JP2004353359A - Construction method for burying reinforcing pipe for underground drilling, and connecting rotary adaptor for use in the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネル等を掘削する際に、トンネルの切羽の前方地山を安定化するために、地中削孔用補強管を埋設する工法及びこの方法に用いられる補強管とケーシングシューとの接続用回転アダプタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル等を掘削する際に、トンネルの切羽の前方地山を安定化する目的で注入式長尺先受け工法が採用されている。この工法は、補強管(埋設管又は外管)の内部に削孔ロッドを配置し、この削孔ロッドの先端に接続された削孔ビットを補強管の先端から露出してドリルジャンボ等によって削孔ロッドを介して削孔ビットに回転力と打撃力とを与えつつ地山を削孔しつつ補強管を前進し、この際、削岩機からの水を削孔ロッドの内部中空部を介して削孔ビットから削孔水を噴射して地山を砕き、その際に発生するスライムを補強管と削孔ロッドとの空間から外部に排出し、このようにして補強管を打設した後、補強管を地中に残して削孔ロッドと削孔ビットとを回収し、残された補強管内に樹脂を注入して固化する方法である。補強管は、数m単位のものを削孔の進行につれて順次継ぎ足して長尺化される。
【0003】
この工法では、補強管を切羽前方の鋼製支保工にできるだけ接近するように小さな仰角を保って補強管を打設するのが好ましいが、これを達成するために、最近、補強管を繊維強化樹脂(FRP)製の管から作ってこの繊維強化樹脂製の補強管を順次継ぎ足して打設することが提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
この繊維強化樹脂製の補強管を用いると、鋼製の補強管を用いる場合に比べて小さな仰角で打設することができ、従って支保工を建て込む際に断面を拡幅する必要がなく、また補強管が繊維強化樹脂であるため、支保工に支障となる補強管部分は、掘削の過程で削り取ることができる。
【0005】
この工法に用いられる繊維強化樹脂製の補強管は、全長が繊維補強管であると、単位長の補強管を高い強度で接続するために、金属製のカップリングを必要とするため、接続状態の補強管は、カップンリグで拡径され、削孔に伴う補強管の地山への前進に抵抗を発生し、削孔を一層大きくしない限り円滑な補強管の打設ができない上に、削孔の拡径によって、埋め込まれた補強管と削孔との間に隙間が発生し、地山の安定性が低下する欠点があった。
【0006】
また、全長が繊維強化樹脂である補強管とカップリングとのねじ接続部分の機械的強度が小さく、またカップリングという余分の部品を必要とするので、部品管理が面倒である上に接続作業が面倒となる欠点があった。
【0007】
このため、本出願人は、先に、繊維強化樹脂製の補強管の管本体の両端に金属管口部を管本体と同径で接続した補強管を提案している(特許文献2参照)。
【0008】
この補強管は、その両端に予め接続された雄ねじ金属筒及び雌ねじ金属筒から成るねじ接続部を有するので、従来のように補強管をカップンリグによって接続する必要がなく、従って接続状態の補強管が拡径されることがないので、削孔径を大きくすることなく、補強管の地山への前進を円滑に行うことができ、また削孔内で補強管は安定して埋め込まれるので、高い強度で支保工を組み立てることができる。
【0009】
この補強管は、ケーシングシューを介して削孔ロッドの先端に取付けられた削孔ビットに回転自在に結合される。このように、ケーシングシューは、削孔ビットに対して回転自在に結合されているが、削孔ビットの回転は、削孔ビットとケーシングシューとの間の摩擦抵抗によってケーシングシューに伝達されることがある。この回転は、ケーシングシューに接続されている金属管口部に伝達されるので、補強管の繊維強化樹脂製の管本体と金属管口部との間で破断を生ずる傾向がある。
【0010】
なお、この金属管口部を有する補強管や全長が金属性である補強管がケーシングシューに直接ねじ止めしたり、ケーシングシューに溶接等によって接続されるアダプタにねじ止めしてケーシングシューに接続されることが考えられるが、これrの場合、アダプタと補強管の金属管端部(繊維強化樹脂製の補強管の場合には金属管口部)とのねじ止め部がケーシングシューに伝達される回転によって破壊されることがある。
【0011】
【特許文献1】特開2000−34882号公報
【0012】
【特許文献2】特願2003−52428号
【0013】
【特許文献3】特願2003−7212号
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、繊維強化樹脂製や金属製の補強管を埋設する際に、補強管の本体と金属管口部(端部)との間や補強管とアダプタとの間のねじ止め部で破断が生ずることがないようにしつつ補強管を埋設することができる地中削孔用補強管の埋設工法を提供することにある。
【0015】
本発明が解決しようとする他の課題は、繊維強化樹脂製や金属製の補強管を埋設する際に、補強管の本体と金属管口部(端部)との間や補強管とアダプタとの間のねじ止め部で破断が生ずることがないようにしつつ補強管を埋設することができるのに好適な地中削孔用補強管とケーシングシューとの接続用回転アダプタを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の課題解決手段は、削孔内に埋め込まれる補強管とこの補強管に囲まれて削岩機のシャンクロッドに接続される削孔ロッドとをケーシングシューを介して接続し、補強管と削孔ロッドとを削岩機によって操作して削孔ロッドの先端に取り付けられた削孔ユニットによって地中を削孔しつつ補強管を削孔ロッドと共に地中に押し込み、その後削孔ロッドを補強管から引き抜く地中削孔用補強管の埋設工法において、補強管の金属管端部とケーシングシューとの間を相互に回転自在となるように結合して削孔ロッドからケーシングシューに伝達される回転が補強管の金属管端部に伝達されないようにしつつ埋設することを特徴とする地中削孔用補強管の埋設工法を提供することにある。
