JP5750012B2 - 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル工事等の補助工法において地山を補強するために打設され、使用された、内部に注入材を含む内容物の詰まった使用済みの鋼管を、鋼管と内容物とに分離するための装置に関する。

従来、トンネル工事の補助工法として行われている長尺先受け工法や長尺切羽補強工法においては、地山内に鋼管を打設し、鋼管内部に注入用配管から薬液（注入材）を注入して地山の補強を行っているが、トンネル掘削に伴って撤去されあるいは掘り出される鋼管と鋼管内部及び周辺に付着した薬液、配管材料などが回収される。
これら回収された混合材は、掘削土砂と分別されて産業廃棄物（鉄・金属と樹脂・薬液などからなる混合廃棄物）として処分されている。
そこで、鋼管をリサイクル資源として活用できるようにするため、次のような提案がなされている。
例えば、特許文献１には、「先端側に設けられる削孔ビットによる削孔に伴って、孔内に進入する地山補強用パイプであって、複数の鋼管を軸方向に接続することで構成され、前記各鋼管の外周面には、軸方向に所定間隔をおいて環状溝が形成されており、前記環状溝で仕切られる領域には、軸方向に延びる少なくとも一つのスリットが形成され、隣接する前記領域に形成されているスリットは、周方向に互いにずれた位置に形成されている、地山補強用パイプ。」が記載されている。
上記特許文献１に記載の発明は、「環状溝で仕切られた領域にスリットを形成している。そのため、打設したパイプを掘削に伴って露出させた後、力を加えることで、環状溝に沿って鋼管を容易に切断することができるため、パイプの撤去を容易に行うことができる。さらに、鋼管内部に注入材を注入した場合、管状溝に沿って鋼管を切断すると同時に、鋼管と硬化した注入材とを容易に分離することができるため、分別回収が可能となる。」という効果を奏するとされる。
また、非特許文献１には、注入材であるシリカレジンが内部に詰まった使用済みの鋼管について、長さ５０ｃｍに切断した後、油圧ジャッキを用いたプッシュロッドで鋼管内部のシリカレジンを押し出して分離する、シリカレジン分離装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載された発明は、予め鋼管自体に環状溝とスリットを設けるため、鋼管製造上コスト高となるほか、強度の低下を生じやすく、鋼管に大きな力が作用する場合、強度上の問題が生じるおそれがある。
また、非特許文献１に記載のものは、鋼管は切断時等に端部の切り口が変形することが多いことから、プッシュロッドが鋼管内に上手く入り難いために整形切断を余儀なくされたり、押出し不能となる場合が多い等、手間がかかり効率が良くない。鋼管の曲がりや凹凸がひどい場合は注入材が分離できにくい場合もある。

特開２００７−１４６４９８号公報

「日経コンストラクション」、株式会社日経ＢＰマーケティング、２０１０年６月２５日、p.６−９

本発明は、上記背景技術における問題を考慮してなされたもので、トンネル工事等の補助工法において地山を補強するために打設され、使用された、内部に注入材を含む内容物の詰まった使用済みの鋼管について、比較的手間をかけずに簡単かつ確実に鋼管と内容物とを分離できるようにすることで、分別（分離）作業の能率アップと低コスト化を図ることを課題とする。

（１）トンネル工事等の補助工法において地山を補強するために打設され、使用された、内部に注入材を含む内容物の詰まった使用済みの鋼管を、鋼管と内容物とに分離するための装置であって、
装置本体と、
鋼管を所定位置に保持するとともに、保持された前記鋼管の軸方向に、前記装置本体に対して移動可能である移動台と、
前記移動台を移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動台の移動に伴って、前記鋼管の円周方向の少なくとも一箇所において前記鋼管の端部から軸方向に前記鋼管を切断する鋼管切断手段と、
前記鋼管切断手段よりも前記移動台の移動方向側に配設され、前記移動台の移動に伴って、前記鋼管切断手段によって切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げて鋼管を拡大する、鋼管拡大クサビ装置と、
を備えた、使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置である。
（２）前記鋼管拡大クサビ装置は、その後部に、前記鋼管の内径に適合する断面形状を有し、前記移動台の移動に伴って前記鋼管の内部の内容物を押し出す内容物押出し部を備えてなるものである。
（３）前記移動手段による前記移動台が移動する際、前記鋼管が前記移動台から浮き上がることを防止する鋼管浮き上がり防止手段を備えたものである。

