JP4318602B2

JP4318602B2 - 地山補強用打ち込み鋼管における継ぎ足し鋼管。

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Publication number: JP4318602B2
Application number: JP2004193364A
Authority: JP
Inventors: 英樹中村; 哲哉横山; 健二廣瀬
Original assignee: Toho Kinzoku Co Ltd; Okumura Corp
Current assignee: Toho Kinzoku Co Ltd; Okumura Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006016784A

Description

本発明は緩み地盤等が存在する地山内に打ち込んで地山の安定化を図る地山補強用打ち込み鋼管において、所望長さの打ち込み鋼管に形成するための継ぎ足し鋼管に関するものである。

トンネル工事においては、地山が軟弱な場合には地山の安定化を図りながらトンネルの掘削を行う必要があり、そのため、一定長さのトンネルを掘削する毎に掘削壁面から地山に、先端に穿孔ビットを装着している複数本の鋼管をトンネル周方向に放射状に打ち込み、これらの鋼管内を通じて地山にセメントミルク或いはウレタン樹脂液などの硬化性材料を注入、硬化させ、この状態で鋼管を地中に残置させておくことにより地盤の安定化を図ることが行われている。

このような地山安定用打ち込み鋼管において、緩み地盤の深さがトンネルの断面形状よりも深い場合には、打ち込むべき鋼管としてトンネル断面形状に比して長尺なものを必要とするが、狭いトンネル内からこの長尺な鋼管を地山に打設することはできない。このため、例えば、特許文献１に記載されているように、外周面に雄ねじを形成している一定長さの管状部材同士を突き合わせ状にして螺筒からなる連結用部材を対向端部の外周雄ねじ部に螺合させることにより管状部材を一体に連結して所定長さの打ち込み用管状部材に形成し、さらに、先頭の管状部材の前端に穿孔ビットを固着すると共にこの管状部材の前端部内に、穿孔ビットに設けている注入孔と連通する支持孔を設けた注入管支持部材を挿嵌、固定して該注入管支持部材の支持孔にグラウト材等の硬化性材料の注入管の前端部を挿入、接続し、穿孔ビットによって地山を掘削しながら管状部材を所定深さまで打設したのち、上記注入管を通じて穿孔ビットの注入孔から地山に硬化性材料を注入するように構成した地山補強用管状部材が開発されている。
特開平１１−１９３６８７号公報

しかしながら、上記地山打ち込み用管状部材によれば、継ぎ足し可能であるから狭いトンネル内であっても継ぎ足しながら地山に所望深さまで打設することができるが、硬化性材料の注入管は継ぎ足された管状部材の長さに見合った長尺管を使用しているため、予め、この注入管の先端を先頭の管状部材の前端部内に固定している注入管支持部材の支持孔に連結しておいても、先に打設した管状部材に次の管状部材を継ぎ足す際に、該注入管が柔軟なホースからなるものでなければ、トンネル内での継ぎ足し作業が行えず、鋼管からなる注入管を採用することができない。

