特許 7075265 補助工法

(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】

(24)【登録日】2022-05-17

(45)【発行日】2022-05-25

(54)【発明の名称】補助工法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/01 20060101AFI20220518BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20220518BHJP

   E21D 9/10 20060101ALI20220518BHJP

【ＦＩ】

E21D9/01

E21D9/04 C

E21D9/10 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018072392

(22)【出願日】2018-04-04

(65)【公開番号】P2019183439

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2020-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390002233

【氏名又は名称】ケミカルグラウト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】中村 佳大

(72)【発明者】

【氏名】高野 卓

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 茂

(72)【発明者】

【氏名】粂川 政則

(72)【発明者】

【氏名】山口 健二

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特許第２７７０１１２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００４－２３２３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０５２０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２８１９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６９３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１２９４１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／０１

Ｅ２１Ｄ ９／０４

Ｅ２１Ｄ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、
削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、
前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、
前記工程ａの後、
前記削孔ロッドの内部に凍結管を配置し、前記孔から前記削孔ロッドを撤去する工程ｂと、
前記凍結管内に凍結冷媒を循環させて、前記拡幅予定範囲の外側に凍土を造成する工程ｃと、
をさらに具備することを特徴とする補助工法。

【請求項2】

前記工程ｃで、前記凍結管内にマイクロチャンネルを設置し、前記マイクロチャンネルの内部に前記凍結冷媒として二酸化炭素を循環させることを特徴とする請求項１記載の補助工法。

【請求項3】

地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、
削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、
前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、
前記削孔ロッドは、靭性を有する管状材であり、
前記先端ビットに、削孔方向決定部材が、前記削孔ロッドの軸方向に対して所定の角度をなすように取付けられ、
前記削孔方向決定部材は開口部を有し、前記削孔ロッドの先端部には詰め物が設けられることを特徴とする補助工法。

【請求項4】

地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、
削孔ロッドに複数方向の振動を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、
前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする補助工法。

【請求項5】

地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、
削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、
前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、
前記曲線状の孔は、前記拡幅予定範囲の外側を、螺旋状に削孔して形成されることを特徴とする補助工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル同士の接合やトンネルの拡幅などを行う際には、予め地盤改良を行って地山を補強した後、掘削部を掘削していた。地盤補強の方法として、例えば、トンネル内から直線で放射状にボーリング削孔を行い、ボーリング孔に凍結管を設置して地盤を凍結することにより、地盤を改良する方法があった。

【0003】

また、シールドトンネルのセグメントを開口して、曲管である注入用外管と、注入用外管に挿入した内管の先方に設けられた掘削装置とを設置し、掘削装置の先端ビットの回転によって地盤を掘削しつつ注入用外管を送り出して円弧状に地盤に挿入した後、内管と掘削装置とを引き抜き、注入用外管にコンクリートを充填して、拡幅部の周囲の地盤を改良する方法があった（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

他に、先端に案内刃を付けた曲がり鋼管の内部に先端にジェットノズルを取り付けた内管を挿入した装置を用い、ジェットノズルから噴出させたジェット水で地山を掘削しつつ内管から泥土を排出するとともに、曲がり鋼管と内管とを同時に地山に挿入した後、曲がり鋼管から内管を取り出して注入管を挿入し、地盤固化材を注入して地山を改良する方法があった（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第２７７０１１２号公報

【文献】特許第４０５７４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、放射状にボーリング削孔を行う方法では、ボーリングの延長距離が長いため凍結管の盛り替え作業に手間がかかる、掘削範囲に凍結管が存在するため掘削し難いなどの問題点があった。

【0007】

曲管を用いたボーリングは、曲率が一定であり、小さい径の円弧の削孔が困難であった。また、地盤が硬い条件では適用できなかった。さらに、地盤の硬さが変化する条件でも、削孔方向が柔らかい地盤の方向にずれてしまうため、適用が困難であった。

