JP3524493B2 - 地山補強工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地山補強工法に関す
る。更に詳しくは、例えばトンネル構築時に切羽前方地
山を補強する先受け工等として用いる地山補強工法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば地質条件の悪い地山等でト
ンネルを掘削する際には、地山を補強しながらトンネル
を掘り進めることが行われており、その地山補強工法と
しては例えばトンネルの掘削に先立って切羽から前方地
山のトンネル外周に、地山補強体として長尺の先受け材
を複数本アーチ状に打設して切羽前方地山を補強する長
尺先受け工法がある。又その長尺先受け工法の１つとし
て、孔あき鋼管を用いて地山内に各種の薬液等の固結材
を注入して固化させる注入式長尺先受け工法があり、そ
れらの工法は山岳トンネル工法に使用する油圧ドリルジ
ャンボなど標準的な掘削機械設備を用いて簡単に施工す
ることができる。

【０００３】例えば注入式長尺先受け工法を施工するに
当たっては、ドリルジャンボを用いて削孔ロッドの先端
に装着した拡径ビットまたは鋼管の先端に設けたリング
ビットにより地山を削孔して、二重管方式で直径１００
ｍｍ程度の孔あき鋼管を順次継ぎ足しながらトンネル掘
削方向に対して所定の仰角で打設する。その際、上記の
仰角を極力小さくするため、打設する切羽の手前６ｍ程
度の鋼製支保工部分を拡幅して、トンネル掘削時の先受
け鋼管と鋼製支保工の離れを最小限とし、打設された長
尺の鋼管を介して地山内に固結材を注入固化させて鋼管
周囲の空隙充填および周辺地山の改良を行う。その固結
材としては、セメント系またはウレタン系のものが用い
られ、長尺鋼管先受け材と固結材による鋼管周囲の定着
により、先受け補強効果が発揮されている。

【０００４】また最近では上記のような鋼製支保工部分
の拡幅を行わない無拡幅の注入式長尺先受け工法が採用
されており、例えば所定の仰角で打設された長尺鋼管先
受け材のうち、トンネル掘削断面外周線から最後端部の
切羽鏡部に位置する区間の補強管（以下、後端管とい
う）を、トンネル掘削時に切除可能な管で構成すること
により断面拡幅区間を設けないでも施工できるようした
もので、その切除可能な管としては、例えば塩化ビニー
ル管などが用いられている。

【０００５】この場合、上記の後端管は切羽前方に建て
込まれる鋼製支保工の３〜６ｍ程度の範囲にある地山内
に埋設され、この区間で鋼製支保工と交錯する部分も切
除される。また固結材の注入時に挿入される注入管もし
くはインナー管についても、塩化ビニール管または塩化
ビニール製インナー管を用いて、その鋼管周壁の吐出孔
を介して周囲の地山に、セメント系などの固結材の注入
を施して地山を改良補強する場合がある。

【０００６】上記の工法は様々な地山条件に対応でき長
尺先受けが可能なため、地山の先行変位の抑制、地山の
緩みの防止、施工の安全性確保等を目的に鋼製支保工拡
幅および鋼製支保工無拡幅の長尺先受け工法として用い
られている。

【０００７】図１０はトンネル掘削断面を拡幅する場合
の注入式長尺先受け工法の施工例を示すもので、トンネ
ル空間２１内の鏡吹付けコンクリート２６が設けられた
切羽２２ａの手前側にはトンネル掘削断面を拡張した拡
幅区間Ｓが設けられ、その拡幅区間を利用して前方地山
２２内に鋼管２３を打設するものである。その鋼管２３
は、切羽２２ａの近傍の拡幅鋼製支保工２８ａの内側か
ら後に建て込まれる切羽前方の鋼製支保工２８ｂの背面
側へ最小限の離れで打設されるように、通常トンネル掘
削方向に対して５度程度の仰角をつけて打設される。こ
の打設角度Ｔを維持するためには、ドリルジャンボのガ
イドセル長分に相当する例えば６ｍ程度の上記拡幅区間
Ｓを設け、切羽直近に既に建て込まれた鋼製支保工の下
端を定規として所定の間隔で全長に亘って鋼管を順次打
設するのが本工法の特徴である。

