JP2000248876A

JP2000248876A - 山岳トンネル工法の補助工法

Info

Publication number: JP2000248876A
Application number: JP4819799A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takeda; 晋治武田; Koichi Fukushima; 浩一福島
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】使用する注入材用組成物が、火災や皮膚刺激の
問題がなく、地山等への浸透性に優れ、硬化速度が速
く、その硬化物の止水性及び強度に優れる山岳トンネル
工法の補助工法の提供。【解決手段】山岳トンネル工法の補助工法において、注
入材用組成物として、（メタ）アクリル酸の一価又は二
価の金属塩、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリ
レート等のオキシアルキレン基及び２個以上の（メタ）
アクリロイル基を有する水溶性化合物並びに水からなる
組成物を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル建設時に
地山を強化・安定させる山岳トンネル工法の補助工法に
関するものであり、土木の技術分野において、賞用され
得るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、山岳トンネルの建設方法として
は、トンネル周辺の岩盤や砂層等といった地山の支保機
能を利用し、掘削後に吹付けコンクリート、ロックボル
ト及び鋼製支保工等により地山の安定を確保して掘進す
る山岳トンネル工法が、通常使用されている。当該山岳
トンネル工法においては、切羽の安定性、トンネルの安
全性及び周辺環境の保全等を目的として、種々の補助工
法と組み合わせてトンネルが建設されることが多くなっ
てきている。山岳トンネル工法の補助工法としては、例
えば、破砕帯が存在していたり、トンネル周辺の地山の
強度が不十分で不安定であったり、漏水しているような
場合には、掘削に先立って、切羽よりトンネル円周に沿
って斜め前方の地山に注入管を打設し、当該注入管から
注入材を注入し硬化させ、地山を固結安定化、強化及び
止水し、又地盤のゆるみや地表面沈下を防止する補助工
法が採用される。当該補助工法は先受工法と呼ばれてお
り、注入管と注入材用組成物の硬化物により、掘削時の
地山の剥落、崩落、漏水及び地表面沈下等を防止するも
のである。又、これ以外の補助工法としては、トンネル
掘削に先立って、切羽面の地山に注入管を打設し、当該
注入管から注入材用組成物を地山中に注入し硬化させる
補強工法や、トンネルの側壁、支保工脚部及び／又は底
盤の地山に注入管を打設し、当該注入管から注入材用組
成物を注入し硬化させて、トンネルの側壁、支保工脚部
及び／又は底盤の地山を固結安定化させる補強工法があ
る。

【０００３】他方、都市部のトンネル建設においては、
シールド工法や開削工法が通常行われているが、シール
ド工法は高価で、断面の形状や大きさを変更しにくい等
の問題があり、開削工法は地表面占有や建設公害等の問
題があるため、当該山岳トンネル工法が、山岳部のトン
ネル建設のみならず、都市部のトンネル建設においても
利用されてきている。

【０００４】当該山岳トンネル工法の補助工法で使用さ
れる注入材は、断面の大きいトンネル等に対し確実な剥
落、崩落防止処理を施さなければならないため、硬化物
自体に非常に高い強度が要求される。

【０００５】従来、山岳トンネル工法の前記補助工法で
使用されている注入材用組成物としては、硬化物の強度
に優れるセメント系組成物が使用されていた。しかしな
がら、硬化後直ちに掘削する必要がある様な、短時間の
硬化が要求されるトンネル建設においては、当該組成物
は目的の強度を発現するには通常１日程度を要するとい
う、硬化時間が非常に遅いため、１時間程度の硬化時間
が要求される山岳トンネル工法の場合には適しているも
のではなかった。又、セメント系組成物は、懸濁液であ
るため、地山等のクラックや砂礫層等への浸透性が低
く、又前記の通り硬化速度が非常に遅いため、硬化前に
地山からの漏水等と接触することにより希釈され、流失
したり、硬化しなくなるという問題を有するものであっ
た。

【０００６】上記セメント系組成物の問題を解決するも
のとして、ポリイソシアネートとポリオールからなるウ
レタン系組成物やポリイソシアネートと水ガラスからな
るシリカレジン系のウレタン系組成物が知られており、
現在山岳トンネル工法の補助工法で最も多く使用されて
いる。当該組成物の硬化物は、強度に優れ、地山に対し
て十分な強度を付与するものである。しかしながら、当
該注入材用組成物は、主成分のポリイソシアネート及
びポリオール等が可燃性で火災の危険性がある、皮膚
刺激性がある、組成物の粘度が高いため砂層等の微細
な粒子間や微細なクラックに浸透しない及び硬化時に
発泡するため連続気泡を生じ止水性が不十分である等の
問題を有するものであった。

