JP2007040057A - 地盤掘削工法 - Google Patents

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【課題】薬液を注入して土質を改良した地盤の掘削工事を短期間で行うことができるようにする。
【解決手段】地盤の掘削工程を切羽の周辺の地盤に生分解性樹脂製以外の外管を打設する工程と、切羽の掘削面内に生分解性樹脂からなる外管を打設する工程と、地盤を改良する薬液を外管を通じて地盤に注入して地盤を補強する工程と、生分解性樹脂製の外管が土中で分解される前に地盤を掘削する工程と、掘削により排出される残土中で生分解性樹脂製の外管を分解させる工程とにより構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は薬液注入により強化改良を施した地盤を掘削する工法に関する。
地盤掘削工事において、軟弱地盤の補強や安定、或いは構造物基礎部の強化などを目的として、地盤に改良剤である薬液を注入し浸透させて硬化させることにより地盤を強化することが行われている。
この地盤改良工法としては、改良を施す地盤に形成した薬液注入用の孔に、周面に薬液噴出口を有する外管を埋め込み、この外管の内側に薬液を供給する内管やパッカー付きの内管を挿入し、或いは外管内に薬液を流し入れるなどして、外管を介してその周辺の地盤に薬液を流出させるスリーブ注入工法が広く実施されている。また、土中の環境負荷の軽減のため、前記外管として生分解性樹脂からなるものを用いた工法も知られている(例えば特許文献1、2参照)。
特開2000−160547号公報 特開2001−323452号公報
外管を利用して地盤に薬液を注入する場合に、外管として塩化ビニル樹脂やABS樹脂製の硬質パイプを用いると、土中にそのまま取り残された外管が地中を汚染する要因となったり、外管を埋設した箇所を掘削したときに残土に混じった外管の破片を分別して廃棄する処理が必要となったりするという問題があった。
また、生分解性樹脂製の外管を用いる前記従来の工法では、外管を埋め殺しにして地盤中で外管を分解するようにしているため、分解後は外管が残存することはないが、外管を埋設した箇所の掘削を、外管が分解されるのを待って行うようにしており、掘削工期が著しく長期化するという問題がある。そのため、例えばトンネルを掘削するために薬液注入によって地盤を強化するような場合には、薬液注入用の外管として生分解性樹脂製のものは用いられることはなく、もっぱら塩化ビニル樹脂やABS樹脂などからなる外管を用いていた。これらの外管を打設し、地盤強化後に前記外管を含む地盤を掘削し、残土に混じった外管を分別廃棄していたのが実状であった。
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、地盤に薬液を注入して土質を改良した箇所の掘削工事を、残土の分別廃棄処理をすることなく、短期間で行うことができるようにすることを課題とする。
前記課題を解決するため本発明の地盤掘削工法は、生分解性樹脂からなる外管を打設する工程と、地盤を改良する薬液を前記外管を通じて地盤に注入して補強する工程と、前記外管が土中で分解される前に地盤を掘削する工程と、掘削により排出される残土中で前記外管を分解させる工程とを含むことを特徴とする。
さらには、切羽周辺の地盤に生分解性樹脂製以外の外管を打設する工程と、少なくとも切羽の掘削面内に生分解性樹脂からなる外管を打設する工程と、地盤を改良する薬液を前記外管を通じて地盤に注入して地盤を補強する工程と、前記生分解性樹脂からなる外管が土中で分解される前に地盤を掘削する工程と、掘削により排出される残土中で前記生分解性樹脂からなる外管を分解させる工程とを含むことを特徴とする。
本発明は、薬液注入による地盤の強化と掘削を交互に行って地盤を掘進する工法である。例えばトンネル掘削において、少なくとも切羽掘削断面内には生分解性樹脂製の外管が埋設されるようにして、切羽に生分解性樹脂製の外管とそれ以外の材質の外管をともに打設し、これらの外管を通して地盤に薬液を注入することで周辺地盤が強化される。一旦土中に打設された生分解性樹脂製の外管は、掘削の進行に伴い、切削ズリ中に混入した状態で排出される。
