JP5784335B2 - グランドアンカー打設装置及び打設方法 - Google Patents

Description

本発明はグランドアンカーの打設装置及び打設方法に関し、さらに詳しくは、地山に穿孔しながらワイヤーロープからなるグランドアンカーを挿入し定着できるようにしたグランドアンカー打設装置及び打設方法に関する。

グランドアンカーは、山岳トンネルにおける切羽の前方補強に利用されるほか、根切りの土止め壁の支保のような仮設構造物、あるいは切り取り斜面の安定確保や地滑り防止など永久構造物のアンカーとして用いられている（特許文献１または２参照）。
一方、この種グランドアンカーの地山や地盤への打設には、主に二重管削孔方式が採用されている。以下、根切りの土止め壁用支保として使用されるグランドアンカーの打設方法について、図１３を参照して説明する。

このようなグランドアンカーの打設に使用される二重管削孔装置７０は、図１３（ａ）に示すように、先端に回転可能に取り付けられたアウタビッド７２０２を有する外管７２と、外管７２内に挿通された内管７４と、内管７４の先端に設けられ、アウタビッド７２０２の内側と係脱可能に係合されるインナービッド７４０２と、内管７４の後端に連結され、内管７４に回転と打撃力を付与する回転打撃機構７６と、回転打撃機構７６を含む内管７４及び外管７２を地山８２への掘進方向に移動させる押込み機構７８とを備える。また、このように構成された二重管削孔装置７０は、フレーム８１を介して走行装置８０に装着されて使用される。

二重管削孔装置７０を用いて地山８２の土止め壁８４の支保に用いられるグランドアンカーを打設する場合は、まず、走行装置８０に装着された二重管削孔装置７０のアウタビッド７２０２及びインナービッド７４０２の先端面を土止め壁８４の外面に押し当てた状態で回転打撃機構７６及び押込み機構７８を駆動する。回転打撃機構７６及び押込み機構７８が駆動されると、押込み機構７８による押込み力と回転打撃機構７６による回転及び打撃力が、内管７４を介してインナービッド７４０２に伝達され、同時にアウタビッド７２０２もインナービッド７４０２と一体に回転されながら推進される。これにより、土止め壁８４が掘削される。そして、土止め壁８４を貫通したインナービッド７４０２及びアウタビッド７２０２は、押込み機構７８による押込み力と回転打撃機構７６による回転及び打撃で地山８２を穿孔し、図１３（ａ）に示すように孔８６を形成する。これと同時に外管７２は、押込み機構７８による押込み力によって孔８６の掘進方向に押し込まれ、孔８６の崩れをカバーする。

この時、給水口８８から穿孔水が内管７４を通してアウタビッド７２０２及びインナービッド７４０２に供給される。そして、アウタビッド７２０２及びインナービッド７４０２で掘削された繰り粉（スライム）は、アウタビッド７２０２及びインナービッド７４０２に供給された穿孔水により、インナービッド７４０２に設けられている周知の還流通路から、外管７２の内周と内管７４の外周との間に形成される空間を通して外部に排出される。

地山８２に希望する一定長さ（例えば１０ｍ〜１５ｍ程度）の孔８６が形成されたならば、内管７４を掘削方向と逆の方向に回転して、インナービッド７４０２のアウタビッド７２０２との係合を解除する。この状態で、押込み機構７８を押し込み方向と逆の方向に動作させることにより、インナービッド７４０２を含む内管７４を図１３（ｂ）に示すように引き抜く。しかる後、外管７２を通して洗浄水を注入することにより孔８６内を洗浄する。

次に、図１３（ｃ）に示すように、テンドンと称されるＰＣ鋼より線や多重ＰＣ鋼より線などからなるワイヤーロープ９０を外管７２内を通して孔８６の奥部先端近傍まで挿入する。その後、図１３（ｄ）に示すように、小形運搬機９２に装着された油圧ユニット９２０２により駆動される引抜きジャッキ９２０４で外管７２を引き抜きながら、外管７２を通してセントミルク等のグラウト９４を加圧注入する。
グラウト９４の加圧注入が終了したならば、図１３（ｅ）に示すように、ワイヤーロープ９０を緊張ジャッキ８９により緊張させる。しかる後、図１３（ｆ）に示すように、ワイヤーロープ９０を定着プレート９６により固定して定着させる。これにより、地山中にグランドアンカーを打設することができる。

