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都市インフラ

曲がりボーリング式薬液注入工法
「カーベックス工法」

三次元的に削孔制御できるボーリング技術によって、
構造物直下の地盤を改良

鹿島とケミカルグラウト(鹿島グループ会社)が開発したカーベックス(CurveX)工法は、曲がりボーリング技術を用いることで、タンク、護岸、鉄道等の既設構造物の直下の軟弱地盤を改良することができます。地下の障害物を避けながらボーリング孔を自在に削孔し、薬液注入工法によって地盤改良を行うことができます。

2001年の工法開発以降、豊富な施工実績(2013年現在で延べ30件程度)があります。対象施設や構造物の外側から施工できることから、施設・構造物を供用しながらの施工が可能です。立坑内から水平ボーリングで削孔し地盤改良する既設構造物直下の従来型地盤改良に比べ、立坑等の大規模な仮設備が不要となるため、コストを削減し、工期を短縮できます。

※「カーベックス」はケミカルグラウトの登録商標です。

特許登録済

カーベックス工法(動画)

キーワード

軟弱地盤、液状化、対策、地盤改良、三次元、曲がり、自在、構造物、直下、薬液、注入、位置検知、
障害物、地震、耐震、補強

特徴・施工実績

カーベックス工法は、特殊ロッドの採用により急曲径(最小曲率半径30m)の削孔を可能にしています。また、高精度な位置検知および姿勢制御システムを装備し、位置計測を繰り返しながらボーリングすることで、位置修正の自由度が高く、障害物を避けての削孔が可能です。遠方からの削孔(最大削孔長は200m)であっても、削孔の軌跡を計画位置に対して±30cm 以内を目標とする削孔精度を有しています。代表的な施工実績としては、沈埋トンネル、石油タンク、岸壁等の液状化対策や、道路や鉄道を横断する新設トンネル建設時の止水対策等に採用されています。

図版:施工概念図

施工概念図

図版:川崎港海底トンネルアプローチの液状化対策工事

川崎港海底トンネルアプローチの液状化対策工事

特長・メリットココがポイント

稼働中施設の構造物直下地盤を改良(液状化対策/耐震補強等)

施設の稼動を止めることなく、対象とする構造物直下の地盤を改良できます。最大200mの削孔が可能なことから、対象構造物の周辺に障害物がある場合も、遠隔地から施工することができます。耐久性・浸透性に優れたシリカ系注入材や極超微粒子セメントを使用することで、砂地盤に立地する構造物の液状化対策や耐震補強が可能です。

図版:稼働中施設の直下地盤の改良例(川崎港海底トンネル)

稼働中施設の直下地盤の改良例(川崎港海底トンネル)

正確な位置で地盤を改良

地中に障害物がある場合でも、障害物を避けて目標箇所まで高い精度で削孔し、正確な位置で地盤改良できます。削孔の軌跡を、計画位置に対して±30cm 以内で管理できます。高精度な挿入式位置検知センサー・姿勢制御システムの搭載、及び最小曲率半径30mで施工できる特殊ロッドの採用によって、高い位置精度を実現しました。

図版:削孔軌跡(計画と実績)の管理画面の例

削孔軌跡(計画と実績)の管理画面の例

豊富な施工実績

2001年に本工法を実用化し、自在掘削技術を用いた注入工法のパイオニアで、2013年現在で約30件の施工実績があります。構造物直下の地盤改良では、注入時に構造物が変状しない施工管理が重要となりますが、各種モニタリングを行いながら、安全・安心な施工を行います。

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適用実績

図版:川崎港海底トンネル改良

川崎港海底トンネル改良

場所:神奈川県川崎市

竣工年:2008年9月 2009年5月 2010年3月 2010年11月

発注者:神奈川県川崎市

施工目的:液状化対策

規模:φ2,700
総本数 28本 16本 57本 51本
総削孔長 2,120m 1,197m
4,188m 2,955m
総注入量 2,003m3 1,144m3
2,825m3 1,346m3

