(57)【要約】【課題】孔壁が崩落し易い地山でもフレキシブルパイプを容易に挿入でき、かつ効率よく施工することができるフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置を提供する。【解決手段】長手方向に接続される複数のフレキシブルパイプ１と、長手方向に継手部材を用いて接続され前記フレキシブルパイプ１に挿通される複数のロッド２と、前記ロッド２の一端とねじ結合された地山穿孔用のビット３と、を備え、前記ロッド２の他端は、ロッド２を回転駆動させる掘削機と連結しており、前記継手部材は、接続されるロッド２の端部が各々貫入する円筒部と、この円筒部に貫入するロッドと螺合するナットとを有し、前記円筒部の長手方向両端に前記ナットが設けられていることを特徴とするフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置。【選択図】  図１
2004332259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に接続される複数のフレキシブルパイプと、長手方向に継手部材を用いて接続され前記フレキシブルパイプに挿通される複数のロッドと、前記ロッドの一端とねじ結合された地山穿孔用のビットと、を備え、
前記ロッドの他端は、ロッドを回転駆動させる掘削機と連結しており、
前記継手部材は、接続されるロッドの端部が各々貫入する円筒部と、この円筒部に貫入するロッドと螺合するナットとを有し、前記円筒部の長手方向両端に前記ナットが設けられていることを特徴とするフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置。
【請求項２】
前記ロッドと接続されるビットの端部は、先細りのテーパー状であり、穿孔方向先端部に位置する前記フレキシブルパイプの中空部に貫入することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置。
【請求項３】
前記穿孔方向後端部に位置するフレキシブルパイプの端部と嵌合する打込みアダプタと、
前記穿孔方向後端部に位置するロッドの端部と嵌合し、前記ロッドと掘削機を連結する異形カップリングと、を備え、
前記打込みアダプタを介して前記フレキシブルパイプを押圧し、フレキシブルパイプを地山に挿入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削において、地山の補強に使用するフレキシブルパイプボルト施工用の穿孔装置として好適に利用できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削において、切羽面の補強を目的とする鏡ボルトの形成にあたっては、グラスファイバーボルトが用いられていた。
【０００３】
前記グラスファイバーボルトは、例えば、その直径が２６ｍｍ、その長さが４ｍである。このグラスファイバーボルトを使用する施工方向の一例は、地山にボルト挿入孔を穿設し、次に前記ボルト挿入孔にモルタル充填パイプをボルト挿入孔の奥まで挿入する。そして、モルタル充填パイプでモルタルをボルト挿入孔に充填しながらモルタル充填パイプを引き抜き、モルタルの充填されたボルト挿入孔に前記グラスファイバーボルトを挿入するものである。
【０００４】
しかし、前記グラスファイバーボルトを用いた施工方法では、そのグラスファイバーボルトの強度が高くないこと、長尺のグラスファイバーボルトが形成しにくいこと、モルタルの充填性が確実ではないこと等の問題点があった。
【０００５】
このような問題を鑑みて、本出願人は、既に、鋼性のパイプを用いて、この鋼性パイプの周壁にスリットを設け、このパイプを掘削すべき地山に挿入するとともにパイプ内部にセメントミルク注入パイプ及びエア抜きパイプを挿入してパイプ開口部を閉止し、セメントミルクを注入してパイプとパイプ周辺の地山を固める施工方法を提供した（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許２８２３３６９号公報
【０００７】