一方、注入管を短尺の鋼管から形成しておき、これを継ぎ足すことによって上記継ぎ足された管状部材の長さに見合った長尺管に形成すれば、狭いトンネル内であっても管状部材の打ち込み作業が可能となるが、この場合には、先行する管状部材に後続する管状部材を螺筒からなる連結用部材によって接続する作業とは別に、先行する管状部材内の注入管の後端部に対する次の注入管の前端部を突き合わせ状にして接続する作業を人手によって行う必要があり、打ち込み作業が煩雑化して作業能率が低下するといった問題点がある。このような問題点は注入管が送水管であっても同様に発生することになる。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、先に打設した鋼管に対して継ぎ足し鋼管を接続させる際に、これらの鋼管の接続と同時に内部に配設している送水管同士の接続が確実且つ自動的に行えるようにした地山補強用打ち込み鋼管における継ぎ足し鋼管を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明の地山補強用打ち込み鋼管における継ぎ足し鋼管は、請求項１に記載したように、前端に注水孔と掘削物取込孔とを前後面間に亘って貫通させて設けている穿孔ビットを固着し、且つ、内部の中心部に上記穿孔ビットの注水孔の後端に前端開口部を連結、連通させた送水管を配設していると共に、内周面とこの送水管の外周面との間の空隙部を上記穿孔ビットの掘削物取込孔の後端に連通した掘削物排出通路に形成してなる先頭側鋼管と、後端を打撃・回転伝達部材に連結させる最後尾側鋼管と、これらの先頭側鋼管と最後尾側鋼管との間に介在、連結させる継ぎ足し鋼管とからなり、上記穿孔ビットに打撃・回転力を伝達して該穿孔ビットにより地山を掘削しながら地中に打設される地山補強用打ち込み鋼管において、上記継ぎ足し鋼管は、その前後端部に鋼管同士を連結するねじ継手部を形成していると共に内部の中心部に上記先頭側鋼管内の送水管と同径で且つ長さが該継ぎ足し鋼管と略同長の送水管を配して該送水管を外周端面が鋼管の内周面に取付けた支持ブラケットの中央部に挿通状態で支持させてあり、さらに、前後鋼管内の送水管同士の継手部は、一方の送水管の端部を拡径接続口部に形成してこの拡径接続口部を他方の送水管の対向端部にシール材を介して回転自在に且つ前後摺動自在に被嵌させることにより接続するインロー継手であると共に、該鋼管の内周面と送水管の外周面との間に上記先頭側鋼管内に設けられた掘削物排出通路に連通する掘削物排出通路を設け、且つ、継ぎ足し鋼管の管壁の複数箇所に内外に連通した硬化性材料の注入孔を穿設していることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、地山に打ち込む長さに応じて継ぎ足し鋼管を順次継ぎ足しながら所望長さの地山補強用打ち込み鋼管を形成することができ、従って、狭いトンネル内であっても該トンネル径よりも長い補強用打ち込み鋼管を地山に打ち込んで地山の安定化を図ることができるのは勿論、継ぎ足し鋼管内に配設した送水管は、先頭側鋼管内の送水管と同径で且つ長さが該継ぎ足し鋼管と略同長に形成されていると共に、この鋼管の前後側に連結する鋼管内の送水管とは互いに同一管軸上になるように配置されているので、鋼管同士を接続する作業と同時に、前側の鋼管内の送水管の後端に後側の鋼管内の送水管の前端を突き合わせて人手によることなく自動的に且つ確実にこれらの送水管同士を一連に連結させることができ、継ぎ足し鋼管の打ち込み準備作業が能率よく行うことができる。

さらに、こうして接続した鋼管内における送水管の外周面と鋼管の内周面間で掘削物排出通路を形成し、この掘削物排出通路の前端を穿孔ビットに貫設している掘削物取込孔に連通させているので、上記送水管を通じて供給された水を穿孔ビットの注水孔から掘削面に水を噴射させながらこの穿孔ビットによって掘削された掘削物を、水の流れによって掘削物取込孔内に円滑且つ確実に取り込むことができると共に掘削物排出通路を通じて効率よく排出することができ、従って、地山補強用打ち込み鋼管の打ち込み作業が能率よく行うことができる。

また、継ぎ足し鋼管の両端部に形成している継手部はねじ継手である一方、送水管同士の継手部は互いに回転自在で且つ前後動自在に接続するインロー継手であるので、前側の鋼管に対して後側の鋼管を回転させながらねじ継手によって連結していくに従って、前側の鋼管内の送水管の後端部に後側の鋼管内の送水管の前端部がインロー継手によって自動的に挿嵌し、鋼管同士と送水管同士の接続作業が同時に且つ簡単に行うことができる。

さらに、上記地山補強用打ち込み鋼管の打設手段として、継ぎ足し鋼管の後端に、短尺の最後尾側鋼管をねじ継手によって着脱自在に接続し、この最後尾側鋼管の後端を打撃・回転伝達部材に連結して最後尾側鋼管から継ぎ足し鋼管と先頭側鋼管を介して穿孔ビットに打撃回転力を伝達するように構成しているので、一本の継ぎ足し鋼管が地山に打ち込まれる毎に、該鋼管の後端にこの短尺の最後尾側鋼管を連結して穿孔ビットに打撃回転力を伝達しながら能率よく打設作業を行うことができる。