【0017】
この第1の課題解決手段において、補強管は、金属管端部にねじ結合された回転アダプタを有し、この回転アダプタは、相互に噛み合って補完される内外の凹凸部から成る凹凸結合部によって回転自在に結合される第1のアダプタスリーブと第2のアダプタスリーブとから成り、第1のアダプタスリーブは、凹凸結合部に少なくとも1つの拡径用縦割溝を有し、この縦割溝を広げながら第2のアダプタスリーブの外周凹凸部を第1のアダプタスリーブの内周凹凸部内に打ち込み、その後第1のアダプタスリーブの縦割溝を第2のアダプタスリーブに付着することがない溶剤を用いて溶接することができる。
【0018】
この第1の課題解決手段において、補強管は、繊維強化樹脂製の管本体とこの管本体の端部に接続された金属管口部とから成っている場合には、回転アダプタは、この補強管の金属管口部を金属管端部としてこの口部にねじ結合される。
【0019】
本発明の第2の課題解決手段は、上記の第1の課題解決手段による地中削孔用補強管の埋設工法に用いられる補強管とケーシングシューとの接続用回転アダプタであって、相互に回転自在に噛み合って補完される内外の凹凸部から形成される凹凸結合部によって回転自在に結合される第1のアダプタスリーブと第2のアダプタスリーブとから成り、第1のアダプタスリーブは、ケーシングシューに接続されものであり、第2のアダプタスリーブは、補強管の金属管端部に接続されるものであることを特徴とする接続用回転アダプタを提供することにある。
【0020】
この第2の課題解決手段において、第1のアダプタスリーブは、その凹凸結合部に相応する部分に少なくとも1つの拡径用縦割溝を有し、第1と第2のアダプタスリーブは、第1のアダプタスリーブの縦割溝での拡径によってその凹凸部が噛み合わせられ、この縦割溝は、第2のアダプタスリーブに付着することがない溶剤を用いた溶接部によって閉じられるのが好ましい。
【0021】
このように、補強管の金属管端部とケーシングシュとの間を相互に回転自在に結合すると、削孔ビットの回転が摩擦抵抗によってケーシングシューに伝達されることがあっても、この回転が金属管端部に伝達されることがないので、補強管の繊維強化樹脂製の管本体と金属管口部との間や補強管とアダプタとの間のねじ止め部で破断を生ずることがない。
【0022】
また、補強管の金属管端部とケーシングシューとの間に設けられた回転アダプタが相互に噛み合って補完される内外の凹凸部から成る凹凸結合部によって回転自在に結合される第1のアダプタスリーブと第2のアダプタスリーブとから成り、第1のアダプタスリーブは、凹凸結合部に少なくとも1つの拡径用縦割溝を有すると、第1と第2のアダプタスリーブは、第1のアダプタスリーブの縦割溝での拡径によってその凹凸結合部を容易に噛み合わせることができ、また第1のアダプタスリーブの縦割溝は、第2のアダプタスリーブに付着することがない溶剤を用いてた溶接部によって閉じられると、この溶接部が第1と第2のアダプタスリーブを相互に固定することがなく、補強管の破断の防止を確実に維持することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、本発明に係わる地中補強用補強管の埋設方法は、図1及び図2に示すように、トンネル1等を掘削する際に予め坑内の奧の地盤を補強する目的で地山2を先受けするために切羽3の上縁3aに沿ってその上方の地山部分2aに斜めに補強管10を打設するのに用いられる。
【0024】
図2に示すように、複数の補強管10がトンネル1の天井に沿って並べて打設される。各補強管10は、図1に示すように、数mの長さの複数の鋼管製のパイプユニット10A、10B、10C、−−−等を順次継ぎ足して所定の長さとされる。
【0025】
補強管10は、図3に示すように、繊維強化樹脂製の管本体12とこの管本体の両端に設けられた金属管口部14、14’とから成っている。管本体12の材料である繊維強化樹脂は、典型的には、ガラス繊維、炭素繊維又は金属繊維が含有された不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂等の繊維強化樹脂である。
【0026】
金属管口部14、14’のうち一方の金属管口部14は、雄ねじ金属管から成り、他方の金属管口部14’は、雌ねじ金属管から成り、これらの金属管口部14、14’は、基部を除いて相互に補完するように形成され、従って隣り合う補強管10は、一方の補強管10の雄ねじ金属管口部14を他方の補強管10の雌ねじ金属管口部14’にねじ込んで相互に接続される。金属管口部14、14’は、例えば、鋼から成っている。
【0027】
雄ねじ金属管口部14と雌ねじ金属管口部14’とは、図4及び図5に示すように、その基部(ねじを有しない部分)外周に長手方向に交互に凹凸が表われる凹凸小径部18、18’を有し、繊維強化樹脂製の管本体12は、雄ねじ金属管口部14の凹凸小径部18と雌ねじ金属管口部14’の凹凸小径部18’とに跨ってこれらの凹凸小径部18、18’の凹凸面を埋め込むように形成されている。なお、図示の形態では、凹凸小径部18、18’は、連続的に形成されているが、間欠的に形成されていてもよい。
【0028】
