JP4939260B2 - 長尺部材の地中への挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの構築領域などの地盤に長尺部材を挿入する長尺部材の地中への挿入方法に関するものである。

従来、トンネルを構築する際における地山などの補強のために、長尺部材を地山などの地盤に挿入することがある。このような長尺部材の挿入方法として、たとえば特許文献１に開示された地山補強工法や特許文献２に開示された地山の補強方法がある。

このうち、特許文献１に開示された地山補強工法では、先端にセンタービットが取り付けられた中空のドリルヘッドを中空のドリルロッドに取り付け、センタービットを回転させることによってドリルロッドを地山に挿入する。それから、所定長のドリルロッドが地山に挿入されたらドリルロッドの中空部に補強材を挿入し、ドリルロッドからドリルヘッドを切り離してドリルロッドを引き抜くというものである。

また、特許文献２に開示された地山の補強方法では、穿孔ロッドとこの穿孔ロッド中に軸方向に挿入されているロック棒を用いる。これらの穿孔ロッドとロック棒とは、互いの軸方向の相対的な移動を可能にするとともに、相対的な回転を阻止するように互いに係合する非円形断面部を有しており、ロック棒の回転が穿孔ロッドに伝達されて地山を穿孔するとともに、ロック棒が所定長地山に挿入された後は、ロック孔から穿孔ロッドを引き抜いてロック棒をロック孔の中に残すことによって地山を補強するものである。
特許第３２９８８４５号公報 特許第２７３５６５０号公報

しかし、上記特許文献１に開示された地山補強工法では、補強材を挿入した後、センタービット（削孔ビット）を地山に残存させることとなる。このセンタービットは、補強材としての役割をほとんど果たさないので、結局、センタービットを無駄にしてしまうという問題があった。

また、上記特許文献２に開示された地山の補強方法では、ロック孔の掘削が済んだ後、ロック棒（内管）を残して穿孔ロッド（外管）を引き抜くようにしている。この穿孔ロッドを引き抜く際には、ロック棒はフリーな状態にあるため、穿孔ロッドの引き抜きとともにロック棒も共抜けしてしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、地盤の補強を行うにあたり、削孔内に削孔ビットを残存させることによる無駄を防止することができる長尺部材の地中への挿入方法を提供することにある。また、他の課題は、削孔から外管を引き抜くにあたり、内管の共抜けを防止することができる長尺部材の地中への挿入方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る長尺部材の地中への挿入方法は、先端にそれぞれ削孔ビットが設けられた外管と内管とを備えるボーリングロッドに回転掘削力を付与することによって地盤を掘削して削孔を形成し、削孔を形成した後、外管に対して相対的に内管を後退させて外管から内管を引き抜き、外管の内側面に沿って長尺部材を外管に挿入し、削孔から外管を引き抜いて、長尺部材を削孔に存置させる方法であり、外管を引き抜くにあたり、長尺部材を削孔にアンカーとして固定し、削孔に長尺部材の反力をとって外管を引き抜く方法であり、外管と内管とによって削孔を形成した後、内管を外管に対して相対的に前進させてアンカー用余掘り部を形成し、内管を引き抜いた後、アンカー用余掘り部に長尺部材の先端を固定することを特徴とする。

本発明に係る長尺部材の地中への挿入方法では、先端にそれぞれ削孔ビットが設けられた外管と内管とを用いて削孔を行っている。このため、削孔が終了した後、削孔から内管を引き抜く際に、内管に設けられた削孔ビットが内管とともに取り出される。また、内管の引き抜きが終了し、長尺部材を挿入した後、削孔から外管を引き抜く際には、外管に設けられた削孔ビットが外管とともに取り出される。このため、削孔ビットが削孔内に残存しないようにすることができるので、削孔内に削孔ビットを残存させることによる無駄を防止することができる。

なお、本発明における長尺部材とは、外管に沿って挿入される長尺なものであり、その断面形状は特に問われない。したがって、棒状のものや板状のもの、あるいはケーブル、パイプなどとすることができる。また、長尺部材は剛性の高いもののほか、たとえばフレキシブル管など、可とう性の高いものとすることもできる。さらに、本発明における回転掘削力とは、地盤を掘削するための回転力、打撃力、推進力などを意味するものである。

ここで、外管を引き抜くにあたり、長尺部材を削孔にアンカーとして固定し、削孔に長尺部材の反力をとって外管を引き抜く態様とすることができる。

このように、長尺部材を削孔にアンカーとして固定し、削孔に長尺部材の反力をとって外管を引き抜くことにより、外管を引き抜く際の長尺部材の共抜けを防止することができる。

また、外管と内管とによって削孔を形成した後、内管を外管に対して相対的に前進させてアンカー用余掘り部を形成し、内管を引き抜いた後、アンカー用余掘り部に長尺部材の先端を固定する態様とすることができる。

