JP2006176989A - Long-sized forepoling construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル掘削に先立って切羽前方の地山に複数の長尺鋼管を打設して、この鋼管から注入材を地山に注入して地山を補強する長尺先受工法に関するものである。
BACKGROUND OF THE
一般に、軟弱な地盤にトンネルを掘進する際には、トンネル掘削に先立って切羽前方の地山を補強する地山先受け工が行われている。地山先受け工の一例としては注入式長尺先受工法がある。この工法は、図6(a)に示すように、切羽前方の地山50に、トンネル掘削に一般に使用されるドリルジャンボ等の掘削機60を用い、支保工51の背面から5度程度の仰角を付けて複数の鋼管52を接続しながら打ち込み、この鋼管52内に図示しない注入管を挿入して上記地山50内に地盤固化剤を注入し、上記地山50を補強するもので、図6(b)に示すように、上記長尺の鋼管53を、切羽天端部に沿って必要な補強の範囲(例えば、仰角θが120度である範囲)に打設した後、上記長尺の鋼管53内に充填材を充填して補強する。
上記長尺の鋼管53を打設する際には、図7(a)に示すように、上記鋼管52内に、先端部に削孔用の拡径ビット13aを備えた削孔ロッド13を挿入し、この削孔ロッド13の他端側を上記掘削機60のガイドセル62に搭載された削岩機61に接続し、上記地山50を削孔しながら上記鋼管52を上記地山50内へ挿入する。このとき、上記鋼管52としては、3m程度の長さのものを順次継ぎ足して長尺の鋼管53を打設する。また、支保工51を延長して構築するためには、上記鋼管52の上記支保工51から下の部分を撤去する必要があることから、撤去作業を容易にするため、図7(b)に示すように、長尺の鋼管53の最後端部の管を、鋼管52に代えて、塩化ビニル管などの破砕し易い樹脂製の管54としている(例えば、特許文献1,2参照)。
When the
しかしながら、最後端部の管を樹脂製の管54とした場合、樹脂製の管54は鋼管52に比べて強度不足しているため、削岩機61の打撃によりクラックが発生するなどの問題があり、上記長尺の鋼管53を推進できなる恐れがあった。そこで、上記長尺の鋼管53を先端側から牽引しながら上記樹脂製の管54を地山50内に挿入することも考えられるが、この場合には、上記長尺の鋼管53の先端部分に牽引するために治具などを配置したり、牽引手段を設ける必要があることなどから、作業性が悪かった。
However, when the pipe at the rearmost end is a
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、最後端部の管を樹脂製の管とした場合でも、上記樹脂管を容易に、かつ、確実に地山内に挿入することのできる長尺先受工法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and even when the rearmost end tube is a resin tube, the resin tube can be easily and reliably inserted into the ground. The object is to provide a long tip receiving method.
