JP2001040980A - 多段グラウティング装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネルを掘削する場合に、地下水の流入を
遮断し、トンネル掘削による地盤の弛緩領域を減少さ
せ、上部の荷重に対する地盤の支持力を増加させ得る多
段グラウティング装置とその方法に関する。 【解決手段】 注入管１の外周面に、一定間隔でリング
模様状に突出した間隔材２を一体に形成する。このよう
な間隔材２を設けることにより、注入管１を穿孔穴１１
に挿入するときには、注入管１の注入口３が穿孔穴１１
の内部面に直接接触せず、常に注入管１と穿孔穴１１と
の間に間隔材２の突出高さほどの一定の間隔が形成維持
されるようになり、ハイグラウト材の注入が妨害され
ず、また注入管１が穿孔穴１１の中心に最大限接近する
ように位置し、応力中心が偏向されないものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多段グラウティン
グ装置とその方法に関するものである。より具体的に
は、軟弱な沖積土や土砂を含む風化岩および破砕帯層の
地盤にトンネルを掘削する場合に、地下水の流入を遮断
し、トンネル掘削による弛緩領域を減少させ、上部の荷
重に対する地盤の支持力を増加させ得る、多段グラウテ
ィング装置とその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、都市の地下構造物の施工現場で
は、地下構造物の安全性の増大と、隣接構造物の損傷防
止のために、地下掘削補助工法を使用しており、その
際、場合によっては遮水と補強効果を同時に得るため
に、遮水グラウティングと補強グラウティングの２工法
を組み立てて使用することもある。一般的に、地下掘削
時に用いる掘削補助工法としては、鋼管補強型の多段グ
ラウティング工法が代表例として挙げられる。

【０００３】従来の鋼管補強型の多段グラウティング工
法は通常、穿孔、鋼管挿入、コーキング（caulking）及
びシーリング（sealing）、グラウティング（groutin
g）の順に作業が進行し、主に軟弱風化岩層の遮水及び
補強用として用いられている。穿孔作業では、トンネル
掘削前に、トンネル円周面に沿って直径１２５ｍｍ程度
の穿孔穴を一定間隔で穿孔する。鋼管挿入作業では、穿
孔後、噴射孔と逆流防止用バンドが設けられた一般構造
用の小口径の鋼管を複数用い、これらの鋼管を所定の長
さとなるようにカップリングで連結して前記穿孔穴に挿
入する。コーキング及びシーリング作業では、鋼管挿入
後、鋼管と穿孔穴との間に穿孔穴を介して吐出されるグ
ラウト材を塞ぐために、シーリングホースを用いてコー
キング材を注入する。そして、グラウティング作業で
は、多段式グラウティングを実施するために、鋼管内に
パッカーを取り入れ、内側から外側にパッカーを移動さ
せつつ噴射孔を用いて多段式のグラウティングを実施す
る。

