特許 6875751 地山補強用鋼管及びこれを用いた地山補強方法

(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】6875751

(24)【登録日】2021年4月27日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】地山補強用鋼管及びこれを用いた地山補強方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20210517BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/04 F

   E21D9/04 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-144825(P2019-144825)

(22)【出願日】2019年8月6日

(65)【公開番号】特開2021-25332(P2021-25332A)

(43)【公開日】2021年2月22日

【審査請求日】2019年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】593172131

【氏名又は名称】株式会社トーキンオール

(74)【代理人】

【識別番号】110000888

【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 公一

(72)【発明者】

【氏名】木村 秀秋

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英憲

【審査官】 松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３３９７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９７５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−０９８６６６８（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１０−２０３１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５３４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８３４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１４２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１４４１４１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地山に挿入して地山に固結剤を注入するための地山補強用鋼管であって、
長手方向の少なくとも１箇所に、周方向に沿って、切断用の溝部を有し、
前記溝部に、幅が前記溝部の幅よりわずかに狭く前記溝部の幅の７０％以上であるリング状部材が配置されており、
前記リング状部材の剛性は、鋼管本体を構成する材料の剛性と同じかそれ以上であることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項2】

請求項１に記載の地山補強用鋼管であって、
前記リング状部材は、前記溝部の一周を３６０度とするとき、前記溝部の２００度以上３６０度以下の範囲に配置されていることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項3】

請求項１に記載の地山補強用鋼管であって、
前記リング状部材は、断面形状が円形、楕円形、または四角形であることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項4】

請求項１に記載の地山補強用鋼管であって、
前記リング状部材は、前記溝部の深さ方向の寸法が、前記溝部の深さ以下であることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項5】

請求項１に記載の地山補強用鋼管であって、
接続部を介して連結された複数の鋼管からなり、
前記複数の鋼管の少なくとも一つに、前記溝部及び前記リング状部材を備えることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項6】

請求項５に記載の地山補強用鋼管であって、
前記複数の鋼管の接続部の少なくとも一つに、前記溝部及び前記リング状部材を備えることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の地山補強用鋼管であって、
前記溝部は、断面形状が四角形、Ｖ字形、Ｕ字形、またはこれらを組み合わせた形状を有することを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項8】

請求項１ないし６のいずれか一項に記載の地山補強用鋼管であって、
前記溝部は、底部に前記溝部の深さ方向の切欠部が形成されていることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項9】

地山に地山補強用鋼管を挿入して固結剤を注入し、地山を補強する方法であって、
固結剤注入後に、地山の外側にある前記地山補強用鋼管の一部を切断する工程を含み、
前記地山補強用鋼管は、周方向に沿って、切断用の溝部を有するものであり、
前記切断する工程に先立って、前記切断用の溝部に、剛性が鋼管本体を構成する材料の剛性と同じかそれ以上であり且つ幅が前記溝部の幅よりわずかに狭く前記溝部の幅の７０％以上であるリング状部材を配置する工程を含むことを特徴とする地山補強方法。

【請求項10】

請求項９に記載の地山補強方法であって、
前記リング状部材を配置する工程は、前記地山補強用鋼管を地山に挿入する前に、前記地山補強用鋼管の少なくとも挿入方向の後方に位置する溝部に対し行うことを特徴とする地山補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削などに用いられる地山補強用鋼管およびこれを用いた地山補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル掘削工事では、地山に地山補強用鋼管を挿入し、この地山補強用鋼管から固結剤を注入することで地山を補強した後、地山補強用鋼管が挿入された状態で地山の掘削を進める。地山の掘削により地山補強用鋼管の端部が露出する度に、地山補強用鋼管の露出した任意の箇所をブレーカ等の建設機械で打撃を与えて分離、除去する。

