特許 6864575 トンネル地山探査装置及び保護部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6864575

(24)【登録日】2021年4月6日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】トンネル地山探査装置及び保護部材

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/00 20060101AFI20210419BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/00 Z

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-134601(P2017-134601)

(22)【出願日】2017年7月10日

(65)【公開番号】特開2019-15135(P2019-15135A)

(43)【公開日】2019年1月31日

【審査請求日】2020年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000166627

【氏名又は名称】五洋建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】特許業務法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 智之

(72)【発明者】

【氏名】成瀬 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】藤原 正稔

(72)【発明者】

【氏名】田村 兼一

(72)【発明者】

【氏名】山田 明

【審査官】 高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１５６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７３２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２４８４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切羽前方のトンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボのロッドの先端に連結されるビットと、
前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結された非可撓性の中継管と、
前記中継管の後方に配置され、前記中継管に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域において前記ロッドを囲うように筒状に変形される可撓性の保護シートと
を備えるトンネル地山探査装置。

【請求項2】

前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かい前記ロッドの全延長に対する一部を囲う非可撓性の保護管を備え、
前記中継管は前記保護管の後方に配置され、前記保護管を介して前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結されている
請求項１に記載のトンネル地山探査装置。

【請求項3】

前記中継管に取り付けられ、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって前記中継管の直径方向に押されて前記保護シートに切れ目を入れる切断部材
を備える請求項１又は２に記載のトンネル地山探査装置。

【請求項4】

前記中継管の内側に配置され、前記中継管との間に前記保護シートを挟み込むことによって前記中継管に対し前記保護シートを連結する連結リング
を備え、
前記連結リングは、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって後方へと押されて移動し、
前記連結リングの後方への移動に伴い前記中継管と前記保護シートとの連結が解除される
請求項１又は２に記載のトンネル地山探査装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトンネル地山探査装置を用いて削孔される孔に挿入される円筒状部と、
前記円筒状部の後端部から切羽に向かい拡径する円錐状部と
を備え、
前記トンネル地山との接触による前記保護シートの損傷を防止する
保護部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの切羽前方の地山を探査する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルの切羽前方の地山を探査する技術として、ドリルジャンボにより切羽前方の地山を削孔し、削孔機械から出力される各種データ、削孔水の戻り水に含まれるくり粉の性状、湧水の状況、孔壁の画像などの情報を収集し、これらの情報に基づき切羽前方の地山の性状を把握する手法が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−３１７３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査においては、ビット前方で発生したくり粉を含む戻り水が切羽に向かって流れるが、戻り水がビット後方の孔壁に接触するため、ビット後方の孔壁から地山の土粒子等が戻り水に混入するおそれがある。その場合、回収した戻り水にはビット前方のくり粉とビット後方の地山の土粒子等が混在することになるため、トンネル掘進方向の位置に応じた地山の性状を正確に把握することができなくなる。

【0005】

上記の事情に鑑み、本発明は、ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐ技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、切羽前方のトンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボのロッドの先端に連結されるビットと、前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結された非可撓性の中継管と、前記中継管の後方に配置され、前記中継管に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域において前記ロッドを囲うように筒状に変形される可撓性の保護シートとを備えるトンネル地山探査装置を第１の態様として提案する。
第１の態様のトンネル地山探査装置において、前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かい前記ロッドの全延長に対する一部を囲う非可撓性の保護管を備え、前記中継管は前記保護管の後方に配置され、前記保護管を介して前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結されている、という構成が第２の態様として採用されもよい。
第１又は第２の態様のトンネル地山探査装置において、前記中継管に取り付けられ、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって前記中継管の直径方向に押されて前記保護シートに切れ目を入れる切断部材を備える、という構成が第３の態様として採用されてもよい。
第１又は第２の態様のトンネル地山探査装置において、前記中継管の内側に配置され、前記中継管との間に前記保護シートを挟み込むことによって前記中継管に対し前記保護シートを連結する連結リングを備え、前記連結リングは、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって後方へと押されて移動し、前記連結リングの後方への移動に伴い前記中継管と前記保護シートとの連結が解除される、という構成が第４の態様として採用されてもよい。
また、本発明は、第１乃至第４のいずれか１の態様のトンネル地山探査装置を用いて削孔される孔に挿入される円筒状部と、前記円筒状部の後端部から切羽に向かい拡径する円錐状部とを備え、前記トンネル地山との接触による前記保護シートの損傷を防止する
保護部材を第５の態様として提案する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】トンネル地山探査装置１０を示す図。