このように、内管に対して外管を相対的に前進させることにより、削孔の前方にアンカー用余掘り部を形成することができる。このアンカー用余掘り部を形成することにより、内管を引き抜いた後、長尺部材を削孔に固定する際に、その長尺部材の固定を容易に行うことができる。

さらに、外管と内管とによって削孔を形成した後、外管を内管に対して相対的に後退させて削孔の一部をアンカー用余掘り部とし、内管を引き抜いた後、アンカー用余掘り部に前記長尺部材の先端を固定する態様とすることもできる。

このように、外管を内管に対して相対的に後退させて削孔の一部をアンカー用余掘り部とすることにより、内管を引き抜いた後、長尺部材を削孔に固定する際に、その長尺部材の固定を容易に行うことができる。また、アンカー用余掘り部をさらに削孔する手間を省くことができる。

また、長尺部材の先端に、アンカー部材として流体圧で半径方向へ膨張できる袋状物が設けられており、長尺部材を削孔に挿入した後、アンカー用余掘り部で袋状物を膨張させて、長尺部材を削孔に固定する態様とすることができる。

このような袋状物を用いることにより、長尺部材をアンカー用余掘り部に容易に固定することができる。

さらに、長尺部材を外管に挿入するにあたり、外管の内側面に沿って長尺部材を挿入する際の案内をするガイド部材が長尺部材に設けられている態様とすることができる。

このガイド部材が設けられていることにより、長尺部材を削孔の中心位置に精度よく配置することができるとともに、長尺部材を外管に円滑かつ確実に挿入することができる。

また、地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山である態様とすることができる。かかる長尺部材の挿入は、トンネル掘削領域の周囲における地盤における地盤補強や水抜き管の埋設において好適に行うことができる。

さらに、トンネル掘削領域の周囲における地盤が、トンネルの切羽である態様とすることができる、このように、トンネルの切羽における地盤補強や水抜き管の埋設に好適に用いることができる。

また、外管および内管がスイベルジョイントを介して削岩機に接続されており、削岩機によってボーリングロッドに回転掘削力を付与する態様とすることができる。このように、スイベルジョイントを用いて外管および内管を削岩機に接続することにより、削岩機として汎用削岩機を用いることができる。このため、トンネル内の施工効率を高めることができる。

さらに、外管および内管のうちの少なくとも一方を構成する管体が、端部をねじ部によって接続される継手によって接続された単位管を複数接続して形成されており、管体を削孔から引き抜くに当たり、削岩機に対して、スイベルジョイントに代えて、一の部材を把持する把持部材および他の部材を回転させる回転部材を備える回転クランプ装置を取り付け、複数の単位管のうち、削孔側の単位管を把持部材によってクランプするとともに、削岩機側の単位管を回転部材によって回転させて、削孔側の単位管から削岩機側の単位管を切り離す態様とすることができる。

このように、把持部材および回転クランプ装置を用いることにより、ねじ接続された外管や内管の接続を容易に外すことができる。

また、長尺部材が、地中に埋設される補強部材であり、外管を削孔から引き抜いた後、削孔にグラウトを注入して硬化させる態様とすることができる。外管を削孔から引き抜いた後、削孔にグラウトを注入して硬化させることにより、地盤を強固に補強することができる。

さらに、長尺部材が、地中に埋設される補強部材であり、長尺部材の内側にグラウト流通路が形成されているとともに、長尺部材の外周にグラウト注入孔が形成されており、長尺部材におけるグラウト流通路を通じてグラウトを送り込み、グラウト注入孔から削孔へ注入する態様とすることもできる。

このように、削孔にグラウトを注入するにあたり、長尺部材の外周に形成されたグラウト注入孔から削孔へグラウトを注入することにより、削孔に対して容易にグラウトを注入することができる。

本発明に係る長尺部材の地中への挿入方法によれば、地盤の補強を行うにあたり、削孔内に削孔ビットを残存させることによる無駄を防止することができる。また、削孔から外管を引き抜くにあたり、内管の共抜けを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。本実施形態では、長尺部材の地中への挿入方法について、地盤補強工法を用いて説明する。本実施形態に係る地盤補強では、いわゆる無水削孔を行っている。図１は地盤補強工法を行う状況を示すトンネルの側断面図、図２は地盤補強を行う装置の側断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る地盤補強工法は、ボーリングロッド１０をトンネル掘削領域の周囲における地山Ｇに対して埋設することによって行われる。ボーリングロッド１０は、削岩機（汎用削岩機）であるドリルジャンボ２０における掘削装置２１に取り付けられている。ボーリングロッド１０は、外管１１および内管１２を備えている。図１では、ボーリングロッド１０の外管１１が図示されている。図１に示すように、外管１１は、複数の単位外管１１Ａを接続して形成されている。単位外管１１Ａの前後両端部には、それぞれねじ部を備える継手部が形成されており、この継手部がカップリング１１Ｂに接続されることにより、単位外管１１Ａが接続されて外管１１が形成される。同様に、内管１２も単位内管１２Ａ（図２）がカップリング１２Ｂを介して接続されて形成されている。また、ボーリングロッド１０を打ち込んだ後は、ボーリングロッド１０を引き抜き、ボーリングロッドを打ち込んだ位置に補強部材を埋設するとともにグラウトを注入することにより、地盤補強部Ｈを形成する。

