JP2019002240A - 地山安定化方法及び注入材 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺先受け工法や鏡ボルト工法などのトンネル補助工法において、注入材の地山への浸透状況ひいては地山の改良状態を確認し易くする。【解決手段】注入管９を切羽前方の地山２に打設する。着色材３３を添加した注入材３０を、注入管９の注入穴２１から地山２に注入することで、地山２を安定化させる。好ましくは、着色材３３の色を地山２の色に対して補色とする。【選択図】図５

Description

本発明は、トンネル掘削時に地山を安定させる方法及び該方法に用いる注入材に関し、特に長尺先受け工法や鏡ボルト工法に好適な地山安定化方法及び注入材に関する。

トンネルを掘削する際の補助工法として、切羽の上半部の外周から前方へ先受け鋼管を打設する長尺先受け工法や、切羽鏡部に鏡ボルトを打設する鏡ボルト工法が知られている（特許文献１等参照）。打設後の先受け鋼管や鏡ボルトの注入穴から注入材を地山内に注入することで、地山を安定させる。
前記注入材としては、通常、ウレタン系注入材やセメント系注入材が用いられている。

特開２０００−３１００９４号公報

ウレタン系注入材の色は薄い黄白色であり、セメント系注入材の色は灰色である。このため、地山の色によっては注入材が目立ちにくく、浸透状況や改良状態を確認しづらい。
本発明は、かかる事情に鑑み、長尺先受け工法や鏡ボルト工法等の地山安定化方法において、注入材の地山への浸透状況や地山の改良状態を確認しやすくすることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明方法は、トンネル掘削時の地山を安定させる方法であって、注入管を切羽前方の地山に打設し、
着色材を添加した注入材を、前記注入管の注入穴から地山に注入することを特徴とする。
また、本発明は、トンネルの切羽前方の地山に打設した注入管から地山に注入される注入材であって、着色材が添加されていることを特徴とする。

前記着色材の色が、地山の色に対して補色であることが好ましい。ここで言う補色は、色相環において厳密に対角位置にある色に限られず、おおよそ対角位置にある色であればよい。

本発明によれば、地山に対して注入材を目立たせることができ、注入材の浸透範囲ひいては地山の改良状態を容易に確認することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るトンネル施工方法を、先受け鋼管の打設時で示す側面断面図である。 図２は、注入材を地山に注入する状態を、図１の２つの円部ＩＩａ及びＩＩｂを連続するようにして、かつ拡大して示す解説側面図である。 図３は、前記トンネル施工方法を、前記注入材の硬化後の状態で示す側面断面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う、前記注入材の硬化後のトンネルの解説断面正面図である。 図５は、前記トンネル施工方法を、次のスパンの掘進時の状態で示す側面断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係るトンネル施工方法を、鏡ボルトの打設及び注入材の注入工程後の掘進時の状態で示す側面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、第１実施形態においては、トンネル１の掘進時の地山２の安定化のための補助工法として、長尺先受け工法が採用されている。トンネル１には、アーチ支保工１０が１スパン（例えば約１メートル間隔）置きに設けられている。アーチ支保工１０は、トンネル１の周方向に沿ってアーチ状に延びている（図４）。互いに隣接するアーチ支保工１０間の地山面２ａには、吹付コンクリート４０が設けられている。

図１に示すように、トンネル１の上半部の外周側の地山２には、所定スパン（例えば約９メートル間隔）置きに、長尺の先受け鋼管２０（注入管）が打ち込まれている。先受け鋼管２０は、トンネル軸線に対して掘進前方側（図１において右側）へ向かうにしたがってトンネル外周側へ少し傾斜されている。図４に示すように、複数の先受け鋼管２０が、トンネル１の上半部の周方向に間隔を置いて配列されている。

図１に示すように、先受け鋼管２０の基端部（図１において左端部）は、アーチ支保工１０のうち一定本数置きの特定アーチ支保工１０Ａと交差している。図２に示すように、特定アーチ支保工１０Ａには、先受け鋼管２０を通す貫通穴１１が形成されている。貫通穴１１の周囲は補強部材１３で補強されている。

図２に示すように、先受け鋼管２０の管壁には、複数の注入穴２１が形成されている。注入穴２１から吐出された注入材３０によって先受け鋼管２０の周辺部分が改良され、地山改良体２ｂ（図３）が形成されている。

注入材３０としては、例えばシリカレジン系注入材が用いられている。シリカレジン系注入材は、特殊珪酸ソーダ（Ａ液）３１と変性ポリイソシアネート（Ｂ液）３２を原料とする変性ポリウレタンである。シリカレジン系注入材の通常の色は、薄い黄白色である。ここで、通常の色とは、後記着色材３３が添加されていない状態での色を言う。
なお、注入材３０としては、シリカレジン系注入材に限られず、一般的なウレタン系注入材を用いてもよく、セメント系注入材を用いてもよい。ウレタン系注入材の通常の色は、薄い黄白色である。セメント系注入材の通常の色は、灰色系である。

注入材３０には着色材３３が添加されている。これによって、注入材３０が着色材３３の色に着色されている。ひいては、地山改良体２ｂ（図３）の全域が、着色材３３の色に着色されている。着色材３３としては染料が用いられている。なお、着色材３３は、染料に限られず、顔料を用いてもよい。
好ましくは、着色材３３の色は、地山２の色に対して補色関係となる色である。例えば、地山２が茶色系であるとき、着色材３３は好ましくは青緑系とする。