その上、上述したように前後鋼管内の送水管同士はインロー継手によって回転並びに前後摺動自在に接続しているので、鋼管が打撃・回転伝達部材によって地山に打ち込まれる時に先頭側の鋼管の前端に固着している穿孔ビットが回転してその回転力が該穿孔ビットの後端面中央部に一体に連結している先頭側の送水管に伝達されるが、この送水管の後端が後続した継ぎ足し鋼管内の送水管とは互いに回転自在に接続しているので先頭側の送水管から継ぎ足し鋼管内の送水管側への回転力の伝達が遮断され、従って、先頭側の送水管のみが穿孔ビットと一体に回転するだけで後続する送水管が穿孔ビットの回転力によって捩じれ変形することもなく、さらには打撃力によっても曲げ変形などすることもなく、最後尾の鋼管側の送水管から穿孔ビット側の送水管側に掘削時に必要な水を円滑に流通させることができる。

また、各鋼管内に配設されている送水管は、外周端面がそれぞれの鋼管の内周面に固着している支持ブラケットの中央部に挿通状態で支持されているので、全ての鋼管内の中心部に送水管を配設、支持させておくことができ、上述したように鋼管同士を直列状に接続すると同時に前側の鋼管内の送水管の後端に後側の鋼管内の送水管の前端を同一管軸上に自動的に合致させて簡単且つ確実に接続させることができ、従って、送水管の接続部分が外部から直視することができないにもかかわらず、鋼管の接続作業が能率よく正確に行えると共に、上記支持ブラケットによる送水管の支持によって送水管の外周面と鋼管の内周面間の掘削物排出通路を全長に亘って略同じ広さに保持しておくことができ、掘削物の排出を円滑に行わせることができる。

次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は地山補強用打ち込み鋼管の一部を省略した縦断側面図であって、この地山補強用打ち込み鋼管は、前端に穿孔ビット４を取付けている先頭側鋼管１と、後端部外周面に打撃・回転伝達部材20に連結させるための係合突起11を突設している最後尾側鋼管３と、これらの先頭側鋼管１と最後尾側鋼管３との間に介在、連結させる継ぎ足し鋼管２と、各鋼管１〜３内の中心部に配設されたそれぞれの鋼管１〜３と略同一長さを有する小径の鋼管製送水管５〜７とからなる。なお、これらの鋼管１〜３の内外径は同一径、即ち、同じ鋼管から形成されてあり、送水管５〜７も同様に内外径を同一径、即ち、同じ小径管から形成されている。

上記先頭側鋼管１の前端に固着している穿孔ビット４には、図１、図２に示すように、その前後面間に亘って貫通した数個（図においては２個）の注水孔８と数個（図においては４個）の掘削物取込孔９とが設けられていて、先頭側鋼管１内の上記送水管５の前端を注水孔８の後端に連結、連通させていると共に先頭側鋼管１の内周面と送水管５の外周面間の断面円環状空隙部によって掘削物排出通路10を形成してあり、この掘削物排出通路10の前端を上記掘削物取込孔９の後端に連通させてなる構造を有している。

この穿孔ビット４の構造をさらに詳しく述べると、穿孔ビット４は、先頭側鋼管１の外径よりも大径の肉厚円板形状のヘッド部4aの後面外周部に後方に向かって内径が先頭側鋼管１の外径に等しい短筒部4bを突設した外観形状を有し、この短筒部4bを先頭側鋼管１の前端部に被嵌して固定ピン12により先頭側鋼管１に一体に取付けてある。なお、穿孔ビット４の取付けは、溶接等の固着の他に螺子嵌合してピンを打ち込むなどの手段も採用可能である。さらに、この穿孔ビット４の上記ヘッド部4aの前半部には、該ヘッド4aの外周部を残して前面から後方に向かって一定深さを有する円形凹部4a1 が形成されていると共に上記残存させた外周部によってこの円形凹部4a1 の外周から前方に向かって突出した一定高さの環状壁部4a2 を形成している。

この環状壁部4a2 の内径は上記先頭側鋼管１の内径に略等しい径に形成されていると共にその前面を掘削チップの台座面として該台座面に周方向に小間隔毎に先端が先鋭な複数個の山形状の掘削チップ13を突設している。同様に、上記円形凹部4a1 の奥底面を内側掘削チップの台座面として該台座面に複数個の半円球状の内側チップ13' を突設している。さらに、穿孔ビット４の円形凹部4a1 のチップ台座面からこの穿孔ビット４の後端面に貫通して上述した数個の小径の注水孔８と大径の掘削物取込孔９とを設けている。

