JP2006291659A

JP2006291659A - 小口径二重管削孔装置及びその小口径二重管削孔装置を用いたアンカー材設置方法

Info

Publication number: JP2006291659A
Application number: JP2005117126A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Maeda; 和徳前田; Kazuo Kiuchi; 和夫木内; Takaaki Kato; 貴章加藤; Takeo Ikeda; 武穂池田
Original assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd; Okabe Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd; Okabe Co Ltd
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】掘削性能のよいダウンザホールハンマ式の回転打撃式二重管削孔技術を採用し、かつその小口径化による小型軽量化を図り、とりわけ自然状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る自然斜面安定化工法の作業性向上に資する。
【解決手段】インナービット５の外周部に配設されるアウタービット６を外管２に対して進退可能に構成するとともに、インナービット５に付与されるダウンザホールハンマによる打撃力をアウタービット６に伝達するように構成した二重管削孔装置において、前記アウタービット６を外管２の内側に進退可能に設置するとともに、そのアウタービット６の後端部とインナービット５側に設けた係止部との係合によって、インナービット５に付与される打撃力をアウタービット６側に伝達する。このダウンザホールハンマ方式を採用した小口径二重管削孔装置１を前記自然斜面安定化工法に適用してアンカー材設置作業の作業性向上を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナービットの外周部に配設されるアウタービットを外管に対して進退可能に構成し、インナービットに付与される打撃力をアウタービットに伝達しながら回転させることにより掘削を行う回転打撃式の二重管削孔技術に関し、自然状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る自然斜面安定化工法に好適な小口径二重管削孔技術に関する。

この種の打撃力をアウタービットに伝達しながら回転させて掘削を行う回転打撃式の二重管削孔装置に関しては、削孔径が１２０ｍｍ程度以上の比較的大きな口径用のものが種々の用途に使用されている。従来の回転打撃式の二重管削孔装置における打撃力の付与の仕方は、トップハンマ方式とダウンザホールハンマ方式に大別される。後者のダウンザホールハンマ方式は、先端の削孔用ビットを直接的に打撃するため掘削性能が高く、大深度削孔にも適用できる利点がある。その反面、ハンマ機構が外管内のインナービット近傍に配設されることから、小口径化には寸法上の困難な問題が伴った。このダウンザホールハンマ方式を採用する回転打撃式二重管削孔装置の従来例として、アウタービットを外管の外側に進退可能に設置し、そのアウタービットの内面に形成した内径段部に対してインナービットの外周面に形成した段部を係合させることにより、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達する構造のものが知られている（特許文献１）。ところで、ロックボルトを使用する斜面安定化施工などにおいて一般的に使用されている削孔径が９０ｍｍ程度以下の小口径用の場合になると、アウタービットの外径寸法をそれ以内に納めなければならないという制約が製造技術上の問題となってくる。しかも、インナービットからアウタービットへ伝達する打撃力は相当大きいため、この打撃力を的確かつある程度長期間安定して伝達するためには、前記アウタービット側の内径段部とインナービット側の段部との係合部の当接面積を大きくとる必要があることから、実用に耐え得る小口径二重管削孔装置を実現することは簡単なことではなかった。このため、インナービットとアウタービットとの間の打撃力の伝達部の摩滅や、その摩滅による機能障害の問題、あるいは繰り粉の排出に十分な通路断面積の確保の問題などから、実用に耐え得る耐久性のある小口径二重管削孔装置の実現は遅れているのが実情である。
特許第２６８０４３３号公報

ところで、近時需要が増えつつある、自然斜面上に比較的短い３〜５ｍ程度の長さのロックボルト等からなるアンカー材を多数打設して、そのアンカー材の補強効果や、支圧板による地盤の押え込み効果、アンカー材の頭部間を連結するワイヤーロープ等の連結材による引留め効果などにより自然の状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る自然斜面安定化工法は、樹木等の自然環境が維持される点で優れているが、自然状態に合わせて安定化作業を進めなければならない分、作業面で制約を受けざるを得ない。樹木の存在する場所では、削孔装置を設置するための足場空間を十分に確保できない場合があり、小型の削孔装置でないと対応できない場合がある。なお、法面においても足場空間が制限される場合があり、上記のような小口径二重管削孔装置に対する要望が大きい。

