JP2000337078A - トンネル地山先受け工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼管周囲の地山に対して均質な改良体を造成す
ることができ、安定した先受け効果を発揮するトンネル
地山先受け工法を提供する。 【解決手段】スリーブ１１を装着した鋼管１を地山に挿
入した後、鋼管内に注出孔の前後にパッカー２２，２２
を有する注入管２０を挿入して、注出孔２１を注入孔１
０に臨ませ、かつ前後のパッカー２２，２２を鋼管１内
面に作用させた状態で、まず注入管２０を通してシール
グラウトＳＧを圧送し、注出孔２１から注入孔１０を通
しスリーブ１１を変形させながら吐出させる。この第１
工程を、各注入孔１０，１０…ごと行い、鋼管１の周囲
をシールグラウトＳＧで充填する。その後、注入管２０
を通して浸透注入用グラウトＧＯを圧送し、注出孔２１
から注入孔１０を通しスリーブ１１を変形させながら吐
出させる第２工程を、各注入孔１０，１０…ごと行い、
浸透注入用グラウトＧＯを、シールグラウトＳＧを破り
ながら鋼管１の周囲地山に浸透させて、地山の改良を図
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、トンネル地山先受
け工法に係り、いわゆるＮＡＴＭ工法と併用されるトン
ネル地山先受け工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＮＡＴＭ工法はトンネル掘削の標
準工法として確立している。しかし、近年の路線計画で
は、軟弱地山や土被りの浅い未固結地山などＮＡＴＭ工
法のみでは対応しきれないトンネル掘削条件となってい
る。

【０００３】そこで、地質が悪い地山に対しては、いわ
ゆるパイプルーフ工法、ＲＪＦＰ工法、ＭＪＳ工法、Ａ
ＧＦ工法、トレヴィチューブ工法、ミニパイプルーフ工
法などのアンブレラ工法などが採用されている。この中
でも、特にＡＧＦ工法が施工の確実性及びコストが安価
である点で施工実績が高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＧＦ工法は、トンネ
ル外周部に相互に間隔を置いて鋼管を地山に挿入し、当
該鋼管の周囲の地山に注入材、たとえばシリカゾル系の
ウレタン注入材、あるいはセメント系注入材を注入する
ことにより、地山を鋼管の支持力及び注入材の注入によ
る改良体により、地山を補強する方法に属し、特にフォ
アパイリングをドリルジャンボにより行うものであり、
使用鋼管は１００ｍｍφ程度の長尺鋼管を使用するもの
である。

【０００５】いずれにしても、注入材併用のアンブレラ
工法においては、注入材の注入にあたり、鋼管の長手方
向に多数形成した注入孔から注入材を同時的に注入する
ものであるために、各注入孔近傍の地山条件によって、
各注入孔から注入される注入材量および地山への浸透度
合いが相違し、当該鋼管周囲の地山に対して均質な改良
体を造成することができないことが知見された。

【０００６】その結果、特に軟弱地山では、図５に本発
明の鋼管配置形態と共に示すように、改良体造成の後、
鋼管相互間において、小規模の崩落（抜け落ち）現象が
みられることがある。

【０００７】したがって、本発明の主たる課題は、当該
鋼管周囲の地山に対して均質な改良体を造成することが
でき、安定した先受け効果を発揮するトンネル地山先受
け工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の請求項１記載の発明は、トンネル外周部に相互に間
隔を置いて鋼管を地山に挿入し、当該鋼管の周囲の地山
に注入材を注入することにより、地山を鋼管の支持力及
び注入材の注入による改良体により、地山を補強する方
法において、前記鋼管の外壁に注入孔を長手方向に間隔
を置いて多数形成し、複数の注入孔位置の鋼管外周に設
けたスリーブにより被覆し、圧送される注入材を前記注
入孔を通し前記スリーブを変形させながら吐出させ、注
入材の吐出が終了したならば前記スリーブの復元により
前記注入孔を閉塞する構成とし、前記スリーブを装着し
た鋼管を地山に挿入した後、当該鋼管内に注出孔の前後
にパッカーを有する注入管を挿入して、前記注出孔を前
記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内面に作用
させた状態で、まず前記注入管を通してシールグラウト
を圧送し、前記注出孔から前記注入孔を通し前記スリー
ブを変形させながら吐出させる第１工程を、鋼管の長手
方向に沿った複数の箇所において行い、当該鋼管の周囲
をシールグラウトで充填し、その後、当該鋼管内に前記
注入管を挿入して、前記注出孔を前記注入孔に臨ませか
つ前後のパッカーを鋼管内面に作用させた状態で、この
注入管を通して浸透注入用グラウトを圧送し、前記注出
孔から前記注入孔を通し前記スリーブを変形させながら
吐出させる第２工程を、鋼管の長手方向に沿った複数の
箇所において行い、前記浸透注入用グラウトを前記シー
ルグラウトを破りながら当該鋼管の周囲地山に浸透させ
て、地山の改良を図る、ことを特徴とするトンネル地山
先受け工法である。