特開平５−２３９８３０号公報 特開平９−１００６８８号公報

上記のような従来の二重管削孔方式のグランドアンカー打設方法においては、掘削により生じた繰り粉（スライム）は削孔水と共に、外管７２の内周と内管７４の外周との間に形成される空間を通して削孔８６外に排出できるため、繰り粉を確実に孔８６外へ排出することができ、多様な地盤に対応できるほか、外管７２の引き抜きを削孔機または引抜きジャッキで容易に行うことができる。
しかしながら、上記従来のグランドアンカー打設方法では、インナービッド７４０２を含む内管７４を引き抜いた後、ワイヤーロープ９０を外管７２を通して削孔８６内に挿入する工程が必要になり、しかも、内管７４の他に外管７２も必要になる。このため、これらワイヤーロープ９０の挿入工程に加えて内管７４及び外管７２の引き抜き工程が必要になり、その分、工程数が増加し、グランドアンカーの打設が煩雑になり、その打設に多くの時間を要するほか、打設能率も低く、コスト高になるという問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、その目的は、グランドアンカーの打設に要する施行工程数の削減を可能にしたグランドアンカー打設装置及び打設方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明はグランドアンカー打設装置であって、地山への穿孔用の回転と打撃力が付与される中空のボーリングロッドと、前記ボーリングロッドの先端に前記ボーリングロッドの軸線と軸線を一致して前記ボーリングロッドの軸線方向に移動不能かつ前記ボーリングロッドと一体回転するように設けられたビットアダプタと、前記ビットアダプタの先端に前記ビットアダプタの軸線と軸線を一致させて設けられる穿孔ビットと、前記ビットアダプタと前記穿孔ビットとをそれらの軸線方向に移動不能でそれらが一体回転可能かつ分離可能に結合させ前記ボーリングロッドの基端側からの操作で前記ビットアダプタと前記穿孔ビットとを分離させる着脱機構と、前記ビットアダプタの外周に配置され軸線方向の一端が前記穿孔ビットに、前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能にかつ前記穿孔ビットの軸線方向に移動不能に連結され前記穿孔ビットにより穿孔された孔に挿入される外径で形成された外側部材と、前記外側部材に設けられ前記ボーリングロッドの長さ方向に沿って配置される複数のワイヤーロープの一端を連結する連結機構とを備え、前記外側部材は、前記穿孔ビットに、前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能にかつ前記穿孔ビットの軸線方向に移動不能に連結されたケーシングシュと、前記ケーシングシュに連結され前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記ボーリングロッドの基端側へ延在する筒状のワイヤー連結スリーブとを含んで構成されていることを特徴とする。

また本発明はグランドアンカー打設方法であって、中空のボーリングロッドの先端にビットアダプタを設け、前記ビットアダプタの先端に穿孔ビットを分離可能に設け、前記ビットアダプタの外周で前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能に前記穿孔ビットに外側部材を連結し、前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記外側部材の周方向に間隔をおいた複数箇所に複数のワイヤーロープの一端をそれぞれ連結し、前記ボーリングロッドに回転と打撃力を付与すると共に押込み力を付与して前記穿孔ビットで地山を穿孔しながら一定の深さまで掘進し、同時に前記外側部材により前記ワイヤーロープを前記穿孔された孔内に順次引き込む穿孔引き込み工程と、前記地山への穿孔が終了した後、前記ビットアダプタを前記穿孔ビットから分離し、前記穿孔ビットと前記外側部材と前記ワイヤーロープを前記孔内に残したまま前記ビットアダプタと前記ボーリングロッドを前記孔内から引き抜きながら前記ボーリングロッドを通して前記孔内にグラウトを加圧注入するグラウト注入工程とを備え、前記ビットアダプタの前記穿孔ビットからの分離は、前記ボーリングロッドを前記穿孔時と逆に回転したのち、前記ボーリングロッドを引き抜くことでなされることを特徴とする。

本発明のグランドアンカー打設装置及び打設方法によれば、地山に穿孔しながら穿孔された孔内にワイヤーロープを挿入し定着することができる。これにより、グランドアンカーの打設に要する施行工程数を削減でき、打設の能率化及び低コスト化を図ることができる。

本発明にかかるグランドアンカー打設装置の一例を示す要部の断面図。 図１の矢印Ａ方向から見た穿孔ビットの正面図。 本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープ連結部材を構成するワイヤー連結スリーブの一部切欠きの側面図。 図３の矢印Ｂ方向から見たワイヤー連結スリーブの底面図。 本発明にかかるグランドアンカー打設装置の作業手順を示す説明図。 本発明のグランドアンカー打設装置におけるケーシングシュへのスタビライザーの装着例を示す説明図。 本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープ連結方式の他の例を示す説明図。 本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープのワイヤー連結スリーブへの接続方式の変形例を示す説明用側面図。 図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープ連結方式の更に他の例を示す説明図。 本発明のグランドアンカー打設装置で打設されたワイヤーロープにより補強されたトンネルの説明用正面図。 本発明のグランドアンカー打設装置で打設されたワイヤーロープが地山及び切羽方向に打設された状態を示すトンネルの縦断側面図。 従来におけるグランドアンカー打設方法の作業手順を示す説明図。

（第１の実施の形態）
本発明にかかるグランドアンカー打設装置の実施の形態１について図１乃至図５を参照して説明する。
第１の実施の形態に示すグランドアンカー打設装置１００は、トンネルが掘削される軟弱地盤層の地盤を改良し切羽などの地山を補強し、あるいは土止め壁の支保用仮設構造物や切り取り斜面の安定確保などの永久構造物のグランドアンカーとして地山に自穿孔式で打設されるタイプのもので、ボーリングロッド１２、ビットアダプタ１４、穿孔ビット１６、ケーシングシュ１８、ワイヤーロープ２０、連結機構２２、ビット先導管２４及び着脱機構３０等を含んで構成される。