【０００４】しかしながら、上記のような作業の順に進
行される従来の鋼管補強型の多段グラウティング工法に
おいては多様な問題点を有している。すなわち、第１
は、この工法で用いる主材料が鋼管であるため地盤内に
おける腐食のおそれがある。鋼管は、施工中においては
補助補強材であるが、永久的な支補材としてみると、腐
食による欠陥が生じるおそれを有している。第２は、グ
ラウティング施工後、次の切り場を掘削する時に、表面
に突出した鋼管をカッティングする作業に長時間がかか
るという短所がある。第３は、地盤の状態とトンネル断
面の大きさに応じて補強すべき深さが深くなると、鋼管
全体が長くかつ重くなり、その鋼管の重さにより、鋼管
を穿孔穴に挿入する過程において鋼管の取扱い上困るこ
とが多くある。第４は、鋼管の挿入後も鋼管の自重によ
り穿孔穴の内面に鋼管が接触し、鋼管表面のグラウト材
の噴射口が塞がれ、地盤内のグラウティング効果が劣る
ようになる。第５は、注入時に噴射孔の全体が開放され
ず、注入分布が均一にならないという短所がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＦＲ
Ｐ製の注入管を用いることによって腐食が発生せず、ト
ンネル掘削時に鋼管を切断する必要がなく、トンネル掘
進速度を増加させ得る多段式グラウティング装置とその
方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、地下水浸透方向と垂
直方向のグラウト注入量を増加させ得るようにして、よ
り確実な遮水効果を発揮できる多段式グラウティング装
置とその方法を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、重量が軽いので取扱
いに容易であり、注入管の自重により注入孔が塞がる現
象がなくて注入効率が良好であり、注入分布が均一な多
段式グラウティング装置とその方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる多段式グラウティング装置は、中穴
を有するパイプとして構成されるとともに、該パイプの
壁面に放射状に形成された多数個の注入口（３）が該パ
イプの長手方向に一定間隔で反復的に形成されてなり、
該パイプの外周面には一定間隔でリング模様状に突出し
た間隔材（２）が一体に形成され、該パイプの両端部の
外周面には雄ネジが形成され、この雄ネジと雌ネジ型の
カプラ（１２）とにより相互に連結できる多数個の注入
管（１）と、前記注入口（３）を開閉できる逆流防止手
段（４）と、前記注入管（１）の内部に挿入され、グラ
ウト材を注入するための注入ホース（５）と、前記注入
管（１）の内部に挿入され、前記注入管（１）の内部を
密閉するパッカー（６）と、前記注入管（１）の外部に
２個設けられるとともに、そのうちの一つは長くて穿孔
穴（１１）の先端部まで挿入され、もう１つは短くて前
記穿孔穴（１１）の初入までのみ挿入される２個のシー
リングホース（９）とを備えてなることを特徴とするも
のである。

【０００９】本発明にかかる多段式グラウティング装置
は、前記注入管（１）は、高強度ガラス繊維補強プラス
チックからなることを特徴とするものである。

【００１０】本発明にかかる多段式グラウティング装置
は、前記逆流防止手段（４）は、注入口（３）の外部に
設けられたゴムバンド（４ａ）であることを特徴とする
ものである。

【００１１】本発明にかかる多段式グラウティング装置
は、前記ゴムバンド（４ａ）に微細な針穴を形成してな
る、または、前記ゴムバンド（４ａ）として、それより
幅の狭い多数個のゴムバンドを重畳させて用いることを
特徴とするものである。

【００１２】本発明にかかる多段式グラウティング装置
は、前記間隔材（２）は、注入管（１）を穿孔穴（１
１）に挿入する方向にあって、かつ注入口（３）の直前
に設けられることを特徴とするものである。

【００１３】本発明にかかる多段式グラウティング方法
は、注入管（１）を設置場所に運搬してから、注入管
（１）の注入口（３）に逆流防止手段（４）を設けると
ともに、カプラ（１２）を用いて穿孔穴（１１）の長さ
に合うように多数個の注入管（１）を連結する工程と、
連結した注入管（１）を穿孔穴（１１）に挿入する工程
と、２つのシーリングホース（９）を用い、その１つの
シーリングホース（９）は穿孔穴（１１）の先端部分ま
で挿入し、もう１つのシーリングホース（９）は穿孔穴
（１１）の初入まで挿入する工程と、穿孔穴（１１）の
入口をコーキング材で封合する工程と、穿孔穴（１１）
の初入に挿入されたシーリングホース（９）を介してシ
ーリング材がオーバーフローされるときまで、穿孔穴１
１の先端部に挿入されたシーリングホース（９）により
シーリング材を注入する工程と、パッカー（６）が取り
付けられた注入ホース（５）を注入管（１）に挿入する
工程と、パッカー（６）を用いて注入管（１）を閉鎖し
てから、注入ホース（５）を介してグラウト材を注入す
る工程と、パッカー（６）を一定間隔で外側に移動させ
て、さらに注入管（１）を閉鎖してからグラウト材を注
入する段階を繰り返して、穿孔穴（１１）の入口まで段
階的にグラウティングを実施する工程とから構成される
ことを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるグラウティ
ング装置とグラウティング方法の実施形態について図１
ないし図５を基に詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２に示したように、本発明のＦ
ＲＰ注入管を用いたグラウティング装置は、注入管１、
逆流防止手段４、注入ホース５、パッカー６及びシーリ
ングホース９から構成される。

