JP2018062805A

JP2018062805A - 芯材埋設工法

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Publication number: JP2018062805A
Application number: JP2016201963A
Authority: JP
Inventors: 昌稔野並; Masatoshi Nonami
Original assignee: Kaisyo Inc
Current assignee: Kaisyo Inc
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: JP6542179B2

Abstract

【課題】芯材埋設工法として、単管のみの継ぎ足しで掘孔を継続でき、ロストビットによるコスト増を回避でき、掘削孔内に挿入した芯材を確実に強固に定着できる方法を提供する。【解決手段】ケーシングパイプ１の先端部に設けたリングビット２の内側に、パイロットビット３が挿嵌されてなる掘孔工具Ｔを用い、パイロットビット３を拘束状態に保持させて地盤Ｇを掘削する工程と、掘削孔Ｈ内にあるケーシングパイプ１の内部に、先端に係合連結具４を設けた回収用ロッド５を挿入し、係合連結具４をパイロットビット３の回収用係止部３２に係合させる工程と、リングビット２に対して非拘束状態としたパイロットビット３を回収用ロッド５と一体に抜出して回収する工程と、ケーシングパイプ１内に、芯材を挿入すると共にグラウトを注入する工程と、掘削孔Ｈ内に芯材を残置してケーシングパイプ１を地盤Ｇから引き抜く工程と、を順次経る。【選択図】図１０

Description

本発明は、先端部にビットを備えるケーシングに回転力及び打撃力を加えて地盤を掘削し、形成した掘削孔内にロックボルト等の芯材を埋設する工法に関する。

従来より、種々の法面やトンネル内壁等の地盤を安定させるために、地盤を掘削して形成される孔内に、異形鉄筋からなるロックボルト等の芯材を埋設すると共に、芯材周囲にセメントミルク等の固化材（グラウト）を充填して補強することが行われている。このような芯材埋設工法として、特に地質が悪く孔壁崩壊を生じ易い地盤に適用する場合、二重管ロックボルト工法が多用されている。

この二重管式ロックボルト工法では、一般的に、先端アウタービット（リングビット）を設けた外管と、先端にインナービットを設けた内管とからなる二重管型の掘孔工具を用い、この掘削工具に回転力及び打撃力を加えて地盤を掘孔すると共に、内管を通して掘削水や圧縮エアーを注入することで、発生する掘削土を内管と外管の間を通して排出し、所要深度の掘孔後にインナービット付きの内管を引き抜き、残置した外管内にロックボルトを挿入すると共に固化材を注入したのち、アウタービット付きの外管を引き抜くようにしている。しかるに、このような工法では、掘孔工具が複雑でコスト高になる上、二重管であるために削孔ロッドの継ぎ足しの際に外管と内管の両方の継ぎ足し操作を要することに加え、掘孔後の内管の引き抜き、ロックボルトの挿入、固化材の注入、外管の引き抜きという煩雑な手順を要することから、多大な労力及び時間を費やして作業能率に劣るという問題があった。

そこで、上記二重管式ロックボルト工法における作業能率の問題に対処する手段として、先端に穿孔ビットを取付けた中空状のロックボルトに、着脱手段を介して保護筒を外装し、ロックボルト及び保護筒を回転させつつ地盤に押し込んで掘孔したのち、ロックボルトの内部を通して固化材を注入すると共に、保護筒を抜出する自穿孔二重管ロックボルト工法が提案されている（特許文献１）。この工法では、ロックボルト自体が二重管の内管を構成し、掘孔後の内管引抜きが不要となって作業能率は向上するが、高価な穿孔ビットをロットビットとして地中に残し、且つ中空状のロックボルトを用いることで、施工コストが高く付いて汎用性に欠けるという難点があった。

また、内管を用いないロックボルト埋設工法として、管状のドリルロッド（ケーシングパイプ）の先端に、内周に軸方向に沿う嵌合溝を有するアウタービット（リングビット）を設け、このアウタービットの先端からドリルロッド内にロックボルトを挿入した上で、該アウタービットの嵌合溝にロックピン等の固定部材を介して嵌合する小型のロストビットを装着して地盤を掘孔し、掘孔後にドリルロッドを抜き出すが、掘孔中のドリルロッドの軸力及び回転力で前記固定部材が切断されることで、ドリルロッドから離脱したロストビットを地中に残置すると共に、ロックボルトを自重でドリルロッド内から抜出させて掘削孔内にセットし、最終的に掘削孔内に固化材を充填して定着させる工法も提案されている（特許文献２）。この工法では、内管を用いないために作業性は大きく向上するが、小型ではあってもロストビットを地中に残置するのでコスト高になる上、ドリルロッド抜出後の孔壁崩壊で固化材を均等に充填できなくなる可能性があり、また固定部材がうまく切断されず、ロストビットの離脱とロックボルトの抜出が不能になる懸念もある。