外管の成形に用いる生分解性樹脂としては、ポリ乳酸(PLA)などの植物由来性樹脂が好適である。また、例えばポリ−3−ヒドロキシ酪酸(PHB)を構成成分とする脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂や、1,4−ブタンジオールなどのポリオール類とコハク酸やアジピン酸のような脂肪族ジカルボン酸を主原料として縮合重合により得られた生分解性樹脂などを用いてもよく、その他ポリエステル系やポリアミド系、多糖系、PVA系、でんぷんのような天然高分子系など、各種任意の素材の生分解性樹脂を適宜に選択して用いてもよい。
外管の打設は、外管の先端に装着した掘削ビットや、或いは外管内部のインナーロッドの先端に装着した拡径ビットなどに削岩機の動力を伝えることで行うことができる。また、先端を閉塞した外管を地盤に押し込み圧入するようにしてもよい。さらに、ボーリングによって地盤に所定深さの削孔を形成し、その削孔に外管を挿入してもよく、適宜な方法や手段によって外管を埋設することができる。
また、薬液の注入は、薬液の噴出口を有する外管内に内管(インサート管)を通し、この内管に薬液を供給して外管を通じて地盤に流出させる方法や、外管内にパッカー付きの内管を挿入し、パッカーによって所望の深さ及び位置の地盤に対して薬液を流出させる方法など、外管を通して地盤に薬液を注入させる適宜な方法や手段によって行うことができる。外管内に直接薬液を流入させ、外管周面に形成された孔から薬液を流出させるようにしてもよい。
注入する薬液は、地盤を強化する薬液であり、地質に応じて、シリカレジンなどのウレタン系注入材、或いはセメントベントナイトやセメントミルク、セメント系急硬混和材、特殊速硬性セメントなどのセメント系注入材などを選択的に用いることができる。
薬液注入によって地盤の強化が完了した後、切羽を掘削する。その際、少なくとも掘削断面内に打設されている生分解性樹脂製の外管は、掘削に伴って破砕され、残土とともに排出される。この残土中で、破砕された生分解性樹脂製の外管の破片の分解が行われる。
本発明によれば、切羽の周辺に生分解性樹脂製以外の外管、また、掘削断面内に生分解性樹脂製の外管を打設して、それぞれの外管を通した薬液注入によって地盤を強化した後、土中での生分解性樹脂製外管の分解を待たずに掘削面を掘削することにより、短期間でトンネルの掘削工事を行うことができる。残土とともに排出された生分解性樹脂製の外管の破片は、残土中に混入し埋設した状態で、土中の微生物によって生分解されるので、破片が土中に残存することはない。従って、外管による土中の汚染はなく、外管と土を分別して廃棄するなどの処理も不要である。残土を処分する際に、分別処理の必要がないため産業廃棄物の処理費用の削減が可能であり、前記工期の短縮化と相俟って工事費用コストを抑えることが可能である。
本発明の好適な一実施形態を図面を参照して説明する。
図1と図2はトンネルの掘削に本発明を適用した場合の坑道における切羽の正面横断面と側断面を示した図、図3は地盤に外管を打設し、薬液を注入する工程を示した図、図4は切羽の上面に外管を打設する工程を説明するための坑道の側断面図、図5は図3の工程で用いる一例の外管の半面を破断して示した図である。
本発明は、薬液注入による地盤の強化と掘削を交互に行って地盤を掘進する工法であり、切羽において地盤に打設した外管を通して地中に薬液を注入し、地質が補強改良された後に切羽を掘削し、掘削によって排出された残土中で外管を生分解するものである。
図1及び図2に示されるように、坑道の切羽1において打設される外管2は、切羽1の周辺部分である坑道の下面、側面には生分解性樹脂製以外の外管2Aが所定の間隔を開けて複数箇所打設されるとともに、切羽1の引立(掘削方向前面)には生分解性樹脂からなる外管2Bのみが所定の間隔で複数箇所打設される。切羽1の掘進方向斜め上面には、生分解性樹脂製以外の外管2Aと生分解性樹脂からなる外管2Bを連結した外管が切羽天盤に沿って複数箇所打設される(図4参照)。切羽1の各部に打設する外管2の打設長、打設箇所、打設間隔は地質などに応じて適宜に設定することができる。
外管2の打設は、例えば図2中に示されるような打設装置3を使用するなどして、図3に示される工程で行うことができる。