本願の請求項1に記載の発明は、トンネルの掘削に先立って、鋼管の内部に、先端部に削孔用ビットを備え、基端部が削岩機に接続される削孔ロッドを挿入して、切羽前方の地山を削孔しながら上記鋼管を打設した後、上記鋼管内から周囲の地山に地盤固化剤を注入して先受けする長尺先受工法において、上記鋼管の打設に先行して、上記鋼管の径よりも径の大きな樹脂から成るガイド管を打設し、このガイド管に鋼管を挿入し、地山を削孔するとともに上記鋼管を継ぎ足しながら地山内に挿入した後、上記鋼管の後端部にダミー管を接続し、このダミー管にて上記鋼管を押しながら、上記鋼管の後端部が上記ガイド管内の所定の位置にくるまで上記鋼管を上記ガイド管内に挿入し、しかる後に、上記削孔ロッドとダミー管とを回収して、上記鋼管の内部から周囲の地山に地盤固化剤を注入するようにしたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の長尺先受工法において、推進補助用の鋼管の外側に上記ガイド管を被せて、上記鋼管とガイド管とを一体に地山に打ち込んだ後、上記鋼管を回収するようにしたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の長尺先受工法において、上記鋼管を長尺鋼管とするとともに、上記削岩機が搭載されるガイドセルに、上記長尺鋼管を支持しながらスライドさせるスライド機構と上記長尺鋼管の支持部とガイドセルとの距離を伸縮させる手段と、上記ガイドセルを上下させる機構とを設け、上記長尺鋼管をスライドさせて上記ガイド管内へ上記長尺鋼管を挿入した後、上記長尺鋼管の支持部とガイドセルとの距離を縮めながら上記ガイドセルを上昇させて、上記長尺鋼管内に配置された削孔ロッドと削岩機とを接続して、上記長尺鋼管を打設するようにしたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3に記載の長尺先受工法において、地盤固化剤の注入前に、上記長尺鋼管と上記ダミー管との接続部に注入用のダブルパッカーを挿入し、上記鋼管と上記ダミー管との接続部に地盤固化剤を注入するようにしたことを特徴とする。
In the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the long tip receiving method according to the first aspect, the guide tube is placed on the outer side of the propulsion-assisting steel pipe, and the steel pipe and the guide pipe are integrally driven into a natural ground. After that, the steel pipe is collected.
The invention according to
The invention according to
本発明によれば、長尺先受工法において、長尺鋼管の打設に先行して、上記鋼管の径よりも径の大きな樹脂から成るガイド管を打設し、このガイド管内に長尺鋼管を挿入し、地山を削孔しながら上記鋼管を地山内に挿入した後、上記鋼管の後端部にダミー管を接続し、このダミー管にて上記長尺鋼管を押しながら上記鋼管の後端部が上記ガイド管内の所定の位置、好ましくは、上記ガイド管の先端部近傍にくるまで挿入し、しかる後に、上記削孔ロッドとダミー管とを回収して、上記鋼管の内部から周囲の地山に地盤固化剤を注入するようにしたので、樹脂製の管であるガイド管を打ち込む際には、従来のように樹脂製の管で上記打設された鋼管を推進する必要がないので、例えば、予め地山を削孔してから上記ガイド管を挿入したり、推進補助用の鋼管の外側に上記ガイド管を被せて、上記鋼管とガイド管とを一体に地山に打ち込んだ後、上記推進補助用の鋼管を回収するなどの方法を採れば、上記ガイド管に加わる衝撃を大幅に少なくできるので、鋼管の後端部に接続される樹脂製の管を、かつ、確実に地山内に挿入することができる。
このとき、上記鋼管を長尺鋼管とするとともに、削岩機が搭載されるガイドセルに、上記長尺鋼管を支持しながらスライドさせるスライド機構と上記長尺鋼管の支持部とガイドセルとの距離を伸縮させる手段と、上記ガイドセルを上下させる機構とを設け、上記長尺鋼管をスライドさせて上記ガイド管内へ上記長尺鋼管を挿入した後、上記長尺鋼管の支持部とガイドセルとの距離を縮めながら上記ガイドセルを上昇させて、上記長尺鋼管内に配置された削孔ロッドと削岩機とを接続して、上記長尺鋼管を打設するようにすれば、既製の削孔装置を改造しただけで、容易に長尺鋼管を打設することができる。
また、地盤固化剤の注入前に、上記長尺鋼管と上記ダミー管との接続部に注入用のダブルパッカーを挿入し、上記鋼管と上記ダミー管との接続部に地盤固化剤を注入することにより、長尺鋼管とガイド管との隙間を予め塞ぐことができるので、ダミー管を回収した後の長尺鋼管とガイド管との隙間から土砂や水の浸入を防ぐことができる。
According to the present invention, in the long tip receiving method, a guide pipe made of a resin having a diameter larger than the diameter of the steel pipe is placed prior to placing the long steel pipe, and the long steel pipe is placed in the guide pipe. After inserting the steel pipe into the natural ground while drilling the natural ground, connect a dummy pipe to the rear end of the steel pipe, and push the long steel pipe with the dummy pipe to the rear of the steel pipe. Insert until the end is in a predetermined position in the guide tube, preferably near the tip of the guide tube, and then collect the drilling rod and dummy tube, and from the inside of the steel tube Since the ground solidifying agent is injected into the natural ground, there is no need to propel the above-mentioned cast steel pipe with a resin pipe when driving a guide pipe which is a resin pipe as in the past. For example, after drilling a natural ground in advance, insert the above guide tube or propel If the guide pipe is put on the outside of the auxiliary steel pipe, the steel pipe and the guide pipe are driven into the ground, and then the propulsion auxiliary steel pipe is recovered, the Since the applied impact can be greatly reduced, the resin pipe connected to the rear end of the steel pipe can be surely inserted into the ground.
