JP2000204877A

JP2000204877A - ソイルモルタル先受けへの芯材設置方法

Info

Publication number: JP2000204877A
Application number: JP11005190A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Ishitani; 谷尹利石; Mitsuya Amano; 野光也天; Takeo Sonoda; 田健雄園; Isao Yamada; 田功山; Shinichi Sakata; 田真一坂; Shigeru Saito; 藤茂斎
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】トンネル掘削に際し芯材設置を迅速に行うソ
イルモルタル先受けへの芯材設置方法の提供。【構成】パイロット孔Ｋ掘削用にビット６、６を縮径
し、先受けに設置するべき芯材１３と該芯材を押込む押
込み材１４を削孔装置Ａに装着する準備工程Ｚ１と、パ
イロット孔を掘削するパイロット孔掘削工程Ｚ２と、所
定深さに掘削されたパイロット孔に次の芯材を装着する
後芯材セット工程Ｚ３と、前記所定深さにあるビットを
拡径し次の芯材の後部を把持固定するビット拡径、芯材
把持工程Ｚ４と、拡径したビットを後進させ所定位置ま
で拡径掘削すると共に芯材を削孔装置から押出してパイ
ル孔に残置させ、また掘削と同時に固化材を注入して掘
削土と撹拌混合させる拡径後進、芯材残置工程Ｚ５と、
ビット縮径、後進工程Ｚ６と、からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルを掘削す
る場合に切羽の安定を確保してトンネルを安全に掘削す
るために、トンネル前方にソイルモルタルの連続杭を造
成する際のソイルモルタル先受けへの芯材設置方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネルにおいては、その周壁部の
支保が施工される短い時間の間、切羽が自立していなけ
ればならない。もし自立しない場合にあっては先受工が
用いられる。

【０００３】この先受工は、従来、図２４および図２５
に示すように、天盤Ｅを形成したトンネル内の切羽の手
前の吹付板Ｈ上に形成した盛土Ｊ部分に自走車Ｂが位置
し、ガイドシェルＳによって前後進自在に支持された削
孔装置（注入装置併設）Ａが切羽の上前部を小径のパイ
ロット孔に掘削し、次いで拡径したビットで大径のパイ
ル孔に拡径し、固化材を注入、撹拌してソイルモルタル
によるパイルを形成している。そのパイルを連続して切
羽安定用のアーチを形成する。

【０００４】そのガイドシェルＳの傾斜を上下、左右に
傾斜させる上下チルト装置Ｓ１、サイドチルト装置Ｓ２
と、上下高さをかえるリフト装置Ｓ３が走行架台に設け
られている。また、ガイドシェルＳをスイングさせるガ
イドシェルスイング装置Ｓ４が、走行架台に設けられて
いる。これらの装置は油圧で駆動され、その油圧は油圧
駆動部で発生されるよう構成されている。

【０００５】図２６は、掘削ドリルに相当する削孔装置
Ａの側面を示している。先端部にビットの一端を装着さ
せる外筒１の内孔に、先端部にビットの他端を装着させ
る内筒４が摺動自在に挿通され、その内筒４の後端部に
形成されたスプライン式継ぎ手Ｔに嵌着された駆動ギヤ
９を介して減速装置付きモーターで、内筒４と共に外筒
１も駆動されるように構成されている。その内筒４の前
端部に形成された延設部４ａに、なた状の一対のビット
６、６がリンクを介して枢着されている。ビット６、６
の先端部には前進時に小径のパイロット孔を掘削する一
対の第１の掘削ビット部６ａ、６ａが形成され、ビット
６、６の外背側には大径のパイル孔を拡径後進して掘削
する一対の第２のビット部６ｂ、６ｂが形成され、この
第２のビット部６ｂ、６ｂの後端部は外筒１に枢着され
ている。このような構成によって、ビット６、６が拡
径、縮径自在なようになっている。そして、図２６の水
平中心線上部で示した縮径状態のビット６を、外筒１の
後端部に設けられたスライド体８を拡径用シリンダ１６
によって後方に引くと、ビット６、６が拡径され中心線
下部に示した拡径状態になるよう構成されている。

