JP2001214687A

JP2001214687A - 山岳トンネル工法の補助工法

Info

Publication number: JP2001214687A
Application number: JP2000027993A
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: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】使用する注入材組成物が、製造が容易にできる
うえ、一般的な施工温度０〜４０℃の範囲で硬化速度が
速く、得られる硬化物が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(A)（メタ）アクリル酸の一価又は
二価の金属塩、(B)三価金属塩又は／及びオキシアルキ
レン基と２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する水
溶性化合物、(C)重亜硫酸塩並びに(D)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、当該工法は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
自体に非常に高い圧縮強度及び曲げ強度が要求される。

【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、硬化物の圧縮
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、圧縮強度及び曲げ強度に
優れ、地山等に対して十分な強度を与えているものであ
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
ス系入材用組成物は、硬化物の圧縮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】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圧縮及び曲げ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、前記課題を解決する工法と
して、（メタ）アクリル酸の金属塩、三価金属塩又はオ
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、及び水とからなる組成物を使
用した工法を見出している（特願平１１−３７１２０
号、同１１−４８１９７号）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】当該工法で使用される
注入材には、一般的な施工温度０〜４０℃の範囲で、遅
くても掘削が開始される注入後１〜３時間以内、好まし
くは１時間以内までに硬化し、必要強度を発現すること
が要求される。又、現場の作業行程上、使用する薬液の
数が少なく、配合が簡単であることが望まれる。しかし
ながら、前記組成物においてレドックス触媒を使用する
場合は、酸化剤と還元剤を使用する必要があるうえ、そ
れぞれを水溶液として長期保管することができないた
め、現場で水溶液とする必要がある。さらに、還元剤水
溶液は（メタ）アクリル酸の金属塩水溶液に配合してＡ
液とし、酸化剤水溶液は金属塩水溶液に配合されＢ液と
し、さらにＡ液とＢ液を配合して使用するという作業が
煩雑である。さらに、実際の山岳トンネル工法において
は、工程サイクル上、このような配合作業時間を取るこ
とが困難である場合が多い。一方、前記組成物において
親水性基を有するアゾ化合物を使用する場合は、１０時
間半減期温度が４０℃程度のものを用いても、（メタ）
アクリル酸金属塩の２０℃での硬化時間を１時間以内に
設定することが難しく、半減期温度が４０℃以下のもの
は２０℃での貯蔵安定性が悪い。又、日光によっても分
解速度が左右され、硬化時間が安定しないなどの問題が
ある。

【００１１】本発明者らは、使用する注入材組成物が、
製造が容易にできるうえ、一般的な施工温度０〜４０℃
の範囲で硬化速度が速く、得られる硬化物が強度に優れ
る山岳トンネル工法の補助工法を見出すため、鋭意検討
を行なったのである。

【００１２】

【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、前記組成物が、通常レドックス触媒の還元剤
として用いられている重亜硫酸塩１種のみで重合硬化
し、さらに得られる硬化物は、レドックス触媒系で硬化
させた硬化物と同等の強度及び耐水性を有していること
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）アクリル酸という。

【００１３】

【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.(A)（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もいう〕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。

【００１４】(A)成分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１５重量％
以上とするのがより好ましい。(A)成分の濃度が１０重
量％を下回ると、硬化性が不充分となったり、ホモゲル
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(A)成分の割合としては、２重量
％以上が好ましく、より好ましくは２〜３０重量％であ
る。

【００１５】1-2.(B)三価金属塩又は／及びオキシアル
キレン基と２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する
水溶性化合物 1-2-1.三価金属塩本発明に用いられ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。