【０００８】図１１はトンネル掘削断面を無拡幅で行う
注入式長尺先受け工法の施工例を示すもので、トンネル
空間２１に於いて切羽２２ａから地山２２内に鋼管２３
が打設され、トンネル掘削断面外周線から最後端部の切
羽鏡部に位置する区間Ｌの後端管２３ａは地山の掘進に
伴って地山から露出した部分が切除される。そのため上
記の後端管２３ａには、切除可能な管たとえば塩化ビニ
ール管などが用いられる。そして鋼管２３および後端管
２３ａの周囲に固結材による固結領域２４が形成され、
本工法も拡幅工法と同様に注入時に挿入される注入管若
しくはインナー管には、塩化ビニール管または塩化ビニ
ール製インナー管を用いて固結材の注入により、鋼管２
３と後端管２３ａが打設された地山２２の孔壁との空隙
２４ａを充填して鋼管２３、後端管２３ａと前記地山孔
壁とを定着させるとともに、鋼管２３と後端管２３ａの
周囲の地山２２に注入した固結材を浸透させ、岩片或い
は土粒子間の結合力を高めて固結領域２４を形成するこ
とにより、切羽前方地山にアーチ状の地山改良体を形成
している。

【０００９】上記工法に於いて鋼管２３を打設するに際
しては、切羽外周に鋼管２３より若干大径の下孔を３０
０ｍｍ程度先行して削孔し、前記下孔から鋼管２３を、
後端管２３ａを継ぎ足し各々の所定長を打設する。トン
ネル掘削断面外周線から最後端部に位置する切除区間の
後端管２３ａは所定位置に形成されるようにする。その
後に前記下孔と後端管２３ａの端末部にコーキング材を
詰めて、鋼管２３と後端管２３ａ内にセメント系の固結
材や場合によってはウレタン系の固結材を注入し、鋼管
２３の周囲に固結領域２４を形成する。

【００１０】固結材を注入する例としては例えば図１２
に示すセメント系注入方式がある。本例では後端管２３
ａおよび鋼管２３の中に塩化ビニール管の注入管２３ｂ
が内設され、注入管２３ｂに排気チューブ２３ｃが一本
添設されており、管口にはゴム栓２３ｄをストッパ２３
ｅで止め、注入管２３ｂには注入バルブ２３ｆが設けら
れ注入ホース２３ｇが接続されている。また鏡面吹付コ
ンクリート２６と後端管２３ａの端末外周部には口元コ
ーキング２７が施され、注入ホース２３ｇからセメント
系固結材を注入し、鋼管２３と後端管２３ａの地山孔壁
２２ｂとの空隙２４ａを充填して定着させると共に、周
囲の地山２２内に固結材を注入させるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な地山先受け工法が要求される地山は元来脆弱であるこ
とに加えて、切羽近傍の地山は掘削に伴うゆるみが生じ
易い。例えば図１３（ａ）は、脆弱な地山状況における
施工時の切羽挙動と同様に、解析的な見地から得られる
切羽周辺の挙動を示したものである。

【００１２】前述の鋼製支保工の拡幅をする注入式長尺
先受け工法は、打設角度を最小限に確保するため、ドリ
ルジャンボのガイドセル長分を切羽の手前６ｍ程度に断
面拡幅区間を設ける必要があり、この断面拡幅分の拡幅
鋼製支保工２８ａ、トンネル掘削およびコンクリート等
の材料が増加することとなる。即ち、本来の通常断面よ
り大きなトンネル掘削等の作業量の無駄が生じることか
ら、断面の無拡幅工法が派生している。

【００１３】図１３（ｂ）においては、トンネル空間２
１の切羽２２ａから地山２２内に鋼管２３が打設され、
断面拡幅区間Ｓを設けない長尺先受け工のトンネル掘削
断面外周線から、最後端部の切羽鏡部に位置する区間Ｌ
の後端管２３ａは、地山の掘進に伴って地山から露出し
た部分が塩ビ管等による切除可能な補強管で、注入時に
挿入される注入管若しくはインナー管には、塩化ビニー
ル管または塩化ビニール製インナー管が用いられ、打設
された鋼管２３および後端管２３ａの周囲には固結領域
２４が形成された例を示す。切羽２２ａ周辺はトンネル
空間２１から鋼管２３が打設され鏡吹付けコンクリート
２６が設けられている。図１３（ａ）に示されるトンネ
ル掘削時の応力開放に伴い、切羽２２ａの前方に最も大
きな地山挙動２２ｂが生じる位置は、切除される後端管
２３ａの位置する区間に生じている。したがって、後端
管２３ａは切除が容易な補強管として形成され、注入時
に挿入される注入管若しくはインナー管には、引張剛性
の低い塩化ビニール管または塩化ビニール製インナー管
が用いられており、切羽鏡部の大きな押し出し挙動に耐
えうる所要の強度を有して無いことから、脆弱な地山状
況によっては後端管２３ａの強度不足から破断等により
切羽鏡部の安定性が損なわれる。この結果、適正な地山
補強効果を得ることができないという不都合が生ずる。