【０００６】そのスライド体８を、遊星減速装置のケー
シング１０ａが外周から支えていて、そのケーシング１
０ａ内の前記駆動ギヤ９の後部にスイベル１１が装着さ
れている。

【０００７】スイベル１１は、主、従２種類の固化材を
外部から内筒４を介してパイル孔Ｌに導く経路Ｐ１、Ｐ
２を有し、また、後記の芯材１３を後部から軸方向に支
える押込み材１４を遊置保持する芯材孔１１ａを有して
いる。

【０００８】内筒４には、前後に貫通し芯材１３を遊置
する芯材孔４ｂがスイベル１１内の芯材孔１１ａと同心
になるよう設けられ、スイベル１１から導かれた、固化
材を後記のパイル孔Ｌに導く２ヶの固化材路Ｑ１、Ｑ２
が設けられている。スイベル１１の後部に芯材１３、押
込み材１４の移動反力を受ける把持装置１５が設けられ
ている。そしてその後部に把持装置１５を軸方向に支持
する図示のないサポート装置がガイドシェルＳに設けら
れている。

【０００９】以上の構成でパイロット孔を完成後にビッ
ト６、６を拡径して拡径孔を形成する。次いで、その拡
径孔に固化材を注入して掘削土と撹拌・混合してパイル
とする。このパイルを補強するために、固化材注入、撹
拌後に芯材として鉄筋・パイプまたは鋼矢板を挿入して
いる。本発明の先受けへの芯材設置方法は、上記従来の
自走車Ｂと削孔装置（注入装置併設）Ａを使用して行っ
ている。

【００１０】本出願人は、特公平６ー１０００７１号公
報において、長尺大径の切羽安定用アーチのパイルを作
業性よく形成する拡翼ビットを備えた水平オーガを提示
し、特公平６ー１０００７２号公報において拡径ビット
で大径のパイル孔を掘削すると共に、固化材を注入撹拌
して長尺大径のパイルを一工程で形成する工法を提示
し、特公平７ー６８８４７号公報において口元パッカー
により固化材切羽側への逆流防止、２連装の拡開ビット
により同時に２本のパイルを形成して工期を短縮する技
術を提示している。しかしながら、これらの技術はそれ
ぞれ作業性の向上・工期の短縮に効果があるが、パイル
内への芯材の設置に関する作業性の向上技術については
未開発である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたもので、芯材設置を迅速に行うソイルモルタル
先受けへの芯材設置方法の提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のソイルモルタル
先受けへの芯材設置方法によれば、トンネルを掘削する
場合に切羽の安定を確保してトンネルを安全に掘削する
ために、トンネル前方にソイルモルタルの連続杭を造成
する際のソイルモルタル先受けへの芯材設置方法におい
て、パイロット孔掘削用ビットを縮径して先受けに設置
するべき芯材と該芯材を押込む押込み材とを削孔装置に
装着する準備工程と、該削孔装置により前記パイロット
孔を掘削するパイロット孔掘削工程と、所定深さに掘削
された前記パイロット孔に前進した前記芯材の後部にあ
る押込み材の後部に次の芯材を装着する後芯材セット工
程と、前記所定深さにあるビットを拡径し前記次の芯材
の後部を把持固定するビット拡径および芯材把持工程
と、拡径したビットを後進させ所定位置まで前記パイロ
ット孔をパイル孔に拡径掘削すると共に前記芯材を削孔
装置から押出してパイル孔に残置させ、そして掘削と同
時に固化材を注入して掘削土と撹拌混合させる拡径後進
および芯材残置工程と、ビットを縮径して削孔装置を地
山から引き戻すビット縮径および後進工程と、を含んで
いる。

【００１３】上記によれば、削孔装置内に予め芯材を装
着しておき、パイロット孔を拡径掘削して後進する際に
芯材を残置してパイルの筋材にする。なお、本発明の実
施に際して、芯材長さは３〜７ｍ、押込み材長さは７ｍ
まで、パイロット孔径は１００〜３００ｍｍ、ソイルモ
ルタル径は２００〜６００ｍｍを適用範囲とするのが好
ましい。これによって拡径掘削、撹拌・混合、芯材設置
を同時に施工する。したがって丈夫なパイルを容易に作
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。前記従来技術で説明の削孔装置Ａを
備えた自走車Ｂを使用して、芯材１３をソイルモルタル
で形成され先受けとなるパイルＬＣに設置する方法を説
明する。

