JP3360227B2 - トンネル切羽の補強工法及び切羽補強装置 - Google Patents

トンネル切羽の補強工法及び切羽補強装置

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JP3360227B2 JP34732293A JP34732293A JP3360227B2 JP 3360227 B2 JP3360227 B2 JP 3360227B2 JP 34732293 A JP34732293 A JP 34732293A JP 34732293 A JP34732293 A JP 34732293A JP 3360227 B2 JP3360227 B2 JP 3360227B2
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正文 斉藤
総一郎 臼田
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトンネル切羽の補強技術
に関し、より詳細にはトンネル切羽の補強工法及び切羽
補強装置に関する。
【0002】
【従来の技術】トンネル切羽の安定は施工の安定性確保
の点から最重要項目とされ、地質に応じた様々な補助工
法が提案されている。トンネル内から掘削方向に向けて
穿設した挿入孔内に注入管を挿入し、注入管の先端から
二液混合型のウレタン樹脂を吐出させて地山を固結改良
する薬液注入工法は代表的な補助工法のひとつである。
またこの種の施工に用いられる注入管はダブルパッカを
具備した内管を外管に内挿した二重管で構成され、薬液
を地山へ吐出できる構造になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】前記した従来の薬液
注入による地山の補強技術には次のような問題点があ
る。
【0004】<イ> 薬液である発泡ウレタンが比較的
高価であることから施工コストが高くつく。
【0005】<ロ> 注入管のセットから薬液注入を完
了するまでに多くの手数と時間を要し、迅速施工が要求
される地圧の高い現場等の施工に対処することが困難で
ある。
【0006】<ハ> 孔口から薬液が漏出するのを阻止
するために注入管にパッカ装置を具備させたものが提案
されているが、パッカの膨縮機構が複雑となって製造コ
ストが高くなる。
【0007】<ニ> 吐出した薬液の逆流防止を図るた
め、注入管の吐出孔位置にゴムスリーブを装着して逆止
弁構造が付与されているが、注入管を地中に挿入する際
ゴムスリーブが捲れたり損傷を受けて逆止弁機能が損な
われるおそれがある。
【0008】
【本発明の目的】本発明は以上の問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、迅速に切
羽の安定と施工コストの低減が図れる、トンネル切羽の
補強工法を提供することにある。
【0009】さらに本発明の目的は装置の簡略化と製造
コストの低減が図れるトンネル切羽の補強工に用いられ
る切羽補強装置を提供することにある。
【0010】
【問題点を解決するための手段】本発明は、トンネル切
羽の切羽前方に向けた挿入孔を天端に沿って穿設し、前
記挿入孔に外管に内管を内挿した二重管で構成される切
羽補強装置を挿入し、切羽補強装置を介して天端に薬液
注入による補強柱体列を築造した後、外管を補強柱体に
残置させる、トンネル切羽の補強工法である。
【0011】さらに本発明は、内管及び外管の二重管で
構成し、トンネル切羽の天端に薬液注入による補強柱体
列を築造する装置であって、外管が周面に逆流防止機能
付きの吐出孔を有すると共に、その基端に接続金具を具
備し、外管に内挿される内管の基端に複数液の供給ポー
トを有するスイベルを接続し、前記スイベルが外管の接
続金具と着脱自在の接続受具を具備する、切羽補強装置
である。
【0012】
【実施例1】以下図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
【0013】<イ>切羽補強装置 図1に切羽補強装置10の一例を示す。切羽補強装置1
0は外管20及び内管30の二重管で構成される。
【0014】<ロ>外管 外管20は先端を閉塞した筒体で、その周面に複数の吐
出孔21が穿設され、さらに複数の吐出孔21を被覆す
るゴム製のスリーブ22が外装されている。逆止弁を構
成するスリーブ22はその両端部が剥離しないように外
管20の周面に固着され、その途上に吐出孔21との対
向位置を避けてスリット23が形成され、外管20内か
ら管外へ向けて薬液を吐出できるようになっている。
【0015】<ハ>内管 内管30は前記外管20に内挿可能な両端開放型の管体
で、内部に軸路31が形成されている。内管30の基端
には二液混合型の薬液分離して供給できるスイベル40
が接続している。
【0016】<ニ>スイベル 有底筒状のスイベル40は第1ポート41と第2ポート
42が穿設されている。 第1ポート41は前記内管3
0の軸路31と連通して薬液を構成する例えばA液を外
管20の先端部へ供給でき、また第2ポート42はスイ
ベル40の内周面と内管30の外周面間に形成された環
状室43と連通して薬液を構成する例えばB液を供給で
きるようになっている。スイベル40の開口側には接続