【００１６】注入管１は、中穴を有する円筒形のパイプ
であり、高強度ガラス繊維補強プラスチック（以下「Ｆ
ＲＰ」という。）から作られている。このようなＦＲＰ
製のパイプとして構成される注入管１には、そのパイプ
の壁面に放射状に形成された多数個の注入口３が、該パ
イプの長手方向に一定間隔で反復的に形成され、さら
に、該パイプの外周面には一定間隔でリング模様状に突
出した間隔材２が一体に形成され、また、該パイプの両
端部の外周面には雄ネジが形成されている。そして、こ
の雄ネジと雌ネジ型のカプラ１２（図５参照）とによ
り、多数個の注入管１が相互に連結される。なお、注入
管１の先端には、穿孔穴１１への注入管１の挿入を容易
にするために、円錐形のコーンが嵌め込まれている。

【００１７】間隙材２は、図３にも示したように、リン
グ模様形状であって、注入管１の外周面に突出するよう
に設けたもので、かつ、一定間隔で注入管１と一体に形
成されている。このような間隔材２を注入管１に設ける
と、注入管１を穿孔穴１１に挿入するとき、注入管１の
注入口３が穿孔穴１１の内部面に直接接触せず、常に注
入管１と穿孔穴１１との間に間隔材２の突出高さほどの
一定の間隔が形成維持されるようになり、ハイグラウト
材の注入が妨害されず、注入管１を穿孔穴１１の中心に
最大限接近するように位置させ得ることにより、応力中
心が偏向されないという利点がある。また、間隔材２
は、注入管１を穿孔穴１１に挿入する方向にあって、か
つ注入口３のすぐ前に設けられている。このように注入
口３の直前に間隔材２を設けると、注入管１を穿孔穴１
１に挿入するとき、後述する逆流防止手段であるゴムバ
ンド４が穿孔穴１１の不規則な内部面に直接接して破損
することを間隔材２が防ぐので、注入口３が塞がること
を防止できる。

【００１８】逆流防止手段４は、注入管１を穿孔穴１１
に挿入するときに、注入口３を介して注入管１の内部に
土砂や異物質が流入するのを防止したり、注入管１を介
してグラウト材を注入するときに、注入管１の外部に注
入されたグラウト材が注入管１の内部に更に逆流するの
を防止するためのものである。この逆流防止手段４とし
てはゴムバンド４ａを用いることができる。この場合
は、注入管１の外部に一定幅のゴムバンド４ａをはめ
て、グラウト材を注入しないときは、ゴムバンド４ａが
注入口３に圧着して該注入口３を閉鎖するが、グラウト
材の注入圧力が上昇すると、ゴムバンド４０と注入口３
との間に隙間が生じ、その隙間からグラウト材が地盤内
の間隙や亀裂部に充填される。なお、ゴムバンド４ａに
ついては１つのみを単独で使用することもできるが、幅
が狭い多数個のゴムバンドを重畳して使用することもで
きる。このように多数個のゴムバンドを重畳して使用し
た場合には、ゴムバンド間の隙間にもグラウト材が排出
され、注入効率が向上する。

【００１９】ゴムバンド４ａは、その表面に微細な針穴
を更に形成することもできる。このようなゴムバンド４
ａの針穴は、平常時は塞がった状態であるが、注入管１
内部の注入圧力が高くなると、ゴムバンド４ａが膨張し
つつ針穴が大きくなり、その針穴にもグラウト材が排出
され、グラウト材の注入効率を向上させることができ
る。以上のようなゴムバンド４タイプの逆流防止手段に
よると、その製作及び設置が容易で経済的であり、円形
の注入管１の外部に付加されても凹凸を形成しないの
で、穿孔穴１１への注入管１の挿入が容易である。