【0008】

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、削孔の曲率を調整することができ、工期を短縮し工費を縮減できる補助工法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するための第１の発明は、地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、前記工程ａの後、前記削孔ロッドの内部に凍結管を配置し、前記孔から前記削孔ロッドを撤去する工程ｂと、前記凍結管内に凍結冷媒を循環させて、前記拡幅予定範囲の外側に凍土を造成する工程ｃと、をさらに具備することを特徴とする補助工法である。

【0010】

本発明によれば、削孔ロッドの回転と非回転を制御することで、計画された方向に削孔を行うことができる。また、曲線状の孔を削孔することにより、放射状に削孔する場合と比較して、工程を短縮でき、工費を縮減できる。本発明で削孔ロッドに加える振動成分は、軸方向であってもよいし、複数方向であってもよい。複数方向の振動成分を加えることにより、地盤が硬い場合や、地盤の硬さが変化する場合にも、削孔方向がぶれることなく、計画された方向に削孔を行うことができる。また、シールドのセグメントや鉄筋コンクリート構造物等の地下構造物を直接切削して削孔ロッドを発進させることができる。
また、拡幅予定範囲の外側に、拡幅予定範囲の延長方向に連続する凍土を容易に造成できる。凍土は連続アーチ形状となるため、土圧に対してアーチ効果が期待できる。

【0011】

前記工程ｃでは、前記凍結管内にマイクロチャンネルを設置し、前記マイクロチャンネルの内部に前記凍結冷媒として二酸化炭素を循環させてもよい。
マイクロチャンネルは、軽量で熱伝導性に優れているため、削孔ロッド内への配置が容易であり、効率良く凍土を造成できる。

【0012】

第２の発明は、地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、前記削孔ロッドは、靭性を有する管状材であり、前記先端ビットに、削孔方向決定部材が、前記削孔ロッドの軸方向に対して所定の角度をなすように取付けられ、前記削孔方向決定部材は開口部を有し、前記削孔ロッドの先端部には詰め物が設けられることを特徴とする補助工法である。

【0013】

第３の発明は、地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、削孔ロッドに複数方向の振動を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする補助工法である。

【0014】

第４の発明は、地下構造物の側方に拡幅部を設けるための補助工法であって、削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転を制御することにより、前記地下構造物の拡幅予定範囲の外側に曲線状の孔を削孔する工程ａを具備し、前記孔が、前記拡幅予定範囲の延長方向に所定の間隔をおいて形成され、前記曲線状の孔は、前記拡幅予定範囲の外側を、螺旋状に削孔して形成されることを特徴とする補助工法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、削孔の曲率を調整することができ、工期を短縮し工費を縮減できる補助工法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】地盤１に孔１５を削孔する工程を示す図

【図2】削孔ロッド１１の先端ビット１３付近の断面図

【図3】孔１５に凍結管２５を配置する方法を示す図

【図4】孔１５に凍結管２５を配置した状態を示す図

【図5】削孔ロッド１１の発進位置および削孔方向を示す図

【図6】拡幅予定範囲１７を掘削する工程を示す図

【図7】拡幅部４１を構築する工程を示す図

【図8】孔の曲率を変化させた例を示す図

【図9】孔を２方向から削孔している例を示す図

【図10】マイクロチャンネル２７ａを螺旋状に配置した例を示す図

【図11】トンネル３の全周に拡幅予定範囲５５が存在する例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、地盤１に孔１５を削孔する工程を示す図である。図１（ａ）は、削孔ロッド１１で地盤１を削孔している状態を示す図、図１（ｂ）は、削孔ロッド１１がトンネル３に到達した状態を示す図である。図２は、削孔ロッド１１の先端ビット１３付近の断面図である。

【0021】

図１に示すように、トンネル３は、地盤１に埋設された地下構造物である。トンネル３の側方の地盤１には、拡幅予定範囲１７が存在する。拡幅予定範囲１７は、トンネル３と連通する空間を構築する予定の範囲である。

【0022】

トンネル３内には、ガイドレール７、作業床９が設けられる。ガイドレール７は、トンネル３の内壁に沿って設けられ、作業床９はトンネル３の底部付近に設けられる。トンネル３内には、削孔ロッド１１を駆動するためのボーリングマシン５が設置される。ボーリングマシン５は、ガイドレール７によって支持される。

