JP2021095719A - Natural ground reinforcement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地山補強工法に関し、更に詳しくは、簡易な方法で前方地山の補強効果を改善する地山補強工法に関する。 The present invention relates to a ground reinforcement method, and more particularly to a ground reinforcement method for improving the reinforcement effect of the front ground by a simple method.
土砂などの固結度が低い地山や破砕帯など崩落性の高い地山におけるトンネル掘削においては、トンネルの掘削に先立ってトンネル外周の前方地山に中空の芯材を打設し、この中空の芯材を通じて地山内に地山改良材を注入して地山を補強する方法が広く採用されており、先受工と呼ばれている。この先受工は、一般的には例えば、図7〜8に示すような手順で行われる。
ここで、図7(a)は、トンネル掘削箇所の縦方向の断面を示し、前方地山3に対して、トンネルの掘削における山側の面位置31、トンネル側の面位置21、切羽2であり、支保工4が建て込み形成されている。
それぞれの支保工4の間隔(1掘削長)Wは、通常略1mである。また、支保工4は、吹付コンクリート5により覆設されている。なお、図示しないが、通常、吹付コンクリート5の上に更に覆工コンクリート、鏡吹付コンクリートを順次覆設する。
図7(a)に示すように、トンネル掘削後に立て込んだ支保工4bとその1基分手前に立て込んだ支保工4aの間から、前方地山3に向かって削孔10を形成する。
次にこの削孔10内に中空の芯材1を挿入し、芯材1の後端部1bの削孔10と芯材1の隙間にコーキング剤9を充填し、芯材1を通じて地山内に注入する地山改良材の漏洩を防止する。
芯材1の長さは3〜4mであり、トンネル外周の前方地山3に形成される削孔10の長さは芯材1の長さと略同じである。
その後、図7(b)に示すように、芯材1の後端部1bに注入アダプターを設置し、芯材1内にセメントやウレタンなどの地山改良材8を注入する。
芯材1内に注入された地山改良材8は、芯材1の外周部に設けられた吐出孔から芯材周辺の地山内に吐出され、地山の空隙や亀裂に充填される。
In tunnel excavation in a ground with low consolidation such as earth and sand or a ground with high collapse such as a crush zone, a hollow core material is placed in the front ground around the tunnel prior to excavation of the tunnel. The method of injecting a ground improvement material into the ground through the core material of the tunnel to reinforce the ground is widely adopted, and it is called a pre-construction work. This pre-construction is generally performed by the procedure shown in FIGS. 7 to 8, for example.
Here, FIG. 7A shows a vertical cross section of the tunnel excavation portion, which is a mountain
The interval (1 excavation length) W of each
As shown in FIG. 7A, a
Next, a
The length of the
After that, as shown in FIG. 7B, an injection adapter is installed at the
The
このように従来技術では、トンネル掘削後に立て込んだ支保工4bとその1基分手前に立て込んだ支保工4aの間から、前方地山3に向かって削孔10を形成する。いわば掘削位置から戻った位置から削孔10を形成することとなる。
そのため、例えば図8(a)に示すように、芯材の長さLを3m、トンネルの1掘削長Wを1mとした場合には、施工後に掘削した箇所から前方地山3に残置した芯材1の水平方向の長さD(先受長)は1.2m以下となる。このように芯材の長さLに対して先受長Dが半分以下となり、崩壊性の高い地山などでは芯材1の前方地山3が緩んでいるため、地山の崩壊が見られる。
また、従来技術においては、トンネル掘削後に立て込んだ支保工4bとその1基分手前に立て込んだ支保工4aの間から前方地山3に向かって削孔10を形成するが、この場合削岩機のガイドセルやドリフターが1基分手前の支保工4bに干渉することを避けるために、削孔10の角度を大きくする必要がある。
そうすると、図8(a)に示すように、従来技術では、削孔10の口元部からの芯材1の仰角θは略25°となり、施工後の掘削時には芯材1と支保工4b、4cの間の地山からの剥落箇所35が生ずる。
なお、図8(b)に示すように、1掘削進めた後は、支保工4cを設置し、次の掘削のための削孔11を形成して、前記の施工手順による工法を繰り返して掘削を進めていく。
As described above, in the prior art, the
Therefore, for example, as shown in FIG. 8A, when the length L of the core material is 3 m and the excavation length W of one tunnel is 1 m, the core left in the
Further, in the prior art, a
Then, as shown in FIG. 8A, in the prior art, the elevation angle θ of the
As shown in FIG. 8B, after one excavation is carried out, a
ここで、複数本の管材を接続形成した芯材が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の芯材は、複数本の管材を順次接続して前方地山に打ち込む構成とし、打ち込んだ芯材のうちの端末管を引き抜いて撤去した後、残存する管材内を通じて地山改良剤を注入する工法である。この工法によれば、掘削時において削岩機が端末管に干渉をすることがない。
