(57)【要約】【課題】地山の変形が大きい場合でも、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる地山補強管の継手構造を提供する。【解決手段】第１のカプラ部材２等の雌ねじ側の雌ねじ領域の根元に設けられる雌ねじと、第２のカプラ部材３等の雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられ、根元の雌ねじと離間して根元の雌ねじよりも奥側に配置される雄ねじと、軸方向の所定以上の引張荷重により、雌ねじ領域と雄ねじ領域の螺合状態を解除して、先端近傍の雄ねじが根元の雌ねじに当接するまでスライドさせるスライド機構を備える地山補強管の継手構造。【選択図】図６
2019015128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌ねじ側の雌ねじ領域の根元に設けられる雌ねじと、
雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられ、前記根元の雌ねじと離間して前記雌ねじよりも奥側に配置される雄ねじと、
軸方向の所定以上の引張荷重により、前記雌ねじ領域と前記雄ねじ領域の螺合状態を解除して、前記先端近傍の雄ねじが前記根元の雌ねじに当接するまでスライドさせるスライド機構
を備えることを特徴とする地山補強管の継手構造。
【請求項２】
前記スライド機構が、
前記雌ねじ領域の先端側に設けられ、前記根元の雌ねじよりも低いねじ山で形成される弱雌ねじ部と、
前記雄ねじ領域の根元側に設けられる雄ねじ部と、
前記雄ねじ領域の前記先端近傍の雄ねじと前記根元側の雄ねじ部との間に設けられるねじ山のない緩衝部
とから構成されることを特徴とする請求項１記載の地山補強管の継手構造。
【請求項３】
前記スライド機構が、
前記雄ねじ領域の根元側に設けられ、前記先端近傍の雄ねじよりも低いねじ山で形成される弱雄ねじ部
から構成されることを特徴とする請求項１記載の地山補強管の継手構造。
【請求項４】
前記スライド機構が、
前記雄ねじ領域の先端近傍の雄ねじと前記弱雄ねじ部との間に設けられるねじ山のない緩衝部を備えることを特徴とする請求項３記載の地山補強管の継手構造。
【請求項５】
前記雌ねじ側が前記雌ねじ領域と逆側に第１の補強管接続用ねじ部を有する第１のカプラ部材、前記雄ねじ側が前記雄ねじ領域と逆側に第２の補強管接続用ねじ部を有する第２のカプラ部材であり、
前記第１のカプラ部材と前記第２のカプラ部材が螺合されて地山補強管のカプラを構成している
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の地山補強管の継手構造。
【請求項６】
前記雌ねじ側が第１の地山補強管の一端部、前記雄ねじ側が第２の地山補強管の他端部であり、
前記第１の地山補強管の一端部と前記第２の地山補強管の他端部が螺合されて継手構造を構成している
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の地山補強管の継手構造。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の地山補強管の継手構造で連結された長尺の管状補強材が鏡補強工若しくは先受工としてトンネル切羽の前方地山に打設されていることを特徴とする地山補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削時の地山補強に用いられる地山補強管の継手構造、及びその継手構造を備える地山補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削時には、地山の応力解放による地山応力の再配分が生じて切羽が不安定化し、崩落の危険性が高まるため、対策として、一定程度掘進するごとに支保工を設置したり、前方の地山に補強管を打設することが行われている。例えば特許文献１には、掘削の完了した箇所に支保工を設置すると共に、補強管をねじ部で連結して前方の地山に長尺の管状補強材を打設し、その周囲に固結材を浸透させて長尺の管状補強材の略全長に亘って地山との付着力を高める補強構造が開示されている。
【０００３】
