特許 7452860 延伸鋼管、地山補強用鋼管、及び、それを用いた施工方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】延伸鋼管、地山補強用鋼管、及び、それを用いた施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20240312BHJP

   E02D 17/20 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

E21D9/04 F

E02D17/20 106

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020207016

(22)【出願日】2020-12-14

(65)【公開番号】P2022094158

(43)【公開日】2022-06-24

【審査請求日】2023-03-06

(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】弁理士法人山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英憲

(72)【発明者】

【氏名】木村 秀秋

(72)【発明者】

【氏名】福島 義一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 文彦

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－００６９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２１９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０９５２５３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０６６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２４０７６３０（ＥＰ，Ａ２）

【文献】特開２０２０－１０５８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５５４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０３７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１９７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－１０８６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２００６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１６９３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３１９７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２８４４７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／０４

Ｅ０２Ｄ １７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径の異なる複数の鋼管を組み合わせ、最大径の鋼管の内側にそれより径の小さい１ないし複数の内側鋼管を入れ子状に収納可能にした延伸鋼管であって、
前記内側鋼管は、外周面に、鋼管の軸方向に沿ってスライド可能な第一の管状部材が嵌合し、且つ端部外周面に第二の管状部材が固定されており、
前記第二の管状部材の外径は、前記第一の管状部材の内径よりも大きく、且つ当該内側鋼管の外側に隣接する鋼管の内径よりも小さく、
前記隣接する鋼管は、前記第一の管状部材の外周面に固定されており、
前記内側鋼管の外周面と前記第二の管状部材との間に、前記隣接する鋼管のスライド方向の移動をロックする戻り防止機構を備え、
前記戻り防止機構は、前記内側鋼管の外周面と前記第二の管状部材との境に形成された凹部に嵌合するリング部材であり、前記隣接する鋼管の内周面に前記リング部材が係合する凹部が形成されていることを特徴とする延伸鋼管。

【請求項2】

請求項１に記載の延伸鋼管であって、
前記隣接する鋼管は、一端が前記第一の管状部材の外周面に螺合によって固定されていることを特徴とする延伸鋼管。

【請求項3】

先頭管及び末端管を含む延伸鋼管からなる地山補強用鋼管であって、前記延伸鋼管が請求項１又は２に記載の延伸鋼管からなることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項4】

請求項３に記載の地山補強用鋼管であって、
前記先頭管は最大径の鋼管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３に記載の地山補強用鋼管であって、
前記先頭管は最小径の鋼管であることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項6】

請求項３に記載の地山補強用鋼管であって、
複数の鋼管からなり、前記先頭管または前記端末管の外径は、最小６０．５ｍｍから最大１３９．８ｍｍであることを特徴とする地山補強用鋼管。

【請求項7】

鋼管を用いてトンネル周壁部を補強する施工方法であって、
前記鋼管として、請求項３に記載の地山補強用鋼管を用いることを特徴とする施工方法。

【請求項8】

請求項７に記載の施工方法であって、
前記地山補強用鋼管の複数の鋼管が入れ子状に収納された状態において、前記先頭管の端部に打設用のビットを固定し、前記ビットに動力を供給するロッドを前記地山補強用鋼管の内部を通るようにして、インナーガイドを介して、前記ビットに嵌合する準備工程、
前記ビットに動力を供給して、ビットを回転させながら打設を行い、前記先頭管を収納された状態から引き出しながら地山内に進入させる第一工程、及び
さらに打設を継続し、前記先頭管に連結された中間管及び端末管を順次引き出しながら地山内に進入させる第二工程を含み、第一工程から第二工程までを連続して行うことを特徴と
する施工方法。

【請求項9】

請求項８に記載の施工方法であって、
前記ロッドは前記インナーガイドに着脱自在に係合されており、打設終了時に前記ロッドを前記鋼管から外部に引き抜く工程をさらに含む施工方法。