図版:旧法特定タンク(T-206)新基準適合化

旧法特定タンク(T-206)
新基準適合化

場所:三重県四日市市

竣工年:2011年1月

発注者:三菱化学

施工目的:液状化対策

規模:Ф1,200~2,250 総本数32本
総削孔長1,300m 総注入量197m3

図版:227タンク液状化対策

227タンク液状化対策

場所:大阪府堺市

竣工年:2012年11月

発注者:コスモ石油・コスモエンジニアリング

施工目的:液状化対策

規模:Φ2,250 Φ2,400 総本数24本 総削孔長1,057m 総注入量470m3

学会論文発表実績

  • 「曲がりボーリングを用いた薬液注入による液状化対策工法の現地実証試験」,土木学会論文集,No.756,2004年
  • 「カーベックス工法の適用と特長」,日本工業出版,建設機械11月号 第43巻第11号(通巻513号),2007年
  • 「最近の地盤注入工法 自在ボーリング技術とその適用」,基礎工,Vol.36,2008年5月
  • 「三次元削孔による耐震補強・液状化防止工法の現状 ─カーベックス工法─」,建設の施工企画,No.720,2010年2月
  • 「曲線ボーリングを採用した供用トンネル直下における液状化対策工事」,土木学会第65回年次学術講演会,2010年9月
  • 「供用中の沈埋トンネル直下地盤を対象とした液状化対策 カーベックス工法の施工実績」,建設の施工企画,No.750,2012年8月

大口径高圧噴射攪拌工法「ジェットクリート工法」

岩ずりなど様々な地盤をオーダーメイドで改良

鹿島グループのケミカルグラウトが開発したジェットクリート(JETCRETE)工法は、砂質土、粘性土地盤だけでなく、従来改良が難しかった岩ずりを含む砂礫地盤など、様々な地盤を対象に、改良径(直径0.5m~8.5m)と強度(0.1MN/m2~10MN/m2)を任意に設定できるオーダーメイドの地盤改良工法です。従来工法に比べて、産業廃棄物の量が少なく、高圧噴射の高性能化による工期の短縮、改良仕様を状況に合わせて設定できるためトータルコストの軽減を実現できます。改良の際、切削した土砂を、地上に排出させるため、周辺構造物に変状をきたすことが少ない工法です。小型施工機械を用いることで、狭隘な場所でも施工できます。

図版:岩ずりを含む砂礫地盤での施工実績(愛媛県、岸壁の液状化対策)

岩ずりを含む砂礫地盤での施工実績
(愛媛県、岸壁の液状化対策)

※「ジェットクリート」はケミカルグラウトの登録商標です。

キーワード

軟弱地盤、液状化、対策、地盤改良、深層混合処理、高圧噴射、大口径、オーダーメイド、基礎、杭、補強
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施工手順・適用事例

ジェットクリート工法は、超高圧のセメント系固化材とエアーを地中に噴射しつつロッドを回転させ、地盤を切削・撹拌することにより円柱状の改良体を造成します。本工法を支える基盤技術の一つが切削するための特殊噴射装置です。ジェットの流線が拡散しない、エネルギー効率を最大限に高めた特殊噴射装置により、従来工法と比べ自由度の高い施工を可能にしています。

図版:施工法の概要

施工法の概要

図版:実証実験結果

実証実験結果

橋脚などを支える基礎の耐震補強もジェットクリート工法で可能です。東日本旅客鉄道、東京モノレールの監修の下、鹿島が開発した鋼殻補強コンクリート地盤改良工法では、杭基礎周りの地盤をジェットクリート工法で改良することで、構造物を供用しながら杭基礎の耐震性を向上させることができます。

図版:鋼殻補強コンクリート地盤改良工法の施工場所(東京モノレール)

鋼殻補強コンクリート地盤改良工法の施工場所
(東京モノレール)

図版:営業線直下での地盤改良状況(東京モノレール)

営業線直下での地盤改良状況(東京モノレール)

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特長・メリットココがポイント

様々な目的にオーダーメイドの最適仕様で改良

砂質土、粘性土地盤、岩ずりを含む砂礫地盤など、様々な地盤を対象に、改良径(直径0.5m~8.5m)と強度(0.1MN/m2~10MN/m2)をオーダーメイドに設定できます。

改良の自由度が高いため、仮設から本設まで、また地山補強、止水対策、液状化対策、耐震補強など多くの工種を対象に本工法を利用することができます。目的に応じて、最適な仕様で改良できることから、その結果、コストの低減や工期短縮が可能になります。