【０００９】請求項２記載の発明は、トンネル外周部に
相互に間隔を置いて鋼管を地山に挿入し、当該鋼管の周
囲の地山に注入材を注入することにより、地山を鋼管の
支持力及び注入材の注入による改良体により、地山を補
強する方法において、前記鋼管の外壁に注入孔を長手方
向に間隔を置いて多数形成し、複数の注入孔位置の鋼管
外周に設けたスリーブにより被覆し、圧送される注入材
を前記注入孔を通し前記スリーブを変形させながら吐出
させ、注入材の吐出が終了したならば前記スリーブの復
元により前記注入孔を閉塞する構成とし、前記スリーブ
を装着した鋼管を地山に挿入した後、当該鋼管内に注出
孔の前後にパッカーを有する注入管を挿入して、前記注
出孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内
面に作用させた状態で、まず前記注入管を通してゲルタ
イムが短い第１グラウトを圧送し、前記注出孔から前記
注入孔を通し前記スリーブを変形させながら吐出させる
第１工程を、鋼管の長手方向に沿った複数の箇所におい
て行い、当該鋼管の周囲に第１グラウトを注入し、その
後、当該鋼管内に前記注入管を挿入して、前記注出孔を
前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内面に作
用させた状態で、この注入管を通してゲルタイムが長い
第２グラウトを圧送し、前記注出孔から前記注入孔を通
し前記スリーブを変形させながら吐出させる第２工程
を、鋼管の長手方向に沿った複数の箇所において行い、
前記第２グラウトを前記第１グラウトを破りながら当該
鋼管の周囲地山に浸透させて、地山の改良を図る、こと
を特徴とするトンネル地山先受け工法である。

【００１０】請求項３記載の発明は、トンネル外周部に
相互に間隔を置いて鋼管を地山に挿入し、当該鋼管の周
囲の地山に注入材を注入することにより、地山を鋼管の
支持力及び注入材の注入による改良体により、地山を補
強する方法において、前記鋼管の外壁に注入孔を長手方
向に間隔を置いて多数形成し、複数の注入孔位置の鋼管
外周に設けたスリーブにより被覆し、圧送される注入材
を前記注入孔を通し前記スリーブを変形させながら吐出
させ、注入材の吐出が終了したならば前記スリーブの復
元により前記注入孔を閉塞する構成とし；前記スリーブ
を装着した鋼管を地山に挿入した後、（１）所定のステ
ップにおいて、当該鋼管内に注出孔の前後にパッカーを
有する注入管を挿入して、前記注出孔を前記注入孔に臨
ませかつ前後のパッカーを鋼管内面に作用させた状態
で、まず前記注入管を通してゲルタイムが短い第１グラ
ウトを圧送し、前記注出孔から前記注入孔を通し前記ス
リーブを変形させながら吐出させて、当該鋼管の周囲に
第１グラウトを注入し、（２）その後、同ステップにお
いて、当該鋼管内に前記注入管を挿入して、前記注出孔
を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内面に
作用させた状態で、この注入管を通してゲルタイムが長
い第２グラウトを圧送し、前記注出孔から前記注入孔を
通し前記スリーブを変形させながら吐出させて、第２グ
ラウトを当該鋼管の周囲地山に浸透させ、（３）次い
で、１ステップ分引き抜き、引き抜いたステップにおい
て、前記（１）及び（２）の工程を行い、（４）以下同
様に１ステップ分毎の引き抜き、並びに第1グラウト及
び第2グラウトの注入を行い、前記鋼管の周囲地山にお
いて改良体を造成する、ことを特徴とするトンネル地山
先受け工法である。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記スリーブは、
可撓性及び復元性を有し、前記注入孔を通る母線を境に
して左右に分割され、これらのスリーブ片の周方向端部
が前記鋼管に固定されている請求項１〜３のいずれか1
項に記載のトンネル地山先受け工法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しながらさらに詳説する。鋼管１として、たとえば
１２．５ｍ程度の長尺ものを使用し、これを削孔機械、
たとえばドリルジャンボ２のブームに削孔機２Ａを取り
付けて、鋼管１を地山に挿入する。削孔に際しては別途
用意した先端に削孔ビットを有する削孔ロッドにより穿
孔し、この穿孔の進行に伴い当該鋼管１を前進させるこ
とで挿入できる。鋼管１は、継ぎ足しにより所定長さと
することができる。