【請求項10】

請求項８に記載の施工方法であって、
前記端末管は、当該端末管を削岩機に固定するフランジを有し、当該フランジを前記削岩機に引っ掛けて、打設の最終位置を決めることを特徴とする施工方法。

【請求項11】

請求項８に記載の施工方法であって、
前記ロッドは最大径の鋼管用のロッドであって、
前記準備工程は、前記先端管に固定したビットと前記ロッドとの間に、インナーガイド及びアダプタを接続する工程を含むことを特徴とする施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土木、建築、鉄塔、足場、支柱その他の構造物に使用される鋼管に関わり、特に複数の鋼管を組み合わせて長尺の鋼管とすることが可能な延伸鋼管に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼管は、建造物の内部に配置して建造物の構造を支える支柱として、また建造物の建築や保守点検などを行う際にその周囲に設置される足場として、さらには地山の補強用鋼管として、広く用いられている。このような用途において要求される鋼管の長さは、用途に応じて様々であるが、大きな構造体などでは、１０メートルを超える長尺のものも用いられる。しかし、そのような長尺の鋼管を精度よく、つまり一様な厚みで軸方向の変形なく製造することは困難である。従って長尺が要求される用途では、通常、例えば３メートル程度の比較的短尺の鋼管を、それが使用される現場において、つなぎ合わせて用いている。

【0003】

つなぎ合わせは、用途により異なるが、鋼管どうしの溶接や螺合、或いは継手部材を用いた接合などが行われる（特許文献１、特許文献２）。作業のためには、敷設された一つの鋼管に対し、接合する鋼管を接近させた上で芯だし作業を行い、接合作業が行われる。このような作業は、かなり不安定な足場であったり、悪天候下での作業であったり、機械を利用したサポートがある場合でも作業員に多大の負担になっている。

【0004】

特許文献１に記載された技術では、ねじの構造を改良することで、螺合時の作業性を改良している。また特許文献２に記載された技術では、特殊な継手を用いることで芯だしの作業性の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１０５８９９号公報

【文献】特開２０１７－１５５４６９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した特許文献１，２に記載された技術では、接合部の構造を工夫することで接合作業の負担を軽減するものであるが、それでも、接合作業が必要であることには変わりなく、接合される鋼管に対し他方の鋼管を位置付ける作業や、軽減されたとはいえ芯だしや接合のための作業は不可欠である。

【0007】

本発明は、現場での鋼管の接合作用を不要にすること、それにより作業時間及び作業量を大幅に軽減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明は、径の異なる鋼管を入れ子状に配置した延伸鋼管を提供する。延伸鋼管を構成する鋼管は、内側に位置する鋼管の外周に軸方向に摺動する第一の管状部材を嵌合し、第一の管状部材の外周面に、外側に位置する鋼管の端部が固定される。第一の管状部材は、内側の鋼管の端部に設けた第二の管状部材によって軸方向の移動が規制され、内側の鋼管とその外側の鋼管とが離脱しない構成される。

【0009】

さらに本発明の延伸鋼管は、第二の管状部材の端部と、第一の管状部材との間にリング材を入れることで第一の管状部材の逆方向の移動をロックする戻り防止機構を備えた構成とすることができる。

【0010】

本発明の地山補強用鋼管は、径の異なる複数の鋼管を組み合わせた延伸鋼管であって、径の大きい鋼管の内側にそれより径の小さい内側鋼管を収納可能にしたものである。好適には、複数の鋼管は、径方向に隣接する２つの鋼管の一方を他方に対しスライドしたときに、両鋼管が離間するのを防止する係止機構を備える。さらに好適には、複数の鋼管は、径方向に隣接する２つの鋼管の一方を他方に対しスライドしたときに、一方の鋼管の端部と他方の鋼管の端部とが重なった位置で、逆方向のスライドをロックする戻り防止機構を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明の延伸鋼管は、敷設前の状態では、最大径の鋼管の内部に１ないし複数の内側鋼管が入れ子状に収納された状態であり、最大径の鋼管とほぼ同程度の長さであるが、それを使用する状態においては、外側或いは内側の鋼管を引き出し長尺化する。このとき、内側の鋼管に嵌合した第一の管状部材が外側の鋼管とともに内側の鋼管の外周面をスライドし、長尺化される。第一の管状部材の移動は、第二の管状部材によって規制されるので、外側の鋼管と内側の鋼管が外れることはない。

