JP4223970B2 - 二重構造ロッド - Google Patents

Description

本発明は、内管損傷のおそれを低減できる二重構造ロッドに関する。

脆弱な地盤中に注入材を注入し、該注入材が注入された領域を強固な土壌に改良する注入工法は、土木分野において従来から広く実施されている。特にトンネル切羽で地山が砂質地盤の場合、地山が崩壊する可能性も高いので注入工法の施工が有用である。
ここで特許文献１には、外管の内部に内管を有する二重構造ロッドで削孔作業を行い、削孔後の段階で内管に注入管を内挿して注入材を注入する技術が開示されている。

なお、本発明の発明者の一人は、回転打撃式削孔機に二重構造ロッドを接続して削孔を行い、この二重構造ロッドの内管と、外管および内管の空隙とから２種類の注入材を注入し、二重構造ロッドの先端で注入材を反応させて地盤改良する工法を既に提案している（特願２００３−１２５８３０号）。
特開２００２−３６３９６６号公報

ところで、上記従来技術の二重構造ロッドは、複数本を継ぎ足して長尺化した上で使用するが、接続時や使用時において内管が損傷しやすい点で改善の余地があった。例えば、二重構造ロッドを回転打撃式削孔機に接続して使用する場合には、打撃時の衝撃によって内管が損傷しやすくなる。しかも、長尺化すれば内管に伝わる振動が場所によって位相差を生じるので、さらに内管が損傷しやすくなる。

特に、二重構造ロッドの外管側と内管側で２種類の注入材を別々に注入する注入工法の施工では、内管の損傷箇所から注入材が漏れ出して二重構造ロッドが詰まってしまうので、かかる内管破損の対策が要望されていた。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、内管損傷のおそれを低減できる二重構造ロッドを提供することである。

請求項１の発明は、複数本を相互連結して軸方向に延長可能に構成されてなる二重構造ロッドであって、雄雌一対の連結部が先端側および基端側にそれぞれ一方ずつ形成された外管と、前記外管の内部に同心状に配置される内管と、前記内管の先端側に取り付けられ、かつ前記内管を位置決めするフランジ部が形成された第１管状アダプタと、前記内管の基端側に取り付けられた第２管状アダプタと、前記第１管状アダプタの内側に挿入される第１被挿入部と、前記第２管状アダプタの内側に挿入される第２被挿入部とを有し、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部の外周面に環状の弾性止水部材がそれぞれ嵌合された差し込みニップルと、を備え、前記二重構造ロッドの相互連結時に、前記第１管状アダプタおよび前記第２管状アダプタが前記差し込みニップルを介して接続され、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部の外周面と各アダプタの内周面とが前記弾性止水部材によって離間されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記フランジ部がダンパーを介して前記外管の内周に係止されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記差し込みニップルの軸方向長さが、前記二重構造ロッドの相互連結時における前記第１管状アダプタの挿入部底面と前記第２管状アダプタの挿入部底面との間隔よりも短く設定されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３の発明において、前記第１管状アダプタと前記第２管状アダプタとに挟まれた前記内管の中間部に、前記内管を位置決めするスペーサーが配置されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４の発明において、前記内管の各端部は前記第１管状アダプタまたは前記第２管状アダプタに差し込まれて接続され、該接続部には外側から補強材が固定されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５の発明において、前記差し込みニップルに嵌合されている前記弾性止水部材の数または幅が、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部でそれぞれ異なって設定されていることを特徴とする。
（請求項１の発明の作用）
二重構造ロッドは、第１管状アダプタまたは第２管状アダプタに差し込みニップルを挿入して、外管同士を連結部で接続することで相互連結できる。この相互連結時には、第１管状アダプタおよび第２管状アダプタが差し込みニップルを介して接続され、差し込みニップルと各アダプタとの間には弾性止水部材が配置されている。弾性止水部材は、差し込みニップルと各アダプタとの間の緩衝および止水を行う。

（請求項２の発明の作用）
第１管状アダプタのフランジ部がダンパーを介して外管の内周に係止され、外管の振動はダンパーで減衰されて内管に伝播する。
（請求項３の発明の作用）
差し込みニップルの軸方向長さが、第１管状アダプタおよび第２管状アダプタの挿入部底面との間隔よりも短いので、相互連結時において、差し込みニップルの両端がアダプタの挿入部底面に同時接触することはない。

（請求項４の発明の作用）
内管の位置決めが第１管状アダプタおよびスペーサーによって複数箇所で行われ、内管振動時の振幅が小さくなる。
（請求項５の発明の作用）
内管の端部はアダプタに差し込まれて接続され、接続部には外側から補強材が固定されるので、内管およびアダプタの接続部の強度が向上する。