補強管10は、例えば、次のようにして製造することができる。図示しないステンレス製の中空コアの周りにビニルテープ等を巻き付けて離型層を形成し、この中空コアの両端に雄ねじ金属管口部14と雌ねじ金属管口部14’とを嵌合して接続し、この雄ねじ金属管口部14の凹凸小径部18と雌ねじ金属管口部14’の凹凸小径部18’とに跨って中空コアの上に強化用繊維シート(例えばガラス繊維不織布)を、このシートにエポキシ樹脂等を塗布又はスプレーによって含浸させながら、多層に巻き付けて強化材入り樹脂製の管本体12を形成する。各強化用繊維シートと含浸樹脂とは、シートの巻き付け時に、雄ねじ金属管口部14及び雌ねじ金属管口部14’の凹凸小径部18、18’の凹凸面に食い込ませる。このようにして、繊維強化樹脂製の管本体12が雄ねじ金属管口部14及び雌ねじ金属管口部14’に大きな引き抜き強度を保って接続される。なお、図4及び図5から解るように、管本体12の内径、即ち中空コアの外径は、ねじ金属管口部14、14’の内径よりも小さい上に中空コアの外面に離型層を有するので、強化材入り樹脂製の管本体12を形成した後、中空コアは、ねじ金属管口部14又は14’から容易に引き出すことができる。この際、離型層は、管本体12の内面に残るが、それは補強管10の打設に全く支障はない。
【0029】
この補強管10は、図1に示すように、順次継ぎ足しながら地中に前進するが、これらの補強管10は、その雄ねじ金属管口部14の雄ねじをその直前の補強管10の雌ねじ金属管口部14’の雌ねじ内にねじ込んで接続することによって継ぎ足される。この場合、補強管10は、カップリングを使用することなく、継ぎ足すことができるので、接続された補強管10の外周にカップリングによる拡径部分が生ずることがなく、削孔を大きくする必要がない。従って、削孔と補強管との間に隙間が生ずることがなく、地山の安定性を向上することができる。
【0030】
補強管10を切羽3の前方に埋設するために、図1に示すように、削岩機30のシャンクロッド30Sに接続されて補強管10の中に挿入される中空の削孔ロッド20が用いられる。この削孔ロッド20は、図1に示すように、複数の単位ロッド20A、20B、20C、−−−等をカップリング22を介して順次連結して形成される。削岩機30のシャンクロッド30Sは、シャンクロッド連結ップリング32を介して削孔ロッド20の後端に連結される。
【0031】
図6に示すように、削孔ユニット26は、削孔ロッド20の先端に接続され、この削孔ユニット26は、それぞれ鋼鉄の鋳造などによって形成された削孔ビット28とリングビット30とから成っている。これらの削孔ビット28とリングビット30とは、その先端面に露出するように埋め込まれた超硬チップ28T、30Tを有する。削孔ビット28は、地山2の岩壁に中央孔2bを穿孔する機能を有し、また、リングビット30は、この中央孔2bを拡径する機能を有する(図1参照)。
【0032】
図6に示すように、削孔ビット28は、削孔ロッド22の先端の雄ねじねじが結合される雌ねじ結合部32Tを有するビットアダプタ32を含み、このビットアダプタ32は、削孔ユニット26のリングビット30内に差込・回転動作でこのリングビット30に結合される。この結合は、削孔ビット28が削孔動作で回転する方向にはリングビット30と共に回転するが、削孔ビット28が削孔動作の回転方向とは反対方向に回転すると、削孔ビット28がリングビット30から抜け出すことができるようにして行われる。
【0033】
同様にして図6に示すように、ケーシングシュー34がビットアダプタ32に相対的に回転自在に嵌合されており、このケーシングシュー34は、最先端の補強管10の金属管口部14’に後に述べるように回転自在に結合された回転アダプタ36の先端傾斜面36Cに対応する反対傾斜面34Cを有し、これらの傾斜面36Cと34Cとの間で形成される開先部分を溶接して補強管10に接続される。図6において符号Wは、ケーシングシュー34と補強管10との間の溶接部を示す。
【0034】
回転アダプタ36は、図7及び図8に示すように、相互に回転自在であるが軸線方向には結合されている第1と第2のアダプタスリーブ38、40から成っており、図示の形態では、これらのアダプタスリーブ38、40は、相互に回転自在に噛み合う凹凸結合部42によって結合されている。
【0035】
更に詳細に述べると、第1のアダプタスリーブ38は、図8(A)に示すように内周に先端に向けて階段状に次第に大径となる環状凹部と環状凸部とが交互に設けられた内周凹凸部42Aを有し、第2のアダプタスリーブ40は、図8(B)に示すように、第1のアダプタスリーブ38の内周凹凸部42Aを補完するように対応する外周凹凸部42Bを有する。従って、回転アダプタ36は、第1と第2のアダプタスリーブ38、40の凹凸結合部で軸線方向には結合されているが、回転方向には相互に自由に動くことができるようになっている。
【0036】
回転アダプタ36の第1のアダプタスリーブ38は、図9及び図10に示すように、その内周凹凸部42Aを有する部分(凹凸結合部に相応する部分)に少なくとも1つの拡径用縦割溝38SL、図示の形態では2つのシュー拡径用縦割溝38SLを有し、第2のアダプタスリーブ40は、この縦割溝44を広げながらその外周凹凸部42Bを第1のアダプタスリーブ38内に打ち込んでこれらの内外の凹凸部42A、42Bを相互に噛み合わせ、その後第1のアダプタスリーブ38の縦割溝38SLを第2のアダプタスリーブ40に付着することがない溶剤を用いて溶接することによって第1と第2のアダプタスリーブ38、40を相互に回転自在に結合する。なお、図7では、第1のアダプタスリーブ38の内周凹凸部42A及び第2のアダプタスリーブ40の外周凹凸部42Bは、矩形波状となっているのに対して、図8(A)(B)では、これらの凹凸部42A、42Bは、鋸波状となっているが、実際には、図7又は図8のいずれかの形態のものが用いられる。ただし、第2のアダプタスリーブ40を第1のアダプタスリーブ38に打ち込みやすくするためには、図8の形態の凹凸部42A、42Bが好ましい。
【0037】
回転アダプタ36の先端傾斜面36Cは、第1のアダプタスリーブ38の先端に形成され、この第1のアダプタスリーブ38がケーシングシュー34に溶接によって接続される。第2のアダプタスリーブ40の後端外周面には補強管10の最先端の金属管口部14’の雌ねじ部が結合される雄ねじ部40aを有し、補強管10の最先端の金属管口部14’は、その雌ねじ部をこの雄ねじ部40aに螺合して結合される。このようにして、補強管10は、回転アダプタ36を介してケーシングシュー34に接続される。