図3において、先ず、外管2の内部を通して、外管2の先端部分に削岩ビット3aを取り付け、打設装置3で地盤を削岩ビット3aによって打撃削孔し或いは回転削孔しながら削孔し(同図(A))、逐次、外管2を適宜継ぎ足しながら打設して、外管2を地中に適宜な長さ埋設する(同図(B))。
また、切羽1の掘進方向斜め上面では、図4に示されるように、生分解性樹脂製以外の外管2Aを先頭に切羽天盤に沿って順次同材質の外管2Aを継ぎ足しながら打設し、外管2Aを所定長さ打設したならば、外管2Aの端部にネジ継手などで生分解性樹脂製の外管2Bを連結してこれを打設し、切羽掘削方向の最も手前となる掘削断面の範囲内には外管2Bが、それよりも先の掘削範囲を超える部分には外管2A位置するようにして埋設する。
切羽1の周囲部分に打設する他の外管2も同様に、切羽1の掘削断面を越える部分には生分解性樹脂製以外からなる外管2Aが、切羽1の少なくとも掘削断面内の部分は生分解性樹脂からなる外管2Bが用いられる。各材質の外管2は何れも、例えば図5に示されるように、長さ方向に沿って適当な間隔を開けてその外周部に薬液噴出口である複数個の開孔21を備えている。
外管2を所定の長さ地中に打設した後に、外管2内に注入管4aを備えた内管4を挿入し(図3(C))、内管4及び外管2を通じて地盤に薬液注入を行う。使用する薬液は、改良を施す地盤の地質に応じて適宜に選定される。
地盤強化後、切羽1の掘削工程に移る。その際、少なくとも切羽1の掘削断面内に打設されている生分解性樹脂からなる外管2Bは、掘削に伴って破砕され、その破片は残土とともに排出される。
そして、掘削されずに埋設されたままの外管2Aは埋設位置に残され、一方、残土に混じって排出された外管2Bの破片は残土内に混入された状態で適宜な期間の経過によって、土中の微生物によって生分解される。
この場合に、外管2Bの破片が混じった残土は、破片が残土内に混入され、その表面に残土が接するようにして放置するなどしておくことで、外管2Bを確実に分解させることができる。切羽から排出された外管2Bの破片を含む残土、さらに外管2Bが土中で生分解した後の残土は、通常の土と同様に処理することができる。掘削で排出された土は分別処理などの特別な廃棄処理は不要である。
なお、図示した形態では、地盤に水平に坑道を掘削する工程を示したが、本発明は、地盤に対して垂直堀りする場合や、地盤に対して斜めに削孔する場合などにも適用可能である。掘削の位置や方向は問わない。また、外管は、予め地盤に所定深さの削孔をボーリングによって形成しておき、その孔に押し込んで埋設するようにしてもよく、打設方法は問わない。さらに、外管打設の際に使用する掘削ビットは、拡径ビットなどを用いて回収できるようにしてもよい。薬液の注入は、図示した形態以外の適宜な方法や手段により行うことが可能である。
本発明の工法をトンネルの掘削に適用した場合の切羽の正面横断面図である。 本発明の工法をトンネルの掘削に適用した場合の切羽の側断面図である。 地盤に外管を打設し、薬液を注入する工程を示した図である。 切羽の上面に外管を打設する工程を説明するための坑道の側断面図である。 図3の工程で用いる一例の外管の半面を破断して示した図である。
符号の説明
1 切羽、2,2A,2B 外管、21 開孔、3 打設装置、3a 削岩ビット、4 内管、4a 注入管





Claims (2)

  1. 生分解性樹脂からなる外管を打設する工程と、地盤を改良する薬液を前記外管を通じて地盤に注入して補強する工程と、前記外管が土中で分解される前に地盤を掘削する工程と、掘削により排出される残土中で前記外管を分解させる工程とを含む地盤掘削工法。
  2. 切羽周辺の地盤に生分解性樹脂製以外の外管を打設する工程と、少なくとも切羽の掘削断面内に生分解性樹脂からなる外管を打設する工程と、地盤を改良する薬液を前記外管を通じて地盤に注入して地盤を補強する工程と、前記生分解性樹脂からなる外管が土中で分解される前に地盤を掘削する工程と、掘削により排出される残土中で前記生分解性樹脂からなる外管を分解させる工程とを含む地盤掘削工法。








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