受具50が取り付けてある。接続受具50と外管20の
基端に取り付けた接続金具51は、アタッチメント構造
やねじ構造等の公知のジョイント構造を採用でき、要は
スイベル40と外管20との接続及び切り離しを簡易な
操作で行える連結構造であれば良い。
【0017】<ホ>薬液 薬液は薬液注入に用いられる殆どの薬液を使用でき、そ
の選択に当たっては夫々の対象土質に応じて適宜決定す
る。薬液はセメント系注入材や瞬結性の注入材等の懸濁
型注入材を使用でき、これらは土質等に応じ、浸透性能
やゲル強度、ゲルタイムが最適なものを適宜選択して使
用する。使用できる薬液を以下に例示する。
【00018】セメント系デンカES A液:デンカES B液:デンカコロダイルセメント・分散剤
【0019】排水ガラス系サンコーハードAQ−2 A液:普通セメント B液:サンコーハードAQ−2・促進剤
【0020】水ガラス系懸濁型LG−2P A液:水ガラス B液:硬化剤2P
【0021】水ガラス系懸濁型エヌタイGS A液:水ガラス B液:エヌタイGS
【0022】水ガラス系懸濁型サンソルトJET A液:3号水ガラス B液:サンソルトJET
【0023】シリカゾル系懸濁型グリーンファーム A液:シリカゾル B液:普通セメント・硬化剤・安定剤
【0024】水ガラス系懸濁型アロフィックスMC A液:3号水ガラス B液:アロフィックスMC
【0025】対象土質が砂質の場合、セメント系の注入
材のうち、デンカコロダイルセメントや超微粒子セメン
トは粒子の粉末密度が普通セメントの2〜3倍であるか
ら、浸透性能が飛躍的に高く砂質土層までも注入するこ
とができる。浸透性能を考慮すると、デンカコロダイル
セメントや超微粒子セメントアロフィックスMCが効果
的であり、施工性や経済性を考慮するとサンコーハード
AQが好適である。尚、以上は例示であってこれに限定
されるものではない。
【0026】
【作用】つぎに切羽の補強工法について説明する。
【0027】<イ>穿孔・切羽補強装置のセット 図2に示すようにトンネル掘削に先行して、トンネル切
羽の切羽前方に向けて複数穿孔した挿入孔60に外管2
0を挿入し、孔入口をパッカ等の公知の閉塞材61でコ
ーキングする。一般にスリーブ付きの管体を削孔内に挿
入するとスリーブが捲れ易いが、本実施例ではスリーブ
22の両端が外管20の周面に固着してあるから、挿入
孔60に挿入する際にスリーブ22端部の捲れや損傷を
回避できる。つぎに図1,3に示すようにスイベル40
を具備する内管30を外管20に内挿し、スイベル40
と一体の接続受具50を外管20の接続金具51に嵌合
して両管20,20の基端を閉鎖して切羽補強装置10
のセットを完了する。
【0028】<ロ>薬液注入 図3に示すようにスイベル40の各ポート41,42に
配管を接続し、薬液を構成するA液、B液のポンプ圧送
を開始する。その結果、内管30の軸路31を経由して
送給されるA液と、内外両管20,30の周面間を通じ
て送給されるB液が外管20の先端部で混合し、さらに
混合した薬液が吐出孔21とスリーブ22のスリット2
3を通じて外管30外の地山へ吐出して図4のように切
羽補強装置10の周囲に補強柱体70が構築される。
【0029】<ハ>内管の抜き取り 薬液の注入が完了したら、図6に示すように内管30の
みを抜き取り、外管20を地中に残置する。内管30の
抜き取りは図1に示す接続受具50を操作して内管30
の接続金具51との連結を解除し、内管30を引き抜く
だけの操作で良い。尚、接続受具50とスイベル40を
取り外し、内管30を外管20と共に残置させてもよ
い。
【0030】<ニ>補強範囲 図4,5に示すように外管20を残置させた補強柱体7
0を切羽の天端に沿って屋根状に並設する。複数の補強
柱体70による天端の補強範囲は現場の状況に応じて決
定し、また円周方向に沿って築造される各補強柱体70
は隣接させて築造することに限定されず、若干離隔して
いてもよい。
【0031】<ホ>掘削、覆工 図4において、天端を複数の補強柱体70列で覆ったら
従来通りにトンネルを掘削する。トンネル掘削により天
端が新たに形成されるが、この新たに形成された天端は
複数の補強柱体70群で支持されるため、地山の崩落を
阻止しながら安全に掘削作業を行える。また補強柱体7
0の軸芯に位置させた外管20が補強材として機能し、
補強柱体70の剪断強度や曲げ強度の増強に役立ってい
るから、土圧を効果的に支持できる。そして掘削直後の
地山を吹付コンクリート等による覆工層63で被覆し、
地山の変動を拘束する。以上の補強柱体の築造工程とト
ンネル掘削工程と覆工工程工程を繰り返しながらトンネ
ルを施工する。
【0032】
【実施例2】図7に示すように外管20に装着したスリ
ーブ22を逆止弁としてだけでなく、挿入孔60との周
面間を閉鎖するパッカとしての機能を併有させても良
い。すなわち、スリーブ22の固着部と外管20の最も
基端側に位置する吐出孔21との間にスリット23を設
けないようにスリット形成すれば、この範囲が薬液の吐
出により膨脹して挿入孔60との間を閉塞できる。また
薬液の注入圧を全スリット23の吐出能力以上に設定す
ると、スリーブ22の両端を除いた範囲が膨脹して挿入
孔60の閉塞範囲を増大できる。
【0033】
【実施例3】図8は液液の注入圧で膨脹するパッカを備
えた他の切羽補強装置10を示す。本実施例は切羽補強