ボーリングロッド１２は、図示省略した周知の削孔機（ロータリーパーカッション等）から付与された回転と打撃力及び掘進力を穿孔ビット１６に伝達するものであり、穿孔水やグラウトの注入が可能なように中空の金属製ロッドから構成されている。また、このボーリングロッド１２は、長さが１ｍ〜５ｍ程度のロッド１２０２を複数本、カップリング１２０４により一直線状に結合することで構成される。この場合、ボーリングロッド１２の全体の長さは、地山に穿孔される孔の深さにより設定されるが、例えば１０ｍ〜２０ｍ程度である。したがって、実際の地山への穿孔では、長さが１ｍ〜５ｍ程度のロッド１２０２をカップリング１２０４で順次継ぎ足すことで、地山への穿孔に必要な長さのボーリングロッド１２を確保している。

ビットアダプタ１４は、ボーリングロッド１２に付与される穿孔用の回転と打撃力を穿孔ビット１６に伝達するもので、ボーリングロッド１２の先端に、ボーリングロッド１２の軸線と軸線を一致してボーリングロッド１２の軸線方向に移動不能かつボーリングロッド１２と一体に回転するように設けられている。

穿孔ビット１６は、ボーリングロッド１２及びビットアダプタ１４を通して付与される回転と打撃力で地山を穿孔するものであり、ビットアダプタ１４の先端にビットアダプタ１４の軸線と軸線を一致させて着脱機構３０により着脱可能に設けられている。この穿孔ビット１６は、地山を穿孔した後はロストビットとして穿孔された孔内に残されるものである。

着脱機構３０は、穿孔ビット１６の軸心部にビットアダプタ１４側から同心に形成され、ビットアダプタ１４の先端部が着脱可能に挿入される有底の嵌合穴３００２と、この嵌合穴１６０２の内周壁に、その周方向に一定の間隔をおいて突設された複数の係止爪３００４と、ビットアダプタ１４の先端部外周面に、その周方向に一定の間隔をおいて形成され、各係止爪３００４が別々に係脱される複数の係止凹部３００６とを有する。

このような着脱機構３０の嵌合穴３００２と係止爪３００４と係止凹部３００６とによって、ビットアダプタ１４と穿孔ビット１６とをそれらの軸線方向に移動不能でそれらが一体回転可能かつ分離可能に結合させ、さらにボーリングロッド１２の基端側から回転操作で係止爪３００４を係止凹部３００６外してビットアダプタ１４と穿孔ビット１６とを分離できるようになっている。
また、穿孔ビット１６は、ビットアダプタ１４の軸心孔１４０２を通してボーリングロッド１２の中空部１２０６に連通する穿孔水流出路１６０４を有する。

穿孔ビット１６をビットアダプタ１４の先端部に結合する場合は、ビットアダプタ１４の先端部を穿孔ビット１６の嵌合穴３００２に差し込んで、ビットアダプタ１４を含むボーリングロッド１２を、例えば時計廻りに回転する。これにより、係止爪３００４が係止凹部３００６に係止されるため、穿孔ビット１６とビットアダプタ１４は分離できない結合状態に保持される。また、ビットアダプタ１４を含むボーリングロッド１２を時計廻りと逆の方向に回転した場合は、係止爪３００４が係止凹部３００６から外れ、穿孔ビット１６とビットアダプタ１４とは分離可能な状態になる。

なお、穿孔ビット１６の穿孔により生じた繰り粉は、穿孔ビット１６、ケーシングシュ１８及び連結機構２２の外周面と穿孔により形成された地山の孔内周面との間に生じた隙間を通して穿孔水と共に孔外へ排出される。また、穿孔ビット１６に、図１に破線で示すような繰り粉取り込流路１６０８を設けることにより、繰り粉を穿孔水と共に粉取り込流路１６０８から、ケーシングシュ１８の内周とビットアダプタ１４の外周との間に生じた隙間と、ビット先導管２４内を通して孔外へ排出することも可能である。

ケーシングシュ１８は、ボーリングロッド１２からビットアダプタ１４を通して伝達される回転と打撃力を穿孔ビット１６に伝えると共に、穿孔に伴う穿孔ビット１６の回転がケーシングシュ１８、連結機構２２およびビット先導管２４に伝達されないようにするものである。このために、ケーシングシュ１８は、穿孔ビット１６のビットアダプタ１４との結合端部１６０６の外周に回転可能に嵌合され、穿孔ビット１６の外径より小さい外径の第１円筒部１８０２と、第１円筒部１８０２の穿孔ビット１６と反対の端部にボーリングロッド１２側へ延在して設けられ、第１円筒部１８０２の外径より小さい外径の第２円筒部１８０４と、第２円筒部１８０４の第１円筒部１８０２と反対の端部にボーリングロッド１２側へ延在して設けられ、第２円筒部１８０２の外径より小さい外径の第３円筒部１８０６とを有し、これら第１乃至第３円筒部１８０２〜１８０４の軸線は一致している。