穿孔ビット４の後面中央部に後方に向かって上記先頭側鋼管１内に配設している送水管５の取付座4a3 を突設してあり、この取付座4a3 の後端面中央部には通水穴部4a4 が形成されていて、上記注水孔８、８の後端をこの通水穴部4a4 に連通させている一方、先頭側鋼管１内の中心部に配設している上記小径の送水管５の前端開口部を取付座4a3 の後端面中央部に当接させて溶接等により一体に固着し、該開口端を通水穴部4a4 に連通させている。

この送水管５は、その長さ方向の１乃至数カ所を支持ブラケット14によって先頭側鋼管１の内周面に支持されている。詳しくは、この支持ブラケット14は図３に示すように、送水管５よりも僅かに大径の中央部14a から先頭側鋼管１の内周面に向かって数片（図においては３片）の支持アーム片14b を放射状に突設してなり、その中央部14a に送水管５を挿通、固着させていると共に支持アーム片14b の外端面を先頭側鋼管１の内周面に固定して、送水管５を先頭側鋼管１の中心部に全長に亘って支持している。さらに、この先頭側鋼管１の後端部内周面に螺子孔部16を形成している。なお、この先頭側鋼管１内の中心部に配設している上記送水管５はその後端部を先頭側鋼管１の後端から後方に突出させている。なお、支持ブラケット14の取付けは、溶接等の固着の他に、ボルト結合などの手段も採用可能である。

この先頭側鋼管１と最後尾側鋼管３間に連結、介在させる一定長さを有する継ぎ足し鋼管２は、図１、図４に示すように、その前端部外周面に先頭側鋼管１の上記後端部内周面に形成した螺子孔部16に螺合する螺子部17を形成していると共に、後端部内周面に最後尾側鋼管３の前端部外周面に形成した螺子部19に螺合する螺子孔部18を形成している。継ぎ足し鋼管２の前後部に設けているこれらの螺子部17と螺子孔部18は、先頭側鋼管１と最後尾側鋼管３間に２本以上の継ぎ足し鋼管２を継ぎ足して介在させる場合には、前後に隣接する継ぎ足し鋼管２、２同士は互いに対向する螺子部17と螺子孔部18とを螺合させることによって連結するように構成しているものであり、要するに、継ぎ足し鋼管２の螺子部17と螺子孔部18は、該継ぎ足し鋼管２の前後端側に隣接する鋼管の螺子孔部と螺子部とにそれぞれ螺合させる継手部に形成しているものである。さらに、継ぎ足し鋼管２の管壁の複数箇所に、内外に連通した硬化性材料の注入孔15を穿設している。

また、この継ぎ足し鋼管２の中心部内に配設している上記送水管６は、その長さが継ぎ足し鋼管２と略等しい長さを有しているが、この送水管６を僅かに後方にずらせてその後端部を継ぎ足し鋼管２の後端から後方に突出させた状態にしてその数カ所を外端が該継ぎ足し鋼管２の内周面に固着した支持ブラケット14（先頭側鋼管１内の支持ブラケット14と同じ形状）の中心部に支持させてあり、さらに、該送水管６の前端部を上記先頭側鋼管１内の送水管５の後端部にシール材42を介して被嵌状態に接続させる拡径接続口部6aに形成し、送水管５の後端部とこの拡径接続口部6aとが互いに前後摺動自在に且つ回転自在に接続するインロー継手を構造としている。この送水管５の外周面と継ぎ足し鋼管２の内周面間には上記先頭側鋼管１内に設けられた掘削物排出通路10と同じ断面形状を有し、この掘削物排出通路10と連通した掘削物排出通路10を設けている。

継ぎ足し鋼管２の後端部に接続させる上記最後尾側鋼管３は、継ぎ足し鋼管２側に打撃回転力を伝達することができるだけの長さであればよいから、継ぎ足し鋼管２の数分の１の短い長さに形成されてあり、その前端部外周面に上記螺子部19を形成していると共に中心部内に、この最後尾側鋼管３の長さに略等しい長さを有する短い送水管７をその後端部がこの最後尾側鋼管３の後端から後方に突出させた状態に配設して該送水管６を外端が鋼管３の内周面に固着した支持ブラケット14の中心部に支持させてあり、さらに、送水管７の前端部を上記継ぎ足し鋼管２の中心部内に配設した送水管６の後端部にシール材42を介して被嵌状態に接続させる拡径接続口部7aに形成し、送水管６の後端部とこの拡径接続口部7aとが互いに前後摺動自在に且つ回転自在に接続するインロー継手を構造としている。この送水管６の外周面と最後尾側鋼管３の内周面間には上記継ぎ足し鋼管２内の掘削物排出通路10と同じ断面形状を有し、この掘削物排出通路10と連通した掘削物排出通路10を設けている。