【００１３】鋼管１は、図５に示すように、トンネル外
周部に相互に間隔Ｐを置きながら、小さい仰角をもって
地山に挿入する。鋼管１の挿入領域は適宜選択できる
が、ほぼ開き角度で１２０度程度でよい。先に打設した
鋼管１群とは、ラップ代Ｌをたとえば３．５ｍ程度取る
ことができる。

【００１４】本発明においては、鋼管１の外壁に注入孔
１０，１０…を長手方向に間隔を置いて多数形成し、図
２〜図４に示すように、これらの注入孔１０位置の鋼管
１外周にたとえばゴム製のスリーブ１１を設け、このス
リーブ１１により注入孔１０を被覆する。具体例では、
スリーブ１１は可撓性及び復元性を有し、注入孔１０を
通る母線を境にして左右に分割され、これらのスリーブ
片１１Ａ，１１Ｂの周方向端部を固定部材１２により鋼
管１に固定してある。

【００１５】この鋼管１内に対して、図４に概略を示す
注出孔２１の前後にパッカー２２，２２を有する注入管
２０が挿入される。注入管２０を通して注入材Ｇを圧送
させ、注出孔２１から注入孔１０を通しスリーブ１１を
変形させながら吐出させ、具体的には図３の仮想線で示
すように、スリーブ片１１Ａ，１１Ｂの間を拡開させな
がら吐出させ、周辺に注入する。注入圧力を解放する
と、スリーブ１１の復元により注入孔１０は閉塞され
る。

【００１６】＜第1の態様：請求項１記載の発明＞さ
て、かかる装置を用いて、スリーブ１１を装着した鋼管
１を地山に挿入した後、鋼管内に注出孔の前後にパッカ
ー２２，２２を有する注入管２０を挿入して、注出孔２
１を注入孔１０に臨ませ、かつ前後のパッカー２２，２
２を鋼管１内面に作用させた状態で、まず注入管２０を
通してシールグラウトＳＧを圧送し、注出孔２１から注
入孔１０を通しスリーブ１１を変形させながら吐出させ
る。

【００１７】この第１工程を、鋼管１の長手方向に沿っ
た複数の箇所において行い、好適には各注入孔１０，１
０…ごと行い、当該鋼管１の周囲をシールグラウトＳＧ
で充填する。この第１工程の完了状態が図６に示してあ
る。

【００１８】その後、鋼管１内に前記構成の注入管２０
を挿入して、注出孔２１を注入孔１０に臨ませ、かつ前
後のパッカー２２，２２を鋼管１内面に作用させた状態
で、この注入管２０を通して浸透注入用グラウトＧＯを
圧送し、注出孔２１から注入孔１０を通しスリーブ１１
を変形させながら吐出させる第２工程を、鋼管１の長手
方向に沿った複数の箇所において行い、好適には各注入
孔１０，１０…ごと行い、図７に示すように、浸透注入
用グラウトＧＯを、シールグラウトＳＧを破りながら鋼
管１の周囲地山に浸透させて、地山の改良を図る。符号
Ｚは改良体を示す。

【００１９】かかる方法を採用することにより、各注入
孔１０，１０…を通して確実にシールグラウトＳＧが鋼
管１と地山との間に充填され、しかも、各注入孔１０，
１０…を通して浸透注入用グラウトＧＯを注入圧力や注
入量を制御しながら注入することができるので、各注入
孔１０，１０…毎の注入状態のばらつきを解消でき、当
該鋼管１周囲の地山に対して均質な改良体Ｚ，Ｚ…を造
成することができ、安定した先受け効果を発揮させるこ
とができる。