【0023】

図２に示すように、削孔ロッド１１は、管状材であり、先端ビット１３に削孔方向決定部材１９が設けられる。削孔ロッド１１は、大きな靱性を有する。削孔方向決定部材１９は、削孔ロッド１１の軸方向（図２に示す矢印Ｘの方向）に対して所定の角度をなすように取り付けられる。削孔ロッド１１の先端付近には詰め物２１が設けられる。削孔ロッド１１の先端ビット１３には、位置探査のための図示しない発信器が設置される。また、ボーリングマシン５には、図示しないジャイロ挿入引き込み装置が一体化される。

【0024】

ボーリングマシン５は、削孔ロッド１１の全体を矢印Ａに示すように回転させることができる。さらに、必要に応じて削孔ロッド１１を先端ビット１３の方向に押し出すことが可能である。削孔ロッド１１は、ボーリングマシン５によって軸方向に振動が加えられるような構成、ないしは、先端ビット１３の基端部側に設置された図示しないハンマー等で先端ビット１３に打撃が加えられるような構成とする。

【0025】

削孔ロッド１１は、回転と、削孔ロッド１１への軸方向の振動ないしは先端ビット１３への打撃とを組み合わせることで直進する。また、削孔ロッド１１の回転を停止して非回転の状態で削孔ロッド１１への軸方向の振動ないしは先端ビット１３への打撃を加えることで、削孔方向決定部材１９の方向への削孔が行われ、削孔方向を任意の方向に曲げることができる。なお、掘削対象となる地盤の状況に応じて単位時間あたりの打撃回数を増減するなどして、振動ないしは打撃の加え方と押し出し力を調整することによって、削孔の曲率を調整することもできる。

【0026】

図１（ａ）に示す工程では、ボーリングマシン５を用いて削孔ロッド１１に軸方向に振動を加えつつ、ないしは先端ビット１３に打撃を加えつつ削孔ロッド１１の回転と非回転を制御することにより、トンネル３の一部から削孔ロッド１１を発進させて、削孔ロッド１１で地盤１に孔１５を削孔する。削孔ロッド１１は、トンネル３のセグメントに予め開口部を設けて発進する。孔１５は、トンネル３の拡幅予定範囲１７の外側に曲線状に削孔される。

【0027】

図１（ｂ）に示す工程では、削孔ロッド１１による孔１５の削孔をさらに進め、削孔ロッド１１をトンネル３の他部に到達させる。図１（ｂ）では、削孔ロッド１１の先端ビット１３がセグメントに設けた開口部からトンネル３内に進入する例を示しているが、削孔ロッド１１はトンネル３の他部に到達すればよく、トンネル３内への進入は必須ではない。孔１５は、拡幅予定範囲１７の外側に、拡幅予定範囲１７の３辺を囲むように円弧状に削孔される。孔１５の削孔を終了した後、トンネル３内のボーリングマシン５およびガイドレール７は、適切な時期に撤去される。

【0028】

図１（ａ）、図１（ｂ）に示す工程では、削孔ロッド１１による地盤１の削孔中に、削孔ロッド１１の先端ビット１３に設置した図示しない発信器の位置を、地上部もしくはトンネル３からリアルタイムで探査する。また、削孔中の適切な時期に、ボーリングマシン５と一体化された図示しないジャイロ挿入引き込み装置を用いて、削孔ロッド１１の先端ビット１３付近に図示しないジャイロスコープを挿入して引き込むことにより、削孔ロッド１１の削孔軌跡を計測する。

【0029】

図３は、孔１５に凍結管２５を配置する方法を示す図である。図３（ａ）は、削孔ロッド１１に撤去用部材２３を挿入した状態を示す図、図３（ｂ）は、詰め物２１を撤去した状態を示す図、図３（ｃ）は、削孔ロッド１１に凍結管２５を挿入した状態を示す図、図３（ｄ）は、孔１５から削孔ロッド１１を撤去した状態を示す図である。図４は、孔１５に凍結管２５を配置した状態を示す図である。