なお、上記送水管５〜７の後端部を拡径接続口部に形成しておき、送水管６、７の前端部を前側の送水管の拡径接続口部に嵌合させるように構成しておいてもよい。同様に、鋼管同士のねじ継手も、前側の鋼管の後端部外周面に螺子部を、後側の鋼管の前端部内周面に螺子孔部を形成しておいてもよい。

次に、最後尾側鋼管３の後端部に連結して打ち込み機からの打撃回転力を先頭側鋼管１の穿孔ビット４側に伝達するための打撃・回転伝達部材20について説明する。この打撃・回転伝達部材20は図５に示すように、一定長さを有する円筒形状に形成されたスイベル体20A と、このスイベル体20A の前端に着脱自在に螺合した鋼管連結筒体20B とからなり、スイベル体20A においては、その後半部における中心部には小径接続管30の後端部を着脱自在に螺合させる前側螺子孔部21と後端が打撃・回転伝達部材20の後端面から後方に向かって開口している後側螺子孔部22とをこれらの螺子孔部21、22に前後端を連通させた通水孔部23を介して同軸線上に形成している一方、前半部には、その前端部側に上記鋼管連結筒体20B の後端部を着脱自在に螺合させた大径螺子孔部24を設けていると共に、この大径螺子孔部24の後端と上記前側螺子孔部21との間に掘削物受入孔部25を形成し、この掘削物受入孔部24内からスイベル体20A の外周面に開口した掘削物排出口25a を形成している。なお、上記通水孔部23はスイベル体20A の外周面に連通していて、図６に示すように、作動軸41内の給水路（図示せず）を通じて該通水孔部23に給水するように構成している。

また、上記鋼管連結筒体20B の前半部内を最後尾側鋼管３の後端部受入筒部26に形成していると共にこの鋼管連結筒体20B の後半部の筒部内径を最後尾側鋼管３の後端部受入筒部26の内径よりも小径で且つ上記掘削物受入孔部25と略同径に形成して該受入筒部26内の後端に最後尾側鋼管３の後端面を当接、受止する環状の受止端面26a に形成している。さらに、鋼管連結筒体20B の後端部を上記スイベル体20A の大径螺子孔部24に螺合する螺筒部27に形成していると共にこの螺子部27の前端側に該螺子部27の前端から外径方向に突出した環状の受止端面28を形成してあり、この受止端面28に上記スイベル体20A の大径螺子孔部24の前端面を当接受止させ、螺子山に打ち込み機側からの打撃力を殆ど伝達することなく該受止端面28から鋼管連結筒体20B に打撃力を伝達させ、鋼連結筒体20B から上記受止端面26a を介して最後尾側鋼管３側に打撃力を伝達するように構成している。

さらに、鋼管連結筒体20B における鋼管受入筒部26の周壁の一部に前端が前方に向かって開口したＬ字状の切欠係止部29を形成してあり、この切欠係止部29に上記最後尾側鋼管３の後端外周面に突設している係合突起11を挿入、係合させて打撃・回転伝達部材20の回転を最後尾側鋼管３側に伝達するようにしている。

上記小径接続管30は外径をスイベル体20A の掘削物受入孔部25や鋼管連結筒体20B の後半部の筒部内径よりも小径に形成してその外周面とこれらの掘削物受入孔部25及び連結筒体20B の後半部の筒部内との間を、最後尾側鋼管３内の上記掘削物排出通路10の後端に連通した掘削物排出用隙間10に形成していると共に該小径接続管30の中心部を全長に亘って通水孔31に形成してあり、さらに、後端部を上記スイベル体20A の後端部内に設けている前側螺子孔21に着脱自在に螺合した螺子部32に形成している。