更に、二重管ロックボルト工法として、先端にアウタービットを取り付けた外管と、そのアウタービットの内側に取り付けられて内管の先端に位置するインナービットとを有する二重管の掘孔工具を用い、地盤を掘孔したのち、内管のみを抜出し、次いで地中に残置した外管内に芯材（ロックボルト）を挿入すると共に固化材を注入し、芯材によってインナービットを押圧してアウタービットに対する取付けを解除し、この芯材と外管との間に内管を挿入し、芯材及びインナービットを地中に残置しつつ外管及び内管を抜出する工法が提案されている（特許文献３）。この工法では、地上の掘削装置に対する内管の脱着操作を不要として作業性を改善しているが、インナービットをロストビットとして地中に残す点でコスト高になり、また該インナービットはアウタービットに対して摩擦力、木製ピンの如き留め具、ヒンジ等で取り付けるが、打撃による衝撃で掘孔が完了する前にアウタービットから外れて掘削不能になる懸念がある上、削孔ロッドの継ぎ足しの際に外管と内管の両方の継ぎ足し操作を要するという基本的な問題は解消されない。

特開２００２−１２９８９９号公報特開２００３−１０６１００号公報特開２０１３−０７９４８７号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて、掘削孔内にロックボルト等の芯材を埋設する工法として、従来の二重管ロックボルト工法のような煩雑な手順を要さず、且つ単管のみの継ぎ足しで掘孔を継続できる上、ロストビットによるコスト増を回避でき、また掘削孔内にグラウトを注入するまで孔壁崩壊の懸念がなく、掘削孔内に挿入した芯材を確実に強固に定着でき、加えて使用する掘孔工具が構造的に簡素で安価に製作できると共に、作動の信頼性に優れる工法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る芯材埋設工法は、ケーシングパイプ１の先端部に設けたリングビット２の内側に、後端に回収用係止部３２を備えたパイロットビット３が軸方向に拘束状態と非拘束状態とに周方向回動変位可能に挿嵌されてなる掘孔工具Ｔを用い、この掘孔工具Ｔのケーシングパイプ１に回転力及び打撃力を加え、その回転反力及び切削抵抗によってパイロットビット３を前記拘束状態に保持させて地盤Ｇを掘削する工程と、形成した掘削孔Ｈ内にあるケーシングパイプ１の内部に、先端にパイロットビット３の回収用係止部に対する係合連結具４を設けた回収用ロッド５を挿入し、その係合連結具４を回収用係止部３２に係合させる工程と、リングビット２に対して非拘束状態としたパイロットビット３を回収用ロッド５と一体にケーシングパイプ１内から抜出することにより、該パイロットビット３を地中から回収する工程と、パイロットビット３回収後のケーシングパイプ１内に、芯材６を挿入すると共にグラウト７を注入する工程と、掘削孔Ｈ内に芯材６を残置してケーシングパイプ１を地盤Ｇから引き抜く工程と、を順次経ることを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の芯材埋設工法において、パイロットビット３の回収用係止部３２は、軸線Ｏ方向に沿う後端軸部３１に側方へ突出する係止突片３２ａ，３２ａが設けられてなり、回収用ロッド５の係合連結具４は、パイロットビット３の後端軸部３１に外嵌し得る筒状部４ａに、先端から軸方向に入り込むガイド溝４１，４１と、このガイド溝４１，４１から連続してケーシングパイプ回転方向ｒとは逆の周方向へ延出する係止溝４２，４２とが切欠形成されてなり、パイロットビット３の回収に際し、ガイド溝４１，４１に係止突片３２ａ，３２ａが挿嵌するように、係合連結具４の筒状部４ａをパイロットビット３の後端軸部３１に外嵌し、次いで回収用ロッド５の捻回によって係止突片３２ａ，３２ａをガイド溝４１，４１から係止溝４２，４２側へ移行させることにより、該パイロットビット３を回収用ロッド５に係合連結させることを特徴としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の芯材埋設工法において、リングビット２は、内周の軸方向中間部に、複数の第１凸壁部２１が周方向に等配形成されると共に、これら第１凸壁部２１よりも先端側の内周部２０に、第１凸壁部２１よりも周方向幅の狭い複数の第２凸壁部２２が周方向に等配形成され、隣接する第１凸壁部２１，２１間が軸方向の挿通溝２３を構成し、各第１凸壁部２１に対して、各第２凸壁部２２が軸方向に重なって且つケーシングパイプ１の回転方向ｒとは反対側に偏って配置してなり、パイロットビット３は、外周の先端側に、リングビット２の挿通溝２３に対応する複数の係合凸部３３が周方向に等配形成され、各係合凸部３３が該挿通溝２３を通過し得る周方向幅を備えると共に、これら係合凸部３３よりも後部側の外周部に、抜け止め凸部３４が形成されてなり、係合凸部３３が軸方向においてリングビット２の挿通溝２３に臨む回動位置で前記非拘束状態、該挿通溝２３から外れる回動位置で前記拘束状態となるものとしている。