トンネル１は、以下の工程によって施工される。
＜掘進工程＞
図示しない掘削機によって地山２を掘進する。
＜アーチ支保工設置工程＞
図１に示すように、掘進が１スパン（例えば約１メートル）進むたびに、切羽２ｅの直近にアーチ支保工１０を設置する。
＜吹付コンクリート打設工程＞
隣接するアーチ支保工１０，１０間の地山面２ａには、吹付コンクリート４０を打設する。

＜特定アーチ支保工設置工程＞
図１に示すように、トンネル１の掘削が所定スパン（例えば約９メートル）進むたびに、貫通穴１１及び補強部材１３付きの特定アーチ支保工１０Ａを設置する。
＜先受け鋼管打設工程＞
続いて、ドリルジャンボ４（先受け鋼管打設装置）によって、先受け鋼管２０を、特定アーチ支保工１０Ａの貫通穴１１を通して切羽前方（図１において右側）の地山２へ打ち込む。
なお、特定アーチ支保工１０Ａの１つ手前のアーチ支保工１０Ｂは、底上げピース（図示省略）によって底上げしておくことで、ドリルジャンボ４がアーチ支保工１０Ｂと干渉しないようにする。

＜注入材供給管材接続工程＞
次に、図２に示すように、先受け鋼管２０の基端部に注入材供給管３５を接続する。
＜着色材添加工程＞
注入材原料のＡ液３１とＢ液３２の少なくとも一方には、着色材３３を添加しておく。図２では、着色材３３は、Ａ液３１に添加されているが、Ｂ液３２に添加されていてもよく、Ａ液３１及びＢ液３２の両方に添加されていてもよい。

＜注入材注入工程＞
これらＡ液３１及びＢ液３２を、注入材供給管３５から先受け鋼管２０内に導入する。Ａ液３１及びＢ液３２は、先受け鋼管２０内で混合される。これによって、着色材３３の色に着色された注入材３０が形成される。
この注入材３０が、注入穴２１から吐出され、先受け鋼管２０の周辺の地山２に注入される。
図３に示すように、注入材３０は、発泡しながら地山２内に浸透、拡散される。該注入材３０が地山２内で硬化することによって、先受け鋼管２０のまわりに地山改良体２ｂが形成される。これによって、切羽２ｅより前方（図３において右側）の地山２を安定化できる。

＜次スパンの掘削＞
図５に示すように、注入材３０の硬化後、次のスパンの掘削を行ない、切羽２ｅを前進させる。このとき、新たな切羽２ｅの外周部２ｆには、硬化した注入材３０を含む地山改良体２ｂが現れる。
該地山改良体２ｂは、着色材３３によって着色されているため、周辺の地山面よりも目立たせることができる。これによって、注入材３０の地山２への浸透状況ないしは浸透範囲を容易に確認できる。ひいては、地山２の改良状態を容易に確認できる。
着色材３３の色を地山２の色に対して補色とすることによって、地山２に対して地山改良体２ｂが一層目立つようにでき、改良状態を一層容易に確認できる。

＜覆工工程＞
図４の二点鎖線に示すように、吹付コンクリート４０の内周側には、覆工コンクリート４３を打設する。このようにして、トンネル１が構築される。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
＜第２実施形態＞
図６に示すように、第２実施形態においては、トンネル１の掘削時における地山安定化のための補助工法として、鏡ボルト工法が採用されている。
複数の鏡ボルト５０（注入管）が、切羽２ｅすなわち鏡部からトンネル軸線に沿ってまっすぐ前方（図６において右側）へ打ち込まれている。注入材３０が、各鏡ボルト５０の注入穴５１から地山２に注入されることで、鏡ボルト５０の周辺部に地山改良体２ｂが形成されている。これによって、切羽２ｅより前方（図６において右側）の地山２を安定化できる。
注入材３０に着色材３３が添加されることで、注入材３０ひいては地山改良体２ｂが着色されている点は、第１実施形態と同様である。

鏡ボルト工法では、図６において二点鎖線に示すように、鏡ボルト５０を破壊しながら、地山２を掘進する。掘進に伴って、切羽２ｅが前方（図６において右）へ移動される。このとき、図６において実線で示すように、新たな切羽２ｅにおける鏡ボルト５０のまわりには、着色された地山改良体２ｂが現れる。これによって、注入材３０の地山２への浸透状況ないしは浸透範囲を容易に確認できる。ひいては改良状態を容易に確認しながら、地山２の掘削を行なうことができる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、第１実施形態の長尺先受け工法と第２実施形態の鏡ボルト工法を同時施工してもよい。

本発明は、例えばトンネル掘削時の地山安定化のための補助工法に適用できる。

１ トンネル
２ 地山
２ｂ 地山改良体
２ｅ 切羽
１０ アーチ支保工
１０Ａ 特定アーチ支保工
２０ 先受け鋼管（注入管）
２１ 注入穴
３０ 注入材
３３ 着色材
５０ 鏡ボルト（注入管）
５１ 注入穴

Claims (3)

1. トンネル掘削時の地山を安定させる方法であって、
   注入管を切羽前方の地山に打設し、
   着色材を添加した注入材を、前記注入管の注入穴から地山に注入することを特徴とする地山安定化方法。
2. 前記着色材の色が、地山の色に対して補色であることを特徴とする請求項１に記載の地山安定化方法。
3. トンネルの切羽前方の地山に打設した注入管から地山に注入される注入材であって、
   着色材が添加されていることを特徴とする地山安定用注入材。