JP3030013B2 - 無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管 - Google Patents

無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管

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JP3030013B2
JP3030013B2 JP9365461A JP36546197A JP3030013B2 JP 3030013 B2 JP3030013 B2 JP 3030013B2 JP 9365461 A JP9365461 A JP 9365461A JP 36546197 A JP36546197 A JP 36546197A JP 3030013 B2 JP3030013 B2 JP 3030013B2
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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(石油備
蓄用等の地下空洞等を含む)を掘削する無拡幅鋼管先受
式掘削方法で用いる鋼管に関し、トンネルの掘削技術分
野に属する。
【0002】
【従来の技術】 トンネルを掘削する場合、掘削された
トンネル壁面を形成する土砂または岩石、岩盤等の弛み
防止、及び施工の安全性を確保するために、掘削に先だ
って、トンネルの掘削切羽前方の地山の補強を行ない、
トンネルを掘削する拡幅鋼管先受式掘削方法が用いられ
ている。
【0003】この方法は、図10に示すように、鋼管打
込装置Aによって鋼管Bの後端部を叩くことにより、ト
ンネルCの掘削切羽Dの周辺部から地山E内に該トンネ
ルCの軸方向やや外方に向けて鋼管Bを打ち込み、その
後、該鋼管Bの後端部からモルタルまたは、地山硬化用
の薬液等をトンネルCの掘削切羽D前方の地山Eに注入
することによる該地山Eの硬化と、該鋼管Bの剛性とに
よって上記掘削切羽D前方の地山Eの補強を行ない、ト
ンネルCを掘削するものである。
【0004】ところで、上記のように、鋼管打込装置A
によって鋼管Bを地山Eに打ち込む場合、この鋼管打込
装置Aの構造上、該鋼管Bの後端部がトンネルC側に突
出するので、これを回避しようとすると、予め、その鋼
管Bの後端部をトンネルCとなる空間Fより大きく掘削
する余掘りが必要となる。つまり、トンネルC側に突出
した長尺鋼管Bの後端部と余掘り部分Gとを覆うために
コンクリートをトンネルCとして必要な空間Fを確保す
る位置まで打設する作業が別途必要となり、材料費や施
工費が上昇する問題が生じるのである。
【0005】そこで、余掘りを必要としないように、鋼
管後端部に樹脂管を接続したものを、該鋼管後端部が切
羽前方の掘削領域外に位置するまで打ち込むことが考え
られる。この場合、図11に示すように、鋼管打込装置
Aによって鋼管Hの後端部に接続した樹脂管Iの後端部
を叩くことにより、該鋼管HをトンネルCの掘削切羽D
の周辺部から地山E内に該トンネルCの軸方向やや外方
に向けて鋼管Hの後端部が切羽D前方の掘削領域J外に
位置するまで打ち込み、その後、切羽Dの手前側に露出
する該樹脂管Iの後端部から鋼管H内を通じてモルタル
または、地山硬化用の薬液等をトンネルCの掘削切羽D
前方の地山Eに注入することによる該地山Eの硬化と、
該鋼管Hの剛性とによって上記掘削切羽D前方の地山E
の補強を行ない、上記掘削領域J内に残る樹脂管Iと共
にトンネルCを掘削するので、上述のような問題が解決
されることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鋼管Hを
トンネルCの掘削切羽Dの周辺部から地山E内に鋼管H
の後端部が切羽前方の掘削領域J外に位置するまで打ち
込む場合、鋼管打込装置Aによって樹脂管Iの後端部を
叩くことによって該鋼管Hを地山E内に打ち込むので、
鋼管Hが地山Eの深部に進むにつれて、鋼管Hに対する
抵抗力が大きくなり、強度の弱い樹脂管Iがこの抵抗力
に耐えきれずに破壊してしまう問題がある。その結果、
トンネルC側に突出するはずの樹脂管Iが地山Eに埋も
れてしまい、該樹脂管Iの後端部から鋼管H内を通じて