以下に、本発明の効果について図面の参照符号を附して説明する。請求項１の発明に係る芯材埋設工法によれば、ケーシングパイプ１に設けたリングビット２の内側に、パイロットビット３が挿嵌されてなる掘孔工具Ｔを用い、この掘孔工具Ｔに回転力及び打撃力を加えて単管掘りの形で地盤を掘孔するから、従来の二重管ロックボルト工法のような内管の着脱を伴う煩雑な手順を要さず、且つケーシングパイプ１のみの継ぎ足しで掘孔を継続できる上、掘孔後にケーシングパイプ１を地中に残置した状態で芯材６の挿入及びグラウト７の注入を行うから、孔壁崩壊の懸念がなく芯材６を確実に強固に定着できる。そして、パイロットビット３は、リングビット２に対して軸方向に拘束状態と非拘束状態とに回動変位可能であって、掘孔時には掘孔工具Ｔの回転に対する回転反力及び掘削抵抗によって前記拘束状態に保持されるから、ケーシングパイプ１に与えられる回転力及び打撃力が確実に伝達されて高い掘削機能を発揮できる。しかも、掘孔後のパイロットビット３は回収用ロッド５に係合連結させて地中から回収されるから、従来のようなロストビットによるコスト増を回避できることに加え、該パイロットビット３を繰り返し再利用できるので、そのコスト的な制約が少なく、専ら掘削力を高める面から構造や材料等の仕様を選択できる。また、パイロットビット３はリングビット２に対して軸方向に拘束状態と非拘束状態とに回動変位できればよいから、両ビット２，３間の嵌合構造を簡素に設定できるという利点もある。なお、掘孔後のパイロットビット３を拘束状態から非拘束状態へ変位させるには、ケーシングパイプ１を掘孔時の回転方向とは逆方向に少し回転させるか、もしくは該パイロットビット３に係合連結後の回収用ロッド５をケーシングパイプ１の掘孔時の回転方向に少し回転（捻回）させるだけでよい。

請求項２の発明によれば、掘孔後のパイロットビット３の回収に際し、その回収用係止部３２の係止突片３２ａ，３２ａを回収用ロッド５の係合連結具４のガイド溝４１，４１を挿嵌させ、次いで回収用ロッド５をケーシングパイプ１の回転方向へ捻回することで、係止突片３２ａ，３２ａが係合連結具４の係止溝４２，４２側へ移行し、もって該パイロットビット３が係合連結具４に軸方向移動不能に係合連結するから、リングビット２に対して前記非拘束状態とした該パイロットビット３を回収用ロッド５と一体にケーシングパイプ１内から引き抜いて容易に回収できる。

請求項３の発明によれば、パイロットビット３をリングビット２に対して軸方向に拘束状態と非拘束状態とに回動変位可能に挿嵌する上で、リングビット２の内周に複数の第１凸壁部２１及び第２凸壁部２２を設け、隣接する第１凸壁部２１，２１間で軸方向の挿通溝２３を構成する一方、パイロットビット３の外周にリングビット２の挿通溝２３に対応する複数の係合凸部３３と抜け止め凸部３４を設けるだけでよいから、両ビット２，３を安価に製作できると共に、高い作動信頼性が得られる。