【００１５】最初に基本手順を説明し、次ぎにトンネル
内の自走車Ｂによって作業する手順を説明する。なお、
従来技術で説明した装置等の符号は重複して使用する。

【００１６】図１〜図１６では、削孔装置Ａによるパイ
ルＬＣの施工とパイルＬＣ内への芯材１３の設置の基本
の施工順序を示す。

【００１７】削孔装置ＡとガイドシェルＳの上面図であ
る図１およびその側面図の図２は、図２４および図２６
も参照して、地山Ｇに削孔装置Ａによって芯材１３入り
の１つのパイルＬＣを形成する準備工程Ｚ１を示してい
る。ビット６、６を縮径しパイロット孔Ｋを掘削する状
態にする。この場合のスライド体８は、前進した所定位
置にある。内筒４の芯材孔４ｂに本例では長さ５ｍの芯
材１３を装着する。スイベル１１の芯材孔１１ａに本例
では長さ２．３ｍの押込み材１４を装着し、前端を芯材
１３の後端に密接させる。そして、把持装置１５をスイ
ベル１１の後端に密接させ押込み材１４の後端を押圧さ
せる。そして、把持装置１５の後部に明示しないサポー
ト装置１６を密接させる。なお、状況によっては押込み
材１４を省略して次の芯材で押込みさせても良い。これ
によって、押込み材の装着、除去がはぶける。

【００１８】次のパイロット孔掘削工程Ｚ２は、上面図
の図３およびその側面図の図４に示すように、削孔装置
Ａを地山Ｇに対し回転掘削・前進させ、所定位置までパ
イロット孔Ｋを掘削する。

【００１９】次の後芯材セット工程Ｚ３は、上面図の図
５および側面図の図６に示すように、次の新芯材１３Ａ
を押込み材１４の後端に密接させて装着する。芯材１３
Ａの後部は別のサポート装置１７Ａで支持する。

【００２０】次のビット拡径および芯材把持工程Ｚ４
は、上面図の図７および側面図の図８に示すように、ビ
ット６、６を拡径してパイル孔Ｌを掘削できるようにす
る。図２６に示すように拡径用シリンダ１６を短縮さ
せ、外筒１を後方に戻してビット６、６を拡径させる。
また、別の把持装置１５Ａで新芯材１３Ａの後端部を把
持し削孔装置Ａ移動の反力を受けるようにする。また、
新芯材１３Ａをサポート装置１７で受け、新芯材１３Ａ
は内筒４の内孔４ｂで削孔装置Ａを支持できるようにす
る。

【００２１】次の拡径後進および芯材残置工程Ｚ５は、
上面図の図９および側面図の図１０に示すように、拡径
したビット６、６でパイロット孔Ｋをパイル孔Ｌに掘削
拡径し、同時に延設部４ａの固化材注入口から固化材を
拡径したパイル孔Ｌに注入し、掘削土と撹拌・混合をさ
せる。削孔装置Ａが拡径、後進する際に芯材１３は新芯
材１３Ａによって後部から押される要領で削孔装置Ａか
ら押出されて拡径したパイル孔Ｌ内に残置する。この状
態でパイル孔Ｌを所定長位置まで拡径する。なお、芯材
１３を前部の例えば３ｍだけパイル孔Ｌ内に残置して後
部２ｍを引き抜くようにしても良い。こうすることで、
後の切羽掘削時に芯材を削る不要の抵抗を省くことがで
きる。

【００２２】次のビット縮径および後進工程Ｚ６は、上
面図の図１１および側面図の図１２、上面図の図１３お
よび側面図の図１４に示すように、拡径していたビット
６、６を縮径して削孔装置Ａを後進させ、未拡径のパイ
ロット孔Ｋを通って地山Ｇからトンネル内に戻す。この
ようにしてパイル孔Ｌに固化材と掘削土で混合したソイ
ルモルタルによるパイルＬＣが完成し、そのパイルＬＣ
内に芯材１３が筋材として設置される。