このように構成されたケーシングシュ１８は穿孔ビット１６に対して、その軸線周りに回転可能に連結されている。このために、穿孔ビット１６の結合端部１６０６の外周に雄ねじ１６０６ａを形成し、さらに、第１円筒部１８０２の内周に雌ねじ１８０２ａを形成する。そして、雄ねじ１６０６ａを雌ねじ１８０２ａに螺入して、両者の螺合が図１に示すように外れたフリー状態にすることにより、ケーシングシュ１８と穿孔ビット１６とが回転可能に連結され、かつこれらは互いに分離できないように連結される。
なお、ケーシングシュ１８または穿孔ビット１６を、雄ねじ１６０６ａが雌ねじ１８０２ａに螺入方向と逆の方向に回転させれば、ケーシングシュ１８と穿孔ビット１６とを分離することができる。

連結機構２２は、グランドアンカーの引張り材としてのワイヤーロープ２０をケーシングシュ１８に連結するためのもので、ケーシングシュ１８からボーリングロッド１２側へ延在する長さの筒体のワイヤー連結スリーブ２２０２からなる。このワイヤー連結スリーブ２２０２の一端はケーシングシュ１８の第２円筒部１８０４の外周にケーシングシュ１８の軸線周りに回転可能に係合され、ワイヤー連結スリーブ２２０２の他端部には、複数のワイヤーロープ２０の一端が別々に連結される複数の連結孔２２０４がワイヤー連結スリーブ２２０２の周方向に沿い一定の間隔で形成されている。
ワイヤーロープ２０の一端には、図１に示すように、金属製の結合金具２６が固着されている。この結合金具２６をワイヤー連結スリーブ２２０２の連結孔２２０４に嵌着することにより、ワイヤーロープ２０はワイヤー連結スリーブ２２０２に連結される。また、ワイヤーロープ２０は、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線、多重ＰＣ鋼より線、連続繊維補強材などから構成される。

ワイヤー連結スリーブ２２０２をケーシングシュ１８の第２円筒部１８０４の外周に回転可能に連結するために、第２円筒部１８０４の外周に雄ねじ１８０４ａを形成し、ワイヤー連結スリーブ２２０２の一端部内周に雌ねじ２２０２ａを形成する。そして、雄ねじ１８０４ａを雌ねじ２２０２ａに螺入して、両者の螺合が図１に示すように外れたフリー状態にすることにより、ワイヤー連結スリーブ２２０２とケーシングシュ１８とが回転可能に連結され、かつこれらは互いに分離できないように連結される。
なお、ケーシングシュ１８またはワイヤー連結スリーブ２２０２を、雄ねじ１８０４ａが雌ねじ２２０２ａに螺入方向と逆の方向に回転させれば、ケーシングシュ１８とワイヤー連結スリーブ２２０２とを分離することができる。

ワイヤー連結スリーブ２２０２の外周面には、図１に示すように、穿孔ビット１６で穿孔された孔の内周部に係合して、ワイヤー連結スリーブ２２０２の回転を抑止する複数のスタビライザー２８がワイヤー連結スリーブ２２０２の周方向に沿って一定の間隔で設けられている。このスタビライザー２８が穿孔された削孔に内壁に食い込むことで、掘進時にボーリングロッド１２の回転に伴ってワイヤー連結スリーブ２２０２が連れ回りするのを防止する。
また、本発明におけるスタビライザー２８は、ワイヤー連結スリーブ２２０２の外周に設ける方式のものに限らない。例えば、図６に示すように、ケーシングシュ１８の回転を抑止するスタビライザー２８をケーシングシュ１８の外周面に、その周方向に沿って一定の間隔で複数設けることもできる。

ビット先導管２４は、穿孔時の穿孔ビット１６の掘進方向を安定化させるもので、１ｍ〜５ｍ程度の長さと、ケーシングシュ１８の第３円筒部１８０６の外径と同程度の外径を有している。このようなビット先導管２４は、ボーリングロッド１２の外周にボーリングロッド１２の長さ方向に沿って同心に配置され、その一端は第３円筒部１８０６にねじ結合により連結されている。

なお、本実施の形態では、ケーシングシュ１８とワイヤー連結スリーブ２２０２とビット先導管２４とにより、ビットアダプタ１４の外周に配置され軸線方向の一端が穿孔ビット１６に、穿孔ビット１６の軸線周りに回転可能にかつ穿孔ビット１６の軸線方向に移動不能に連結された外側部材が構成されている。

次に、上記のように構成されたグランドアンカー打設装置１００を用いて地山にグランドアンカーを打設する方法について、図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ワイヤーロープ束２０Ａから繰り出された複数本のワイヤーロープ２０の一端を結合金具２６によりワイヤー連結スリーブ２２０２の連結孔２２０４係合して、ワイヤーロープ２０をワイヤー連結スリーブ２２０２に連結しておく。かかる状態のグランドアンカー打設装置１００を削孔機（ロータリーパーカッション）３００に装着する。