本発明の一実施形態に係る芯材埋設工法に用いる掘孔工具を示す縦断側面図である。同掘孔工具における掘削ヘッド部を示し、（ａ）は先端側から見た斜視図、（ｂ）は後端側から見た斜視図である。同掘削ヘッド部を示し、（ａ）はパイロットビットが非拘束状態にあるときの正面図、（ｂ）は同拘束状態にあるときの正面図である。同パイロットビットの正面図である。同掘孔工具のリングビットの正面図である。図５のＸ−Ｘ線の矢視断面図である。同芯材埋設工法に用いる回収用ロッドに設ける係合連結具の斜視図である。同係合連結具を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は背面図である。同係合連結具のパイロットビットに対する連結操作を（ａ）〜（ｃ）の順に示す斜視図である。同芯材埋設工法における掘孔完了からパイロットビットの回収までの工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す縦断側面図である。同芯材埋設工法におけるパイロットビット回収後の芯材挿入から芯材定着までの工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す縦断側面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る芯材埋設工法について、図面を参照して具体的に説明する。なお、この実施形態の芯材埋設工法では、図１〜図６に示す掘孔工具Ｔと、図７〜図９に示す係合連結具４付きの回収用ロッド５とを用いる。

図１に示すように、この芯材埋設工法に使用する掘孔工具Ｔは、仮想線で示す円筒状のケーシングパイプ１の先端部に、リングビット２とその内側のパイロットビット３とからなる掘削ヘッド部１０を設けたものである。そして、ケーシングパイプ１は、後端部が図示されないドリフター等を備えた掘削装置に連結され、該掘削装置によって軸線Ｏ回りに回転方向ｒ（図２，図３参照）に向けた回転力と、軸方向先端側へ向けた打撃力、及び必要に応じて軸方向先端側へ向けた推進力が与えられる。なお、ケーシングパイプ１とリングビット２及びパイロットビット３は鋼材等の金属材料からなるが、リングビット２及びパイロットビット３の先端面には、図２（ａ）（ｂ）で示すように、ビット本体よりも高硬度の超硬合金等からなるボタン型の多数個（図では２１個）の掘削チップ８が略均等に分散するように植設されている。

リングビット２は、全体が円筒状をなし、外周に雄ネジ２ａを刻設した後部側をケーシングパイプ１の内周に雌ネジ１ａを刻設した下端部に螺挿することにより、該ケーシングパイプ１に同心状に連結されている。なお、これら雌雄のネジ１ａ，２ａの捩れの向きは、掘孔時のケーシングパイプ１の回転力で螺合が深まる方向に設定されている。また、該リングビット２の内径はケーシングパイプ１の内径と略等しいが、該ケーシングパイプ１の中間部から先端側はケーシングパイプ１と略等しい外径から先端側へ向けてテーパー状に拡径している。そして、この拡径した外周部には、軸方向に沿う断面凹円弧状の排出溝２５の複数本（図では８本）が周方向に等配形成されている。

また、リングビット２の内周には、図５及び図６にて詳細に示すように、その径方向中間部に複数（図では３つ）の第１凸壁部２１が周方向に等配形成され、隣接する第１凸壁部２１，２１間が軸方向の挿通溝２３を構成すると共に、これら第１凸壁部２１よりも先端側の内周部２０に、第１凸壁部２１よりも周方向幅の狭い複数の第２凸壁部２２が周方向に等配形成されている。そして、各第２凸壁部２２は、各第１凸壁部２１に対して軸方向に重なって且つケーシングパイプ１の回転方向ｒとは反対側に偏って配置しており、その偏り側の側縁部が第１凸壁部２１の片側の側縁部と周方向で同じ位置になっている。

一方、パイロットビット３は、図１で示すように、先端側が後端側より大径となる概略多段の円柱状をなし、リングビット２の内側に先端が該リングビット２よりも前方へ突出する状態に挿嵌されている。その先端側の径大の本体部３０は、図４でも示すように、全長の１／２強の長さを有し、外周にリングビット２の挿通溝２３に対応する複数（図では３つ）の先端側の係合凸部３３及び後部側の抜け止め凸部３４が各々周方向に等配形成されている。また、パイロットビット３の径小の後端側は、回収用係止部３２として、後端軸部３１の軸方向中間部に一対の係止突片３２ａ，３２ａが径方向両側に突設されている。なお、図３で示すように、係止突片３２ａ，３２ａの突設方向に対して直交する径方向の両側は、後端軸部３１及び両係止突片３２ａ，３２ａを含む回収用係止部３２の全体に平行切除する形で平坦面になっている。