また、ボーリングロッド１０は、図２に示すように、外管１１と内管１２とを備え、外管１１の内側に内管１２が挿入された二重管構造をなしており、外管１１の外径は９５ｍｍとされている。外管１１は、単位外管１１Ａを複数接続して構成されている。これらの単位外管１１Ａは、カップリング１１Ｂによってねじ結合されている。さらに、内管１２も同様に、単位内管１２Ａを複数接続して構成されている。これらの単位内管１２Ａは、カップリング１２Ｂによってねじ結合されている。なお、外管１１において、カップリング１１Ｂを用いることなく、単位外管１１Ａ同士の接続部分の一方に雄ネジを形成し、他方に雌ネジを形成する態様とすることもできる。内管１２についても同様に、カップリング１２Ｂを用いることなく、単位内管１２Ａ同士の接続部分の一方に雄ネジを形成し、他方に雌ネジを形成する態様とすることもできる。

また、外管１１の先端および内管１２の先端には、それぞれ削孔ビット１３，１４が設けられている。ドリルジャンボ２０における掘削装置２１を回転させることによりボーリングロッド１０が回転され、また掘削装置２１からボーリングロッド１０に推進力や打撃力が付与されることによって伝達されるボーリングロッド１０の回転掘削力によって地山の掘削が行われる。

さらに、内管１２には、エア流通路１５が形成されており、内管１２の先端部における削孔ビット１４が形成された位置を避けた位置にエア噴出口が形成されている。内管１２の後端部からはエアが供給され、供給されたエアはエア流通路１５を流通して先端側に移動し、エア噴出口から噴出される。

また、外管１１と内管１２との間には、くり粉流通路１６が形成されている。エア噴出口から噴出されたエアは、削孔ビット１３，１４によって掘削された土砂とともに、くり粉流通路１６を通じて、スイベルジョイント３０側に移送される。

このボーリングロッド１０は、図１に示すように、ドリルジャンボ２０における掘削装置２１にスイベルジョイント３０を介して接続されている。スイベルジョイント３０は、図２に示すように、スイベルボディ３１およびスイベルアダプタ３２を備えている。スイベルボディ３１は、筒状の部材であり、その内部にスイベルアダプタ３２が設けられ、スイベルアダプタ３２はスイベルボディ３１に対して相対的に回動可能とされている。

また、スイベルジョイント３０のスイベルアダプタ３２は、内側回転軸３２Ａと外側回転軸３２Ｂを備えており、内側回転軸３２Ａには、内管１２の後端部がねじ結合によって固定され、外側回転軸３２Ｂには、外管１１の後端部がねじ結合されて固定されている。スイベルアダプタ３２の後端部には、削岩装置２１の回転軸が取り付け可能とされており、また、内側回転軸３２Ａと外側回転軸３２Ｂとは、相互に独立して回転可能とされている。このため、ボーリングロッド１０の外管１１と内管１２とが相互に独立して回転可能とされている。

削岩装置２１の回転軸が回転すると、回転軸の回転力が伝達されてスイベルアダプタ３２が回転する。スイベルアダプタ３２の回転により、内側回転軸３２Ａおよび外側回転軸３２Ｂが回転する。このとき、内側回転軸３２Ａのみを回転させることもできるし、外側回転軸３２Ｂのみを回転させることもできる。あるいは、内側回転軸３２Ａと外側回転軸３２Ｂを同時に回転させることもできる。その場合に、内側回転軸３２Ａと外側回転軸３２Ｂとを同じ回転数で回転させることもできるし、異なる回転数で回転させることもできる。

さらに、スイベルアダプタ３２には、エア通路３３が形成されており、スイベルボディ３１には、エア通路３３に連通するエア流入口３４が設けられている。エア流入口３４には、圧縮エアを供給するコンプレッサＣが接続されている。ボーリングロッド１０によって地山を削孔する際に、コンプレッサＣから圧縮エアを供給し、ボーリングロッド１０の先端に形成されたエア噴出口からエアを噴出する。また、スイベルアダプタ３２には、くり粉排出口３５が形成されており、くり粉排出口３５は、ボーリングロッド１０におけるくり粉流通路１６に連通している。くり粉流通路１６を介して移送されたくり粉は、くり粉排出口３５から外部に排出される。

また、ボーリングロッド１０による削孔が進み、外管１１が所定長分だけ地山に埋められたら、外管１１から内管１２を引き抜いた後、外管１１に対して、図３に示す補強部材４０を挿入する。

図３に示すように、補強部材４０は、補強部材本体４１およびガイド部材４２を備えている。補強部材本体４１は中空の棒状をなしており、その軸方向に沿った中央部にグラウト流通孔４３が形成されている。また、補強部材本体４１の外周面には、グラウト注入孔４４が形成されている。グラウト注入孔４４は、グラウト流通孔４３と連通しており、グラウト流通孔４３を通じて供給されるグラウトがグラウト注入孔４４から削孔内に注入される。