（請求項６の発明の作用）
第１被挿入部および第２被挿入部で弾性止水部材の数または幅が相違するので、第１管状アダプタおよび弾性止水部材の摩擦力と、第２管状アダプタおよび弾性止水部材の摩擦力とがそれぞれ相違する。二重管ロッドの連結解除時には、この摩擦力の相違によって差し込みニップルの脱着方向をコントロールでき、作業性を向上させることができる。

本発明では、差し込みニップルによって内管が相互に接続されるため、二重構造ロッドの接続時または削孔時において内管が破損するおそれが著しく低減する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１実施形態の構成）
図１は、第１実施形態の二重構造ロッド１の断面図である（請求項１から請求項６に記載の二重構造ロッドに対応する）。
二重構造ロッド１は、外管２と、外管２の内径より細径の内管３と、第１管状アダプタ４と、第２管状アダプタ５と、補強材としての補強リブ６と、内管３の外周に装着されるスペーサー７と、差し込みニップル８とを備えている。二重構造ロッド１は、外管２の内部に内管３が配置されて二重構造となっている。

外管２の先端側内周には雌ねじ９が刻まれている。この雌ねじ９の部分の奥には外管２の内周に段付部１０が形成されている。そして、この段付部１０よりも先端側寄りの位置に環状溝１１が形成されている。一方、外管２の基端側は、外管２の先端側と雄雌の関係をなすように構成されており、その外周には雌ねじ９と同ピッチの雄ねじ１２が刻まれている。

内管３は外管２の内部に同心状に配置されている。内管３の先端側端部には第１管状アダプタ４が接続され、内管３の基端側端部には第２管状アダプタ５が接続されている。この第１管状アダプタ４および第２管状アダプタ５には、内管２の差し込み口と反対側にニップル挿入部がそれぞれ形成されている。
第１管状アダプタ４は中央に管状のソケット部４ａを有し、該ソケット部４ａの周囲にフランジ部４ｂが形成されている（図２参照）。ソケット部４ａの内部には中央に開孔を有する隔壁４ｃが設けられている。隔壁４ｃで隔てられたソケット部４ａの一方の開口部は内管２の差し込み口となり、他方の開口部がニップル挿入部となっている。なお、ニップル挿入部の縁部分は、差し込みニップル８を挿入し易いように内周側がテーパー状に削られている。

また、第１管状アダプタ４のフランジ部４ｂは外管内周よりも若干小径の円形に形成されている。このフランジ部４ｂには、複数の流体通過口１３がソケット部４ａの軸方向に沿って貫設されている。さらに、フランジ部４ｂの外周には３つの溝部１４が設けられ、溝部１４に環状のダンパー１５がそれぞれ嵌合されている。
この第１管状アダプタ４は先端側から外管２の内側に挿入され、外管２の段付部１０と環状溝１１に嵌め込んだスナップリング１６とに挟まれて外管に係止されている。この係止状態では、外管２の内周と第１管状アダプタ４のフランジ部４ｂとの間にはダンパー１５が介在し、外管２と第１管状アダプタ４とが直接接触しない構成となっている。

一方、第２管状アダプタ５は管状のソケットであって、第２管状アダプタ５の内部には中央に開孔を有する隔壁５ａが設けられている。隔壁５ａで隔てられた第２管状アダプタ５の一方の開口部は内管３の差し込み口となり、他方の開口部がニップル挿入部となっている。なお、ニップル挿入部の縁部分は、差し込みニップル８を挿入し易いように内周側がテーパー状に削られている。

補強リブ６は内管３の両端にそれぞれ１組づつ取り付けられている。補強リブ６は、内管３の先端側の外周および第１管状アダプタ４のソケット部４ａの外周と、内管３の基端側の外周および第２管状アダプタ５の外周とを、それぞれ外側から挟み込むように溶接固定されている。
スペーサー７は、第１管状アダプタ４および第２管状アダプタ５に挟まれた内管３の中間部に位置するように装着される。スペーサー７の全体形状は、同形状の４つの突起部７ａが十文字状をなすように形成され、中央に内管を挿通可能な開口７ｂが形成されている（図３参照）。突起部７ａの大きさは、内管３が外管２の内部に同心状に配置された状態において、突起部７ａの外縁が外管２の内周に干渉しないように設定されている。なお、スペーサー７の数は内管３の長さに応じて適宜増減することができる。

差し込みニップル８は、外径が第１管状アダプタ４および第２管状アダプタ５のニップル挿入部の内径よりも小径に設定された筒状体である。差し込みニップル８の軸方向長さは、二重構造ロッド１の相互連結時における隔壁４ｃ，５ａの間隔Ｌよりも短く設定されている。この差し込みニップル８の一端は、第１管状アダプタ４のニップル挿入部に挿入されて第１被挿入部をなし、他端は第２管状アダプタ５のニップル挿入部に挿入されて第２被挿入部をなす。