図版:鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

高い密着性

高圧噴射攪拌で改良するので、先行改良体と後行改良体の改良体相互が密着します。既存の構造物とも確実に密着した改良ができます。接合した箇所の品質が高いため、改良した地盤の性能(耐震性や止水性等)が向上します。

構造物との近接施工/極めて狭隘な箇所での施工

施工時の改良に伴い発生する地中変位が小さいことから、既設構造物に近接した箇所でも施工できます。また、小型特殊施工機械を用いることで、非常に狭隘な場所や空頭が制限された場所でも施工可能です。

杭基礎の耐震補強

杭基礎周辺地盤を地盤改良することで、基礎の耐震性を向上させることができます。例えば、鹿島が、東日本旅客鉄道、東京モノレールの監修の下、鹿島が開発した鋼殻補強コンクリート地盤改良工法では、杭基礎上部を鋼殻と補強コンクリートで補強し、地中深部の杭基礎をジェットクリート工法で地盤改良することで、基礎の耐震性向上を図ります。

図版:地盤改良による杭基礎の補強事例(鋼殻補強コンクリート地盤改良工法)

地盤改良による杭基礎の補強事例(鋼殻補強コンクリート地盤改良工法)

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適用実績

図版:海上部T型支柱杭(PC)耐震補強試験施工

海上部T型支柱杭(PC)
耐震補強試験施工

場所:東京都品川区

竣工年:2012年4月

発注者:モノレールエンジニアリング

目的:耐震補強

規模:群杭部耐震補強工事4基 鋼殻製作・設置工240t

地盤改良工 φ3.5m L=15.8m
32本 5,295m3 補強コンクリート896m3 アラミド補強30m2

図版:君津2高炉改修高炉基礎補強

君津2高炉改修高炉基礎補強

場所:千葉県君津市

竣工年:2012年4月

発注者:新日本製鐵

目的:耐震補強

規模:地盤改良工 Φ3.5m L=4.0m
204本 コアボーリング152本

図版:岸壁の液状化対策

岸壁の液状化対策

場所:愛媛県

竣工年:2012年6月

目的:液状化・側方流動対策

規模:施工対象土量8,579m3
地盤改良工 φ3.0m L=8.0m 17本

図版:名港LPG基地護岸流動化対策

名港LPG基地護岸流動化対策

場所:愛知県名古屋市

竣工年:2009年2月

発注者:東邦液化ガス

目的:側方流動対策

規模: 地盤改良工
Φ2.5m L=16.5m 135本
Φ2.5m L= 1.6m 2本
Φ3.0m L=16.5m 10本
Φ3.5m L=16.5m 7本

図版:旧法特定タンク新基準適合化

旧法特定タンク新基準適合化

場所:三重県四日市市

竣工年:2011年1月

発注者:三菱化学

施工目的:液状化対策

規模:地盤改良工 Ф2.5m 54本
造成延長459.6m 総改良材436.3m3

液状化対策用高圧噴射攪拌工法
「GEOPASTA®工法」

砂質土の液状化対策に最も効果を発揮する高圧噴射攪拌工法

鹿島とケミカルグラウト(鹿島グループ会社)が開発したGEOPASTA(ジオパスタ)工法は、N値が20以下の砂質土の液状化対策を対象とした高圧噴射攪拌工法です。液状化を防止できる強度として、一軸圧縮強度qu≧100kN/m2を目標に、地盤固化に必要な固化材量等の標準的な施工仕様を決定しています。改良対象地盤の条件が、本技術の適用地盤条件に一致すれば、改良仕様の決定が可能です。公共工事並びに民間工事の液状化対策で、使い易い工法になっています。

GEOPASTA工法(動画)

キーワード

液状化、対策、地盤改良、深層混合処理、高圧噴射、大口径、地震、耐震、補強
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施工手順、標準施工仕様

GEOPASTA工法の施工は、ボーリング削孔の後、注入地盤にモニターを建込み、先端のノズルから超高圧・大流量のセメントスラリーを噴射させ、周囲の土砂を削り取りながら混合攪拌することで行います。GEOPASTA工法は、N≦20の砂地盤の液状化対策を対象としており、「GEOPASTA研究会:GEOPASTA技術・積算資料、平成23年10月」に基づき、施工仕様を決定することができます。造成される改良体の有効直径は、下表に示す通りです。