【0030】

図４に示すように、孔１５に凍結管２５を配置するには、まず、図１（ｂ）に示す状態の削孔ロッド１１の内部に、図３（ａ）に示すように、撤去用部材２３を挿入し、撤去用部材２３と詰め物２１とを連結する。そして、図３（ｂ）に示すように、撤去用部材２３および詰め物２１を削孔ロッド１１から撤去する。

【0031】

次に、図３（ｃ）に示すように、削孔ロッド１１の内部に凍結管２５を挿入して配置する。さらに、図３（ｄ）に示すように、削孔ロッド１１を孔１５から撤去する。また、凍結管２５の内部に、マイクロチャンネル２７を帯状に配置する。

【0032】

撤去用部材２３、凍結管２５、マイクロチャンネル２７は、トンネル３内から孔１５に挿入される。また、撤去用部材および詰め物２１、削孔ロッド１１は、孔１５からトンネル３内に引き込んで撤去される。

【0033】

マイクロチャンネル２７は、アルミ製の押し出し成形品であり、内部に複数の冷媒循環路を有する。マイクロチャンネル２７は、先端側にソケット５１を有し、後端側にソケット５３を有する。ソケット５３には供給管４９ａと戻り管４９ｂとが接続される。

【0034】

図５は、削孔ロッド１１の発進位置および削孔方向を示す図である。本実施の形態では、図５に示すように、トンネル３の側方に、複数の孔をトンネル３の長手方向に所定の間隔３１をおいて形成する。このとき、トンネル３の長手方向に隣接する孔の削孔方向が互いに反対の方向となるように削孔を繰り返す。すなわち、発進位置２９ａからは矢印Ｄ１に示す方向に孔を削孔し、発進位置２９ｂからは矢印Ｄ２に示す方向に孔を削孔する。これにより、周方向の同一の位置に、孔が並ぶことによるトンネルの強度低下を抑制することができる。

【0035】

図６は、拡幅予定範囲１７を掘削する工程を示す図である。図６（ａ）は、拡幅予定範囲１７の外側に凍土３３を造成した状態を示す図、図６（ｂ）は、拡幅予定範囲１７を掘削した状態を示す図である。図７は、拡幅部４１を構築する工程を示す図である。図７（ａ）は、拡幅部４１を構築した状態を示す図、図７（ｂ）は、凍土を解凍した状態を示す図である。

【0036】

図６（ａ）に示す工程では、凍結管２５に配置したマイクロチャンネル２７に凍結冷媒を循環させて、孔１５の周囲に凍土３３を造成する。凍結冷媒は、二酸化炭素とする。凍結冷媒は、図３（ｄ）に示す供給管４９ａからソケット５３を介してマイクロチャンネル２７内の供給用の冷媒循環路に流入し、ソケット５１を介してマイクロチャンネル２７内の戻り用の冷媒循環路に流入し、ソケット５３を介して戻り管４９ｂに戻る。なお、ソケット５１、５３を用いずに、マイクロチャンネルの一方の端部から冷媒を送り、他方の端部から戻してもよい。

【0037】

前述したように、拡幅予定範囲１７の外側の３辺を囲むように円弧状孔１５が形成されるため、拡幅予定範囲１７の外側を囲むようにアーチ状の凍土３３が形成される。また、トンネル３の拡幅予定範囲１７の外側には、拡幅予定範囲１７の延長方向に所定の間隔をおいて孔１５が形成されている。そのため、隣接する孔１５に配置した凍結管２５によって造成された複数の凍土３３が一体となることにより、凍土３３は、拡幅予定範囲１７の延長方向にも連続するアーチ状に造成される。なお、交互に形成された孔１５の一方に凍結管２５を配置し、凍結管２５同士の間の孔１５を、光ファイバセンサなどによる測温用の孔としてもよい。このようにすることで、凍土３３の成長を確認することができる。

【0038】

図６（ｂ）に示す工程では、トンネル３のセグメントのうち、図６（ａ）に示す撤去部３５を撤去して、開口部３７を形成する。そして、開口部３７を介して、アーチ状に造成された凍土３３の内側を掘削し、掘削部３９を形成する。掘削部３９は、少なくとも拡幅予定範囲１７を含むものとする。