【００２０】図４にも示したように、注入管１の内部に
は注入ホース５が設けられ、この注入ホース５を用いて
注入管１の内部にグラウト材が注入される。注入ホース
５の端部にはパッカー６が取り付けられる。

【００２１】パッカー６は、２つの保護リング８と該保
護リング８間に位置するチューブ７とから構成されると
ともに、その中心を注入ホース５が貫通するように構成
されている。また、チューブ７は、外部から１つの空気
注入管が連結され、該空気注入管を通じて圧縮空気を吹
き入れる又は抜くことにより、膨張及び収縮が可能とな
っている。そして、上記のように圧縮空気を吹き入れる
と、チューブ７は膨張し、チューブ７と注入管１の内壁
との間の隙間、及びチューブ７と該チューブ７を貫通し
て設けられた注入ホース５との間の隙間を密閉する。し
たがって、このようなチューブ７を有するパッカー６を
用いると、パッカー６を貫通して延長された注入ホース
５から注入されるグラウト材は、チューブ７により遮断
され、注入管１の入口側には逆流せず、チューブ７が設
けられた以降の注入口３を介してのみグラウト材が穿孔
穴１１に注入されるので、注入管１の内部でグラウト材
の逆流を防止でき、穿孔穴１１の内側から密実に多段式
注入を行うことができる。

【００２２】保護リング８は、その直径が注入管１の内
径より小さくて、注入管１の内部における移動が自由で
あり、かつ、チューブ７を収縮した注入ホース５を注入
管１内で移動するときに、前記チューブ７が注入管１の
壁面に振らないように保護する役割を果すものである。

【００２３】図１に示したように、穿孔穴１１の内部に
は、注入管１とは別途に、２個のシーリングホース９が
挿入される。このうち、１つのシーリングホース９は注
入管１の下部に位置し、かつ、その長さが長くて穿孔穴
１１の先端部分まで延長配置される。一方、もう１つの
シーリングホース９は注入管１の上部に位置し、かつ、
その長さが短くて穿孔穴１１の初入までのみ延長配置さ
れる。このようなシーリングホース９を介してシーリン
グ材が投入され、該シーリング材により注入管１と穿孔
穴１１との間の空隙が充填される。その際、シーリング
材は、注入管１下部側に位置する長いシーリングホース
９を介して穿孔穴１１の内側から投入される。また、シ
ーリング材は、穿孔穴１１の入口まで充填されると、注
入管１上部側に位置する短いシーリングホース９を介し
てオーバーフローされる。このようにして投入されたシ
ーリング材は、穿孔穴１１に残留する不純物を穿孔穴１
１の外部に押し出し、穿孔穴１１の内部に浸透する水を
防ぐ安定液としての役割を果し、注入管１の位置を取り
上げて、グラウト材の注入を容易にする。また、上記の
ように投入されたシーリング材は、以降注入されたグラ
ウト材と混ぜられて堅固に硬化される。

【００２４】次に、本発明の多段グラウティング装置の
施工順序を説明する。施工の順序としては、先ず、掘削
面の上方に穿孔する。そして、この穿孔作業とは別途
に、注入口３が形成された注入管１にリング模様形状の
間隙材２を一定間隔で注入管１と一体となるように工場
で作製する。その後、注入管１に形成された注入口３に
ゴムバンド４０タイプの逆流防止手段４を設けた後、カ
プラ１２を用いて穿孔孔１１の長さに合うように注入管
１を複数連結する。

【００２５】前記穿孔作業が完了すると、注入管１を穿
孔穴１１に挿入する。次いで、注入管１とは別途に、穿
孔穴１１にシーリングホース９を２つ挿入する。この
際、１つのシーリングホース９は、注入管１の下部に配
置し、かつ穿孔穴１１の先端部分まで延長する一方、も
う１つのシーリングホース９は、注入管１の上部に配置
するとともに、穿孔穴１１の初入までのみ設けるものと
する。