図版:施工法の概要

施工法の概要

図版:改良体の有効直径

改良体の有効直径

図版:タイプⅢ(直径5.0m)の施工実績

タイプⅢ(直径5.0m)の施工実績

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特長・メリットココがポイント

砂地盤の液状化対策

本工法は、砂地盤の液状化対策を目的とした工法です。少ない固化材使用量で改良地盤の所定の要求品質(一軸圧縮強度qu≧100kN/m2)を確保します。技術・積算資料が整備されているため、公共工事並びに民間工事で、使いやすい工法になっています。

図版:鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

鹿島グループが保有する高圧噴射撹拌工法のラインアップ

大口径改良体

最大直径5mの改良体の造成が可能です。

高い密着性/格子状改良

高圧噴射攪拌で改良するので、先行改良体と後行改良体の改良体相互が密着します。改良地盤の発現強度が高い場合には、高い密着性を生かして、格子状改良等の部分固化による液状化対策にも適しています。さらに、既存の構造物とも確実に密着した改良ができます。

図版:格子状改良の施工イメージ(平面図)

格子状改良の施工イメージ(平面図)

構造物との近接施工/狭隘箇所での施工

施工時の改良に伴い発生する地中変位が小さいことから、既設構造物に近接した箇所でも施工できます。また、狭隘な場所や空頭が制限された場所でも施工可能です。

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適用実績

図版:大阪港北港南地区岸壁改良

大阪港北港南地区岸壁改良

場所:大阪府大阪市

竣工年:2011年3月

発注者:国土交通省近畿地方整備局

施工目的:液状化対策

規模:タイプⅡ、Ⅲ34,700m3
地盤改良工
φ3.2m 135本 造成延長2,397.9m
φ4.5m 45本 造成延長686.4m

図版:震災液状化対策路盤改良(飛鳥物流C)

震災液状化対策路盤改良
(飛鳥物流C)

場所:愛知県海部郡 

竣工年:2007年12月

発注者:トヨタ自動車

施工目的:液状化対策

規模:タイプⅠ 地盤改良工
φ2.5m 316本 造成延長4,021m

図版:震災液状化対策路盤改良(衣浦ヤード)

震災液状化対策路盤改良
(衣浦ヤード)

場所:愛知県碧南市

竣工年:2007年9月

発注者:トヨタ自動車

施工目的:液状化対策

規模:地盤改良工 
タイプⅠ φ2.5m 1055本 造成延長6,712m タイプⅡ φ3.5m 32本
造成延長271m タイプⅢ φ4.5m 46本 造成延長527m

学会論文発表実績

  • 「ジオパスタ工法を用いた液状化対策の効果確認」,国交省航空局 第8回空港技術報告会,2007年12月
  • 「大阪港北港南地区GEOPASTA工法論文」,第66回土木学会全国大会,2011年
  • 「GEOPASTA工法」,地盤工学会 地震時における地盤災害の課題と対策 ─2011東日本大震災の教訓と提言,2011年 

BCH(Bottom Circulation Hole)工法

超低空頭・狭隘な場所での場所打ち杭の施工が可能

都市土木施設のリニューアルや機能向上の工事では、低空頭・狭隘な場所での場所打ち杭の施工が必要です。そのような場所での従来工法としてはBH工法などの正循環工法やTBH工法などの逆循環工法が挙げられますが、杭の品質や狭い箇所での施工性に限界がありました。

そこで鹿島では、より低空頭・狭隘な場所で品質の高い杭の施工を可能とするBCH工法を開発しました。

正循環工法は施工機械を小型化することが可能ですが、孔内全体に掘削土を浮遊させた高比重の安定液が循環するため、本設構造物基礎杭や沈下変位を許さない仮設支持杭を施工する場合、支持力性能において品質・信頼性が低いとされてきました。一方、逆循環工法は、常に孔内を低比重の良好な安定液で満たせるため、造成される杭の品質・信頼性は高く、本設構造物としての杭の造成に使用されてきましたが、施工機械が大きくなるため、超低空頭・狭隘な場所での適用性は劣ります。

BCH工法は、正循環工法であるBH工法を基本としながら、安定液の品質を向上させる機構を加えることで、逆循環工法と同等の支持特性を有する杭を造成することができる施工方法です。