しかし、この鋼性のパイプを用いる施工方法では、前記パイプを挿入する孔を予め形成しなければならず、特に孔壁が崩落し易い地山では、形成した孔に後からパイプを挿入することが困難であった。そのため穿孔をしつつパイプを挿入することが考えられるが、穿孔しながらパイプを挿入するにはパイプの先端に穿孔を行うビット等をの穿孔治具を設け、この穿孔治具を連結部材等を用いて掘削機と連結し穿孔を行う必要があった。そして、このような装置を用いて穿孔を行うと、穿孔後、先端に設けられた穿孔治具と掘削機とを孔に挿入した状態で分離させなければならない。しかし、一般的に鏡ロックボルトは、その長さが数ｍであり、この長さの先端部に設けられた穿孔治具と掘削機との連結を外すことは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を鑑みて成されたものであり、孔壁が崩落し易い地山でもフレキシブルパイプを容易に挿入でき、かつ、効率よくフレキシブルパイプボルトの施工を行うことができるフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、長手方向に接続される複数のフレキシブルパイプと、長手方向に継手部材を用いて接続され前記フレキシブルパイプに挿通される複数のロッドと、前記ロッドの一端とねじ結合された地山穿孔用のビットと、を備え、前記ロッドの他端は、回転駆動させる掘削機と連結しており、前記継手部材は、接続されるロッドの端部が各々貫入する円筒部と、この円筒部に貫入するロッドと螺合するナットとを有し、前記円筒部の長手方向両端に前記ナットが設けられていることを特徴とするフレキシブルパイプ施工用穿孔装置である。
【００１０】
本発明におけるフレキシブルパイプボルトの施工においては、前記ビットにより地山を穿孔しつつフレキシブルパイプを孔内に挿入した後、フレキシブルパイプとビットを残した状態で孔からロッドを挿出し、孔内にセメント組成物を注入する。従って、フレキシブルパイプとビットを残した状態でロッドを挿出する際には、前記ビットを孔の先端に残した状態でビットとロッドとを分離させなければならない。このビットとロッドはねじ作用で結合されているため、ロッドを回転させてビットから外さなければならない。
【００１１】
しかし、前記ロッドは必要に応じて複数連結されており、１本のロッドを回転させても共まわりして、ビットとの螺合が外れないことが多々あった。本発明は、連結するロッドの各々の端部を円筒部に貫入し、この円筒部の両端にナットを有する継手部材を備えているため、ロッド同士をダブルナット構造により強固に連結することが可能となる。従って、ロッドの共まわりを防ぎ、ロッドとビットを容易に分離させることが可能となり、効率よくフレキシブルパイプボルトの施工を行うことができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、前記ビットで穿孔しつつ、前記パイプを孔に挿入するため、孔壁が崩落し易い地山でもパイプを容易に挿入でき、効率よくフレキシブルパイプボルトを施工することが可能である。
【００１３】
また、前記ロッドと接続される前記ビットの端部は、先細りのテーパー状であり、穿孔方向先端部に位置する前記フレキシブルパイプの中空部に貫入することが望ましい。
【００１４】
前述のように、前記ロッドとビットを分離させる際には前記ロッドを回転させて、ビットとロッドを分離させるが、前記ビットが孔内でロッドと共に回転してしまうことがある。しかし、前記構成を採用することにより、前記ビットとフレキシブルパイプの内面と係合させて、ビットをフレキシブルパイプに固定することが可能となる。従って、ビットをフレキシブルパイプに固定した状態でロッドを回転させることが出来るため、更にビットとロッドを分離させやすくなり、作業の効率を向上させることができる。
【００１５】
加えて、本発明は、前記穿孔方向後端部に位置するフレキシブルパイプの端部と嵌合する打込みアダプタと、前記穿孔方向後端部に位置するロッドの端部と嵌合し、前記ロッドと掘削機を連結する異形カップリングと、を備え、前記打込みアダプタを介して前記フレキシブルパイプを押圧し、フレキシブルパイプを地山に挿入すること望ましい。
【００１６】
前述のように、前記フレキシブルパイプは前記ビットの穿孔に伴い孔に挿入されるが、軟弱な地山等では孔が崩壊し易く、崩れてきた土砂等によりパイプを円滑に挿入できないこともある。そのため、フレキシブルパイプの端部を押圧し孔に挿入することが考えられるが、フレキシブルパイプボルトに用いられるパイプは薄肉のものが多く、押圧することにより変形が生じるおそれがある。しかし、前記打込みアダプタを用いることにより、フレキシブルパイプの端部を保護することが可能となる。
【００１７】
