JP6864575B2 - Tunnel ground exploration equipment and protective members - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a technique for exploring the ground in front of the face of a tunnel.
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)。 As a technique for exploring the ground in front of the face of the tunnel, the ground in front of the face is drilled with a drill jumbo, various data output from the drilling machine, the properties of the chestnut powder contained in the return water of the drilled water, A method of collecting information such as the state of spring water and an image of a tunnel wall and grasping the properties of the ground in front of the face based on this information is known (for example, Patent Document 1).
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。 In the ground exploration in front of the face using a drill jumbo, the return water containing the chestnut powder generated in front of the bit flows toward the face, but the return water contacts the hole wall behind the bit, so the hole behind the bit There is a risk that soil particles from the ground will return from the wall and mix with the water. In that case, the collected return water will contain a mixture of dust particles in front of the bit and soil particles in the ground behind the bit, so it is necessary to accurately grasp the properties of the ground according to the position in the tunnel excavation direction. Can't be done.
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。 In view of the above circumstances, the present invention provides a technique for preventing soil particles and the like in the ground behind the bit from being mixed in the return water in the ground exploration in front of the face using a drill jumbo.
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。
The present invention is used for tunnel ground exploration in front of the face, and is connected to a bit connected to the tip of a rod of a drill jumbo and a bit arranged behind the bit so as to be slidable in the circumferential direction with respect to the bit. A non-flexible relay tube and a flexible tube that is arranged behind the relay tube, is connected to the relay tube, and is deformed into a tubular shape so as to surround the rod in a region extending from the connection position to the face. A tunnel ground exploration device provided with a protective sheet of the above is proposed as the first aspect.
In the tunnel ground exploration device of the first aspect, the device is arranged behind the bit, slidably connected to the bit in the circumferential direction, and is a part of the total extension of the rod from the position of the connection to the rear. A non-flexible protective tube is provided, and the relay tube is arranged behind the protective tube and is slidably connected to the bit in the circumferential direction via the protective tube. It may be adopted as the second aspect.
In the tunnel ground exploration device of the first or second aspect, when the rod attached to the relay pipe and disconnected from the bit is pulled out from the hole drilled by the bit, the rod As a third aspect, a configuration may be adopted in which the protective sheet is provided with a cutting member that is pushed in the diameter direction of the relay pipe by the diameter-expanded portion of the relay tube to make a cut in the protective sheet.
In the tunnel ground exploration device of the first or second aspect, the protective sheet is connected to the relay pipe by being arranged inside the relay pipe and sandwiching the protective sheet between the relay pipe and the relay pipe. The connecting ring includes a ring, and when the rod that has been disconnected from the bit is pulled out from the hole drilled by the bit, the connecting ring is pushed backward by the enlarged diameter portion of the rod and moves. A configuration in which the connection between the relay pipe and the protective sheet is released as the connecting ring moves rearward may be adopted as the fourth aspect.
Further, the present invention has a cylindrical portion inserted into a hole to be drilled using the tunnel ground exploration apparatus according to any one of the first to fourth aspects, and a face from the rear end portion of the cylindrical portion. A protective member having a conical portion whose diameter increases toward the surface and preventing damage to the protective sheet due to contact with the tunnel ground is proposed as a fifth aspect.
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。 According to the present invention, in the ground exploration in front of the face using a drill jumbo, it is possible to prevent soil particles and the like in the ground behind the bit from being mixed in the return water.
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。
An example of a mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a tunnel
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。
FIG. 4 is a plan view of the tunnel
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。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the
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。
A
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。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the
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。
A
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。
The
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。
A
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。
The width of the
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。
The
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。
FIG. 8 is a diagram showing a
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。 According to the present embodiment, since the return water path is formed by the flexible protective sheet having a tubular shape in the hole, it is possible to prevent soil particles and the like from the ground behind the bit from being mixed into the return water. Can be done. Further, since the relay pipe to which the protective sheet is connected is slidably connected to the bit in the circumferential direction via the protective pipe, the protective sheet and the relay pipe do not interfere with the driving of the bit.
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。 The above embodiment may be modified as follows. Moreover, a plurality of variants may be combined.
[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。
[Modification 1]
9 and 11 are vertical cross-sectional views of a configuration including the cutting
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。
When the
[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。
[Modification 2]
FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the configuration including the connecting
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。
When the
[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。
[Modification 3]
FIG. 14 is a vertical cross-sectional view showing a configuration without the
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 1 ... Drill jumbo, 2 ... Guide cell, 3 ... Drifter, 4 ... Rod, 5 ... Centerizer, 6 ... Bit, 10 ... Tunnel ground exploration device, 20 ... Protective pipe, 30 ... Relay pipe, 40 ... Protective sheet, 50 ... protective member, 60 ... cutting member, 70 ... connecting ring
Claims (5)
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。 A bit connected to the tip of the rod of the drill jumbo, which is used for tunnel ground exploration in front of the face,
An inflexible relay tube arranged behind the bit and slidably connected to the bit in the circumferential direction.
A tunnel ground provided behind the relay pipe, connected to the relay pipe, and provided with a flexible protective sheet that is deformed into a tubular shape so as to surround the rod in the region from the connection position to the face. Exploration equipment.
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。 Provided with an inflexible protective tube located behind the bit, slidably connected to the bit in the circumferential direction, from the position of the connection to the rear and enclosing a portion of the entire extension of the rod.
The tunnel ground exploration device according to claim 1, wherein the relay pipe is arranged behind the protection pipe and is slidably connected to the bit in the circumferential direction via the protection pipe.
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。 When the rod attached to the relay pipe and disconnected from the bit is pulled out from the hole drilled by the bit, it is pushed in the diameter direction of the relay pipe by the enlarged diameter portion of the rod. The tunnel ground exploration apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a cutting member for making a cut in the protective sheet.
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。 A connecting ring that is arranged inside the relay pipe and connects the protective sheet to the relay pipe by sandwiching the protective sheet between the relay pipe and the relay pipe is provided.
When the rod, which has been disconnected from the bit, is pulled out from the hole drilled by the bit, the connecting ring is pushed backward by the enlarged diameter portion of the rod and moves.
The tunnel ground exploration apparatus according to claim 1 or 2, wherein the connection between the relay pipe and the protective sheet is released as the connecting ring moves rearward.
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。 A cylindrical portion inserted into a hole to be drilled using the tunnel ground exploration device according to any one of claims 1 to 4.
It is provided with a conical portion that expands in diameter from the rear end of the cylindrical portion toward the face.
A protective member that prevents damage to the protective sheet due to contact with the tunnel ground.
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