【0012】

さらに第一の管状部材は戻り防止機構によって第二の管状部材に当接した位置でロックされるので、本発明の延伸鋼管を垂直方向或いは斜め方向に使用する用途においては、長尺になった状態から使用前の入れ子状態に戻ることはなく、安定した構造が保たれる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の延伸鋼管の実施形態を示す全体図で、(A)は収納状態、(B)は延長状態を示す。

【図2】実施形態１の延伸鋼管の、鋼管どうしの接合部分を示す断面図。

【図3】実施形態１の延伸鋼管の、鋼管どうしの接合部分の要部を示す図。

【図4】本発明の地山補強用鋼管の実施形態を示す全体図。

【図5】地山補強用鋼管の先端部を示す図で、（A）は先頭管が最小径の鋼管の場合、（B）は先頭管が最大径の鋼管の場合を示す。

【図6】地山補強用鋼管を用いた施工方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜実施形態１＞
以下、図面を参照して本発明の延伸鋼管の実施形態を説明する。なお図面において鋼管やそれに付属する構造体の寸法やその寸法の比率等は、説明のために描出されたものであり、本発明の延伸鋼管や構造体の寸法の縮尺と解釈されるものではない。

【0015】

本発明の延伸鋼管は、複数の鋼管を組み合わせたものであり、以下の実施形態では、４本の鋼管を組み合わせた延伸鋼管を例に説明する。鋼管の数は２以上であれば、４本に限定されるものではないが、最大径及び最小径は、用途に応じた許容サイズや許容強度を満たすものが選択される。

【0016】

図１に示す延伸鋼管１は、径の異なる４本の鋼管１A、１B、１C、１Dで構成され、最も径の大きい鋼管１Aの内側に、それより径の小さい鋼管１B、１C、１Dが順次に摺動可能に配置された構造を有する。この延伸鋼管１は、図１（A）に示すように、敷設される前の状態では、概ね鋼管１A内部に他の３本の鋼管１B～１Dが収納されているが、敷設時には、図１（B）に示すように、引き伸ばして長尺化して各鋼管のつなぎ目を固定した状態で用いられる。以下、前者を収納状態といい、後者を延長状態という。また以下の説明において、4本の鋼管に共通する事項を説明する際には、符号を区別せず鋼管１０とする。

【0017】

鋼管１０の材質やサイズは、用いられる用途により異なるが、本発明の延伸鋼管は構造体や地山補強用として用いられるものであり、それに耐える強度を持つ。例えば、先頭管または端末管の外径は、最小６０．５ｍｍから最大１３９．８ｍｍである。一例として、全長が約３ｍで、肉厚3.5ｍｍ～4.5ｍｍ、外径約114ｍｍ～約76ｍｍの鋼管を組み合わせて用いることができる。具体的には、STK400、STK490、STK700等の高抗張力鋼管を組み合わせて用いることが好ましい。

【0018】

４本の鋼管のうち、延長構造において端部となる鋼管１０（１Aまたは１D）の端部には、鋼管１０の外径よりも外径の大きい鍔部（フランジ）１５を形成しておいてもよく、これにより収納構造から、容易に内側にある鋼管を引き出すことができる。またフランジ１５は、他の構造体（例えば、土台や構造物の梁など）との連結部として機能することも可能である。