加えて、前記ロッドは、一端にビットを接続し他端に掘削機を接続し、掘削機の回転駆動をビットに伝達する。そのため、前記掘削機とロッドは、確実に連結する必要がある。また、回転駆動する掘削機は種々のものがあり、穿孔する地山の土質状況等に応じ適宜なものを選択することが望ましい。しかし、全ての掘削機とロッドを確実に連結することは困難であるため、掘削機とロッドを連結する異形カップリングを設けることが望ましい。この異形カップリング設けることにより、掘削機とロッドの連結が容易となり、更に効率良く施工を行うことが可能となる。また、異形カップリングと打込みアダプタは、各々ロッド及びフレキシブルパイプと連結することが望ましいため、各々独立して設けることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係るフレキシブルパイプボルトは、トンネル施工に際して鏡ロックボルトとして用いられる。このフレキシブルパイプボルトは、トンネル鏡面にビットで穿孔しつつ孔にフレキシブルパイプを挿入した後、ビットとフレキシブルパイプを孔に残した状態でフレキシブルパイプと孔内にセメントミルクを充填して施工する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置の概略図である。この穿孔装置は、図１に示すように、長手方向に接続された円筒状のフレキシブルパイプ１と、長手方向に接続され前記フレキシブルパイプ１に挿通されたロッド２と、このロッド２の先端に接続され地山を穿孔するビット３と、前記フレキシブルパイプ１の後端に装着されフレキシブルパイプ１を地山に挿入する際にフレキシブルパイプ１を保護する打込みアダプタ４Ａと、前記ロッド２の後端と連結しロッド２を介してビット３を回転駆動させる掘削機（図示せず）と、この掘削機と前記ビット３を連結する異形カップリング５とを備えている。尚、前記フレキシブルパイプ１及びロッド２は、必要に応じ連結できるよう着脱自在に連結されており、図１は、本実施の形態において用いるフレキシブルパイプ１及びロッド２を全て連結した図である。
【００２０】
図２は、図１に示すフレキシブルパイプ１を分解した説明用の図である。フレキシブルパイプ１は、３本のフレキシブルパイプ１１，１２，１３を長手方向に連結して構成されている。上段に位置するフレキシブルパイプ１１が穿孔方向先端に位置する。これらのフレキシブルパイプ１１，１２，１３は、直径６０．５ｍｍ、厚さ２．３ｍｍの鋼製のパイプであり、周壁には、周方向に延びる幅５ｍｍのスリット状の切抜細孔１４が複数設けられている。この切抜細孔１４は、フレキシブルパイプ１を半周する長さに形成されており、フレキシブルパイプ１の長手方向において５００ｍｍの間隔で、かつ、隣り合う切抜細孔１４は互いにフレキシブルパイプ１の反対側に形成されている。
【００２１】
また、フレキシブルパイプ同士を連結する端部には、着脱自在に連結するためのねじ加工が施されている。しかし、フレキシブルパイプは、前述のように厚さ２．３ｍｍであるため、そのままの厚さではねじ加工を施すことは困難である。そのため、端部から一定長さ分は厚さ３．９ｍｍで作成されている。そして、フレキシブルパイプを連結する際には、互いを螺合することにより連結を行う。
【００２２】
図１で示すように、フレキシブルパイプ１の端部には、パイプを地山に挿入する際に押圧箇所となる打込みアダプタ４Ａが取りつけられている。そのため、フレキシブルパイプ１には、打込みアダプタ４Ａ装着の際に留め金となる打込みアダプタ装着金具１５が取りつけられている。加えて、穿孔方向先端に位置するフレキシブルパイプ１１の先端部には、端面から一定間隔を空けた位置にフレキシブルパイプ１１の断面と同形のプレート１６が嵌め込まれている。このプレート１６には、フレキシブルパイプ１１内を装通するロッド２と同径の穴部が設けられている。すなわち、プレート１６に設けられた穴部にロッド２を貫通させて、ロッド２を支持する。
【００２３】
次いで、図３には、図１に示すロッド同士の連結部の拡大図が示されている。ロッド２は、３本の円柱状のロッド２１，２２，２３が継手部材７を用いて連結されて構成されており、前記フレキシブルパイプ１内に挿通されている。穿孔方向先端に位置するロッド２１の端部にはねじ加工が施されており、ビット３と着脱自在に螺合されている。一方、穿孔方向後端に位置するロッド２３は、回転駆動する掘削機と異形カップリングを介して接続される。すなわち、ロッド２により掘削機の回転駆動力をビット３に伝達する。