【００１４】また、断面拡幅区間Ｓを設けない図１３
（ｃ）に示すよな地山先受け工法で、鋼管の最後端部の
管を塩化ビニール管などの樹脂製管として、注入時に挿
入される注入管２３ｂ若しくはインナー管には、引張剛
性の低い塩化ビニール管または塩化ビニール製インナー
管を用いて、最後端部の樹脂製管は切羽前方に建て込ま
れる鋼製支保工の３基程度の範囲にある地山内に埋設
し、１０度程度の仰角をつけて打設するため、オーバー
ラップ区間の鋼製支保工と既に打設された鋼管との離れ
が大きく、鋼管下端の未改良領域も大きくなるために、
脆弱な地山状況によっては前記地山挙動２２ｂから切羽
鏡部の押出し挙動も大きくなり、挙動に耐えうる所要の
強度を有して無いことから、塩化ビニール管周囲の地山
領域のゆるみおよび定着不足から切羽の安定性が損なわ
れて、別途に後端管２３ａ区間の補強工の追加が必要と
なる。したがって、後端管２３ａの強度に対する不安が
生じ地山補強効果は充分とは言い難い。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、断面拡幅区間Ｓを設けない長尺先受け工におい
て、トンネル掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部
に、位置する区間の簡易に切除する後端管２３ａが、切
羽鏡部の押出し挙動から損なわれる弱点により発生する
切羽崩壊の発生を防止し、均一性の高い補強効果を発揮
できると共に、トンネル掘削作業時等に断面拡幅を行う
必要がなく、適格な地山補強効果を得ることができ、多
様な掘削方式に於いて低コストで実施することができる
地山補強工法を提供することを目的とする。

【００１６】

【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。即ち、周壁に吐出孔を有する複数本の管を順
次接続しながら地山に打設して上記複数本の管からなる
補強管を地山内に埋設し、その補強管を介して該補強管
内およびその周囲の地山内に固結材を注入して固結領域
を形成する地山補強工法に於いて、上記補強管の少なく
ともトンネル掘削断面外周線から最後端部に位置する部
位をトンネル掘進長に合わせた長さの管材で構成すると
共に、その管材を易破壊性カプラで接続し、その易破壊
性カプラで接続した管材を補強するために上記補強管内
に掘削機械で切除可能で且つ上記補強管とほぼ同等の引
張剛性を有する注入管もしくはインナー管を設けて、地
山の掘進に伴って地山から露出した部分の上記易破壊性
カプラで接続した管材を、該易破壊性カプラを破壊する
ことによって分離すると同時に、注入管もしくはインナ
ー管を切除することを特徴とする。

【００１７】上記のような注入時に用いる注入管もしく
はインナー管に、補強管とほぼ同等の引張剛性を有する
ＦＲＰ等の管を用いて補強することにより、上記部位
（後端切除部）に位置する補強管がトンネル掘削の掘進
長に合わせた、分離容易なジョイント手段を介して短管
が複数結合されて成るもの、または地山から露出する補
強管が塩ビ管等の切除が容易な補強管として形成され、
切羽鏡部の大きな押し出し挙動に耐えうる所要の強度を
有して無い場合でも、上記補強管とその管内に設けた注
入管もしくはインナー管が一体化されて合成された引張
剛性が発揮され、地山補強効果により切羽の安定性が高
まり合理的な合成部材の補強管が可能となる。また掘削
断面内の一体化された補強管と注入管もしくはインナー
管は切削除去が容易でトンネル掘削時に断面拡幅を行う
必要がない。

