JPH0441890A - 硬質材用削孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、岩盤やコンクリート等の硬質材に、超高圧
水の噴射により小径の孔を任意の方向に穿設することが
できる削孔装置に間するものである。

（従来の技術〕 従来、岩盤やコンクリート等の硬質材に小径の孔を穿設
する場合は、（１）ロッドの先端に取付けられたビット
を有する削岩機により穿孔する方式、（２）ロッドの先
端に取付けられたコア採取用筒状カンタを有するコアド
リルにより穿孔する方式が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記（１）　（２）の穿孔方式の場合は、削岩機および
コアドリルが大型でかつ大重量であるので、広いスペー
スを必要とすると共に、作業員の疲労が激しく、しかも
直線状の孔しか穿設することができず、さらに騒音、振
動および粉塵が発生するという問題がある。また硬質材
の硬度が不均一であるときは、穿孔時に繰り粉（掘削屑
）が排出されないでロッドにからみ付き、そのためロッ
ドを孔から引抜（ことが困難になることがある。さらに
コアドリルにより穿孔する場合は、長い孔を連続して穿
設することができないという問題がある。

この発明は前述の問題を有利に解決できる硬質材用削孔
装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明の硬質材用削孔装
置においては、後部孔壁グリッパ１と前部孔壁グリッパ
２とが推進用伸縮装置ｔ３を介して連結され、前部孔壁
グリッパ２とその前部に配置されたケーシング４とが削
孔方向調節装置５を介して連結され、前記ケーシング４
の前部に回転式超高圧水噴射用ノズル６が取付けられ、
そのノズル６は超高圧水供給用ホース７に接続されてい
る。

また支持部材８の後部の周囲に、３箇以上の削孔方向ｔ
Ａ節用後部押圧部材９が取付けられ、前記支持部材８の
前部の周囲に、３１以上の削孔方向調節用前部押圧部材
１０が取付けられ、前記支持部材８の前端部に取付けら
れた超高圧水噴射用ノズル６に超高圧水供給用ホース７
が接続され、そのホース７を挿通した可撓性推進部材１
１は前記支持部材８に接続されることによっても、前記
目的を達成することができる。

さらにまた、後部ケーシング１２の前部に旋回用駆動装
置１３により旋回される前部ケーシング１４が取付けら
れ、その前部ケーシング１４の前部に、回転用駆動装置
１５により回転される超高圧水噴射用ノズル６が揺動可
能に取付けられ、削孔方向ｌｉｔ節用駆動装置１６によ
り回転される螺杆１７は、前部ケーシング１４内の後部
において前部ケーシング直径方向に延長するように取付
けられ、前記回転用駆動装置１５の後部に取付けられた
雌ねし部材１８は前記螺杆１７に螺合され、前記前部ケ
ーシング１４の周囲に、孔壁圧接装置１９が設けられ、
前記後部ケーシング１２に固定された推進用伸縮装置３
は孔壁グリッパ２０に連結されることによっても、前記
目的を達成することができる。

〔実施例］ 次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第１図ないし第４図は第１発明の実施例に係る硬質材用
削孔装置を示すものであって、環状の後部保持部材２１
の周囲に流体圧シリンダからなる４台の孔壁圧接装置２
２が等角度間隔で取付けられて後部孔壁グリッパｌが構
成され、環状の前部保持部材２３の周囲に流体圧シリン
ダからなる４台の孔壁圧接装置２４が等角度間隔で取付
けられて前部孔壁グリッパ２が構成され、前記後部孔壁
グリッパ１と前部孔壁グリッパ２とは流体圧シリンダか
らなる推進用伸縮装置３を介して連結され、前記前部保
持部材２３の前部に流体圧シリンダからなる３台の削孔
方向調節装置５の後端部が固定され、かつ各削孔方向調
節装置５は、前部保持部材２３の中心の周りに等角度間
隔で配置されると共に、前部保持部材２３の中心から等
距離に配置されている。

各削孔方向調節装置５の前端部はケーシング４の後部に
球継手２５を介して連結され、そのケーシング４内に減
速機付き電動機からなるノズル回動用駆動装置２６が固
定され、その駆動装置２６の出力軸はケーシング４の前
部に設けられたスイベルジヨイント２７における給水回
転輪２８の後端部に連結され、その給水回転輪２８の前
端部に複数の噴水口２９を有する超高圧水噴射用ノズル
６が連結され、かつ超高圧水供給用ホース７の前端部は
スイベルジヨイント２７における給水室３０に接続され
、前記ホース７は、ケーシング４内と前部保持部材２３
内と後部保持部材２１内とを通過し、さらに前記ホース
７の後端部は、５００〜２０００ｋｇｆ／ｃｄ　の超高
圧水例えば研磨材混入超高圧水を供給する超高圧水発生
装置１ｆ３１に接続されている。