また、補強部材本体４１の前方位置には、ガイド部材４２が設けられている。ガイド部材４２は、その外径がボーリングロッド１０における外管１１の内径よりもわずかに小さい径とされている。補強部材４０をボーリングロッド１０の外管１１に挿入するにあたり、ガイド部材４２が設けられていることにより、外管１１に対してボーリングロッド１０を円滑に挿入することができる。

さらに、補強部材本体４１の先端部には、補強部材４０を削孔に固定するための固定部材となる袋状物４５が取り付けられている。袋状物４５は、流体、たとえば水などの液体を流入させることによって膨らむものである。また、袋状物４５には、水管４６の一端部が接続されており、水管４６の他端部は、図示しないポンプに接続される。このポンプを作動させることにより、水管４６を介して袋状物４５に水が供給される。

次に、本実施形態に係る地盤補強工法の手順について図４〜図６を参照して説明する。

本実施形態に係る地盤補強工法では、まず、ドリルジャンボ２０における掘削装置２１によってスイベルジョイント３０を介してボーリングロッド１０に回転掘削力を付与し、図４（ａ）に示すように、ボーリングロッド１０の先端に設けられた削孔ビット１３，１４によって地山Ｇの掘削を行って削孔Ｓを形成する。ボーリングロッド１０による掘削を行う際には、コンプレッサＣによって圧縮エアを供給し、ボーリングロッド１０の先端からエアを噴出させて、土砂の排出を促進する。地山Ｇを所定長さまで掘り進んだら、ボーリングロッド１０の全体による掘進を終了する。

続いて、図４（ｂ）に示すように、ボーリングロッド１０の内管１２のみに回転掘削力を付与して、内管１２を外管１１に対して相対的に回転させ、前進させることによってアンカー用余掘り部Ｙを形成する。このとき、外管１１は停止させたままとする。ここで、ボーリングロッド１０はスイベルジョイント３０によってドリルジャンボ２０に接続されていることから、容易に内管１２のみを回転させることができる。

ボーリング余掘り部Ｙを形成したら、図４（ｃ）に示すように、外管１１を削孔Ｓ内に残したまま、外管１１から内管１２を引き抜く。外管１１から内管１２を引き抜く際には、内管１２を引き抜くための回転クランプ装置Ｐをドリルジャンボ２０に取り付けて用いる。ここで、回転クランプ装置Ｐについて、図７および図８を参照して説明する。回転クランプ装置Ｐは、図７および図８（ａ）に示すように、一の部材を把持する把持部材であるパワークランプ５０および回転部材であるロッドブレーカ６０を備えており、挿入されたボーリングロッド１０の長手方向に沿って離間して配置されている。パワークランプ５０、単位外管１１Ａ、単位内管１２Ａ、カップリング１１Ｂ，１２Ｂなどの一の部材を把持することができる。また、ロッドブレーカ６０は単位外管１１Ａ、単位内管１２Ａ、カップリング１１Ｂ，１２Ｂのうち、一の部材となる部材以外の他の部材を回転させる。これらのパワークランプ５０およびロッドブレーカ６０によって回転クランプ装置Ｐが構成される。

パワークランプ５０は、図８（ｂ）にも示すように、内側面が略円形状のフレーム５１を備えており、このフレーム５１の内径は外管１１および内管１２が挿通可能となる径とされている。また、フレーム５１の内周面には、外管１１や内管１２などの部材を把持するロッドガイド５２が取り付けられている。さらに、フレーム５１の側部には、クランプボルト５３およびクランプナット５４が設けられており、クランプボルト５３はクランプナット５４に対してねじ込みが可能とされている。また、クランプボルト５３をクランプナット５４にねじ込むことにより、ロッドガイド５２の把持径を小さくすることができる。逆に、クランプボルト５３のネジを緩めることにより、ロッドガイド５２の把持径を大きくすることができる。また、フレーム５１はロアフレーム５５上に載置された状態で取り付けられており、ロアフレーム５５を介してドリルジャンボ２０に取り付け可能とされている。

ロッドブレーカ６０は、図８（ｃ）に示すように、パワートング６１を備えている。パワートング６１は、先端部がノギス状部とされており、外管１１や内管１２などの部材を把持することができるようになっている。また、パワートング６１は、その把持径を調整可能とされており、把持径を調整することにより外管１１や内管１２など、径の異なる部材を把持することができる。

また、ロッドブレーカ６０は、ブレーカシリンダ６２を備えている。ブレーカシリンダ６２は、シリンダロッド６２Ａと、このシリンダロッド６２Ａを挿入可能なシリンダ本体６２Ｂを備えている。さらに、ブレーカシリンダ６２におけるシリンダロッド６２Ａの先端部は、パワートング６１の後端部に回動ピン６３を介して取り付けられている。こうして、ブレーカシリンダ６２におけるシリンダロッド６２Ａをシリンダ本体６２Ｂに対して伸縮させることにより、パワートング６１は、図７に仮想線で示すように、回動ピン６３周りに回動可能となるようにされている。

