JP2001082074A - トンネル用の水抜管及び先行水抜工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水抜きができればよく、鋼管による先受工を
要しない地山においても、経済性、合理性を確保するこ
とができるトンネル用の水抜管及び先行水抜工法を提供
する。 【解決手段】 削岩機の削孔ロッドＲが削孔自在かつ引
抜自在に連結されるべき先端鋼管１と、前記先端鋼管１
の後端部に接続される有孔塩化ビニル管２と、を含むト
ンネル用の水抜管である。前記水抜管の内部に収容され
ると共に該水抜管の先端鋼管１に削孔自在かつ引抜自在
に連結された削岩機の削孔ロッドＲにより、該水抜管を
切羽Ｋの前方であって掘削領域外側に打設する水抜管打
設工程と、前記水抜管打設工程の後に、前記削孔ロッド
Ｒを前記水抜管から引き抜く削孔ロッド引抜工程と、ト
ンネル掘削に先行して、前記水抜管打設工程で打設した
前記水抜管を通じてトンネル坑内へと水を抜く先行水抜
工程とを含む先行水抜工法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削にお
いて湧水を低減する等の目的に用いられるトンネル用の
水抜管及び先行水抜工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のトンネル用の水抜管とし
ては、削岩機の削孔ロッドが先端部に削孔自在かつ引抜
自在に連結され、切羽前方であって掘削領域外周に係る
部位に適宜間隔で打設される有孔鋼管であって、先受工
（フォアパイル）としての役割を果たすと共に、トンネ
ル掘削に先行してトンネル坑内へと水を抜く役割をも果
たすものが知られている。

【０００３】かかる有孔鋼管によれば、トンネル掘削時
において地山からの湧水をかなり低減することができる
ので、フォアパイルとしての機能と相俟って、支保工が
施工されて効果を発揮するまでの間における、切羽及び
天端の十分な安定を獲得することが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、剛性が
高く高価である有孔鋼管では、地山が、水抜きができれ
ばよく、鋼管による先受工を要しないような場合には、
剛性の殆どが無駄になり、きわめて不経済、不合理なも
のとなってしまう。

【０００５】また、この場合において、単に、有孔鋼管
に代えて、剛性が低く低廉である有孔塩化ビニル管を使
用しようとすると、削孔時に地山から受ける衝撃力によ
って該有孔塩化ビニル管が損壊する事態を招いてしま
う。

【０００６】そこで、本発明の目的は、水抜きができれ
ばよく、鋼管による先受工を要しない地山においても、
経済性、合理性を確保することができるトンネル用の水
抜管及び先行水抜工法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１発明に係るトンネル用の水抜管は、削岩機の削
孔ロッドが削孔自在かつ引抜自在に連結されるべき先端
鋼管と、前記先端鋼管の後端部に接続される有孔塩化ビ
ニル管と、を含むことを特徴としている。

【０００８】即ち、第１発明は、削孔による衝撃力を受
ける先端部を剛性が高く高価である先端鋼管とし、余り
の部分を剛性が低く低廉である有孔塩化ビニル管とする
ことにより、水抜きができればよく、鋼管による先受工
を要しないような地山においても、経済性、合理性の確
保ができるトンネル用の水抜管の提供を可能にする。

【０００９】前記目的を達成するために、第２発明に係
る先行水抜工法は、第１発明のトンネル用の水抜管の内
部に収容されると共に該水抜管の先端鋼管に対して削孔
自在かつ引抜自在に連結された削岩機の削孔ロッドによ
り、該水抜管を切羽前方であって掘削領域外側に打設す
る水抜管打設工程と、前記水抜管打設工程の後に、前記
削孔ロッドを前記水抜管から引き抜く削孔ロッド引抜工
程と、トンネル掘削に先行して、前記水抜管打設工程で
打設した前記水抜管を通じてトンネル坑内へと水を抜く
先行水抜工程とを含むことを特徴としている。

【００１０】即ち、第２発明は、削岩機の削孔ロッドに
て水抜管を切羽前方であって掘削領域外側に打設する水
抜管打設工程、該打設した水抜管から削孔ロッドを引き
抜く削孔ロッド引抜工程、及び該打設した水抜管を通じ
てトンネル坑内へと水を抜く先行水抜工程を含む技術的
手段とすることにより、水抜きができればよく、鋼管に
よる先受工を要しないような地山においても、経済性、
合理性の確保ができる先行水抜工法の提供を可能にす
る。