次に、削孔機３００に装着されたグランドアンカー打設装置１００の穿孔ビット１６の先端を土止め壁４２の外面に押し当てた状態で回転打撃機構３２及び押込み機構３４を駆動する。回転打撃機構３２及び押込み機構３４が駆動されると、押込み機構３４による押込み力と回転打撃機構３２による回転と打撃力が、ボーリングロッド１２及びビットアダプタ１４を通して穿孔ビット１６に伝達される。これにより、土止め壁４２が掘削される。そして、図５（ａ）に示すように、土止め壁４２を貫通した穿孔ビット１６は、押込み機構３４による押込み力と回転打撃機構３２による回転と打撃力で地山４４を穿孔し、孔４６を形成する。これと同時にワイヤー連結スリーブ２２０２に連結された複数のワイヤーロープ２０が、押込み機構３４による押込み力によって穿孔の進行に伴い形成された孔４６内に順次引き込まれる（特許請求の範囲に記載した穿孔引き込み工程に相当する）。

この時、回転打撃機構３２の給水口３２０２から穿孔水がボーリングロッド１２の中空部１２０６及びビットアダプタ１４の軸心孔１４０２を通して穿孔ビット１６に供給され、その穿孔水流出路１６０４から穿孔ビット１６の穿孔面に流出される。そして、穿孔ビット１６で掘削された地山の繰り粉（スライム）は、穿孔ビット１６に供給された穿孔水により、穿孔ビット１６、ケーシングシュ１８及び連結部材２２の外周面と削孔４４の内周面との間に生じた隙間を通して穿孔水と共に孔４６内に流出し、孔４６から孔４６外へ排出される。

地山４４に希望する一定長さ（例えば、１０ｍ〜２０ｍ程度）の孔４６が形成されたならば、図５（ｂ）に示すように、回転打撃機構３２でボーリングロッド１２を上記穿孔時と逆に回転してビットアダプタ１４と穿孔ビット１６との係合を解除し、ビットアダプタ１４を穿孔ビット１６から引き抜くことで両者を分離する。その後、穿孔ビット１６とケーシングシュ１８とワイヤー連結スリーブ２２０２とワイヤーロープ２０を孔４６内に残したまま、押込み機構３４を押し込み方向と逆の方向に動作させる。これにより、ビットアダプタ１４を含むボーリングロッド１２を孔４６から引き抜きながら、ボーリングロッド１２の中空部１２０２を通して、孔４６内及び穿孔ビット１６の内部空間、ケーシングシュ１８の内部空間、ワイヤー連結スリーブ２２０２の内部空間にグラウト４８を加圧注入する（特許請求の範囲に記載したグラウト注入工程に相当する）。

グラウト注入工程が終了したならば、図５（ｃ）に示すように、ワイヤーロープ２０を緊張ジャッキ３６により緊張させる。しかる後、図５（ｄ）に示すように、ワイヤーロープ２０をワイヤーロープ束２０Ａから切り離す。そして、このワイヤーロープ２０を定着プレート３８により固定して定着させる。これにより、地山中にグランドアンカーを打設することができる。

なお、穿孔の進行に伴い継ぎ足されるロッド１２０２の長さは４．６ｍ程度のため、４ｍ程度穿孔した段階で穿孔を中断し、ロッド１２０２の基端を削孔機のアダプタから切り離す。その後、削孔機のブームを元の位置に戻し、継ぎ足されるロッド１２０２をブームに装着する。この継ぎ足されるロッド１２０２を、既に穿孔に供されたロッドにカップリングでつないで穿孔を再開する。以下、上記の操作を繰り返すことで所定の深さまで穿孔する。そして、所定の深さ穿孔された後は、ボーリングロッド１２を穿孔時の回転と逆に回転させることにより穿孔ビット１６とビットアダプタ１４とを分離し、ボーリングロッド１２とビットアダプタ１４を回収する。穿孔ビット１６、ケーシングシュ１８、ワイヤー連結スリーブ２２０２及びビット先導管２４は穿孔された孔中に埋め殺しとなる。