【００２０】浸透注入用グラウトＧＯの注入後、注入不
足箇所を再注入したり、2次注入材を注入することもで
きる。

【００２１】＜第２の態様：請求項２記載の発明＞上記
第1の態様に代えて、図8に示すように、第1工程の注入
材として、ゲルタイムが短い第１グラウトＧ１を用い、
第2工程の注入材として、ゲルタイムが長い第２グラウ
トＧ２を用いて同様に施工できる。第１グラウトＧ１及
び第２グラウトＧ２の注入は、各ステップごと行う。こ
の態様は、いわゆる「複相注入」または「複合注入」方
式によるもので、第２グラウトＧ２を第１グラウトＧ１
を破りながら当該鋼管１の周囲地山に浸透させて、地山
の改良を図るものである。

【００２２】＜第３の態様：請求項３記載の発明＞前記
第２の態様は、鋼管のほぼ全長にわたって第1グラウト
の注入を行った後、第2グラウトの注入を行うものであ
るが、請求項３の発明に従って、前後にパッカーを有す
る注入管（いわゆるダブルパッカー付き注入管）の１ス
テップ毎の引き抜き毎、そのステップにおいて、第1グ
ラウトの注入を行った後、第2グラウトの注入を行うこ
とができる。この例においては、１ステップ毎の注入と
なるので、グラウトの注入状態管理が信頼性に優れたも
のとなる。

【００２３】＜その他＞前後のパッカー２２，２２は、
長手方向に複数の注入孔１０，１０…を区画して配置
し、1回の注入で長手方向に複数の注入孔１０，１０…
から同時にグラウトを注入することもできる。

【００２４】シールグラウトＳＧとしては、たとえばい
わゆるダブルパッカー注入方式に用いるのと同様に、セ
メント−ベントナイト系のものを用いることができる。
浸透注入用グラウトＧＯとしては、セメント系のもの、
水ガラス系のもの、第1グラウトおよび第2グラウトにつ
いても、セメント系のもの、水ガラス系のものを用いる
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、鋼管周
囲の地山に対して均質な改良体を造成することができ、
安定した先受け効果を発揮させることができるなどの利
点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼管の挿入配置形態の縦断面図である。