【0019】

径の大きい鋼管とその内側に位置する鋼管との連結部には、打設施工後構造において、両者の連結を堅固にするための機構（係止機構及びロック部）が設けられている。この機構は、鋼管１Aと鋼管１Bとの連結部、鋼管１Bと鋼管１Cとの連結部、及び鋼管１Cと鋼管１Dとの連結部に共通しているので、以下、鋼管１Aと鋼管１Bとの連結部について機構の詳細を説明する。以下の説明において、鋼管の端部とは、特に断らない限り、鋼管１Aと鋼管１Bとの連結部側の端部をいうものとする。

【0020】

図２及び図３に示すように、内側の鋼管１Bの端部には、ねじ溝１１が形成されており、このねじ溝１１に管状部材２１（第二の管状部材）が螺合し固定されている。管状部材２１の外径（Ｄ_２１）は、外側の鋼管１Aの内径（Ｄ_１Ａ）よりもわずかに小さく、その外側を鋼管１Aが摺動（スライド）することができる。

【0021】

また鋼管１Bの外周には、管状部材２２（第一の管状部材）が鋼管１Bの軸方向にスライド可能に嵌合している。管状部材２２の内周面は鋼管１Bの外周面をスライドするために滑らかな面となっているが、外周面にはねじ溝２３が形成されており、このねじ溝２３に、外側の鋼管１Aの端部が螺合し固定されている。管状部材２２の内径（Ｄ_２２）は、管状部材２１の外径（Ｄ_２１）より小さく、管状部材２２が鋼管１Bの端部までスライドしたときに、その端面が管状部材２１の端面に当接し、移動が止められる。すなわち管状部材２１と管状部材２２とは係止機構として機能し、管状部材２２に固定された鋼管１Aが鋼管１Bから引き抜かれるのを防止する。この位置が、鋼管１Aが鋼管１Bに対し最大に引き伸ばされた位置となる。

【0022】

この連結部は、上述したように、鋼管１Bと鋼管１Cとの連結部、鋼管１Cと鋼管１Dとの連結部でも同様であり、これにより４本の鋼管からなる延伸鋼管は、図１（B）に示したように、「鋼管の全長」×４から「管状部材２１、２２の長さ」×３を差し引いた長さとなる。例えば鋼管の全長が３．０５ｍで、管状部材２１の長さが約７０ｍｍとすると、全長約１２ｍの鋼管が得られる。なお、最外側の鋼管１Ａと最内側の鋼管１Ｄ以外の鋼管については、両端が連結部となるので、一方の端部に管状部材２１が固定され、他方の端部は、連結される内側の鋼管に嵌合した管状部材２２に連結された構造となる。鋼管１Ａについてはその外周に管状部材２２を嵌合しておく必要はなく、また鋼管１Ｄについては、一端部に管状部材２１を設ける必要はない。

【0023】

管状部材２１及び管状部材２２の材質は、鋼管と同等以上の強度をもつ素材を用いることができる。また管状部材２１及び管状部材２２の鋼管軸方向の長さは、管状部材２１と鋼管１Bとの結合および管状部材２２と鋼管１Aとの結合の強度が保たれる長さであればよく、特に限定されるものではないが、例えば１０ｍｍ～１００ｍｍ程度でよい。管状部材２１，２２の長さを長くすることで、連結部の強度を高めることができる。なお上述の例では、ともに螺合によって結合した例を示したが、例えば、管状部材２１については鋼管１Bと一体に形成することも可能であるし、溶接等によって固定してもよい。管状部材２２については、螺合とすることで、後述する延伸鋼管の製造において、容易に延伸鋼管を製造することが可能になる。

【0024】

次に本実施形態の延伸鋼管を、鋼管１Aと鋼管１Bとを最大に引き伸ばした位置で固定する手段（戻り防止機構）について説明する。延伸鋼管が打設施工された場所や状況において、延長構造から収納構造に戻すような力が加わらない場合、戻り防止機構は必須ではないが、連結部の内側に戻り防止機構を設けておくことにより、連結部を外側から固定する手段、例えば、ビス、クランプ、溶接などを用いることなく、強固な連結構造が得られる。