装置10の基端の外管20の周面に補助孔24を穿設す
ると共に、前記スリーブ22と別個のパッカスリーブ2
5の両端を固着させて装着して構成する。そして、薬液
注入時に両管20,30の周面間に位置する薬液の圧送
圧で以てパッカスリーブ25を膨脹させ、挿入孔60入
口を閉鎖する。本実施例によれば、薬液注入圧を利用し
て挿入孔60入口を簡易に閉塞できる利点がある。
【0034】
【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。
【0035】<イ> 地中に築造した補強柱体の軸芯に
外管が位置して補強柱体を補強するので、地山の崩落防
止効果が著しく向上し、作業をより安全な環境下で行え
る。
【0036】<ロ> 切羽補強装置をセットする際の内
外両管の連結操作及び内管撤去時における内外両管の切
り離し操作をワンタッチで行え、迅速な施工が可能とな
る。
【0037】<ハ> 外管に装着したスリーブの両端が
固着してあるので、挿入時のスリーブ端部の捲れや損傷
を回避して逆止弁機能を損ねる心配がない。
【0038】<ニ> 薬液の圧送圧を利用してスリーブ
を膨脹させて孔壁との間を遮蔽できるから、特別なパッ
カ装置が不要となる。
【0039】<ホ> 薬液として安価な薬液を使用でき
るから施工コストの低減が図れ、しかも薬液注入のため
の特殊技術管理者を配備する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 切羽補強装置の分解図
【図2】 外管挿入時におけるトンネル切羽の拡大縦断
面図
【図3】 薬液注入時におけるトンネル切羽の拡大縦断
面図
【図4】 薬液注入時におけるトンネル切羽の縦断面図
【図5】 図4におけるV−Vの断面図
【図6】 内管抜き取り時におけるトンネル切羽の拡大
縦断面図
【図7】 スリーブにパッカ機能を付与した実施例2の
説明図
【図8】 外管にパッカスリーブを装着した実施例3の
説明図
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−79275(JP,A) 実開 昭56−33346(JP,U) 実公 昭58−17785(JP,Y2) 実公 昭62−15359(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/04 E21D 20/00 E02D 3/12 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トンネル切羽の切羽前方に向けた挿入孔を
    天端に沿って穿設し、 前記挿入孔に外管に内管を内挿した二重管で構成する切
    羽補強装置を挿入する工法であって、 外管の周面に設けた複数の吐出孔に跨って被覆するスリ
    ーブを装着し、 スリーブの両端を外管の周面に固着し、 スリーブの前記外管の吐出孔から離れた位置にスリット
    を形成して逆止弁を構成し、外管の基端部側の スリーブの固着部と、外管の最も基端
    部に位置する吐出孔から外管の先端部側のスリーブの固
    着部側へ適宜距離離れた位置までスリットを設けないよ
    うに構成し、 スリットを設けない範囲に薬液を吐出して膨張させ、 外管と挿入孔との間を閉塞し、 さらに外管の吐出孔からはなれた位置に形成したスリッ
    トから薬液注入を行って補強柱体列を築造する、 トンネル切羽の補強工法。
  2. 【請求項2】トンネル切羽の切羽前方に向けた挿入孔を
    天端に沿って穿設し、 前記挿入孔に外管に内管を内挿した二重管で構成する切
    羽補強装置を挿入する工法であって、 外管の周面に設けた複数の吐出孔に跨って被覆するスリ
    ーブを装着し、 スリーブの両端を外管の周面に固着し、 スリーブの前記外管の吐出孔から離れた位置にスリット
    を形成して逆止弁を構成し、外管の基端部側の スリーブの固着部と、外管の最も基端
    部に位置する吐出孔から外管の先端部側のスリーブの固
    着部側へ適宜距離離れた位置までにスリットを設けない
    ように構成し、 スリットを設けない範囲に薬液を吐出して膨張させ、 外管と挿入孔との間を閉塞し、 さらに外管の吐出孔からはなれた位置に形成したスリッ
    トから薬液注入を行って補強柱体列を築造した後、 外管を補強用の芯材として補強柱体に残置させる、 トンネル切羽の補強工法。
  3. 【請求項3】内管および外管の二重管で構成し、 トンネル切羽の天端に薬液注入による補強柱体列を築造
    する装置であって、 外管の周面に設けた複数の吐出孔に跨って被覆するスリ
    ーブを装着し、 スリーブの両端を外管の周面に固着し、 スリーブの前記外管の吐出孔から離れた位置にスリット
    を形成して逆止弁を構成し、外管の基端部側の スリーブの固着部と、外管の最も基端
    部に位置する吐出孔から外管の先端部側のスリーブの固
    着部側へ適宜距離離れた位置までスリットを設けないよ
    うに構成し、 スリットを設けない範囲に薬液を吐出して膨張した場合
    に、スリーブの膨張部が外管と挿入孔との間を閉塞する
    ように構成した、 切羽補強装置。
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