JP3112748B2 - 自穿孔型ミニパイプルーフ工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの切羽等の安
定のための補助、立坑掘削における側壁の補強、地耐力
が不足する場合の支持パイプの先行打設、ウエルポイン
ト用の穿孔等の工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネルの掘削において、掘削部
分の天端の崩落防止のため、地山に孔を穿孔し、この孔
内に補強用のパイプを挿入して、前記パイプの内外にセ
メントミルクを充填してロックボルトを形成する工法が
ある。

【０００３】前記工法は、崩落し易く孔荒れの生じる地
山の場合、穿孔した後で孔内にパイプを挿入しようとす
ると、孔が崩れパイプを挿入することができない。そこ
で、穿孔と同時にパイプ２７を孔４１に挿入する工法が
考えられた（図２９）。

【０００４】ところが、この工法は、掘削したトンネル
内に突出するパイプ２７の突出部を短くすると、穿孔の
終わりに穿孔機がトンネルの天端に接近するので、パイ
プ２７の設置角度θを小さくできず、また、パイプ２７
のトンネル内への突出長さを長くすると、次に建て込む
Ｈ型支保鋼４６にパイプ２７が当たるので、パイプ２７
の設置角度θを小さくできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、前記図２
９に示す工法は、パイプ２７の設置角度θが大きくな
る。すると、孔４１の下面から掘削したトンネルの天端
までの間隔が大となり、前記孔４１の下側の地山が剥落
部６０となって落下し、余掘が大きくなる。

【０００６】また、剥落する虞れのある地山に接近して
いるロックボルトは、直前に施工されたロックボルトの
みであるので、直前に施工したロックボルトのセメント
ミルクの硬化するまで待たなければトンネルの掘削がで
きない。

【０００７】さらに、孔４１の口元にもパイプ２７が挿
入されているので、口元コーキングを施工する部分の間
隔が小さくなり、コーキングが施工し難く、耐圧性の強
い口元コーキングが施工できない。このため、定着材で
あるセメントミルクの注入圧を小さくしなければなら
ず、ロックボルトの定着が不確実となる。

【０００８】本発明は、前記事項に鑑みなされたもので
あり、パイプの設置角度θを小さくして地山の剥落を防
止し、また短時間で補強効果が発揮でき、さらに、口元
コーキングの施工し易い自穿孔型ミニパイプルーフ工法
とすることを技術的課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の自穿孔型ミニパ
イプルーフ工法は、注出孔２８を設けたパイプ２７の後
端に、パイプ挿入具３５を装着し、穿孔ビット１６を先
端に設けたロッド１１を、前記パイプ２７と前記パイプ
挿入具３５に回転可能に挿通し、このロッド１１の後端
を穿孔機１の回転軸２に取り付け、前記穿孔機１で地山
４０に孔４１を穿孔した後、前記穿孔機１と前記パイプ
挿入具３５を後退させて、前記ロッド１１と前記パイプ
２７を前記孔４１内に残置し、第２のパイプ２７ｂと、
この第２のパイプ２７ｂの後端に装着した前記パイプ挿
入具３５を外嵌した第２のロッド１１ｂを、前記ロッド
１１の後端に取り付け、前記パイプ２７の後端に前記第
２のパイプ２７ｂを取り付け、前記第２のロッド１１ｂ
の後端を前記回転軸２に取り付け、前記穿孔機１で前記
孔４１を延長して穿孔すると同時に、前記第２のパイプ
２７ｂの後端が前記孔４１の口元より奥に挿入されるま
で前記パイプ２７ｂを前記孔４１に押し込んだ後、前記
穿孔機１、前記ロッド１１、前記第２のロッド１１ｂ及
び前記パイプ挿入具３５を後退させ、前記パイプ２７と
前記第２のパイプ２７ｂを、前記孔４１内の奥に残置す
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明は、穿孔時にパイプ２７と第２のパイプ
２７ｂをパイプ挿入具３５で地山４０の孔４１に押し込
んでいるので、孔４１の穿孔と共に、孔４１内に挿入さ
れたパイプ２７と第２のパイプ２７ｂは、ロッド１１と
第２のロッド１１ｂ及びパイプ挿入具３５を後退させ
て、孔４１から引き抜いた後、孔４１の奥に残置され、
孔４１の口元より外側にはパイプが存在しない。