このような第１の実施の形態に示したグランドアンカー打設装置及び打設方法によれば、ボーリングロッド１２に回転と打撃力を付与すると共に押込み力を付与して穿孔ビット１６で地山を穿孔しながら一定の深さまで掘進する。同時にワイヤーロープ２０を穿孔された孔４６内に順次引き込む。地山への穿孔が終了した後は、ボーリングロッド１２を穿孔時と逆に回転してビットアダプタ１４を穿孔ビット１６から分離する。そして、穿孔ビット１６とケーシングシュ１８とワイヤー連結スリーブ２２０２とワイヤーロープ２０を孔４６内に残したまま、ビットアダプタ１４を含むボーリングロッド１２を孔４６内から引き抜きながら、ボーリングロッド１２の中空部１２０２を通して、孔４６内及び穿孔ビット１６の内部空間、ケーシングシュ１８の内部空間、ワイヤー連結スリーブ２２０２の内部空間にグラウトを加圧注入する。
そのため、外側部材（ケーシングシュ１８、ワイヤー連結スリーブ２２０２、ビット先導管２４）を設けるといった簡単な構成により、地山にグランドアンカー打設用の孔を穿孔しながら穿孔された孔内にワイヤーロープを同時に挿入し定着することができる。これにより、従来におけるワイヤーロープの挿入工程が削減され、従来使用していた外管も不要になる。
そして、グランドアンカーの打設に要する施行工程数を削減できるとともに打設の能率化及び低コストを図ることができる。
しかも、ケーシングシュ１８は穿孔ビット１６に回転可能に結合され、かつワイヤー連結スリーブ２２０２はケーシングシュ１８に回転可能に結合されているため、ボーリングロッド１２が回転しても、これにワイヤーロープ２０が絡み付くことがなく、ワイヤーロープ２０を穿孔と同時に安定かつ確実に挿入することができる。

また、第１の実施の形態によれば、従来使用していた外管が不要になるため、繰り粉の排出が穿孔ビットの内外で可能になる。これに伴い、ボーリングロッド１２が従来の外管のように繰り粉によって締め付けられることがなく、ボーリングロッド１２の回収が簡単で、打設の施工性を向上できる。しかも、ボーリングロッド１２のみの回転と打撃で穿孔できるため、削孔機の能力が少なくても打設の施工が可能になり、ボーリングロッド１２の引き抜を削孔機で行うことができる。

また、第１の実施の形態によれば、ケーシングシュ１８に、ボーリングロッド１２の基端側に延在するビット先導管２４が連結されているため、穿孔時の穿孔ビット１６の掘進方向を安定化させることができる。
さらに、第１の実施の形態によれば、ワイヤー連結スリーブ２２０２に設けられたスタビライザー２８が、穿孔された孔の内周部に係合されるため、ボーリングロッド１２の回転に伴うワイヤー連結スリーブ２２０２の連れ回りを未然に抑止でき、ボーリングロッド１２へのワイヤーロープ２０の絡み付きも防止できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープ連結方式の他の例について図７を参照して説明する。
図７において、図１と同一の部分または同様な部分には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。

図１と異なる点は、図７から明らかなように、グランドアンカーの打設に使用される２本のワイヤーロープ２０の連結機構２２がビット先導管２４を利用して構成されたところにある。
このために第２の実施の形態に示す連結機構２２は、ケーシングシュ１８に連結されたビット先導管２４の外周部の周方向に１８０度の間隔をおいた複数箇所に設けられたワイヤー引掛け部２２０６と、この各ワイヤー引掛け部２２０６に引掛けられた各ワイヤーロープ２０の端部をビット先導管２４の外周部に締め付けて固定する締付バンド２２０８とを含んで構成される。
このような連結機構２２を用いたグランドアンカー打設装置においても、上記第１の実施の形態に示す場合と同様な効果が得られる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープのワイヤー連結スリーブへの接続方式の変形例について図８及び図９を参照して説明する。
この第３の実施の形態では、図８及び図９に示すように、ワイヤーロープ２０の端部２０ａをワイヤー連結スリーブ２２０２の連結孔２２０４に雌ねじ２２０２ａと反対側から挿通した後、その挿通端部２０ａをＵ字状に折り曲げ、その折り曲げ端部２０ｂを隣接する連結孔２２０４に雌ねじ２２０２ａ側から挿通する。これにより、ワイヤーロープ２０をワイヤー連結スリーブ２２０２に接続することができる。
このようなワイヤーロープの接続方式を利用したグランドアンカー打設装置においても、上記第１の実施の形態に示す場合と同様な効果が得られる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明のグランドアンカー打設装置におけるワイヤーロープ連結方式の更に他の例について図１０を参照して説明する。
この第４の実施の形態においては、図１０に示すように、ワイヤーロープ２０の一端２０ｂをワイヤー連結スリーブ２２０２の連結孔２２０４に連結するための引っ掛け金具３４を備える。
引っ掛け金具３４は、断面がコ字状を呈し、連結孔２２０４の内径より大きい長さＬと、連結孔２２０４の内径より小さい高さＤを有している。
このような引っ掛け金具３４とワイヤーロープ２０の一端２０ｂとを結合する場合は、ワイヤーロープ２０の一端２０ｂの一端を引っ掛け金具３４のＵ字状溝内に引っ掛け金具３４の長さ方向と直角な方向から差し込む。そして、ワイヤーロープ２０の一端２０ｂと引っ掛け金具３４とを貫通する結合ピン３６により、ワイヤーロープ２０の一端２０ｂと引っ掛け金具３４とを回動可能に結合する。