【００１８】また本発明は上記地山補強工法に於いて、
前記後端切除部の補強管と注入管もしくはインナー管が
掘削機械で切断が可能で、且つ上記注入管もしくはイン
ナー管が補強管とほぼ同等の強度を維持するように設定
されていることを特徴とする。補強管とほぼ同等の強度
を持たせることで、注入管もしくはインナー管が補強管
としての機能を果たすことができ、合理的な補強が可能
となる。且つ掘削作業時に切断できることでトンネル掘
削作業の施工性が向上する。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の地山補強工法を図
に於ける具体的な実施形態に基づいて説明する。図１乃
至図４は本発明の地山補強工法に於ける施工状態の概要
を示す縦断面図、図５は本発明で用いる注入管等の構成
例を示す正面図、図６乃至図９は本発明の地山補強工法
の施工手順に沿った縦断面図である。

【００２３】図１乃至図３に示すように本発明を用いて
構築中のトンネルでは、地山１の切羽鏡部１ａに吹付コ
ンクリート２が施され、切羽１ａの後方で既に掘削形成
されているトンネル空間３には側壁及びアーチ部分の地
山を覆う形で吹付コンクリート４ａが施されており、そ
の内方側には鋼製の支保工４ｂがトンネルの横断面形状
に沿った形で、トンネル掘進方向に例えば１ｍ毎など所
定間隔毎に建て込まれている。

【００２４】トンネル空間３の周囲上部には、掘進作業
に先立ち施工された先受け工５が掘進方向に所定間隔毎
で設けられ、アーチ状をなす形で形成され地山１中に配
置されている。先受け工５は、トンネルの横断面形状に
沿って所定ピッチで且つ掘進方向に所定間隔毎に打設さ
れた地山補強材となる補強管６と、注入管１０から補強
管６内を通して注入された固結材により固結された地山
１のバルクヘッド領域７と固結領域８からなる。

【００２５】また上記補強管６は本実施形態において
は、後述するように互いにねじ結合によって接続された
複数本の長尺の鋼管（以下、長管という）６１と、カプ
ラ６４で接合された短尺の鋼管（以下、短管という）６
２と、補強管の最後端部に接続されるバルクヘッド領域
形成用のラティス管６３とからなる。これらの管６１〜
６３よりなる補強管６は、切羽１ａの外周から前方の地
山１に向けて、施工中のトンネルの先受け工５としてア
ーチ状に設けられている。

【００２６】上記の先受け工５には、図３に示すように
鋼製支保工を拡幅しないため、トンネル掘削時に切除す
べき長さＬに対応した長さ分（本実施形態においては４
ｍ程度）の後端切除部５ｂが設定されている。その後端
切除部５ｂより孔奥側５ａでは、本実施形態においては
直径１１４.3ｍｍ、長さ３ｍの上記長管６１が互いに螺
合する雌雄のねじ結合によって複数本、本実施形態では
３本接続されている。

【００２７】また後端切除部５ｂでは、本実施形態にお
いては直径１１４.3ｍｍ、長さ１ｍの前記短管６２がジ
ョイント手段として易破壊性のカプラ６４を介して複数
本、本実施形態では３本接続され、且つその最後端部に
バルクヘッド領域形成用の開口率の大きい鋼線メッシュ
よりなるラティス管６３が１本接続されている。

【００２８】上記長管６１および短管６２の周壁面に
は、それぞれ固結材の吐出孔６１ａ・６２ａが設けら
れ、本実施形態においては直径１２ｍｍの貫通孔が約３
００ｍｍ間隔で長管６１および短管６２の略全長に亘っ
て設けられている。上記長管６１と短管６２とはカプラ
６４で接続されると共に、後端切除部５ｂに於いて短管
６２同士および短管６２と端末部の鋼線ラティス管６３
とがカプラ６４を介して接続されている。本例のカプラ
６４は塩化ビニール（ＶＰ）の管状スリーブで、これに
短管６２・６２を相互にねじ込んで繋ぐようになってい
る。なお上記短管６２のジョイント手段としては上記の
ようなねじ込み式のカプラ６４の他、溶接等によるカプ
ラ等を介して接続するものとしてもよい。

【００２９】さらに後端切除部５ｂに設置する注入管１
０として、本実施形態においては直径３０．５ｍｍ、長
さ６ｍのＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製ロープネジ
付き中空管が用いられ、その注入管１０にバルクヘッド
領域７の形成用のナイロンチューブ１０ｂと袋パッカー
１０ａが添設されている。なお上記実施形態では、ＦＲ
Ｐ製注入管の長さを６ｍとしたが、前述の切羽の挙動と
して現れる切羽鏡部の押出し応力に伴って、適宜注入管
の定着長を長管内に確保するように、上記注入管の長さ
及び太さは実状に見合った引張剛性を考慮して変更する
ことができる。これは、後述の実施例でも同様である。