【0039】

図７（ａ）に示す工程では、拡幅予定範囲１７に、拡幅部４１を構築する。また、必要に応じて、拡幅部４１の外側を埋め戻す。図７（ｂ）に示す工程では、凍土３３を融解させて、地盤１を元の状態に戻す。この際、凍結管２５に温水などを流して、融解を促進させてもよい。また、凍結管２５は撤去してもよいし、地盤１内に残置してもよい。

【0040】

このように、第１の実施の形態では、靱性の大きい削孔ロッド１１を用い、削孔ロッド１１に軸方向に振動を加えつつ、ないしは先端ビット１３に打撃を加えつつ、削孔ロッド１１の回転と非回転を制御することにより、削孔方向がぶれることなく、計画された方向に曲線状に削孔を行うことができる。削孔ロッド１１の先端ビット１３に設置した図示しない発信器や、削孔ロッド１１内に挿入して取り込まれる図示しないジャイロスコープを用いて削孔ロッド１１の位置や削孔軌跡を把握すれば、より正確に削孔を行うことができる。

【0041】

第１の実施の形態では、削孔ロッド１１を、トンネル３の一部から発進させて他部に到達させることにより、拡幅予定範囲１７の外側を囲む孔１５を容易に削孔できる。

【0042】

第１の実施の形態では、複数の孔１５をトンネル３の長手方向に所定の間隔をおいて形成するにあたり、トンネル３の長手方向に隣接する孔１５の削孔方向が互いに反対の方向となるようにする。これにより、削孔ロッド１１の発進位置２９ａ、２９ｂに形成される開口部を互い違いに配置することができ、周方向の同一の位置に、孔が並ぶことによるトンネルの強度低下を抑制することができる。また、隣接する孔１５を施工するためのボーリングマシン５同士がトンネル３内で干渉することがないため、同時に複数の孔１５を削孔でき、工期を短縮できる。

【0043】

第１の実施の形態では、拡幅予定範囲１７の延長方向に所定の間隔をおいて複数の曲線状の孔１５を削孔し、孔１５に凍結管２５を配置して、拡幅予定範囲１７の外側に連続するアーチ状に凍土３３を造成する。これにより、放射状に削孔する場合と比較して、凍結管２５の盛り替え作業が不要となって、工程を短縮でき、工費を縮減できる。また、連続アーチ形状に凍土３３を造成することにより、土圧に対してアーチ効果が期待できる。さらに、凍結管２５内に軽量で熱伝導性に優れたマイクロチャンネル２７を設置し、凍結冷媒として二酸化炭素を循環させることにより、効率良く凍土３３を造成できる。

【0044】

次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

【0045】

第２の実施の形態では、図１に示すボーリングマシン５が、図２に示す削孔ロッド１１に複数方向の振動を加えるとともに、削孔ロッド１１の全体を図２に示す矢印Ａに示すように回転させる。ボーリングマシン５は、削孔ロッド１１に、例えば、図２に示す矢印Ｙの方向などに振動成分を加えてもよく、三次元的に振動を付与してもよい。さらに、必要に応じて削孔ロッド１１を先端ビット１３の方向に押し出すことが可能である。

【0046】

削孔ロッド１１は、回転と振動とを組み合わせることで直進する。また、削孔ロッド１１の回転を停止して非回転状態として振動を加えることで、削孔方向決定部材１９の方向への削孔が行われ、削孔方向を任意の方向に曲げることができる。なお、振動の加え方と押し出し力を調整することによって、削孔の曲率を調整することもできる。

【0047】

第２の実施の形態では、図１（ａ）に示す工程で、ボーリングマシン５を用いて削孔ロッド１１に振動を加えつつ削孔ロッド１１の回転と非回転を制御することにより、トンネル３の一部から削孔ロッド１１を発進させて、削孔ロッド１１で地盤１に孔１５を削孔する。削孔ロッド１１は、セグメントを切削してトンネル３から発進するため、トンネル３のセグメントに予め開口部を設ける必要はない。