【0003】

地山補強用鋼管を除去する際に、その分離を容易にするために、地山補強用鋼管の周方向に沿う切断用の溝部を有する鋼管が知られている（例えば、特許文献１〜４）。特許文献１に断面が四角形の溝部が開示され、特許文献２に断面が∨字型の溝部が開示されている等、これらの文献には、種々の形状の溝部が開示されている。特許文献３および４に開示されている鋼管には、隣り合う溝部により仕切られた領域の少なくとも全長にわたって鋼管をその軸方向に分割するためのスリットが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３１４２９１号公報

【特許文献2】特開２０００−１４５３９８号公報

【特許文献3】特開２００７−１４６４９８号公報

【特許文献4】特開２０１１−１５３４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら従来の地山補強用鋼管は、打撃を受けても溝部できれいに分離せずに変形してしまうことが多かった。変形した地山補強用鋼管の除去作業には時間がかかっていた。

【0006】

本発明は、打撃を受けた際に容易に分離可能な地山補強用鋼管を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、地山に挿入して地山に固結剤を注入するための地山補強用鋼管であって、長手方向の少なくとも１箇所に、周方向に沿って、切断用の溝部を有し、溝部にリング状部材が配置されている。

【0008】

また本発明の他の態様は、地山に挿入して地山に固結剤を注入するための地山補強用鋼管であって、長手方向の少なくとも１箇所に、周方向に沿って、切断用の溝部を有し、溝部は、底部に溝部の深さ方向の切欠部が形成されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、地山補強用鋼管は打撃を受けた際に、容易に分離可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（Ａ）本発明の地山補強用鋼管の斜視図、（Ｂ）地山補強用鋼管の長手方向に沿う断面を拡大した図、（Ｃ）リング３の平面図、（Ｄ）打撃が加わったときに地山補強用鋼管に働く力を示す図。

【図2】（Ａ）〜（Ｃ）それぞれ溝部の変形例を示す断面の拡大図。

【図3】（Ａ）第１実施形態の地山補強用鋼管の側面図、（Ｂ）１本の鋼管の構成例を示す側面図。

【図4】（Ａ）〜（Ｃ）それぞれ変形例の地山補強用鋼管を示す側面図。

【図5】実施例１〜３と比較例の地山補強用鋼管について、曲げ試験の結果を示すグラフ。

【図6】第２実施形態の地山補強用鋼管の（Ａ）斜視図、（Ｂ）断面の拡大図、（Ｃ）打撃が加わったときに働く力を示す図。

【図7】実施例４と比較例の地山補強用鋼管について、曲げ試験の結果を示すグラフ。

【図8】第３実施形態の地山補強用鋼管の（Ａ）断面の拡大図、（Ｂ）打撃が加わったときに働く力を示す図。

【図9】実施例５と比較例の地山補強用鋼管について、曲げ試験の結果を示すグラフ。

【図10】地山の補強方法を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［地山補強用鋼管］
本発明の地山補強用鋼管の実施形態を説明する。

【0012】

＜第１実施形態＞
地山補強用鋼管１０は、図１（Ａ）に示すようにその周方向に沿う切断用の溝部２を有しており、溝部２にリング状部材３（以下、「リング３」という）が配置されている。

【0013】

溝部２の断面形状は、特に限定されないが、例えば図１（Ｂ）に示すように、四角形である。溝部２の深さｔ１は、鋼管の肉厚Ｔに対して20％〜70％であることが好ましい。また、溝部２の幅は、リング３が配置可能な程度の大きさを有しており、1ｍｍ〜10ｍｍ程度である。溝部２の断面形状は四角形に限られず、例えば図２（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、Ｖ字形、U字形を有していてもよい。また溝部２の断面形状は、上述した形状を組み合わせた形状を有していてもよく、例えば図２（Ｃ）に示すように、四角形の溝の底部にV字形の溝が形成された形状であってもよい。

【0014】

リング３は溝部２の底部と少なくとも１点で接している。リング３の断面形状については、特段の制約はないが、溝部２の幅に合わせて、できるだけ大きくした方が打撃を受けた地山補強用鋼管１０がより分離しやすくなるため好ましい。具体的には、リング３の断面形状は、溝部２と同様に四角形でもよいし、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、三角形、円形、楕円形、など種々の形状であってよい。

