JP4431019B2 - 管地中埋設工法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、トンネル等の天端、切羽等の崩落等を防止するためのように地中を補強する目的で鋼管等の管を埋設する工法に関し、特に、直径が数十ｍｍ程度の小径管を地中に埋設する工法の改良に関するものである。

トンネル等を掘削する際に、トンネルの切羽の前方地山を安定化する目的で種々の地山を補強するために、パイプルーフ工法、ＡＧＦ工法、フォアパイリング工法の如き長尺先受工法が広く実施されている。これらの長尺先受工法においては、長尺先受鋼管の内方に配設される穿孔ロッドの先端部に穿孔用ビットを装着し、その穿孔ビットによって穿孔しながら長尺先受鋼管が地山に打ち込まれる。このようにして地山に長尺先受鋼管 を打ち込んだ後、先端の穿孔用ビットを縮小して長尺先受鋼管の中空部を通して穿孔ビットを穿孔ロッドと共に回収し、その後、長尺先受鋼管内に充填材を注入し、鋼管の内外をこの充填材で固めている。

しかし、このような工法では、穿孔ビットは、外径を拡縮するような構造を有しなければならないので、その穿孔ビットの構造が複雑であり、また長尺先受鋼管は、穿孔ビットが通過することができるのに充分な内径を必要とするので、鋼管が大径化し、大きな打設力が必要となる上に、ビットの回収作業が面倒であった。

このため、長尺先受け鋼管の先端に自穿ビットを装着し、この先受鋼管を介して穿孔機から打撃力と回転力、即ち回転推進力を自穿ビットに付与して穿孔し、穿孔後、自穿ビットを回収することなく長尺先受鋼管と共に地中に埋設する方式が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、この工法では、長尺先受鋼管を介して自穿ビットに打撃力と回転力とを付与するので、鋼管自体がこの打撃力や回転力に耐えることができなければならないため、薄肉小径鋼管や樹脂管の如き機械的強度が低い管に適用することができない欠点があった。

特開平８−３３８１９１号公報（特許第２５２１５５９号公報）。

本発明が解決しようとする課題は、自穿ビットを回収することなく埋設管と共に地中に残すが、機械的強度が低い管でも容易に適用することができる管地中埋設工法を提供することにある。

本発明の課題解決手段は、地中を削孔しながら管を地中に打設する管地中埋設方法において、この管の先端に取り付けられた自穿ビットの角型係合部に管内に挿入された自穿ロッドの角型被係合部を係合し、自穿ビットは、管に圧力嵌めされるスカート部を有して角型係合部はこのスカート部に設けられ、また自穿ロッドと管との間には自穿ロッドに嵌合する角型内面と管の基端部に圧力嵌めされ自穿ロッドの角型外面に嵌合する角型嵌合面と前記管の後端面に係合する鍔とを有する嵌合伝動部材が設けられ、自穿ビットは、スカート部の角型係合部に開口し複数の分岐孔から成り自穿ロッドの中空通路に連通する水噴射孔を有し、自穿ロッドの中空通路から水を導入し管の外部に水を流出しながら自穿ロッドと管とを介して自穿ロッドに回転推進力を付与して自穿ビットによって削孔しつつ管を地中に打ち込み、管の打ち込み後、自穿ロッドを自穿ビットの角型係合部から抜き取ることによって回収することを特徴とする管地中埋設工法を提供することにある。

本発明の管地中埋設工法は、管の先端に自穿ビットを装着するが、この自穿ビットが管に圧力嵌めされ、また管の中に自穿ロッドが挿入され、この自穿ビットと自穿ロッドとは角型係合部と角型被係合部とで係合し、また自穿ロッドと管の基端部との間にはこの管の基端部に圧力嵌めされる嵌合伝導部材が設けられてこの嵌合伝導部材の角型内面と自穿ロッドの角型外面との嵌合によって自穿ロッドと管とを介して自穿ビットに回転推進力を付与するので、管は、薄肉小径鋼管や樹脂管の如き機械的強度が低い管にも容易に適用することができる。

また、管内を通して抜き取るのは、自穿ロッドのみであって自穿ビットは地中に残したままである上に、自穿ビットの角型係合面と自穿ロッドの角型被係合面とで機械的に結合されていて単に自穿ロッドをその軸線方向に差し込んだり引き抜いたりするだけで脱着することができるので、ロッドの回収作業が容易に行われる。

更に、自穿ビットが管に圧力嵌めされ、また自穿ロッドと管との間にはこれらの間で回転推進力を伝達することができるアダプタが設けられているため、回転推進力は、ロッドと管とを介して自穿ビットに伝達されるので、自穿機能を高い精度で効率よく行うことができる。