特許文献１の補強構造は長尺に亘って前方地山を連続的に強く拘束して安定性を高めることを意図しているが、この構造では、補強後のトンネル掘進で管状補強材や固結領域を除去した際に、急激な応力解放が生じて地山が不安定化し、大きな歪が生じて切羽直近の支保工に過大な応力が作用する場合がある。そのため、このような支保工に対する負荷を分散させるため、特許文献２の補強構造が提案されている。
【０００４】
特許文献２の補強構造は、長尺の鏡補強材に外周面が平滑な弱拘束部と外周面に凹凸を有するねじ継手等の強拘束部を交互に設け、地山を強固に補強する区間と地山の変位を許容する区間を設定するものであり、これによって、必要な地山の補強を図りつつ、トンネル掘削時に地山に急激な応力解放が生ずることや支保工に過大な応力が作用することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９７５７３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１７６２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の長尺の管材補強材の略全長に亘って地山の応力を受ける構造では、地山の変形が大きい場合に、比較的強度の低いねじ部が破断してしまう場合がある。同様に、特許文献２のねじ継手を強拘束部にして地山の応力を受ける構造でも、比較的強度の低いねじ継手が破断してしまう場合がある。そのため、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止できる技術が求められている。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、地山の変形が大きい場合でも、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる地山補強管の継手構造、及びその継手構造を備える地山補強構造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】
本発明の地山補強管の継手構造は、雌ねじ側の雌ねじ領域の根元に設けられる雌ねじと、雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられ、前記根元の雌ねじと離間して前記雌ねじよりも奥側に配置される雄ねじと、軸方向の所定以上の引張荷重により、前記雌ねじ領域と前記雄ねじ領域の螺合状態を解除して、前記先端近傍の雄ねじが前記根元の雌ねじに当接するまでスライドさせるスライド機構を備えることを特徴とする。
これによれば、雌ねじ側の雌ねじ領域の根元に設けられる雌ねじと、雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられる雄ねじが所定以上の引張荷重の負荷でスライドし、継手構造が伸びることによって、複数の地山補強管を接続して構成される長尺の管状補強材を所定以上の引張荷重の負荷で伸ばすことが可能になる。この継手構造のスライドによる伸び、長尺の管状補強材の伸びにより、地山が大きく変形した場合に地山の変位を許容して部分的に応力を逃がし、いなし効果を発揮して、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができる。また、継手構造がスライドして応力を逃がすことにより、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる。また、特許文献１のように弱拘束部と強拘束部を交互に設ける構成では、地山の許容する変位に対する定量的な設計が難しくなるが、複雑な設計を要さずに、必要な地山補強と必要な緩慢な応力解放を図ることができる。
【０００９】
本発明の地山補強管の継手構造は、前記スライド機構が、前記雌ねじ領域の先端側に設けられ、前記根元の雌ねじよりも低いねじ山で形成される弱雌ねじ部と、前記雄ねじ領域の根元側に設けられる雄ねじ部と、前記雄ねじ領域の前記先端近傍の雄ねじと前記根元側の雄ねじ部との間に設けられるねじ山のない緩衝部とから構成されることを特徴とする。
これによれば、ねじ山の低い弱雌ねじ部と緩衝部を形成して、簡単にスライド機構を形成することができる。また、ねじ山のない緩衝部を設けることにより、所定以上の引張荷重が負荷された際に、より確実にスムーズなスライド動作を行わせることができる。
【００１０】
本発明の地山補強管の継手構造は、前記スライド機構が、前記雄ねじ領域の根元側に設けられ、前記先端近傍の雄ねじよりも低いねじ山で形成される弱雄ねじ部から構成されることを特徴とする。