多数の給排水ホースおよび給電ケーブルを挿通した操作
用ケーブル３２は操作盤３３に接続され、前記給電ケー
ブルはノズル回動用駆動装置２６に接続され、かつ前記
各流体圧シリンダに給排水ホースが接続され、さらにケ
ーシング４と前部保持部材２３とにわたって伸縮被覆筒
３４が連結されると共に、後部保持部材２１と前部保持
部材２３とにわたって伸縮被覆筒３５が連結されている
。

第１発明の実施例に係る削孔装置を使用して硬質材に直
線状の孔を穿設する場合は、第１図に示すようシこ、各
削孔方向調節装置５を等しい長さに調整し、かつ第５図
に示すように、後部孔壁グリッパ１における各孔壁圧接
装置２２を伸長して硬質材３６の孔壁３７に圧接させる
と共に、前部孔壁グリッパ２における各孔壁圧接装置２
４を短縮して孔壁３７から離反させた状態で、回転する
ノズル６から超高圧水を噴射しながら、推進用伸縮装置
３を伸長して前部孔壁グリッパ２およびこれよりも前方
に位置する部分を前進移動させ、次に推進用伸縮装置３
が最大限に伸長したのち、前部孔壁グリッパ２における
各孔壁圧接装置２４を伸長して孔壁３７に圧接させると
共に、後部孔壁グリッパｌにおける各孔壁圧接装置２２
を短縮して孔壁３７から離反させ、次いで第６図に示す
ように、推進用伸縮装置３を短縮することにより、後部
孔壁グリッパ１を前進移動させ、前述のような前部孔壁
グリッパ２およびその前方に位！する各部分の前進移動
と後部孔壁グリッパ１の前進移動とを反復して行なって
、削孔装置３８を前進移動させながら、ノズル６から噴
射される超高圧水例えば研磨材混入超高圧水により直線
状の孔３９を穿設していく。

第１発明の実施例に係る削孔装置を使用して屈曲孔を穿
設する場合は、第７図に示すように、屈曲方向の反対側
にある削孔方向１１節装置５を伸長して、ケーシング４
およびこれにより支持されている各部分を前部孔壁グリ
ッパ２に対して傾斜させるが、削孔装置３８の前進移動
手段は直線状の孔を穿設する場合と同様である。

第８図および第９図は第２発明の実施例に係る硬質材用
削孔装置を示すものであって、前後方向に延長する管体
からなる支持部材８の後部の周囲に、膨張収縮自在なゴ
ム製袋体からなる３箇の削孔方向調節用後部押圧部材９
が固定され、かつ前記支持部材８の前部の周囲に、膨張
収縮自在なゴム製袋体からなる３箇の削孔方向ｍ節用前
部押圧部材１０が固定され、さらに支持部材８の前端部
にスイベルジヨイント４を介して超高圧水噴射用ノズル
６が回転自在に取付けられ、前記支持部材８の後端部に
、信号処理装置４１を介して螺旋状金属線（例えばスパ
イラルステンレスｖａｎ）からなる可撓性推進部材１１
の前端部が連結され、超高圧水供給用ホース７と多数の
空気供給ホースと信号電線とを収容した可撓性チューブ
４２は、前記可撓性推進部材１１に挿通されている。

前記超高圧水供給用ホース７はスイベルジヨイント４０
に接続され、かつ各削孔方向調節用後部押圧部材９およ
び各削孔方向調節用前部押圧部材１０にそれぞれ独立し
た空気供給ホースが接続され、さらに前記信号処理装置
４１に信号を線が接続され、前記ノズル６における噴水
口２９は、そのノズルの直径線に対しノズル回転方向の
反対側に傾斜し、超高圧水の噴射反力によりノズル６が
自動的に回転される。