【００３０】上記注入管１０は後端切除部５ｂ（４ｍ）
と孔奥側５ａに定着長（２ｍ）を確保した長さで挿入さ
れている。予め先行削孔された孔壁９ｂとラティス管６
３の端末部の口元部周囲空隙をウエス等のシール材１３
により閉塞して、ラティス管６３の端末部に逆止弁スト
ッパ１５を取付ける。注入管１０に添設された袋パッカ
ー１０ａ内にナイロンチューブ１０ｂから定量のウレタ
ン固結材を注入して、セメント系固結材のバックプレッ
シャに耐えうるバルクヘッド領域７を形成させた後に、
ＦＲＰ製の注入管１０に注入バルブ１４を取付け、セメ
ント系固結材を注入することにより地山の固結領域８が
形成される。

【００３１】これによりトンネル天端の地山安定はより
確実となり、トンネル掘削断面外周線から最後端部に位
置する切除区間に形成された後端補強区間の補強管が、
所要の強度を有して無い切除が容易な補強管であって
も、ＦＲＰ製の注入管が上記固結材で補強管６内に一体
的に固結保持されて補強材として機能し、切羽鏡部の大
きな押し出し挙動に充分に耐え得る補強効果を発揮する
ことができる。その注入管は、トンネル掘削時の地山の
掘進に伴って地山から露出した部分の後端切除部の補強
管と共にトンネル掘削機等により切削除去することがで
きる。

【００３２】図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ注入管等の
構成例を示すもので、同図（ａ）は、前述の直径３０．
５ｍｍ、長さ６ｍのＦＲＰ製ロープネジ中空形状の注入
管１０に排気チューブ１０ｄおよびバルクヘッド領域７
形成用のナイロンチューブ１０ｂと袋パッカー１０ａが
添設され用いられている。図中、１０ｃはゴム栓であ
る。

【００３３】また図５（ｂ）は、後端切除部５ｂに於い
て注入管１０は外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ６ｍ
のＦＲＰ製チューブで外周表面に定着材との付着を増強
する溝加工が施されている。他の構成は図５（ａ）と同
様である。

【００３４】さらに図５（ｃ）は、後端切除部５ｂに於
いて注入管１０は外径７６ｍｍ、内径６０ｍｍ、長さ６
ｍのＦＲＰ製チューブで外周表面に定着材との付着を増
強する溝加工が施されている。他の構成は図５（ａ）と
同様である。

【００３５】上記の後端切除部５ｂに設けられる注入管
１０は、上記のように例えばＦＲＰ製の管を用いるもの
で、このＦＲＰ製の管は軸方向の力に対して強い特長が
あり、横方向の力には同形状寸法の鋼管と比較して低い
が、例えばトンネル掘削機等の鋭利な刃により切削が可
能で容易に離脱できる。

【００３６】そして、先受け工５では、図１乃至図３に
示すように、補強管６内を通して注入され周囲の地山１
に浸透した固結材によって、補強管６の周囲の地山１に
固結領域８が形成されている。本実施形態に用いる固結
材としては硬化時間が比較的長いセメント系固結材を用
いるのが望ましいが、例えばウレタン、シリカレジン、
無機複合ウレタンなどのウレタン系の固結材を使用する
ことも可能である。

【００３７】そのウレタン系の注入に用いるインナー管
についても同様に、トンネル掘削断面外周線から最後端
部に位置する切除区間に形成された後端補強区間の補強
管が、所要の強度を有して無い切除が容易な補強管であ
っても、ＦＲＰ製のインナー管が補強材として形成さ
れ、切羽鏡部の大きな押し出し挙動に耐えうることか
ら、地山の掘進に伴って地山から露出した部分の後端切
除部の補強管とインナー管を同時に切削分離することが
可能で且つＦＲＰの持つ大きな引張強度によって、好適
な補強効果が得られる。

【００３８】なお図１乃至図３に於いて、９はドリルジ
ャンボ、１ｂは掘削予定領域であり、Ｌは後端切除部５
ｂとして短管６２或いは後端部ラティス管６３と供に切
除される長さである。