【0038】
ケーシングシュー34は、削孔ユニット26のリングビット30の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部44を有する。このリングビット結合部44は、ケーシングシュー34の外周に形成された断面略半円状の環状溝46とこの環状溝46に係入されてリングビット30の下端内鍔30Fによって抜け止めされる柔軟性のワイヤ結合部材48とから成っている。このワイヤ結合部材48は、リングビット30の外周面に開口してその内部空間に斜めに貫通する図示しないワイヤ貫通孔から差し込まれてリングビット30内に差し込まれたケーシングシュー34の環状溝46内に係入される。
【0039】
ビットアダプタ32とケーシングシュー34とは、その相対する面に相互に係合する肩部32S、34Sをそれぞれ有し、これらの肩部32S、34Sは、ビットアダプタ32が削孔ユニット26に結合された状態で相互に係合して削孔ロッド20からの押し込み力をケーシングシュー34を介して補強管10に伝達して補強管10を押し込むようにしている。
【0040】
図6に示すように、削孔ビット28は、削孔ロッド26の内部からビットアダプタ32の中空部32Hに圧送される削孔水を中央孔2bを穿孔すべき岩壁に噴射して土を砕くように導く二股状に分岐した導水孔50とこの導水孔50の2つの出口に接近して設けられ削孔水によって砕かれて生ずるスライムを逆流するための2つの逆流孔52とを有する。これらの逆流孔52は、ビットアダプタ32の相応する1対の側溝32G(図6には点線で示されている)を介して補強管10に連通しているので、スライムは、この補強管10内を逆流して排出される。
【0041】
このようにして、削孔ユニット26の削孔ビット28とリングビット30とは、図1に示すように、削岩機30のシャンクロッド30Sから削孔ロッド20を介して打撃力と回転力とを受けると共に、削孔ロッド20内を圧送される圧力水が削孔ユニット26の導水孔50から噴出して補強管10の先端開口より前方の地山部分2aを削孔し、また、補強管10は、図1に示すように、削孔ロッド20に接続されたビットアダプタ32からケーシングシュー34を介して押し込み力を受けるので、削孔ユニット26による削孔(穿孔)につれて前進する。
【0042】
補強管10が所定の長さで地山2に打設された後、削孔ロッド22の先端のビットアダプタ32に一体の削孔ビット28を削孔ロッド20と共に削孔動作の回転方向とは反対方向に回転してリングビット30との結合を外し、リングビット30、ケーシングシュー34、回転アダプタ36を含む補強管10から引き抜いて削孔ロッド20をこの削孔ビット28と共に回収する。従って、削孔ユニット26のリングビット30とケーシングシュー34とは、補強管10と共に地中に取り残されたままとなる。
【0043】
その後、図示しないシリカレジン等の注入材を注入する注入機にホースを介して接続された注入管を補強管10の中に引き入れ、注入材を補強管10内に充填し、またその一部を補強管10の図示しない多数の吐出孔を通して補強管10のまわりに漏出し、この内外の注入材を硬化して切羽3の前方の地山部分2aを先受けする。
【0044】
なお、図示の形態では、回転アダプタ36は、溶接によってケーシングシュー34に接続されているが、ケーシングシュー34の後端外周に雄ねじを形成し、回転アダプタ36の第1のアダプタスリーブ38の先端内周に雌ねじを形成して回転アダプタ36とケーシングシュー34とをねじ結合で接続してもよい。
【0045】
また、図示の形態では、削孔ユニット26は、ビットアダプタ32に接続される削孔ビット28とこの削孔ビット28に嵌合されるリングビット30とから成っているが、削孔ビット28とリングビット30とが一体である形態のものにも本発明を適用することができる。この場合には、埋設作業が終了した後、ビットアダプタ32と共に削孔ロッド20を補強管10から引き抜く際に、削孔ユニット26全体を地中に取り残すことになる(特許文献3参照)。
【0046】
上記の実施の形態では、両端に金属管口部を有する繊維強化樹脂製の補強管に本発明を適用したが、全長が金属管である補強管にも本発明を適用することができ、この場合には、補強管の金属管端部の雌ねじ部が回転アダプタ36の第2のアダプタスリーブ40の雄ねじ40aにねじ結合して接続される。
【0047】
補強管の埋設に際して、削孔ロッド26に打撃力と回転力とを付与すると、この削孔ロッド26に回転自在に嵌合されているケーシングシュー34にも摩擦抵抗によって回転力が付与されるが、この回転は、回転アダプタ36の第1と第2のアダプタスリーブ38、40の相対的回転によって補強管10に伝達されることがない。従って、補強管10の繊維強化樹脂製の管本体12と金属管口部14’との間や繊維強化樹脂製や金属製の補強管10と回転アダプタ36との間のねじ止め部で破断を生ずることがない。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、補強管の金属管端部をケーシングシューに相互に回転自在に結合するので、削孔ビットの回転が摩擦抵抗によってケーシングシューに伝達されることがあっても、この回転が金属管端部に伝達されることがなく、従って補強管の繊維強化樹脂製の管本体と金属管口部との間や補強管とアダプタとの間のねじ止め部で破断を生ずることがない。
【0049】
また、補強管の金属管端部とケーシングシューとの間に介在された回転アダプタの第1と第2のアダプタスリーブが相互に回転自在に噛み合うように補完する内外凹凸部から成る凹凸結合部によって結合されるが、第1のアダプタスリーブは、その凹凸結合部に相応して少なくとも1つの拡径用縦割溝を有するので、補強管の回転アダプタの第1と第2のアダプタスリーブとは、拡径用縦割溝による第1のアダプタスリーブの拡径によってその凹凸部を容易に噛み合わせることができ、また第1のアダプタスリーブの縦割溝は、第2のアダプタスリーブに付着することがない溶剤を用いてた溶接部によって閉じられるので、この溶接部が第1と第2のアダプタスリーブが相互に固定されることがなく、補強管の破断の防止を確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によって地中を掘削しながら補強管を埋設している状態を説明する概略側断面図である。