さらに、ロッドブレーカ６０は、ブレーカフレーム６４を備えており、ブレーカシリンダ６２におけるシリンダ本体６２Ｂは、揺動ピン６５を介してブレーカフレーム６４に揺動可能に取り付けられている。こうして、ブレーカシリンダ６２を伸縮させることにより、ブレーカシリンダ６２が揺動ピン６５周りに揺動可能とされている。また、ブレーカフレーム６４は、ドリルジャンボ２０に取り付け可能とされており、パワートング６１におけるブレーカフレーム６４は、ドリルジャンボ２０に取り付け可能とされている。

内管１２は、カップリング１２Ｂを介して複数の単位内管１２Ａをねじ接合することによって形成されているため、内管１２を引き抜く際には、これらの単位内管１２Ａを個々に切り離す必要がある。このとき、接続される２本の単位内管１２Ａの一方を、他方の単位内管１２Ａに対して相対的に回転させることによって、カップリング１２Ｂにおけるねじ接合を離脱させる。回転クランプ装置Ｐは、ここで、２本の単位内管１２Ａを切り離す際に用いられる。

２本の単位内管１２Ａを切り離す手順について説明すると、まず、図９（ａ）に示すように、切羽よりもドリルジャンボ２０側に配置された単位内管１２Ａをパワークランプ５０におけるフレーム５１に貫通させるとともに、ロッドブレーカ６０のパワートング６１の位置に配置する。また、パワークランプ５０におけるフレーム５１の位置に、単位内管１２Ａ同士を接合するカップリング１２Ｂを配置する。

単位内管１２Ａ同士を切り離す際には、単位内管１２Ａをロッドガイド５２によって把持し、カップリング１２Ｂをロッドブレーカ６０のパワートング６１によって把持する。単位内管１２Ａを把持する際には、クランプボルト５３をクランプナット５４にねじ込み、ロッドガイド５２の把持径を調整する。また、カップリング１２Ｂを把持する際には、パワートング６１のノギス状部の把持径を調整する。

こうして、図９（ｂ）に示すように、ロッドガイド５２によって単位内管１２Ａを把持し、パワートング６１によってカップリング１２Ｂを把持する。このとき、図１０（ａ）に示すように、ロッドブレーカ６０のブレーカシリンダ６２は、伸長させた状態とする。続いて、ロッドブレーカ６０のブレーカシリンダ６２を収縮させる。ロッドブレーカ６０のブレーカシリンダ６２が収縮することにより、パワートング６１が回動ピン６３周りに回転し、パワートング６１の回転に伴ってカップリング１２Ｂが回転する。一方、単位内管１２Ａはパワークランプ５０のロッドガイド５２に把持されたままであるので、カップリング１２Ｂが単位内管１２Ａに対して相対的に回転し、この回転によってカップリング１２Ｂと単位内管１２Ａとのねじ接合が緩められる。

それから、図１０（ｂ）に示すように、ブレーカシリンダ６２を最短となるまで収縮させたら、パワートング６１のノギス状部を緩めてカップリング１２Ｂを解放する。その後、一端ブレーカシリンダ６２を伸長させるとともに、パワートング６１を回動ピン６３周りに回動させることにより、パワートング６１のノギス状部にカップリング１２Ｂを位置させる。この間、単位内管１２Ａは、ロッドガイド５２に把持されたままの状態としておく。それから、パワートング６１のノギス状部でカップリング１２Ｂを把持し、ブレーカシリンダ６２を収縮させることによってパワートング６１を回動させる。なお、単位内管１２Ａおよびカップリング１２Ｂを回転させる際には、ブレーカシリンダ６２を収縮させた状態でパワートング６１にカップリング１２Ｂを把持させ、ブレーカシリンダ６２を伸長させることによってカップリング１２Ｂを回転させる態様とすることもできる。

ここで切り離されたカップリング１２Ｂは、その後方（ドリルジャンボ２０側）の単位内管１２Ａにねじ接合されたままとなっている。こうして、単位内管１２Ａ同士が切り離される。それから、前方に位置していた単位内管１２Ａの先端に接合されるカップリング１２Ｂがロッドブレーカ６０の位置にくるまで、内管１２を後退させる。以後、同様の工程を繰り返すことにより、単位内管１２Ａからカップリング１２Ｂを切り離す。このように、内管１２における複数の単位内管１２Ａを同様の方法で切り離すことにより、単位内管１２Ａ同士を容易に切り離すことができる。

こうして内管１２を外管１１から引き抜いたら、図５（ａ）に示すように、外管１１に対して補強部材４０を挿入する。このとき、補強部材４０には、ガイド部材４２が設けられていることから、外管１１に対して円滑に挿入することができる。こうして、補強部材４０の先端に設けられた袋状物４５がアンカー用余掘り部Ｙに進入するまで、補強部材４０を挿入する。

