JP4043983B2

JP4043983B2 - 連結ジョイントおよび鋼管先受工法

Info

Publication number: JP4043983B2
Application number: JP2003085648A
Authority: JP
Inventors: 和由中村; 猛林; 仁也久田; 信亜深山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Sanwa Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Sanwa Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2004293104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル工事に伴って地山の補強を行う鋼管先受工法おいて最後端鋼管と樹脂管とを連結する連結ジョイント、および連結ジョイントを用いた鋼管先受工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トンネル掘削工事において地質の悪い地山を掘削する際に、トンネル壁面の緩みを防止するために、あらかじめ地山を補強してトンネル掘削を行う工法が用いられている。従来、このようなトンネル工事に伴う地山先行補強工法として、複数の鋼管を連結しながら、トンネル掘削に使用する油圧ジャンボによって掘削切羽の周辺部からトンネルの軸方向斜め外方に向けて鋼管を埋設し、トンネル掘削領域外に埋設された鋼管に定着注入剤を注入して地山を補強するＡＧＦ（ＡｌｌＧｒｏｕｎｄＦａｓｔｅｎ）工法が実施されている。
【０００３】
このようなＡＧＦ工法において、複数の鋼管の最後端鋼管がトンネル掘削領域内に残ってしまい、トンネル掘削時において鋼管と掘削機械とが干渉してしまうという問題を回避するために、連結される複数の鋼管の最後端に樹脂管を用いることで、鋼管の後端部をトンネルの掘削領域外に位置させて、トンネル掘削領域内に残る樹脂管を地山とともに掘削する方法が用いられていた。また、このような工法によって鋼管を埋設する際にトンネルの掘削領域より広く掘削しなければならないという問題も回避することができた。このような樹脂管を用いた埋設作業には、鋼管や樹脂管の基端部を打撃することによって埋め込む工法ではなく、鋼管の先端に先行して掘削する工具を装着して掘削しながら鋼管や樹脂管を引き込む工法が採用され、これにより打撃力による樹脂管の破壊を防止することができる。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特許３２２９９３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記地山先行補強工法において、複数の鋼管はネジ嵌合により連結されており、最後端鋼管と樹脂管との連結も鋼管のネジ部を利用するネジ嵌合で、樹脂管に形成されるネジ部のネジ谷部分において樹脂管の肉厚が薄くなってしまい、樹脂管のネジ部の強度が低くなってしまうという問題があった。つまり、樹脂管に不測な力が加えられた場合に、樹脂管のネジ部が破損するおそれがあるということである。このように、樹脂管のネジ部が破損した場合、樹脂管を埋設することができなくなるだけでなく、樹脂管を埋設できたとしても、定着注入剤の注入時において定着注入剤が破損箇所から漏出してしまい、十分な補強効果を得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、樹脂管を用いた地山先行補強工法において樹脂管と鋼管とを確実に連結する連結ジョイント、および確実に樹脂管を埋設することのできる地山先行補強工法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る連結ジョイントは、トンネル工事に伴って地山の補強を行う鋼管先受工法に用いられ、トンネル掘削領域外に埋設されるネジ嵌合で連結された複数の鋼管の最後端鋼管のネジ部に螺合するネジ部を先端側に有するとともに、基端側に樹脂管が圧入嵌合される略円筒形状の嵌合部を有しており、該嵌合部には径方向に突出する突起部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明の連結ジョイントにおいて、最後端鋼管のネジ部に螺合するネジ部を先端側に有するとともに、基端側に樹脂管が圧入嵌合される嵌合部を有しているので、連結ジョイントに連結される部分を円筒形状とした樹脂管が用いられる。