※BCH工法は(財)鉄道総合技術研究所と共同で開発しました。

特許登録済

図版:BCH工法 ボーリングマシン

BCH工法 ボーリングマシン

キーワード

BCH工法、場所打ち杭、逆循環工法、リバース工法、超低空頭、狭隘、鉄道施設支持杭
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BH工法(従来工法)との比較

BH工法(従来工法)

BH工法では、掘削ビット先端から安定液を噴出して掘削ずりを孔口まで追い上げ、孔口からサンドポンプにて排出するので、孔内全体に掘削土を浮遊させた高比重の安定液が循環します。そのため、孔壁にマッドケーキが形成されやすくなります。

また杭先端にスライムが沈降しやすく、完全なスライム処理が難しい工法です。

BCH工法

BCH工法では、BH工法と同様に掘削ビット先端から安定液を噴出して掘削しますが、掘削ビット直上に配置された揚泥管から掘削直後に掘削ずりを吸い上げ排出するので、孔内のマッドケーキの形成は逆循環工法と同程度に抑えることができます。

また、BCH工法では、揚泥管の吸引口を掘削ビット直上に配置するので、掘削完了後、孔底にて掘削ビットを一定時間回転させることでスライム処理が可能となります。

図版:BH工法とBCH工法の掘削機構の比較概念図

BH工法とBCH工法の掘削機構の比較概念図

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特長・メリットココがポイント

高品質な杭の造成

  • スライムの浮遊を防ぐために、掘削ビットの上方1.5m以内に吸引口が位置する揚泥管を配置し、掘削ずりを掘削直後に吸引して孔外へ排出することができます。
  • 安定液の品質を良好に保持し孔壁崩壊を防止するために、ビット先端だけでなく孔口からも良質の安定液を供給します。
  • 掘削完了後、掘削ビットを一定時間回転させて孔底のスライム処理ができます。また、安定液の良液置換が可能です。
  • 施工可能杭径は、Φ0.7m~Φ2.0mです。

図版:BCH工法概念図

BCH工法概念図

低空頭・狭隘な場所での施工が可能

  • 空頭3.0mの低空頭での施工が可能です。
  • 平面3.0m×1.6mの狭隘な場所でもボーリングマシンの設置が可能です。

図版:BCH専用機械寸法(必要作業空間)

BCH専用機械寸法(必要作業空間)

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適用実績

図版:東京駅丸の内駅舎保存・復原

東京駅丸の内駅舎保存・復原

場所:東京都千代田区

竣工年:2012年10月

発注者:東日本旅客鉄道

規模:Φ1,100〜2,000
(駅舎基礎杭)
L=10m〜30m 56本

図版:旗の台駅改良

旗の台駅改良

場所:東京都品川区

竣工年:2008年10月

発注者:東京急行電鉄

規模:Φ700〜1,200
(鉄道高架橋基礎杭他)
L=7.5m〜22.5m 205本

図版:都市インフラ

駅舎基礎杭、耐震補強杭、鉄道橋脚・橋台基礎杭、鉄道高架橋基礎杭、鉄道ホーム基礎杭、
倒木対策防護壁用杭等で多数の実績があります。

学会論文発表実績

  • 「低空頭・狭隘対応場所打ち杭BCH工法の概要と特徴」,土木学会第59回年次学術講演会,2004年9月
  • 「低空頭・狭隘対応場所打ち杭BCH杭の支持力特性」,土木学会第59回年次学術講演会,2004年9月
  • 「狭隘箇所対応の場所打ちRC杭工法の開発」,建設機械Vol.41,No.8,2005年8月
  • 「BCH工法の開発と施工例」,基礎工Vol.33,No.2,2005年2月

岩盤掘削「パイプドリル工法」

基礎地盤を乱さず、確実に岩盤・転石を切削

岩盤掘削工法において、全周回転式掘削機を用いた従来技術で施工の場合、ケーシング内に重鎮(チゼル等)を自由落下させ岩盤を破砕するという方法が一般的でした。しかし、止水性を確保する必要がある場合は、チゼルによる破砕では基礎岩盤を痛めるという問題がありました。また、地下水位の高い地盤における水中掘削や、大水深での掘削では、チゼルによる破砕は掘削効率が大きく低下するという課題もありました。そこで、全周回転式掘削機の回転力・押し込み力を確実にパイプドリル掘削機へ伝達し、岩盤に亀裂を与えずに掘削することを可能としたのが、このパイプドリル工法です。