【００２６】注入管１とシーリングホース９の挿入が完
了すると、穿孔穴１１の入口をコーキング材１０で封入
し、穿孔穴１１の先端部分まで延長されたシーリングホ
ース９を介してシーリング材を注入する。シーリング材
の注入が完了し、穿孔穴１１の初入まで設けられたシー
リングホース９を介してシーリング材がオーバーフロー
すると、シーリング材の注入を中断する。そして、シー
リング材がある程度硬化すると、上端にパッカー６が取
り付けられた注入ホース５を注入管１に挿入してグラウ
ト材を注入する。このとき、パッカー６の中央に位置す
るチューブ７は圧縮空気により膨張して注入管１の内壁
を密閉する。これにより、パッカー６を貫通して延長さ
れた注入ホース５を介して注入されるグラウト材が、チ
ューブ７により遮断され、チューブ７が設けられた以降
の注入口３を介してのみグラウト材が注入される。

【００２７】上記のようなグラウト材の注入がある程度
完了すると、更にチューブ７を収縮させてから注入ホー
ス５を外側に移動させ、更にチューブ７を膨張させるこ
とにより注入管１を閉鎖してからグラウト材を注入し、
穿孔穴１１の先端から多段式にグラウト材が注入される
ようにする。

【００２８】上記のように注入されたグラウト材は、先
ず、注入管１１の内部を満たしてから注入口３より抜け
出て地盤に浸透するとともに、予め穿孔穴１１に充填さ
れていたシーリング材と混ぜられて硬化する。

【００２９】なお、本発明は、トンネル掘削時に地盤を
補強する用途以外に、ソイルネイリング（Soil Nailin
g）の用途に利用することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明にあっては、ＦＲＰ製の注入管を
採用したものであり、ＦＲＰはガラス繊維と樹脂とから
構成されたプラスチック製品であって、切断及び加工が
容易である。このため、グラウティング後のトンネル掘
削時において、鋼管に比し容易に注入管を切断すること
ができるので、トンネル施工速度が速くなり、施工時間
の短縮を図れる。また、ＦＲＰは重量が軽いので、ＦＲ
Ｐ製の注入管は鋼管に比し容易に取り扱うことができ、
注入管の重さに起因した取扱い上の問題が生じることも
ない。さらに、ＦＲＰは耐化学性及び耐腐食性がよく、
腐食と変質されないので、ＦＲＰ製の注入管は、施工の
途中での掘削補助工法だけでなく、永久的な補強材とし
て使用することもできる。

【００３１】本発明にかかる多段グラウティング装置に
あっては、注入管の外周面に、一定間隔でリング模様状
に突出した間隔材を一体に形成したものである。このよ
うに注入管と一体化されるように特殊に製作された間隙
材が逆流防止手段（ゴムバンド）を保護し、また該間隙
材により注入管が穿孔穴の中央部に置かれるように配置
されることから、注入管の注入口が穿孔穴の内壁に直接
接触せず、グラウト材の注入が妨害されないので、グラ
ウティングを容易に行うことができ、さらに、穿孔穴の
中心に近接して注入管を位置させ得るので、穿孔穴の内
部に均一にグラウティングすることができ、応力中心が
偏向されないので、グラウティングの品質を向上させ得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる多段グラウティング装置の注入
管を穿孔穴に配置した状態の断面図。

