JP2006249773A - 鋼管の口元コーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周壁に注入孔が設けられた鋼管をトンネル内部から地山に設置し、該鋼管から注入材を前記地山に注入して該地山を補強する際に、前記鋼管の内部から前記注入材が漏れるのを防ぐ鋼管の口元コーキング装置において、地山に注入材を適切に注入する。
【解決手段】鋼管１の内部に設けられ、該鋼管１の先端空間１ａとそれ以外の空間とを隔てる第１の袋パッカー３と、先端空間１ａに注入材を供給する本注入管５と、第１の袋パッカー３に第１の発泡薬液を供給する第１の袋パッカー注入管３ａと、鋼管１の内部に第１の袋パッカー３から鋼管１口元方向に離間して設けられ、第１の袋パッカー３との間にコーキング空間１ｂを形成する第２の袋パッカー４と、この第２の袋パッカー４に第２の発泡薬液を供給する第２の袋パッカー注入管４ａと、コーキング空間１ｂにシリカレジン系発泡薬液を供給するコーキング注入管６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、周壁に注入孔が設けられた鋼管をトンネル内部から地山に設置し、該鋼管から注入材を前記地山に注入して該地山を補強する際に、前記鋼管の口元から前記注入材が漏れるのを防ぐ鋼管の口元コーキング装置に関する。

従来より、トンネル掘削の補助工法として、例えばＡＧＦ工法等の長尺先受工法が知られている。この工法は、トンネル切羽の外周部から地山に設置した鋼管に注入材を送り込み、鋼管の周壁に設けられた注入孔より注入材を地山へ注入し地山を補強するものである。この鋼管の口元には、注入材が鋼管内を逆流して口元から漏れるのを防ぐために、鋼管内部に発泡薬液等が充填された袋パッカーと呼ばれる布製の袋を設ける場合がある（特許文献１参照）。
特開２０００−３０３７７６号公報

しかしながら、図３に示すような特許文献１の構成では、注入材のゲルタイムが長かったり粘性が小さいと、鋼管１１と袋パッカー１３との間隙、及び鋼管１１先端部へ注入材を送る注入管１５と袋パッカー１３との間隙を通って注入材が口元から漏れ、地山１７に注入材を適切に注入できないという問題があった。

本発明の課題は、周壁に注入孔が設けられた鋼管をトンネル内部から地山に設置し、該鋼管から注入材を前記地山に注入して該地山を補強する際に、前記鋼管の口元から前記注入材が漏れるのを防ぐ鋼管の口元コーキング装置において、地山に注入材を適切に注入することである。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１及び２に示すように、周壁に注入孔（図示せず）が設けられた鋼管１をトンネル内部から地山７に設置し、該鋼管１から注入材５ａを前記地山７に注入して該地山７を補強する際に、前記鋼管１の口元から前記注入材５ａが漏れるのを防ぐ鋼管１の口元コーキング装置２において、
前記鋼管１の内部に設けられ、該鋼管１の先端空間１ａとそれ以外の空間とを隔てる第１の袋パッカー３と、
前記先端空間１ａに前記注入材５ａを供給する本注入管５と、
前記第１の袋パッカー３に第１の発泡薬液３ｂを供給する第１の袋パッカー注入管３ａと、
前記鋼管１の内部に前記第１の袋パッカー３から前記鋼管１口元方向に離間して設けられ、前記第１の袋パッカー３との間にコーキング空間１ｂを形成する第２の袋パッカー４と、
この第２の袋パッカー４に第２の発泡薬液４ｂを供給する第２の袋パッカー注入管４ａと、
前記コーキング空間１ｂに第３の発泡薬液（例えばシリカレジン系発泡薬液６ｂ）を供給するコーキング注入管６と、を備えることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、地山に設置した鋼管の内部は、第１の袋パッカー注入管を介して第１の発泡薬液が供給される第１の袋パッカーと、第２の袋パッカー注入管を介して第２の発泡薬液が供給される第２の袋パッカーとによって、先端空間とコーキング空間とに隔てられている。さらに、コーキング注入管によってコーキング空間に第３の発泡薬液が供給されるため、鋼管の先端空間に本注入管によって注入材が供給されても、鋼管内部の口元から注入材が漏れるのを防ぐことができる。よって、鋼管の周壁に設けられた注入孔から、地山へ注入材を必要な量だけ正確に注入することができる。また、第１の袋パッカー及び第２の袋パッカーは、第１の発泡薬液及び第２の発泡薬液を供給するまでは鋼管の内径よりも小さいため、これらを鋼管の内部に容易に挿入することができる。

