JP3467221B2 - 地山補強工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、未固結状態の地盤
を含めた軟弱な岩盤等に固結用の薬液を注入して補強す
る地山補強工法に関する。更に詳しくは、トンネル先受
け工の一種であるウレタン注入式フォアポーリング工法
に特に好適な地山補強工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特に軟弱な地山でトンネルを掘削
するに当たっては、図６に示すように所定の距離Ｌだけ
掘削する毎に、切羽Ｗおよびその手前の坑壁に吹付けコ
ンクリートＣ１を施し、その掘削したトンネルＴの内周
面に沿って型鋼材よりなる支保工Ｓを建込むと共に、図
６および図７に示すように切羽Ｗの周囲の天端から前方
地山に向けて先受け工Ｆを打設しながら掘進していく。
図中、Ｃ２は上記吹付けコンクリートＣ１の内面に施工
した覆工コンクリートである。

【０００３】上記のような先受け工Ｆとして従来種々の
工法が提案されており、その１つとして注入式フォアポ
ーリング工法がある。図８は従来の注入式フォアパイリ
ング工法の一例を示すもので、予め切羽前方にやや上向
きに形成したボアホールＨ内に、鋼管や中空管状のロッ
クボルトあるいは鉄筋（異型棒鋼材等）等の芯材１を挿
入し、その芯材１とボアホールＨの開口側端部との間の
隙間を、図８（ａ）に示すような中空袋状のパッカーＰ
や同図（ｂ）のようなコーキング材Ｋで閉塞する。Ｐ１
は上記パッカーＰへの充填材注入ホースである。

【０００４】そして上記芯材１の一端側からウレタン系
やセメント系等の固結用薬液を注入し、その心材１の周
面に形成した吐出孔１ａからボアホールＨ内およびその
周辺の地山内に薬液を浸透固化させて切羽前方地山の変
位を拘束するもので、特にゲルタイムの短いウレタン系
薬液を高圧注入するウレタン注入式フォアポーリング工
法にあっては、芯材周りの地山を効果的に改良し、変位
に対する拘束性を良好に高めることができる。

【０００５】しかしながら、大きな開口亀裂が発達した
地山で注入式フォアポーリング工法を施工する場合に
は、ゲルタイムの短いウレタン系薬液を用いた場合でも
芯材１の周囲に注入材が残りにくい場合がある。このよ
うな状況では芯材先端から吐出した注入材が加圧によっ
て孔奥の地山に逸走していることが多い。これでは充分
な地山の改良効果は得られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みて提案されたもので、開口亀裂が発達した地山で
も注入した薬液の逸走が起きないようにして、効果的な
地山改良効果を得ることのできる地山補強工法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による地山補強工法は、以下の構成としたも
のである。

【０００８】即ち、岩盤等に一端側のみが開口するボア
ホールを形成し、そのボアホール内に、軸線方向複数箇
所に吐出孔を有し且つ先端部を閉塞した中空管状の芯材
を挿入すると共に、その芯材を介して上記ボアホール内
およびその周辺の地山内に固結用薬液としてウレタン系
薬液を注入し固化させて地山を補強する地山補強工法で
あって、上記ボアホールの開口側と孔奥側とに位置する
上記芯材の両端部の吐出孔を覆うようにして隔壁形成用
の中空袋状の一対のパッカーを上記芯材の外周面に固定
すると共に、その両パッカー間の芯材外周に上記ウレタ
ン系薬液が流通可能な通液性の筒体を設け、上記芯材内
にウレタン系薬液を注入して該薬液を前記芯材両端部の
吐出孔から上記各パッカー内に流入させることにより、
上記各パッカーを膨張させて上記ボアホールの開口側と
孔奥側の孔壁と芯材との間に隔壁を形成すると共に、上
記芯材内に注入したウレタン系薬液を上記両パッカー間
の芯材吐出孔から前記筒体内に流入させて一旦溜めたの
ち該筒体を通過して上記ボアホール内およびその周辺の
地山内に流出させて固化させるようにしたことを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による地山補強工法
を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。