【０００７】前記補助工法で使用されるウレタン系注入
材用組成物の問題を解決するため、他の補助工法で使用
されている水ガラス系組成物等の無機系注入材用組成物
を前記補助工法に転用することも考えられるが、水ガラ
ス系注入材用組成物は、硬化物の強度が前記補助工法で
要求される強度としては不十分なものであった。又、水
ガラス系組成物は、その硬化物が水と接触すると、主成
分のＮａ₂ＯやＳｉＯ₂が経時的に溶脱するため、経時的
に大幅な強度低下、収縮等を引き起こす問題を有するも
のであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、（メタ）アクリ
ル酸金属塩系の注入材用組成物は、組成物の粘度が低い
ため砂層や微細なクラックへの浸透性に優れ、硬化時間
を短く設定でき、不透水性の硬化物を形成するため止水
性が高く、化学的な劣化を生じにくく耐久性に優れるた
め、トンネル、下水管、プール及び地下室等といった、
地下及び水周りの構造物の止水材として広く使用されて
おり、又地盤注入工法にも使用される場合がある。しか
しながら、山岳トンネル工法の補助工法で使用する注入
材用組成物として、（メタ）アクリル酸金属塩系の組成
物を転用した場合、当該組成物の硬化物の強度は補助工
法に適用するには不十分なものであった。

【０００９】本発明者らは、使用する注入材用組成物
が、火災や皮膚刺激の問題がなく、地山等への浸透性に
優れ、硬化速度が速く、その硬化物の止水性及び強度に
優れる山岳トンネル工法の補助工法を見出すため、鋭意
検討を行ったのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の検
討の結果、注入材用組成物として、（メタ）アクリル酸
の金属塩、２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する
水溶性化合物及び水とからなる組成物を使用した工法
が、硬化物の強度に優れ、アクリル酸金属塩組成物に由
来する優れた浸透性、止水性及び耐久性を保持し、上記
ウレタン系注入材用組成物に見られる可燃性及び皮膚刺
激性等の問題も解消されることを見出し、本発明を完成
した。以下、本発明を詳細に説明する。尚、本明細書に
おいては、アクリル酸又はメタクリル酸を（メタ）アク
リル酸と、アクリロイル基又はメタクリロイル基を（メ
タ）アクリロイル基という。

【００１１】

【発明の実施の形態】1.注入材用組成物以下、本発明の工法で使用される注入材用組成物につい
て説明する。 1-1.（メタ）アクリル酸の一価又は二価の金属塩本発明で用いられる（メタ）アクリル酸の一価又は二価
の金属塩〔以下（メタ）アクリル酸金属塩という〕とし
ては、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩及びアルカ
リ土類金属塩を挙げることができ、より好ましい金属塩
としてはナトリウム塩及びマグネシウム塩が挙げられ
る。又、本発明においては、目的とする性能を損なわな
い範囲において、（メタ）アクリル酸金属塩に、イタコ
ン酸、マレイン酸及びフマル酸の一価又は二価の金属塩
を加えることもできる。

【００１２】（メタ）アクリル酸金属塩は水溶液として
使用するのが好ましく、その際の濃度としては１０重量
％以上とするのが好ましく、特にアルカリ土類金属塩の
場合は２０重量％以上とするのがより好ましい。（メ
タ）アクリル酸塩の濃度が１０重量％を下回ると、硬化
性が不充分となったり、硬化物の強度が不十分になる場
合がある。又、上限濃度としては、（メタ）アクリル酸
塩が析出しない程度、即ち飽和に近い４５重量％濃度の
ものまで、本発明での使用が可能である。組成物中の
（メタ）アクリル酸金属塩の割合としては、２重量％以
上が好ましく、より好ましくは２〜４０重量％である。
（メタ）アクリル酸金属塩の割合が２重量％を下回る
と、硬化性が不充分となったり、硬化物の強度が不十分
になる場合がある。