請求項２に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の鋼管１の口元コーキング装置２（図１参照）において、前記鋼管１の前記コーキング空間１ｂ（図１参照）の周壁には、該鋼管１の長軸方向に延在するスリット６ａが設けられていることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、コーキング空間に供給される第３の発泡薬液は、鋼管のコーキング空間の周壁に設けられたスリットから鋼管の外に流出するため、地山と鋼管との間隙に第３の発泡薬液を充填することができる。よって、鋼管の周壁に設けられた注入孔から地山へ注入材を注入する際に、地山と鋼管との間隙を通って鋼管の口元の周囲から注入材が漏れるのを防ぐことができる。従って、鋼管の周壁に設けられた注入孔から、地山へ注入材を必要な量だけ正確に注入することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の鋼管１の口元コーキング装置２前記第３の発泡薬液（例えばシリカレジン系発泡薬液６ｂ）は、シリカレジン系発泡薬液であることを特徴としている。

請求項３の発明によれば、第３の発泡薬液はシリカレジン系発泡薬液であるため、容易に発泡し、コーキング空間における充填性を高めることができる。よって、鋼管の先端空間に本注入管によって注入材が供給されても、鋼管内部の口元から注入材が漏れるのを防ぐことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼管１の口元コーキング装置２前記第３の発泡薬液（例えばシリカレジン系発泡薬液６ｂ）は、圧縮空気によって攪拌された後に前記コーキング注入管６を介して前記コーキング空間１ｂへと供給されることを特徴としている。

請求項４の発明によれば、第３の発泡薬液は、圧縮空気によって攪拌された後にコーキング注入管を介してコーキング空間へと供給されるため、第３の発泡薬液が発泡固化するまでのゲルタイムを短縮するとともに、第３の発泡薬液の発泡力を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼管１の口元コーキング装置２前記第１の袋パッカー３は、予め前記第１の袋パッカー注入管３ａが連結された状態で前記本注入管５に固定されており、
前記第２の袋パッカー４は、予め前記第２の袋パッカー注入管４ａが連結された状態で前記本注入管５に固定されており、
前記コーキング注入管６は、予め前記第２の袋パッカー４に固定されていることを特徴としている。

請求項５の発明によれば、第１の袋パッカー注入管が固定された第１の袋パッカーと、第２の袋パッカー注入管が固定された第２の袋パッカーとは、予め本注入管に固定されており、コーキング注入管は予め第２の袋パッカーに固定されている。よって、これらは一体となっているため、鋼管の内部に容易に挿入することが出来る。また、第１の袋パッカー３及び第２の袋パッカー４は本注入管に固定されるだけなので、これらを所望の間隔だけ容易に離間させることができる。

本発明によれば、鋼管の周壁に設けられた注入孔から、地山へ注入材を必要な量だけ正確に注入することができる。また、第１の袋パッカー及び第２の袋パッカーは、第１の発泡薬液及び第２の発泡薬液を供給するまでは鋼管の内径よりも小さいため、これらを鋼管の内部に容易に挿入することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、トンネルの切羽７ａ周縁部からトンネル掘削方向の上方に設置した鋼管１の口元コーキング装置２を示すものである。この鋼管１の口元側の端部は、トンネル内に突出している。

図１に示すように、鋼管１の口元コーキング装置２は、第１の袋パッカー３と、この第１の袋パッカー３に連結された第１の袋パッカー注入管３ａと、本注入管５と、第２の袋パッカー４と、この第２の袋パッカー４に連結された第２の袋パッカー注入管４ａと、コーキング注入管６と、を備えている。