【図2】図1の状態を正面から示す概略正断面図である。
【図3】本発明に用いられる補強管の一例として繊維強化樹脂製の補強管の一部を省略した縦断面図である。
【図4】図3の補強管に用いられる雄ねじ金属管口部の上半部を縦断面で示した拡大側面図である。
【図5】図3の補強管に用いられる雌ねじ金属管口部の上半部を縦断面で示した拡大側面図である。
【図6】削孔ユニットと削孔ロッド及び補強管との接続部の拡大縦断面図である。
【図7】補強管の最先端の金属管口部とケーシングシューとの間に結合された回転アダプタの拡大断面図である。
【図8】図7の回転アダプタの第1と第2のアダプタスリーブの分解状態を示し、図8(A)は、第1のアダプタスリーブの拡大縦断面図、図8(B)は、第2のアダプタスリーブの拡大断面図である。
【図9】ケーシングシューの縦割溝を有する部分の斜視図である。
【図10】ケーシングシューの溶接部の正面図である。
【符号の説明】
1 トンネル
2 地山
2a 地山部分
2b 削孔部分
3 切羽
10 補強管
10A1 管ユニット
10A2 管ユニット
10A3 管ユニット
12 管本体
12C 傾斜面
14 金属管口部
14’ 金属管口部
18、18’ 凹凸小径部
20 削岩機
20S シャンクロッド
22 中空の削孔ロッド
22A 単位ロッド
24 シャンクロッド連結カップリング
26 削孔ユニット
28 削孔ビット
28T 超硬チップ
30 リングビット
30T 超硬チップ
32 ビットアダプタ
32S 肩部
32G 側溝
32H 中空孔
34 ケーシングシュー
34C 反対傾斜面
34S 肩部
36 回転アダプタ
38 第1のアダプタスリーブ
38SL 拡径用縦割溝
40 第2のアダプタスリーブ
42 凹凸結合部
42A 第1のアダプタスリーブの外周凹凸部
42B 第2のアダプタスリーブの内周凹凸部
46 環状溝
48 ワイヤ結合部材
50 二股状の導水孔
52 逆流孔
W 溶接部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for embedding a reinforcing pipe for underground drilling, and a reinforcing pipe and a casing shoe used in this method, for example, when excavating a tunnel or the like, in order to stabilize the ground in front of the face of the tunnel. And a rotary adapter for connection with the
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART When excavating a tunnel or the like, an injection type long front receiving method is employed for the purpose of stabilizing the ground in front of the face of the tunnel. In this method, a drilling rod is placed inside a reinforcing pipe (buried pipe or outer pipe), a drilling bit connected to the tip of the drilling rod is exposed from the tip of the reinforcing pipe, and drilled with a drill jumbo or the like. The drilling bit is applied to the drill bit through the drill rod, and the reinforcing pipe is advanced while drilling the ground while water is supplied from the rock drill through the internal hollow portion of the drill rod. After drilling the drilling water from the drilling bit to break the ground, the slime generated at that time is discharged outside from the space between the reinforcing pipe and the drilling rod, and after placing the reinforcing pipe in this way In this method, the drilling rod and the drilling bit are collected while leaving the reinforcing pipe in the ground, and a resin is injected into the remaining reinforcing pipe and solidified. The reinforcing pipe is lengthened by sequentially adding several meters of reinforcing pipe as the drilling progresses.