また、この小径接続管30の前端部には筒状頭部33が固着されてあり、この筒状頭部33内に、中心部に上記通水孔31と略同径の中心孔34a を有する円環形状の緩衝部材34と、中心部に鋼管１の後端から後方に突出したた送水管３の後端部を水密状に挿嵌させる中心孔35a を有する止水シール材35とを該止水シール材35を前側にして前後に重ね合わせた状態で内装している。そして、緩衝部材34を小径接続管30の前端面に当接させた状態にして筒状頭部33の後部を小径接続管30の前端部外周面に被着させている。

次に、この小径接続管30を内装している打撃・回転伝達部材20を用いて上記先頭側鋼管１と継ぎ足し鋼管２及び最後尾側鋼管３とからなる地山補強用打ち込み鋼管を地山に打ち込む方法について説明する。トンネル内に配設した鋼管打ち込み機におけるドリフタ40には図６に示すように、このドリフタ40の前端面から突出している作動軸41の後端面を打撃する打撃機構（図示せず）と該作動軸41を回転させる回転機構（図示せず）とが内装されてあり、この作動軸41を上記スイベル体20A の後側螺子孔部22に螺合させてその先端面をこの螺子孔部22の奥底端面に当接させた状態にすることにより、作動軸41に打撃・回転伝達部材20を接続する。

一方、先頭側鋼管１に一本の継ぎ足し鋼管２を介して最後尾側鋼管３を接続する。この際、各鋼管１〜３内に配設している送水管５〜７は、支持ブラケット14によって互いに同一管軸線上に支持されているので、先頭側鋼管１の後端螺子孔部16に継ぎ足し鋼管２の前端螺子部17を螺合させて接続する時に、最後尾側鋼管３内の送水管５の後端に継ぎ足し鋼管２の送水管６の前端拡径接続口部6aが被さるようにして同時に自動的に接続させることができる。同様に、継ぎ足し鋼管２の後端螺子孔部18に最後尾側鋼管３の前端螺子部19を螺合させて接続する時に、継ぎ足し鋼管２の送水管６の後端に最後尾側鋼管３の送水管７の前端拡径接続口部7aが被さるようにして同時に自動的に接続させることができる。

この地山補強用打ち込み鋼管における最後尾側鋼管３の後端部を上記打撃・回転伝達部材20の鋼管連結筒体20B における鋼管受入筒部26に挿入し、該最後尾側鋼管３の後端部外周面に突設している係合突起11を鋼管受入筒部26の前端部に形成しているＬ字状切欠係止部29に挿入し、この最後尾側鋼管３の後端面を受止端面26a に当接、受止させると共に該最後尾側鋼管３を周方向に回動させることによって上記係合突起11をＬ字状切欠係止部29に抜け止め状態に係合させる。さらに、鋼管受入筒部26にこの最後尾側鋼管３の後端部を挿入するに従って、該鋼管３内の中心部に配設している送水管７における鋼管３の後端から突出した突出端部が打撃・回転伝達部材20の中心部内に配設している上記小径接続管30の前端筒状頭部33内に設けている止水シール材35の中心孔35a に前後摺動移動可能に挿通してその後端面を緩衝部材34の前端面に弾性的に押接し、該送水管３内を小径接続管30の通水孔31の前端に連通させる。

この状態にして先頭側鋼管１の前端に装着している穿孔ビット４の前端面をトンネル周壁面から地山に向けた状態にして該壁面に当接させたのち、ドリフタ40の作動軸41に打撃回転力を与えながらドリフタ40を前進させると、作動軸41の回転は打撃・回転伝達部材20を介してこの打撃・回転伝達部材20の上記鋼管受入筒部26に形成しているＬ字状切欠係止部29に係合した係合突起11を介して地山補強用打ち込み鋼管に伝達されると共に、作動軸41の打撃力は該作動軸41の前端面を受止している打撃・回転伝達部材20における後側螺子孔部22の奥底端面を介してこの打撃・回転伝達部材20のスイベル体20A に伝達される。

さらに、このスイベル体20A の前端面を受止している鋼管連結筒体20B の外周面側の受止端面28を介して該鋼管連結筒体20B に伝達されると共にこの鋼管連結筒体20B の内周面側の受止端面26a を介してこの受止端面26a に後端面を当接、受止されている最後尾側鋼管３から継ぎ足し鋼管２、先頭側鋼管１、穿孔ビット４に伝達され、該穿孔ビット４の前端面に突設している掘削チップ13、13' によって地山を掘進しながら鋼管１を地山の所定深さまで打設していく。