At this time, while making the said steel pipe into a long steel pipe, the distance of the support mechanism of the said long steel pipe, and a guide cell to slide while supporting the said long steel pipe on the guide cell in which a rock drill is mounted And a mechanism for moving the guide cell up and down, and after sliding the long steel pipe and inserting the long steel pipe into the guide pipe, the support part of the long steel pipe and the guide cell If the guide cell is raised while the distance is shortened, the drilling rod arranged in the long steel pipe is connected to the rock drill, and the long steel pipe is driven, the ready-made cutting By simply remodeling the hole device, a long steel pipe can be easily placed.
In addition, before the ground solidifying agent is injected, a double packer for injection is inserted into the connecting portion between the long steel pipe and the dummy tube, and the ground solidifying agent is injected into the connecting portion between the steel pipe and the dummy tube. By this, since the gap between the long steel pipe and the guide pipe can be closed in advance, it is possible to prevent intrusion of earth and sand and water from the gap between the long steel pipe and the guide pipe after the dummy pipe is collected.
以下、本発明の最良の形態について説明する。
図1(a)〜(e)は、本発明の最良の形態に係る長尺先受工法の作業手順の概要を示す模式図で、本例では、鋼管を推進しながら継ぎ足して長尺の鋼管とするのではなく、1本の長尺の鋼管を打設する場合について説明する。
まず、図1(a)に示すように、長尺鋼管12の打設に先行して、上記長尺鋼管12の径よりも径が大きく、長さが3m程度の、通常使用される鋼管と同じ長さのガイド管11を地山50の切羽面に最も近い位置の支保工51の背面から5度程度の仰角を付けて打ち込み、このガイド管11をガイドとして長尺鋼管12を打設する。このとき、上記ガイド管11が地山50の既に打設された長尺鋼管12により補強されていない部分に露出しないように、上記ガイド管11を、ガイド管11全体が、既に打設された長尺鋼管12の下側(支保工51側)に位置するような箇所に打込むことが好ましい。
本例では、上記ガイド管11として塩化ビニル管などの樹脂製の管を用いている。そして、図2(a)に示すように、通常使用される鋼管と同じ鋼管を推進補助用の鋼管(以下、補助用鋼管という)52とし、この補助用鋼管52の外側に上記ガイド管11を被せ、上記補助用鋼管52内に、先端部に削孔用の拡径ビット13aを備え、基端部13bが、カップリング14を介して、削孔装置20の削岩機21の出力軸21aに接続される削孔ロッド13を挿入するとともに、上記削岩機21をガイドセル22に沿って前進させ、切羽前方の地山50を削孔しながら上記補助用鋼管52とガイド管11とを一体に推進する。このとき、削岩機21の打撃が直接上記ガイド管11に伝わらないように、防震装置付きのズレ止め金具15を取付けておくことが好ましい。これにより、ガイド管11に加わる衝撃を大幅に少なくできるので、樹脂製のガイド管11を確実に地山内に挿入することができる。