ここで、差し込みニップル８の第１被挿入部および第２被挿入部の外周には、それぞれ複数の溝が環状に形成されており、この溝に弾性止水部材としてのＯリング１８が嵌合されている。ここで、第１被挿入部に嵌合されるＯリング１８は、第２被挿入部に嵌合されるＯリング１８よりも本数が多くなるように設定されている。
図４は、第１実施形態の二重構造ロッド１をトンネル切羽用の削岩機に使用する場合の使用状態（連結状態）を示す図である。

二重構造ロッド１は複数本を軸方向に継ぎ足して長尺化される。二重構造ロッド１ａの先端側には、一端に掘削ビット２０を取り付けたグラウトモニター２１の他端が取り付けられる。一方、二重構造ロッド１ｂの基端側はスイベル２２と接続される。
掘削ビット２０、グラウトモニター２１およびスイベル２２と接続された二重構造ロッド１は、セントラライザー２３およびスイベルイシュー２４によってガイドセル２５に保持される。また、スイベル２２は、回転力および打撃力を付加するドリフタ２６に連結されている（図４（ｂ）参照）。そして、二重構造ロッド１を取り付けたドリフタ２６は、ガイドセル２５のブーム２７を介して削岩機２８に取り付けられている（図４（ａ）参照）。

二重構造ロッドの相互連結は、一方の二重構造ロッド１ｂの第１管状アダプタ４に差し込みニップル８を挿入し、一方の二重構造ロッド１ｂの先端側と他方の二重構造ロッド１ａの基端側とを連結することで行う（図１（ｂ）参照）。このとき、外管２は雌ねじ９と雄ねじ１２との螺合により連結され、内管３は、第１管状アダプタ４および第２管状アダプタ５に挿入された差し込みニップル８を介して連結される。

この連結状態において、第１管状アダプタ４および第２管状アダプタ５と差し込みニップル８との間にはそれぞれＯリング１８が介在し、各アダプタ４，５と差し込みニップル８との接続部がＯリング１８によって水密となっている。また、差し込みニップル８の軸方向長さが、隔壁４ｃ，５ａの間隔Ｌよりも短く設定されているので、差し込みニップル８の両端が隔壁４ｃ，５ａに同時接触しないようになっている。

（第１実施形態の作用、効果）
第１実施形態の二重構造ロッド１は上記のように構成され、以下その作用を説明する。二重構造ロッド１ａ，１ｂの連結は、第１管状アダプタ４または第２管状アダプタ５に差し込みニップル８を挿入した後に外管２を連結すれば足りるので、連結作業が非常に容易である。また、差し込みニップル８は各アダプタ４，５から容易に脱着でき、Ｏリング１８が摩耗した場合でも交換が容易であるのでメンテナンス性にも優れている。

掘削時には、二重構造ロッド１にドリフタ２６で回転力および打撃力を付加し、二重構造ロッド１の先端の掘削ビット２０で地盤を掘削する。このとき、二重構造ロッド１の先端には、外管２および内管３に挟まれた空間か、あるいは内管３の内部空間のいずれかの流路から削孔水が供給される。
外管２および内管３は、掘削時にドリフタ２６の回転力および打撃力により振動する。しかし、二重構造ロッド１ａ，１ｂの内管３が外管２の振動を受けてそれぞれ個別に振動しても、差し込みニップル８と各アダプタ４，５の接続部のＯリング１８で減衰される。したがって、内管損傷のおそれは大幅に低減する。また、差し込みニップル８の両端がニップル用挿入部の底面（隔壁４ｃ，５ａ）に同時接触しないので、一方の内管の振動が差し込みニップル８から直に他方の内管３に伝播されることはない。

さらに、内管３は第１管状アダプタ４によって外管２の内部に同心状に配置されるが、外管２の振動はダンパー１５で減衰されて内管３に伝播する。したがって、外管２の振動に起因する内管損傷のおそれは一層低減される。さらに、内管３の位置決めは、第１管状アダプタ４とスペーサー７とで複数箇所で行われ、スペーサー７を配置した分だけ内管振動時の振幅も小さくなる。

また、内管３と各アダプタ４，５との接続部には補強リブ６が溶接固定されているので、内管２と各アダプタ４，５との接続部の強度が向上する。したがって、内管３の振動などによる応力は交換容易なＯリング１８または差し込みニップル８に集中するので、修理困難な部分（例えば、内管３や各アダプタ４，５など）が破損するおそれは低減する。
一方、掘削後に２液混合型の注入材による地盤改良を行う場合、外管２および内管３に挟まれた空間と、内管３の内部との２つの流路から２種類の注入材を別々に注入する。２種類の注入材は二重構造ロッド１の先端で反応して地盤を硬化させる。

