JP3200240B2 - 地山補強工法における自硬性材料の充填方法 - Google Patents

地山補強工法における自硬性材料の充填方法

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JP3200240B2 JP15970993A JP15970993A JP3200240B2 JP 3200240 B2 JP3200240 B2 JP 3200240B2 JP 15970993 A JP15970993 A JP 15970993A JP 15970993 A JP15970993 A JP 15970993A JP 3200240 B2 JP3200240 B2 JP 3200240B2
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの掘削におけ
る不良地山の切羽の自立性を確保するために切羽前方地
山に縫い地状の杭状体を造成する際の技術として好適な
地山補強工法における自硬性材料の充填方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】トンネルを掘削する工法としては、掘削
する地山の状況、トンネル断面の規模、延長、勾配など
に応じ種々の工法がある。そしてこれらは、経済性や安
全性、工期などを考慮して選定される。
【0003】一般に、掘削工法は、トンネル全断面を一
挙に掘削する方法が能率もよく、経済的である。しか
し、地山状態が悪いと掘削切羽の高さが高いので、切羽
の自立が困難となり崩壊を起こす。
【0004】従来、このような崩壊性のある、いわゆる
未固結地山のトンネルの地山補強工法として、薬液注入
工法、および鏡(切羽)吹き付けコンクリートと鏡(切
羽)打ちロックボルトの併用による工法が用いられてき
た。前者の薬液注入工法は比較的広範囲の改良を対象と
し、後者は1掘進毎に補強するいわゆる応急処置的工法
である。
【0005】ところが、こうした従来の地山補強工法に
おいて、前者の薬液注入工法の場合、いわゆる地盤改良
工法であるが、これにより改良すべき対象地山がその工
法上トンネル掘削範囲よりも広範囲に亘る上に改良作業
にも長時間を必要とすることから、工期やコストの面で
問題があり、さらに、改良効果も不確実性を有している
といった問題があった。
【0006】また、後者の吹き付けコンクリートとロッ
クボルトの併用工法による場合、地山の状態によっては
ロックボルト挿入用の孔壁が自立せず施工不能に陥る可
能性が高く、また、補強後の掘削に際しては、芯材であ
るロックボルトを切断しながら施工しなければならない
ために施工性が悪く、さらに、ロックボルトの施工上の
制約からその改良(補強)範囲も短く、通常、一度に2
〜3m以上の改良は困難であるなどの問題があった。
【0007】そこで、本出願人は、このような問題点の
改良技術として、掘削すべきトンネルの切羽前方地山に
対し、削孔機を用いてその切羽からトンネルの延長方向
に延びる複数の削孔を掘削し、これらの削孔内にセメン
トやモルタル等の自硬性材料を充填して地山補強用の杭
状体を形成し、これにより切羽前方地山の補強を必要と
する施工延長分について、長、短いずれの範囲でもこれ
を容易に施工でき、また、地山補強に要する工期の短
縮、コストの低減を図り、さらに、補強後のトンネル掘
削に際してもその掘削に支障とならないようにすること
ができる、トンネル掘削における切羽前方地山の補強工
法を開発した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに削孔内に自硬性材料を充填する地山補強工法におい
も、さらに以下に述べるような点で改良すべき課題が残
されていた。即ち、孔壁も自立しないような崩壊性のあ
る地山における削孔内への自硬性材料の充填をいかにし
て行うかについての課題である。ところで、ただ単に削
孔内に自硬性材料を充填するという観点からすれば、削
岩機あるいはボーリングマシンで削孔した孔に充填ホー
スを挿入する方法、ボーリングマシンのロッドを利用す
る方法、自削孔ボルトあるいは中空ボルトを利用する方
法等が考えられるが、これにはいずれも一長一短があ
る。
【0009】例えば、自削孔ボルトあるいはボーリング
マシンのロッドを用いる場合は崩壊性のある地山への対
応は可能であるものの、自削孔ボルトでは長尺の施工が
困難であると同時に後の掘削時に支障となる問題があ
る。また、ボーリングマシンのロッドを用いる方法では
セメントミルク等の液状の注入材は充填可能であるが、
セメントモルタルは使用できないという問題がある。さ
らに、充填ホースまたは中空ボルトでは削孔した孔が自
立しないよう地山に対しては充填不能となる上に、一度
に補強可能な施工延長範囲も短いという問題がある。
【0010】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、孔壁が自立しない崩壊性のある地山でも、
自硬性材料を確実に充填可能にして目的とする大きさや
長さの地山補強用の杭状体を容易に施工できる地山補強
工法における自硬性材料の充填方法を提供しようとする
ものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
掘削すべきトンネルの切羽からトンネルの延長方向に延
びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、前記削孔内にセ
メントやモルタル等の自硬性材料を充填する充填工程と
を備え、前記削孔工程は、削孔機によりケーシング堀り
した後にケーシング内のインナーロッドを引き出してケ