前記支持部材８にローリング角検出器４３および傾斜計
４４が固定され、削孔装置３８の位置および深さは電磁
波式検出器４５により検出される。

また弯曲孔を穿設する場合は、支持部材８の周囲方向に
並ぶ３箇の削孔方向調節用後部押圧部材９および削孔方
向調節用前部押圧部材１０のうち、弯曲方向側の削孔方
向調節用後部押圧部材９および削孔方向調節用前部押圧
部材１０に圧縮空気を供給しないで、弯曲方向と反対側
の削孔方向調節用後部押圧部材９および削孔方向ｆＩｊ
Ｉ節用前部押圧部材１０４こ圧縮空気を供給する。

第２発明を実施する場合、４箇の後部押圧部材９および
４箇の前部押圧部材１０を支持部材８の周囲に固定して
もよい。

第１０図ないし第１２図は第３発明の実施例に係る硬質
材用削孔装置を示すものであって、後部ケーシング１２
の前部に前部ケーシング１４の後部が旋回自在に取付け
られ、かつ前部ケーシング１４の後部中央に環状従動歯
車４６が固定され、減速機付き電動機からなる旋回用駆
動装置１３は後部ケーシング１２に固定され、その旋回
用駆動装置１３の出力軸に固定されたピニオン４７は前
記環状従動歯車４６に噛み合わされ、前記旋回用駆動装
置１３により前部ケーシング１４が正方向または逆方向
に旋回される。

直列に連結された２台の液体圧シリンダからなる孔壁グ
リ、パ２０における各ピストン杆は、後部ケーシング１
２に設けられた前後方向に延長する長孔４８に挿通され
、前記後部グーソング１２内の支持台４９に固定された
推進用伸縮装置３は孔壁グリッパ２０におけるシリンダ
に連結され、かつ前部ケーシングＩ４の前部ムこスイベ
ルジヨイント２７のケースが横軸５０により枢着され、
さらに減速機付き電動機からなる回転用駆動装置１５は
スイベルジヨイント２７のケースに固定され、その回転
用駆動装置１５の出力軸はスイベルジヨイント２７に挿
通されると共に、その出力軸の前端部に超高圧水噴射用
ノズル６が固定され、超高圧水供給用ホース７は前記ス
イベルジヨイント２７に接続され、超高圧水はスイベル
ジヨイント２７および前記出力軸の通水孔を通ってノズ
ル６の噴水口２９から噴射される。

減速機付き電動機からなる削孔方向調節用駆動装置１６
は前部ケーシング１４の後部に固定され、かつ螺杵１７
は、前部ケーシング１４内の後部において前部ケーシン
グ直径方向に延長するように配置されると共に、前部ケ
ーシング１４により軸受を介して回転自在に支承され、
前記削孔方向調節用駆動装置１６の出力軸に固定された
駆動歯車５Ｉは螺杆１７に固定された従動歯車５２に噛
み合わされ、螺杵１７に螺合された雌ねし部材１８にピ
ンが固定され、そのビンは回転用駆動装置１５の後部に
固定されたブケントの長孔に挿入され、さらに前部ケー
シング１４の周囲に４つの孔壁圧接装置１９が等角度間
隔で設けられ、その孔壁圧接装置１９は、前部ケーシン
グ１４０半径方向に延長する筒体５３と、その筒体５３
に摺動自在に嵌設された孔壁係合部材５４と、その孔壁
係合部材５４を孔壁３７に押付ける押圧用ばね５５とに
より構成されている。

第３発明の実施例に係る硬質材用削孔装置において、削
孔装置３８を推進する場合は、孔壁グリッパ２０を孔壁
３７に圧接させた状態で推進用伸縮装置３を伸長する動
作と、孔壁グリッパ２０を孔壁から離反させた状態で推
進用件縮装Ｗ３を短縮する動作とを反復して行なう。

また屈曲孔を穿設する場合は、まず旋回用駆動装置１３
を運転して、螺杵１７が屈曲孔の屈曲方向を通る平面上
に位置するように前部ケーシング１４を旋回させ、次い
で削孔方向調節用駆動装置１６を運転して螺杵１７を回
転することにより、横軸５０を中心として超高圧水噴射
用ノズル６スイベルジヨイント２７および回転用駆動装
置１５を揺動させる。