Here, a core material formed by connecting a plurality of pipe materials has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The core material described in
しかしながら、特許文献1に記載の工法の場合には、芯材を形成するために、複数本の管材を用意して、それらを接続する作業が必要である。更に、形成した芯材を前方地山に打ち込んだ後、端末管のみを撤去する作業が必要となる。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で、前方地山の補強効果を改善する地山補強工法を提供することを目的とする。
However, in the case of the construction method described in
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a ground reinforcement method for improving the reinforcement effect of the front ground by a simple method.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の地山補強工法の発明は、トンネルの掘削に先立ってトンネル外周の前方地山に放射状に複数の中空の芯材を打設し、該芯材の内部に地山改良材を注入して地山を補強する地山補強工法において、
前記前方地山に前記芯材の長さより長い削孔を形成し、該芯材を該削孔内に押し込むことを要旨とする。
請求項2に記載の地山補強工法の発明は、請求項1の記載において、前記削孔は、前記前方地山の直近に敷設した支保工より内側のトンネル断面内から該前方地山に向けて形成されることを要旨とする。
請求項3に記載の地山補強工法の発明は、請求項1又は2の記載において、前記削孔の長さは、前記芯材の長さよりトンネルの1掘削長以上長いことを要旨とする。
請求項4に記載の地山補強工法の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載において、前記芯材を前記削孔内に押し込むための押し込み治具を備え、該芯材を押し込んだ後に回収することを要旨とする。
In order to solve the above problems, in the invention of the ground reinforcement method according to
The gist is to form a hole longer than the length of the core material in the front ground and push the core material into the hole.
According to the invention of the ground reinforcement method according to
The invention of the ground reinforcement method according to
The invention of the ground reinforcement method according to
本発明の地山補強工法によれば、前方地山に芯材の長さより長い削孔を形成し、芯材を削孔内に押し込むため、施工後に掘削した箇所から前方地山に残置した芯材の長さをより長くすることができ、前方地山の補強効果を高めることができる。
また、削孔が、前方地山の直近に敷設した支保工より内側のトンネル断面内から前方地山に向けて形成される場合には、施工後の掘削時に芯材と支保工の間の地山からの剥落を少なくすることができる。
更に、削孔の長さが、芯材の長さよりトンネルの1掘削長以上長い場合には、施工後に掘削した箇所から前方地山に残置した芯材の長さをより長くすることができ、より適切に前方地山の補強効果を改善することができる。
芯材を削孔内に押し込むための押し込み治具を備え、芯材を押し込んだ後に回収するものである場合には、トンネル掘削の支障にならず、また、押し込み治具を繰り返し使用できるため作業効率を高めることができる。
According to the ground reinforcement method of the present invention, a hole longer than the length of the core material is formed in the front ground, and the core material is pushed into the hole. The length of the material can be made longer, and the reinforcing effect of the front ground can be enhanced.
In addition, when drilling is formed from the inside of the tunnel cross section inside the support work laid in the immediate vicinity of the front ground toward the front ground, the ground between the core material and the support work during excavation after construction. It is possible to reduce the peeling from the mountain.
Further, when the length of the hole is longer than the length of the core material by one excavation length or more of the tunnel, the length of the core material left in the front ground from the excavated part after the construction can be made longer. The reinforcement effect of the front ground can be improved more appropriately.