【0025】

以下、図３を参照して、本実施形態の延伸鋼管の戻り防止機構の構造を説明する。本実施形態の戻り防止機構は、鋼管１Ｂの連結部の外周に配置されたリング部材３０と、鋼管１Ａが固定される管状部材２２の内周面に設けられ、リング部材３０と係合する凹部３１と、で構成される。

【0026】

リング部材３０は、例えば板バネ等の剛性のある材料で形成され、断面が略四角形の部材をリング状にしたものであり、図３に示すように、内側となる鋼管１Bのねじ溝１１とねじ溝が切られていない鋼管外周との間の凹部１２に嵌合している。リング部材３０の両端は連結されておらず、鋼管１Bの外周を囲むように配置されており、その長さは、鋼管１Bの外周より若干短いが外周の７０％以上であることが好ましい。

【0027】

リング部材３０の断面は、図３に示すように、略四角形であり、鋼管１Bの凹部１２から若干浮いた状態で鋼管１Bに嵌合している。一方、管状部材２２には、管状部材２１と当接する端部近傍の内周面に、このリング部材３０が挿入できるような形状で凹部３１が環状に形成されている。管状部材２２の端面から凹部３１の端部までの距離は、管状部材２１の端面から鋼管１Bの凹部１２までの距離とほぼ等しい。

【0028】

このような構造において、図３（A）に示すように、連結前の鋼管１Aを管状部材２２とともに連結部側にスライドさせると、リング部材３０が鋼管１Aの内径まで縮小する。管状部材２２がさらにスライドして管状部材２１の端面に当接したとき、図３（B）に示すように、凹部３１はリング部材３０の真上に位置し、これによってリング部材３０は拡径して鋼管１Aの凹部３１まで広がり嵌合する。この状態で、リング部材３０は凹部３１と凹部１２を係合することになる。従って、連結部から離れる方向（戻る方向）に力が働いても、リング部材３０と凹部３１との係合により、管状部材２２の移動がロックされる。すなわち管状部材２２に固定された鋼管１Ａを連結状態に係止する。

【0029】

本実施形態の延伸鋼管は、次のような方法で組み立てることができる。まず延伸鋼管を構成する径の異なる複数本の鋼管を用意し、最大径の鋼管を除くすべての鋼管について、その一端部の外周に所定長のねじ溝１１とそれに隣接してリング部材用の凹部１２を形成する（ステップ１）。また最小径の鋼管を除くすべての鋼管について、他端部（ねじ溝が形成された端部とは反対側の端部）の内周面にねじ溝１１を形成する（ステップ２）。

【0030】

一方、各鋼管のねじ溝１１に螺合される管状部材２１と、各鋼管の外径より内径がやや大きい管状部材２２を用意し、管状部材２２の外周面にねじ溝２３を形成するとともに、リング部材が嵌合する凹部３１を形成する（ステップ３）。

【0031】

次いで、鋼管の外側に、ステップ３で作製した管状部材２２を嵌合した後、鋼管のねじ溝１１に管状部材２１を螺合し固定する（ステップ４）。最小径の鋼管については、必要に応じて、ねじ溝１１が形成された端部と反対側の端部にフランジ１５を固定する（ステップ５）。フランジ１５の固定は、ステップ１～４のどの段階で行ってもよい。

【0032】

最後に、最小径の鋼管の外周に嵌合された管状部材２２に、その鋼管より一回り外径が大きい鋼管の端部（内周面にねじ溝１３が形成された端部）を螺合する（ステップ６）。このステップ６を径の小さい順に行うことで、延伸鋼管を構成する全鋼管の接続が完了する。

