JP2955893B2 - 地山補強工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル等の地下構造物
を構築するための地山補強工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上既設構造物の直下にトンネル等の各
種地下構造物を新設したり、或いは既設の地下構造物を
拡張する場合、地上部の影響を最も配慮しなければなら
ない。掘削周辺地山の崩落を回避するために従来は、薬
液注入工法やパイプルーフ工法を単独で或いは併用して
いる。薬液注入工法は、掘削予定部の周囲にセメント系
の注入剤を注入して地盤を改良する方法で、主に砂質層
の場合に採用される。パイプルーフ工法は、掘削に先行
して掘削断面に沿ってパイプを相互に連続性を持たせて
打ち込み、断面形状に合ったルーフを形成し、掘削に伴
いルーフを直接支保工で支承して、地山の緩みを防止す
る方法である。

【０００３】

【本発明が解決しようとする問題点】前記した従来の地
山の安定化工法には、次のような問題点がある。 ＜イ＞ 薬液注入工法にあっては、改良地盤が粘性土で
あると薬液の浸透が期待できず、地質条件により工法の
採用が制限を受ける。また、一般的な砂質層の場合、１
立方メートル当たり薬液を０．３から０．４立方メート
もの多量を注入しており、施工コストの高騰化の問題が
指摘されている。 ＜ロ＞ パイプルーフ工法の場合、パイプの剛性で土圧
を支持する方式であるからパイプの径が大径化する傾向
にある。そのため、大型の施工設備を必要とするだけで
なく、施工に大きな空間も必要となる。その結果、地上
の構造物と構築予定の地下構造物の間の距離が狭小であ
る現場では、工法の採用を見合わせなければならない場
合もある。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は以上の点に鑑みて成されたも
ので、その目的とするところは、地質に制約を受けず、
効果的に地山の緩みを防止できる、地山の補強工法を提
供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、地山を掘削
して地下構造物を構築する作業に先行して、構築予定の
地下構造物の周辺地山を補強する工法において、構築予
定の地下構造物の周囲の地山に、複数の有孔パイプを地
下構造物に沿わせ、且つ交差させて挿入して地山を補強
改良し、つぎに前記有孔パイプを利用して有孔パイプ間
に位置し、有孔パイプ群により補強改良した地山に薬液
を注入して地盤改良を行うことを特徴とする。

【０００６】

【実施例１】以下図面を参照しながら本発明について説
明する。

【０００７】＜イ＞補強原理 図１にトンネルの一部を破断した斜視図を示す。本発明
は図１に示すように、緩みが予想されるトンネルＡの周
囲の地山に、複数本の有孔パイプ１をトンネルＡ方向と
平行に挿入して地山の補強改良を図ると共に、さらに各
有孔パイプ１の基端からモルタル等の固結材を注入して
有孔パイプ１を地山に固着する。パイプルーフ工法のパ
イプは剛構造のルーフを形成するために用いるが、本発
明ではパイプ１の剛性で地山を支持するのではなく、地
山の緩みゾーンを留めるために多数のパイプ１を設置す
る。

【０００８】＜ロ＞有孔パイプ 有孔パイプ１は地盤を挿入により補強すると機能と、地
中に固結材を注入する機能を併有する中空の管体または
ロッドで、周面に吐出孔１１が開設してある。各吐出孔
１１は樹脂製テープやゴム環等の被覆材１２で被覆して
ある。また有孔パイプ１は一定寸法の延長用パイプを溶
接やねじ込みにより延長しながら、公知の挿入装置を用
いて地中に挿入する。有孔パイプ１は地中に挿入できる
強度を有すれば良く、従来のパイプルーフ工法に用いら
れるパイプと比較して低強度の小径パイプを使用するこ
とができる。