【００２４】
前記継手部材７は、ロッド２１，２２又は２２，２３を連結する際に用いられており、各々の端部が挿入される中空部を有する円筒部７１と、この円筒部７１の両端に位置するナット７２を備えている。継手部材７は、連結するロッド２の各々の端部を円筒部７１に貫入し、円筒部を２つのナット７２で挟み固定している。すなわち、ダブルナット構造としているため、ロッド２同士が強固に連結され、ロッド２の共まわりを防ぐことが可能となる。
【００２５】
また、図４は、図１に示すフレキシブルパイプボルトの施工に用いる治具の先端拡大図である。穿孔方向先端に位置するビット３には、前記ロッド２の先端部と螺合するためのねじ加工が施されており、前記ビット３とロッド２はねじ作用により固定されている。後述するフレキシブルパイプボルトの施工工程において、ビット３により所定の深さまで穿孔した後には、ロッド２のみを孔から挿出するため、ビット３を孔の先端に残した状態でビット３とロッド２を分離させなければならない。
【００２６】
図４（ａ）は、穿孔時の状態を示しており、（ｂ）は、ビットとロッドを分離する時の状態を示している。ビット３とロッド２を分離する際は、ビット３とロッド２が螺合されているため、ロッド２のみを回転させれば良いが、（ａ）に示す状態では、ロッド２と共にビット３が回転してしまい、螺合を外すことが出来ない。そのため、本実施の形態では、ビット３の後部３ａの外周形状を先細りの形状とし、フレキシブルパイプ１の中空部に貫入している。従って、穿孔後、ビット３とロッド２を分離させる際には、先端にビット３を連結した状態でロッド２を後方に引き、ビット３の後部３ａをフレキシブルパイプ１１の中空部に貫入させ固定する。そして、ビット３をフレキシブルパイプ１１に固定した状態で、掘削機を用いてロッド２を逆回転させ、ロッド２とビット３を分離させる。尚、本実施の形態では、ロッド２とビット３の螺合が外れやすくするために、ビット３のねじ深さを従来の７．５ｃｍから３．５ｃｍとした。
【００２７】
次いで、図５を参照して前記打込みアダプタ４Ａ及び異形カップリング５について説明する。フレキシブルパイプ１の後端部となる箇所は、フレキシブルパイプ１を地山に設けられた孔に挿入する際の押圧箇所となる。当該フレキシブルパイプ１は、地山に挿入後に後端開口部よりその内部に硬化剤であるセメントミルクが注入される。よって、フレキシブルパイプ１の端部を潰さないために打込みアダプタ４Ａを用いる。
【００２８】
また、フレキシブルパイプ１はその長さを延長するために必要に応じ連結される。そのため、打込みアダプタ４Ａは、フレキシブルパイプ１と着脱自在に設けている。打込みアダプタ４Ａは、円筒状であり、一端の開口部４１はフレキシブルパイプ１の後端開口部と嵌合しており、他端の開口部４２は内部を貫通ししたロッド２が突出している。また、前記他端の開口部４２となる端面には座金４３が当接している。この座金４３は、打込みアダプタ４Ａの保護するために設けられており、必要に応じて適宜に設けることが望ましい。加えて、前記打ち込みアダプタの後方には、異形カップリング５が接続されており、この異形カップリング５により前記ロッド２と掘削機が連結されている。
【００２９】
次いで、このように構成された穿孔装置を用いた鏡ロックボルトによる切羽崩落防止工事施工方法について、図６を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、３本のフレキシブルパイプを挿入し、約１２ｍの鏡ロックボルトを施工する。
【００３０】
（ａ）は、１本目のフレキシブルパイプ１１を穿孔、挿入する工程を表した図である。先端部となるフレキシブルパイプ１１にはロッド２が挿通されており、ロッド２の一端にビット３が螺合されている。穿孔方向後端部に打ち込みアダプタ４Ａを装着し、この打ち込みアダプタ４Ａから突出したロッド２と掘削機は異形アダプタ５により連結されている。そして、掘削機を回転駆動させ、ビット３により地山を穿孔する。このとき、ビット３とロッド２はそれぞれ接続されており、ロッド２とフレキシブルパイプ１１は係合しているため、ビット３の穿孔に伴いロッド２を介してフレキシブルパイプ１１は孔内に挿入される。このとき、フレキシブルパイプ１１の後端部に取り付けられた打ち込みアダプタ４Ａを異形カップリング５で叩きながら孔内に押し込む。
【００３１】