【００１３】1-2.オキシアルキレン基及び２個以上の
（メタ）アクリロイル基を有する水溶性化合物本発明では、組成物の構成成分として、オキシアルキレ
ン基及び２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する水
溶性化合物〔以下水溶性ポリ（メタ）アクリル化合物と
いう〕を使用する。水溶性ポリ（メタ）アクリル化合物
は、(メタ）アクリル酸金属塩の重合物を架橋すること
により、硬化物の強度を優れたものとすることができ
る。１個の（メタ）アクリロイル基を有する水溶性化合
物では、硬化物の強度を改善することはできない。水溶
性ポリ（メタ）アクリル化合物において、オキシアルキ
レン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン
基及びオキシブチレン基等が挙げられ、水溶性に優れる
点でオキシエチレン基及びオキシプロピレン基が好まし
い。又、１分子中のオキシアルキレン基の数としては、
水中における(メタ）アクリル酸金属塩との相溶性に優
れる点で、５以上であることが好ましい。水溶性ポリ
（メタ）アクリル化合物としては、ポリ（メタ）アクリ
レートが好ましく、具体的には、ポリエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート及びポリプロピレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート等のポリアルキレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート；ビスフェノールＡのアルキ
レンオキサイド付加物のジ（メタ）アクリレート；トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びジペン
タエリスリトール等のポリオールのアルキレンオキサイ
ド付加物のポリ（メタ）アクリレート；並びにイソシア
ヌル酸のアルキレンオキサイド付加物のポリ（メタ）ア
クリレート等が挙げられる。これらの中でも、ポリアル
キレングリコールジ（メタ）アクリレートが、水中にお
ける(メタ）アクリル酸金属塩との相溶性に優れる点で
が好ましい。

【００１４】組成物中の水溶性ポリ（メタ）アクリル化
合物の含有割合は、２〜８５重量％であることが好まし
い。水溶性ポリ（メタ）アクリル化合物の割合が２重量
％を下回ると、硬化物の強度が不十分となり、補助工法
として使用するには強度が不足する場合があり、他方８
５重量％を超えると、（メタ）アクリル酸金属塩水溶液
に溶解せず相分離したり、硬化物にひび割れや剥げが生
じる場合がある。

【００１５】1-3.その他の成分本発明で使用する組成物には、前記必須成分の他、（メ
タ）アクリル酸金属塩を硬化させるための重合触媒を配
合することが好ましい。重合触媒としては、水溶性の酸
化剤と還元剤と組み合わせたレドックス触媒が好まし
い。

【００１６】酸化剤としては、過炭酸ソーダ、過ホウ酸
ソーダ、過酸化ナトリウム、過酸化カルシウム及び過酸
化バリウム等の過酸化物、並びに過硫酸ナトリウム及び
過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩が挙げられる。

【００１７】還元剤としては、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミ
ン、ジメチルアミノプロピオニトリル、ジメチルアミノ
プロパノール、ピペラジン及びモルホリン等のアミン
類、第一鉄塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、チオ尿素、エリ
ソルビン酸ナトリウム、ロンガリット並びに硫酸銅等が
使用でき、これらは２種類以上併用することもできる。

【００１８】酸化剤と還元剤の組み合わせや使用量は、
（メタ）アクリル酸金属塩の種類、濃度、ｐＨ等の条
件、硬化時間、ホモゲルの強度等の設定値を考慮し、目
的によって選択すれば良いが、通常は（メタ）アクリル
酸金属塩に対して０．１〜１０重量％の割合で使用する
のが好ましい。

【００１９】（メタ）アクリル酸金属塩の重合体の強
度、寸法安定性及び耐久性を向上させるために、メチレ
ンビスアクリルアマイド及びヒドロキシエチレンビスア
クリルアマイド等の水溶性ジビニル単量体、並びにＮ−
メチロールアクリルアミド等の架橋剤を配合することも
できる。これらの架橋剤の含有量としては、（メタ）ア
クリル酸金属塩に対して、３０重量％以下であることが
好ましく、より好ましくは２０重量％以下である。

【００２０】硬化物の強度をさらに改善するために、三
価金属塩を配合することもできる。三価金属塩として
は、（メタ）アクリル酸アルミニウム、塩化アルミニウ
ム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、ミョウバ
ン、ナトリウムミョウバン、酢酸アルミニウム、乳酸ア
ルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（塩基性塩化アルミ
ニウム）、ポリ硫酸塩化アルミニウム（塩基性硫酸塩化
アルミニウム）、塩化チタン及び硝酸セリウム等が挙げ
られ、これらの中でもアルミニウム塩がより好ましい。