If a push-in jig for pushing the core material into the hole is provided and the core material is collected after being pushed in, it will not interfere with tunnel excavation and the push-in jig can be used repeatedly. Efficiency can be increased.
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部材を示す。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。 The matters shown here are for exemplifying and exemplifying embodiments of the present invention, and are considered to be the most effective and effortless explanations for understanding the principles and conceptual features of the present invention. It is stated for the purpose of providing what seems to be. In this regard, it is not intended to show structural details of the invention beyond a certain degree necessary for a fundamental understanding of the invention, and some embodiments of the invention are provided by description in conjunction with the drawings. It is intended to clarify to those skilled in the art how it is actually realized.
本実施形態における地山補強工法は、図1〜4に示すように、トンネルの掘削に先立ってトンネル外周の前方地山3に放射状に複数の中空の芯材1を打設し、芯材1の内部に地山改良材を注入して地山を補強する地山補強工法において、前方地山3に芯材1の長さより長い削孔10を形成し、芯材1を削孔10内に押し込むことを特徴とする。
図1〜4は、実施形態に係るトンネル掘削箇所の縦方向の断面を示す。ここで、「断面」とは、トンネルの軸方向に略直交する断面を意図する。
In the ground reinforcement method in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of
FIGS. 1 to 4 show a vertical cross section of the tunnel excavation portion according to the embodiment. Here, the "cross section" is intended to be a cross section substantially orthogonal to the axial direction of the tunnel.
図1(a)において、前方地山3に対して、トンネルの掘削における山側の面位置31、トンネル側の面位置21、切羽2であり、支保工4が建て込み形成されている。
また、支保工4は、吹付コンクリート5により覆設されている。なお、図示しないが、通常、吹付コンクリート5の上に更に覆工コンクリート、鏡吹付コンクリートを順次覆設する。
In FIG. 1A, the
Further, the
以下、本実施形態の施工手順を説明する。
図1(a)に示すように、前方地山3に向かって掘削箇所の直近に敷設した支保工4bの内側のトンネル断面40内から、ドリルジャンボ(穿孔重機)により、前方地山3に向けて削孔10を形成する。
次いで、穿孔用のロッド、ビットを回収し、図1(b)に示すように、芯材1を削孔10内に挿入する。
Hereinafter, the construction procedure of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1 (a), from the inside of the
Next, the rod and bit for drilling are collected, and the
削孔10は、図1(a)に示すように、トンネル側の面位置21より下方の切羽2から前方地山3に向けて形成する。
削孔10は、その口元部10bから10〜20度の仰角で形成することが好ましく、12〜18度の仰角であることが更に好ましく、14〜16度の仰角であることが特に好ましい。10度未満であると、削孔10の形成に際して、ドリルジャンボが支保工4bに干渉するおそれがある。
また、20度を超えると、削孔10に押し込んだ芯材1の水平方向の長さが短くなり前方地山3の十分な補強効果が得られないおそれがある。
As shown in FIG. 1A, the
The
On the other hand, if the temperature exceeds 20 degrees, the length of the