【００１１】したがって、第２のパイプ２７ｂの基部が
次に設置するＨ型支保鋼４６等の建て込みの障害となら
ず、また、パイプ挿入具３５を介してパイプ２７と第２
のパイプ２７ｂを押し込んでいるので、穿孔機１が天端
等に接近し過ぎることがなく、図２７に示すように、パ
イプの設置角度θを小さくできる。

【００１２】そして、パイプ２７の設置角度θが小さく
なると、孔４１の下面から掘削したトンネル等の天端等
までの間隔が小さくなり、孔４１内に定着材が充填され
て定着すると、ミニパイプルーフの下側の地山の剥落が
防止され、余掘も小さくなる。

【００１３】また、地山の剥落を防止するミニパイプル
ーフは、設置角度θが小さくなり、パイプルーフの基部
がトンネルの天端に沿って延びる形となり、直前に施工
されたミニパイプルーフのみでなく、その前に施工され
たミニパイプルーフの基部も、天端の補強に寄与してい
る。

【００１４】さらに、孔４１の口元に第２のパイプ２７
ｂが存在しないので、口元コーキング４９が施工し易
い。

【００１５】

【実施例】以下図に基づいて本発明の実施例の説明をす
る。図１ないし図２８は、本発明の一実施例の説明用の
図である。この実施例で使用される装置は、主として図
１ないし図９に示されている。

【００１６】この実施例で使用される穿孔機１は、ドリ
フタとして形成されたものであり、この穿孔機１は、ガ
イドスライド３に前後摺動可能に設置され、ガイドスラ
イド３の先端には、セントライザ４が立設してある（図
１）。

【００１７】前記穿孔機１の回転軸２には、スリーブ８
が左ねじにより螺着して取り付けられるように形成さ
れ、このスリーブ８には、両端部に左ねじ１２を設けた
ロッド１１の後端を螺着して取り付けるように形成して
あり、ロッド１１の先端に穿孔ビット１６が螺着して取
り付けられるように形成してある（図２）。

【００１８】そして、前記ロッド１１は、穿孔ビット１
６を取り付けたロッド１１の後端にスリーブ８を螺着
し、このスリーブ８にさらに第２のロッド１１ｂを螺着
して取り付け、この第２のロッド１１ｂを、前記回転軸
２に取り付けたスリーブ８に螺着して取り付けることが
できるものである。

【００１９】前記穿孔ビット１６は、図３及び図４に示
されており、この穿孔ビット１６のヘッドステム１７の
基部には突子１８が設けてあり、このヘッドステム１７
には回転ピン１９が設けてあり、ヘッドステム１７に外
嵌されたヘッドスリーブ２０は前記ヘッドステム１７に
対して回動不能に、かつ、所定の範囲に前後摺動可能と
なるようにして外嵌されている。 前記ヘッドスリーブ
２０の先端には、パイロットビット２３が設けてあり、
また、ヘッドスリーブ２０には拡径ビット２１が設けて
あり、この拡径ビット２１は、ヘッドステム１７がヘッ
ドスリーブ２０に押し込まれた位置で（図３）、拡径ビ
ット２１がヘッドスリーブ２０の側方に突出し、ヘッド
ステム１７がヘッドスリーブ２０から引き出された位置
で（図４）、拡径ビット２１がヘッドスリーブ２０内に
収まるように形成してある。

【００２０】また、前記パイロットビット２３の先端部
中央には、正面ブロー孔２４が設けてあり、パイロット
ビット２３の側面には、直角方向に向く横向きブロー孔
２５と、斜め後方に向く後方向きブロー孔２６が設けて
ある。