このようなワイヤーロープ２０をワイヤー連結スリーブ２２０２に連結する場合は、まず、引っ掛け金具３４を結合ピン３６を中心に回動し、引っ掛け金具３４を図１０の仮想線に示すようにワイヤーロープ２０の長さ方向と一致する状態に保持する。この状態にあるワイヤーロープ２０を引っ掛け金具３４ごと、連結孔２２０４の挿入開口２２０４ａ側から雌ねじ２２０２ａ側へ突出されるまで差し込む。その後、引っ掛け金具３４を図１０の実線に示す状態に回動する。そして、この状態のワイヤーロープ２０を図１０の矢印Ｘ方向に引っ張ることで、引っ掛け金具３４の長さ方向の両端を連結孔２２０４の縁部に係止させる。これにより、ワイヤーロープ２０はワイヤー連結スリーブ２２０２に連結されることになる。
このようなワイヤーロープの連結方式を利用したグランドアンカー打設装置においても、上記第１の実施の形態に示す場合と同様な効果が得られる。

次に、上述した本実施の形態に示すグランドアンカー打設装置及び打設方法によりワイヤーロープを打設して軟弱地盤層の地盤を改良し地山を補強する場合、例えばトンネル５０を掘削しようとする地山５２及び切羽５４を補強する場合について、図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１、図１２に示すように、トンネル５０の断面の上半に対応する切羽５４の部分の複数箇所に、図１に示すグランドアンカー打設装置のボーリングロッドに回転と打撃力を付与すると共に押込み力を付与して穿孔ビットで地山をトンネル５０の延在方向に沿って穿孔しながら一定の深さまで掘進する。これと同時に、穿孔ビットにケーシングシュ、連結機構を介して連結したワイヤーロープ２００２を穿孔された孔内に順次引き込む。切羽５４への穿孔が終了した後は、ボーリングロッドを穿孔時と逆に回転して穿孔ビットから分離する。そして、穿孔ビットとケーシングシュと連結機構とワイヤーロープ２００２を孔内に残したまま、ボーリングロッドを孔内から引き抜きながら、ボーリングロッド内を通してグラウトを加圧注入する。これにより、図１１及び図１２に示す切羽５４の複数箇所にワイヤーロープ２００２が打設され、切羽５４が補強される。

同様にして、切羽５４の周囲に対応する地山５２の複数箇所に、図１に示すグランドアンカー打設装置を用いてトンネル５０の内部から離間する斜め上方に向けて穿孔しながら一定の深さまで掘進する。これと同時に、穿孔ビットにケーシングシュ、連結機構を介して連結したワイヤーロープ２００４を穿孔された孔内に順次引き込む。地山への穿孔が終了した後は、ボーリングロッドを穿孔時と逆に回転して穿孔ビットから分離する。そして、穿孔ビットとケーシングシュと連結機構とワイヤーロープ２００４を孔内に残したまま、ボーリングロッドを孔内から引き抜きながら、ボーリングロッド内を通してグラウトを加圧注入する。これにより、図１１及び図１２に示す地山５２の複数箇所にワイヤーロープ２００４が打設され、切羽５４の周囲に対応する地山５２が補強される。

次に、図１２に示すように、補強された切羽５４を、不図示の掘削機械を用いてワイヤーロープ２００２及び２００４を破壊しつつ掘削し、トンネル５０の全断面をトンネル５０の延在方向に沿って掘削する。これにより、トンネル空洞部５００２が形成される。
この場合、ワイヤーロープ２００２は切断されないまま、切羽５４の前面から垂れ下がった状態におかれる。
これら垂れ下がったワイヤーロープ２００２ａを機械式カッタまたはガス切断機などを用いて切断し、切羽の掘削作業に支障が来たさないように除去する。

なお、図１２において、ワイヤーロープ２００２と平行な残留ワイヤーロープ２００２Ａ及びワイヤーロープ２００４と平行な残留ワイヤーロープ２００２Ａは、ワイヤーロープ２００２，２００４が打設される一段階前に打設されたワイヤーロープが、掘削機械による切羽の掘削時に残ったケーブルボルトである。
また、図１２において、符号５６は掘削後のトンネル５０の内周壁面に吹き付けられた吹付けコンクリートであり、符号５８は吹付けコンクリート５６で覆工された後のトンネル５０の内周面を支持する支保工であり、６０はトンネル５０の底面に打設されたインバートである。

上記のようにグランドアンカー打設装置及び打設方法を用いてワイヤーロープを打設することにより、軟弱地盤層の地盤を改良し地山を補強することができるとともに、ワイヤーロープ施工の容易性及び能率化を図る上で有利となる。

１００……グランドアンカー打設装置
１２……ボーリングロッド
１４……ビットアダプタ
１６……穿孔ビット
１８……ケーシングシュ
２０……ワイヤーロープ
２２……連結機構
２２０２……ワイヤー連結スリーブ
２４……ビット先導管
２８……スタビライザー
３０……着脱機構

Claims (10)