【図２】本発明にかかる多段グラウティング装置の一実
施形態の断面図。

【図３】図３（ａ）は本発明における注入管の正断面
図、図３（ｂ）は該注入管の側断面図である。

【図４】本発明における注入管にパッカーと注入ホース
とが挿入された状態の斜視図。

【図５】図５（ａ）は本発明におけるカプラの正面図、
図５（ｂ）は該カプラの断面図である。

【符号の説明】

１ 注入管 ２ 間隔材 ３ 注入口 ４ 逆流防止手段 ４ａ ゴムバンド ５ 注入ホース ６ パッカー ７ チューブ ８ 保護リング ９ シーリングホース １０ コーキング材 １１ 穿孔穴 １２ カプラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 容基 大韓民國ソウル特別市江南區三成洞62−17 番地 Ｆターム(参考） 2D040 AA01 AA04 AB01 BB09 CB03 DA05 DA12 DC02 2D054 AC15 FA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中穴を有するパイプとして構成されると
   ともに、該パイプの壁面に放射状に形成された多数個の
   注入口（３）が該パイプの長手方向に一定間隔で反復的
   に形成されてなり、該パイプの外周面には一定間隔でリ
   ング模様状に突出した間隔材（２）が一体に形成され、
   該パイプの両端部の外周面には雄ネジが形成され、この
   雄ネジと雌ネジ型のカプラ（１２）とにより相互に連結
   できる多数個の注入管（１）と、 前記注入口（３）を開閉できる逆流防止手段（４）と、 前記注入管（１）の内部に挿入され、グラウト材を注入
   するための注入ホース（５）と、 前記注入管（１）の内部に挿入され、前記注入管（１）
   の内部を密閉するパッカー（６）と、 前記注入管（１）の外部に２個設けられるとともに、そ
   のうちの一つは長くて穿孔穴（１１）の先端部まで挿入
   され、もう１つは短くて前記穿孔穴（１１）の初入まで
   のみ挿入される２個のシーリングホース（９）とを備え
   てなることを特徴とする多段グラウティング装置。
2. 【請求項２】 前記注入管（１）は、高強度ガラス繊維
   補強プラスチックからなることを特徴とする請求項１に
   記載の多段グラウティング装置。
3. 【請求項３】 前記逆流防止手段（４）は、注入口
   （３）の外部に設けられたゴムバンド（４ａ）であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の多段グラウティング装
   置。
4. 【請求項４】 前記ゴムバンド（４ａ）に微細な針穴を
   形成してなる、または、前記ゴムバンド（４ａ）とし
   て、それより幅の狭い多数個のゴムバンドを重畳させて
   用いることを特徴とする請求項１に記載の多段グラウテ
   ィング装置。
5. 【請求項５】 前記間隔材（２）は、注入管（１）を穿
   孔穴（１１）に挿入する方向にあって、かつ注入口
   （３）の直前に設けられることを特徴とする請求項１記
   載の多段グラウティング装置。
6. 【請求項６】 注入管（１）を設置場所に運搬してか
   ら、注入管（１）の注入口（３）に逆流防止手段（４）
   を設けるとともに、カプラ（１２）を用いて穿孔穴（１
   １）の長さに合うように多数個の注入管（１）を連結す
   る工程と、 連結した注入管（１）を穿孔穴（１１）に挿入する工程
   と、 ２つのシーリングホース（９）を用い、その１つのシー
   リングホース（９）は穿孔穴（１１）の先端部分まで挿
   入し、もう１つのシーリングホース（９）は穿孔穴（１
   １）の初入まで挿入する工程と、 穿孔穴（１１）の入口をコーキング材で封合する工程
   と、 穿孔穴（１１）の初入に挿入されたシーリングホース
   （９）を介してシーリング材がオーバーフローされると
   きまで、穿孔穴１１の先端部に挿入されたシーリングホ
   ース（９）によりシーリング材を注入する工程と、 パッカー（６）が取り付けられた注入ホース（５）を注
   入管（１）に挿入する工程と、 パッカー（６）を用いて注入管（１）を閉鎖してから、
   注入ホース（５）を介してグラウト材を注入する工程
   と、 パッカー（６）を一定間隔で外側に移動させて、さらに
   注入管（１）を閉鎖してからグラウト材を注入する段階
   を繰り返して、穿孔穴（１１）の入口まで段階的にグラ
   ウティングを実施する工程とから構成されることを特徴
   とする多段グラウティング方法。