【００１０】図１は本発明による地山補強工法に用いる
地山補強材の構成例を示すもので、図において、１は芯
材であり、本例においては全長に転造ねじを形成した中
空の鋼管が用いられている。その長さは適宜であるが、
本例においては全長約３ｍに形成されている。また上記
芯材１の軸線方向複数箇所には、後述する固結用薬液を
流出させる吐出孔１ａが所定の間隔をおいて形成されて
いる。

【００１１】上記芯材１の先端部（図１で右側の端部）
は適宜キャップ２等で閉塞することによって、ボアホー
ルへの挿入時に中空部に土砂が入らないようにすると共
に、薬液注入時に中空部先端から薬液が流出しないよう
にする。図の場合は、図２に示すように一端側に円錐部
２ａを有し、他端側に拡開式の係止部２ｂを有するキャ
ップ２を、芯材１の先端部に嵌め、そのキャップ２の中
心部に形成した孔にピン２ｃを挿入して上記係止部２ｂ
を拡開させることによって抜け止め係止させている。

【００１２】また図１に示すように上記芯材１の両端部
近傍には、隔壁を形成するための一対の中空袋状の膨張
式パッカー３が設けられ、その両パッカー３・３間の芯
材外周面には通液性の筒体４が被覆されている。上記各
パッカー３は固結用薬液が透過しない非通液性材料、本
例においてはゴムで形成され、筒体４は固結用薬液が流
通可能な通液性材料、本例においては布地、特にサラシ
で形成されている。また本例においては図１および図４
に示すように上記両パッカー３，３と筒体４とは一体に
形成され、膨張時のパッカー３の直径はボアホールの直
径より充分に大きく、中央部の筒体４の直径はボアホー
ルの直径より小さい全体としてダンベル型の形状を呈し
ている。

【００１３】上記のように構成された地山補強材を用い
て例えば先受け工等の地山補強工法を施工するに当たっ
ては、先ず図５（ａ）のように岩盤等に図に省略した穿
孔機によって所定の径で所定の深さのボアホールＨを形
成する。

【００１４】次いで、上記ボアホールＨ内に、図５
（ｂ）に示すようにパッカー３および筒体４を所定の位
置にセットした芯材１を挿入する。なお、その際、各パ
ッカー３は芯材１の両端部の吐出孔１ａを覆うようにし
て芯材外周面に固定しておく。

【００１５】この状態で、上記芯材１内に固結用薬液と
してウレタン系薬液Ｍを注入するもので、例えば図５
（ｃ）に示すように上記芯材１の端部に継手５等を介し
て接続した薬液注入用ホース６等により注入すればよ
い。又その際、芯材１の端部には、必要に応じて図３に
示すようなスタティックミキサ７を装着するもので、特
に発泡膨張性のウレタン系薬液を注入する場合には上記
のようなスタティックミキサ７で撹拌しながら注入する
のが望ましい。

【００１６】上記のようにして芯材１内に注入した薬液
Ｍは、その芯材１の両端部の吐出孔１ａからそれぞれパ
ッカー３内に流入して、図５（ｄ）のように各パッカー
が膨張し、ボアホールＨの孔壁と芯材１との間の空隙が
シールされて隔壁が構成される。これと同時に芯材１の
中間部の吐出孔１ａから流出した薬液Ｍは通液性の筒体
４内に流入するが、該筒体４の緩衝作用によって一旦芯
材１の周囲を取り囲むように廻ってから通液性の筒体４
を通過してボアホールＨ内に流入し、さらに地山内に浸
透して固結する。