【図２】鋼管の横断面図である。

【図３】スリーブ部分の拡大断面図である。

【図４】鋼管内に注入管を挿入した状態の縦断面図であ
る。

【図５】鋼管の配置形態要部横断面図である。

【図６】第1態様の第1工程の説明図である。

【図７】第1態様の第２工程の説明図である。

【図８】第２態様の説明図である。

【符号の説明】

１…鋼管、１０…注入孔、１１…スリーブ、１１Ａ，１
１Ｂ…スリーブ片、２０…注入管、２１…注出孔、２２
…パッカー、ＳＧ…シールグラウト、ＧＯ…浸透注入用
グラウト、Ｇ１…第1グラウト、Ｇ２…第2グラウト、Ｚ
…改良体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル外周部に相互に間隔を置いて鋼管
   を地山に挿入し、当該鋼管の周囲の地山に注入材を注入
   することにより、地山を鋼管の支持力及び注入材の注入
   による改良体により、地山を補強する方法において、 前記鋼管の外壁に注入孔を長手方向に間隔を置いて多数
   形成し、複数の注入孔位置の鋼管外周に設けたスリーブ
   により被覆し、圧送される注入材を前記注入孔を通し前
   記スリーブを変形させながら吐出させ、注入材の吐出が
   終了したならば前記スリーブの復元により前記注入孔を
   閉塞する構成とし、 前記スリーブを装着した鋼管を地山に挿入した後、当該
   鋼管内に注出孔の前後にパッカーを有する注入管を挿入
   して、前記注出孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッ
   カーを鋼管内面に作用させた状態で、まず前記注入管を
   通してシールグラウトを圧送し、前記注出孔から前記注
   入孔を通し前記スリーブを変形させながら吐出させる第
   １工程を、鋼管の長手方向に沿った複数の箇所において
   行い、当該鋼管の周囲をシールグラウトで充填し、 その後、当該鋼管内に前記注入管を挿入して、前記注出
   孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内面
   に作用させた状態で、この注入管を通して浸透注入用グ
   ラウトを圧送し、前記注出孔から前記注入孔を通し前記
   スリーブを変形させながら吐出させる第２工程を、鋼管
   の長手方向に沿った複数の箇所において行い、前記浸透
   注入用グラウトを前記シールグラウトを破りながら当該
   鋼管の周囲地山に浸透させて、地山の改良を図る、 ことを特徴とするトンネル地山先受け工法。
2. 【請求項２】トンネル外周部に相互に間隔を置いて鋼管
   を地山に挿入し、当該鋼管の周囲の地山に注入材を注入
   することにより、地山を鋼管の支持力及び注入材の注入
   による改良体により、地山を補強する方法において、 前記鋼管の外壁に注入孔を長手方向に間隔を置いて多数
   形成し、複数の注入孔位置の鋼管外周に設けたスリーブ
   により被覆し、圧送される注入材を前記注入孔を通し前
   記スリーブを変形させながら吐出させ、注入材の吐出が
   終了したならば前記スリーブの復元により前記注入孔を
   閉塞する構成とし、 前記スリーブを装着した鋼管を地山に挿入した後、当該
   鋼管内に注出孔の前後にパッカーを有する注入管を挿入
   して、前記注出孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッ
   カーを鋼管内面に作用させた状態で、まず前記注入管を
   通してゲルタイムが短い第１グラウトを圧送し、前記注
   出孔から前記注入孔を通し前記スリーブを変形させなが
   ら吐出させる第１工程を、鋼管の長手方向に沿った複数
   の箇所において行い、当該鋼管の周囲に第１グラウトを
   注入し、 その後、当該鋼管内に前記注入管を挿入して、前記注出
   孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカーを鋼管内面
   に作用させた状態で、この注入管を通してゲルタイムが
   長い第２グラウトを圧送し、前記注出孔から前記注入孔
   を通し前記スリーブを変形させながら吐出させる第２工
   程を、鋼管の長手方向に沿った複数の箇所において行
   い、前記第２グラウトを前記第１グラウトを破りながら
   当該鋼管の周囲地山に浸透させて、地山の改良を図る、 ことを特徴とするトンネル地山先受け工法。
3. 【請求項３】トンネル外周部に相互に間隔を置いて鋼管
   を地山に挿入し、当該鋼管の周囲の地山に注入材を注入
   することにより、地山を鋼管の支持力及び注入材の注入
   による改良体により、地山を補強する方法において、 前記鋼管の外壁に注入孔を長手方向に間隔を置いて多数
   形成し、複数の注入孔位置の鋼管外周に設けたスリーブ
   により被覆し、圧送される注入材を前記注入孔を通し前
   記スリーブを変形させながら吐出させ、注入材の吐出が
   終了したならば前記スリーブの復元により前記注入孔を
   閉塞する構成とし；前記スリーブを装着した鋼管を地山
   に挿入した後、（１）所定のステップにおいて、当該鋼
   管内に注出孔の前後にパッカーを有する注入管を挿入し
   て、前記注出孔を前記注入孔に臨ませかつ前後のパッカ
   ーを鋼管内面に作用させた状態で、まず前記注入管を通
   してゲルタイムが短い第１グラウトを圧送し、前記注出
   孔から前記注入孔を通し前記スリーブを変形させながら
   吐出させて、当該鋼管の周囲に第１グラウトを注入し、
   （２）その後、同ステップにおいて、当該鋼管内に前記
   注入管を挿入して、前記注出孔を前記注入孔に臨ませか
   つ前後のパッカーを鋼管内面に作用させた状態で、この
   注入管を通してゲルタイムが長い第２グラウトを圧送
   し、前記注出孔から前記注入孔を通し前記スリーブを変
   形させながら吐出させて、第２グラウトを当該鋼管の周
   囲地山に浸透させ、（３）次いで、１ステップ分引き抜
   き、引き抜いたステップにおいて、前記（１）及び
   （２）の工程を行い、（４）以下同様に１ステップ分毎
   の引き抜き、並びに第1グラウト及び第2グラウトの注入
   を行い、前記鋼管の周囲地山において改良体を造成す
   る、ことを特徴とするトンネル地山先受け工法。
4. 【請求項４】前記スリーブは、可撓性及び復元性を有
   し、前記注入孔を通る母線を境にして左右に分割され、
   これらのスリーブ片の周方向端部が前記鋼管に固定され
   ている請求項１〜３のいずれか1項に記載のトンネル地
   山先受け工法。