前記各実施例の削孔装置を使用して削孔する場合、超高
圧水の噴射圧力および削孔装置の推進速度を変えること
により、孔径を調節することができる。

次にコンクリート構造物の補強について説明する。

近年、既存のコンクリート構造物において、塩害等によ
るコンクリート劣化が社会的に大きな問題になっている
。コンクリート構造物が劣化した場合、コンクリート中
に、鉄筋に沿って延長する小径の孔を穿設したのち、そ
の孔にＰＣｉ線を挿通して緊張し、かつそのＰＣ線と孔
壁との間にレジンモルタル等の硬化性材料を注入して固
化し、本来、鉄筋が受は持つべき応力をＰＣ綱線に転化
させて、コンクリート構造物の強度を設計強度に保つ補
強手段を採用することが考えられる。

しかし、トンネル等のボンクス断面のコンクリート構造
物の場合は、そのコンクリート構造物の内側から鉄筋に
沿って延長する小径の孔を穿設することが困難であるの
で、前述のような補強手段を採用することは非常に難か
しい。

従来、劣化したコンクリート構造物を補強する手段とし
ては、（１）コンクリート構造物における劣化部分のコ
ンクリートを研って鉄筋を露出させ、その鉄筋に防錆処
理を施したのち、コンクリートの研り部分に止水材等の
下地処理材を施し、次いでモルタルを充填する補強手段
、（２）合成樹脂液等の硬化性材料を鉄筋コンクリート
中に強制的に注入して補強する手段、（３）トンネル用
コンクリート構造物の場合は、トンネルの内側に補強用
コンクリートライニングを施し、トンネルに作用する外
力をコンクリートライニングに負担させる補強手段等が
採用されている。

しかし、前記（１１の補強手段の場合は、コンクリート
構造物の劣化部分の状況を把握するのが難かしい。すな
わち、コンクリート内部の鉄筋が錆でいる状況、コンク
リートの中性化の進み具合等の把握については、推定す
る程度で正確に把握することはできないという問題があ
る。

また前記（２）の補強手段の場合は、コンクリートのひ
び割れ部分について有効な補強手段であって、鉄筋コン
クリート強度の劣化を補強する点では不充分であり、さ
らにまた、前記（３）の補強手段の場合は、コンクリー
トライニングの厚さが相当厚くなるので、トンネルの有
効断面積が著しく減小するという問題がある。

次に地中に埋設されたボックスカルバートカラなるコン
クリート構造物について説明する。

第１５図は下水道や送電線等の共同溝または地下鉄等の
トンネル構造物として一般に構築されるボックスカルバ
ートからなる地中コンクリート構造物５６を示している
。この地中コンクリート構造物５６には、第１６図に示
すような曲げモーメントと、第１７図に示すようなせん
断力と、第１８図に示すような軸力とが作用する。

次にこの発明の削孔装置を使用して地中コンクリート構
造物を補強する例について説明する。

第１３図は地中コンクリート構造物５６の全周を補強し
た例を示すものであって、地中コンクリート構造物５６
に、周囲鉄筋５７のほぼ全周に沿って延長すると共に、
構造物内面に開口する孔３９が穿設され、その孔３９に
ＰＣ鋼線５８が挿通されて緊張され、かつそのＰＣ鋼線
５日と孔壁との間に合成樹脂系の硬化性グラウト材が充
填されている。

第１４図は地中コンクリート構造物５６における大きな
応力が発生する部分例えば隅部側を部分的に補強した例
を示すものであって、地中コンクリート構造物５６に、
周囲鉄筋５７の隅部側に沿って延長すると共に、構造物
内面に開口する孔３９が穿設され、その孔３９にｐｃｇ
線５８が挿通されて緊張され、かつそのＰＣ鋼線５８と
孔壁との間に合成樹脂系の硬化性グラウト材が充填され
ている。

第１３図および第１４図に示す補強手段を採用すれば、
地中コンクリート構造物５６を、有効断面積を減小させ
ることなく、かつ短かい工期で容易に補強することがで
きる。また地中コンクリート構造物を稼働しながら補強
することもできる。

さらにまた、無、筋コンクリート構造物の場合も、前述
のようにＰＣ鋼線を使用して補強することができる。

この発明を実施する場合、削孔装置３８を自動操作する
ように構成してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