モルタルまたは、地山硬化用の薬液等をトンネルCの掘
削切羽D前方の地山Eに注入することができない問題が
発生する。
【0007】そこで、本発明は、トンネルの掘削方法で
用いる鋼管として、鋼管後端部に樹脂管を接続し、該鋼
管をその後端部が切羽前方の掘削領域外に位置するまで
地山に打ち込む時に、打込荷重が該樹脂管に伝達されな
い無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管の提供を課題
とする。なお、無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管
においては、トンネルとして石油備蓄等の地下空洞等を
含む。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【0009】まず、本願の請求項1に係る発明(以下、
第1発明という)は、鋼管後端部に樹脂管を接続し、該
鋼管後端部が切羽前方の掘削領域外に位置するまで、該
鋼管をトンネルの掘削切羽の周辺部から地山内に該トン
ネルの軸方向やや斜め外方に向けて打ち込んだ後、上記
掘削領域内に残る樹脂管と共に上記切羽を掘削する無拡
幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管において、鋼管後端
部の内側に樹脂管が嵌合可能なように、該後端部がその
前方より滑らかに拡径されていることを特徴とする。
【0010】また、請求項2に係る発明(以下、第2発
明という)は、上記第1発明の無拡幅鋼管先受式掘削方
法で用いる鋼管において、鋼管後端部の拡径部は、ベル
加工によって成形されていることを特徴とする。
【0011】上記の構成によれば、次のような作用が得
られる。
【0012】まず、第1の発明によれば、鋼管後端部
は、その内側に樹脂管が嵌合可能なように拡径されてい
るので、該樹脂管をその外側が鋼管の拡径部となるよう
に該鋼管に接続することができる。そして、該樹脂管の
外側に鞘管を嵌合させると、該鞘管の先端面が鋼管の拡
径部の後端面に当接することになるので、該鞘管の樹脂
管後端面より後方に突出する後端部を叩くことによっ
て、打込荷重が上記鞘管を介して直接鋼管に伝達される
ことになり、該打込荷重が樹脂管に伝達されずに該鋼管
をその後端部が切羽前方の掘削領域外に位置するまで打
ち込むことができる。したがって、上記樹脂管は破壊さ
れないで掘削領域内に残っているので、樹脂管から鞘管
を取り外しても樹脂管が地山に埋まってしまうことがな
い。その結果、該樹脂管後端部が切羽の手前側に露出す
るので、樹脂管後端部から鋼管内を通じて地山に硬化材
を注入することができる。しかも、上記掘削領域内に残
っているのは樹脂管なので、該樹脂管と共に上記切羽を
掘削することができる。また、鋼管後端部の拡径部がそ
の前方より滑らかに拡径されているので、該拡径部が地
山内で引っ掛かることなくスムーズに鋼管を打ち込むこ
とができる。
【0013】また、第2の発明によれば、鋼管後端部の
拡径部は、ベル加工によって成形されているので、該拡
径部を簡単に成形することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管について説明す
る。
【0015】この鋼管1は、図1に示すように、先端部
1aから長手方向に所定の間隔をおいて複数の注入孔1
b…1bと、後端部の内側に樹脂管2が嵌合可能なよう
に該後端部がその前方から滑らかに拡径された拡径部1
cとを有する形状となっている。
【0016】そして、上記鋼管1の拡径部1cの内側
に、樹脂管2の先端部2aが嵌合されて、該樹脂管2の
先端部2aの外側が鋼管1の拡径部1となるように該鋼
管1に樹脂管2が接続されている。また、該鋼管1と樹
脂管2の内径がほぼ同一のものとされている。
【0017】つぎに、この鋼管1を用いた無拡幅鋼管先
受式掘削方法によるトンネルの掘削工程について説明す
る。
【0018】まず、第1工程について説明すると、図2
に示すように、上記鋼管1に接続された樹脂管2の外側
に円筒状の鞘管3が嵌合されて取り付けられる。なお、
この鞘管3は、該樹脂管2から取り外しが可能となって
いる。
【0019】そして、この鞘管3は、該鞘管3の先端面