これによれば、ねじ山の低い弱雄ねじ部を形成して、簡単にスライド機構を形成することができる。
【００１１】
本発明の地山補強管の継手構造は、前記スライド機構が、前記雄ねじ領域の先端近傍の雄ねじと前記弱雄ねじ部との間に設けられるねじ山のない緩衝部を備えることを特徴とする。
これによれば、ねじ山のない緩衝部を設けることにより、所定以上の引張荷重が負荷された際に、より確実にスムーズなスライド動作を行わせることができる。
【００１２】
本発明の地山補強管の継手構造は、前記雌ねじ側が前記雌ねじ領域と逆側に第１の補強管接続用ねじ部を有する第１のカプラ部材、前記雄ねじ側が前記雄ねじ領域と逆側に第２の補強管接続用ねじ部を有する第２のカプラ部材であり、前記第１のカプラ部材と前記第２のカプラ部材が螺合されて地山補強管のカプラを構成していることを特徴とする。
これによれば、継手構造を地山補強管とは別体のカプラとすることにより、例えば地山補強管よりも高強度の材料で高強度の継手構造を形成することが可能となる。また、継手構造を地山補強管とは別体のカプラとすることにより、精度の高い設計を容易に行うことができ、例えばどれだけの荷重でどれだけの変位をスライドによって許容するかの定量的な設計、コントロールを容易に行うことができる。また、別体のカプラとすることにより、汎用鋼管など多様な地山補強管に適用することが可能となる。
【００１３】
本発明の地山補強管の継手構造は、前記雌ねじ側が第１の地山補強管の一端部、前記雄ねじ側が第２の地山補強管の他端部であり、前記第１の地山補強管の一端部と前記第２の地山補強管の他端部が螺合されて継手構造を構成していることを特徴とする。
これによれば、継手構造で第１の地山補強管と第２の地山補強管を直接接続でき、接続用のカプラを不要とし、部品製造コスト、施工コストを低減することができる。
【００１４】
本発明の地山補強構造は、本発明の地山補強管の継手構造で連結された長尺の管状補強材が鏡補強工若しくは先受工としてトンネル切羽の前方地山に打設されていることを特徴とする。
これによれば、本発明の地山補強管の継手構造の効果を奏する鏡補強工、先受工を構築することができる。従って、地山の変形が大きい場合でも、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる鏡補強工、先受工の地山補強構造を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地山の変形が大きい場合でも、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山の不安定化、支保工への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）と地山補強管を示す説明図。
【図２】第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）を地山補強管に接続した状態を示す説明図。
【図３】第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）と地山補強管を示す部分拡大説明図。
【図４】第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）の分解説明図。
【図５】第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）の分解縦断説明図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）のスライド機構の縦断説明図。
【図７】（ａ）は第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）で接続する長尺の管状補強材を打設する鏡補強工の説明図、（ｂ）はその鏡補強工で打設された長尺の管状補強材の周辺を示す部分拡大説明図。
【図８】第１実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）の引張試験結果を示す荷重−変位グラフ。
【図９】本発明による第２実施形態の地山補強管の継手構造の説明図。