【００２１】そして、前記穿孔ビット１６は、拡径ビッ
ト２１を除き、パイロットビット２３のみを設けたもの
に形成できる。そして、前記のように拡径ビット２１を
除いても、地山が軟かい場合は、パイロットビット２３
の先端部で穿孔した孔４１を、横向きブロー孔２５から
噴出する横向きブローによって、孔４１を大径に拡大さ
せることができる。

【００２２】前記ロッド１１が回転可能に挿通されるパ
イプ挿入具３５は、外径がパイプ２７の外径と同一に形
成してあり、先端は小径部３６に形成され、パイプ２７
の後端に挿入して装着できるように形成してある（図１
・図５）。

【００２３】そして、前記パイプ挿入具３５の先端は、
小径部３６に形成せず、大径に形成し、かつ、先端の内
径が拡大するテーパ状に形成し、パイプ２７の後端に外
嵌して装着するように形成することもできる。そして、
パイプ挿入具３５の先端を、パイプ２７の後端に外嵌す
るものは、パイプ挿入具３５の先端が、多少変形して
も、先端がパイプ２７に圧着するようなことがない。

【００２４】したがって、パイプ２７の後端からパイプ
挿入具３５を分離するとき、嵌合部が分離せず、パイプ
２７がパイプ挿入具３５と共に引出されるようなことを
確実に防止できる。

【００２５】そして、パイプ挿入具３５の先端は、パイ
プ２７の後端に単に当接して装着されるように形成する
ことも可能である。前記ロッド１１が回転可能となるよ
うにして挿通されるパイプ２７は、鋼管で形成され図６
に示すように、その両側に数個の注出孔２８が設けてあ
り、この注出孔２８は、パイプ２７の強度の劣化を防ぐ
ため、１側の注出孔２８と他側の注出孔２８の穿設位置
をずらせて設けてある。

【００２６】そして、前記パイプ２７は、図７・図８に
示すように、パイプ２７に連結する第２のパイプ２７ｂ
の先端部の両側に、樋状の補強板３２を当てて溶着し、
この補強板３２の先端部をパイプ２７の後端に外嵌して
溶着し、パイプ２７の後端に第２のパイプ２７ｂを連結
して取り付けられるように形成してある。

【００２７】さらに、前記パイプ２７と第２のパイプ２
７ｂの連結は、ねじによる螺合としてもよい。次に本発
明の一実施例の工法について説明する。

【００２８】この実施例は、図１０に示すように、穿孔
機１をガイドスライド３の後端に後退させ、穿孔機１の
回転軸２にスリーブ８を螺着して取り付ける。次に図１
１に示すように、ロッド１１をセントライザ４に挿通
し、ロッド１１の後部をパイプ挿入具３５に回動可能に
挿通する。

【００２９】そして、ロッド１１の後端を図１２に示す
ように、回転軸２に取り付けたスリーブ８に螺着して取
り付け、ロッド１１の先端に穿孔ビット１６を螺着して
取り付ける。

【００３０】次に、穿孔ビット１６の拡径ビット２１を
穿孔ビット１６に収めて、図１３に示すように、ロッド
１１にパイプ２７を前記ロッド１１が回転可能となるよ
うにして外嵌し、このパイプ２７の後端を前記パイプ挿
入具３５の先端の小径部３６に外嵌して装着する。 次
に、図１４に示すように、穿孔機１を所定の穿孔位置
に、セット方法に従ってセットする。このとき、穿孔機
１のガイドスライド３は伸ばしておき、穿孔を開始す
る。穿孔は穿孔機１でロッド１１とパイプ２７を前進さ
せながらロッド１１を回転させ、穿孔ビット１６で地山
４０に孔４１を穿孔する。

【００３１】そして、前記穿孔ビット１６による穿孔
は、パイロットビット２３の回転による穿孔で発生した
スライムを、正面ブロー孔２４から噴出する正面向きブ
ローによって後方に送る。