[0003]
In this method, it is preferable to cast the reinforcing pipe at a small elevation angle so that the reinforcing pipe is as close as possible to the steel support in front of the face, but recently, to achieve this, the reinforcing pipe was fiber-reinforced. It has been proposed to make a resin (FRP) tube and to sequentially add and reinforce the fiber-reinforced resin tube (see Patent Document 1).
[0004]
The use of this fiber-reinforced resin reinforcing pipe makes it possible to drive at a small elevation angle as compared with the case of using a steel reinforcing pipe, so that it is not necessary to widen the cross section when installing the support, and Since the reinforcing pipe is made of a fiber-reinforced resin, the reinforcing pipe portion that hinders the support work can be scraped off during the excavation.
[0005]
The fiber-reinforced resin reinforced pipe used in this method requires a metal coupling to connect a unit-length reinforced pipe with high strength if the entire length is a fiber-reinforced pipe. The diameter of the reinforcing pipe is enlarged by a cup rig, which causes resistance to advance of the reinforcing pipe to the ground due to drilling, and it is not possible to place a reinforcing pipe smoothly unless the drilling is further increased. Due to the diameter increase, a gap is generated between the embedded reinforcing pipe and the drilled hole, and the stability of the ground decreases.
[0006]
In addition, the mechanical strength of the screw connection between the reinforcing pipe and the coupling, which is made of fiber-reinforced resin, is small, and an extra part called a coupling is required. There were drawbacks that were cumbersome.
[0007]
For this reason, the present applicant has previously proposed a reinforcing pipe in which metal pipe mouths are connected to both ends of a pipe main body of a reinforcing pipe made of fiber-reinforced resin with the same diameter as the pipe main body (see Patent Document 2). .
[0008]
Since this reinforcing pipe has a screw connection portion composed of a male screw metal tube and a female screw metal tube connected in advance at both ends thereof, it is not necessary to connect the reinforcing tube by a coupling rig as in the prior art, and therefore, the reinforcing tube in a connected state is not required. Since the diameter is not expanded, the reinforcement pipe can be smoothly advanced to the ground without increasing the drilling diameter, and the reinforcement pipe is stably embedded in the drilling hole, so high strength You can assemble the shoring.