このとき、差し込みニップル８と各アダプタ４，５との接続部はＯリング１８で水密となっており、かつ上記のように内管損傷のおそれが少ないので、内管３の注入材が途中で漏れだして反応するおそれは非常に低い。したがって、二重構造ロッド１の詰まりによる不具合が解消される。
なお、第１被挿入部および第２被挿入部ではＯリング１８の数が相違する。すなわち、第１実施形態では、第１管状アダプタ４およびＯリング１８の摩擦力が、第２管状アダプタ５およびＯリング１８の摩擦力よりも大きくなる。そのため、二重構造ロッド１ａ，１ｂの連結を解除する場合には、Ｏリング１８の数の少ない第２被挿入部から先に抜けるので、差し込みニップル８の脱着方向をコントロールして作業性を向上させることができる。

（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態は二重構造ロッド１を、掘削工程および注入工程の両方に使用する例を示したが、二重構造ロッドを削孔工程のみに使用してもよく、また削孔を伴わなずに注入工程のみに使用しても勿論かまわない。

また、上記実施形態では、差し込みニップル８の脱着方向をコントロールするために、第１被挿入部のＯリング１８の数を第２被挿入部のＯリング１８の数より多くしたが、この構成以外でも同様の効果を得ることができる。例えば、第１被挿入部のＯリング１８の幅を第２被挿入部のＯリング１８の幅より太くすれば、Ｏリング１８の数を同数にしても同様の効果を得ることができる。

二重構造ロッドの内管損傷のおそれを低減させるために適用できる。

（ａ）は二重構造ロッドの断面図であり、（ｂ）は相互連結時の二重構造ロッドの連結部の構造を示す図である。 内管および第１管状アダプタの接続部の斜視図である。 ストッパーの斜視図である。 （ａ）は削岩機による掘削の状態を示す図であり、（ｂ）は二重構造ロッド等をドリフタに取り付けた状態を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 二重構造ロッド
２ 外管
３ 内管
４ 第１管状アダプタ
４ａ ソケット部
４ｂ フランジ部
４ｃ 隔壁
５ 第２管状アダプタ
５ａ 隔壁
６ 補強リブ
７ スペーサー
７ａ 突起部
７ｂ 開口
８ 差し込みニップル
９ 雌ねじ
１０ 段付部
１１ 環状溝
１２ 雄ねじ
１３ 流体通過口
１４ 溝部
１５ ダンパー
１６ スナップリング
１８ Ｏリング
２０ 掘削ビット
２１ グラウトモニター
２２ スイベル
２３ セントラライザー
２４ スイベルイシュー
２５ ガイドセル
２６ ドリフタ
２７ ブーム
２８ 削岩機

Claims (6)

1. 複数本を相互連結して軸方向に延長可能に構成されてなる二重構造ロッドであって、
   雄雌一対の連結部が先端側および基端側にそれぞれ一方ずつ形成された外管と、
   前記外管の内部に同心状に配置される内管と、
   前記内管の先端側に取り付けられ、かつ前記内管を位置決めするフランジ部が形成された第１管状アダプタと、
   前記内管の基端側に取り付けられた第２管状アダプタと、
   前記第１管状アダプタの内側に挿入される第１被挿入部と、前記第２管状アダプタの内側に挿入される第２被挿入部とを有し、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部の外周面に環状の弾性止水部材がそれぞれ嵌合された差し込みニップルと、を備え、
   前記二重構造ロッドの相互連結時に、前記第１管状アダプタおよび前記第２管状アダプタが前記差し込みニップルを介して接続され、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部の外周面と各アダプタの内周面とが前記弾性止水部材によって離間されることを特徴とする二重構造ロッド。
2. 前記フランジ部がダンパーを介して前記外管の内周に係止されていることを特徴とする請求項１に記載の二重構造ロッド。
3. 前記差し込みニップルの軸方向長さが、前記二重構造ロッドの相互連結時における前記第１管状アダプタの挿入部底面と前記第２管状アダプタの挿入部底面との間隔よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二重構造ロッド。
4. 前記第１管状アダプタと前記第２管状アダプタとに挟まれた前記内管の中間部に、前記内管を位置決めするスペーサーが配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の二重構造ロッド。
5. 前記内管の各端部は前記第１管状アダプタまたは前記第２管状アダプタに差し込まれて接続され、該接続部には外側から補強材が固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の二重構造ロッド。
6. 前記差し込みニップルに嵌合されている前記弾性止水部材の数または幅が、前記第１被挿入部および前記第２被挿入部でそれぞれ異なって設定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の二重構造ロッド。
   

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