上記ガイド管11の打設完了後には、上記ズレ止め金具15を取外して上記補助用鋼管52を回収するとともに、上記拡径ビット13aの径を縮小して、上記削孔ロッド13を回収する。これにより、切羽前方の地山50に樹脂製のガイド管11を打設することができる。なお、ガイド管11の打設後には、上記ガイド管11の引き抜け防止用のため、吹付けコンクリートにより口元コーキングを行う。
次に、図1(b)に示すように、上記ガイド管11の中に長さ9m(図では、長さを短くしてある)の長尺鋼管12を挿入する。具体的には、図2(b),(c)に示すように、削孔装置20の削岩機21を搭載してスライドさせるガイドセル22に、上記長尺鋼管12を把持する把持部23n,24nと、ガイドセル22に取付けられ、上記把持部23n,24nとガイドセル22との距離を伸縮させる昇降手段23m,24mとを備えたスライドセントライザー23,24を、上記ガイドセル22に沿って移動可能に取付けるとともに、削岩機21の上面にも保持部材25を設置して、上記スライドセントライザー23,24と上記保持部材25とにより、長尺鋼管12を上記削岩機21の上部に支持した後、後部のスライドセントライザー24を前方(切羽側)にスライドさせて上記長尺鋼管12を上記ガイド管11内に挿入する。このとき、上記挿入された長尺鋼管12内に、予め延長した削孔ロッド13を挿入し、上記長尺鋼管12の後端部に、上記削岩機21と接続するためのカップリング14を取付けておく。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described.
1 (a) to 1 (e) are schematic diagrams showing an outline of the work procedure of the long tip receiving method according to the best mode of the present invention. In this example, a long steel pipe is added while propelling the steel pipe. Instead, the case where a single long steel pipe is driven will be described.
First, as shown in FIG. 1 (a), a conventional steel pipe having a diameter larger than that of the
In this example, a resin pipe such as a vinyl chloride pipe is used as the guide pipe 11. As shown in FIG. 2 (a), the same steel pipe as that normally used is used as a propulsion auxiliary steel pipe (hereinafter referred to as an auxiliary steel pipe) 52, and the guide pipe 11 is provided outside the auxiliary steel pipe 52. In addition, the auxiliary steel pipe 52 is provided with a diameter expanding bit 13a for drilling at the tip, and the base end 13b is connected to the
After the guide tube 11 has been placed, the
Next, as shown in FIG. 1B, a
長尺鋼管12の挿入後には、図1(c)に示すように、上記長尺鋼管12内に図示しない削孔ロッドの拡径ビットにより、切羽前方の地山50を削孔しながら、上記長尺鋼管12を地山50内に打ち込む。詳細には、図3(a)に示すように、上記削岩機21を前方にスライドさせて上記カップリング14近傍まで移動させた後、ガイドセル用昇降手段26により上記ガイドセル22を上昇させるとともに、昇降手段23m,24mを作動させて、上記スライドセントライザー23,24の把持部23n,24nとガイドセル22との距離を縮め、削岩機21の中心と長尺鋼管12の中心、すなわち、上記削岩機21の出力軸21aと上記カップリング14の接続部との高さを一致させた後、上記削岩機21の位置を調整して、上記削岩機21と上記カップリング14とを接続する。
なお、上記作業中には、上記長尺鋼管12に余分な力がかからないように、把持部23n,24nとガイドセル22との距離が縮まる速度を、ガイドセル22の上昇速度に同調させるようにする必要がある。これにより、長尺鋼管12の挿入角度を保持したまま、上記長尺鋼管12と削岩機21とを確実に接続することができる。
その後、図3(b)に示すように、削岩機21を稼動させながら上記削岩機21を前方にスライドさせることにより、上記長尺鋼管12を地山50内に打ち込む。