これにより、従来のようなネジ部を形成することによる強度の低下を回避することができ、樹脂管が破壊されることを抑制することができる。また、嵌合部に突起部が設けられているので、嵌合部と樹脂管との圧入嵌合による連結力をより強くすることができ、樹脂管が連結ジョイントから抜け落ちることを防止することができる。これにより、連結ジョイントを介して確実に樹脂管を最後端鋼管に連結することができる。
【０００９】
また、本発明に係る連結ジョイントは、上述した連結ジョイントであって、前記突起部が、先端側を向く軸方向係止面を有していることを特徴とする。
また、本発明に係る連結ジョイントは、上述した連結ジョイントであって、前記突起部が、前記嵌合部の周方向を向く回転方向係止面を有していることを特徴とする。
【００１０】
この発明の連結ジョイントにおいて、突起部が有している先端側を向く軸方向係止面によって、樹脂管の軸方向後方への動きが規制され、たとえば先行する掘削工具に引き込まれて埋設される工法において、樹脂管が連結ジョイントから抜け出して、脱落することが防止される。また、突起部が有している周方向を向く回転方向係止面によって、樹脂管の周方向への動きが規制され、鋼管に対して樹脂管が回転することが防止される。これにより、最後端鋼管と樹脂管とを確実に連結させることができ、樹脂管を確実に埋設することができる。
【００１１】
また、本発明に係る連結ジョイントは、上述したいずれかの連結ジョイントであって、前記突起部の基端側を向く面が、前記嵌合部の軸方向に対して傾斜する傾斜面とされていることを特徴とする。
この発明の連結ジョイントにおいて、突起部の基端側を向く面が嵌合部の軸方向に対して傾斜する傾斜面とされているので、樹脂管を圧入する際に傾斜面に倣って樹脂管が弾性変形する。これにより、樹脂管の圧入時の抵抗力が高くなることを抑制することができ、容易に圧入可能とすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る鋼管先受工法は、上述したいずれかの連結ジョイントを用いたトンネル工事の鋼管先受工法であって、トンネル掘削領域外にネジ嵌合で連結された前記複数の鋼管を埋設する鋼管埋設工程と、前記連結ジョイントを用いて前記最後端鋼管と前記樹脂管とを連結する連結工程と、前記連結ジョイントをトンネル掘削領域外に埋設する連結ジョイント埋設工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明の鋼管先受工法において、複数の鋼管を埋設する鋼管埋設工程の後に、連結工程において最後端鋼管と樹脂管とを連結ジョイントで連結し、さらに連結ジョイント埋設工程によって連結ジョイントをトンネル掘削領域外に埋設するので、最後端鋼管と樹脂管とが確実に連結され、連結ジョイント埋設工程において樹脂管が脱落することや破損することが防止される。これにより、確実に連結ジョイントおよび樹脂管を埋設することができ、連結ジョイントと掘削機械との干渉を回避することができ、効率良くトンネル掘削工事を行うことができる。また、定着注入剤を漏出することなく確実に注入することができるので、十分な補強効果が得られる鋼管先受工法を施工することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、連結ジョイント１の嵌合部２に樹脂管３が圧入嵌合されている状態における部分断面図である。連結ジョイント１は、鋼材製で軸線Ｏを中心とした略円筒形状の部材で、連結ジョイント１の先端側には鋼管（図示せず）を連結するための雌ネジ４が形成されたネジ部５が設けられ、ネジ部５より基端側に一定の肉厚で形成された円筒部６が設けられており、円筒部６より基端側に外径が連結ジョイント１の外径より小さい寸法で形成された略円筒形状の嵌合部２が設けられている。
【００１５】