第１の袋パッカー３は、その内部に第１の袋パッカー注入管３ａを介して第１の発泡薬液３ｂ（図２参照）が充填されており、鋼管１の周壁内面に間隙無く当接し、鋼管１の内部を先端空間１ａとそれ以外の空間とに隔てている。また、第１の袋パッカー注入管３ａは、鋼管１内を通り鋼管１の口元側端部へと延在しており、図示しない注入バルブに接続されている。なお、第１の発泡薬液３ｂ（図２参照）は、例えば２液を攪拌した後に第１の袋パッカー３に供給されるシリカレジン系発泡薬液である。

本注入管５の先端は、鋼管１の先端部に、その周壁と第１の袋パッカー３とによって形成された先端空間１ａ内に位置しており、本注入管５を介して注入材５ａ（図２参照）が先端空間１ａへと供給される。先端空間１ａに供給された注入材５ａ（図２参照）の一部は、鋼管１の周壁に設けられた複数の注入孔（図示せず）から地山７へと注入される。また、本注入管５は、鋼管１内を通り鋼管１の口元側端部へと延在しており、図示しない本注入バルブに接続されている。

第２の袋パッカー４は、その内部に第２の袋パッカー注入管４ａを介して第２の発泡薬液４ｂ（図２参照）が充填されており、鋼管１の周壁内面に間隙無く当接している。また、第２の袋パッカー４は、第１の袋パッカー３から鋼管１の口元側方向に離間して設けられており、第１の袋パッカー３との間にコーキング空間１ｂを形成している。第２の袋パッカー注入管４ａは、鋼管１内を通り鋼管１の口元側端部へと延在しており、図示しない注入バルブに接続されている。なお、第２の発泡薬液４ｂ（図２参照）は、第１の発泡薬液３ｂと同様に、例えば２液を攪拌した後に第２の袋パッカー４に供給されるシリカレジン系発泡薬液である。

図２に示すように、コーキング注入管６の先端は、コーキング空間１ｂ（図１参照）内に位置しており、コーキング注入管６を介してシリカレジン系発泡薬液６ｂがコーキング空間１ｂ（図１参照）へと供給される。コーキング空間１ｂ（図１参照）に注入されたシリカレジン系発泡薬液６ｂは、鋼管１のコーキング空間１ｂの周壁に設けられた複数のスリット６ａから流出して、地山７と鋼管１との間隙に充填される。なお、シリカレジン系発泡薬液６ｂは、２液を圧縮空気によって攪拌した後、コーキング空間１ｂ（図１参照）に供給される。

次に、以上のように構成される鋼管１の口元コーキング装置２の、設置方法について説明する。

まず、トンネルの切羽７ａ周縁部からトンネル掘削方向の上方に削孔し、図２（ａ）に示すように、鋼管１の口元側端部をトンネル内に突出させた状態で、地山７内に鋼管１を設置する。この鋼管１の周壁には複数の注入孔（図示せず）が設けられており、口元側には、鋼管１の長軸方向に延在した複数のスリット６ａが鋼管１の周方向に等間隔に設けられている。

次に、予め、本注入管５を第１の袋パッカー注入管３ａが連結された第１の袋パッカー３に貫通させ、第１の袋パッカー３の貫通部分を本注入管５に密着固定させておく。また、同様に、本注入管５、第１の袋パッカー注入管３ａ、及びコーキング注入管６を第２の袋パッカー注入管４ａが連結された第２の袋パッカー４に貫通させ、第２の袋パッカー４の貫通部分を本注入管５、第１の袋パッカー注入管３ａ、及びコーキング注入管６に密着固定させておく。そしてこれらを鋼管１の内部の所定位置に設置する。このとき、第２の袋パッカー４は、第１の袋パッカー３から所定の間隔だけ離間させておく。

その後、図２（ｂ）に示すように、第１の袋パッカー注入管３ａを介して、第１の袋パッカー３内に第１の発泡薬液３ｂを充填し、第１の袋パッカー３を鋼管１の周壁内面に間隙無く当接させる。また、第２の袋パッカー注入管４ａを介して、第２の袋パッカー４内に第２の発泡薬液４ｂを充填し、第１の袋パッカー３と同様に、第２の袋パッカー４を鋼管１の周壁内面に間隙無く当接させる。