特許登録済

図版:パイプドリル掘削機 土質別刃先形状

パイプドリル掘削機 土質別刃先形状

キーワード

岩盤掘削、硬岩、大口径、岩盤、全旋回、全周回転式掘削機、切削、先行掘削、置換掘削、置換工、連壁、止水壁、
遮水壁、孔壁、鋼管杭、ケーシング、低空頭、特殊3翼ビット、既設構造物、松杭、支障、場所打ち杭
改ページ

施工手順、機械構造

本工法は、既存の全周回転式掘削機を用いて行います。パイプドリル掘削機本体は、全周回転式掘削機のファーストチューブと呼ばれる部分に勘合用の凹部を装備し、ケーシングと一体になって回転切削(掘削)を行います。1回の切削(掘削)深さは約400mmで、【パイプドリルによる切削→揚重機によるパイプドリルの回収→ハンマーグラブによる切削土砂の揚土→パイプドリルの再設置】といった作業を繰り返すことによって切削(掘削)を行います。

パイプドリルとファーストチューブとの勘合は、スタビライザを上下する動作と機械的に連動した可動式のピンの格納・張出により行います。掘削時にはスタビライザを下げパイプドリル掘削機のピンを張り出し、ファーストチューブの凹部に挿入し、ケーシングの回転力をこのピンをとおしてパイプドリル掘削機に伝達する構造となっています。

図版:ケーシング回転トルク伝達機構概念図

ケーシング回転トルク伝達機構概念図

図版:パイプドリル工法施工サイクル

パイプドリル工法施工サイクル

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特長・メリットココがポイント

硬質岩盤の低騒音・低振動掘削が可能

硬質岩盤や水中における岩盤掘削の掘削実績を持ち、常に安定した掘削が可能です。また、施工基面に与える振動が少ないため、基礎地盤を損傷することはありません。

  • チゼル破砕に比べ低騒音・低振動での施工が可能
  • 岩盤を破砕せず切削するため、基礎地盤を損傷しない

図版:花崗岩掘削面

花崗岩掘削面

既設近接構造物に配慮した杭施工

鋼管圧入工法の孔壁保持と、リバース工法の排土法を組み合わせ、パワージャッキ、特殊三翼ビット、門型櫓で構成するシステムを採用することにより、既設構造物に近接した場所打ち杭の施工を可能としました。

  • 保護鋼管が孔壁を保持し、既設構造物への影響を防ぐ
  • 低空頭下での施工が可能
  • 低騒音・低振動での施工が可能

図版:低空投下での施工状況

低空投下での施工状況

多種多様な掘削が可能

刃先形状や、ビット種類の変更などにより、多種多様な用途に応じた掘削ができます。また、掘削外径も、全周回転式掘削機の規格に準じたφ1.0m~φ3.0mまでの施工が可能です。

  • 用途に合わせた刃先形状、ビット種類の選択が可能
  • 機構がシンプルで故障が少なくメンテナンスも容易

図版:多様な刃先形状

多様な刃先形状

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適用実績

図版:東海道線新橋・浜松町間環状2号線交差部

東海道線新橋・浜松町間
環状2号線交差部

場所:東京都港区

竣工年:2005年5月

発注者:東日本旅客鉄道

規模:削孔径φ1,800mm 
削孔深度20.7m(最大)
削孔本数4本

図版:倉敷基地プロパン貯槽

倉敷基地プロパン貯槽

場所:岡山県倉敷市

竣工年:2008年12月

発注者:石油天然ガス・金属鉱物資源機構

規模:削孔径φ2,300mm スーパーRD工法の補助工法として先行掘削

図版:敦賀発電所3,4号機

敦賀発電所3,4号機
建設準備工事

場所:福井県敦賀市

竣工年:2011年12月

発注:日本原子力発電

規模:削孔径φ1,500mm 
削孔深度32.5m(最大)
削孔径φ2,000mm 
削孔深度42.0m(最大) 
削孔本数589本
(パイプドリル9基使用)

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