【図2】切羽Ｋを示す図。

【図3】図２に示すＡ−Ａ断面の断面図。

【図4】トンネル地山探査装置１０の平面図。

【図5】ビット６、保護管２０及びロッド４を示す縦断面図。

【図6】保護管２０、中継管３０及び保護シート４０を示す縦断面図。

【図7】後方側から見た中継管３０を示す図。

【図8】保護部材５０を示す図。

【図9】切断部材６０を備えた構成の縦断面図。

【図10】切断部材６０を備えた構成を後方から見た側面図。

【図11】切断部材６０を備えた構成の縦断面図。

【図12】連結リング７０を備えた構成の縦断面図。

【図13】連結リング７０を備えた構成を後方から見た側面図。

【図14】保護管を備えない構成を示す縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明を実施するための形態の一例について説明する。
図１は、トンネル地山探査装置１０を示す図である。図２は、切羽Ｋを示す図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ断面の断面図である。ドリルジャンボ１は、ガイドセル２、ドリフタ３、ロッド４、セントライザ５、ビット６を備える。ロッド４は、ガイドセル２に設けられたセントライザ５により芯出しされる。ビット６は、ロッド４の先端に連結され、ロッド４を介してドリフタ３から与えられる回転力、打撃力、推進力により、切羽前方に向かい地山を削孔する。

【0010】

図４は、トンネル地山探査装置１０の平面図である。トンネル地山探査装置１０は、ビット６、保護管２０、中継管３０、ロッド４、保護シート４０を備える。

【0011】

図５は、ビット６、保護管２０及びロッド４を示す縦断面図である。保護管２０は、ビット６の後方に配置され、ビット６に対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かいロッド４の全延長に対する一部を囲う非可撓性の管である。保護管の外径は、ビットの外径より小さい。具体的には、保護管２０は、鋼管、樹脂管など、非可撓性の管であればいかなるものでもよい。ビット６の後方側の端部の外周には周方向に溝６ａが形成され、保護管２０の前方側の端部の内周には周方向に延びる凸部２１が形成されている。保護管２０の凸部２１がビット６の溝６ａにはめ込まれることにより、保護管２０がビット６に対し周方向に摺動可能に連結される。

【0012】

ビット６の後方側の端部には、雌ネジ部６ｂが形成されている。ロッド４の前方側の端部には、外径が拡大された拡径部４ａが設けられている。拡径部４ａの外周には、ビット６の雌ネジ部６ｂに対応する雄ネジ部４ｂが形成されており、拡径部４ａがビット６の後方側の端部に連結される。削孔水は、ロッド４の中空部を通じてビット６に供給され、ビット６内部の流路６ｃを経由してビット６の先端から噴射される。

【0013】

図６は、保護管２０、中継管３０及び保護シート４０を示す縦断面図である。図７は、後方側から見た中継管３０を示す図である。中継管３０は、保護管２０の後方に配置され、保護管２０を介してビット６に対し周方向に摺動可能に連結された非可撓性の管である。具体的には、中継管３０は、鋼管、樹脂管など、非可撓性の管であればいかなるものでもよい。中継管３０は、前方側に配置される第１管部３１と、後方側に配置される第２管部３２とを有する。第１管部３１と第２管部３２とはベアリング３３を介して連結されており、第２管部３２は第１管部３１に対し周方向に摺動可能である。

【0014】

保護管２０の後方側の端部には、雌ネジ部２２が形成されている。第１管部３１の前方側の端部には、保護管２０の雌ネジ部２２に対応する雄ネジ部３４が形成されており、第１管部３１の前方側の端部が保護管２０の後方側の端部に連結される。

【0015】

保護シート４０は、中継管３０の後方に配置され、中継管３０に連結され、当該連結の位置から切羽Ｋに至る領域においてロッド４を囲うように筒状に変形される可撓性のシートである。具体的には、保護シート４０は、ビニールなど、可撓性を有する材料で作製され、外力が加わらないときには平板であり、外力が加えられるとその外力に応じた形状に変形し、外力が取り除かれると平板に戻るという性質を有する。

【0016】

第２管部３２の外周には、周方向の溝３５が形成されている。保護シート４０は、第２管部３２の外周に巻き付けられる。このとき、保護シート４０の前方側の端部が溝３５に重なるように保護シート４０が配置され、保護シート４０の外周に環状の固定部材４１が配置される。固定部材４１は、カシメの一種であり、外側から第２管部３２に押圧されて塑性変形することで保護シート４０が第２管部３２に連結される。