（１）本発明によれば、鋼管切断手段によって鋼管の端部から軸方向に鋼管が切断されるとともに、鋼管拡大クサビ装置が、切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げ、鋼管を拡径するように拡大変形させるため、鋼管内部に詰まった固化した注入材を含む内容物と鋼管との縁切り（分離）が確実に行われる。これにより、処理後の鋼管を持ち上げて傾けると内容物を鋼管の外へと滑り出させることができる。したがって、比較的手間をかけずに簡単かつ確実に鋼管と内容物とを分離でき、分別作業の能率アップと低コスト化が実現される。
（２）鋼管拡大クサビ装置が、その後部に、鋼管の内径に適合する断面形状を有し、移動台の移動に伴って鋼管の内部の内容物を押し出す内容物押出し部を備えてなる構成により、鋼管拡大クサビ装置が、切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げ、鋼管を拡径するように拡大変形させ、鋼管内部の内容物と鋼管との縁切り（分離）が確実に行われることに加えて、内容物押出し部の鋼管内部への進入が容易に行われ、切り口を押し広げつつ内容物押出し部によって鋼管の内部の内容物が鋼管から押し出され、内容物の押出し分離を円滑に行うことができる。
そして、鋼管拡大クサビ装置は、内容物押出し部を備えた一体的な構成であるから、装置の大型化を招くことなく、メンテナンスも容易である。
（３）鋼管浮き上がり防止手段を備えた構成により、移動台が移動する際、鋼管が移動台から浮き上がることを防止されるため、鋼管切断手段による鋼管の切断や、鋼管の切り口押し広げ、鋼管の内部の注入材の押出し等の動作をより確実に行うことができる。

使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１を示す側面図である。 図１Ａ−Ａ線における移動台２０を例示する断面（端面）図である。 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１を部分的に示し、（ａ）は側面（部分断面）図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 鋼管拡大クサビ装置５０の鋼管への進入状態を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 鋼管拡大クサビ装置５０の鋼管への進入状態を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 鋼管拡大クサビ装置５０の斜視図である。 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１の使用方法の説明図を示し、（ａ）（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。

使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１は、装置本体１０と、装置本体１０に対して移動可能に設けられた移動台２０と、装置本体１０に設けられた、移動手段３０、鋼管切断手段４０、鋼管拡大クサビ装置５０、及び鋼管浮き上がり防止手段６０と、を備えている。

＜装置本体＞
装置本体１０は、分別処理装置１の基体を形成する構造体で、移動台２０や移動手段３０等を配設可能な強度を備えたものであればよく、例えば、Ｈ型鋼単体、あるいは溝形鋼、鋼板などを組み合わせた適宜構造部材により構成することができる。本実施形態では長尺のＨ型鋼を用いた例を示している。装置本体１０には、適宜脚部を設けることができる（図示省略）。

＜移動台＞
移動台２０は、鋼管を所定位置に保持する空間を備え、保持された鋼管の軸方向に、装置本体１０に対して移動可能なように設けられる。本実施形態では、装置本体１０の長手方向にスライド可能なように、装置本体１０のＨ型鋼に組み合わされたスライドケースとして構成されている。
移動台２０は、図２，図３に示すように、装置本体１０の上面に載る底部２１と、底部２１の両側に設けられた側壁部２２，２２と、各側壁部２２，２２から部分的に垂下した下方側壁部２３，２３と、下方側壁部２３，２３に連設されたぶれ止め板２４，２４を備えている。底部２１と各側壁２２，２２とによって形成される空間内に、処理すべき鋼管が載置、保持される。ぶれ止め板２４，２４は、移動台２０の長手方向の複数箇所において、Ｈ型鋼の凹部に入り込むように設けられており、移動台２０が移動する際の左右水平方向へのブレを防止するものである。
図３に示すように、移動台２０の一方端部（移動台２０の後退移動側端部）には、左右の側壁２２，２２同士を連結する端部板２５（斜め格子線で表示）が設けられており、端部板２５の中央には、鋼管の内径にほぼ相当する切欠部２６が設けられている。端部板２５に、処理すべき鋼管の一方端部が当接して保持され、作業を進められることになる。