【００３２】そして、横向きブロー孔２５から噴出する
横向きブローによって、孔４１を拡大させ、さらに、そ
れまでの穿孔によって発生したスライムを、後向きブロ
ー孔２６から噴出する後向きブローによって、孔４１の
外部に送り出すものである。

【００３３】さらに、前記横向きブローによって拡大さ
れた孔４１は、拡径ビット２１によって、確実に拡大し
た円筒形状に穿孔される。しかしながら、前記拡径ビッ
ト２１は、地山が軟かい場合は、さきに記載したよう
に、必ずしも必要なものでないので拡径ビット２１を除
いた穿孔ビット１６で穿孔することもある。

【００３４】図１５に示すように、第１段階の孔４１の
穿孔が完了すると、図１６に示すように、パイプ２７内
のスライム４２を排出するため、ロッド１１の回転を止
めずに、穿孔ビット１６の後端が孔４１の口元に達する
まで、穿孔機１を後退させてロッド１１を抜き出し、ス
ライム４２を排出させる。

【００３５】前記スライム４２の排出後、第１段階の穿
孔完了位置（図１５）に穿孔機１を前進させる。そし
て、ロッド１１とスリーブ８の接続を外し、図１７に示
すように、穿孔機１を後退させパイプ挿入具３５を外
す。

【００３６】次に、図１８に示すように、地山内にある
ロッド１１にスリーブ８を螺着して取り付ける。そし
て、図１９に示すように、第２のパイプ２７ｂを外嵌し
た第２のロッド１１ｂを、ロッド１１に螺着したスリー
ブ８に螺着して取り付け、地山内にあるパイプ２７の後
端に、第２のパイプ２７ｂの補強板３２を外嵌して溶着
し、或はパイプ２７の後端に第２のパイプ２７ｂを螺合
して取り付ける。

【００３７】次に、図２０に示すように、第２のパイプ
２７ｂの後端に、さきに取り外したパイプ挿入具３５を
装着し、第２のロッド１１ｂの後端を回転軸２に螺着し
たスリーブ８に螺着して取り付ける。

【００３８】そして、図２１に示すように、穿孔機１で
ロッド１１と第２のロッド１１ｂ及びパイプ２７と第２
のパイプ２７ｂ及びパイプ挿入具３５を前進させて、穿
孔ビット１６で孔４１を延長して穿孔し、パイプ挿入具
３５が孔４１内に進入した後、図２２に示すように、穿
孔機１を停止する。これによって、第２のパイプ２７ｂ
の後端が孔４１の口元より奥に挿入される。

【００３９】次に、図２３に示すように、ロッド１１ｂ
の回転を止めずに穿孔機１を後退させ、第２のパイプ２
７ｂから第２のロッド１１ｂを抜き出し、パイプ２７と
第２のパイプ２７ｂを孔４１内に残置し、パイプ２７ｂ
内のスライム４２を排出させる。

【００４０】次に、図２４に示すように、ロッド１１と
第２のロッド１１ｂを連結していたスリーブ８と、第２
のロッド１１ｂ及びパイプ挿入具３５を外す。次に、穿
孔機１を前進させて、地山内のロッド１１の後端に、回
転軸２に螺着してあるスリーブ８を螺着して取り付け、
図２５に示すように、穿孔機１を後退させ、ロッド１１
を回転させながら第２のパイプ２７ｂから抜き出し、ス
ライム４２を排出させる。

【００４１】そして、図２６に示すように、ロッド１１
の抜き出しを完了させ、ロッド１１を回収する。そし
て、地山４０に穿孔した孔４１内の口元より奥の部分
に、パイプ２７とこのパイプ２７に連結した第２のパイ
プ２７ｂを残置し、自穿孔型ミニパイプルーフ工法の孔
４１の穿孔と、補強材であるパイプ２７と第２のパイプ
２７ｂの設置を終わる。