3aを上記鋼管1の拡径部1bの後端面1cに当接した
状態で、該鞘管2の後端部2bが該樹脂管2の後端面2
cより後方に突出すると共に、鋼管1の拡径部1cの外
径と鞘管3の外径がほぼ同一とされている。
【0020】つぎに、第2工程について説明すると、上
記鋼管1に接続した樹脂管2の外側に鞘管3が取り付け
られた状態で、図3、4に示すように、該鞘管3の後端
部3bから鋼管1の内部にロッド4を介して鋼管打込装
置5に連結されたドリル6を挿入すると共に、該鋼管1
が該鋼管打込装置5にセットされる。そして、上記鋼管
打込装置5にセットされた鋼管1の先端部1aがトンネ
ル7の掘削切羽8の周辺部に押し当てられる。
【0021】なお、上記ドリル6は拡縮可能な刃部6a
…6aを有し、上記鋼管1の内部にとどまっている時
は、鋼管1の内部を進退移動できるように該刃部6a…
6aが縮径するようになっており、地山9に突入する時
は、刃部6a…6aが鋼管1の外径より大きく拡径する
ようになっている。また、このドリル6は、ロッド4を
介して鋼管打込装置5から回転力が与えられて、地山9
を削孔するようになっている。
【0022】つぎに、第3工程について説明すると、図
5、図6に示すように、上記鋼管1の先端部1aから上
記鋼管打込装置5に連結されたドリル6が地山9に突入
すると共に、該ドリル6の拡径した刃部6a…6aによ
って地山9を削孔する。そして、該鋼管打込装置5によ
って鞘管3の後端部3bに加えられた打込荷重が、該鞘
管3の先端面3aから鋼管1の拡径部1cの後端面1d
に伝わり、鋼管1は地山9内にトンネル7軸方向外方に
向けて、鋼管1の拡径部1cの後端面1dが掘削切羽8
前方の掘削領域10外に位置するまで打ち込まれる。
【0023】つぎに、第4工程について説明すると、図
7に示すように、上記地山9内に打ち込まれた鋼管1の
内部に挿入されたドリル6が回収されると共に、該鋼管
1に接続した樹脂管2から鞘管4が取り外されて、掘削
切羽8前方の掘削領域10内に該樹脂管が残り、その後
端部2bが切羽8の手前側に露出する。なお、上記ドリ
ル6が地山9内から鋼管1の内部にもどる時は、刃部6
a…6aが鋼管1の内径より縮径されている。
【0024】つぎに、第5工程について説明すると、図
8に示すように、上記樹脂管2の後端部2bから注入装
置(図示せず)にセットされた注入管11を挿入すると
共に、該注入装置から供給される地山硬化用の硬化材1
2が該注入管11に設けられた複数の成形孔11a…1
1aを通って、鋼管1に設けられた複数の注入孔1a…
1aから地山9に注入され、該地山9の硬化が行われ
る。なお、上記注入管11は、トンネル7が掘削される
と同時に取り除くことができる材質とされている。
【0025】つぎに、第6工程について説明すると、上
記注入された硬化材12が硬化した後、図9に示すよう
に、掘削機(図示せず)によって掘削切羽8前方の掘削
領域10内に残る樹脂管2と注入管11と共にトンネル
7の掘削切羽8が掘削される。
【0026】この無拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼
管によれば、鋼管1の後端部は、その内側に樹脂管2が
嵌合可能なように拡径されているので、該樹脂管2をそ
の外側が鋼管1の拡径部1cとなるように該鋼管1に接
続することができる。そして、該樹脂管2の外側に鞘管
3を嵌合させると、該鞘管3の先端面3aが鋼管1の拡
径部1cの後端面1dに当接することになるので、該鞘
管3の後端部3bを叩くことによって、打込荷重が上記
鞘管3を介して直接鋼管1に伝達されることになり、該
打込荷重が樹脂管2に伝達されずに該鋼管1をその後端
部1dが切羽8前方の掘削領域10外に位置するまで打
ち込むことができる。したがって、上記樹脂管2は破壊
されないで掘削領域10内に残っているので、樹脂管2
から鞘管3を取り外しても樹脂管2が地山9に埋まって
しまうことがない。その結果、該樹脂管2の後端部2b
が切羽8の手前側に露出するので、樹脂管2の後端部2
bから鋼管1内を通じて地山9に硬化材12を注入する
ことができる。しかも、上記掘削領域10内に残ってい
るのは樹脂管2なので、該樹脂管2と共に上記切羽を掘
削することができる。また、鋼管1の後端部の拡径部1
cがその前方より滑らかに拡径されているので、該拡径