【００２１】又、組成物の増量又は補強のために、必要
に応じて骨材を配合することもできる。骨材としては、
セメント、フライアッシュ、珪藻土、炭酸カルシウム、
カオリン、クレー、ベントナイト、パーライト、蛭石、
高炉スラグ、石膏、珪砂、パルプ及び炭素粉等の粉体や
各種繊維等を用いることができる。骨材は、使用量が多
過ぎると、組成物の流動性やホモゲルの曲げ強度を低減
させる場合があるので、（メタ）アクリル酸金属塩の重
量の１０倍以下とするのが好ましい。組成物中に骨材が
沈降する場合は、沈降防止剤等を併用することが好まし
い。

【００２２】1-4.注入材用組成物の製造方法本発明で使用する注入材用組成物は、重合触媒等により
重合して使用されるものであるが、組成物に重合触媒を
配合すると、直ちに硬化反応が進行してしまうため、本
質的に１液として保管することができないため、構成成
分を別々に保管するか、互いに反応性のない成分同士は
混合して保管し、使用直前に混合して組成物とするか、
又は注入管内で混合して、目的とする注入部位で硬化さ
せるのが好ましい。好ましい方法としては、（メタ）ア
クリル酸金属塩、水溶性ポリ（メタ）アクリル化合物を
含む水溶液に還元剤を混合した混合物を調整し（以下混
合物Ａという）、（メタ）アクリル酸金属塩、水溶性ポ
リ（メタ）アクリル化合物を含む水溶液に酸化剤を混合
して混合物を調整して（以下混合物Ｂという）、ポンプ
を使用して混合物ＡとＢを別々に注入管に注入し、注入
管内で混合物ＡとＢとを混合させ組成物とし、目的部位
に注入する。各成分の混合方法及び攪拌装置は、従来か
ら山岳トンネル工法の補助工法や地盤注入工法で行われ
ている方法又は装置を使用すれば良い。

【００２３】本発明で使用する注入材用組成物におい
て、そのホモゲルの一軸圧縮強度及び曲げ強度は、５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²以上であることが好ましい。この値が５ｋ
ｇｆ／ｃｍ²に満たない場合は、地山の強度を充分改善
することができず、さらには補助工法を行った後トンネ
ルを掘削する際、切羽の強度改善が不充分なため、切羽
が崩れ落ちることがある。尚、本発明において、ホモゲ
ルとは、砂及び土等を含まない、組成物の硬化物をい
い、一軸圧縮強度とは、ＪＩＳＡ７２２０「硬質発
泡プラスチックの圧縮試験方法」に準拠して測定した値
であり、又、曲げ強度とは、ＪＩＳＡ７２２１「硬
質発泡プラスチックの曲げ試験方法」に準拠して測定し
た値である。

【００２４】2.山岳トンネル工法の補助工法まず、山岳トンネル工法の一般的な方法について説明す
る。トンネル掘削においては、通常、最終的に建設され
るトンネルの上部に相当する部分を掘削する上半掘削を
行い、その後下部の残りの部分を掘削する下半掘削を行
う。まず地山を一定の長さ上半掘削を行う（これを１シ
フト分という）。この場合、掘削方法としては、発破、
機械及び人力等が挙げられる。１シフト分の掘削後、ト
ンネル地山の安定を確保し、変形を抑制するために、ト
ンネル内部に吹付けコンクリート、ロックボルト及び鋼
製支保工等の支保工部材等を設置、即ち支保工を設置す
る。その後、同様に１シフト分の上半掘削を行い、同様
に支保工を設置し、これを繰り返す。尚、本発明におい
て、切羽とは、トンネル掘削作業を行っている最前線を
いい、切羽面及びその後方近傍をいう。又、地山とは、
トンネル周辺の土砂及び岩盤等をいう。