【図１０】第２実施形態の地山補強管の継手構造の部分拡大説明図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は第２実施形態の地山補強管の継手構造（カプラ）のスライド機構の縦断説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１実施形態の地山補強管の継手構造及び地山補強構造〕
本発明による第１実施形態の地山補強管の継手構造は、図１〜図６に示すように、地山補強管のカプラ１で構成され、カプラ１は第１のカプラ部材２と第２のカプラ部材３が螺合されて構成されている。第１実施形態では、略筒状の第１のカプラ部材２が地山補強管の継手構造における雌ねじ側を担い、略筒状の第２のカプラ部材３がその雄ねじ側を担うようになっている。
【００１８】
第１のカプラ部材２は、その先端側の大径部２１の内周壁の先端寄りに雌ねじ領域２２を有し、雌ねじ領域２２の根元側には雌ねじ部２３が設けられ、雌ねじ領域２２の根元に設けられている雌ねじ２３１と同じねじ山の高さで雌ねじ部２３に連続して雌ねじが形成されている。雌ねじ領域２２の先端側には、根元の雌ねじ２３１よりも低いねじ山が連続して形成されている弱雌ねじ部２４が設けられている。
【００１９】
第１のカプラ部材２の雌ねじ領域２２と逆側には補強管接続用ねじ部２５が設けられている。第１実施形態では、雌ねじ領域２２と逆側に段部２６を介して大径部２１よりも小径の小径部２７が設けられ、補強管接続用ねじ部２５は小径部２７の外周壁に形成されている雄ねじ部になっている。
【００２０】
第２のカプラ部材３は、軸方向で略中央に位置する大径部３１の先端側（第１のカプラ部材２が配置される側）に大径部３１よりも外径が小径の小径部３２が設けられ、大径部３１を介して小径部３２と逆側にも大径部３１よりも外径が小径の小径部３３が設けられている。小径部３２の外周壁には雄ねじ領域３４が設けられている。
【００２１】
雄ねじ領域３４には、先端側（第１のカプラ部材２が配置される側）に第１雄ねじ部３５が設けられ、第１雄ねじ部３５は雄ねじ領域３４の先端近傍に設けられる雄ねじに相当する雄ねじ３５１を有し、第１雄ねじ部３５には雄ねじ３５１と同じねじ山の高さで雄ねじが連続して形成されている。雄ねじ領域３４の根元側（第１のカプラ部材２が配置される側と逆側）には第１雄ねじ部３５と離間した位置に第２雄ねじ部３６が設けられ、第２雄ねじ部３６には第１雄ねじ部３５の雄ねじと同じねじ山の高さで雄ねじが連続して形成されている。
【００２２】
雄ねじ領域３４の先端近傍の雄ねじ３５１と根元側の第２雄ねじ部３６との間にはねじ山のない緩衝部３７が設けられている。第１実施形態の緩衝部３７の外周面は平滑な面になっており、緩衝部３７の外径は第１雄ねじ部３５及び第２雄ねじ部３６のねじ山先端で形成される外径よりも小さくなっている。
【００２３】
第２のカプラ部材３の雄ねじ領域３４と逆側には補強管接続用ねじ部３８が設けられており、第１実施形態の補強管接続用ねじ部３８は小径部３３の外周壁に形成されている雄ねじ部になっている。
【００２４】
第１のカプラ部材２の先端側の雌ねじ領域２２には第２のカプラ部材３の先端側の雄ねじ領域３４が螺合され、これにより、第１のカプラ部材２に第２のカプラ部材３が取り付けられて固定される。この取り付けた状態では、雄ねじ領域３５の先端近傍の雄ねじ３５１が、雌ねじ領域２２の根元の雌ねじ２３１よりも奥側まで螺入され、先端近傍の雄ねじ３５１は、根元の雌ねじ２３１と離間して雌ねじ２３１よりも奥側に配置される。また、雌ねじ領域２２の弱雌ねじ部２４は雄ねじ領域３４の第２雄ねじ部３６と螺合され、根元の雌ねじ２３１は緩衝部３７の外側に配置される（図６（ａ）参照）。
【００２５】
また、第１実施形態のカプラ１の両端には、例えば両端部に雌ねじ部４１・４１が形成され、周壁に固結材の吐出孔４２が点在して設けられている地山補強管４がそれぞれ接続される。即ち、カプラ１の第１のカプラ部材２の補強管接続用ねじ部２５に一の地山補強管４の一端側の雌ねじ部４１が螺合され、カプラ１の第２のカプラ部材３の補強管接続用ねじ部３８に別の地山補強管４の他端側の雌ねじ部４１が螺合され、第１のカプラ部材２、第２のカプラ部材３で構成されるカプラ１を介して一の地山補強管４と別の地山補強管４が連結される。
【００２６】
このように第１実施形態の地山補強管の継手構造であるカプラ１を介して複数の地山補強管４を連結することにより長尺の管状補強材５が構成される。そして、この長尺の管状補強材５は、例えば鏡補強工若しくは先受工としてトンネル切羽の前方地山に打設されて地山補強構造を構築する。