【００１６】三価金属塩の含有割合としては、組成物中
に三価金属換算で１．５重量％以上であることが好まし
く、より好ましくは１．５〜１２重量％である。三価金
属塩の三価金属換算の割合が１．５重量％を下回ると、
得られるホモゲルの好ましい圧縮強度、曲げ強度が５．
１×１０^-5Ｐａ（５ｋｇｆ／ｃｍ²）に達しない場合が
あり、補助工法として使用するには強度が不充分となる
場合がある。他方１２重量％を超えると、（メタ）アク
リル酸金属塩と混合した場合に、（メタ）アクリル酸金
属塩と三価金属塩との反応物が析出して、微細な砕石か
らなる破砕帯等への組成物の浸透性が低下する場合や、
三価金属塩の割合が増加すると、（メタ）アクリル酸金
属塩及び三価金属塩の水への溶解度の関係で、（メタ）
アクリル酸金属塩の配合割合を低下させる必要性が生じ
てしまう結果、硬化性やホモゲルの圧縮強度及び曲げ強
度が低下する場合がある。

【００１７】1-2-3.オキシアルキレン基と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
ン基と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。

【００１８】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。

【００１９】1-3.(C)重亜硫酸塩本発明に用いられる重亜硫酸塩としては、アルカリ金属
塩が好ましく、重亜硫酸ナトリウム及び重亜硫酸カリウ
ムがより好ましい。重亜硫酸塩は、水溶液として使用す
ることが好ましい。当該重亜硫酸塩水溶液は、レドック
ス触媒における酸化剤水溶液や還元剤水溶液と異なり安
定であり、具体的には３５℃で２ヶ月以上保管している
ものであっても触媒としての機能を保持し得るものであ
る。従って、レドックス触媒を使用する場合の様に、施
工現場で水溶液に調製する必要がない。(C)成分の使用
量は、(A)成分の種類、濃度、ｐＨ等の条件、硬化時間
及び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(A)成分に対して０．１〜１
０重量％の割合で使用するのが好ましい。

【００２０】1-4.その他の成分（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ともできる。これらの
架橋剤の含有量としては、(A)成分に対して、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。

【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】1-5.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、(A)〜(D)成分を配
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、(A)成分を含
む水溶液、又は(A)成分と水溶性ポリ（メタ）アクリル
化合物を含む水溶液（以下Ａ液という）を調整し、三価
金属塩の水溶液、又は三価金属塩と重亜硫酸塩の水溶液
（以下Ｂ液という）を調整し、２台のポンプを使用して
Ａ液とＢ液を別々に注入管に注入し、注入管内でＡ液と
Ｂ液とを混合させ組成物とする。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、５．
１×１０^-5Ｐａ（５ｋｇｆ／ｃｍ²）以上であることが
望まれる。この値が５．１×１０^-5Ｐａ（５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）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。本発明は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】の先受工法、の補強工法及びの補強
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（以下硬化物という）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表１の処方に従い、アクリル酸の二価金属塩の３５％ア
クリル酸マグネシウム水溶液をＡ液とし、三価金属塩の
４０％ポリ塩化アルミニウム水溶液及び重合触媒の４％
重亜硫酸ナトリウム水溶液を混合してＢ液とした。Ａ液
とＢ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。
尚、この例では、他の例で得られるホモゲルの物性を同
一基準で比較するため、即ち固形分量を調整するため、
Ａ液とＢ液の混合物に別途水を配合した。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２に示す。本発明における注入材用組成
物は、液温０〜４０℃の範囲で硬化時間を自由に設定で
き、さらに得られるホモゲルは強度及び水浸漬後の物性
にも優れるものであった。

【００３３】○評価方法・硬化時間全ての構成成分を所定の液温に調整した後、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。

【００３４】・一軸圧縮強度、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。

【００３５】・膨潤率ホモゲルの円柱供試体（直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ）
を、４０℃の水中に７日間浸漬し、浸漬による重量増加
分を浸漬前の重量で除して求めた。

【００３６】・圧縮強度変化率ホモゲルの円柱供試体（直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ）
を、４０℃の水中に７日間浸漬し、浸漬後の一軸圧縮強
度を浸漬前の一軸圧縮強度で除して求めた。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】○実施例２表１の処方に従い、３５％アクリル酸マグネシウム水溶
液と５０％ポリエチレングリコールジアクリレート水溶
液を配合してＡ液とし、０．３％重亜硫酸ナトリウム水
溶液Ｂ液とする以外は、実施例１と同様にして組成物を
調整した。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２に示
す。本発明における注入材用組成物は、液温０〜４０℃
の範囲で硬化時間を自由に設定でき、さらに得られるホ
モゲルは強度及び水浸漬後の物性にも優れるもので