この段階では、上記長尺鋼管12は、ほとんどの部分が切羽前方の地山50内に挿入されるが、後部の3m程度は上記ガイド管11の中にある。そこで、本例では、図1(d)に示すように、上記長尺鋼管12の後端部に押し切り削孔用のダミー管16を接続し、上記長尺鋼管12の後端部を上記ガイド管11内の所定の位置にくるまで上記長尺鋼管12を上記ガイド管11内に挿入し打設する。本例では、上記長尺鋼管12を有効利用するため、上記長尺鋼管12の後端部をガイド管11の先端部近傍にくるまで挿入するようにしている。
After insertion of the
During the above operation, the speed at which the distance between the
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the
At this stage, most of the
すなわち、図4(a)に示すように、上記カップリング14を取外して上記削岩機21を後方にスライドさせた後、削孔ロッド13を延長するとともに、上記長尺鋼管12の後端部に上記ダミー管16を接続する。そして、上記ダミー管16の後端部と削岩機21の出力軸21aとを上記カップリング14により接続した後、図4(b)に示すように、削岩機21を駆動させつつ前方にスライドさせ、上記長尺鋼管12を切羽前面の地山50内に更に挿入する。これにより、上記長尺鋼管12の後端部を上記ガイド管11の先端部近傍にくるまで上記地山50内に挿入することができる。なお、上記カップリング14を省略して、ダミー管16の後端部と削岩機21の出力軸21aとを当接させた状態で上記長尺鋼管12を挿入するようにしてもよい。
次に、図1(e)に示すように、上記長尺鋼管12内に注入用のダブルパッカー30を挿入して地盤固化剤を注入する。図5(a)〜(c)は、本例の注入方法の詳細を示す図で、まず、長尺鋼管12とダミー管16との接続部に注入用のダブルパッカー30を設置し、上記接続部に地盤固化剤を注入し、上記長尺鋼管12とガイド管11との隙間を予め塞いで長尺鋼管12とガイド管11との隙間から土砂や水の浸入を防ぐ処理を行った後、上記ダブルパッカー30を上記長尺鋼管12内に移動して、上記長尺鋼管12の側面に予め設けられた逆止弁付注入孔12hから、長尺鋼管12の周囲の地山50に地盤固化剤を注入して、上記地山50を補強する。
その後、上記ダブルパッカー30とダミー管16とを回収し、鋼管内充填用の塩化ビニル管17を用いて、上記長尺鋼管12内に充填材を注入する。最後に、図示しない支保工から下の部分に相当する位置に打設された上記ガイド管11を切断するなどして撤去し、次の支保工を構築する。上記ガイド管11は塩化ビニル管などの樹脂製の管なので、撤去作業を容易に行うことができる。
That is, as shown in FIG. 4 (a), after removing the
Next, as shown in FIG.1 (e), the
Thereafter, the
このように、本最良の形態によれば、長尺鋼管12の打設に先行して、上記長尺鋼管12の径よりも径が大きな、塩化ビニル管などの樹脂製のガイド管11を、推進補助用の鋼管52の外側に上記ガイド管11を被せて、上記鋼管52とガイド管11とを一体に地山50の切羽面に打ち込んだ後上記補助用鋼管52を回収し、上記ガイド管11の中に長尺鋼管12を挿入して、切羽前方の地山50を削孔しながら、上記長尺鋼管12を地山50内に打ち込み、更に、長尺鋼管12の後端部に押し切り削孔用のダミー管16を接続して、上記長尺鋼管12の後端部を上記ガイド管11の先端部近傍にくるまで打設した後、上記長尺鋼管12内に注入用のダブルパッカー30を挿入して地盤固化剤を注入して上記長尺鋼管12の周囲の地山50を補強するようにしたので、上記ガイド管に加わる衝撃を大幅に少なくできるので、長尺鋼管12の後端部に接続される樹脂製のガイド管11を確実に地山内に挿入することができる。また、1本の長尺鋼管12であってもこれを精度よく打設することができる。また、鋼管の接続作業が省略できるので、作業効率が大幅に向上する。
また、ガイド管11へ長尺鋼管12を挿入する際には、ガイドセル22に、長尺鋼管12を把持する把持部23n,24nとガイドセル22との距離を伸縮する昇降手段23m,24mが取付けられたスライドセントライザー23,24を取付け、長尺鋼管12を削岩機21の上部に支持しながら上記ガイド管11内に挿入し、挿入後は、上記把持部23n,24nとガイドセル22との距離を縮めながら上記ガイドセル22を上昇させて、上記長尺鋼管12と削岩機21とを接続し、上記長尺鋼管12を打設するようにすれば、既製の削孔装置を改造しただけで、容易に長尺鋼管12を打設することができる。
Thus, according to this best mode, prior to placing the