【0015】

図１（Ｂ）に示すように、リング３の幅は溝部２の幅よりわずかに狭く、溝部２の幅の７０％以上であることが好ましい。リング３の溝部２の深さ方向の寸法ｔ２は、溝部２の深さｔ１以下であることが好ましい。これにより、リング３は、鋼管１０の外周端から突出しないように配置されるので、地山補強用鋼管１０の周表面に凹凸がなく、リング３が溝部２に配置されている状態で地山補強用鋼管を地山に円滑に挿入することができる。

【0016】

リング３を構成する材料は、鋼鉄、ステンレス、高強度の樹脂などであるが、これらに限定されるものではない。リング３は、線材を地山補強用鋼管１０の溝部２に巻きつけることにより溝部２内に配置してもよいし、図１（Ｃ）に示すようにもともとリング状を有するものを、溝部２にはめてもよい。

【0017】

リング３の剛性は、地山補強用鋼管１０の本体を構成する材料の剛性と同じかそれ以上である。これにより、地山補強用鋼管１０の切断時に打撃が加わってもリング３自体の変形を防ぐことができるため、地山補強用鋼管１０がより分離しやすくなる。

【0018】

リング３は、溝部２の全周に渡って配置されていなくてもよく、溝部２のうち、地山補強用鋼管１０を切断する際に打撃Ｄが加わる部分に最も近い部分に対して鋼管の径方向の反対側に少なくとも配置されていればよい。具体的には、リング３は、溝部２の一周を３６０度とするとき、溝部２の２００度以上３６０度以下の範囲に配置されていることが好ましい。

【0019】

地山補強用鋼管１０に打撃Ｄを与えると、図１（Ｄ）に示すように、打撃Ｄを受けた部分の反対側では溝部２が収縮して溝部２の側面とリング３とが接し、リング３と溝部２の側面に接する部分がテコの原理の支点となるため、矢印ｙ１方向に力が加わって地山補強用鋼管１０が分離する。

【0020】

このように本実施形態の地山補強用鋼管は、打撃を受けた箇所の反対側においてリングがテコの原理の支点として作用するため、容易に分離可能である。これにより、地山補強用鋼管の除去作業にかかる時間と負担を軽減することができる。また地山補強用鋼管が変形せずに分離されるため、分離した地山補強用鋼管を再利用することができる。

【0021】

以上、第１実施形態の地山補強用鋼管の基本的な構造を説明した。以下では、さらに具体的な構造を説明する。

【0022】

本実施形態の地山補強用鋼管１０は、図３に示すように、接続部を介して連結された複数の鋼管から構成されており、各鋼管に複数の溝部が形成され、各溝部にリングが配置されている。図示する例では、地山補強用鋼管１０は、４本の鋼管１０１〜１０４が接続部４を介して接続されている。

【0023】

以下の説明では、地山に挿入する側を先頭の鋼管１０１とし、その反対側で、挿入後に掘削する際に最初に露出する側を端末の鋼管１０４とする。鋼管１０１〜１０４には、それぞれ４つの溝部２が所定の間隔で設けられており、各溝部２にはリング３が配置されている。溝部２およびリング３の構成は上述した構成と同様である。

【0024】

以下、接続部４の構成について、鋼管１０１〜１０４の構成が同じであるため、鋼管１０１を用いて説明する。図３（Ｂ）に示すように、鋼管１０１の一端側の内周には雌ねじ部４Ａが形成されており、他端側の外周には雄ねじ部４Ｂが形成されている。鋼管１０１の雄ねじ部４Ｂ側の径は他の部分よりも小さくなっており、雄ねじ部４Ｂが隣の鋼管１０２の雌ねじ部４Ａ内で螺合することにより、鋼管１０１と鋼管１０２が接続する。