処理すべき鋼管は、通常、両端部の切断切り口が真円ではなくつぶれて変形していたり、鋼管自体がやや曲がっていることもある。このような鋼管を所定の位置にセットして装置の動作を円滑になし得るようにするため、移動台２０には、鋼管の中心（軸心）位置が所定位置となるようにするための支持装置が設けられている。
すなわち、図２に示すように、移動台２０の底部２１の移動方向を中心線とする両サイドには、処理すべき鋼管の外周面に当接可能な支持部材２７，２７が設けられており、この支持部材２７，２７が、少なくとも鋼管の軸線方向を中心線とする左右両サイド（やや下方の左右両サイド）の２箇所において鋼管の外周面に当接するため、処理すべき鋼管は、移動台２０上の所定位置に載置され、かつ左右方向へのぶれが防止される。
支持部材２７，２７としては、例えば、図２の（ａ）に示す等辺山形鋼、（ｂ）に示す特殊形状座金等を移動台２０の底部２１の長手方向に設けたり、（ｃ）に示すようなローラーを移動台２０の底部２１の長手方向に複数箇所設けることにより、構成することができる。

＜移動手段＞
移動手段３０は、処理すべき鋼管が保持された移動台２０を、保持された鋼管の軸方向に、移動させる手段である。移動手段３０としては、例えば、電動ウインチ、油圧ジャッキ等が用いられる。
電動ウインチによる牽引方式により、移動台２０を前進移動させる装置例を図１、図３に示す。この例では、電動ウインチ３０ａのワイヤロープ（又はチェーン）３０ｂの先端部を移動台２０の端部板２５の孔部２８の両サイドに固定し、電動ウインチ３０ａの牽引により、移動台２０を前進移動させる。
油圧ジャッキによる推進方式により、移動台２０を前進移動させる装置例を図４に示す。この例では、油圧ジャッキ３０ｃのプッシュロッド３０ｄの先端を移動台２０の端部板２５に固定し、プッシュロッド３０ｄの推進により、移動台２０（斜線ハッチングで表示）を前進移動させる。
油圧ジャッキによる牽引方式により、移動台２０を前進移動させる装置例を図５に示す。この例では、油圧ジャッキ３０ｃのプッシュロッド３０ｄの先端を移動台２０の移動方向先端側の端部に固定し、プッシュロッド３０ｄの牽引により、移動台２０（斜線ハッチングで表示）を前進移動させる。

＜鋼管切断手段＞
鋼管切断手段４０は、移動手段３０による移動台２０の移動に伴って、移動台２０に保持された処理すべき鋼管の円周方向の少なくとも一箇所において鋼管の端部から軸方向に鋼管を切断するものである。鋼管切断手段４０としては、例えば、ＳＴＫ鋼管カッター（回転カッター）が用いられる。本実施形態における前記各装置では、電動の回転カッターを使用した例を示している。処理すべき鋼管の材質によって、切断刃の材質が選択される。

＜鋼管拡大クサビ装置＞
鋼管拡大クサビ装置５０は、鋼管切断手段４０よりも移動台２０の移動方向側（前進方向側）の、鋼管切断手段４０により切断された切断線の延長線上に配設され、移動台２０の移動に伴って、鋼管切断手段４０によって切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げて鋼管を拡大するものである。装置本体１０に設けた適宜の支持フレーム５１に固定されている。
鋼管拡大クサビ装置５０の、鋼管への進入状態を図６に示す。
鋼管拡大クサビ装置５０は、例えば、鋼管の切り口に進入しやすいように、平面視先端に向けて先細の形状であり、また、内容物である注入材との接触を少なくするためには断面視鋼管の軸心方向に向けて先細の形状とすることができる。

また、鋼管拡大クサビ装置５０は、図７、図８に示すように、その後部に、鋼管の内径に適合する断面形状を有し、移動台２０の移動に伴って鋼管の内部の内容物を押し出す内容物押出し部５５を備えてなる構成を採用することができる。
内容物押出し部５５を備えた鋼管拡大クサビ装置５０の内容物押出し部５５の断面形状（最大部における断面部）は、鋼管の内径に適合する大きさの円形であり、通常、鋼管の内径よりより僅かに小さい。鋼管拡大クサビ装置５０の先端部から、内容物押出し部５５の断面形状（最大部における断面部）までの形状は特に限定されるものではないが、例えば、図８に示すように、鋼管拡大クサビ装置５０の先端部から、内容物押出し部５５の断面形状（最大部における断面部）に向けてその断面積が徐々に増加するような傾斜面５６として形成することができる。