【0017】

保護シート４０の幅は、中継管３０の外周の周長よりも広く、図４に示すように、天端において保護シート４０の端部同士に重なりが生じるように配置される。保護シート４０は、孔内では孔壁に沿って筒状に変形される。

【0018】

なお、保護シート４０は、無色透明であることが望ましい。無色透明な保護シート４０に覆われた孔壁をファイバースコープなどの撮影手段を用いて撮影することで、孔壁の観察が可能となる。

【0019】

図８は、保護部材５０を示す図である。（ａ）は、正面図である。（ｂ）は、側面図である。保護部材５０は、削孔される孔に挿入される円筒状部５１と、円筒状部５１の後端部から切羽Ｋに向かい拡径する円錐状部５２とを備え、トンネル地山との接触による保護シートの損傷を防止する。

【0020】

本実施形態によれば、孔内で筒状をなす可撓性の保護シートにより戻り水の経路が形成されるため、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐことができる。また、保護シートが連結される中継管は保護管を介してビットに対して周方向に摺動可能に連結されているため、保護シート及び中継管はビットの駆動を妨げない。

【0021】

上記の実施形態が以下のように変形されてもよい。また、複数の変形例が組合わされてもよい。

【0022】

［変形例１］
図９、図１１は、切断部材６０を備えた構成の縦断面図である。図１０は、切断部材６０を備えた構成を後方から見た側面図である。切断部材６０は、中継管３０に取り付けられ、ビット６との連結が解かれたロッド４がビット６により削孔された孔から引き抜かれるときに、ロッド４の拡径部４ａによって中継管３０の直径方向に押されて保護シート４０に切れ目を入れる。具体的には、切断部材６０は、中継管３０の第２管部３２の後方側の端部に取り付けられており、外力が作用していないときに図９に示す姿勢を維持するようにバネ力が作用している。このとき、切断部材６０の先端は保護シート４０に接触しない位置にある。

【0023】

ロッド４が引き抜かれるとき、ロッド４の拡径部４ａが切断部材６０を後方へ押すことで切断部材６０が回転し（図１１参照）、切断部材６０の先端が保護シート４０に押し当てられ、保護シート４０に切れ目が入る。図１０に示すように周方向に複数の切断部材６０材が配置されているため、保護シート４０には周方向に複数の切れ目が入る。複数の切れ目が入った保護シート４０を重機などを用いて後方へ引っ張ることにより、切れ目の位置で保護シート４０が引きちぎられる。

【0024】

［変形例２］
図１２は、連結リング７０を備えた構成の縦断面図である。図１３は、連結リング７０を備えた構成を後方から見た側面図である。連結リング７０は、中継管３０の内側に配置され、中継管３０との間に保護シート４０を挟み込むことによって中継管３０に対し保護シート４０を連結する。具体的には、保護シート４０は、中継管３０の第２管部３２の内側に挿入され、筒状となる。連結リング７０は、例えば環の一部が欠損した環状の部材である。外力が作用していないとき、連結リング７０の外径は第２管部３２の内径より大きい。径が縮まるように押し縮めた連結リング７０を保護シート４０で覆われた第２管部３２の内側に挿入し、連結リング７０から外力を取り去ると、連結リング７０の外周面が保護シート４０を介して第２管部３２の内面に押し当てられる。こうして、中継管３０に保護シート４０が連結される。

【0025】

中継管３０に保護シート４０が連結されたとき、連結リング７０の内径は、ロッド４の拡径部４ａの外径よりも小さい。連結リング７０は、ビット６との連結が解かれたロッド４がビット６により削孔された孔から引き抜かれるときに、ロッド４を引抜く力が連結リング７０と保護シート４０との摩擦抵抗を上回ると、ロッド４の拡径部４ａによって連結リング７０が後方へと押されて移動し、ロッド４とともに連結リング７０が中継管３０から引き抜かれる。こうして、連結リング７０の後方への移動に伴い中継管３０と保護シート４０との連結が解除される。

【0026】

［変形例３］
図１４は、保護管２０を備えない構成を示す縦断面図である。中継管３０の第１管部３１の前方側の端部の内周には周方向に延びる凸部３６が形成されている。凸部３６がビット６の溝６ａにはめ込まれることにより、中継管３０がビット６に対し周方向に摺動可能に連結される。

【符号の説明】

【0027】

１…ドリルジャンボ、２…ガイドセル、３…ドリフタ、４…ロッド、５…セントライザ、６…ビット、１０…トンネル地山探査装置、２０…保護管、３０…中継管、４０…保護シート、５０…保護部材、６０…切断部材、７０…連結リング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】