【００２５】本発明は、山岳トンネル工法の補助工法に
おける注入材用組成物として、前記組成物を使用するも
のである。本発明が適用可能な補助工法としては、ト
ンネル掘削に先立って、切羽よりトンネル円周に沿って
斜め前方の地山に注入管を打設し、当該注入管から注入
材用組成物を地山中に注入し硬化させ、地山を強化する
山岳トンネル工法の先受工法、トンネル掘削に先立っ
て、切羽面の地山に注入管を打設し、当該注入管から注
入材用組成物を地山中に注入し硬化させ、切羽面の地山
を強化する山岳トンネル工法の補強工法及びトンネル
を１シフト分掘削後、トンネルの側壁、支保工脚部及び
／又は底盤の地山に注入管を打設し、当該注入管から注
入材用組成物を地山中に注入し硬化させ、トンネルの側
壁又は脚部を強化する山岳トンネル工法の補強工法が挙
げられる。

【００２６】これら工法で使用される注入管としては、
鋼等の金属製又はＦＲＰ等のプラスチック製の管及びボ
ルト等が挙げられる。注入管の直径及び長さ、並びに地
山に打設する注入管の数は、適用する地山の状況、トン
ネルの大きさ及び補助工法の種類等に応じて適宜選択す
れば良い。又、注入管の地山への打設方法としては、穿
孔後に注入管を挿入する方法、穿孔と挿入を同一管で行
う方法等が挙げられる。

【００２７】、及びの補助工法の１例を、それぞ
れ図１、図２及び図３に示す。尚、各図において、注入
管２及び注入材組成物の砂を含むゲル、即ち硬化物３は
便宜上実線で記載した。

【００２８】の工法は、掘削時の地山の剥落、崩壊及
び漏水を防止するため、切羽の天端の安定性を確保する
ために行うものである。図１に基づきの工法を説明す
ると、トンネル内部から切羽１のトンネル円周方向に沿
って、地山に複数の注入管２を特定の間隔で打設する。
注入管の打設後、注入管から注入材用組成物をポンプ等
を使用して地山に圧入し、硬化させる。組成物の硬化
後、トンネルの掘削を行い、再び切羽１に同様の操作を
行う。本発明において、の先受工法の好ましい工法と
しては、長さ５ｍ以下の注入管を使用して施工するフォ
アポーリング工法、及び比較的大規模に天端周辺の地山
を安定させ、地表面沈下を防止するために行う、長さ５
ｍ超過の注入管を使用して施工するフォアパイリング工
法が挙げられる。フォアポーリング工法及びフォアパイ
リング工法の１例を、それぞれ図１の（ｂ）及び（ｃ）
に示す。

【００２９】の工法は、掘削後に支保工を設置するま
での間、掘削作業を一時停止するとき、又は補助工法を
行う間等の場合に、切羽面が不安定になることを防止す
るために行うものである。図２に基づきの工法を説明
すると、トンネル内部から切羽１の切羽面の地山に対し
て複数の注入管２を特定の間隔で打設する。注入管の打
設後、注入管から注入材用組成物をの工法と同様にし
て地山に圧入して硬化させる。支保工設置が完了する
か、又は掘削作業を再開時に、再び掘削を行う。

【００３０】の工法は、トンネルの側壁、支保工脚部
及び／又は底盤が強度不足となり、その結果脚部沈下と
沈下に伴う地山の緩み等を防止するために行うものであ
る。図３に基づきの工法を説明する。尚、図３は、ト
ンネルの側部及び支保工脚部に注入管を打設した工法の
例である。トンネル内部からトンネルの側壁及び支保工
脚部の地山に複数の注入管を特定の間隔で打設し、注入
管の打設後、注入管から注入材用組成物をと同様にし
て地山に圧入して硬化させる。組成物の硬化後、トンネ
ルの掘削を行い、再び同様の操作を行う。の補強工法
の具体例としては、トンネルの支保工脚部の地山に施工
する、レッグパイル工法等が挙げられる。

【００３１】本発明の補助工法は、山岳部のトンネル建
設のみならず、都市部のトンネル建設にも適用できる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をよ
り具体的に説明する。尚、以下において、「％」は重量
％を、「部」は重量部を意味する。 ○実施例１〜５表１の処方に従い、アクリル酸の二価金属塩として３５
％アクリル酸マグネシウム水溶液（以下ＡｃＭｇとい
う）、水溶性ポリ（メタ）アクリル化合物として１分子
中にオキシエチレン基を約９個有するポリエチレングリ
コールジアクリレート（以下ＰＰＧＡｃという）の５０
％又は７５％水溶液、酸化剤として１０％過硫酸アンモ
ニウム水溶液及び還元剤として１０％エリソルビン酸ナ
トリウム水溶液水溶液を所定量混合して注入材用組成物
を調製し、これを所定の形状の型枠に流し込んでホモゲ
ルを作製した。得られた組成物及びホモゲルを、下記の
評価方法に従い評価した。それらの結果を表１に示す。
本発明の注入材用組成物は、低粘度で皮膚刺激性がない
ものであった。又得られるホモゲルは、圧縮強度及び曲
げ強度が５ｋｇｆ／ｃｍ²を超えるもので、可燃性がな
く、止水性及び難燃性に優れるものであった。又、この
ホモゲルを地中に１年間埋設し、初期物性と比較した結
果、強度及び不透水性等の物性低下はほとんど見られな
かった。