この地山補強用打ち込み鋼管の打設時には、作動軸41内の給水路を通じて打撃・回転伝達部材20のスイベル体20A 内の上記通水孔部23に水が供給され、該通水孔部23から小径接続管30の通水孔31を通じて最後尾側鋼管３の送水管７内に水を供給し、この送水管７に順次接続した継ぎ足し鋼管２内の送水管６と穿孔ビット４内の送水管５内を流通させて穿孔ビット４の注水孔８から該穿孔ビット４による掘削面に水を噴射させ、穿孔ビット４の掘削チップ13、13' によって掘削された掘削物を穿孔ビット４に設けている掘削物取込孔９を通じて鋼管１〜３の内周面と送水管５〜７間の外周面間の空間部で形成された掘削物排出通路10内に送り込み、この排出通路10内から打撃・回転伝達部材20内の掘削物排出用隙間10内と掘削物受入孔部25の排出口25a を通じて外部に排出する。

このように、地山補強用打ち込み鋼管に打撃回転力を付与しながら地山に打設していくものであるが、穿孔ビット４の前端部には環状壁部4a2 によって囲まれた円形凹部4a1 が設けられてあり、この円形凹部4a1 に先頭側鋼管１内の掘削物排出通路10に連通する掘削物取込孔９を設けていると共に、掘削物排出通路10を地山補強用打ち込み鋼管の全長に亘って略同一断面の広い通路に形成しているので、穿孔ビット４によって掘削された掘削物は一旦、円形凹部4a1 内に取り込まれたのち、環状壁部4a2 によって外部に流出することなく該円形凹部4a1 から上記広い掘削物排出通路10に見合った大径孔に形成されている掘削物取込孔９から先頭側鋼管１内の掘削物排出通路10内に円滑に且つ確実に浸入させることができ、従って、地山補強用打ち込み鋼管の外周面と掘削孔間の隙間に掘削物が入って該隙間を詰まらせる虞れが殆どなくなり、鋼管の打ち込みが能率よく確実に行うことができる。

先頭側鋼管１と一本の継ぎ足し鋼管２と最後尾側鋼管３とからなるこの地山補強用打ち込み鋼管の長さは、狭いトンネル内において打ち込み機により地山に打ち込み可能な長さに形成されてあり、この長さだけでは地山に対する打ち込み深さが浅くて地盤の安定化を図ることができない場合には、継ぎ足し鋼管２を継ぎ足すことにより狭いトンネル内からでも長尺の地山補強用打ち込み鋼管として打ち込みを可能にしている。

即ち、上記のように地山補強用打ち込み鋼管をその継ぎ足し鋼管２の後端部がトンネルの壁面から突出した状態となるまで地山に打ち込んだのち、この継ぎ足し鋼管２に接続している最後尾側鋼管３を一旦、該継ぎ足し鋼管２の後端から取り外し、しかるのち、この継ぎ足し鋼管２の後端螺子孔部18に該継ぎ足し鋼管２と同一形状、同一構造の継ぎ足し鋼管２の前端螺子部17を接続する。この際、打ち込まれた継ぎ足し鋼管２内の送水管６の後端部に該継ぎ足し鋼管２に接続する継ぎ足し鋼管２内の送水管６の前端拡径接続口部6aが自動的にインロー継手により接続される。

こうして、新たな継ぎ足し鋼管２を接続したのち、この継ぎ足し鋼管２の後端に再び最後尾側鋼管３を接続し、その接続と同時にこれらの鋼管内の送水管６、７同士もインロー継手によって接続させたのち、最後尾側鋼管３の後端部を打撃・回転伝達部材20に接続し、ドリフタ40の作動軸41に打撃回転力を与えると共に鋼管内の一連に接続した送水管を通じて穿孔ビット４の注水孔８から掘削面に水を噴出させ、掘削物を鋼管内の掘削物排出通路９を通じて排除しながら上記同様にしてこの地山補強用打ち込み鋼管を打ち込む。図７は２本の継ぎ足し鋼管２、２を地山に打ち込んだ状態を示す簡略側面図である。