1. 地山への穿孔用の回転と打撃力が付与される中空のボーリングロッドと、
   前記ボーリングロッドの先端に前記ボーリングロッドの軸線と軸線を一致して前記ボーリングロッドの軸線方向に移動不能かつ前記ボーリングロッドと一体回転するように設けられたビットアダプタと、
   前記ビットアダプタの先端に前記ビットアダプタの軸線と軸線を一致させて設けられる穿孔ビットと、
   前記ビットアダプタと前記穿孔ビットとをそれらの軸線方向に移動不能でそれらが一体回転可能かつ分離可能に結合させ前記ボーリングロッドの基端側からの操作で前記ビットアダプタと前記穿孔ビットとを分離させる着脱機構と、
   前記ビットアダプタの外周に配置され軸線方向の一端が前記穿孔ビットに、前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能にかつ前記穿孔ビットの軸線方向に移動不能に連結され前記穿孔ビットにより穿孔された孔に挿入される外径で形成された外側部材と、
   前記外側部材に設けられ前記ボーリングロッドの長さ方向に沿って配置される複数のワイヤーロープの一端を連結する連結機構とを備え、
   前記外側部材は、前記穿孔ビットに、前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能にかつ前記穿孔ビットの軸線方向に移動不能に連結されたケーシングシュと、前記ケーシングシュに連結され前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記ボーリングロッドの基端側へ延在する筒状のワイヤー連結スリーブとを含んで構成されている、
   ことを特徴とするグランドアンカー打設装置。
2. 前記外側部材は、前記ケーシングシュに連結され前記ボーリングロッドの半径方向外側かつ前記ワイヤー連結スリーブの半径方向内側で前記ボーリングロッドの基端側へ延在し、穿孔時の前記穿孔ビットの掘進方向を安定化させる筒状のビット先導管を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載のグランドアンカー打設装置。
3. 前記連結機構は、前記ワイヤー連結スリーブの内周部の周方向に間隔をおいた複数箇所に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のグランドアンカー打設装置。
4. 前記ビット先導管の外周部の周方向に間隔をおいた複数箇所にワイヤー引掛け部が設けられ、各ワイヤーロープの端部は前記ワイヤー引掛け部に引掛けられ締付バンドにより前記ビット先導管の外周部に締め付けられて固定され、
   前記連結機構は、前記ビット先導管と前記ワイヤー引掛け部と前記バンドとを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のグランドアンカー打設装置。
5. 前記外側部材に、前記穿孔ビットで穿孔された孔の内周部に係合して該外側部材の回転を抑止するスタビライザーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のグランドアンカー打設装置。
6. 中空のボーリングロッドの先端にビットアダプタを設け、前記ビットアダプタの先端に穿孔ビットを分離可能に設け、前記ビットアダプタの外周で前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能に前記穿孔ビットに外側部材を連結し、
   前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記外側部材の周方向に間隔をおいた複数箇所に複数のワイヤーロープの一端をそれぞれ連結し、
   前記ボーリングロッドに回転と打撃力を付与すると共に押込み力を付与して前記穿孔ビットで地山を穿孔しながら一定の深さまで掘進し、同時に前記外側部材により前記ワイヤーロープを前記穿孔された孔内に順次引き込む穿孔引き込み工程と、
   前記地山への穿孔が終了した後、前記ビットアダプタを前記穿孔ビットから分離し、前記穿孔ビットと前記外側部材と前記ワイヤーロープを前記孔内に残したまま前記ビットアダプタと前記ボーリングロッドを前記孔内から引き抜きながら前記ボーリングロッドを通して前記孔内にグラウトを加圧注入するグラウト注入工程とを備え、
   前記ビットアダプタの前記穿孔ビットからの分離は、前記ボーリングロッドを前記穿孔時と逆に回転したのち、前記ボーリングロッドを引き抜くことでなされる、
   ことを特徴とするグランドアンカー打設方法。
7. 前記外側部材を、前記穿孔ビットに、前記穿孔ビットの軸線周りに回転可能にかつ前記穿孔ビットの軸線方向に移動不能に連結されたケーシングシュを含んで構成し、
   前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記ボーリングロッドの基端側へ延在する筒状のワイヤー連結スリーブを前記ケーシングシュに連結し、
   前記ワイヤー連結スリーブの内周部の周方向に間隔をおいた複数箇所に前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記ワイヤーロープの一端が連結される複数の連結孔を設け、
   前記外側部材への前記ワイヤーロープの一端の連結は、前記ワイヤーロープの一端を前記連結孔に連結することで行う、
   ことを特徴とする請求項６記載のグランドアンカー打設方法。
8. 前記ケーシングシュに、前記ボーリングロッドの半径方向外側で前記ボーリングロッドの基端側へ延在する筒状のビット先導管を連結し、穿孔時の穿孔ビットの掘進方向を安定化させるようにした、
   ことを特徴とする請求項７記載のグランドアンカー打設方法。
9. 前記外側部材への前記ワイヤーロープの一端の連結は、前記ワイヤーロープの一端をビット先導管に連結することで行う、
   ことを特徴とする請求項８記載のグランドアンカー打設方法。
10. 穿孔時に、前記外側部材の外周部を前記穿孔ビットで穿孔された孔の内周部に係合させ、該外側部材の回転を抑止するようにした、
    ことを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項記載のグランドアンカー打設装置。

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