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて研究開発したもので、掘削性能のよいダウンザホールハンマ式の回転打撃式二重管削孔技術を採用し、かつその小口径化を図って取扱い上の負担を軽減することにより、とりわけ自然の状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る自然斜面安定化工法の作業性の向上に資することを目的とする。

本発明では、前記課題を解決するため、インナービットの外周部に配設されるアウタービットを外管に対して進退可能に構成するとともに、前記インナービットに付与されるダウンザホールハンマによる打撃力を前記アウタービットに伝達するように構成した二重管削孔装置において、前記アウタービットを外管の内側に進退可能に設置するとともに、そのアウタービットの後端部と前記インナービット側に設けた係止部との係合によって、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達するという二重管削孔技術を採用した。また、そのダウンザホールハンマ方式を採用した小口径二重管削孔技術を用い、自然斜面に存在する樹木をなるべく損わないように設置した小型の作業足場上に据付けてロックボルト等のアンカー材の設置位置での掘削を行い、しかる後インナーロッドと共にインナービットを削孔から引抜き、さらに前記アンカー材を削孔内に挿入するとともに、そのアンカー材の削孔内への挿入と前後してグラウト材を外管内に注入した上、前記外管と共にアウタービットを削孔から引抜くというアンカー材の設置技術を採用した。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）アウタービットの後端部を介して打撃力を伝達するように構成したことから、アウタービットの肉厚のほぼ全面を打撃力の伝達面として有効に使用でき、しかもアウタービットには圧縮力が作用するだけであるから、インナービットに作用する打撃力をアウタービット側に高効率で伝達できる結果、アウタービットの外径の縮小にきわめて有効であり、簡単な構成に拘らず二重管削孔装置としての小型軽量化に資するところが大きい。
（２）アウタービットの内面中間部に従来のように内径段部を形成しないことから、その加工上の手間が省けるだけでなく、アウタービットの内面中間部の内径段部を介して打撃力を伝達する場合には、各打撃時に、内径段部より上方に作用する圧縮力のほかに、内径段部分に瞬間的かつ複雑に作用する曲げモーメントや引張力などに対しても対応できるようにアウタービットを厚く形成しておく必要があるが、本発明に係るアウタービットの場合には圧縮力が作用するだけであるからその分肉厚を縮小できる。
（３）アウタービットの後端部を介して打撃力を伝達することから、従来のアウタービットの内面中間部の内径段部を介して打撃力を伝達する形態に比べて、アウタービットとインナービットとの心ずれに対する対応能力が大きく、打撃作用による伝達面の摩滅等による支障も少ない。
（４）以上の効果が相俟って、より長期にわたり打撃力の安定的な伝達が可能で、実用に耐え得る耐久性を備えた、小型軽量の小口径二重管削孔装置を実現することが可能である。
（５）したがって、この小口径二重管削孔装置を前記自然斜面安定化工法に適用して、前記手順によってロックボルト等のアンカー材を設置するようにすれば、その作業負担が軽減されるとともに作業効率が向上し、同自然斜面安定化工法の普及発展に資するところが大きい。

本発明は、インナービットの外周部に、外管（先端部に接続されるアウタービット設置用の外管を含む）に対して進退可能な状態にアウタービットを配設し、そのアウタービット側にもダウンザホールハンマからインナービットに付与される打撃力を伝達しながら掘削する回転打撃式の小口径用の二重管削孔装置に広く適用することができる。すなわち、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達して、それらのインナービットとアウタービットに打撃力を作用させながら掘削を行う回転打撃式の小口径二重管削孔装置であれば、具体的なビットの形態や、各ビットに対する回転力の付与の形態などに制約されることなく、広く適用することが可能である。また、アウタービットの後端部を打撃力の伝達部とする関係から、アウタービットは外管の内側に進退可能に設置することになるが、その進退機構の具体的構成に関しては制約されるものではない。因みに、アウタービットの後端部に形成されるインナービット側の係止部との当接面の形状に関しては、圧縮力としてだけ伝達し得る形状であれば、平坦面だけでなく、凹状断面のものや凸状断面のものでもよい。繰り粉の排出路に関しては、外管とインナーロッドとの間から排除する形態を基本とするが、削孔深度が浅い場合など、その状況によっては外管の外側から排除する形態も可能である。本発明によれば、前述のようにアウタービットの外径を、従来のアウタービットの内面中間部に形成した内径段部を介して打撃力を伝達する形態に比べて縮小し得ることから、削孔径が９０ｍｍ程度以下の小口径用として特に有効であり、とりわけ自然の状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る自然斜面安定化工法用の削孔手段として好適である。