小断面の削孔装置を使用して、直線孔や弯曲孔等を容易
に穿設することができ、かつ削孔途中で、削孔方向を切
換えることもでき、さらに騒音や粉塵を発生させること
なく削孔することができると共に、作業員が振動を受け
ることはなく、また削孔装置を遠隔操作することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１回ないし第７図は第１発明の実施例を示すものであ
って、第１図は硬質材用削孔装置の側面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線拡大断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線
拡大断面図、第４図ば削孔装置により地中コンクリート
構造物に穿孔している状態を示す縦断正面図、第５図お
よび第６図は削孔装置により直線孔を穿設している状態
を示す一部縦断側面図、第７図は削孔装置により弯曲孔
を穿設している状態を示す一部縦断側面図である。 第８図および第９図は第２発明の実施例に係る硬質材用
削孔装置を示すものであって、第８図は一部縦断側面図
、第９図は第８図のＣ−Ｃ線断面図である。第１０図な
いし第１２図は第３発明の実施例を示すものであって、
第１０図は硬質材用削孔装置の縦断側面図、第１１図は
第１０図のＤ−Ｄ！断面図、第１２図は孔壁圧接装置の
拡大縦断側面図である。第１３図は地中コンクリート構
造物の全周を補強した状態を示す縦断正面図、第１４図
は地中コンクリート構造物の周囲方向の一部を補強した
状態を示す継断正面図である。 第１５図は地中コンクリート構造物の縦断正面図、第１
６図は地中コンクリート構造物に作用する曲げモーメン
トを示す図、第１７図は地中コンクリート構造物に作用
するせん断力を示す図、第１８図は地中コンクリート構
造物に作用する軸力を示す図である。 図において、１は後部孔壁グリッパ、２は前部孔壁グリ
ッパ、３は推進用件縮装！、４はケーシング、５は削孔
方向調節装置、６は超高圧水噴射用ノズル、７は超高圧
水供給用ホース、８は支持部材、９は削孔方向調節用後
部押圧部材、１０は削孔方向Ｗ節用前部押圧部材、１１
は可撓性推進部材、１２は後部ケーシング、１３は旋回
用駆動装置、１４は前部ケーシング、１５は回転用駆動
装置、１６は削孔方向調節用駆動装置、１７は螺杵、１
日は雌ねし部材、１９は孔壁圧接装置、２０は孔壁グリ
ッパ、２１は後部保持部材、２２は孔壁圧接装置、２３
は前部保持部材、２４は孔壁圧接装置、２５は球継手、
２６はノズル回動用駆動装置、２７はスイベルジヨイン
ト、２８は給水回転軸、２９は噴水口、３１は超高圧水
発生装置、３７は孔壁、３８は削孔装置、３９は孔、４
６は環状従動歯車、４７はピニオン、５０は横軸、５Ｉ
は駆動歯車、５２は従動歯車、５４は孔壁係合部材、５
５は押圧用ばね、５６は地中コンクリート構造物である
。 一一］

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）後部孔壁グリッパ１と前部孔壁グリッパ２とが推
   進用伸縮装置３を介して連結され、前部孔壁グリッパ２
   とその前部に配置されたケーシング４とが削孔方向調節
   装置５を介して連結され、前記ケーシング４の前部に回
   転式超高圧水噴射用ノズル６が取付けられ、そのノズル
   ６は超高圧水供給用ホース７に接続されている硬質材用
   削孔装置。
2. （２）支持部材８の後部の周囲に、３箇以上の削孔方向
   調節用後部押圧部材９が取付けられ、前記支持部材８の
   前部の周囲に、３箇以上の削孔方向調節用前部押圧部材
   １０が取付けられ、前記支持部材８の前端部に取付けら
   れた超高圧水噴射用ノズル６に超高圧水供給用ホース７
   が接続され、そのホース７を挿通した可撓性推進部材１
   １は前記支持部材８に接続されている硬質材用削孔装置
   。
3. （３）後部ケーシング１２の前部に旋回用駆動装置１３
   により旋回される前部ケーシング１４が取付けられ、そ
   の前部ケーシング１４の前部に、回転用駆動装置１５に
   より回転される超高圧水噴射用ノズル６が揺動可能に取
   付けられ、削孔方向調節用駆動装置１６により回転され
   る螺杆１７は、前部ケーシング１４内の後部において前
   部ケーシング直径方向に延長するように取付けられ、前
   記回転用駆動装置１５の後部に取付けられた雌ねじ部材
   １８は前記螺杆１７に螺合され、前記前部ケーシング１
   ４の周囲に、孔壁圧接装置１９が設けられ、前記後部ケ
   ーシング１２に固定された推進用伸縮装置３は孔壁グリ
   ッパ２０に連結されている硬質材用削孔装置。