また、ネジ部５と円筒部６との外径が略同一寸法とされ、円筒部６と嵌合部２との内径が略同一寸法とされており、樹脂管３の内径寸法より嵌合部２の外径寸法が大きくなるように設定されている。たとえば、連結ジョイント１は、円筒部６の外径が１１４．３ｍｍ、嵌合部２の長さが約５０ｍｍ、嵌合部２の外径が１０７．３ｍｍとされている。また、樹脂管３は、肉厚が７．１ｍｍ、内径寸法が９９．８ｍｍとされ、嵌合部２に嵌合する部分の内周面はストレート状に形成されている。
【００１６】
嵌合部２の外周面２ａには、軸線Ｏを中心として周回するように２条の突起部７が設けられており、突起部７は、連結ジョイント１の先端側を向き軸線Ｏに垂直な軸方向係止面８と、基端側を向き軸線Ｏに対して傾斜する傾斜面９とを有している。つまり、図２に示す拡大断面図のような断面形状の突起部７が、外周面２ａの周方向に環状に形成されており、突起部７の径方向外方の突出量ｄは０．３ｍｍとされている。
【００１７】
上述したような連結ジョイント１を用いた鋼管先受工法について説明を行う。まず、鋼管埋設工程において、拡縮径可能な掘削工具に最先端鋼管を連結させ、最先端鋼管の内部を貫通させて油圧ジャンボなどの掘削装置の駆動ロッドが掘削工具に装着される。拡径状態の掘削工具によって、掘削切羽の周辺部からトンネルの軸方向斜め外方に向けて掘削させ、掘削工具の進行とともに最先端鋼管が掘削孔に引き込まれていく。そして、最先端鋼管の全長が掘削孔に埋設される前に最先端鋼管に次の鋼管をネジ嵌合により連結させてさらに掘削を進め、このように順次鋼管を連結させて所定の本数の鋼管を埋設する。
【００１８】
つぎに、連結工程において、埋設された鋼管のうち最後端鋼管に連結ジョイント１を介して樹脂管３を連結する。このとき、最後端鋼管の雄ネジに雌ネジ４を螺合させ、その後に樹脂管３を嵌合部２に圧入させてもよく、また、あらかじめ樹脂管３を嵌合部２に圧入させて一体となった樹脂管３および連結ジョイント１を最後端鋼管に螺合してもよい。また、樹脂管３を圧入する作業において、傾斜面９に倣って樹脂管３の内周面が弾性変形し、突起部７が樹脂管３の内周面に食い込む状態となる。
【００１９】
そして、連結ジョイント埋設工程において、さらに掘削工具による掘削を進めていくことで鋼管が引き込まれていくとともに、連結ジョイント１および樹脂管３が引き込まれ、トンネル掘削領域外に連結ジョイント１が埋設されて樹脂管３の基端部が埋設される手前で掘削作業が終了する。その後、掘削工具を縮径して鋼管などから引き抜き、樹脂管３の基端部から定着注入剤を注入する。
上述したような鋼管先受工法において、地山の補強が行われた後にトンネル掘削工程において、トンネル掘削領域内に残る樹脂管３とともに掘削切羽を掘削していく。
【００２０】
このように、連結ジョイント１を用いて樹脂管３を圧入嵌合することにより、嵌合部２に嵌合する部分の樹脂管３の内周面をストレート状に形成することができ、樹脂管３にネジ部を形成した場合に生じる強度の低下を回避することで、樹脂管３が破壊されることを抑制することができる。また、嵌合部２に突起部７が設けられているので、嵌合部２と樹脂管３との連結力をより強くすることができる。とくに、突起部７が軸方向係止面８を有しているので、樹脂管３が連結ジョイント１から抜け落ちることを防止することができ、傾斜面９を有しているので、容易に圧入作業を行うことができる。
【００２１】
また、連結ジョイント１を用いた鋼管先受工法において、最後端鋼管と樹脂管３とを確実に連結することができ、連結後の工程において樹脂管３が脱落することや破損することを防止することができる。これにより、確実に連結ジョイント１および樹脂管３を埋設することができ、鋼管先受工法において十分な補強効果を得ることができる。
【００２２】
また、連結ジョイント１の変形例として、突起部を周方向に環状に設けるのではなくて断続的な突起部を形成することで、周方向を向く回転方向係止面を有する突起部が形成された連結ジョイントとしてもよい。このような連結ジョイントに樹脂管を圧入嵌合すると、樹脂管の内周面に突起部が食い込み、回転方向係止面によって樹脂管の周方向への動きが規制され、圧入による効果以上に回転防止の効果が得られる。このように、鋼管と連結ジョイントと樹脂管とが互いに回転することなく一体とされるので、さらに樹脂管が脱落することを防止することができる。
【００２３】