【００１１】このような技術的手段において、水抜きが
できればよく、鋼管による先受工を要しないが、棒鋼に
よる先受工では不十分である場合において、第２発明の
効果を維持しながら、棒鋼より強固な先受効果を獲得し
ようとする観点からすれば、前記水抜管打設工程で複数
の水抜管を掘削領域外周に係る部位に適宜間隔で打設し
た場合において、前記先行水抜工程の後に、前記複数の
水抜管に係る領域に固化材を充填して該固化材及び該水
抜管からなるフォアパイルを構築するフォアパイル構築
工程を含むことが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて本発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図１は本発明の実施の形態１に係るトンネル用の水抜管
が適用されたトンネルの概略構成を示す横断面図、図２
は該トンネルの概略構成を示す縦断面図、図３は該水抜
管の先端鋼管の詳細構成を示す図（図３（ａ）は側面
図、図３（ｂ）は正面図）、である。尚、この実施の形
態１においては、地山が、水抜きができればよく、鋼管
による先受工を要しない場合に該当するものとする。但
し、鋼管による先受工を要しないとはいえ、棒鋼による
先受工（通常のフォアパイル）は要するものとする。

【００１３】図１及び図２において、符号Ｋは、トンネ
ルの最先端で地山を露出させる切羽、を示す。また、符
号Ｓは、地山にコンクリートを吹き付けて密着させた吹
付コンクリートＳ１、吹付コンクリートＳ１の密着力を
向上させ、施工後の剥落を防止する溶接金網Ｓ２、ロッ
クボルト（図示外）、及び吹付コンクリートＳ１の補強
及び切羽Ｋの早期安定を図る鋼アーチ支保工Ｓ３からな
る支保工、を示す。更に、符号Ｂは、先受効果を獲得す
るために切羽Ｋの天端前方に向けて打設されるフォアパ
イルたる棒鋼、を示す。

【００１４】この実施の形態１において、トンネル用の
水抜管は、これらの図に示すように、切羽Ｋの前方であ
って掘削領域外側に打設されており、削岩機（図示外）
の削孔ロッドＲが削孔自在かつ引抜自在に連結されるべ
き先端鋼管１と、先端鋼管１の後端部に螺着される有孔
塩化ビニル管２とから構成されている。

【００１５】即ち、かかる水抜管は、先端部に剛性が高
く高価である先端鋼管１を短尺で配し、余りの部分に剛
性が低く低廉である有孔塩化ビニル管２を配してなるも
のである。

【００１６】従って、かかる水抜管によれば、水抜きが
できればよく、鋼管による先受工を要しない地山にあっ
ても、削孔による衝撃力を受ける先端部のみを剛性が高
い先端鋼管１とし、余りの部分を剛性が低い有孔塩化ビ
ニル管２としたので、先端鋼管１や有孔塩化ビニル管２
の有する剛性は無駄に費やされず、経済性、合理性が確
保されることとなる。

【００１７】ここで、先端鋼管１は、短尺である鋼管の
先端部及び後端部を特殊な形状に加工したものであり、
地山から受ける衝撃力に耐えながら地山の削孔をすると
共に、有孔塩化ビニル管２の打設をする役割を果たす。

【００１８】即ち、先端鋼管１は、図３に示すように、
先端部の内側では複数の凹部が形成されたパイプリーダ
ー１１を有しており、パイプリーダー１１の更に先端側
では地山の削孔を行うリングビット１２を有している。

【００１９】また、先端鋼管１は、図示しないが、後端
部の内側では有孔塩化ビニル管２の先端部に形成された
おねじが螺着されるめねじが刻まれている。

【００２０】一方、削孔ロッドＲは、図３に示すよう
に、先端部の周囲では、パイプリーダー１１の複数の凹
部に対応した複数の凸部が形成されたケーシングガイド
Ｒ１を有しており、ケーシングガイドＲ１の更に先端側
では、地山の削孔を行うパイロットビットＲ２を有して
いる。

【００２１】即ち、削孔ロッドＲは、ケーシングガイド
Ｒ１の複数の凸部がパイプリーダー１１の複数の凹部に
嵌装されることにより、先端鋼管１に連結されている。
また、先端鋼管１及び有孔塩化ビニル管２は、螺着によ
り相互に接続されている。ここで、先端鋼管１及び有孔
塩化ビニル管２の螺着は、削孔時における先端鋼管１の
回動によって弛むことがない方向でねじが形成され又は
刻まれている。