【００４２】前記の如くして地山４０に穿孔した孔４１
内に残置されたパイプ２７と第２のパイプ２７ｂは、パ
イプ挿入具３５で孔４１の奥まで押し込まれているの
で、図２８に示すように、孔４１の口元には第２のパイ
プ２７ｂが存在しない。

【００４３】そこで、前記第２のパイプ２７ｂに、第２
のパイプ２７ｂの後端部（孔４１の口元側）近くに開口
する注入パイプ５５と、パイプ２７の先端部近くに開口
するエア抜きパイプ５６を挿入し、この注入パイプ５５
とエア抜きパイプ５６の外周と、鏡吹付けコンクリート
壁４８等の間に、急結セメントを充填して口元コーキン
グ４９を形成し、孔４１の口元を閉鎖する。

【００４４】次に、注入パイプ５５よりセメントミルク
を注入すると、セメントミルクは第２のパイプ２７ｂと
パイプ２７内に充填されると共に、第２のパイプ２７ｂ
とパイプ２７の注入孔２８から、第２のパイプ２７ｂと
パイプ２７の外部の孔４１内にも充填される。

【００４５】そして、パイプ２７と第２のパイプ２７ｂ
内のエアは、直接エア抜きパイプ５６から、また、孔４
１内のエアはパイプ２７の先端からパイプ２７内に流入
し、エア抜きパイプ５６から外部に排出される。そし
て、前記孔４１内及び第２のパイプ２７ｂとパイプ２７
内にセメントミルクが充満すると、エア抜きパイプ５６
からセントミルクが流出するので、セメントミルクの充
填を停止する。

【００４６】前記充填では、孔４１の口元にパイプが存
在しないので、孔４１の内壁と注入パイプ５５及びエア
抜きパイプ５６間の間隔が大きくなり、口元コーキング
４９の形成が容易で、しかも確実に行え、充填したセメ
ントミルクが口元から漏出しないので、セメントミルク
の注入圧を高圧とし、地山に確実に定着したミニパイプ
ルーフを形成できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、第２のパ
イプ２７ｂの後端がパイプ挿入具３５によって、孔４１
の口元より奥に押し込まれているので、第２のパイプ２
７ｂの基部は、孔４１の外に突出せず、次に設置するＨ
型支保鋼４６等の建て込みの障害とならない。

【００４８】また、穿孔機１はパイプ挿入具３５を介し
てパイプ２７及び第２のパイプ２７ｂに装着されるの
で、穿孔機１はトンネルの天端等から離れており、図２
７に示すように、パイプの設置角度θを小さくできる。

【００４９】そして、パイプの設置角度θが小さくなる
と、孔４１の下面から掘削したトンネル等の天端等まで
の間隔が小さくなり、孔４１に定着材が充填されて定着
すると、ミニパイプルーフの下側の地山の剥落が防止さ
れ、余掘も小さくなる。

【００５０】前記ミニパイプルーフは設置角度θが小さ
くなり、基部がトンネル等の天端等に沿って延びる形と
なり、直前に施工されたミニパイプルーフのみでなく、
その前に施工されたミニパイプルーフの基部も天端等の
補強に寄与し、地山の剥落を防ぐことができる。

【００５１】さらに、孔４１の口元にパイプ２７が存在
しないので、口元コーキング４９が施工し易く確実に施
工でき、定着材の注入を高圧で行え、パイプ２７に第２
のパイプ２７ｂを取り付けた長いパイプを使用したミニ
パイプルーフを地山に確実に定着させて形成でき、地山
の剥落を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で使用する穿孔機等の側面図