【００３９】以上の先受け補強管や注入管の使用部材の
物性値を下記表１に示す。なお表中のＧＦＲＰはガラス
繊維による強化プラスチック管である。

【００４０】

【表１】

【００４１】次に先受け工５の施工手順について図６乃
至図９に基づき説明する。なお図６〜図８では吹付コン
クリート４ａ等は省略されている。

【００４２】先受け工５の施工に際しては、まず図６に
示すように、切羽１ａの直前に建て込まれた鋼製支保工
４ｂの下端の所定位置から前方の地山１に向けて、直径
１６０ｍｍ、深さ３００ｍｍ程度の下孔９ｂを削孔して
おくと共に、トンネル空間３に配置されたドリルジャン
ボ（削岩機）８のガイドセル８ａに補強管６を構成する
鋼製の長管６１を配置し、その先端にケーシングシュー
１２を介してリングビット１２ａを装着しておく（図６
参照）。

【００４３】また上記の長管６１内には、先端にインナ
ービット１１ａが装着された削孔ロッド１１を挿入し
て、削孔ロッド１１の後端はドリルジャンボ８のシャン
クに連結し、上記削孔ロッド１１およびインナービット
１１ａを介してリングビット１２ａに打撃力や回転力を
伝達して削孔する。

【００４４】なお削孔方式は任意であり、上記のように
長管６１内に通した削孔ロッド１１の先端に装着したイ
ンナービット１１ａとリングビット１２ａによって削孔
する方式の他、例えば補強管６である鋼製の長管６１内
に、削孔ロッドの先端に拡縮可能な拡径ビットを介して
打撃力や回転力を伝達して削孔する方式等でもよい。

【００４５】削孔及び打設時には、ガイドセル８ａを３
度から６度、好ましくは５度の所定の仰角にセットし、
下孔９ｂから切羽１ａの前方に位置する地山１に向け、
削孔ロッド１１で削孔を行いつつ吐出孔６１ａを有する
長管６１を打設していく。本実施形態では基本長さ３ｍ
の長管６１を所定本数として３本打設することとし、長
管６１をねじ込み式で接続しながら打設する。

【００４６】そして、先受け工５の最後端に位置する後
端切除部５ｂに於いて、図６に示すように、１ｍと短い
鋼製の短管６２を接続するため塩化ビニールスリーブで
あるカプラ６４を長管６１の端部にねじ込むと共に、前
記カプラ６４に短管６２をねじ込んで削孔を継続し、カ
プラ６４を介して３本の短管６２を接続しながら打設す
る。最終的には後端切除部５ｂの最後端１ｍに位置する
ラティス管６３を接続して打設し、これらの複数の長管
６１と短管６２およびラティス管６３を所定長の補強管
６として切羽１ａの前方地山１内に埋設する。

【００４７】なお上記補強管６の打設作業に於いて、削
孔時の打撃力は主として削孔ロッドを介してインナービ
ット１１ａとリングビット１２ａに伝達され、補強管は
それらのビットの前進に伴って削孔内に引き込まれるの
で補強管には打撃力が殆ど作用することがなく、特に後
端切除部５ｂのカプラ６４にかかる負担は非常に小さい
ので、これが塩化ビニールスリーブのように易破壊性の
材料から成るものであっても、打設の衝撃によって壊れ
てしまうようなことはない。

【００４８】上記のようにして地山内に補強管６を埋設
した後には、図７に示すように、下孔９ｂの部分に例え
ばウエス等のシール材１３を充填して閉塞する。この状
態で、例えば図８に示すような方式でセメント系固結材
を注入するもので、その際、注入時のバックプレッシャ
ーによるリークを抑制するバルクヘッド領域７を形成す
るため、注入管１０に添設された袋パッカー１０ａにウ
レタン系固結材を注入する。その後に補強管６内に固結
材を注入すると口元部からのリークが抑制され、補強管
６をなす長管６１及び短管６２の周壁の吐出孔６１ａ、
６２ａから固結材が周辺地山１に注入され、図８のよう
に切羽１ａ前方の周辺地山１が固結して固結領域８が形
成される。その際、後端切除部５ｂの短管６２は孔奥側
５ａの長管６１と長さが異なるだけの同材質で、長管６
１と同様に吐出孔６２ａが穿設されていることから、先
受け工５の全長に亘って均一な固結領域８が形成され
る。その際、補強管６内の注入管１０等も固結材で固定
される。