【００２３】次の押込み材撤去工程Ｚ７は、上面図の図
１５および側面図の図１６に示すように、新押込み材１
４Ａを新芯材１３Ａの後端に挿置して、その新押込み材
１４Ａで新芯材１３Ａを介して押込み材１４を削孔装置
Ａの前方に押出して除去する。そして、次のパイルＬＣ
形成作業の準備工程に入る。

【００２４】図１７〜図２３には、本発明の具体例が示
されている。図１７は、掘削開始状態を示し、地山Ｇに
対しガイドシェルＳが上傾し、削孔装置Ａに本例では５
ｍの芯材１３と、２．３ｍの押込み材１４が装着されて
いる。押込み材１４は、スイベル１１と把持装置１５お
よびサポート装置１７によって支えられている。ビット
６はパイロット孔用に直径１６０ｍｍに縮径されてい
る。この状態にいたる作業が準備工程Ｚ１である。

【００２５】図１８は、パイロット孔Ｋを掘削し完了し
た状態を示し、芯材１３は地山Ｇ内にあり、押込み材１
４の先端部は地山Ｇに接している。押込み材１４と、ス
イベル１１、把持装置１５、およびサポート装置１７と
の位置関係は前工程Ｚ１に対して不変である。この状態
にいたる作業がパイロット孔掘削工程Ｚ２である。

【００２６】図１９は、前状態に対して次の芯材を追加
した状態を示し、新芯材１３Ａが押込み材１４の後方に
装着され前部をサポート装置１７で支持されている。ま
た、次の押込み材１４Ａが新芯材１３Ａの後方に接して
装着され、前部をサポート装置１７Ｂで、後端を把持装
置１５Ｂで支持されている。この状態にいたる作業が後
芯材セット工程Ｚ３である。

【００２７】図２０は、前状態に対して、ビット６、６
を直径３００ｍｍに拡径してパイル孔を拡径掘削する状
態にしたことを示している。このビット６、６の拡径
と、前記工程Ｚ３での新芯材１３Ａのサポート装置１７
Ｂによる支持が、ビット拡径および芯材把持工程Ｚ４で
ある。

【００２８】図２１は、パイロット孔Ｋの先端から長さ
３ｍのソイルモルタルによる改良体であるパイルＬＣが
形成された状態を示している。ビット６、６は、拡径状
態でパイルＬＣの後端にあり、削孔装置Ａが前工程Ｚ４
より３ｍ後進している。また、芯材１３は削孔装置Ａか
ら押出されてパイルＬＣ内に残置されている。この状態
にいたる作業が後進拡径および芯材残置工程Ｚ５であ
る。

【００２９】図２２は、削孔装置Ａが後進して地山Ｇか
らトンネル内に引き抜かれた状態を示し、縮径したビッ
ト６、６がパイロット孔Ｋを通って引き抜かれた状態で
ある。この状態にいたる作業がビット縮径および後進工
程Ｚ６である。

【００３０】図２３は、次のパイル形成のための押込み
材１４の除去回収をする状態を示している。削孔装置Ａ
が、ガイドシェルＳの後端部まで引き戻され、押込み材
１４が新押込み１４Ａ、材新芯材１３Ａに押出される要
領で回収されている。この押込材１４の回収によって１
つのパイルＬＣの形成が完了し、次いで、自走車Ｂの移
動、ガイドシェルＳの上下動、スイング動等によって次
のパイル形成へ作業が移る。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、以下の効果を奏する。（１）削孔装置内に予め芯材を装着しておき、パイロ
ット孔をパイル孔に拡径掘削して後進する際に、芯材を
残置してパイルの筋材にするので拡径掘削、撹拌・混
合、芯材設置を同時に施工できて工期短縮となる。（２）上記施工は従来装置の利用で、特別な装置の製
作を要しないので、コスト上昇なく工期の短縮ができ
る。（３）状況によっては、押込み材の使用を省略するこ
とで、押込み材の装着、除去がはぶける。（４）芯材の前部をたとえば３ｍのパイル部分だけパ
イル内に残置し後部２ｍを引き抜けば、切羽掘削時に芯
材を掘削する抵抗を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソイルモルタル先受けへの芯材設置方
法の実施形態を示す施工順序のうちの芯材セットをする
準備工程の状態を示す上面図。