削孔10の長さは、芯材の長さ1より長ければ特に限定はないが、1掘削長W以上長いことが好ましい。ここで、1掘削長Wは、支保工4aと支保工4bとの掘削方向の間隔である。また、後述する図4(a)に示すように、掘削に際して、削岩機が、芯材1に干渉しないことが好ましい。そのため、トンネルの山側の面位置31より上部に芯材1が残置されることが好ましい。
本実施例においては、1掘削長Wは1mであり、削孔10の長さを4m、芯材1の長さを3mに設定した。
The length of the
In this embodiment, one excavation length W is 1 m, the length of the
芯材1は、図5(b)に示すように、先端部1aが閉塞され、後端部1bが開口した管状に形成されている。そして、後述の地山改良剤を吐出するための吐出孔1hが設けられている。
芯材1は、中空の管材であれば材質は特に限定はなく、鋼製、炭素繊維強化樹脂製、ガラス繊維強化樹脂製、その他の各種繊維強化樹脂製などとすることができる。
As shown in FIG. 5B, the
The material of the
芯材1を削孔10に挿入した後、更に削孔10内に押し込む。芯材1の地山内における水平方向の長さを長くするため、できる限り奥まで押し込むことが好ましい。最奥10aまで芯材1の先端が到達していることが特に好ましい。
芯材1を削孔10内に押し込む方法は、特に限定はされず種々の方法を採用することができる。例えば、押し込み治具を用いる方法を採用することもできる。
例えば、図2(a)及び図5(c)に示すように、芯材1の後端部1bに押し込み治具6を装着し、この押し込み治具6を押し込むことで、図2(b)及び図5(d)に示すように、芯材1を削孔10内に挿着することができる。押し込み治具6は、芯材1を押し込むことができれば、その形状、装着方法については、特に限定はない。
芯材1の後端部1bに押し込み治具6の先端部6aを螺合により着脱自在としてもよく、芯材1に被せるようにすることもできる。更に、押し込み治具6を単なる円柱状の棒状部材のみからなるものでもよい。
After inserting the
The method of pushing the
For example, as shown in FIGS. 2 (a) and 5 (c), a pushing
The tip portion 6a of the pushing
押し込み治具6の長さは、芯材1を削孔10の最奥まで押し込むことができれば、特に限定はないが、本実施例においては、1mとし、図5(d)に示すように、芯材1を削孔10の最奥10aまで押し込むと、押し込み治具6の後端部6bが、削孔10の口元部10bと略面一になるようにしてある。
なお、押し込み治具6の材質は特に限定はなく、木製、樹脂製、鋼製などから好適なものを選択することができる。
押し込み治具6によって芯材1を削孔10の最奥10aまで押し込むには、人力もしくは削岩機の油圧などによることができる。
The length of the pushing
The material of the pushing
In order to push the
芯材1を削孔10の最奥部10aまで押し込んだ後、押し込み治具8を削孔10内から引き抜いて回収する。そうすると、図3(a)、図5(e)に示すように押し込み治具8が押し込まれていた箇所は削孔10のみの空孔部10cが残る。
押し込み治具8を引き抜くための方法は特に限定はなく、そのまま、人力で引き抜いてもよく、押し込み治具6の後端部6b近傍に貫通孔などを設けて、その貫通孔にフック金具などを掛け止めして、人力又は引抜き機で引き抜いてもよい。
After pushing the
The method for pulling out the pushing
次いで、図3(b)に示すように、芯材1内に地山改良剤8を注入する。地山改良剤8の種類は特に限定されず、ウレタン系、セメント系、水ガラス系等の注入材を好適に用いることができる。
具体的には、図6(a)に示すように、削孔10の後端部10bから芯材1内に地山改良材8を注入するための注入治具7を挿入する。
注入治具7の長さは、地山改良材8の種類によって仕様が異なるが、注入口7bが削孔10の口元部10bから、突出する長さであることが好ましい。
また、注入治具7の材質は特に限定はないが、ナイロン製、塩化ビニル製などのように軽量なものが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3B, the
Specifically, as shown in FIG. 6A, an
The length of the
The material of the
図6(b)に示すように、芯材1内に注入治具を挿入した後に、地山改良剤8の漏洩を防止するために、芯材1の後端部1bと削孔10との間の隙間をコーキング剤9で充填する。
コーキング剤の材質に特に限定はなく、ウレタン系、シリコーン系、変性シリコーン系、ポリサルファイド系のコーキング剤やモルタルなどから好適なものを適宜選択できる。
As shown in FIG. 6B, after the injection jig is inserted into the
The material of the caulking agent is not particularly limited, and a suitable one can be appropriately selected from urethane-based, silicone-based, modified silicone-based, polysulfide-based caulking agents, mortar, and the like.
