ダウンザホールハンマ１７に代えて、削孔ユニット１１に加圧エアにより往復運動可能な打撃ピストンを設けることもできる。この場合には、内管１５の先端部に拡径ビット１８を連結して、出力軸１１ａ及び内管１５を介して、打撃ピストンによる打撃力を拡径ビット１８に作用させることになる。
【００４６】
なお、本発明の二重管削孔装置１０及び削孔方法は、斜面Ｓに対してアンカー材６０を施工するときだけでなく、平坦な地盤Ｇに縦向きにアンカー材を施工する場合や、法枠にアンカー材を施工する場合や、道路の拡幅工事などにおける切土の斜面Ｓにアンカー材を施工する場合や、トンネルの内面に略放射状にアンカー材を施工する場合などにも適用できる。
【００４７】
また、本発明の削孔装置及び削孔方法は、アンカー材５０を施工するための掘削孔Ｈを削孔する以外に、例えば鉄骨やコラムを地盤Ｇに施工する場合や排水路を地盤Ｇに施工する場合にも適用できる。排水路を施工する場合には、地盤Ｇに残した外管１６に対して、排水用の合成樹脂管を挿入した後、外管１６を抜き取って、排水用の合成樹脂管により排水路を構成することになる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    二重管削孔装置
１１    削孔ユニット
１１ａ  出力軸
１１ｂ  エアモータ
１２    送り駆動装置
１３    削孔装置本体
１５    内管
１５Ａ  内管
１６    外管
１６Ａ  外管
１６ａ  係止孔
１７    ダウンザホールハンマ
１８    拡径ビット
２０    ガイドレール
２１    連結フレーム
２２    天板
２３    枠状フレーム
２４    ワイヤー
２５    支持台
２６    スプロケット
２７    チェーン
２８    エアモータ
３０    ハウジング
３０ａ  挿入孔
３５    軸部
３６    ヘッド部
４０    ガイド部材
４１    連結手段
４２    支持部材
４３    押え部材
４４    支軸
４５    当接部
４６    ピン部材
５０    カバー部材
５１    排出管
６０    アンカー材
６１    供給パイプ
６２    グラウト
Ｇ      地盤
ＧＨ    ガイド孔
Ｈ      掘削孔
Ｓ      斜面
【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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