[0009]
The reinforcing tube is rotatably coupled to a drill bit attached to the tip of a drill rod via a casing shoe. As described above, the casing shoe is rotatably coupled to the drill bit, but the rotation of the drill bit is transmitted to the casing shoe by frictional resistance between the drill bit and the casing shoe. There is. Since this rotation is transmitted to the metal pipe mouth connected to the casing shoe, there is a tendency for breakage to occur between the fiber main body of the fiber reinforced resin of the reinforcing pipe and the metal pipe mouth.
[0010]
The reinforcing pipe having the metal pipe opening or the reinforcing pipe having a metallic length is directly screwed to the casing shoe, or screwed to an adapter connected to the casing shoe by welding or the like, and connected to the casing shoe. In this case, the screw between the adapter and the end of the metal pipe of the reinforcing pipe (the metal pipe opening in the case of a reinforcing pipe made of fiber reinforced resin) is transmitted to the casing shoe. May be destroyed by rotation.
[0011]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-34882
[Patent Document 2] Japanese Patent Application No. 2003-52428
[Patent Document 3] Japanese Patent Application No. 2003-7212
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to bury a reinforcing pipe made of fiber reinforced resin or metal between a main body of the reinforcing pipe and a metal pipe opening (end) or between a reinforcing pipe and an adapter. It is an object of the present invention to provide a method for burying a reinforcement pipe for underground drilling, in which a reinforcement pipe can be buried while preventing breakage from occurring at a screwed portion.
[0015]
Another problem to be solved by the present invention is to bury a reinforcing pipe made of fiber-reinforced resin or metal, between a main body of the reinforcing pipe and a metal pipe mouth (end), or between the reinforcing pipe and an adapter. To provide a rotary adapter for connecting a reinforcing pipe for underground drilling and a casing shoe suitable for embedding a reinforcing pipe while preventing breakage from occurring at a screwed portion between them. .
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A first object of the present invention is to connect a reinforcing pipe embedded in a drilling hole and a drilling rod surrounded by the reinforcing pipe and connected to a shank rod of a rock drill through a casing shoe, The reinforcing pipe and the drilling rod are operated by a rock drill and the reinforcing pipe is pushed into the ground together with the drilling rod while drilling in the ground with a drilling unit attached to the tip of the drilling rod. In the method of embedding a reinforcing pipe for underground drilling to pull out the rod from the reinforcing pipe, the end of the metal pipe of the reinforcing pipe and the casing shoe are connected so that they can rotate freely from each other, and the drilling rod is connected to the casing shoe. It is an object of the present invention to provide a method of burying a reinforcement pipe for underground drilling, wherein the rotation is transmitted while being prevented from being transmitted to an end of a metal pipe of the reinforcement pipe.
[0017]
In this first solution, the reinforcing pipe has a rotary adapter screw-connected to an end of the metal pipe, and the rotary adapter is provided with a concave-convex joint formed of internal and external concave-convex portions that mesh with each other and are complemented. A first adapter sleeve and a second adapter sleeve rotatably coupled to each other. The first adapter sleeve has at least one diameter-enlarging vertical groove at the concave / convex joint, and this vertical groove is While expanding, the outer peripheral uneven portion of the second adapter sleeve is driven into the inner peripheral uneven portion of the first adapter sleeve, and thereafter, a solvent which does not adhere the vertical groove of the first adapter sleeve to the second adapter sleeve is used. Can be welded.
[0018]
In the first means for solving the problems, when the reinforcing pipe is composed of a pipe main body made of fiber reinforced resin and a metal pipe mouth connected to an end of the pipe main body, the rotating adapter is provided with the reinforcing pipe. The metal tube mouth of the tube is screwed to this mouth as the metal tube end.
[0019]
A second problem solving means of the present invention is a rotary adapter for connecting a reinforcing pipe and a casing shoe used in a method of burying a reinforcing pipe for underground drilling according to the first problem solving means described above. A first adapter sleeve and a second adapter sleeve rotatably coupled by a concave / convex coupling portion formed from inner and outer concave / convex portions rotatably meshed and complemented, and the first adapter sleeve is a casing shoe. The second adapter sleeve is connected to the end of the metal pipe of the reinforcing pipe.
[0020]
According to this second object solving means, the first adapter sleeve has at least one vertical expanding groove at a portion corresponding to the concave / convex joint portion, and the first and second adapter sleeves have the first and second adapter sleeves. It is preferable that the concave and convex portions are engaged by the diameter expansion in the vertical groove of the adapter sleeve, and the vertical groove is closed by a welded portion using a solvent that does not adhere to the second adapter sleeve.