ーシングのみを残し、前記充填工程は、充填ホースを挿
入した網状パイプを前記ケーシング内に挿入した後にケ
ーシングを引き抜き、次いで前記充填ホースを充填ポン
プに接続して充填ホースを引き抜きながら自硬性材料を
削孔内に充填することを特徴としている。
【0012】
【作用】請求項1記載の地山補強工法における自硬性材
料の充填方法によれば、切羽からトンネルの延長方向に
延びる複数の削孔を掘削するのに、削孔機によりケーシ
ング堀りしてそのケーシングのみを地山内に残し、そし
て充填ホースを挿入した網状パイプをケーシング内に挿
入してからケーシングを引き抜くようにしているので、
孔壁が自立しない崩壊性のある地山でも網状パイプと充
填ホースを同時に削孔内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホースを介して削孔内の網状パイプ内に
自硬性材料を充填することが可能になる。また、網状パ
イプは削孔の孔壁を支持する作用を発揮すると同時に、
網目を通して自硬性材料がケーシング引き抜き後の空隙
にも充填されるように機能する。この結果、削孔内には
自硬性材料が隙間なく充填され、目的とする大きさや長
さの地山補強用の杭状体が形成される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図1ないし図
10を参照して説明する。図1(a)および(b)は、
本発明の地山補強工法における自硬性材料の充填工法を
適用して形成した自硬性材料による杭状体の配置構造を
示すもので、掘削すべきトンネル1の切羽2からその切
羽前方地山3に対して、複数の杭状体4…をトンネル1
の延長方向に沿って互いにほぼ平行に延在するように形
成したものである。そして、これらの杭状体4…は、こ
の実施例では掘削すべきトンネル断面のほぼ上半部に集
中する形態となるように配慮されている。
【0014】このような杭状体4…を施工するには、図
2および図3に示すように、例えばボーリング機のよう
に水平方向に長尺の孔を掘削することのできる削孔機5
を用いて、切羽2の側からその切羽前方地山3に対して
トンネル1の延長方向に延びる水平な削孔6をケーシン
グ掘りし、次いで、図4および図5に示すように、イン
ナーロッド10を引き抜いてケーシング11のみを地山
3内に残しておく。
【0015】そして、このケーシング11内に、図6お
よび図7に示すように、充填ホース7を挿入した網状パ
イプ13を挿入した後、ケーシング11を引き抜き、次
いで、図8および図9に示すように、充填ホース7をモ
ルタルポンプ9に接続し、例えばドライミックスモルタ
ル等の自硬性材料8をモルタルミキサで混練したものを
前記充填ホース7を介して圧送し、その充填ホース7を
図9に示すように引き出しつつ充填して硬化させること
により杭状体4…を施工することができる。
【0016】前記網状パイプ13は、図10に示すよう
に、プラスチック等により無数の孔を有するようにメッ
シュ状に形成された周壁を持つ筒状体からなり、それ自
体が地山内で筒状を保持可能な程度の強度を備えるよう
に構成されたものが用いられている。
【0017】ここで、前記自硬性材料8としては、モル
タルの他に、セメント、セメント+粘土、粘土等の非薬
液系の地盤注入材や、水ガラス系(ケイ酸ソーダ)等の
薬液系地盤注入材を用いることができるが、施工性や地
山補強効果の点などから、セメント系充填材料が好まし
い。なお、セメント系充填材料を用いる場合に、伏流れ
が見込まれる場合には増粘材剤を混入してセメントペー
スト分の流出を防止するようにするのが望ましい。
【0018】杭状体4…をこのような方法で施工した場
合、孔壁が自立しない地山でも網状パイプ13と充填ホ
ース7を同時に削孔6内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホース7を介して削孔6内の網状パイプ
13内に自硬性材料8を充填することが可能になる。ま
た、網状パイプ13は削孔6の孔壁を支持する作用を発
揮して孔壁が崩れないように自立させ、さらにこの網状
パイプ13は、それ自体の網目を通して自硬性材料8が
ケーシング11の引き抜き後の空隙にも充填されるよう
に機能する。この結果、削孔内には自硬性材料8が隙間
なく充填され、目的とする大きさや長さの地山補強用の
杭状体4が形成される。
【0019】したがって、この網状パイプ13の径を変
えることにより、孔壁が自立しない地山においても、所
要の杭径を確保した杭状体4を確実にしかも容易に形成
することができる。また、網状パイプ13の存在によ
り、この網状パイプ13が杭状体4の主体を形成する自
硬性材料8を補強する構成となり、これにより、地山3
はより効果的に補強される。
【0020】なお、切羽2のその切羽前方地山3内に、
このような自硬性材料8による多数の杭状体4…が存在
すると、地山3が崩壊性の未固結地山であっても、それ
ら多数の杭状体4…により補強されて全体が一体化した
ような自立性のある地山となり、これにより切羽2の崩
壊(崩落)が抑制される。そして、このように切羽2の
崩壊が抑制される地山3に改良されることにより、この
地山3がトンネル1の天端11部分の地山を支持するよ
うに作用するので、トンネル掘削において、切羽2のみ
ならず、天端11部分の崩壊をも抑制することが可能に
なる。
【0021】また、この地山補強用の杭状体4…の施工
には、削孔機5を用いて削孔6をケーシング掘りし、そ
の削孔6内に自硬性材料8を充填する方法を採ることが
できるので、図示のように長尺の杭状体4を比較的容易
に施工することが可能になり、これにより、地山補強に
要する工期の短縮、コスト低減をも実現することができ