【0025】

この構成によれば、接続部４により、掘削の深さに応じて必要なだけ鋼管を接続することができる。また溝部とリングが地山補強用鋼管の全体に渡って配置されているため、掘削の進度に応じて鋼管をこまめに分離することができる。

【0026】

＜変形例１＞
図３の地山補強用鋼管１０は、複数の地山補強用鋼管１０の全部に溝部２とリング３を設けた構成としたが、地山補強用鋼管１０が複数の鋼管から構成されている場合、溝部２およびリング３は、複数の鋼管のうちの少なくとも１本の、１箇所以上に設けられていればよい。例えば溝部２とリング３は、図４（Ａ）に示すように、地山補強用鋼管１０の挿入後に地山を掘削した際に初めに露出する端末側の鋼管１０４にだけ配置されていてもよい。

【0027】

＜変形例２＞
図４（Ｂ）に示すように、各鋼管には、軸方向にのびるスリット５が設けられていてもよい。スリット５は鋼管の軸心を挟んで径方向に対向する位置に配置されており、鋼管の長手方向に隣り合うスリット５同士は、互いに９０度ずれて重ならないように配置されていることが好ましい。またスリット５は少なくとも隣り合う溝部２をつなぐ長さとなっている。

【0028】

挿入後に地山を掘削した際に、露出した鋼管のスリット５に力を加えると、鋼管を軸方向に２分割することができる。そのため、鋼管内に固結剤が固着あるいは付着していても、固結剤と鋼管とを用意に分離することができる。固結剤から鋼管を分離することにより、分離した鋼管を再利用することができる。

【0029】

各スリット５は、その端部がわずかに溝部２を超えるような長さを有していると、鋼管を確実に２分離することができるため、より好ましい。スリットの数は、径方向の対向する位置に設けられた２つずつに限らず、鋼管を軸方向に分割することができれば、２以上配置されていてもよい。また鋼管のうち、固結剤を注入しない領域にはスリット５を配置しないようにしてもよい。

【0030】

スリット５を配置することにより、鋼管に注入された固結剤を地山に均等に流出させることができる。地山補強用鋼管１０にスリット５を設ける代わりに、鋼管内の固結剤を地山に向けて流出させるために、鋼管の半径方向に貫通する吐出孔５１（図４（Ａ）参照）を設けてもよい。

【0031】

＜変形例３＞
溝部２およびリング３は、図４（Ｃ）に示すように、接続部４に設けられていてもよい。このとき、溝部２は隣り合う鋼管のうち、接続部４で外周側に配置される鋼管側に設けられている。

【0032】

鋼管１０１〜１０４の構成はそれぞれ異なっていてもよい。鋼管１０１の先端に雌ねじ部４Ａは設けられていなくてもよいし、鋼管１０４の末端に雄ねじ部４Ｂは設けられていなくてもよい。また、隣り合う鋼管をつなぐ接続部４の構成は上述したような構成に限られず、隣り合う鋼管は溶接により接続されるなどであってもよい。

【0033】

以下、第１実施形態の地山補強用鋼管１０が打撃を受けた際に容易に切断されることを確かめるために発明者らが行った、曲げ試験について説明する。

【0034】

［鋼管の用意］
実施例１〜３及び比較例１の地山補強用鋼管として、外径１１４．３ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの鋼管を用意した。各鋼管の溝部の断面形状は四角形とし、その幅は３．５ｍｍとした。このような鋼管について、溝の深さの異なるものを複数用意した。実施例１〜３の鋼管の溝にはそれぞれ断面形状又はサイズの異なるリングを配置し、比較例１の鋼管には、リングを配置しなかった。実施例１の地山補強用鋼管には、断面形状が円形でその径が２．６ｍｍのリングを配置した。実施例２の地山補強用鋼管には、断面形状が円形でその径が３．２ｍｍのリングを配置した。実施例３の地山補強用鋼管には、３．４ｍｍ四方の四角形の断面を有するリングを配置した。