【００２７】
図７は鏡補強工として長尺の管状補強材５を打設した地山補強構造の例を示すものである。本例では、トンネル１０の掘削が完了した箇所に切羽１１のすぐ近くまで支保工１２を設置し、吹付コンクリート１３を吹き付けて掘削面を補強すると共に、切羽１１に施されている鏡面コンクリート１４から前方の地山１５に向かって長尺の管状補強材５を打設している。
【００２８】
長尺の管状補強材５の打設では、ドリルジャンボ１６に先頭の地山補強管４を配置し、先端に使い捨ての削孔ビット１７が装着されている削孔ロッドを地山補強管４内に挿入すると共に、削孔ビット１７の外周にケーシングシュー１８を設け、ケーシングシュー１８に先頭の地山補強管４の先端部を取り付ける。そして、削孔ロッドを介して削孔ビット１７に回転力と打撃力を伝達し、牽引される地山補強管４にカプラ１、次の地山補強管４の順で順次次ぎ足すように連結し、二重管削孔方式により、複数の地山補強管４をカプラ１を介して連結した長尺の管状補強材５を地山１５に打設して存置する。
【００２９】
その後、削孔ロッドを回収し、存置した長尺の管状補強材５内から固結材を注入し、長尺の管状補強材５の周囲の地山１５に固結材を浸透させて固結領域１９を形成し、本例の地山補強構造を得る。図７の例における鏡補強工の地山補強構造では、４本の地山補強管４を相互にカプラ１で直列に連結して長尺の管状補強材５を構成しており、例えば３ｍ程度の４本の地山補強管４をカプラ１で直列に繋いで、全長１２．５ｍ程度の長尺の管状補強材５を構成して打設している。
【００３０】
尚、先受工の場合には、切羽前方の地山１５内に所定の仰角で削孔を施しながら、前述の鏡補強工と同様に、牽引される地山補強管４にカプラ１、次の地山補強管４の順で順次次ぎ足すように連結しながら長尺の管状補強材５を地山１５に打設し、打設した長尺の管状補強材５内から固結材を注入して固結領域を形成して、地山補強構造を構築する。また、本発明の長尺の管状補強材で鏡補強工又は先受工の地山補強構造を構築する場合、地山補強管４の相互連結の全てを第１実施形態のカプラ１で行った長尺の管状補強材５を用いると好適であるが、一部の地山補強管４・４相互の連結をカプラ１以外のカプラで連結した長尺の管状補強材を用いて地山補強構造を構築することも可能である。
【００３１】
上述の鏡補強工の地山補強構造の例では、図７（ａ）の斜線矢印のように地山１５に切羽１１に向かって押し出してくる力が発生し、鏡補強工として打設された長尺の管状補強材５には、図７（ａ）、図６（ｂ）の黒塗矢印のように引張力が発生する。この軸方向の引張力が所定以上の荷重となった場合、第１実施形態のカプラ１は、雌ねじ領域２２と雄ねじ領域３４の螺合状態を解除して、先端近傍の雄ねじ３５１が根元の雌ねじ２３１に当接するまでスライドさせるスライド機構を備える。
【００３２】
即ち、第１実施形態のカプラ１では、雌ねじ領域２２の先端側に設けられる弱雌ねじ部２４と、雄ねじ領域３４の根元側に設けられる第２雄ねじ部３６と、雄ねじ領域３４の先端近傍の雄ねじ３５１と根元側の第２雄ねじ部３６との間に設けられるねじ山のない緩衝部３７とからスライド機構を構成している。そして、長尺の管状補強材５に軸方向に所定値以上の引張荷重が加わった場合、弱雌ねじ部２４のねじ山が潰れるようにして弱雌ねじ部２４と第２雄ねじ部３６の螺合状態が解除され、根元の雌ねじ２３１と離間して配置された先端近傍の雄ねじ３５１が、図６（ｂ）の白抜矢印のように根元の雌ねじ２３１に当接するまでスライドする。このスライドによる伸び、長尺の管状補強材５の伸びにより、地山１５が大きく変形した場合に地山１５の変位を許容して部分的に応力を逃がすことが可能となる。
【００３３】
図８は第１実施形態の地山補強管の継手構造であるカプラ１の引張試験の結果を示す荷重−変位グラフである。この引張試験の供試体のカプラ１には、第２のカプラ部材３の雄ねじ領域３４の先端近傍の雄ねじ３５１が第１のカプラ部材２の雌ねじ領域２２の根元の雌ねじ２３１よりも奥側まで螺入されて、先端近傍の雄ねじ３５１が根元の雌ねじ２３１と離間して雌ねじ２３１よりも奥側に配置されていると共に、第１のカプラ部材２の弱雌ねじ部２４が第２のカプラ部材３の第２雄ねじ部３６と螺合され、根元の雌ねじ２３１が緩衝部３７の外側に配置された状態のものを用いた。
【００３４】