【0048】

図１（ｂ）に示す工程では、削孔ロッド１１による孔１５の削孔をさらに進め、トンネル３の他部に到達させる。このとき、削孔ロッド１１でセグメントを切削してトンネル３内に進入させてもよい。

【0049】

第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。加えて、第１の実施の形態で削孔ロッド１１に加えられる振動や先端ビット１３に加えられる打撃は、軸方向への衝撃であるため、ロッドが長い場合には衝撃力が減衰するが、第２の実施の形態の削孔ロッド１１の振動は、複数方向に加えられ、ロッドが長い場合にも減衰せずに伝播するため、長距離の削孔が可能である。

【0050】

第１の実施の形態では、軸方向への振動や打撃で前方の掘削と掘進を行うため、硬さが固い地盤の掘削は困難である。しかし、第２の実施の形態では、削孔ロッド１１が、複数方向の振動によって地盤を破壊して削孔し、後方からの軸方向への押し出し力は、削孔にほとんど寄与せずにロッドの前進にのみ利用される。このため、固い地盤やコンクリートなどであっても、振動によって前方の地盤等の削孔が可能である。また、固い地盤と軟らかい地盤との境界部近傍を削孔する際にも、第１の実施の形態では、軸方向への振動や打撃で前方への掘進を行うため、ロッド先端が軟らかい地盤側に逃げてしまうが、第２の実施の形態では、削孔ロッド１１が、複数方向の振動によって前方の地盤を破壊して削孔するため、進行方向がぶれることがない。このように、第２の実施の形態によれば、地盤が硬い場合や、地盤の硬さが変化する場合にも、削孔方向がぶれることなく、計画された方向に曲線状に削孔を行うことができる。また、セグメントを直接切削してトンネル３から削孔ロッド１１を発進させることができる。さらに、複数方向の振動を付与することで、排泥が促進されるとともに、孔１５の孔壁を安定させることができる。

【0051】

なお、上述した実施の形態では、孔１５の曲率を一定としたが、孔の曲率を変化させてもよい。また、孔を２方向から削孔して地盤１内で突き合わせてもよい。図８は、孔の曲率を変化させた例を示す図、図９は、孔を２方向から削孔している例を示す図である。後述する各例では、上述した実施の形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。各例で説明する構成は、必要に応じて上述した実施の形態と組み合わせることができる。

【0052】

図８に示す例では、トンネル３の側方に、拡幅予定範囲４７が存在する。拡幅予定範囲４７の断面は、図１等に示す拡幅予定範囲１７の断面よりもやや扁平な形状である。図８に示す例では、図１に示す例よりも水平な角度でトンネル３から削孔ロッド１１を発進させる。そして、拡幅予定範囲４７の隅部４７ａの外側で、振動ないしは打撃の加え方と押し出し力を調整することによって、曲率を変化させて、略Ｕ字形状の孔４３を削孔し、削孔ロッド１１をトンネル３に到達させる。

【0053】

図８に示すように、削孔の途中で孔４３の曲率を変化させることにより、急曲線を削孔できる。そのため、拡幅予定範囲４７の断面形状に応じて、最適な位置に孔を削孔することが可能となる。

【0054】

図９に示す例では、トンネル３の異なる２ケ所から、第１の削孔ロッド１１ａ、第２の削孔ロッド１１ｂをそれぞれ発進させる。ボーリングマシン５ａ、５ｂは、それぞれ、削孔ロッド１１ａ、１１ｂの回転と非回転を制御する。削孔ロッド１１ａ、１１ｂは、ボーリングマシン５によって振動が加えられるような構成、ないしは、ハンマー等で先端ビット１３ａ、１３ｂに打撃が加えられるような構成とする。そして、削孔ロッド１１ａでトンネル３の拡幅予定範囲１７の上半部の外側に曲線状の孔４５ａを削孔し、削孔ロッド１１ｂでトンネル３の拡幅予定範囲１７の下半部の外側に曲線状の孔４５ｂを削孔した後、矢印Ｅ１、矢印Ｅ２に示すように削孔ロッド１１ａの先端ビット１３ａと削孔ロッド１１ｂの先端ビット１３ｂとを、拡幅予定範囲１７の外側で突き合わせる。