図１は本発明の一実施例の要部を示した片側断面図であり、図２はその部分拡大図である。図示のように、本実施例に係る小口径二重管削孔装置１は、中空円筒状の外管２の内部にシリンダ３とハンマ作動部４を主要構成部材とするダウンザホールハンマからなる打撃機構を配設してなり、この打撃機構にて発生した打撃力をインナービット５に付与するとともに、そのインナービット５に付与された打撃力を外管２の先端部に進退可能に設置されたアウタービット６に伝達し得るように構成している。また、外管２と打撃機構には図示しない回転駆動機構により個別的あるいは連動して回転力が付与されるように構成してあり、インナービット５及びアウタービット６にそれらの回転力と前記打撃機構からの打撃力を付与しながら掘削が行われることになる。

図３はインナービット軸体を示した片側断面図である。図示のように、本実施例ではインナービット軸体７の形態を採用し、複数個のチップ８を有する前記インナビット５の部分と軸部９との一体形成体から構成した。軸部９の中間部には鍔部や段部などの適宜形状からなる係止部１０が形成してあり、この係止部１０とアウタービット６の後端部とを軸線方向に対してほぼ直交する当接面同士で係合させることにより、ハンマ作動部４からの同軸方向の打撃力をアウタービット６に対してそのまま高効率で伝達し得るように構成している。また、軸部９の外周部には複数条の縦溝１１を形成し、これらの縦溝１１を図１に示したようにシリンダ３の先端部に設けた摺動支持部１２の内面に形成した凸条部に係合させてスプライン結合することにより、軸方向へ摺動し得る状態で回転力をインナービット軸体７に伝達し得るように構成している。なお、本実施例では、前記係止部１０の外周部に適宜数の縦溝１３を形成し、インナービット５から排出される空気や繰り粉が通過して外管２とシリンダ３との間から排除できるように構成している。

図４はアウタービット６を示した片側断面図である。図示のように、アウタービット６は、前面に複数個のチップ１４を有し、後部には複数の凸条部１５が形成してあり、その凸条部１５を図２に示したように外管２の先端部内側に形成した縦溝１６に係合させてスプライン結合することにより、軸方向へ摺動し得る状態で回転力をアウタービット６に伝達し得るように構成している。なお、図２中の１７はストッパ部材であり、アウタービット６が外管２の先端部から抜脱するのを防止するための部材である。

次に、本実施例に係る小口径二重管削孔装置１の動作の仕方に関して説明する。図５はインナービット５とアウタービット６の動作状態を示した動作説明図である。しかして、掘削作業においてハンマ作動部４からの打撃力が作用しない動作状態では、状態（Ａ）に示したように、地盤からの反力によってインナービット５とアウタービット６は後退位置にある。そして、ハンマ作動部４からの打撃力がインナービット軸体７に付与されると、そのインナービット５に付与される打撃力と回転力との協働作用により、インナービット５は掘削しながら前進することになる。このインナービット５の前進に伴い、状態（Ｂ）に示したようにインナービット軸体７の軸部９の中間部に形成した係止部１０がアウタービット６の後端部に係合してアウタービット６を前進させる。このように、本発明ではアウタービット６への打撃力の伝達をインナービット５側の係止部１０とアウタービット６の後端部との係合を介して行うように構成したので、きわめて安定的かつ的確で減衰の少ない高効率の打撃力の伝達が可能であり、延いてはアウタービット６の外径の縮小にも有効なことから、より耐久性のある実用的な小口径二重管削孔装置の実現に資するところが大きい。因みに、ハンマ作動部４の打撃力をアウタービット６に対して効率よく伝達させるには、本実施例のように前記係止部１０とアウタービット６の後端部との当接面を軸線方向に対して直交する方向に形成することが望ましい。例えば、当接面をテーパ面とした場合には、ハンマ作動部４からの打撃力の一部が径方向外方へ分散されることになるので、目的の打撃力の軸線方向成分が減少するだけでなく、その分散成分によってアウタービット６と外管２の内面との摩擦が増大して打撃力の減衰を招く原因になるおそれも大きいことから、特にアウタービットの外径が制約を受け、各部材に寸法的な余裕がない小口径用としては逆行することになる。