Further, when the
なお、上記最良の形態では、樹脂製のガイド管11を打ち込む際に、補助用鋼管52の外側に上記ガイド管11を被せて、上記補助用鋼管52とガイド管11とを一体に地山50に打ち込むようにしたが、例えば、予め地山を削孔してから上記ガイド管11を挿入するなど、上記樹脂製のガイド管11に加わる衝撃を少なくして打込む方法であれば、他の方法を用いてもよい。
また、上記例では、長尺鋼管12の挿入時及び打設時に、削孔装置20のガイドセル22に、スライドセントライザー23,24を取付けるようにしたが、削孔装置を2種類準備し、ガイド管11の打ち込みには既製の削孔装置を用い、長尺鋼管12の挿入と打ち込みには、スライドセントライザー23,24が予め取付けられた削孔装置を用いるようにすれば、作業効率を更に向上させることができる。
また、上記例では、長さが9m程度の長尺鋼管12を地山内に挿入した場合について説明したが、本発明は、普通鋼管を継ぎ足して長尺鋼管とした場合にも適用可能であることはいうまでもない。但し、本例のように、長尺鋼管12を用いれば、鋼管を継ぎ足すことがないので鋼管の構造が簡単になり、そのため、加工手間がかからないので、鋼管を安価に製造することができるという利点があるので、長尺鋼管12を用いることが好ましい。
また、1本の長尺鋼管12を用いた場合でも、その長さは上記長さに限定されるものではなく、トンネルの大きさや、用いる削孔装置20のストロークの長さ等により適宜設定される。
In the above-mentioned best mode, when the resin guide tube 11 is driven, the guide tube 11 is placed outside the auxiliary steel tube 52, and the auxiliary steel tube 52 and the guide tube 11 are integrated into the
In the above example, the slide centerers 23 and 24 are attached to the
In the above example, the case where the
Further, even when one
以上説明したように、本発明によれば、最後端部の管を樹脂製の管とした場合でも、上記樹脂管を容易に、かつ、確実に地山内に挿入することができるので、作業性を大幅に改善することができるとともに、工期を短縮することができる。 As described above, according to the present invention, even when the rearmost end tube is a resin tube, the resin tube can be easily and surely inserted into the ground, so that workability is improved. As well as the construction period can be shortened.
11 ガイド管、12 長尺鋼管、12h 逆止弁付の注入孔、13 削孔ロッド、
13a 拡径ビット、13b 削孔ロッドの基端部、14 カップリング、
15 ズレ止め金具、16 押し切り削孔用のダミー管、
20 削孔装置、21 削岩機、21a 出力軸、22 ガイドセル、
23,24 スライドセントライザー、23m,24m 昇降手段、
23n,24n スライドセントライザーの把持部、25 保持部材、
30 ダブルパッカー、50 地山、51 支保工、52 推進補助用の鋼管。
11 guide pipe, 12 long steel pipe, 12h injection hole with check valve, 13 drilling rod,
13a Expanding bit, 13b Base end of drilling rod, 14 Coupling,
15 Displacement stopper, 16 Dummy pipe for punching hole,
20 drilling device, 21 rock drill, 21a output shaft, 22 guide cell,
23, 24 Slide Centrizer, 23m, 24m Lifting means,
23n, 24n Slide centerer gripping part, 25 holding member,
30 Double packer, 50 Ground, 51 Supporting work, 52 Steel pipe for propulsion assistance.
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