【００３３】○評価方法・粘度ＪＩＳＫ５４００「塗料一般試験方法」に準拠し、
混合直後の溶液の粘度を、ＢＭ型粘度計を用いて測定し
た。

【００３４】・硬化時間全ての成分を混合攪拌し、流動性が無くなるまでの時間
を硬化時間とした。

【００３５】・一軸圧縮強度及び曲げ強度一軸圧縮強度は、ＪＩＳＡ７２２０「硬質発泡プラ
スチックの圧縮試験方法」に準拠して測定した。又、曲
げ強度は、ＪＩＳＡ７２２１「硬質発泡プラスチッ
クの曲げ試験方法」に準拠して測定した。但し、ホモゲ
ルの養生条件は、ポリエチレン袋で２時間密封とした。

【００３６】・透水量直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍのホモゲルに、３ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の水圧を１時間掛け、透過した水の重量を測定し
た。

【００３７】・耐燃性ＪＩＳＫ７２０１「酸素指数法による高分子材料の
燃焼試験方法」に従い、厚さ３ｍｍのシート状のホモゲ
ルを作製し、酸素指数を測定した。尚、耐燃性の評価は
酸素指数３０以上を良好、３０未満を不良とした。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】○比較例１表１に示すＰＰＧＡｃを使用しない組成とする以外は実
施例と同様にして、組成物を調製し、実施例と同様にホ
モゲルを製造した。得られた組成物及びホモゲルについ
て、実施例と同様に評価結果を行った。それらの結果を
表１に示す。比較例１の組成物は、ホモゲルの止水性及
び難燃性に優れるものであったが、圧縮・曲げ強度に劣
るものであった。

【００４１】○比較例２注入材用組成物として、変性ジフェニルメタンジイソシ
アネートと水ガラスからなる市販のシリカレジン系のウ
レタン系組成物を使用し、当該組成物及びホモゲルにつ
いて、実施例と同様に評価した。それらの結果を表１に
示す。比較例２の組成物は、ホモゲルの圧縮・曲げ強度
に優れるものであったが、止水性及び難燃性に劣るもの
であった。

【００４２】○実施例５縦１．５ｍ、横２．４ｍ及び高さ１ｍの土槽に、約３０
ｃｍの高さ分の矢作川産川砂を入れ、水締め充填、水抜
き及びタンピングランマーによる締め固めを行った。こ
れを計３回行い、モデル地盤を作製した。このモデル地
盤の側部に１２０ｃｍピッチで２ヶ所注入口を開け、長
さ１ｍ、外径３２ｍｍの注入管を挿入し、口元をシーリ
ング後、組成物の注入を行った。ＡｃＭｇ水溶液の７０
部とＰＰＧＡｃ水溶液の３０部を配合した水溶液を調製
した。当該水溶液を２分して、実施例１の組成となる様
に、Ａ液（ＡｃＭｇ、ＰＰＧＡｃ及びエリソルビン酸ナ
トリウムからなる水溶液）とＢ液（ＡｃＭｇ、ＰＰＧＡ
ｃ及び過硫酸アンモニウムからなる水溶液）を当量送れ
る１台のプランジャーポンプを用い、Ａ液とＢ液をそれ
ぞれ毎分２リットル送り、ミキシングノズルでこれを混
合し、ボルト１本当たり１６リットル注入した。この時
の注入圧は０〜３ｋｇｆ／ｃｍ²であった。注入１時間
後に掘削した結果、図４で示す様な注入管の周りに直径
３５〜４２ｃｍ、長さ１０５ｃｍ、体積５８リットルの
円柱状の砂ゲルである硬化物を形成していた。これによ
り、本発明の組成物が地盤に対する浸透性に優れること
がわかった。又、この硬化物の一軸圧縮強度は８〜３０
ｋｇｆ／ｃｍ²であり、地盤に対して十分な強化及び安
定化効果があることが確認された。