その後、図6(c)に示すように、注入治具7の注入口7bから地山改良材8を注入する。そうすると、注入管7の先端7aから芯材1の内部に地山改良材8が流入する。そして、芯材1の内部に流入した地山改良材8は、芯材1の外周部に設けられた吐出孔1hから芯材1周辺の地山3内に吐出され、地山の空隙や亀裂に充填されて、拡散域85が形成される。
After that, as shown in FIG. 6C, the
その後、図4(a)に示すように、切羽2から矢印方向に掘削を進める。その際、1掘削長進める上で、掘削部分の上部には、芯材1が残置しないため、削岩機が芯材1に干渉することがない。
そして、図4(b)に示すように、1掘削進めた後は、支保工4cを設置し、次の掘削のための削孔11を形成して、前記の手順に従う工法を繰り返して掘削を進めていく。
After that, as shown in FIG. 4A, excavation proceeds from the
Then, as shown in FIG. 4 (b), after one excavation is advanced, a
〔実施例の効果〕
図4(a)に示すように、芯材の長さLを3m、トンネルの1掘削長Wを1mとした場合には、削孔10の水平方向の角度θを15度としているため、前方地山3に残置した芯材1の水平方向の長さD(先受長)は2.8m以上を確保することができる。
一方、図8(a)に示すように、従来技術では、削孔10の口元部10bからの仰角θは略25度必要であり、芯材1が削孔10の口元部から残置されていたため、同様に芯材の長さLを3m、1掘削長Wを1mとした場合には、掘削した断面から前方地山内に残置している芯材1の長さDは1.2m以下となっている。
このように本発明では従来技術と同一の長さの芯材を使用しても、施工後に掘削した箇
所から前方地山に残置した芯材の水平方向の長さを従来技術よりも長くすることが可能となり、前方地山の補強効果が改善される。
[Effect of Examples]
As shown in FIG. 4A, when the length L of the core material is 3 m and the excavation length W of the tunnel is 1 m, the horizontal angle θ of the
On the other hand, as shown in FIG. 8A, in the prior art, the elevation angle θ from the
As described above, in the present invention, even if a core material having the same length as that of the conventional technique is used, the horizontal length of the core material left on the front ground from the excavated part after construction is made longer than that of the conventional technique. Is possible, and the reinforcement effect of the front ground is improved.
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。 The above examples are for illustration purposes only and are not to be construed as limiting the invention. Although the present invention has been described with reference to typical embodiments, the language used in the description and illustration of the invention is understood to be descriptive and exemplary rather than restrictive. As described in detail here, modifications can be made within the scope of the appended claims without departing from the scope or spirit of the invention in that form. Although specific structures, materials and examples have been referred to herein in detail of the invention, it is not intended to limit the invention to the disclosures herein, but rather the invention is claimed in the accompanying claims. It shall cover all functionally equivalent structures, methods and uses within the scope.
トンネルの掘削に先立って地山を補強する長尺鋼管先受け工法に関する技術として広く
利用される。
It is widely used as a technology related to the long steel pipe tip receiving method that reinforces the ground prior to excavating a tunnel.
1;芯材、2;切羽、3;前方地山、4(4a、4b、4c);支保工、
5;吹き付けコンクリート、6;押し込み治具、7;注入管、8、地山改良材、
10、11;削孔、40;支保工より内側のトンネル断面、
D;先受長、L;芯材の長さ、W;1掘削長。
1; core material, 2; face, 3; forward ground, 4 (4a, 4b, 4c); support work,
5; Shotcrete, 6; Pushing jig, 7; Injection pipe, 8, Ground improvement material,
10, 11; drilling, 40; tunnel cross section inside the support,
D; first receiving length, L; core material length, W; 1 excavation length.
Claims (4)
前記前方地山に前記芯材の長さより長い削孔を形成し、該芯材を該削孔内に押し込むことを特徴とする地山補強工法。 In the ground reinforcement method in which a plurality of hollow core materials are radially placed in the front ground on the outer circumference of the tunnel prior to excavation of the tunnel, and the ground improvement material is injected into the core material to reinforce the ground. ,
A ground reinforcement method characterized in that a hole longer than the length of the core material is formed in the front ground and the core material is pushed into the hole.
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