本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、本発明に係わる管地中埋設工法は、図１に示すように、トンネル等を掘削する際に予め坑内の奧の地盤を補強する目的で地山２を先受けするために切羽３の上縁３ａに沿ってその上方の地山部分２ａに斜めに管１０を削孔しながら打設する。管１０は、例えば、断面円形の薄肉小径長尺鋼管１０ＳＰから成っているが、樹脂管又は繊維強化樹脂管から成っていてもよい、

本発明の工法では、図２に示すように、管１０の先端に自穿ビット１２を取り付け、また管１０の内部に自穿ロッド１４を挿入し、自穿ロッド１４から自穿ビット１２に回転推進力が伝達されるように自穿ロッド１４の先端を自穿ビット１２に結合する。

この自穿ビット１２と自穿ロッド１４との結合は、自穿ビット１２の角型係合部１２Ｅに自穿ロッド１４の角型被係合部１４Ｅを係合して行われる。図示の形態では、自穿ビット１２の角型係合部１２Ｅは、雌係合部であり（図４Ｃ参照）、自穿ロッド１４の角型被係合部１４Ｅが雄被係合部であるが、自穿ビット１２の角型係合部１２Ｅが雄係合部であり、自穿ロッド１４の角型被係合部１４Ｅが雌被係合部であってもよい。

図２及び図４Ａに示すように、自穿ビット１２は、管１０の内面に圧力嵌めされるスカート部１２Ｓを有し、角型係合部１２Ｅは、このスカート部１２Ｓの内面に設けられている。また図２及び図５に示すように、自穿ロッド１４と管１０との間の基端部（回転推進力の入力側端部）には自穿ロッド１４の角型外面１４ＯＳ(図２参照)に嵌合する角型内面１６ＩＳと管１０の内面に圧力嵌めされる嵌合面１６ＥＳと管１０の後端面に係合する鍔１６Ｆとを有する嵌合伝動部材１６が設けられている。

従って、自穿ロッド１４に回転推進力が付与されると、この力は、自穿ロッド１４から直接自穿ビット１２に伝達されると共に、自穿ロッド１４から嵌合伝動部材１６及び管１０を介して自穿ビット１２に伝達される。

自穿ビット１２は、図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、先端面に十字状の刃１２Ｂを有し、また角型係合部１２Ｅに開口し複数の分岐孔１２ＨＤから成る水噴出孔１２Ｈを有し、水噴射孔１２Ｈは、自穿ロッド１４内の中空通路１４Ｈ（図３参照）に連通して自穿ロッド１４の中空通路１４Ｈから供給される水を自穿ビット１２の水噴出孔１２Ｈの分岐孔１２ＨＤから管１０の外部に噴出して地山を崩して自穿機能を向上するようにしている。

図２及び図６に示すように、アダプタ１８の角型穴１８Ｈが自穿ロッド１４の角型基端部１４ＢＥに係合され、このアダプタ１８は、図示しない穿孔機４に接続される。

次に、本発明の工法の操作を述べると、図２に示すように、管１０の先端に自穿ビット１２を装着し、管１０内に自穿ロッド１４を挿入してその先端の角型被係合部１４Ｅを自穿ビット１２の角型係合部１２Ｅに係合し(差し込み)、管１０と自穿ロッド１４との間に嵌合伝動部材１６を差し込む。この状態で自穿ロッド１４の管１０の後端から突出する端部にアダプタ１８を介して図示しない穿孔機を接続し、自穿ロッド１４の中空通路１４Ｈに水を供給してこの水を自穿ビット１２の水噴出孔１２Ｈから管１０の外部に噴出しながら穿孔機を駆動して自穿ロッド１４及び管１０を介して自穿ビット１２に回転推進力を付与する。

このようにすると、地山は自穿ビット１２から噴出する水によって崩されながら自穿ビット１２の刃１２Ｂによって削孔され、この削孔が進行するにつれて推進力によって管１０は、徐々に地中に深く打ち込まれる。

管１０が所定深さまで打ち込まれたとき、穿孔機の駆動と水の供給を停止し、アダプタ１８、嵌合伝動部材１６を外し、自穿ロッド１４を自穿ビット１２から引き抜いて回収する。従って、管１０との先端の自穿ビット１２が地中に取り残される。

その後、管１０内にウレタン系又はセメント系の固形材を注入し、管１０に設けられた図示しない孔及び／又は自穿ビット１２の水噴出孔１２Ｈを介して管１０の外部に流出して管１０の内外を固形材で固化する。