第１の発泡薬液３ｂ及び第２の発泡薬液４ｂが発泡固化した後、図２（ｃ）に示すように、コーキング注入管６を介してコーキング空間１ｂ（図１参照）にシリカレジン系発泡薬液６ｂを充填する。このシリカレジン系発泡薬液６ｂは２液混合型の発泡薬液であり、２液を圧縮空気によって攪拌した後に、コーキング空間１ｂ（図１参照）へと供給する。また、シリカレジン系発泡薬液６ｂの一部は、鋼管１のコーキング空間１ｂ（図１参照）の周壁に設けられた複数のスリット６ａ（図２（ａ）及び（ｂ）参照）を介して、地山７と鋼管１との間隙に充填される。

シリカレジン系発泡薬液６ｂが発泡固化した後、図２（ｄ）に示すように、本注入管５を介して先端空間１ａ（図１参照）に注入材５ａを供給し、先端空間１ａ（図１参照）に供給された注入材５ａの一部は、鋼管１の周壁に設けられた複数の注入孔（図示せず）から地山７へと注入され、地山７を補強する。

以上の実施形態によれば、地山７に設置した鋼管１の内部は、第１の袋パッカー注入管３ａを介して第１の発泡薬液３ｂが供給される第１の袋パッカー３と、第２の袋パッカー注入管４ａを介して第２の発泡薬液４ｂが供給される第２の袋パッカー４とによって、先端空間１ａとコーキング空間１ｂとに隔てられている。さらに、コーキング注入管６によってコーキング空間１ｂにシリカレジン系発泡薬液６ｂが供給されるため、これが容易に発泡し、コーキング空間１ｂにおける充填性を高めることができる。よって、鋼管１の先端空間１ａに本注入管５によって注入材５ａが供給されても、鋼管１内部の口元及び鋼管１と地山７の間隙から注入材５ａが漏れるのを防ぐことができる。従って、鋼管１の周壁に設けられた複数の注入孔（図示せず）から、地山７へ注入材５ａを必要な量だけ正確に注入することができる。

また、第１の袋パッカー３及び第２の袋パッカー４は、第１の発泡薬液３ｂ及び第２の発泡薬液４ｂを供給するまでは鋼管１の内径よりも小さいため、これらを鋼管１の内部に容易に挿入することができる。

さらに、コーキング空間１ｂに供給されるシリカレジン系発泡薬液６ｂは、鋼管１のコーキング空間１ｂの周壁に設けられたスリット６ａから地山７に流出するため、地山７と鋼管１との間隙にシリカレジン系発泡薬液６ｂを充填することができる。よって、鋼管１の周壁に設けられた複数の注入孔（図示せず）から地山７へ注入材５ａを注入する際に、地山７と鋼管１との間隙を通って鋼管１の口元の周囲から注入材が漏れるのを防ぐことができる。従って、鋼管１の周壁に設けられた注入孔（図示せず）から、地山７へ注入材５ａを必要な量だけ正確に注入することができる。

シリカレジン系発泡薬液６ｂは、圧縮空気によって攪拌された後にコーキング注入管６を介してコーキング空間１ｂへと供給されるため、シリカレジン系発泡薬液６ｂが発泡固化するまでのゲルタイムを短縮するとともに、シリカレジン系発泡薬液６ｂの発泡力を高めることができる。ここで、シリカレジン系発泡薬液６ｂのゲルタイムが短縮しても、鋼管１の周壁にスリット６ａを設けて自由面を大きくすることで、シリカレジン系発泡薬液６ｂの発泡力を拘束させることなく、地山７と鋼管１との間隙においてシリカレジン系発泡薬液６ｂを自由発泡に近い環境下で発泡させることができる。さらに、スリット６ａを設けることは、鋼管１の周壁にスリット６ａと同じ面積の孔を設ける場合に比して、鋼管１の剛性の損失を抑えることができる。