【０００９】

【作用】次にトンネルの施工方法について説明する。

【００１０】＜イ＞地山の補強 図２に示すように掘削作業に先行して、立坑２内からト
ンネル構築方向に沿って、多数の有孔パイプ１群を挿入
して、トンネル構築予定の周囲の地山を補強する。すな
わち図３に拡大して示すように有孔パイプ１の挿入によ
り、有孔パイプ１の周囲の地山が少なくとも有孔パイプ
１の断面積分だけ外側に押し出されて圧縮（補強）され
る。多数の有孔パイプ１の挿入により全体として図２の
ようにパイプ１群と補強された地山により合成構造層Ｂ
が、構築予定のトンネルの周囲に連続して形成される。
なお、有孔パイプ１の挿入作業はトンネルの全長に亘り
挿入するか、或いは次記する掘削作業と並行して行う。

【００１１】＜ロ＞固結材の注入 次に図４に拡大して示すように、各有孔パイプ１の基端
からモルタル等の固結材３を加圧注入する。固結材３は
被覆材１２をめくり上げて吐出孔１１から吐出されて地
中に浸透する。合成構造層Ｂは固結材３の注入による地
盤改良が加わり、さらに支持力が増大する。

【００１２】＜ハ＞掘削、覆工． つぎに図４に示すように有孔パイプ１群と、補強改良さ
れた地山層と、この地山層を地盤改良する固結材３の三
者の複合層による合成構造層Ｂの内側を掘削し、掘削直
後の地山にトンネル躯体４を覆工してトンネルＡを延長
していく。掘削作業は各種のシールドマシンを使用し、
またトンネル躯体４はセグメントの組み立てや場所打ち
コンクリート等を採用する。

【００１３】＜ニ＞切羽の緩みについて 一般にトンネル工事においてく掘削前面の切羽は、地山
が崩落する緩みゾーンが形成される。この緩みゾーンは
地山の強度が低い程大きくなり、これを放置して掘削を
進めると切羽が突然に崩壊して地盤沈下を誘発する危険
がある。本発明では、掘削断面の周囲の地山に合成構造
層Ｂを形成したことにより、この緩みゾーンの高さを合
成構造層Ｂの内側におさめることができる。そのため、
切羽の安定を確保することができる。またパイプ１群に
作用する荷重について考察すれば、図５に上向きの矢印
で示すように既設のトンネル躯体３と切羽の前方地盤に
より支持される。

【００１４】

【実施例２】前記実施例はすべてのパイプ１をトンネル
の延長方向と平行に配置する場合について説明したが、
図６に示すようにパイプ１を交差させて網目状に設置し
ても良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから、
次のような効果を得ることができる。 ＜イ＞ 本発明は構築予定の地下構造物の周囲の地山
に、多数の有孔パイプ群の挿入による締め固めと、有孔
パイプを利用した固結材の注入により支持力の大きな合
成構造層を形成することができる。これにより、切羽の
緩みゾーンを解消でき、切羽を安定させた状態で高能率
に掘削することができる。 ＜ロ＞ 本発明はパイプのみの強度で地盤を支持するの
ではなく、有孔パイプは挿入に必要な強度とアンカー体
としての強度を有していれば良い。そのため、使用する
パイプは小径で済むため、これに伴い小型の施工設備で
施工できる。 ＜ハ＞ 施工設備が小さくて済むため、地上の構造物と
構築予定の地下構造物の間の距離が狭小であっても、効
果的に地山を補強して地下構造物を施工することができ
る。 ＜ニ＞ 地質に制約を受けないで施工することができ
る。特に粘性土層の施工に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の地山補強法の断面斜視図

【図２】 地山の補強時の断面説明図

【図３】 有孔パイプの挿入時における拡大図

【図４】 固結材の注入時における有孔パイプの拡大図

【図５】 掘削時の断面説明図

【図６】 パイプの他の設置例を示す平面図

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山を掘削して地下構造物を構築する
   作業に先行して、構築予定の地下構造物の周辺地山を補
   強する工法において、 構築予定の地下構造物の周囲の地山に、複数の有孔パイ
   プを地下構造物に沿わせ、且つ交差させて挿入して地山
   を補強改良し、 つぎに前記有孔パイプを利用して有孔パイプ間に位置
   し、有孔パイプ群により補強改良した地山に薬液を注入
   して地盤改良を行うことを特徴とする、 地山補強工法。