＜鋼管浮き上がり防止手段＞
鋼管浮き上がり防止手段６０は、移動台２０が移動する際、移動台２０に載置された処理すべき鋼管が移動台２０から浮き上がることを防止するために設けられている。
鋼管浮き上がり防止手段６０は、図３に示すように、移動台２０の底部２１と各側壁２２，２２とによって形成される空間の上方に位置するように配設されており、例えば、装置本体１０に固定された支持フレーム６１に、移動台２０の移動方向と直交する方向にローラー６２の軸心が向くように設けられる。鋼管浮き上がり防止手段６０は、鋼管切断手段４０を挟んでその前後に夫々少なくとも１箇所設けるのが好ましい。これにより、鋼管の切断と鋼管クサビ拡大を確実に行うことができる。

＜使用方法＞
図１に示す分別処理装置を用いた使用方法を図９を参照して説明する。
先ず図９（ａ）に示す状態で、適宜長さに切断された鋼管を、その一方端部が端部板２５に当接するように、移動台２０の底部２１に載置し、保持させる。
次いで、移動手段３０動作させて、図９の矢印方向（右方向）である鋼管の軸方向に移動台２０を前進移動させる。
そして、鋼管切断手段４０を、鋼管の端部に当てつつ、移動台２０をさらに前進移動させる。これにより、鋼管には、軸方向に直線状の切り口が形成される。
移動台２０はさらに前進すると、図９（ｂ）（ｃ）に示す位置へと進み、鋼管切断手段４０によって切断された鋼管の切り口に鋼管拡大クサビ装置５０が進入して該切り口を押し広げて鋼管を拡大変形させる。これにより、鋼管内部に詰まった固化した内容物と鋼管との縁切り（分離）が行われる。処理後の鋼管を持ち上げて傾けると内容物を鋼管の外へと滑り出させることができる。

鋼管拡大クサビ装置５０がその後部に内容物押出し部５５を備えてなる場合においては、鋼管拡大クサビ装置５０が、切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げ、鋼管を拡径するように拡大変形させ、鋼管内部の内容物と鋼管との縁切りを行うとともに、移動台２０の移動に伴って、内容物押出し部５５が鋼管内部へ進入し、内容物押出し部５５によって鋼管の内部の内容物は押され、移動台２０の端部板に設けた切欠部２６から排出される。

＜その他＞
以上説明した使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置１では、鋼管の切断部位は鋼管の円周の上部の１箇所として構成されている例を示したが、鋼管の切断部位は、鋼管の円周方向の複数箇所において、切断装置により切断することも可能である。例えば、鋼管の円周の上下方向２箇所や、左右方向２箇所において切断するといった構成を採用することもできる。
本分別装置は、鏡ボルト鋼管及びＡＧＦ工法等の撤去鋼管について適用することができる。
また、シリカレジン系、セメント系な、ウレタン系など注入材の種類を問わず固化した注入材を含む内容物と鋼管との分離が可能である。

１ 使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置
１０ 装置本体
２０ 移動台
３０ 移動手段
４０ 鋼管切断手段
５０ 鋼管拡大クサビ装置
５５ 内容物押出し部
６０ 鋼管浮き上がり防止手段

Claims (3)

1. トンネル工事等の補助工法において地山を補強するために打設され、使用された、内部に注入材を含む内容物の詰まった使用済みの鋼管を、鋼管と内容物とに分離するための装置であって、
   装置本体と、
   鋼管を所定位置に保持するとともに、保持された前記鋼管の軸方向に、前記装置本体に対して移動可能である移動台と、
   前記移動台を移動させる移動手段と、
   前記移動手段による移動台の移動に伴って、前記鋼管の円周方向の少なくとも一箇所において前記鋼管の端部から軸方向に前記鋼管を切断する鋼管切断手段と、
   前記鋼管切断手段よりも前記移動台の移動方向側に配設され、前記移動台の移動に伴って、前記鋼管切断手段によって切断された鋼管の切り口に進入して該切り口を押し広げて鋼管を拡大する、鋼管拡大クサビ装置と、
   を備えた、使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置。
2. 前記鋼管拡大クサビ装置は、その後部に、前記鋼管の内径に適合する断面形状を有し、前記移動台の移動に伴って前記鋼管の内部の内容物を押し出す内容物押出し部を備えてなる、請求項１に記載の使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置。
3. 前記移動手段による前記移動台が移動する際、前記鋼管が前記移動台から浮き上がることを防止する鋼管浮き上がり防止手段を備えた、請求項１又は２に記載の使用済み補助工法用鋼管の分別処理装置。

Images