供試体のカプラ１における第１のカプラ部材２の材質はＳ４５Ｃの炭素鋼、大径部２１の外径は７６．３ｍｍ、大径部２１の厚さは３．９ｍｍ、小径部２７の雄ねじ部のねじ山を除いた外径は６８．２ｍｍ、雌ねじ部２３の雌ねじ２３１を含むねじ山の高さは１．５ｍｍ、弱雌ねじ部２４のねじ山の高さは０．５ｍｍである。また、供試体のカプラ１における第２のカプラ部材３の材質はＳ４５Ｃの炭素鋼、大径部３１の外径は７６．３ｍｍ、小径部３２及び小径部３３の雄ねじ部のねじ山を除いた外径は６８．２ｍｍ、小径部３２の厚さは３．６ｍｍ、第１雄ねじ部３５のねじ山と第２雄ねじ部３６のねじ山の高さは１．５ｍｍである。そして、第１のカプラ部材２の補強管接続用ねじ部２５と、第２のカプラ部材３の補強管接続用ねじ部３８に、掴み部としてＳ４５Ｃの鋼管を連結して引張荷重をかける試験を行った。
【００３５】
この引張試験では、図８に示すように、引張荷重の増加に伴い、第１のカプラ部材２の弱雌ねじ部２４のねじ山が段階的に潰れて第１のカプラ部材２と第２のカプラ部材３との間に段階的なスライドが生じ、スライドが発生する毎に荷重が低下して変位を許容する結果が得られた。そして、先端近傍の雄ねじ３５１が根元の雌ねじ２３１に当接するまでスライドした後、３００ｋＮ以上の引張荷重に耐えられる結果が得られ、供試体のカプラ１は十分な引張強度を有することが分かった。
【００３６】
第１実施形態によれば、雌ねじ側の雌ねじ領域２２の根元に設けられる雌ねじ２３１と、雄ねじ側の雄ねじ領域３４の先端近傍に設けられる雄ねじ３５１が所定以上の引張荷重の負荷でスライドし、継手構造が伸びることによって、複数の地山補強管４を接続して構成される長尺の管状補強材５を所定以上の引張荷重の負荷で伸ばすことが可能になる。この継手構造のスライドによる伸び、長尺の管状補強材５の伸びにより、地山１５が大きく変形した場合に地山１５の変位を許容して部分的に応力を逃がし、いなし効果を発揮して、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山１５の不安定化、支保工１２への負荷の増大を防ぐことができる。また、継手構造がスライドして応力を逃がすことにより、長尺の管状補強材５におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる。また、複雑な設計を要さずに、必要な地山補強と必要な緩い応力解放を図ることができる。
【００３７】
また、雌ねじ領域２２のねじ山の低い弱雌ねじ部２４と雄ねじ領域３４の緩衝部３７を形成して、簡単にスライド機構を形成することができる。また、ねじ山のない緩衝部３７を設けることにより、所定以上の引張荷重が負荷された際に、より確実にスムーズなスライド動作を行わせることができる。
【００３８】
また、継手構造を地山補強管４とは別体のカプラ１とすることにより、例えば地山補強管４よりも高強度の材料で高強度の継手構造を形成することが可能となる。また、継手構造を地山補強管４とは別体のカプラ１とすることにより、精度の高い設計を容易に行うことができ、例えばどれだけの荷重でどれだけの変位をスライドによって許容するかの定量的な設計、コントロールを容易に行うことができる。また、別体のカプラ１とすることにより、汎用鋼管など多様な地山補強管４等に適用することが可能となる。
【００３９】
また、第１実施形態のカプラ１で連結された長尺の管状補強材５を打設して鏡補強工又は先受工を構築する場合には、地山１５の変形が大きい場合でも、トンネル掘進時の急激な応力解放による地山１５の不安定化、支保工１２への負荷の増大を防ぐことができると共に、長尺の管状補強材５におけるねじ結合の継手部分の破断を防止することができる鏡補強工、先受工の地山補強構造を得ることができる。
【００４０】
〔第２実施形態の地山補強管の継手構造及び地山補強構造〕
本発明による第２実施形態の地山補強管の継手構造は、図９〜図１１に示すように、雌ねじ側を第１の地山補強管６の一端部６１、雄ねじ側を第２の地山補強管７の他端部７２とし、第１の地山補強管６の一端部６１と第２の地山補強管７の他端部７２を螺合して構成されており、第１の地山補強管６と第２の地山補強管７を別体のカプラを介さずに直接連結して継手構造が構成されている。
【００４１】
第１の地山補強管６の一端部６１には、内周壁に雌ねじ領域６２が形成されており、雌ねじ領域６２の根元に設けられている雌ねじ６２１と同じねじ山の高さで雌ねじ領域６２に連続して雌ねじが形成されている。第１の地山補強管６の他端部６３は、縮径されて他の部分よりも小径の小径部になっており、外周壁に雄ねじ領域６４が設けられている。