【００２２】従って、削孔ロッドＲ及び先端鋼管１は、
互いに連結状態となっているときに、削岩機により打撃
力及び回転力が付与されると、パイロットビットＲ２及
びリングビット１２によって地山の削孔をすると共に、
水抜管の打設を行うこととなる。

【００２３】そして、削孔ロッドＲは、地山の削孔及び
水抜管の打設が終了した後、先端鋼管１から引き抜かれ
ることにより転用することが可能となっている。

【００２４】他方、有孔塩化ビニル管２は、図１及び図
２に示すように、水道管、電線管として一般に用いられ
る塩化ビニル管の管壁に穴Ｐをあけると共に、図示しな
いが、先端部の外側では先端鋼管１のめねじに螺着され
るおねじが形成され、後端部の内側ではめねじが刻まれ
ている有孔塩化ビニル単管の複数本を螺着により接続し
てなるものである。

【００２５】かかる有孔塩化ビニル管２は、トンネル掘
削に先行して、穴Ｐを通じて地山に含まれる水を管内に
導いてトンネル坑内へと抜く役割を果たす。

【００２６】ここで、有孔塩化ビニル管２は、リングビ
ット１２を有する先端鋼管１と異なり、直接地山の削孔
をするものではないので、削孔時に地山から強い衝撃力
を受けることは想定し難い。

【００２７】しかし、かかる有孔塩化ビニル管２でも、
削孔時に先端鋼管１と連結状態となって削孔によりでき
た孔壁の中で回動するため、該孔壁の形状や硬度次第で
は該孔壁から微弱ながら衝撃力を受けることとなる。

【００２８】そこで、本実施の形態では、衝撃力に耐え
る能力をできる限り大きくするという観点から、ＨＩ−
ＶＰ管（耐衝撃性硬質塩化ビニル管）を用いることとし
ている。

【００２９】次に、図１〜図３を用いて、本実施の形態
に係るトンネル用の水抜管を用いて行う先行水抜工法に
ついて説明する。

【００３０】（１）水抜管打設工程 今、削岩機（図示外）の削孔ロッドＲは、水抜管の内部
に収容されると共に水抜管の先端鋼管１に連結されてお
り、かつ、パイロットビットＲ２が鋼アーチ支保工Ｓ３
の手前の吹付コンクリートＳ１に当接状態であって軸線
が前上方向に設定されている。

【００３１】このような状態において、削岩機（図示
外）が削孔ロッドＲに打撃力及び回転力を付与すると、
該打撃力及び回転力は、ケーシングガイドＲ１及びパイ
プリーダー１１を介して削孔ロッドＲから先端鋼管１へ
と伝達される。

【００３２】すると、パイロットビットＲ２及びリング
ビット１２が地山に打撃動作及び回転動作を行うことと
なる結果、地山は順次削孔されていき、水抜管が切羽Ｋ
の前方であって掘削領域外側に打設されていく。

【００３３】そして、削孔ロッドＲ及び有孔塩化ビニル
単管を螺着によって接続しながら上記水抜管の打設を継
続し、所定の長さ寸法の水抜管の打設が終了した時点で
削岩機（図示外）の稼働を停止し、これにより、水抜管
打設工程を終了する。

【００３４】（２）削孔ロッド引抜工程 次に、水抜管打設工程で打設した水抜管の後端から露出
している削孔ロッドＲの部分を掴んで水抜管から引き抜
く削孔ロッド引抜工程を行う。削孔ロッドＲが引き抜か
れると、削孔ロッドＲに付帯するパイロットビットＲ２
やケーシングガイドＲ１も回収されることとなる。即
ち、これらの付帯部材を含む削孔ロッドＲは、転用が可
能となっている。

【００３５】（３）先行水抜工程 そして、トンネル掘削に先行して、水抜管打設工程で打
設した水抜管を通じてトンネル坑内へと水を抜く。これ
により、切羽Ｋの前方であって掘削領域を掘削した場合
において地山からの湧水をかなり低減することができ、
その結果、棒鋼Ｂによる先受効果と相俟って、支保工Ｓ
が施工されて効果を発揮するまでの間における、切羽Ｋ
及び天端の十分な安定を獲得することができる。