【0033】

なお以上の製造方法は本発明の延伸鋼管の一例であって、本発明の延伸鋼管を限定するものではない。

【0034】

上述したように本実施形態の延伸鋼管は、径の異なる複数の鋼管を収納構造から延長構造に変化させることができる新規な構造の延伸鋼管であり、敷設場所において収納構造から延長構造にすることで、複数の鋼管を接合しながら敷設するという手間や労力を大幅に軽減することができる。また本実施形態の延伸鋼管は、また接合部は、鋼管と管状部材とが三重になった構造であるため、通常の螺合による鋼管の接合部に比べ、接合部の強度が高く、安定した構造体を提供することができる。さらに本実施形態の延伸鋼管は、ロック部を備えることで、鋼管のスライド方向の移動を固定するための他の固定手段やそれを敷設時に施す必要がなく、強固な固定を行うことができる。

【0035】

なお図面では鋼管が断面円形のものを示したが、本発明の延伸鋼管は断面が円形以外の形状、例えば角型や多角型の鋼管についても同様に適用することができる。

【0036】

＜実施形態２＞
実施形態１では、構造体に用いる延伸鋼管について説明したが、本実施形態では、本発明の延伸鋼管を地山補強用鋼管として用いる場合の実施形態を説明する。

【0037】

延伸鋼管を構造体に用いる場合は、主に鋼管の軸方向を垂直或いは水平にして用いることが考えられるが、地山補強用鋼管は、例えばトンネルなどの掘削前に天端や鏡面から地山に打ち込んで地山を補強するために用いられる。天端から斜めに打ち込まれる地山補強は先受け工、鏡面から水平に打ち込まれる補強は鏡工と呼ばれる。本実施形態の延伸鋼管はそのいずれにも適用可能である。

【0038】

地山補強用鋼管１００も、主たる構造は実施形態１の延伸鋼管と同様であり、例えば、図４に示すように、４本の径の異なる鋼管１A～１Dの組み合わせからなる。４本の鋼管は、地山に打ち込まれる側を先頭として、順に先頭管、中間管（２本）、端末管と呼ぶ。図４では、一例として最大径の鋼管１Aが先頭管である場合を示している。これら鋼管を連結するための構造は、実施形態１と同様であり、詳細は省略するが、内側の鋼管の端部に管状部材２１を螺合すること、内側の鋼管の外周に管状部材２２をスライド可能に嵌合し、管状部材２２の外周に、外側の鋼管を螺合して固定すること、また管状部材２１が螺合した内側の鋼管にリング部材３０を配置し、ロック部とすること、などと特徴を備えている。

【0039】

また地山補強用鋼管として用いる場合は、鋼管を地山に打ち込んだ後に注入される定着材を地山に吐出させるための吐出孔やスリットなどを形成しておいてもよい。吐出孔やスリットの形状および形成する位置については公知の手法と同様の手法を採用することができ、ここでは詳細な説明は省略する。

【0040】

鋼管の材質、サイズ等も公知の鋼管と同様のものを用いることが可能であるが、特に肉厚が薄い高耐力鋼管を用いることが好ましい。また先頭管、中間管、端末管のいずれであるかに応じて材質やサイズを変えてもよい。また使用の態様としては、先頭管から順に径が細い鋼管を連結した態様と、図４に示すように、先頭管から順に径が太い鋼管を連結した態様とがあり得る。表１に、打設長Lを12.5ｍとした場合の４本からなる地山補強用鋼管の例を示す。

【0041】

【表1】

【0042】

実施例１は先頭管を最大径の鋼管で構成した例、実施例２は先頭管を最小径の鋼管で構成した例である。実施例３は端末管のみ小径にして構成した例である。端末管は、トンネル工事において最終的に地山から外部に残った部分を切除するので、その作業を容易にするために先頭管よりも肉厚は薄いものを用いている。