【0035】

［曲げ試験の試験方法］
実施例１〜３および比較例１の地山補強用鋼管について、アムスラー型万能試験機を用い、試験機テーブルに地山補強用鋼管の片端を固定し、他端を押し治具により押すことで荷重をかけ、破断時の荷重（ｋN）を測定した。さらに実施例１、２、比較例１の地山補強用鋼管については、それぞれ溝部の深さを変えて、破断時の荷重がどのように変わるかを測定した。

【0036】

［結果］
図５に示すグラフの横軸は、鋼管の厚さから溝部の深さを引いた残肉厚さ（ｍｍ）を示している。このグラフの縦軸は、押込みを受けて鋼管が切断された際の破断荷重（ｋN）を示している。このグラフ中の点線は、比較例１の地山補強用鋼管の各残肉厚さにおける破断荷重値の近似直線である。

【0037】

このグラフに示すように、残肉厚さが１．３ｍｍのとき、実施例１、２の地山補強用鋼管は、比較例１の地山補強用鋼管と比べて小さな力で破断することがわかった。また、残肉厚さが１．１７ｍｍのとき、実施例３の地山補強用鋼管は、比較例１の地山補強用鋼管と比べて小さな力で鋼管が破断することがわかった。その他の残肉厚さにおいても、実施例１〜３の地山補強用鋼管は、比較例１の地山補強用鋼管と比べて小さな力で鋼管が破断することがわかった。この結果から、溝部にリングが配置されている第１実施形態の地山補強用鋼管は、溝部にリングが配置されていない地山補強用鋼管よりも、小さな力で切断可能であることがわかった。

【0038】

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態の地山補強用鋼管１０Ｂについて、第１実施形態の地山補強用鋼管１０と異なる点を説明する。地山補強用鋼管１０Ｂは、図６に示すように、溝部２の底部に溝部２の深さ方向の切欠部６が形成されていることが特徴である。溝部２の形状及び深さは第１実施形態と同様である。

【0039】

切欠部６は、溝部２の底部の概ね中央部の、地山補強用鋼管１０の軸方向に直交する方向（すなわち、溝部２に沿って）に形成される。切欠部６の深さｔ３は、限定されるものではないが、図６（Ｂ）に示すように、溝部２の深さｔ１の１％〜２０％の深さであることが好ましい。このように切欠部６は、溝部２の底部に地山補強用鋼管１０の肉厚に影響を与えない程度に形成されるものであり、図２（Ｂ）や図２（Ｃ）に示したようなＶ字形の溝部とは異なっている。

【0040】

切欠部６は、溝部２の全周に渡って設けられていることが好ましいが、溝部２の少なくとも２４０度以上３６０度以下の範囲に設けられていればよい。切欠部６は、１つの溝部２に対して複数設けられていてもよいし、１つの溝部２内で不連続に切り欠かれていてもよい。

【0041】

地山補強用鋼管１０Ｂに打撃Ｄを与えると、図６（Ｃ）に示すように、切欠部６の打撃Ｄが加わった部分から最も近い部分に引張力が働き、矢印ｙ２方向に力が加わって地山補強用鋼管１０Ｂが分離する。

【0042】

このように第２実施形態の地山補強用鋼管は、打撃をうけると切欠部に引張力が働くため、容易に分離可能である。そのため、地山補強用鋼管の除去作業にかかる時間と負担を軽減することができる。また地山補強用鋼管が変形せずに分離されるため、分離した地山補強用鋼管を再利用することができる。

【0043】

以下、第２実施形態の地山補強用鋼管１０Ｂが打撃を受けた際に容易に切断されることを確かめるために発明者らが行った、曲げ試験について説明する。

【0044】

［鋼管の用意］
実施例４の地山補強用鋼管として、第２実施形態の地山補強用鋼管を用意した。実施例４の地山補強用鋼管の外径は１１４．３ｍｍ、厚さは３．５ｍｍとした。実施例４の地山補強用鋼管の溝部の形状は四角形とし、その幅は３．０ｍｍとした。実施例４の鋼管の溝の底部には深さ０．２ｍｍの切欠部を形成した。実施例４の鋼管の溝にはリングを配置しなかった。このような実施例４の地山補強用鋼管と、上述した比較例１の地山補強用鋼管について、溝部の深さを変えたものをそれぞれ複数用意した。