パイロットビット３の各係合凸部３３と各抜け止め凸部３４は、リングビット２の挿通溝２３を軸方向に通過し得る周方向幅を備えており、相互に軸方向に対向配置すると共に、両凸部３３，３４間がリングビット２の第１凸壁部２１の軸方向幅よりも広く離間している。そして、図１〜図３に示すように、該パイロットビット３の係合凸部３３及び抜け止め凸部３４の位置での外接円径がリングビット２の内径より僅かに小さく、且つ該リングビット２の第１凸壁部２１及び第２凸壁部２２の位置での内接円径がパイロットビット３の本体部３０の外径より僅かに大きく設定されている。

上記構成により、リングビット２に挿嵌したパイロットビット３は、その離間した係合凸部３３と抜け止め凸部３４の間にリングビット２の第１凸壁部２１が配置した状態で、該リングビット２に対して周方向に回動可能である。その回動範囲は、パイロットビット３の各係合凸部３３がリングビット２における隣接する第２凸壁部２２，２２間の内周部２０に配置していることで、該内周部２０内での係合凸部３３の周方向可動範囲となる。すなわち、該係合凸部３３は、そのケーシングパイプ回転方向ｒの後方側の側縁部３３ａが第２凸壁部２２の同回転方向ｒの前方側の側縁部２２ａに当接する位置と、同前方側の側縁部３３ｂが第２凸壁部２２の同回転方向ｒの前方側の側縁部２２ｂに当接する位置との間で移動可能である。

そして、パイロットビット３は、図２（ａ）に示すように、その係合凸部３３及び抜け止め凸部３４が軸方向においてリングビット２の挿通溝２３に臨む回動位置では、係合凸部３３及び抜け止め凸部３４が該挿通溝２３を通過する形で、リングビット２に対して軸方向移動可能な非拘束状態となる。一方、図２（ｂ）に示すように、係合凸部３３及び抜け止め凸部３４が軸方向においてリングビット２の第１凸壁部２１に臨む回動位置では、リングビット２に対して軸方向移動不能な拘束状態となる。従って、掘孔工具Ｔの組み立てにおいて、パイロットビット３は、係合凸部３３又は抜け止め凸部３４がリングビット２の挿通溝２３に臨むように位置決めすることで、該リングビット２に対して先端側及び後端側のいずれからでも挿嵌できると共に、挿嵌後の該パイロットビット３をケーシングパイプ１の回転方向ｒとは逆方向に回動変位させることで軸方向移動不能な拘束状態に転換できる。すなわち、この拘束状態でのパイロットビット３は、掘孔工具Ｔの先端側を下向きにした場合には抜け止め凸部３４がリングビットの第１凸壁部２１に当接し、逆に掘孔工具Ｔの先端側を上向きにした場合には係合凸部３３が同第１凸壁部２１に当接するから、自重で外へ抜落したり逆にケーシングパイプ１の内奥側へ落ち込んだりする懸念はない。

この掘孔工具Ｔに回転力及び打撃力を加えて地盤を掘孔する際、パイロットビット３は、回転反力と掘削抵抗により、図２（ｂ）に示すように、前記軸方向の拘束状態において各係合凸部３３の側縁部３３ａがリングビット２の各第２凸壁部２２の側縁部２２ａに押接することで、ケーシングパイプ１に付与された回転力がリングビット２を介して伝達されると共に、図１に示すように、各係合凸部３３の後端面３３ｃにリングビット２の各第１凸壁部２１の前端面２１ａが押接することで、ケーシングパイプ１に加わる打撃力及び軸方向推進力が伝達され、もってリングビット２と協動して高い掘削能力を発揮する。

なお、図１〜図４で示すように、パイロットビット３には、後端から軸線Ｏに沿って先端部近傍に至る中心ブロー孔３５ａと、その前端から分岐してビット先端面に至る２本の分岐ブロー孔３５ｂ，３５ｂと、各分岐ブロー孔の先端開口からビット先端面に沿ってビット周縁部に至るブロー溝３５ｃとが形成されており、掘孔時にケーシングパイプ１内に供給される圧縮空気が中心ブロー孔３５ａ及び分岐ブロー孔３５ｂ，３５ｂを通してビット先端面へ噴出するように設定されている。しかして、該圧縮空気は、リングビット２の挿通溝２３を通して隣接する第２凸壁部２２，２２の間からもビット先端面へ噴出し、掘削で生じた繰り粉を空気流に伴って、リングビット２の周囲の排出溝２５から掘削孔とケーシングパイプ１の外周との隙間を通して後方へ排出する。