【００１７】即ち、最終的には、ボアホールＨにおける
開口部近傍と孔奥近傍において隔壁が形成された状態
で、その中間部分に薬液Ｍが吐出されるので、注入圧あ
るいは発砲性のウレタン等を用いた場合には、その膨張
圧によって、ボアホールＨより奥の地山中に薬液が逸走
するのが防止される。また、上記中間部分においては吐
出孔１ａから流出した薬液Ｍが筒体４内に一旦たまって
から通液性の筒体４を通過することによって薬液Ｍの流
出量が平均化されるため、岩盤に亀裂があったとしても
そこに集中してしまうことなくボアホールのほぼ全長及
び周囲の地山に万遍なく浸透させることができるもので
ある。

【００１８】なお上記実施形態においては、パッカー３
と筒体４とを異材質で構成したが、例えばパッカー３と
筒体４と非通液性の材料で形成し、筒体４部分に多数の
小孔を形成して通液性をもたせるようにしてもよい。

【００１９】また図示例ではパッカー３と筒体４とを一
体に形成したが、例えばパッカー３と筒体４とを別体に
形成し、その筒体４を芯材１の周面に被せ、その筒体４
の両端部をパッカー３と芯材１との間に挟んで固定する
ようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明による地山補
強工法は上記の構成であるから、固結用薬液としてのウ
レタン系薬液をボアホール及びその周囲の地山に万遍な
く浸透させることができるもので、特に薬液の注入速度
や注入圧を高めても薬液の逸走を防止した注入が可能と
なり、これにより、開口亀裂が発達した地山でも注入し
た薬液が適切に芯材周囲に保留されるようになり、常に
効果的な地山改良効果を得ることができる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地山補強工法に用いる地山補強材
の一例を示す正面図。

【図２】（ａ）は心材先端部の一部縦断拡大断面図。 （ｂ）はキャップの分解正面図。

【図３】スタティックミキサの一部縦断正面図。

【図４】パッカーおよび筒体の一部縦断正面図。

【図５】本発明による地山補強工法の施工プロセスを示
す説明図。

【図６】トンネル掘削状況を示すトンネルの縦断面図。

【図７】トンネルの横断面図。

【図８】（ａ）は従来の注入式フォアパイリング工法の
一例を示す説明図。 （ｂ）は従来の注入式フォアパイリング工法の他の例を
示す説明図。

【符号の説明】

１ 心材 １ａ 吐出孔 ２ キャップ ３ パッカー ４ 筒体 Ｈ ボアホール Ｍ 固結用薬液

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−226119（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−76819（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−2859（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平５−22040（ＪＰ，Ｂ２) 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

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩盤等に一端側のみが開口するボアホー
   ルを形成し、そのボアホール内に、軸線方向複数箇所に
   吐出孔を有し且つ先端部を閉塞した中空管状の芯材を挿
   入すると共に、その芯材を介して上記ボアホール内およ
   びその周辺の地山内に固結用薬液としてウレタン系薬液
   を注入し固化させて地山を補強する地山補強工法であっ
   て、上記ボアホールの開口側と孔奥側とに位置する上記
   芯材の両端部の吐出孔を覆うようにして隔壁形成用の中
   空袋状の一対のパッカーを上記芯材の外周面に固定する
   と共に、その両パッカー間の芯材外周に上記ウレタン系
   薬液が流通可能な通液性の筒体を設け、上記芯材内にウ
   レタン系薬液を注入して該薬液を前記芯材両端部の吐出
   孔から上記各パッカー内に流入させることにより、上記
   各パッカーを膨張させて上記ボアホールの開口側と孔奥
   側の孔壁と芯材との間に隔壁を形成すると共に、上記芯
   材内に注入したウレタン系薬液を上記両パッカー間の芯
   材吐出孔から前記筒体内に流入させて一旦溜めたのち該
   筒体を通過して上記ボアホール内およびその周辺の地山
   内に流出させて固化させるようにしたことを特徴とする
   地山補強工法。
2. 【請求項２】 前記一対のパッカーと前記筒体とを一体
   に形成してなる請求項１記載の地山補強工法。