また、予め、本注入管５を第１の袋パッカー注入管３ａが連結された第１の袋パッカー３に貫通させ、第１の袋パッカー３の貫通部分を本注入管５に密着固定させておく。同様に、本注入管５、第１の袋パッカー注入管３ａ、及びコーキング注入管６を第２の袋パッカー注入管４ａが連結された第２の袋パッカー４に貫通させ、第２の袋パッカー４の貫通部分を本注入管５、第１の袋パッカー注入管３ａ、及びコーキング注入管６に密着固定させておく。よって、これらは一体となっているため、鋼管１の内部に容易に挿入することが出来る。また、第１の袋パッカー３及び第２の袋パッカー４は本注入管５に固定されるだけなので、これらを所定の間隔だけ容易に離間させることができる。

以上の実施形態では、第１の発泡薬液、第２の発泡薬液、及び第３の発泡薬液をシリカレジン系発泡薬液としたが、ウレタン系発泡薬液等でもよい。また、第１の袋パッカー及び第２の袋パッカーに、本注入管を貫通させる必要はなく、第１の袋パッカー及び第２の袋パッカーを本注入管に固定できればよい。
さらに、注入材の注入圧を高くする場合等には、袋パッカーの耐圧性を増す等して鋼管内部の口元から注入材の漏れ等を防止するために、第３、第４、・・・の袋パッカーを設置してもよい。

本発明に係る鋼管の口元コーキング装置の構成を示す断面図である。 鋼管の口元コーキング装置の設置方法を示すもので、（ａ）は鋼管を地山に設置したときの断面図、（ｂ）は鋼管内に第１の袋パッカー及び第２の袋パッカーを設置たときの断面図、（ｃ）はコーキング空間内にシリカレジン発泡薬液を充填したときの断面図、（ｄ）は先端空間に注入材を注入したときの断面図である。 従来の鋼管の口元コーキング装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 鋼管
１ａ 先端空間
１ｂ コーキング空間
２ 口元コーキング装置
３ 第１の袋パッカー
３ａ 第１の袋パッカー注入管
３ｂ 第１の発泡薬液
４ 第２の袋パッカー
４ａ 第２の袋パッカー注入管
４ｂ 第２の発泡薬液
５ 本注入管
５ａ 注入材
６ コーキング注入管
６ａ スリット
６ｂ シリカレジン系発泡薬液

Claims (5)

1. 周壁に注入孔が設けられた鋼管をトンネル内部から地山に設置し、該鋼管から注入材を前記地山に注入して該地山を補強する際に、前記鋼管の口元から前記注入材が漏れるのを防ぐ鋼管の口元コーキング装置において、
   前記鋼管の内部に設けられ、該鋼管の先端空間とそれ以外の空間とを隔てる第１の袋パッカーと、
   前記先端空間に前記注入材を供給する本注入管と、
   前記第１の袋パッカーに第１の発泡薬液を供給する第１の袋パッカー注入管と、
   前記鋼管の内部に前記第１の袋パッカーから前記鋼管口元方向に離間して設けられ、前記第１の袋パッカーとの間にコーキング空間を形成する第２の袋パッカーと、
   この第２の袋パッカーに第２の発泡薬液を供給する第２の袋パッカー注入管と、
   前記コーキング空間に第３の発泡薬液を供給するコーキング注入管と、を備えることを特徴とする鋼管の口元コーキング装置。
2. 前記鋼管の前記コーキング空間の周壁には、該鋼管の長軸方向に延在するスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管の口元コーキング装置。
3. 前記第３の発泡薬液は、シリカレジン系発泡薬液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の長尺先受工法に用いる鋼管の口元コーキング装置。
4. 前記第３の発泡薬液は、圧縮空気によって攪拌された後に前記コーキング注入管を介して前記コーキング空間へと供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼管の口元コーキング装置。
5. 前記第１の袋パッカーは、予め前記第１の袋パッカー注入管が連結された状態で前記本注入管に固定されており、
   前記第２の袋パッカーは、予め前記第２の袋パッカー注入管が連結された状態で前記本注入管に固定されており、
   前記コーキング注入管は、予め前記第２の袋パッカーに固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼管の口元コーキング装置。

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