【0043】

いずれの場合にも、地山補強用鋼管の場合には、端末管となる鋼管の先端には、フランジ１５が設けられており、後述する打設工程において、フランジ１５を削岩機セントラライザー８２に引っ掛けて打撃・打設を行い、鋼管を順次引き出すことができる。また先頭管となる鋼管の先端部には、地山を掘削する工具（ビット）が回転可能に取り付けられる。

【0044】

ビット５０は、打設用の超硬チップが形成され、駆動源によってビット５０を回転させて地山を掘削する工具で、駆動源に接続されたロッド７０の先端にアダプタ６０が嵌合されている。従来、鋼管のサイズに合わせてロッドを使い分けていたが、本実施形態では、ビット５０の開口部にインナーガイド５５を入れることでロッド７０を共用化できるようにしている。

【0045】

すなわち本実施形態では、ビット５０及びロッド７０は、次のような構造により連結される。ビットの正面は開口しており、その内周面にインナーガイド５５またはロッド先端部が嵌合する凹凸形状が形成されている。インナーガイド５５は、環状の部材で、その外周面にはビットの凹凸形状と嵌合する凹凸形状が形成されている。またインナーガイド５５内周面にはアダプタ６０外周面の凹凸形状と嵌合する凹凸形状が形成されている。ロッド先端部に嵌合されたアダプタ６０の外周面は、インナーガイド５５の内周面の凹凸形状またはビット５０の内周面の凹凸形状と係合する凹凸形状が形成されている。

【0046】

このような構成により、先頭管が最大径の鋼管1Aである場合には、図５（B）に示すように、インナーガイド５５及びアダプタ６０を用いて鋼管先端に固定したビット５０に最大径の鋼管用ビットを取り付ける。また先頭管が最小径の鋼管であっても、図５（A）に示すように、そのまま最大径の鋼管用ロッドが使用でき、従来と同様に先頭管の先頭に固定されたビッドに嵌合させることができる。このようにインナーガイドを用いることで、サイズの異なる鋼管とロッドとの組み合わせであっても、両者を着脱自在に嵌合することができる。

【0047】

いずれの場合にも、ロッド７０先端のアダプタ６０をインナーガイド５５（インナーガイドを用いない場合にはビット５０）に差し込んだ状態でロッド７０を回転させることで、両凹凸形状が嵌った状態となりロッド７０がビッド５０に固定される。ロッド７０を逆回転（左回転）させると凹凸形状の嵌合状態が解除され、ロッド７０をビット５０から取り外すことができる。ロッド７０は掘削時に、鋼管の端末管の端部から挿入され、上述のようにビット５０に取り付けられる。所定長の削孔後、ビット５０及びインナーガイド５５は補強用鋼管と共に地山に残されるが、アダプタ６０とロッド７０はビット５０から取り外して、外部に引き出される。

【0048】

次に、上述した構成の地山補強用鋼管を用いた施工方法（打設方法）の一例を説明する。ここでは先頭管を最大径とした４本の鋼管からなる延伸鋼管である場合を例に、図６を参照して、説明する。

【0049】

まず準備段階として、先頭管の先端部にビット５０を固定した延伸鋼管１００を用意する。この延伸鋼管を収納状態で打設箇所近傍に設置されたガイドシェル８１にセットする。ガイドシェル８１は、ドリフタ（ビットの駆動源）８０を搭載した長尺状の装置で、ガイドシェル８１には、鋼管の芯を掘削方向に合致させるために一対の鋼管受治具（セントラライザー/サブセントラライザー）８２が設けられ、その後方にドリフタ８０が搭載されている。ドリフタ８０にロッド７０を連結し、ロッド７０を延伸鋼管１００に挿入し、先頭管に固定されたビット５０に取り付ける。ロッド７０は、打設長と同程度の長さのものを用いることも可能であるが、通常、２～３本のロッドを連結して用いる。この場合、各ロッドは、延伸鋼管を構成する鋼管の２倍程度である。