【００４９】上記先受け工５はトンネル内で切羽１ａの
外周に沿ってアーチ状に施す。切羽１ａの外周にアーチ
状の先受け工５を施工すると、その下側に位置する掘削
予定の地山１の安定性が確保される。そして、更にトン
ネルを掘進して切羽１ａを前進し、切羽１ａが前進した
分だけ順に支保工４ｂを建て込みながらトンネルの掘進
作業を進行する。

【００５０】前記掘進作業を行うときには、直前に打設
した先受け工５の後端切除部５ｂが位置する地山１も掘
削することになるが、掘進が約１ｍ進んだところでは、
図９に示すように、先受け工５を構成する補強管６の後
端切除部５ｂに於いて、最後端に設けられた１ｍの後端
ラティス管６３が補強管６から切除される際に注入管１
０も同時に切除されて分離する。この際、最後端に位置
する後端ラティス管６３をそれより孔奥側の短管６２に
ジョイントしているのは、ねじ込式の塩化ビニール管ス
リーブからなるカプラ６４であるため、掘削時にカプラ
６４は容易に破壊され或いは後端ラティス管６３がカプ
ラ６４から注入管１０とともに簡単に切除できる。また
切除して分離されるのは１ｍの長さの後端ラティス管６
３、短管６２なので、トンネル掘進長の１ｍに合わせた
後端ラティス管６３、短管６２とともにＦＲＰよりなる
注入管１０は掘削作業時に容易に分離できる。

【００５１】その後は図９に示すように、トンネル掘進
の進行に伴って、カプラ６４を破壊し或いはカプラ６４
から短管６２を脱落し、後端切除部５ｂの補強管６から
順次１ｍづつ短管６２を分離していく。最終的には孔奥
側５ａの長管６１に結合された短管６２或いは長管６１
と短管６２を結合するカプラ６４まで切除されて補強管
６から分離することになる。即ち、地山１を掘り進める
につれて後端切除部５ｂで露出した補強管６から順次鋼
管と注入管を同時に切り離すものである。

【００５２】上記地山補強工法によるトンネル施工で
は、トンネル掘進に伴って断面拡幅を行う必要がなく同
一断面で支保工４ｂを順次建て込んで行くことができ
る。また上記後端切除部５ｂに位置する補強管６はトン
ネル掘削時に切除が容易な補強管として形成されてお
り、トンネル掘進時に生じる切羽鏡部の大きな押し出し
挙動に、耐えうる所要の強度を有して無いことから、そ
の補強管６として本来必要な引張剛性を内設するＦＲＰ
製の注入管により補強することにより、脆弱な地山状況
においても切羽鏡部の安定性が損なわれることなく、補
強管６としての軸力は適正に確保され、更に周辺地山１
への固結材の浸透が確実に達成されて適切な固結領域７
が形成されるので、地山の安定性は十分に確保される。
従って、効率的に且つ安全にトンネル掘進作業を行うこ
とができる。

【００５３】また後端切除部５ｂの最後端管として図４
に示すようなラティス管を用いた場合には、該ラティス
管６３の吐出孔（網目）６３ａを通ってウレタン系の固
結材を漏出させ、補強管６の外周地山１に注入するセメ
ント系注入に先立って前述のように地山１の切羽側であ
る先受け工５の最後端に確実なバルクヘッド領域を形成
することが可能となり、固結材のリークを防止して効率
の良い注入を行うことができる。その結果、良好な地山
改良および補強効果を発揮することができる。

【００５４】なお上記実施形態は先受け工５の後端切除
部５ｂの補強管６を、短管６２とラティス管３とで構成
したが、後端切除部５ｂ全体をラティス管６３で構成し
てもよく、あるいは後端切除部５ｂ全体を短管６２で構
成して、隣り合う短管を前記のような塩化ビニール等の
容易に破壊可能なカプラで接続してもよい。

【００５５】

【００５６】さらに上記実施形態においては注入管１０
としてＦＲＰ製の中空管を用いたが、所要強度を有する
ものであれば適宜材質のもを使用することができる。

【００５７】また上記実施形態の地山補強工法は、本発
明をトンネルの先受け工として用いた例を述べたが、本
発明の適用はトンネルの切羽１ａから前方に位置する地
山１を補強する先受け工５に限定されるものではなく、
例えば後に所定幅だけ拡幅予定がある掘削空間の先行支
保として用いても、有効にその効果を発揮することがで
きる。