補強部材４０を挿入したら、ポンプを作動して袋状物４５に水を供給し、袋状物４５を膨らませる。袋状物４５が膨らむと、図５（ｂ）に示すように、袋状物４５がアンカー用余掘り部Ｙに沿って変形し、アンカー用余掘り部Ｙに密着する。このとき、袋状物４５には内側から水圧がかかっていることから、袋状物４５はアンカー用余掘り部Ｙに固定された状態となる。

袋状物４５を膨らませたら、図５（ｃ）に示すように、外管１１を削孔Ｓから引き抜く。外管１１を引き抜く際には、内管１２を引き抜く際と同様に、ドリルジャンボ２０に回転クランプ装置Ｐを取り付け、単位ロッド間の切り離しを行う。ここで、回転クランプ装置Ｐにおけるパワークランプ５０のロッドガイド５２やロッドブレーカ６０のパワートング６１は、その把持径を調整可能とされている。このため、内管１２と外管１１のいずれについても把持することができる。

こうして、外管１１を削孔Ｓから引き抜くにあたり、削孔Ｓに補強部材４０の反力をとって外管１１を引き抜くことができる。このため、外管１１を引き抜く際に、補強部材４０が共抜けしてしまうことを防止することができる。また、内管１２および外管１１を引き抜くことができ、削孔ビット１３，１４は内管１２および外管１１の先端に設けられている。したがって、削孔Ｓから削孔ビット１３，１４を完全に取り出すことができるので、削孔内に削孔ビット１３，１４を残存させることによる無駄を防止することができる。

外管１１を引き抜いたら、図６（ａ）に示すように、補強部材４０における補強部材本体４１のグラウト流通孔４３にグラウトを供給し、補強部材本体４１に形成されたグラウト注入孔４４からグラウトＪを削孔Ｓ内に注入する。ここで、グラウトとしては、セメントミルク、モルタル、水ガラス、ウレタンなど、全ての定着材（充填材や注入材を含む）を用いることができる。

グラウトの注入が済んだら、図６（ｂ）に示すように、削孔Ｓ内にグラウトが充満し、地盤補強部Ｈが形成される。こうして、補強部材４０とグラウトＪによって地山の補強が完了する。

このように、本実施形態に係る地盤補強工法では、ボーリングロッド１０によって形成した削孔に補強部材４０を配設して地山を補強するにあたり、ボーリングロッド１０における外管１１および内管１２のそれぞれに削孔ビット１３，１４を設けている。そして、内管１２を引き抜いた後、外管１１に補強部材４０を挿入しさらにその後に外管１１を引き抜いている。このように、補強部材４０を地山に挿入するにあたって、外管１１および内管１２を引き抜いていることから、削孔ビット１３，１４を埋め残さないようにすることができる。したがって、削孔内に削孔ビット１３，１４を残存させることによる無駄を防止することができる。

また、外管１１を引き抜くにあたり、補強部材４０の先端に設けられた袋状物４５を膨らませ、アンカー用余掘り部Ｙに補強部材４０を固定することによって補強部材４０を削孔にアンカーとして固定し、削孔Ｓに補強部材４０の反力をとって外管１１を引き抜いている。このため、外管１１を引き抜く際に補強部材４０が共抜けしてしまうことを好適に防止することができる。

さらに、袋状物４５を固定するにあたり、削孔Ｓの先端部にアンカー用余掘り部Ｙを形成している。このアンカー用余掘り部Ｙを形成することにより、袋状物４５を容易に固定することができる。さらに、アンカー用余掘り部Ｙは、外管１１を停止させた状態で内管１２を前進させることによって形成している。このため、アンカー用余掘り部Ｙを容易に形成することができる。

また、補強部材４０を地山に固定する際に、袋状物４５を用いている。このため、補強部材４０を挿入した後、アンカー用余掘り部Ｙにおいて袋状物４５を膨らませるのみで補強部材４０を削孔Ｓに固定することができるので、補強部材４０を削孔Ｓに容易に固定することができる。

さらに、補強部材４０には、補強部材本体４１を外管１１内に挿入する際の案内をするガイド部材４２が設けられている。ガイド部材４２が設けられていることにより、補強部材４０を外管１１に円滑かつ確実に挿入することができる。

また、ボーリングロッド１０は、スイベルジョイント３０を介してドリルジャンボ２０に接続されている。スイベルジョイント３０を用いることにより、ドリルジャンボ２０を用いた場合でも外管１１と内管１２とを独立して回転させることができる。また、スイベルジョイント３０を用いていることにより、いわゆる汎用削岩機であるドリルジャンボ２０を用いた場合でも、トンネル内におけるボーリングロッド１０の打ち込みが可能となる。したがって、ボーリングロッド１０を打ち込むための専用機を用いる必要がないので、工期の短縮に大いに寄与することができる。