次いで、１本目のフレキシブルパイプの後端部近くまで孔に挿入したら、打ち込みアダプタ４Ａを一旦外し、ロッド２、フレキシブルパイプ１２を各々連結し、フレキシブルパイプ１２の後端部に打ち込みアダプタ４Ａを装着する（ｂ）。そして、１本目と同様に２本目のフレキシブルパイプ１２も後端部近くまで孔内に挿入する。２本目のフレキシブルパイプ１２も同様に挿入したら、更にロッド２とフレキシブルパイプ１３を各々連結する。このとき、打ち込みアダプタを装着するが、３本目のフレキシブルパイプ１３は切羽面より３０ｃｍ程度奥まで挿入するため、前記打ち込みアダプタ４Ａより長い打ち込みアダプタ４Ｂを装着する（ｃ）。
【００３２】
穿孔工程後、孔内にセメントミルクを充填する際には、セメントミルクの漏れを防ぐためにフレキシブルパイプ１の口元をコーキングする必要があり、コーキング箇所を確保するために長い押し込みアダプタ４Ｂを用いてフレキシブルパイプ１を切羽面から一定距離奥まで挿入する（ｄ）。本実施の形態では、切羽より３０ｃｍ奥まで挿入する。そして、穿孔完了後、前述したように、ロッド２を後方へ引き、ビット３をフレキシブルパイプ１に固定した状態で、ロッド２を回転させて、ビット３とロッド２を分離する。
【００３３】
次いで、ビット３とフレキシブルパイプ１を孔内に残した状態で、ロッド２を孔から挿出し、フレキシブルパイプ１３の後端開口部周縁のコーキングを行う。口元コーキングは、フレキシブルパイプ１３の後端開口部より、エア抜きパイプとセメントミルクの注入パイプを挿入した後、開口部を発泡ウレタン及びウエスにより閉止する。開口部からセメントミルクの漏洩を防ぐためである。その後、セメントミルクをフレキシブルパイプ１内に充填する。そして、セメントミルクがエア抜きパイプから流出したら、エア抜きパイプ及び注入パイプを折り曲げて漏洩防止をする。
【００３４】
上記施工方法によれば、孔壁が崩落し易い地山でも鏡ロックボルトを構成するフレキシブルパイプを容易に挿入できると共に、施工時の穿孔装置の組み立て等が容易であるため効率良く施工を行うことができる。
【００３５】
尚、本発明に係るフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置は、前記実施の形態に限られず、種々のロックボルトの施工に用いることが可能である。また、本発明に係るフレキシブルパイプ１は、前記鏡ロックボルトとしてのみならず、種々の用途に用いることが可能である。例えば、通常の掘削用削岩機（油圧式ジャンボ）は、長尺削孔に用いると、施工スピードが速く、コストが低減できるという利点があり従来より多用されている。
【００３６】
しかし、孔壁が崩落すると、ビットやロッドが崩れた土砂等に挟まれて抜けなくなるジャーミング現象が起こり、通常の掘削用削岩機では施工ができなくなる。このような場合には、前記フレキシブルパイプボルトをケーシングとして用いることにより円滑に施工を行うことが可能となる。すなわち、孔壁が崩落する地山において水抜きボーリング、薬液注入用穿孔のケーシングとして応用することも可能であり、地盤改良にも好適に用いることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置によれば、孔壁が崩落し易い地山でもフレキシブルパイプを容易に挿入でき、かつ、効率良くフレキシブルパイプボルトを施工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るフレキシブルパイプボルト施工用穿孔装置の概略図である。
【図２】フレキシブルパイプボルトを分解した説明図である。
【図３】ロッド同士を連結する継手部材の拡大図である。
【図４】図１の先端拡大図であり、（ａ）は穿孔時の状態、（ｂ）はロッドとビットとの分離する時の状態を示している。
【図５】打込みアダプタ及び異形カップリングの拡大図である。
【図６】本実施の形態に係るフレキシブルパイプボルトの施工工程図である。
【符号の説明】
１（１１，１２，１３）  フレキシブルパイプ
２（２１，２２，２３）  ロッド
３  ビット
４Ａ，４Ｂ  打込みアダプタ
５  異形カップリング
７  継手部材
７１  円筒部
７２  ナット
【図１】
2004332259.tif 000003
【図２】
2004332259.tif 000004
【図３】
2004332259.tif 000005
【図４】
2004332259.tif 000006
【図５】
2004332259.tif 000007
【図６】
2004332259.tif 000008