図７及び図８は、この芯材埋設工法に用いる回収用ロッド５の先端に装着する係合連結具４を示す。この係合連結具４は、削孔後のパイロットビット３を回収する際に、該パイロットビット３の回収用係止部３２に係合連結させるものであり、全体的に略円筒状で鋼材等の金属材料からなり、前方へ開放した前部側の筒状部４ａと、後方へ開放して内周に雌ねじ４４ａを刻設した有底の取付孔４４を有する後部側の筒状部４ｂとが同心状に一体化している。

その前部側の筒状部４ａには、前端の径方向両側位置から軸方向へ入り込む一対のガイド溝４１，４１と、これらガイド溝４１，４１から連続してケーシングパイプ回転方向ｒとは逆の周方向へ延出する係止溝４２，４２とが切欠形成されている。そして、該筒状部４ａの内径はパイロットビット３の後端軸部３１の外径に対し、ガイド溝４１の幅は同回収用係止部３２の係止突片３２ａの周方向幅に対し、係止溝４２は同係止突片３２ａの軸方向幅に対し、それぞれ若干大きく設定されている。

また、後部側の筒状部４ｂは、外周に軸方向に沿う複数本（図では３本）の凸条部４３が周方向に等配形成されており、これら凸条部４３の位置での外接円径がケーシングパイプ１及びリングビット２の内径よりも僅かに小さく設定されている。そして、この筒状部４ｂの取付孔４４には、図７の仮想線で示す回収用ロッド５の雄ねじ（図示省略）付きの先端側を螺挿するようになっている。

上記構成の係合連結具４をパイロットビット３の回収用係止部３２に係合連結させるには、まず図９（ａ）で示すように、両ガイド溝４１，４１が回収用係止部３２の両係止突片３２ａ，３２ａに臨むように、係合連結具４の先端側をパイロットビット３の後端側に同心状に対向させ、次いで図９（ｂ）で示すように、両ガイド溝４１，４１に回収用係止部３２の両係止突片３２ａ，３２ａが入り込む形で、係合連結具４の前部側の筒状部４ａをパイロットビット３の後端軸部３１に挿嵌させたのち、図９（ｃ）で示すように、回収用ロッド５の捻回操作によって該係合連結具４をケーシングパイプ回転方向ｒに回転変位させることにより、回収用係止部３２の両係止突片３２ａ，３２ａの係合位置をガイド溝４１，４１から係止溝４２，４２へ移行させればよい。これにより、パイロットビット３は係合連結具４に対して軸方向に離脱不能となる。なお、パイロットビット３の回収用係止部３２に対する係合連結具４の当初の向きが合っていなくても、回収用ロッド５を押接しながら捻回させれば、両ガイド溝４１，４１が両係止突片３２ａ，３２ａに臨む向きになった時点で、筒状部４ａがパイロットビット３の後端軸部３１に挿嵌する。

次に、上記構成の掘孔工具Ｔ及び回収用ロッド５を用いた本発明の芯材埋設工法の実施形態について、図１０及び図１１を用いて具体的に説明する。なお、この実施形態では、法面の地盤Ｇに対し斜め下向きに掘孔する場合を例示している。

この芯材埋設工法では、図１０（ａ）で示すように、パイロットビット３を前記拘束姿勢とした掘孔工具Ｔをドリフター等を備えた掘削装置（図示省略）に装着し、一般的な単管掘りと同様に、該掘孔工具Ｔに回転力及び打撃力と必要に応じて軸方向先端側への推進力を与えることにより、地盤Ｇを掘孔して所定深度の掘削孔Ｈを形成する。なお、この掘孔過程では、パイロットビット３は、既述のように、回転反力と掘削抵抗によって拘束状態を維持し、リングビット２と協動して高い掘削能力を発揮する。また、掘削中に生じる繰り粉は、ケーシングパイプ１内に供給されてビット先端面から噴出する圧縮空気により、リングビット２の周囲の排出溝２５から掘削孔Ｈとケーシングパイプ１の外周との隙間を通して後方へ排出される。