【図２】図１の上面図。

【図３】地山にパイロット孔を掘削するパイロット孔掘
削工程を示す上面図。

【図４】図３の側面図。

【図５】パイロット孔掘削完了後、第１の芯材の後方に
第２の芯材をセットする後芯材セット工程を示す上面
図。

【図６】図５の側面図。

【図７】ビットを拡径し、第２の芯材を把持するビット
拡径、芯材把持工程を示す上面図。

【図８】図７の側面図。

【図９】拡径、注入材と掘削土との撹拌・混合をする拡
径工程を示す上面図。

【図１０】図９の側面図。

【図１１】拡径後に、ビット縮径およびビット後進する
ビット縮径・後進工程を示す上面図。

【図１２】図１１の側面図。

【図１３】パイルが完成した状態と芯材の関係を示す上
面図。

【図１４】図１３の側面図。

【図１５】押込み材を撤去し次のパイル作業に入る準備
をする押込み材撤去工程を示す上面図。

【図１６】図１５の側面図。

【図１７】施工機械による施工の一例を示す掘削開始状
態の側面図。

【図１８】同上のパイロット孔掘削完了状態の側面図。

【図１９】同上の新芯材追加状態の側面図。

【図２０】同上のビット拡径状態を示す側面図。

【図２１】同上の改良体（パイル）形成完了状態を示す
側面図。

【図２２】同上の削孔装置の後進、引抜き完了状態を示
す側面図。

【図２３】同上の押込み材除去状態を示す側面図。

【図２４】自走車（施工機械）の側面図。

【図２５】図２４の正面図。

【図２６】削孔装置（注入装置併設）の側面図。

【符号の説明】

Ａ・・・削孔装置（注入装置併設）Ｂ・・・自走車（施工車）Ｅ・・・天盤Ｇ・・・地山Ｈ・・・吹付板Ｊ・・・盛土Ｋ・・・パイロット孔Ｌ・・・パイル孔ＬＣ・・パイル（改良体）Ｓ・・・ガイドシェル１・・・外筒４・・・内筒６・・・ビット６ａ・・第１の掘削ビット部６ｂ・・第２のビット部８・・・スライド体９・・・駆動ギヤ１１・・スイベル１３・・芯材１４・・押込み材１５・・把持装置１６・・拡径用シリンダ１７・・サポート装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者園田健雄東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者山田功東京都港区元赤坂１丁目３番８号鹿島建設株式会社東京支店内 (72)発明者坂田真一東京都港区元赤坂１丁目３番８号鹿島建設株式会社東京支店内 (72)発明者斎藤茂東京都港区元赤坂１丁目３番８号鹿島建設株式会社東京支店内Ｆターム(参考） 2D054 FA07 2D065 AA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネルを掘削する場合に切羽の安定を
確保してトンネルを安全に掘削するために、トンネル前
方にソイルモルタルの連続杭を造成する際のソイルモル
タル先受けへの芯材設置方法において、パイロット孔掘
削用ビットを縮径して先受けに設置するべき芯材と該芯
材を押込む押込み材とを削孔装置に装着する準備工程
と、該削孔装置により前記パイロット孔を掘削するパイ
ロット孔掘削工程と、所定深さに掘削された前記パイロ
ット孔に前進した前記芯材の後部にある押込み材の後部
に次の芯材を装着する後芯材セット工程と、前記所定深
さにあるビットを拡径し前記次の芯材の後部を把持固定
するビット拡径および芯材把持工程と、拡径したビット
を後進させ所定位置まで前記パイロット孔をパイル孔に
拡径掘削すると共に前記芯材を削孔装置から押出してパ
イル孔に残置させ、そして掘削と同時に固化材を注入し
て掘削土と撹拌混合させる拡径後進および芯材残置工程
と、ビットを縮径して削孔装置を地山から引き戻すビッ
ト縮径および後進工程と、を含むことを特徴とするソイ
ルモルタル先受けへの芯材設置方法。