【0050】

次いでビット５０が目的の打設位置に当接するようにガイドシェル８１を設定し、ドリフタ８０を駆動しビット５０による掘削を開始する（図６：打設開始）。ビット５０の回転に伴い掘削が進み、掘削によって生じた岩片や土は鋼管の内部から排出される。同時にビット５０と先頭管（１A）が地山内に進行する。このとき先頭管のみが延伸鋼管１００から引き出され、それ以外の鋼管は収納状態で鋼管受治具８２の位置に留まる（図６：打設中）。

【0051】

先頭管が最大限引き出された状態、即ち先頭管が固定された管状部材２２が、内側にある中間管の管状部材２１に当接し、先頭管の内周面に形成された凹部に中間管のリング部材３０が嵌合すると、先頭管とその内側の中間管は固定された状態となる。ここで、１本目のロッドの後端に２本目のロッドを接続し、さらにビットによる掘削を継続する。

【0052】

掘削の進行とともに2本目の中間管も、その内側の鋼管（３本目の鋼管）から引き出されて、先頭管の移動と共に地山内に進行する。２本目の中間管が最大限引き出されて、２本目の中間管が３本目の中間管と固定されたのちも、掘削を継続することで、同様に、３本目の中間管が地山に進行する。これら一連の引き出し動作（鋼管のスライド）において、端末管のフランジ１５が鋼管受治具８２に引っかかっていることで、これを支点とする円滑な連続的な引き出し動作が行われる。

【0053】

打設後に、ロッドを逆回転させてビットから外して鋼管から引き抜くこと、末端管の端部から補強用の定着材を注入することは、一般的な打設工法と同様であり、ここでは説明を省略する。

【0054】

以上説明したように、本発明の延伸鋼管を用いた地山補強の施工方法によれば、従来必須であった鋼管の接続作業、そのために必要な、重量のある鋼管を順次ガイドシェル８１に設置する作業、接続のための芯だし作業、ねじ回し作業など、作業者に多大な負担をかける諸作業をなくすことができる。しかも連続で打設作業を行うことができるので、施工時間を大幅に短縮することができる。例えば、従来であれば、鋼管の接続に１０分程度の時間がかかっていたところを、ロッドのつなぎだけにすることで約３分程度に短縮することができ、一断面の施工時間が２５本であれば約２．５時間の短縮となり生産性が大幅に向上する。

【0055】

さらに本発明の地山補強用鋼管は、軸方向に径が異なる鋼管の組み合わせであるので、単一の径の鋼管に比べ地山に対し高い付着力が期待される。

【0056】

なお以上の説明では、４本の鋼管からなる延伸鋼管を用いたが、２本～３本の鋼管からなる延伸鋼管を用いることも可能であり、打設長に応じて、通常の鋼管を１ないし複数本接続して用いることも可能である。例えば、通常の鋼管を１ないし２本打設した後、本発明の延伸鋼管を接続し、上述したように連続引き伸ばしを行い打設したり、本発明の延伸鋼管を打設後に通常の鋼管を接続して打設を行ってもよい。その場合には、延伸鋼管の先頭管或いは端末管に通常の鋼管と接続可能な構造、例えばねじ溝などを形成しておけばよい。そのような工法も本発明の延伸鋼管を用いた工法に包含される。

【符号の説明】

【0057】

１：延伸鋼管、１A～１D：鋼管、１１：ねじ溝、１２：凹部、１５：フランジ、２１：管状部材（第二の管状部材）、２２：管状部材（第一の管状部材）、２３：ねじ溝、３０：リング部材（戻り防止機構）、３１：凹部、１００：地山補強用鋼管、５０：ビット、５５：インナーガイド、６０：アダプタ、７０：ロッド、８０：ドリフタ、８１：ガイドシェル、８２：鋼管受治具（セントラライザー/サブセントラライザー）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】