さらに、補強部材４０を地山に埋めた後、削孔ＳにグラウトＪを注入している。このため、地山をより強固に補強することができる。また、補強部材４０の補強部材本体４１およびガイド部材４２には、グラウト注入孔が形成されている。このため、削孔ＳにグラウトＪを容易に注入することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、外管１１を停止させた状態で内管１２を前進させてアンカー用余掘り部Ｙを形成しているが、内管１２を停止させた状態、または内管１２とともに外管１１を後退させることにより、削孔Ｓにおける先端部をアンカー用余掘り部とする態様とすることもできる。この態様によっても、袋状物４５によって補強部材を容易に固定することができる。

また、上記実施形態では、補強部材４０を削孔Ｓに固定するにあたり、袋状物を用いているが、その他の固定装置を用いることもできる。たとえば、図１１（ａ）に示すように、補強部材の先端から削孔Ｓの軸方向に沿って延在する軸部材７１が突出し、その軸部材７１からその半径方向に羽根７２が突出し、羽根７２がアンカー用余掘り部Ｙに刺さることによって、補強部材４０が固定される態様とすることもできる。あるいは、図１１（ｂ）に示すように、同様の軸部材７３の周方向に離間して配置された複数の骨部材７４が傘状に展開し、その展開方向に付勢力が付与された固定部材を用いる態様とすることもできる。この固定部材では、補強部材４０が後退しようとすると、骨部材７４が削孔に刺さるようになるので、好適に補強部材を削孔に固定することができる。あるいは、図１１（ｃ）に示すように、補強部材４０の先端に突き刺し部７５を形成し、この突き刺し部７５を削孔に突き刺すことによって補強部材４０を固定する態様とすることもできる。

さらに、上記実施形態では、トンネル掘削領域の切羽、その内側周面などに補強部材を設ける例について説明したが、そのほか、トンネルの掘削を開始する際の法面の補強などに用いることもできる、また、上記実施形態では、補強部材を設置する例について説明したが、たとえば水抜き管などを同様の方法によって設置する態様とすることもできる。この場合、削孔内に設置される長尺部材は、剛性を有するものでなく、可とう性を有するフレキシブル管などとすることもできる。

また、上記実施形態では、地山にエアを噴出するいわゆる無水削孔を行っているが、その削孔方式については特に限定されることなく、種々の形式に対応することができる。たとえば、削孔部に水を供給する有水削孔や霧状の液体を供給する削孔方式などにも対応することができる。

さらに、上記実施形態では補強部材として本体が棒状を用いているが、棒状のほか、板状のものを用いることができる。また補強部材としてはケーブルやパイプなどを用いることもできる。また、ガイド部材としては円筒状に限らず、図１２（ａ）に示すように断面傘状のガイド部材８１、図１２（ｂ）に示すように断面星状のガイド部材８２などとすることもできる。さらに、グラウトを注入する際に補強部材の内側にグラウトを流通させているが、補強部材とは別個にグラウト注入用のホースを設け、このホースを補強部材に抱かせて削孔に挿入する態様とすることもできる。

地盤補強工法を行う状況を示すトンネルの側断面図である。 地盤補強を行う装置の側断面図である。 補強部材の側面図およびその一部断面図である。 補強部材を削孔に挿入するために、ボーリングロッドによる掘削を行う工程を側断面から示す工程図である。 削孔に補強部材を挿入する工程を側断面から示す工程図である。 削孔に補強部材を挿入した後、削孔にグラウトを注入する工程を側断面から示す工程図である。 回転クランプ装置Ｐの斜視図である。 （ａ）は回転クランプ装置Ｐの側面図、（ｂ）はパワークランプの正面図、（ｃ）はロッドブレーカの側面図である。 回転クランプ装置によって内管の単位内管同士を切り離す工程を示す工程図である。 図９に続く工程を示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は、補強部材の他の例を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ガイド部材の他の例を示す側面図である。

符号の説明

１０…ボーリングロッド
１１…外管
１１Ａ…単位外管
１１Ｂ…カップリング
１２…内管
１２Ａ…単位内管
１２Ｂ…カップリング
１３，１４…削孔ビット
１５…エア流通路
１６…くり粉流通路
２０…ドリルジャンボ
２１…掘削装置
３０…スイベルジョイント
３１…スイベルボディ
３２…スイベルアダプタ
３２Ａ…内側回転軸
３２Ｂ…外側回転軸
３３…エア通路
３４…エア流入口
３５…粉排出口
４０…補強部材
４１…補強部材本体
４２…ガイド部材
４３…グラウト流通孔
４４…グラウト注入孔
４５…袋状物
４６…水管
５０…パワークランプ
５１…フレーム
５２…ロッドガイド
５３…クランプボルト
５４…クランプナット
５５…ロアフレーム
６０…ロッドブレーカ
６１…パワートング
６２…ブレーカシリンダ
６２Ａ…シリンダロッド
６２Ｂ…シリンダ本体
６３…回動ピン
６４…ブレーカフレーム
６５…揺動ピン
Ｃ…コンプレッサ
Ｇ…地山
Ｈ…地盤補強部
Ｊ…グラウト
Ｐ…回転クランプ装置
Ｓ…削孔
Ｙ…アンカー用余掘り部