【0045】

［曲げ試験の試験方法］
実施例４および比較例１の地山補強用鋼管について、アムスラー型万能試験機を用い、試験機テーブルに地山補強用鋼管の片端を固定し、他端を押し治具により押すことで荷重をかけ、破断時の荷重（ｋN）を測定した。

【0046】

［結果］
図７に示すように、実施例４の地山補強用鋼管は、どの残肉厚さであっても、比較例１の地山補強用鋼管と比べて小さな力で鋼管が破断することがわかった。この結果により、溝部に切り欠きが設けられている第２実施形態の地山補強用鋼管は、溝部に切り欠きが設けられていない地山補強用鋼管よりも、小さな力で切断可能であることがわかった。

【0047】

＜第３実施形態＞
第３実施形態の地山補強用鋼管１０Ｃは、図８（Ａ）に示すように、溝部２の底部に切欠部６が形成されていると共に、溝部２にリング３が配置されていることが特徴である。

【0048】

リング３の構成及び作用は第１実施形態で説明したリング３の構成及び作用と同じであり、切欠部６の構成及び作用は第２実施形態で説明した切欠部６の構成及び作用と同じである。

【0049】

地山補強用鋼管１０Ｃには、溝部２に、リング３と切欠部６が両方とも設けられているため、図８（Ｂ）に示すように、鋼管の打撃Ｄを受けた部分の反対側でリング３と溝部２の側面に接する部分がテコの原理の支点となって矢印ｙ１方向に力が加わるとともに、切欠部６の打撃Ｄが加わった部分から最も近い部分に引張力が矢印ｙ２方向に働く。これにより、地山補強用鋼管１０Ｃはより容易に分離可能である。

【0050】

以下、第３実施形態の地山補強用鋼管１０Ｃが打撃を受けた際に容易に切断されることを確かめるために発明者らが行った、曲げ試験について説明する。

【0051】

［鋼管の用意］
実施例５の地山補強用鋼管として、第３実施形態の地山補強用鋼管を用意した。実施例５の地山補強用鋼管の外径は１１４．３ｍｍとし、厚さは３．５ｍｍとした。実施例５の地山補強用鋼管の溝部の形状は四角形とし、その幅は３．０ｍｍとした。実施例５の地山補強用鋼管の溝部の底部には、深さ０．２ｍｍの切欠部を形成した。実施例５の地山補強用鋼管の溝には、断面が２．５ｍｍ四方の四角形のリングを配置した。このような実施例５の地山補強用鋼管と、比較例１の地山補強用鋼管について、溝部の深さを変えたものをそれぞれ複数用意した。

【0052】

［曲げ試験の試験方法］
実施例５および比較例１の地山補強用鋼管について、アムスラー型万能試験機を用い、試験機テーブルに地山補強用鋼管の片端を固定し、他端を押し治具により押すことで荷重をかけ、破断時の荷重（ｋN）を測定した。

【0053】

［結果］
図９に示すように、実施例５の地山補強用鋼管は、どの残肉厚さであっても、比較例１の地山補強用鋼管と比べて小さな力で鋼管が破断することがわかった。この結果により、溝部に切り欠きが設けられており、かつ、溝部にリングが設けられている第３実施形態の地山補強用鋼管は、溝部に切り欠きもリングも設けられていない地山補強用鋼管よりも、小さな力で切断可能であることがわかった。

【0054】

上述した実施形態および変形例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせ可能であり、本発明に含まれる。

【0055】

［地山補強方法］
次に、本発明の地山補強用鋼管を用いてトンネルを掘削する際の地山補強方法について説明する。ここでは、溝部にリングが配置されている第１実施形態の地山補強用鋼管を用いた場合について例示する。