【００４０】○比較例１触媒として、アゾ化合物である日宝化学(株)製ＮＣ−３
４（２，２’−アゾビス[２−（２−イミダゾリン−２
−イル）プロパン]二塩酸塩）（１０時間半減期温度４
４℃）を用い、触媒以外は実施例と同様の組成にして、
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２に示す。比較例
１の組成物は、ホモゲルのホモゲルの及び強度水浸漬後
の物性は実施例と同等であったが、硬化時間を１時間以
内に設定することができなかった。

【００４１】○比較例２エリソルビン酸ナトリウム０．４部を水１００部に溶解
させて、０．４％エリソルビン酸ナトリウム水溶液を調
製した。又、過硫酸アンモニウム２．５部を水９７．５
部に溶解させて、２．５％エリソルビン酸ナトリウム水
溶液を調製した。実施例１と同様のアクリル酸マグネシ
ウム水溶液２０部にエリソルビン酸ナトリウム水溶液２
部を添加しＡ液とした。又、実施例１と同様のポリ塩化
アルミニウム水溶液２４部に過硫酸アンモニウム水溶液
２部を添加しＢ液とした。Ａ液２２部とＢ液２６部を混
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２に示す。比較例２の組成物は、
硬化時間、ホモゲルの物性は実施例と同等であったが、
組成物を製造するのが煩雑であった。

【００４２】○比較例３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２０部、三価金属塩として４０％ポリ塩化
アルミニウム水溶液２４部及び水２部の混合液に、重亜
硫酸塩以外の一般的な還元剤、即ちロンガリット、ハイ
ドロサルファイト、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリ
ウム、エリソルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸ナト
リウム、ヒドラジン及びトリエタノールアミンを個々に
混合したが、いずれも硬化しないか硬化性が不十分で、
５．１×１０^-6Ｐａ（０．５ｋｇｆ／ｃｍ²）以上の圧
縮強度を有する固結体は得られなかった。

【００４３】○実施例３縦０．５ｍ、横１ｍ及び高さ０．７ｍの土槽に、土粒子
間の間隙率３７％となるように矢作川産川砂を均一に水
締め充填した。このモデル地盤の側部に３０ｃｍピッチ
で３ヶ所注入口を開け、長さ５０ｃｍ、外径１７ｍｍ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。組成物の注入は、実施例１の組成となる様に、
Ａ液（アクリル酸マグネシウム）とＢ液（ポリ塩化アル
ミニウムと重亜硫酸ナトリウムの混合液）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９リットル注入した。この時の注
入圧は０〜１．０×１０^-5Ｐａ（０〜１ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）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２３〜２７ｃｍ、長さ５０
ｃｍ、固結体積２８リットルの円柱状の砂ゲルを形成し
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２．０×１０^-4〜６．１×１０^-4Ｐａ（２０〜
６０ｋｇｆ／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。

【００４４】

【発明の効果】本発明の工法は、使用する注入材用組成
物が容易に製造でき、実際の施工条件として考えられる
０〜４０℃の範囲で１時間以内の希望の硬化時間を設定
できる。又、得られる硬化物は、強度及び耐水性等の優
れた物性を有するものである。

【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先受工法であって、前記組成物とし
て(A)（メタ）アクリル酸の一価又は二価の金属塩、(B)
三価金属塩又は／及びオキシアルキレン基と２個以上の
（メタ）アクリロイル基を有する水溶性化合物、(C)重
亜硫酸塩並びに(D)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】先受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強工法であ
って、前記組成物として(A)（メタ）アクリル酸の一価
又は二価の金属塩、(B)三価金属塩又は／及びオキシア
ルキレン基と２個以上の（メタ）アクリロイル基を有す
る水溶性化合物、(C)重亜硫酸塩並びに(D)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強工法であって、前記
組成物として(A)（メタ）アクリル酸の一価又は二価の
金属塩、(B)三価金属塩又は／及びオキシアルキレン基
と２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する水溶性化
合物、(C)重亜硫酸塩並びに(D)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。