なお、このような回転防止の効果を得るために、嵌合部２の外周面２ａや樹脂管３の内周面に接着剤などを塗布して圧入嵌合したり、圧入嵌合した後にリベットなどによって嵌合部２と樹脂管３とを固定してもよい。また、樹脂管３の内周面に嵌合部２の突起部７に対応するような浅溝があらかじめ形成されていてもよい。また、突起部７の形状は環状に限らず、軸線Ｏに垂直な面に対して傾斜して形成されていたり、螺旋状に形成されていたりしてもよい。また、軸方向係止面８の軸線Ｏに対する角度θは垂直とされているが、軸線Ｏに対して角度θが４５°以上の角度であれば、樹脂管３の脱落防止について有効な効果を得ることができる。とくに、図３に示す変形例のように、軸方向係止面８の角度θを９０度以上に設定することにより、軸方向係止面８の先端角部８ａが樹脂管３の内周面に食い込み、さらに脱落防止効果を向上させることができる。また、嵌合部２の外周面２ａに樹脂管３の内周面を圧入嵌合する構成とされているが、嵌合部の内周面に樹脂管３の外周面を圧入嵌合する構成としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る連結ジョイントによれば、突起部が設けられた嵌合部に樹脂管を圧入嵌合することによって、最後端鋼管と樹脂管とが連結されるので、連結部分が円筒形状の樹脂管を用いることができ、樹脂管が破壊されることを抑制することができるとともに、突起部が食い込むことで樹脂管が連結ジョイントから抜け落ちることを防止することができる。これにより、確実に樹脂管を埋設することができる。
また、突起部の軸方向係止面によって樹脂管の軸方向後方への動きが規制されているので、樹脂管が連結ジョイントから脱落することを防止することができる。また、突起部の回転方向係止面によって樹脂管の周方向への動きが規制されているので、鋼管に対して樹脂管が回転することが防止され、さらに脱落防止の効果を高めることができる。また、樹脂管を圧入する際に、突起部の傾斜面に倣って樹脂管が弾性変形するので、容易に圧入可能とすることができる。
【００２５】
また、本発明に係る鋼管先受工法によれば、鋼管埋設工程と連結工程と連結ジョイント埋設工程とを有しているので、連結ジョイントを用いて最後端鋼管と樹脂管とを確実に連結することができ、樹脂管が脱落することや破損することを防止することができる。また、鋼管と連結ジョイントとがトンネル掘削領域外に埋設されるとともに、定着注入剤によって十分な補強効果を得ることができるので、安全に効率良くトンネル掘削工事を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における連結ジョイントに樹脂管が連結された状態の部分断面図である。
【図２】連結ジョイントに設けられた突起部の拡大断面図である。
【図３】突起部の変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１連結ジョイント
２嵌合部
３樹脂管
５ネジ部
７突起部
８軸方向係止面
９傾斜面

Claims

トンネル工事に伴って地山の補強を行う鋼管先受工法に用いられ、トンネル掘削領域外に埋設されるネジ嵌合で連結された複数の鋼管の最後端鋼管のネジ部に螺合するネジ部を先端側に有するとともに、基端側に樹脂管が圧入嵌合される略円筒形状の嵌合部を有しており、該嵌合部には径方向に突出する突起部が設けられていることを特徴とする連結ジョイント。
請求項１に記載の連結ジョイントであって、
前記突起部が、先端側を向く軸方向係止面を有していることを特徴とする連結ジョイント。
請求項１または請求項２に記載の連結ジョイントであって、
前記突起部が、前記嵌合部の周方向を向く回転方向係止面を有していることを特徴とする連結ジョイント。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の連結ジョイントであって、
前記突起部の基端側を向く面が、前記嵌合部の軸方向に対して傾斜する傾斜面とされていることを特徴とする連結ジョイント。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の連結ジョイントを用いたトンネル工事の鋼管先受工法であって、
トンネル掘削領域外にネジ嵌合で連結された前記複数の鋼管を埋設する鋼管埋設工程と、前記連結ジョイントを用いて前記最後端鋼管と前記樹脂管とを連結する連結工程と、前記連結ジョイントをトンネル掘削領域外に埋設する連結ジョイント埋設工程とを有することを特徴とする鋼管先受工法。