る。
【0022】さらに、杭状体4…は、モルタルやセメン
ト等の自硬性材料を硬化させて形成したものでるから、
掘削に支障となるようなことはなく、したがって、補強
後のトンネル掘削に際して、その施工性もはるかに向上
することができる。
【0023】なお、前記杭状体4…の施工としては、予
想される地山崩壊の規模にあわせて、杭状体4…の杭
径、配置数量、配置態様、あるいは施工延長等を自由に
選定すればよい。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る地
山補強工法における自硬性材料の充填方法にあっては、
掘削すべきトンネルの切羽からトンネルの延長方向に延
びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、前記削孔内にセ
メントやモルタル等の自硬性材料を充填する充填工程と
を備え、前記削孔工程は、削孔機によりケーシング堀り
した後にケーシング内のインナーロッドを引き出してケ
ーシングのみを残し、前記充填工程は、充填ホースを挿
入した網状パイプを前記ケーシング内に挿入した後にケ
ーシングを引き抜き、次いで前記充填ホースを充填ポン
プに接続して充填ホースを引き抜きながら自硬性材料を
削孔内に充填することを特徴とするものであるから、以
下のような優れた効果を奏する。
【0025】孔壁が自立しない地山でも網状パイプと充
填ホースを同時に削孔内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホースを介して削孔内の網状パイプ内に
自硬性材料を充填することができる。また、網状パイプ
は削孔の孔壁を支持する作用を発揮して孔壁が崩れない
ように自立させ、さらにこの網状パイプは、それ自体の
網目を通して自硬性材料がケーシングの引き抜き後の空
隙にも充填されるように機能する。この結果、削孔内に
自硬性材料を隙間なく充填し、目的とする大きさや長さ
の地山補強用の杭状体を形成することができる。
【0026】したがって、この網状パイプの径を変える
ことにより、孔壁が自立しない地山においても、所要の
杭径を確保した杭状体を確実にしかも容易に形成するこ
とができる。また、網状パイプの存在により、この網状
パイプが杭状体の主体を形成する自硬性材料を補強する
構成となり、これにより、地山をより効果的に補強する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施例による杭状体の配置構
造を示す断面図である。(b)は本発明の実施例による
杭状体の配置構造を示す平断面図である。
【図2】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。
【図3】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。
【図4】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。
【図5】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。
【図6】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。
【図7】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。
【図8】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。
【図9】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。
【図10】本発明の実施例による補強工法を説明する網
状パイプの概略斜視図である。
【符号の説明】
1 トンネル 2 切羽 3 切羽前方地山 4 杭状体 5 削孔機 6 削孔 8 自硬性材料 10 インナーロッド 11 ケーシング 13 網状パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−323496(JP,A) 特開 昭57−92212(JP,A) 特公 昭45−23392(JP,B1) 特公 昭45−40099(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 3/12 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 掘削すべきトンネルの切羽からトンネル
    の延長方向に延びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、
    前記削孔内にセメントやモルタル等の自硬性材料を充填
    する充填工程とを備え、前記削孔工程は、削孔機により
    ケーシング堀りした後にケーシング内のインナーロッド
    を引き出してケーシングのみを残し、前記充填工程は、
    充填ホースを挿入した網状パイプを前記ケーシング内に
    挿入した後にケーシングを引き抜き、次いで前記充填ホ
    ースを充填ポンプに接続して充填ホースを引き抜きなが
    ら自硬性材料を削孔内に充填することを特徴とする地山
    補強工法における自硬性材料の充填方法。
JP15970993A 1993-06-29 1993-06-29 地山補強工法における自硬性材料の充填方法 Expired - Fee Related JP3200240B2 (ja)

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