【0056】

（工程１）
地山Ｇに地山補強用鋼管１０を図１０（Ａ）に示すように、矢印Ｙ方向に挿入して、地山補強用鋼管１０内に固結剤を注入する。地山Ｇに地山補強用鋼管１０を挿入する方法には、公知の方法を用いることができる。地山補強用鋼管１０に固結剤流出用の吐出孔５１が設けられている場合、注入された固結剤は鋼管の半径方向に貫通する吐出孔５１から地山に流出する。あるいは、スリット５（図４（Ｂ））が地山補強用鋼管１０に設けられている場合、固結剤はスリット５から地山に流出する。このように注入された固結剤は、地山補強用鋼管１０の内外で固化し、地山が補強される。

【0057】

（工程２）
地山Ｇを図１０（Ｂ）に示すように、掘削機Ｅを用いて掘削する。掘削時には鋼管の周囲の土を除去することで端末側の鋼管１０４から露出していく。

【0058】

（工程３）
掘削により溝部２が露出したら、図１０（Ｃ）に示すように、露出した溝部２よりも端末側にブレーカなどで打撃Ｄを与えると、溝部２の部分で地山補強用鋼管１０が切断される。具体的には、溝部２にリング３が配置されているため、打撃Ｄを受けた部分の反対側で溝部２が収縮して溝部２の側面とリング３とが接し、リング３と溝部２の側面に接する部分がテコの原理の支点となり、矢印ｙ１方向に力が加わって地山補強用鋼管１０が分離する。

【0059】

このように、本地山補強方法では、打撃を受けた箇所の反対側においてリングがテコの原理の支点として作用するため、地山補強用鋼管が容易に分離可能である。これにより、地山補強用鋼管の除去作業にかかる時間と負担を軽減することができる。また地山補強用鋼管が変形せずに分離されるため、分離した地山補強用鋼管を再利用することができる。

【0060】

地山補強用鋼管１０に、図４（Ｂ）に示すようにスリット５が設けられている場合、工程３で打撃Ｄを与えて地山補強用鋼管１０を分離した後、スリット５を押し開くように地山補強用鋼管１０を押圧すると、地山補強用鋼管１０が軸方向に分割される。これにより、固結剤と地山補強用鋼管１０が分離するため、地山補強用鋼管１０を再利用することができる。

【0061】

なお、地山挿入時にはリング３が溝部２に配置されていない地山補強用鋼管を用いてもよい。この場合、溝部２にリング３を配置する工程が、固結剤を注入し地山を掘削した後に行われ、リング３は、地山の外側に位置する切断用の溝部２に対して配置される。地山に地山補強用鋼管を挿入した後にリング３を配置する場合であっても、地山に地山補強用鋼管を挿入する前にリング３を配置する場合と同様に、打撃を受けた箇所の反対側においてリングがテコの原理の支点として作用するため、地山補強用鋼管が容易に分離可能である。

【0062】

なお、溝部２にリング３を配置する場合の地山の補強方法を説明したが、溝部２に切欠部６が設けられている場合、リング３の装着は任意である。溝部２に切欠部６が設けられている場合、打撃Ｄを地山補強用鋼管に加えると、切欠部６の打撃Ｄが加わった部分から最も近い部分に引張力が働き、地山補強用鋼管１０が分離する。また、溝部２にリング３と切欠部６が両方設けられている場合、打撃Ｄを地山補強用鋼管に加えると、リング３によるテコの力と、切欠部６による引張力がともに作用し、地山補強用鋼管１０が分離する。

【0063】

以上のように地山補強用鋼管１０は、本発明の地山補強方法により、打撃を受けた際のリング３によるテコの作用又は切欠部６による引張力の作用のために、容易に分離可能である。

【符号の説明】

【0064】

１０・・・地山補強用鋼管、１０１〜１０４・・・鋼管、２・・・溝部、３・・・リング（リング状部材）、４・・・接続部、５・・・スリット、６・・・切欠部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】