Claims (8)

1. 先端にそれぞれ削孔ビットが設けられた外管と内管とを備えるボーリングロッドに回転掘削力を付与することによって地盤を掘削して削孔を形成し、
   前記削孔を形成した後、前記外管に対して相対的に前記内管を後退させて前記外管から前記内管を引き抜き、
   前記外管の内側面に沿って長尺部材を前記外管に挿入し、
   前記削孔から前記外管を引き抜いて、前記長尺部材を前記削孔に存置させる方法であり、
   前記外管を引き抜くにあたり、前記長尺部材を前記削孔にアンカーとして固定し、
   前記削孔に前記長尺部材の反力をとって前記外管を引き抜く方法であり、
   前記外管と内管とによって削孔を形成した後、前記内管を前記外管に対して相対的に前進させてアンカー用余掘り部を形成し、
   前記内管を引き抜いた後、前記アンカー用余掘り部に前記長尺部材の先端を固定することを特徴とする長尺部材の地中への挿入方法。
2. 先端にそれぞれ削孔ビットが設けられた外管と内管とを備えるボーリングロッドに回転掘削力を付与することによって地盤を掘削して削孔を形成し、
   前記削孔を形成した後、前記外管に対して相対的に前記内管を後退させて前記外管から前記内管を引き抜き、
   前記外管の内側面に沿って長尺部材を前記外管に挿入し、
   前記削孔から前記外管を引き抜いて、前記長尺部材を前記削孔に存置させる方法であり、
   前記外管を引き抜くにあたり、前記長尺部材を前記削孔にアンカーとして固定し、
   前記削孔に前記長尺部材の反力をとって前記外管を引き抜く方法であり、
   前記外管と内管とによって削孔を形成した後、前記外管を前記内管に対して相対的に後退させて前記削孔の一部をアンカー用余掘り部とし、
   前記内管を引き抜いた後、前記アンカー用余掘り部に前記長尺部材の先端を固定することを特徴とする長尺部材の地中への挿入方法。
3. 前記長尺部材の先端に、アンカー部材として流体圧で半径方向へ膨張できる袋状物が設けられており、
   前記長尺部材を前記削孔に挿入した後、前記アンカー用余掘り部で前記袋状物を膨張させて、前記長尺部材を前記削孔に固定する請求項１または請求項２に記載の長尺部材の地中への挿入方法。
4. 前記長尺部材を前記外管に挿入するにあたり、前記外管の内側面に沿って前記長尺部材を挿入する際の案内をするガイド部材が前記長尺部材に設けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の長尺部材の地中への挿入方法。
5. 先端にそれぞれ削孔ビットが設けられた外管と内管とを備えるボーリングロッドに回転掘削力を付与することによって地盤を掘削して削孔を形成し、
   前記削孔を形成した後、前記外管に対して相対的に前記内管を後退させて前記外管から前記内管を引き抜き、
   前記外管の内側面に沿って長尺部材を前記外管に挿入し、
   前記削孔から前記外管を引き抜いて、前記長尺部材を前記削孔に存置させる方法であり、
   前記地盤が、トンネル掘削領域の周囲における地山であり、
   前記外管および前記内管がスイベルジョイントを介して削岩機に接続されており、
   前記削岩機によって前記ボーリングロッドに回転掘削力を付与する方法であり、
   前記外管および内管のうちの少なくとも一方を構成する管体が、端部をねじ部によって接続される継手によって接続された単位管を複数接続して形成されており、
   前記管体を前記削孔から引き抜くに当たり、前記削岩機に対して、前記スイベルジョイントに代えて、一の部材を把持する把持部材および他の部材を回転させる回転部材を備える回転クランプ装置を取り付け、
   前記複数の単位管のうち、前記削孔側の単位管を前記把持部材によってクランプするとともに、前記削岩機側の単位管を前記回転部材によって回転させて、前記削孔側の単位管から前記削岩機側の単位管を切り離すことを特徴とする長尺部材の地中への挿入方法。
6. 前記トンネル掘削領域の周囲における地盤が、トンネルの切羽である請求項５に記載の長尺部材の地中への挿入方法。
7. 前記長尺部材が、地中に埋設される補強部材であり、
   前記外管を前記削孔から引き抜いた後、前記削孔にグラウトを注入して硬化させる請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の長尺部材の地中への挿入方法。
8. 前記長尺部材が、地中に埋設される補強部材であり、
   前記長尺部材の内側にグラウト流通路が形成されているとともに、前記長尺部材の外周にグラウト注入孔が形成されており、
   前記長尺部材におけるグラウト流通路を通じてグラウトを送り込み、前記グラウト注入孔から削孔へ注入する請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の長尺部材の地中への挿入方法。

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