この地山補強用打ち込み鋼管が打撃・回転伝達部材によって地山に打ち込まれる時に、先頭側鋼管１の前端に固着している穿孔ビット４が回転してその回転力が該穿孔ビット４の後面に一体に固着している送水管５に伝達されるが、この送水管５の後端部が継ぎ足し鋼管２内の送水管６の先端接続口部6aに前後摺動自在に且つ回転自在に挿嵌しているので、先頭側鋼管１内の送水管５から継ぎ足し鋼管２内の送水管６に対する回転力の伝達が遮断され、従って、先頭側の送水管５のみが穿孔ビット４と一体に回転するだけで後続する送水管６、７が穿孔ビット４の回転力によって捩じれ変形する虞れもない。

以下、必要に応じて数本の継ぎ足し鋼管２を継ぎ足すことによって所定長さの地山補強用打ち込み鋼管を形成しながら地山に所定深さまで打ち込んだのち、打撃・回転伝達部材20を上記とは反対方向に回動させることにより最後尾側鋼管３の後端部に突設している係合突起11を打撃・回転伝達部材20のＬ字状切欠係止部29から離脱させ、該打撃・回転伝達部材20を取り外す。しかるのち、トンネルの壁面から突出している最後尾側鋼管３の後端部を硬化性材料注入用キャップ（図示せず）によって密閉し、このキャップに接続した注入ホースを通じてセメントミルク或いはウレタン樹脂液などの硬化性材料を鋼管１〜３内に供給すると、硬化性材料は鋼管１内に充満すると共に該継ぎ足し鋼管２の管壁に設けている注入孔15から鋼管周囲の地山中に注入されると共に穿孔ビット４の掘削物取込孔９からも地山に注入され、この硬化性材料の硬化によって地盤の安定化を図るものである。
なお、この地山補強用打ち込み鋼管の打ち込みの完了後、最後尾側鋼管３をその内部の送水管７と共に、継ぎ足し鋼管２の後端から取り外して次の地山補強用打ち込み鋼管の打ち込みに使用することが可能となる。

地山補強用打ち込み鋼管の一部省略縦断側面図。穿孔ビットの正面図。送水管の支持構造を示す縦断正面図。継ぎ足し鋼管の一部省略簡略縦断側面図。打撃・回転伝達部材の縦断側面図。ドリフタによる鋼管打ち込み状態を示す一部の簡略縦断側面図。２本の継ぎ足し鋼管を地山に打ち込んだ状態を示す簡略側面図。

符号の説明

１先頭側鋼管
２継ぎ足し鋼管
３最後尾側鋼管
４穿孔ビット
５〜７送水管
８注水孔
９掘削物取込孔
10 掘削物排出通路
14 支持ブラケット
15 注入孔
16、18 螺子孔部
17 19 螺子部

Claims

前端に注水孔と掘削物取込孔とを前後面間に亘って貫通させて設けている穿孔ビットを固着し、且つ、内部の中心部に上記穿孔ビットの注水孔の後端に前端開口部を連結、連通させた送水管を配設していると共に、内周面とこの送水管の外周面との間の空隙部を上記穿孔ビットの掘削物取込孔の後端に連通した掘削物排出通路に形成してなる先頭側鋼管と、後端を打撃・回転伝達部材に連結させる最後尾側鋼管と、これらの先頭側鋼管と最後尾側鋼管との間に介在、連結させる継ぎ足し鋼管とからなり、上記穿孔ビットに打撃・回転力を伝達して該穿孔ビットにより地山を掘削しながら地中に打設される地山補強用打ち込み鋼管において、上記継ぎ足し鋼管は、その前後端部に鋼管同士を連結するねじ継手部を形成していると共に内部の中心部に上記先頭側鋼管内の送水管と同径で且つ長さが該継ぎ足し鋼管と略同長の送水管を配して該送水管を外周端面が鋼管の内周面に取付けた支持ブラケットの中央部に挿通状態で支持させてあり、さらに、前後鋼管内の送水管同士の継手部は、一方の送水管の端部を拡径接続口部に形成してこの拡径接続口部を他方の送水管の対向端部にシール材を介して回転自在に且つ前後摺動自在に被嵌させることにより接続するインロー継手であると共に、該鋼管の内周面と送水管の外周面との間に上記先頭側鋼管内に設けられた掘削物排出通路に連通する掘削物排出通路を設け、且つ、継ぎ足し鋼管の管壁の複数箇所に内外に連通した硬化性材料の注入孔を穿設していることを特徴とする地山補強用打ち込み鋼管における継ぎ足し鋼管。