【００４２】
雄ねじ領域６４には、先端側に強雄ねじ部６５が設けられ、強雄ねじ部６５は雄ねじ領域６４の先端近傍に設けられる雄ねじに相当する雄ねじ６５１を有し、強雄ねじ部６５には雄ねじ６５１と同じねじ山の高さで雄ねじが連続して形成されている。雄ねじ領域６４の根元側には強雄ねじ部６５と離間した位置に弱雄ねじ部６６が設けられ、弱雄ねじ部６６には先端近傍の雄ねじ６５１よりも低い高さでねじ山が形成されている。
【００４３】
雄ねじ領域６４の先端近傍の雄ねじ６５１と根元側の弱雄ねじ部６６との間にはねじ山のない緩衝部６７が設けられている。第２実施形態の緩衝部６７の外周面も平滑な面になっており、緩衝部６７の外径は強雄ねじ部６５及び弱雄ねじ部６６のねじ山先端で形成される外径よりも小さくなっている。また、第１の地山補強管６の一端部６１と他端部６２との間には、固結材の吐出孔６８が点在して設けられている。
【００４４】
第２実施形態における第２の地山補強管７の構成、大きさは第１の地山補強管６の構成、大きさと同一である。即ち、第２の地山補強管７の一端部７１に雌ねじ領域７２が形成され、雌ねじ領域７２の根元に設けられている雌ねじ７２１と同じねじ山の高さで雌ねじ領域７２に連続して雌ねじが形成されていると共に、その他端部７３には雄ねじ領域７４が設けられている。
【００４５】
雄ねじ領域７４には、先端側に強雄ねじ部７５が設けられ、強雄ねじ部７５は雄ねじ領域７４の先端近傍に設けられる雄ねじに相当する雄ねじ７５１を有し、強雄ねじ部７５には雄ねじ７５１と同じねじ山の高さで雄ねじが連続して形成されている。雄ねじ領域７４の根元側には強雄ねじ部７５と離間した位置に弱雄ねじ部７６が設けられ、弱雄ねじ部７６には先端近傍の雄ねじ７５１よりも低い高さでねじ山が形成されている。雄ねじ領域７４の先端近傍の雄ねじ７５１と根元側の弱雄ねじ部７６との間にはねじ山のない緩衝部７７が設けられており、又、一端部７１と他端部７２との間には固結材の吐出孔７８が点在して設けられている。
【００４６】
そして、第１の地山補強管６の一端部６１の雌ねじ領域６２に、第２の地山補強管７の他端部７３の雄ねじ領域７４が螺合され、これにより、第１の地山補強管６と第２の地山補強管７を連結する継手構造が構成される。この螺合して継手構造を構成した状態では、雄ねじ領域７４の先端近傍の雄ねじ７５１が、雌ねじ領域６２の根元の雌ねじ６２１よりも奥側まで螺入され、先端近傍の雄ねじ７５１は、根元の雌ねじ６２１と離間して雌ねじ６２１よりも奥側に配置される。また、雄ねじ領域７４の根元側に設けられ、先端近傍の雄ねじ７５１よりも低いねじ山で形成される弱雄ねじ部７６は、第１の地山補強管６の雌ねじ領域６２に螺合され、第１の地山補強管６の根元の雌ねじ６２１は第２の地山補強管７の緩衝部７７の外側に配置される（図７（ａ）参照）。
【００４７】
このように第２実施形態の地山補強管の継手構造を介して同一構成の地山補強管６、７を２個、３個、４個等と複数連結することにより長尺の管状補強材８が構成される。長尺の管状補強材８は、第１実施形態と同様に、例えば鏡補強工若しくは先受工としてトンネル切羽の前方地山に打設されて地山補強構造を構築する。
【００４８】
第２実施形態における長尺の管状補強材８で鏡補強工若しくは先受工として地山補強構造を構築した場合にも、地山の押し出す力によって、長尺の管状補強材８に図１０（ｂ）の黒塗矢印のように引張力が発生する。この軸方向の引張力が所定以上の引張荷重となった場合、第２実施形態の継手構造或いは地山補強構造は、第１の地山補強管６の雌ねじ領域６２と第２の地山補強管７の雄ねじ領域７４の螺合状態など、長尺の管状補強材８を構成する雌ねじ領域と雄ねじ領域の螺合状態を解除して、先端近傍の雄ねじ７５１等が根元の雌ねじ６２１等に当接するまでスライドさせるスライド機構を備える。
【００４９】