[0021]
In this way, when the metal pipe end of the reinforcing pipe and the casing shroud are rotatably connected to each other, even if the rotation of the drill bit is transmitted to the casing shoe due to frictional resistance, this rotation is performed. Since it is not transmitted to the end of the metal pipe, there is no breakage at the screwed portion between the fiber main body of the reinforcing pipe and the metal pipe mouth or between the reinforcing pipe and the adapter. .
[0022]
A first adapter sleeve rotatably coupled by a concave / convex joint formed of internal and external concave / convex portions in which a rotary adapter provided between the metal tube end of the reinforcing tube and the casing shoe meshes and is complemented with each other. And a second adapter sleeve, wherein the first adapter sleeve has at least one longitudinally expanding groove in the concave-convex joint, and the first and second adapter sleeves are formed of the first adapter sleeve. The concave and convex joints can be easily engaged with each other by expanding the diameter of the vertical groove, and the vertical groove of the first adapter sleeve is welded using a solvent that does not adhere to the second adapter sleeve. When closed by the portion, the welded portion does not fix the first and second adapter sleeves to each other, and the prevention of breakage of the reinforcing tube can be reliably maintained.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. It is used for placing the reinforcing
[0024]
As shown in FIG. 2, a plurality of
[0025]
As shown in FIG. 3, the reinforcing
[0026]
One of the
[0027]
As shown in FIGS. 4 and 5, the male screw
[0028]
The reinforcing
[0029]
As shown in FIG. 1, the reinforcing
[0030]
In order to embed the reinforcing
[0031]
As shown in FIG. 6, the
[0032]
As shown in FIG. 6, the
[0033]
Similarly, as shown in FIG. 6, a
[0034]
7 and 8, the
[0035]
More specifically, as shown in FIG. 8 (A), the
[0036]
As shown in FIGS. 9 and 10, the
[0037]
The tip inclined
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
As shown in FIG. 6, the
[0041]
In this manner, the
[0042]
After the reinforcing
[0043]
Thereafter, an injection pipe connected via a hose to an injection machine (not shown) for injecting an injection material such as silica resin is drawn into the
[0044]
In the illustrated embodiment, the
[0045]
In the illustrated embodiment, the
[0046]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a reinforcing pipe made of fiber reinforced resin having metal pipe openings at both ends, but the present invention can also be applied to a reinforcing pipe having a full length of a metal pipe. In this case, the female thread at the end of the metal pipe of the reinforcing pipe is screwed and connected to the
[0047]
When a striking force and a rotational force are applied to the
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, since the metal pipe end of the reinforcing pipe is rotatably connected to the casing shoe, the rotation of the drill bit may be transmitted to the casing shoe by frictional resistance. Also, this rotation is not transmitted to the end of the metal pipe, so it is broken at the screwed part between the fiber reinforced resin pipe main body of the reinforcing pipe and the metal pipe mouth or between the reinforcing pipe and the adapter. Does not occur.
[0049]
In addition, the first and second adapter sleeves of the rotary adapter interposed between the metal pipe end of the reinforcing pipe and the casing shoe are complementarily engaged with each other by inner and outer irregularities that complement each other so as to be rotatable with each other. Although the first adapter sleeve is connected, the first and second adapter sleeves of the rotating adapter of the reinforcing pipe have at least one vertical dividing groove corresponding to the concavo-convex connection portion. The diameter of the first adapter sleeve can be easily engaged by the diameter expansion of the first adapter sleeve by the diameter-enhancing vertical groove, and the vertical groove of the first adapter sleeve can adhere to the second adapter sleeve. Since the first and second adapter sleeves are not fixed to each other, the welded portion can be reliably prevented from being broken since the welded portion is closed by a welded portion using no solvent. Can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side sectional view illustrating a state in which a reinforcing pipe is buried while excavating underground by the method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front sectional view showing the state of FIG. 1 from the front.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view in which a part of a reinforcing pipe made of fiber reinforced resin is omitted as an example of a reinforcing pipe used in the present invention.
FIG. 4 is an enlarged side view showing a longitudinal section of an upper half portion of a mouth portion of a male screw metal pipe used in the reinforcing pipe of FIG. 3;
FIG. 5 is an enlarged side view showing a longitudinal section of an upper half portion of a female screw metal pipe mouth used for the reinforcing pipe of FIG. 3;
FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view of a connection portion between a drilling unit, a drilling rod, and a reinforcing pipe.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a rotary adapter coupled between a metal pipe mouth portion of a reinforcing pipe and a casing shoe.
8 shows an exploded state of the first and second adapter sleeves of the rotary adapter of FIG. 7; FIG. 8 (A) is an enlarged longitudinal sectional view of the first adapter sleeve, and FIG. It is an expanded sectional view of adapter sleeve No. 2.
FIG. 9 is a perspective view of a portion of the casing shoe having a vertical groove.
FIG. 10 is a front view of a welding portion of the casing shoe.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel 2
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