次に、以上の小口径二重管削孔装置１を自然の状態をなるべくそのまま残して斜面の安定化を図る前記自然斜面安定化工法に適用した場合に関して説明する。前述のように、ダウンザホールハンマ方式を採用した前記小口径二重管削孔装置１によれば、装置の小型軽量化及び掘削作業の効率化が可能なことから、この小口径二重管削孔装置１を用いた前記自然斜面安定化工法では、次の施工手順により簡便かつ効率的なアンカー材の設置が可能である。（１）自然斜面に小型の作業足場を設置する。（２）前記作業足場上に前記小口径二重管削孔装置１を設置して掘削を行う。（３）インナーロッドと共に前記インナービット５を削孔から引抜く。（４）ロックボルト等のアンカー材を削孔内に挿入するとともに、これと前後してグラウト材を前記外管２内に注入する。（５）前記外管２と共にアウタービット６を削孔から引抜く。そして、さらに前記グラウト材の固化を待って当該アンカー材の設置が完了することになる。

本発明の一実施例の要部を示した片側断面図である。図１の部分拡大図である。インナービット軸体を示した片側断面図である。アウタービットを示した片側断面図である。インナービットとアウタービットの動作状態を示した動作説明図である。

符号の説明

１…二重管削孔装置、２…外管、３…シリンダ、４…ハンマ作動部、５…インナービット、６…アウタービット、７…インナービット軸体、８…チップ、９…軸部、１０…係止部、１１…縦溝、１２…摺動支持部、１３…縦溝、１４…チップ、１５…凸条部、１６…縦溝、１７…ストッパ部材

Claims

インナービットの外周部に配設されるアウタービットを外管に対して進退可能に構成するとともに、前記インナービットに付与されるダウンザホールハンマによる打撃力を前記アウタービットに伝達するように構成した二重管削孔装置において、前記アウタービットを外管の内側に進退可能に設置するとともに、そのアウタービットの後端部と前記インナービット側に設けた係止部との係合によって、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達するように構成したことを特徴とする小口径二重管削孔装置。
インナービットの外周部に配設されるアウタービットを外管に対して進退可能に構成するとともに、前記インナービットに付与されるダウンザホールハンマによる打撃力を前記アウタービットに伝達するように構成した二重管削孔装置において、前記アウタービットを外管の内側に進退可能に設置するとともに、そのアウタービットの後端部と前記インナービット側に設けた係止部との係合によって、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達するように構成したことを特徴とする自然斜面用小口径二重管削孔装置。
アウタービットを外管の内側に進退可能に設置するとともに、そのアウタービットの後端部とインナービット側に設けた係止部との係合によって、インナービットに付与される打撃力をアウタービット側に伝達するように構成したダウンザホールハンマ方式の小口径二重管削孔装置を用いて次の手順によりロックボルト等のアンカー材を設置することを特徴とするアンカー材設置方法。
（１）自然斜面に小型の作業足場を設置する。
（２）前記作業足場上に前記小口径二重管削孔装置を設置して掘削を行う。
（３）インナーロッドと共に前記インナービットを削孔から引抜く。
（４）ロックボルト等のアンカー材を削孔内に挿入するとともに、これと前後してグラウト材を前記外管内に注入する。
（５）前記外管と共にアウタービットを削孔から引抜く。