部1cが地山9内で引っ掛かることなくスムーズに鋼管
1を打ち込むことができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、まず、第1の発明によれ
ば、鋼管後端部は、その内側に樹脂管が嵌合可能なよう
に拡径されているので、該樹脂管をその外側が鋼管の拡
径部となるように該鋼管に接続することができる。そし
て、該樹脂管の外側に鞘管を嵌合させると、該鞘管の先
端面が鋼管の拡径部の後端面に当接することになるの
で、該鞘管の樹脂管後端面より後方に突出する後端部を
叩くことによって、打込荷重が上記鞘管を介して直接鋼
管に伝達されることになり、該打込荷重が樹脂管に伝達
されずに該鋼管をその後端部が切羽前方の掘削領域外に
位置するまで打ち込むことができる。したがって、上記
樹脂管は破壊されないで掘削領域内に残っているので、
樹脂管から鞘管を取り外しても樹脂管が地山に埋まって
しまうことがない。その結果、該樹脂管後端部が切羽の
手前側に露出するので、樹脂管後端部から鋼管内を通じ
て地山に硬化材を注入することができる。しかも、上記
掘削領域内に残っているのは樹脂管なので、該樹脂管と
共に上記切羽を掘削することができる。また、鋼管後端
部の拡径部がその前方より滑らかに拡径されているの
で、該拡径部が地山内で引っ掛かることなくスムーズに
鋼管を打ち込むことができる。このことによって、該鋼
管の打ち込み作業能率の向上が可能となる。
【0028】また、第2の発明によれば、鋼管後端部の
拡径部は、ベル加工によって成形されているので、該拡
径部を簡単に効率良く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る鋼管の形状を示す
断面図である。
【図2】 本発明の鋼管を用いた無拡幅鋼管先受式掘削
方法よるトンネルの掘削の第1工程を説明する断面図で
ある。
【図3】 同じく第2工程を説明する断面図である。
【図4】 図3の要部拡大断面図である。
【図5】 本発明の鋼管を用いた無拡幅鋼管先受式掘削
方法によるトンネルの掘削の第3工程を説明する断面図
である。
【図6】 図5の要部拡大断面図である。
【図7】 本発明の鋼管を用いた無拡幅鋼管先受式掘削
方法によるトンネルの掘削の第4工程を説明する要部拡
大断面図である。
【図8】 同じく第5工程を説明する要部拡大断面図で
ある。
【図9】 同じく第6工程を説明する要部拡大断面図で
ある。
【図10】 従来の拡幅鋼管先受式掘削方法によるトン
ネルの掘削を説明する断面図である。
【図11】 従来の無拡幅鋼管先受式掘削方法によるト
ンネルの掘削を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 鋼管 2 樹脂管 3 鞘管 7 トンネル 8 掘削切羽 9 地山 10 掘削領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 光成 大阪府柏原市玉手町25番32号 株式会社 ササキ技建内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/04 E21D 20/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼管後端部に樹脂管を接続し、該鋼管後
    端部が切羽前方の掘削領域外に位置するまで、該鋼管を
    トンネルの掘削切羽の周辺部から地山内に該トンネルの
    軸方向やや斜め外方に向けて打ち込んだ後、上記掘削領
    域内に残る樹脂管と共に上記切羽を掘削する無拡幅鋼管
    先受式掘削方法で用いる上記鋼管であって、鋼管後端部
    の内側に樹脂管が嵌合可能なように、該後端部がその前
    方より滑らかに拡径されていることを特徴とする無拡幅
    鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管。
  2. 【請求項2】 鋼管後端部の拡径部は、ベル加工によっ
    て成形されていることを特徴とする請求項1に記載の無
    拡幅鋼管先受式掘削方法で用いる鋼管。
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