即ち、第２実施形態では、雄ねじ領域６４、７４の根元側に設けられ、先端近傍の雄ねじ６５１、７５１よりも低いねじ山で形成される弱雄ねじ部６６、７６と、雄ねじ領域６４、７４の先端近傍の雄ねじ６５１、７５１と弱雄ねじ部６６、７６との間に設けられるねじ山のない緩衝部６７、７７とからスライド機構を構成している。そして、長尺の管状補強材８に軸方向に所定値以上の引張荷重が加わった場合、弱雌ねじ部６６、７６のねじ山が潰れるようにして弱雄ねじ部６６、７６と雌ねじ領域６２、７２との螺合状態が解除され、根元の雌ねじ６２１、７２１と離間して配置された先端近傍の雄ねじ６５１、７５１が根元の雌ねじ６２１、７２１に当接するまでスライドする。このスライドによる伸び、長尺の管状補強材８の伸びにより、地山が大きく変形した場合に地山の変位を許容して部分的に応力を逃がすことが可能となる。
【００５０】
第２実施形態によれば、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を奏する。また、ねじ山の低い弱雄ねじ部６６、７６を形成して、簡単にスライド機構を形成することができる。更に、ねじ山のない緩衝部６７、７７を設けることにより、所定以上の引張荷重が負荷された際に、より確実にスムーズなスライド動作を行わせることができる。また、継手構造で第１の地山補強管６と第２の地山補強管７を直接接続でき、接続用のカプラを不要とし、第１実施形態で必要とされるカプラ接続作業の省力化と、部品製造コスト、施工コストの低減を図ることができる。
【００５１】
〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、各実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。
【００５２】
本発明の地山補強管の継手構造には、雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられる雄ねじが、雌ねじ側の雌ねじ領域の根元の雌ねじと離間して、この雌ねじよりも奥側に配置され、軸方向の所定以上の引張荷重により、雌ねじ領域と雄ねじ領域の螺合状態を解除して、雄ねじ領域の先端近傍の雄ねじが雌ねじ領域の根元の雌ねじに当接するまでスライドさせるスライド機構を有する適宜の構成が包含される。例えば雄ねじ側の雄ねじ領域の先端近傍に設けられる雄ねじを、雌ねじ側の雌ねじ領域の根元の雌ねじと離間して、この雌ねじよりも奥側に配置すると共に、雄ねじ領域の先端近傍の雄ねじよりも低いねじ山で形成される雄ねじ領域の弱雄ねじ部と、雌ねじ領域の根元の雌ねじよりも低いねじ山で形成される雌ねじ領域の弱雌ねじ部とを螺合して雌ねじ領域と雄ねじ領域の螺合状態を構成し、この螺合状態が軸方向の所定以上の引張荷重によって解除されるようにすること等が可能である。
【００５３】
また、第１実施形態のカプラ１のように、本発明のカプラタイプの継手構造は、単体で現場に搬入等してもよいが、地山補強管４等に１対１で対応させて地山補強管４等に予め螺合して固定し、カプラタイプの継手構造を地山補強管４等に螺合して取り付けた構造体を現場に搬入等するようにすると好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、例えば鏡補強工や先受工で長尺の管状補強材を地山に打設して補強する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…カプラ  ２…第１のカプラ部材  ２１…大径部  ２２…雌ねじ領域  ２３…雌ねじ部  ２３１…雌ねじ  ２４…弱雌ねじ部  ２５…補強管接続用ねじ部  ２６…段部  ２７…小径部  ３…第２のカプラ部材  ３１…大径部  ３２、３３…小径部  ３４…雄ねじ領域  ３５…第１雄ねじ部  ３５１…雄ねじ  ３６…第２雄ねじ部  ３７…緩衝部  ３８…補強管接続用ねじ部  ４…地山補強管  ４１…雌ねじ部  ４２…吐出孔  ５…長尺の管状補強材  １０…トンネル  １１…切羽  １２…支保工  １３…吹付コンクリート  １４…鏡面コンクリート  １５…地山  １６…ドリルジャンボ  １７…削孔ビット  １８…ケーシングシュー  １９…固結領域  ６…第１の地山補強管  ７…第２の地山補強管  ６１、７１…一端部  ６２、７２…雌ねじ領域  ６２１、７２１…雌ねじ  ６３、７３…他端部  ６４、７４…雄ねじ領域  ６５、７５…強雄ねじ部  ６５１、７５１…雄ねじ  ６６、７６…弱雄ねじ部  ６７、７７…緩衝部  ６８、７８…吐出孔  ８…長尺の管状補強材
【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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