【図２】本発明の一実施例で使用するロッド等の側面図

【図３】本発明の一実施例で使用する穿孔ビットの側面
図

【図４】本発明の一実施例で使用する穿孔ビットの側面
図

【図５】本発明の一実施例で使用するパイプとパイプ挿
入具の側面図

【図６】本発明の一実施例で使用するパイプの側面図

【図７】本発明の一実施例で使用するパイプの連結部の
平面図

【図８】本発明の一実施例で使用するパイプの連結部の
断面図

【図９】本発明の一実施例で使用するロッド等の組立図

【図１０】本発明の一実施例の工法の開始状態を示す図

【図１１】本発明の一実施例の工法のロッドやパイプ挿
入具の装着状態を示す図

【図１２】本発明の一実施例の工法の穿孔ビットの取付
状態を示す図

【図１３】本発明の一実施例の工法のパイプの装着状態
を示す図

【図１４】本発明の一実施例の工法の穿孔開始前の状態
を示す図

【図１５】本発明の一実施例の工法の第１段階の穿孔が
完了した状態を示す図

【図１６】本発明の一実施例の工法のスライムの第１回
の排出状態を示す図

【図１７】本発明の一実施例の工法のパイプ挿入具を外
した状態を示す図

【図１８】本発明の一実施例の工法の第２のロッド等の
取り付けの準備状態を示す図

【図１９】本発明の一実施例の工法の第２のロッド等を
取り付ける状態を示す図

【図２０】本発明の一実施例の工法のパイプ挿入具等を
取り付ける状態を示す図

【図２１】本発明の一実施例の工法の第２の穿孔開始前
の状態を示す図

【図２２】本発明の一実施例の工法の穿孔が完了した状
態を示す図

【図２３】本発明の一実施例の工法のスライムの第２回
の排出状態を示す図

【図２４】本発明の一実施例の工法の第２のロッド等の
取り外し状態を示す図

【図２５】本発明の一実施例の工法のスライムの第３回
の排出が完了する状態を示す図

【図２６】本発明の一実施例の工法のロッドの抜き出し
が完了した状態を示す図

【図２７】本発明の一実施例の工法の施工状態を示す図

【図２８】本発明の一実施例の工法で施工した孔に定着
材を充填する状態を示す図

【図２９】従来例の説明用の図

【符号の説明】

１ 穿孔機 ２ 回転軸 １１ ロッド １１ｂ 第２のロッド １６ 穿孔ビット ２１ 拡径ビット ２７ パイプ ２７ｂ 第２のパイプ ２８ 注出孔 ３５ パイプ挿入具 ４０ 地山 ４１ 孔 θ ミニパイプルーフの設置角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴田 竜二 大阪府寝屋川市池田西町26−５東邦金属 株式会社 寝屋川工場内 (56)参考文献 実開 平５−27195（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/04 E21B 19/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注出孔２８を設けたパイプ２７の後端
   に、パイプ挿入具３５を装着し、穿孔ビット１６を先端
   に設けたロッド１１を、前記パイプ２７と前記パイプ挿
   入具３５に回転可能に挿通し、このロッド１１の後端を
   穿孔機１の回転軸２に取り付け、前記穿孔機１で地山４
   ０に孔４１を穿孔した後、前記穿孔機１と前記パイプ挿
   入具３５を後退させて、前記ロッド１１と前記パイプ２
   ７を前記孔４１内に残置し、第２のパイプ２７ｂと、こ
   の第２のパイプ２７ｂの後端に装着した前記パイプ挿入
   具３５を外嵌した第２のロッド１１ｂを、前記ロッド１
   １の後端に取り付け、前記パイプ２７の後端に前記第２
   のパイプ２７ｂを取り付け、前記第２のロッド１１ｂの
   後端を前記回転軸２に取り付け、前記穿孔機１で前記孔
   ４１を延長して穿孔すると同時に、前記第２のパイプ２
   ７ｂの後端が前記孔４１の口元より奥に挿入されるまで
   前記パイプ２７ｂを前記孔４１に押し込んだ後、前記穿
   孔機１、前記ロッド１１、前記第２のロッド１１ｂ及び
   前記パイプ挿入具３５を後退させ、前記パイプ２７と前
   記第２のパイプ２７ｂを、前記孔４１内の奥に残置する
   ことを特徴とする自穿孔型ミニパイプルーフ工法。