かくして掘削孔Ｈを形成後、図１０（ｂ）で示すように、地中にあるケーシングパイプ１内に後方から、先端に係合連結具４を装着した回収用ロッド５を挿入する。この挿入時の回収用ロッド５は、係合連結具４の周囲から突出した複数の凸条部４３により、ケーシングパイプ１に対する偏心が抑止される。そして、図１０（ｃ）で示すように、回収用ロッド５の係合連結具４をパイロットビット３の回収用係止部３２に嵌合させ、該回収用ロッド５をケーシングパイプ回転方向ｒに捻回することにより、係合連結具４と回収用係止部３２とを係合連結すると共に、更に該回収用ロッド５を捻回することで、パイロットビット３をリングビット２に対して非拘束状態に回動変位させる。

なお、このように回収用ロッド５の捻回によってパイロットビット３を非拘束状態に転換する代わりに、図１０（ａ）で示すように所定深度の掘削孔Ｈを形成した段階で、ケーシングパイプ１を掘孔時の回転方向とは逆方向に少し回転させることで、予め該パイロットビット３を非拘束状態に転換しておいてもよい。また、回収用ロッド５の係合連結具４をパイロットビット３の回収用係止部３２に係合連結させたのち、ケーシングパイプ１を前記逆方向に回転させることで、該パイロットビット３を非拘束状態に転換してもよい。ただし、掘孔後のパイロットビット３の地盤Ｇに対する接触抵抗が小さい場合、ケーシングパイプ１の逆方向回転でパイロットビット３が拘束状態のまま共回りする可能性もあるため、回収用ロッド５の捻回によってパイロットビット３を非拘束状態に転換する方法が推奨される。

上述のように回収用ロッド５に非拘束状態のパイロットビット３を係合連結したのち、図１０（ｄ）で示すように、該回収用ロッド５を掘削孔Ｈ内から引き抜くことにより、パイロットビット３を地中から回収する。これにより、図１０（ｅ）で示すように、掘削孔Ｈ内にケーシングパイプ１及びリングビット２が残置された状態となる。

次に、ケーシングパイプ１及びリングビット２を残置した掘削孔Ｈ内に、図１１（ａ）で示すように、先端側に掛かり防止具６１を嵌着した異形鉄筋等の金属材からなる芯材６を挿入すると共に、図１１（ｂ）で示すように、セメントミルク等のグラウト７を注入する。この芯材６の挿入とグラウト７の注入は、いずれかを先に前後して行ってもよいし、同時に行ってもよい。なお、芯材６の掛かり防止具６１は、該芯材６に外嵌する一対のリング部６１ａ，６１ａに、周方向に等配する複数本の弧状片６１ｂが両端で一体化したものである。

芯材６の挿入とグラウト７の注入を行ったのち、図１１（ｃ）で示すように、残置していたケーシングパイプ１をリングビット２と一体に引き抜く。この引き抜きの際、掘削孔Ｈ内にグラウト７が満たされているから、孔壁の崩壊が防止されると共に、芯材６の先端側の周囲に掛かり防止具６１の弧状片６１ｂが張出しているため、抜け出すリングビット２の内周の凹凸が該芯材６の先端や表面凹凸に引っ掛かる懸念もない。

しかして、ケーシングパイプ１及びリングビット２の抜出後、図１１（ｄ）で示すように、所要時間を経て掘削孔Ｈ内のグラウト７が硬化することで、挿入した芯材６が掘削孔Ｈの略中心部で確実に強固に定着し、もって地盤Ｇが効果的に補強される。

このような芯材埋設工法では、掘孔工具Ｔによって単管掘りの形で地盤Ｇを掘孔するから、従来の二重管ロックボルト工法のような内管の着脱を伴う煩雑な手順を要さず、且つ単管つまりケーシングパイプ１のみの継ぎ足しで掘孔を継続できるから、作業性がよく、高い施工効率が得られる。しかも、掘孔後のパイロットビット３は回収用ロッド５に係合連結させて地中から回収されるから、従来のようなロストビットによるコスト増を回避できることに加え、該パイロットビット３を繰り返し再利用できるので、そのコスト的な制約が少なく、専ら掘削力を高める面から構造や材料等の仕様を選択できる。

本発明の芯材埋設工法に用いる掘孔工具Ｔでは、パイロットビット３はリングビット２に対して軸方向に拘束状態と非拘束状態とに回動変位できればよく、両ビット２，３間の嵌合構造については実施形態で例示した以外に種々設定可能である。例えば、パイロットビット３に関し、リングビット２の後端側からのみ挿嵌する構成では、抜け止め凸部３４を周方向に連続する環状凸部としてもよい。また、リングビット２に関し、実施形態では内周の第１凸壁部２１と第２凸壁部２２とが軸方向に離間しているが、両凸壁部２１，２２がＬ字形に連続する形態でも差し支えない。