上記のように、管１０の先端に装着される自穿ビット１２は、管１０の中に挿入される自穿ロッド１４を介して回転推進力を付与するので、管１０は、薄肉小径鋼管や樹脂管の如き機械的強度が低い管にも容易に適用することができ、また地山を崩す水は、管１０の外部に噴出するので、特に小径の管１０の打設に好適であることが解る。

また、自穿ロッド１４は、自穿ビット１２を地中に残したままか回収されるが、これらは、自穿ビット１２の角型係合面１２Ｅと自穿ロッド１４の角型被係合面１４Ｅとで機械的に結合されているので、単に自穿ロッド１４をその軸線方向に差し込んだり引き抜いたりするだけで脱着することができ、自穿ロッド１４の回収作業を容易に行うことができる。

更に、自穿ビット１２が管に圧力嵌めされ、また自穿ロッド１４と管１０との間にはこれらの間で回転推進力を伝達することができる嵌合伝動部材１６が設けられているので、回転推進力は、自穿ロッド１４と管１０との両方を介して自穿ビット１２に伝達することができ、自穿機能を高い精度で効率よく行うことができる。

なお、上記の実施の形態では、切羽３の上縁３ａに沿ってその上方の地山部分２ａに斜めに管１０を打ち込んだが、図７に示すように、切羽３の鏡面４を補強するように管１０を打ち込むのにも本発明を適用することができる。

本発明の工法は、自穿ビットを地中に残したまま自穿ロッドのみを回収し、また自穿ロッドは、自穿ビットに角型表面の係合で相互に結合されるので、自穿ロッドをその軸線方向に抜き差しするだけで脱着することができるから自穿ロッドの回収作業が容易であり、また機械的強度が低い管にも容易に適用することができる。

本発明の工法によって切羽上縁の上方に斜めに地中を掘削しながら補強管を埋設している状態を説明する概略斜視図である。 本発明の工法に用いられる管と自穿ビットと自穿ロッドとの関係を示す縦断面図である。 図２の基端部側の横断面図である。 本発明の工法に用いられる自穿ビットを示し、同図（Ａ）は、その縦断面図、同図（Ｂ）は、その正面図、同図（Ｃ）は、その背面図である。 本発明の工法に用いられる嵌合伝動部材を示し、同図（Ａ）は、その縦断面図、同図（Ｂ）は、その正面図である。 本発明の工法に用いられるアダプタの縦断面図である。 本発明の工法によって切羽鏡面を補強するように地中を掘削しながら補強管を埋設している状態を説明する概略側断面図である。

２ 地山
２ａ 地山部分
２ｂ 削孔部分
３ 切羽
４ 鏡面
１０ 管
１０ＳＰ 長尺鋼管
１２ 自穿ビット
１２Ｃ 傾斜面
１２Ｅ 角型係合部
１２Ｈ 水噴射孔
１２ＨＤ 分岐孔
１２Ｓ スカート部
１４ 自穿ロッド
１４Ｅ 角型被係合部
１４Ｈ 中空通路
１４ＯＳ 角型外面
１６ 嵌合伝動部材
１６ＥＳ 嵌合面
１６ＩＳ 角型内面
１８ アダプタ
１８Ｈ 角型穴

Claims (1)

1. 地中を削孔しながら小径の管を打設する管地中埋設方法において、前記管の先端に取り付けられた自穿ビットの角型係合部に前記管内に挿入された自穿ロッドの角型被係合部を係合し、前記自穿ビットは、前記管に圧力嵌めされるスカート部を有して前記角型係合部は前記スカート部に設けられ、また前記自穿ロッドと前記管との間には前記自穿ロッドに嵌合する角型内面と前記管の基端部に圧力嵌めされ前記自穿ロッドの角型外面に嵌合する角型嵌合面と前記管の後端面に係合する鍔とを有する嵌合伝動部材が設けられ、前記自穿ビットは、前記スカート部の角型係合部に開口し複数の分岐孔から成り前記自穿ロッドの中空通路に連通する水噴射孔を有し、前記自穿ロッドの中空通路から水を導入し前記管の外部に水を流出しながら前記自穿ロッドと前記管とを介して前記自穿ビットに回転推進力を付与して前記自穿ビットによって削孔して前記管を地中に打ち込み、前記管の打ち込み後、前記自穿ロッドを前記自穿ビットの角型係合部から抜き取ることによって回収することを特徴とする管地中埋設工法。

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