【0055】

図９に示すように、第１の削孔ロッド１１ａおよび第２の削孔ロッド１１ｂを、トンネル３の異なる箇所からそれぞれ発進させ、拡幅予定範囲１７の外側で突き合わせることにより、拡幅予定範囲１７が広範囲である場合にも、拡幅予定範囲１７の外側を囲む孔を短期間で削孔することができる。

【0056】

また、上述した実施の形態では、凍結管２５の中にマイクロチャンネル２７を設置したが、凍土３３の造成方法はこれに限らない。マイクロチャンネル２７を用いずに二重管を用いても良いし、凍結管２５内にマイクロチャンネルを帯状以外の形状に配置してもよい。図１０は、マイクロチャンネル２７ａを螺旋状に配置した例を示す図である。

【0057】

図１０に示す例では、マイクロチャンネル２７ａを、凍結管２５の内壁５９に沿うように螺旋状に配置する。マイクロチャンネル２７ａは、マイクロチャンネル２７と同様に、内部に複数の冷媒循環路を有する。マイクロチャンネル２７ａを、凍結管２５の内壁５９に沿うように螺旋状に配置することにより、凍結管２５を介して凍結冷媒の冷熱を効率良く地盤１に伝えることができる。

【0058】

さらに、上述した実施の形態では、トンネル３の側方の一部に拡幅予定範囲が存在する場合について説明したが、拡幅予定範囲の位置は、地下構造物の側方の一部に限らない。図１１は、トンネル３の全周に拡幅予定範囲５５が存在する例を示す図である。

【0059】

図１１に示す例では、トンネル３の周囲に存在する拡幅予定範囲５５の外側を、削孔ロッド１１で螺旋状に削孔し、曲線状の孔を、拡幅予定範囲５５の延長方向に所定の間隔５７をおいて形成する。図１１に示すように孔を削孔することにより、拡幅予定範囲５５がトンネル３の全周に存在する場合にも、拡幅予定範囲５５の外側の地盤１を効率良く改良することができる。

【0060】

上述した実施の形態では、トンネル３の拡幅予定範囲１７の外側に曲線状の孔１５を削孔し、孔１５に凍結管２５を設置して凍土３３を造成することにより地盤１を改良したが、地盤１の改良方法はこれに限らない。例えば、削孔ロッド１１で掘削した孔１５に注入管を設置し、薬液注入によって地盤１を改良しても良い。また、削孔ロッド１１を孔１５から撤去しつつ硬化材や高圧水からなるジェットを噴射することによって地盤１を改良してもよい。

【0061】

上述した実施の形態では、地下構造物としてトンネル３を例にあげて説明したが、地下構造物はトンネルに限らない。また、第２の実施の形態では、削孔ロッド１１に複数方向の振動を加えるとしたが、これに軸方向の振動を含んでもよい。

【0062】

上述した実施の形態では、図２等に示すように削孔ロッド１１の先端ビット１３に削孔方向決定部材１９を設けたが、第２の実施の形態のように複数方向の振動を加える場合、削孔方向決定部材１９の設置は必須ではない。また、図１等に示すガイドレール７は、円形状に限らず、必要な範囲に円弧状に設けてもよい。

【0063】

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0064】

１………地盤
３………トンネル
５、５ａ、５ｂ………ボーリングマシン
７………ガイドレール
９………作業床
１１、１１ａ、１１ｂ………削孔ロッド
１３、１３ａ、１３ｂ………先端ビット
１５、４３………孔
１７、４７、５５………拡幅予定範囲
１９………削孔方向決定部材
２１………詰め物
２３………撤去用部材
２５………凍結管
２７、２７ａ………マイクロチャンネル
２９ａ、２９ｂ………発進位置
３１、５７………間隔
３３………凍土
３５………撤去部
３７………開口部
３９………掘削部
４１………拡幅部
４５ａ、４５ｂ………孔
４７ａ………隅部
４９ａ………供給管
４９ｂ………戻り管
５１、５３………ソケット
５９………内壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】