一方、回収用ロッド５の係合連結具４は、パイロットビット３の回収用係止部３２を係合連結できればよく、例示したような筒状部４ａにガイド溝４１，４１及び係止溝４２，４２を切欠形成したものに限らず、例えば開閉式のクランプアームで回収用係止部３２に係脱する機構を始めとして、種々の係合連結機構を備えるものを採用できる。そして、パイロットビット３側の回収用係止部３２は、これら係合連結具４の係合連結機構に対応する形態とすればよい。ただし、実施形態で例示した係合連結具４は、可動部のない簡素な構造であるため、故障の懸念がなく且つ低コストで製作できるという利点がある。

その他、本発明においては、用いる掘孔工具Ｔにおけるリングビット２の外周形状、パイロットビット３のビット面の形態、両ビット２，３に植設する掘削チップ８の数及び配置、回収用ロッド５に対する係合連結具４の取付構造、芯材６の表面形状等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

１ケーシングパイプ
２リングビット
２０内周部
２１第１凸壁部
２２第２凸壁部
２３挿通溝
３パイロットビット
３１後端軸部
３２回収用係止部
３２ａ係止突片
３３係合凸部
３４抜け止め凸部
４係合連結具
４ａ筒状部
４１ガイド溝
４２係止溝
５回収用ロッド
６芯材
７グラウト
Ｇ地盤
Ｈ掘削孔
Ｏ軸線
ｒケーシングパイプ回転方向
Ｔ掘孔工具

Claims

ケーシングパイプの先端部に設けたリングビットの内側に、後端に回収用係止部を備えたパイロットビットが軸方向に対して拘束状態と非拘束状態とに回動変位可能に挿嵌されてなる掘孔工具を用い、
この掘孔工具のケーシングパイプに回転力及び打撃力を加え、その回転反力及び掘削抵抗によってパイロットビットを前記拘束状態に保持させて地盤を掘削する工程と、
形成した掘削孔内にあるケーシングパイプの内部に、先端に前記パイロットビットの回収用係止部に対する係合連結具を設けた回収用ロッドを挿入し、その係合連結具を回収用係止部に係合させる工程と、
リングビットに対して非拘束状態としたパイロットビットを前記回収用ロッドと一体にケーシングパイプ内から抜出することにより、該パイロットビットを地中から回収する工程と、
パイロットビット回収後のケーシングパイプ内に、芯材を挿入すると共にグラウトを注入する工程と、
掘削孔内に前記芯材を残置してケーシングパイプを地盤から引き抜く工程と、
を順次経ることを特徴とする芯材埋設工法。
前記パイロットビットの回収用係止部は、軸線方向に沿う後端軸部に側方へ突出する係止突片が設けられてなり、
前記回収用ロッドの係合連結具は、前記パイロットビットの後端軸部に外嵌し得る筒状部に、先端から軸方向に入り込むガイド溝と、このガイド溝から連続してケーシングパイプ回転方向とは逆の周方向へ延出する係止溝とが切欠形成されてなり、
パイロットビットの回収に際し、前記ガイド溝に前記係止突片が挿嵌するように、回収用ロッドの筒状部をパイロットビットの後端軸部に外嵌し、次いで回収用ロッドの捻回によって前記係止突片を前記ガイド溝から前記係止溝側へ移行させることにより、該パイロットビットを回収用ロッドに係合連結させることを特徴とする請求項１に記載の芯材埋設工法。
前記リングビットは、内周の軸方向中間部に、複数の第１凸壁部が周方向に等配形成されると共に、これら第１凸壁部よりも先端側の内周部に、第１凸壁部よりも周方向幅の狭い複数の第２凸壁部が周方向に等配形成され、隣接する第１凸壁部間が軸方向の挿通溝を構成し、各第１凸壁部に対して、各第２凸壁部が軸方向に重なって且つケーシングパイプ回転方向とは反対側に偏って配置してなり、
前記パイロットビットは、外周の先端側に、リングビットの挿通溝に対応する複数の係合凸部が周方向に等配形成され、各係合凸部が該挿通溝を通過し得る周方向幅を備えると共に、これら係合凸部よりも後部側の外周部に、抜け止め凸部が形成されてなり、係合凸部が軸方向においてリングビットの挿通溝に臨む回動位置で前記非拘束状態、該挿通溝から外れる回動位置で前記拘束状態となる、請求項１又は２に記載の芯材埋設工法。