【００３６】◎実施の形態２ 図４は本発明の実施の形態２に係るトンネル用の水抜管
が適用されたトンネルの概略構成を示す横断面図、図２
は該トンネルの概略構成を示す縦断面図、図３は該水抜
管の先端鋼管の詳細構成を示す図（図３（ａ）は側面
図、図３（ｂ）は正面図）、である。尚、実施の形態１
と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号
を付してここではその詳細な説明を省略する。また、こ
の実施の形態２においては、地山が、水抜きができれば
よく、鋼管による先受工を要しないが、棒鋼Ｂによる先
受工では不十分な場合に該当するものとする。

【００３７】この実施の形態２に係るトンネル用の水抜
管の基本的構成は実施の形態１と略同様であるが、実施
の形態１と異なり、水抜管は、切羽Ｋの前方であって掘
削領域外周天端に係る部位に適宜間隔で打設されてお
り、水を抜いた後においてフォアパイルとして機能する
ものとなっている。

【００３８】即ち、この実施の形態２に係るトンネル用
の水抜管を用いて行う先行水抜工法は、複数の水抜管を
掘削領域外周に係る部位に適宜間隔で打設等する点を除
くほか、実施の形態１における（１）水抜管打設工程、
（２）削孔ロッドＲ引抜工程、及び（３）先行水抜工程
と全く同様である工程を含んでいるが、（３）先行水抜
工程の後に、複数の水抜管に係る領域に固化材を充填し
て固化材及び水抜管からなるフォアパイルを構築する
（４）フォアパイル構築工程を有する点で相違してい
る。

【００３９】ここで、水抜管に係る領域とは、水抜管の
内部のみならず、削孔によりできた孔壁と水抜管の周囲
との隙間をも含む領域を意味している。

【００４０】従って、実施の形態２によれば、水抜きが
できればよく、鋼管による先受工を要しないが、棒鋼Ｂ
による先受工では不十分な地山にあっても、経済性、合
理性が確保されるという本発明の基本的効果を維持しな
がら、地山からの湧水の低減及び固化材及び水抜管から
なるフォアパイルによる先受効果によって、支保工Ｓが
施工されて効果を発揮するまでの間における、切羽Ｋ及
び天端の十分な安定を獲得することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係るトンネル用の水抜管及び先
行水抜工法によれば、以上のように構成したため、水抜
きができればよく、先受工を要しないような場合におい
ても、経済性、合理性を確保することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るトンネル用の水抜
管が適用されたトンネルの概略構成を示す横断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る
トンネル用の水抜管が適用されたトンネルの概略構成を
示す縦断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る
水抜管の先端鋼管１の詳細構成を示す図（図３（ａ）は
側面図、図３（ｂ）は正面図）である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るトンネル用の水抜
管が適用されたトンネルの概略構成を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１…先端鋼管 ２…有孔塩化ビニル管 １１…パイプリーダー １２…リングビット Ｒ…削孔ロッド Ｒ１…ケーシングガイド Ｒ２…パイロットビット Ｋ…切羽 Ｓ…支保工 Ｓ１…吹付コンクリート Ｓ２…溶接金網 Ｓ３…鋼アーチ支保工 Ｂ…棒鋼 Ｐ…穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 雅彦 埼玉県浦和市別所６−19−５ 浦真グリー ンハイツ407号 Ｆターム(参考） 2D054 AB07 AC20 FA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 削岩機の削孔ロッドが削孔自在かつ引抜
   自在に連結されるべき先端鋼管と、 前記先端鋼管の後端部に接続される有孔塩化ビニル管
   と、を含むことを特徴とする、トンネル用の水抜管。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトンネル用の水抜管の
   内部に収容されると共に該水抜管の先端鋼管に対して削
   孔自在かつ引抜自在に連結された削岩機の削孔ロッドに
   より、該水抜管を切羽前方であって掘削領域外側に打設
   する水抜管打設工程と、 前記水抜管打設工程の後に、前記削孔ロッドを前記水抜
   管から引き抜く削孔ロッド引抜工程と、 トンネル掘削に先行して、前記水抜管打設工程で打設し
   た前記水抜管を通じてトンネル坑内へと水を抜く先行水
   抜工程とを含むことを特徴とする、先行水抜工法。
3. 【請求項３】 前記水抜管打設工程で複数の水抜管を掘
   削領域外周に係る部位に適宜間隔で打設した場合におい
   て、 前記先行水抜工程の後に、前記複数の水抜管に係る領域
   に固化材を充填して該固化材及び該水抜管からなるフォ
   アパイルを構築するフォアパイル構築工程を含むことを
   特徴とする、請求項２に記載の先行水抜工法。