【００４３】○比較例３実施例５と同様のモデル地盤及び注入管を使用して、比
較例２の組成物を注入した。モデル地盤に、１台のギア
ポンプを使用し、毎分２リットルの割合で組成物原料を
スタティックミキサーで混合しつつ供給した。注入量
は、組成物が硬化時に２倍発泡するものと仮定して、ボ
ルト１本当たり８リットル注入した。注入１時間後に掘
削した結果、図５で示す様な、注入管の周りに幅４５〜
５５ｃｍ、厚さ２〜４ｃｍ及び長さ１０５ｃｍで、体積
２１Ｌの平板状硬化物を形成していた。比較例３の硬化
物が実施例５の硬化物と形状が異なるのは、比較例２の
組成物の地盤への浸透性が不十分なため、比較的地盤の
緩い部分にのみ組成物が浸透したためであると考えられ
る。又、図５の５の部分は、組成物の地盤への浸透性に
乏しいため、硬化物は砂ゲルではなく、ほとんどホモゲ
ルであった。又、この硬化物の一軸圧縮強度は８〜１２
ｋｇｆ／ｃｍ²であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明の工法は、使用する注入材用組成
物が、可燃性及び皮膚刺激性の問題がない上、注入材用
組成物の粘度が非常に低く、砂礫層及び微細なクラック
等への浸透性に優れるため、目的とする部位に確実に浸
透させることができ、速やかに硬化する。さらに、その
硬化物は、止水性及び難燃性に優れる上、山岳トンネル
工法の補助工法に使用するに十分な強度を有し、地中で
非常に安定で加水分解、生分解等の作用を受けにくいた
め、初期効果を長期間保持し続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、の先受工法の一例を示す図であり、
（ａ）は正面の断面図であり、（ｂ）はフォアポーリン
グ工法を行った場合の側面の断面図であり、（ｃ）はフ
ォアパイリング工法を行った場合の側面の断面図であ
る。

【図２】図２は、の補強工法の一例を示す図であり、
（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面の断面図である。

【図３】図３は、の補強工法の一例を示す図であり、
（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図である。

【図４】図４は、実施例５を行った後に、注入管付近を
掘り起した後の硬化物を示す図である。

【図５】図５は、比較例３を行った後に、注入管付近を
掘り起した後の硬化物を示す図である。

【符号の説明】

１：切羽２：注入管３：注入材用組成物の硬化物４：トンネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル掘削に先立って、切羽よりトンネ
ル円周に沿って斜め前方の地山に注入管を打設し、当該
注入管から注入材用組成物を地山中に注入し硬化させる
山岳トンネル工法の補助工法であって、前記組成物とし
て（メタ）アクリル酸の一価又は二価の金属塩、オキシ
アルキレン基及び２個以上の（メタ）アクリロイル基を
有する水溶性化合物並びに水からなる組成物を使用する
ことを特徴とする山岳トンネル工法の補助工法。
【請求項２】補助工法がフォアパイリング工法又はフォ
アポーリング工法である請求項１記載の山岳トンネル工
法の補助工法。
【請求項３】トンネル掘削に先立って、切羽面の地山に
注入管を打設し、当該注入管から注入材用組成物を地山
中に注入し硬化させる山岳トンネル工法の補助工法であ
って、前記組成物として（メタ）アクリル酸の一価又は
二価の金属塩、オキシアルキレン基及び２個以上の（メ
タ）アクリロイル基を有する水溶性化合物並びに水から
なる組成物を使用することを特徴とする山岳トンネル工
法の補助工法。
【請求項４】トンネルを１シフト分掘削後、トンネルの
側壁、支保工脚部及び／又は底盤部の地山に注入管を打
設し、当該注入管から注入材用組成物を地山中に注入し
硬化させる山岳トンネル工法の補助工法であって、前記
組成物として（メタ）アクリル酸の一価又は二価の金属
塩、オキシアルキレン基及び２個以上の（メタ）アクリ
ロイル基を有する水溶性化合物並びに水からなる組成物
を使用することを特徴とする山岳トンネル工法の補助工
法。