【００５８】

【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、トンネル断面の拡幅をしないために、トンネ
ル掘削断面外周線から最後端部に位置する切除区間、す
なわち後端切除部の補強管は、トンネル掘削時に切除が
容易な補強管として形成され、トンネル掘進時に生じる
切羽鏡部の大きな押し出し挙動に耐えうる所要の強度を
有して無い場合でも、注入管もしくはインナー管として
ＦＲＰ等の所要強度を有する管を用いることで、注入管
もしくはインナー管が補強管としての機能を果たすこと
ができ、別途に先受け工の補強を講じることなく、切羽
鏡部の大きな押し出し挙動に耐えうる所要の強度を有
し、かつ内設する注入管もしくはインナー管は掘削機械
の刃で切断が可能であることから、最後端部に位置する
切除区間長は地山状況に応じて適宜変更することが可能
となる。したがって、補強管の打設角度を小さく抑えト
ンネル掘削断面を拡幅することなく、かつ補強管と支保
工の離れを最小限に留めた状態で長尺先受け工の施工が
できる。

【００５９】また脆弱な崩壊性地山でもトンネル掘削時
に、掘削断面内にある先受け後端切除部の補強管は切除
が可能なことから、無理なく鋼製支保工の建て込むこと
ができる。これにより地山の対応性が広がりトンネル掘
削作業時に断面拡幅を行う必要がなく、トンネル掘削に
於ける作業量とコストを大幅に削減して、補助工法にか
かる工期、施工費等を抑えることができると共に作業の
安全性を高めることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地山補強工法の施工状態を示すトンネ
ルの縦断面図。

【図２】本発明の地山補強工法の施工状態を示すトンネ
ルの横断面図。

【図３】図１に於ける切羽部分の拡大断面図。

【図４】本発明の地山補強工法で注入管を設置した状態
を示す縦断面図。

【図５】（ａ）は注入管等の構成例を示す一部の正面
図。（ｂ）は注入管等の他の構成例を示す一部の正面
図。（ｃ）は注入管等の更に他の構成例を示す一部の正
面図。

【図６】本発明の地山補強工法で補強管を打設する状態
を示す縦断面図。

【図７】本発明の地山補強工法で補強管を打設した状態
を示す縦断面図。

【図８】本発明の地山補強工法でバルクヘッド領域と固
結領域を形成した状態を示す縦断面図。

【図９】本発明の地山補強工法で後端切除部を切除する
状態を示す縦断面図。

【図１０】従来の断面拡幅による地山補強工法の施工状
態を示すトンネルの縦断面図。

【図１１】（ａ）は従来の断面無拡幅による地山補強工
法の施工状態を示すトンネルの縦断面図。（ｂ）従来の
地山補強工法による地山補強工法の施工状態を示すトン
ネルの横断面図。

【図１２】従来の地山補強工法で固結材の注入状態を示
す縦断面図。

【図１３】（ａ）は解析的な見地から得られる切羽周辺
の挙動を示した縦断面図。（ａ）従来の断面無拡幅によ
る地山補強工法の施工状態を示すトンネルの縦断面図。
（ｂ）従来の断面無拡幅による後端管に塩ビ管を用いた
地山補強工法の施工状態を示すトンネルの縦断面図。

【符号の説明】

１ 地山 １ａ 切羽 ２ 吹付コンクリート ３ トンネル空間 ４ａ 吹付コンクリート ４ｂ 支保工 ５ 先受け工 ５ａ 孔奥側 ５ｂ 後端切除部 ６ 補強管 ６１ 長管 ６１ａ 吐出孔 ６２ 短管 ６２ａ 吐出孔 ６３ ラティス管 ６３ａ 吐出孔 ６４ カプラ ７ バルクヘッド領域 ８ 固結領域 ９ ドリルジャンボ ９ｂ 下孔 １０ 注入管 １１ 削孔ロッド １３ シール材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 賢一 東京都港区芝２−５−10 株式会社ケ ー・エフ・シー内 (56)参考文献 特開 平11−182173（ＪＰ，Ａ) 特開2000−337079（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周壁に吐出孔を有する複数本の管を順次
   接続しながら地山に打設して上記複数本の管からなる補
   強管を地山内に埋設し、その補強管を介して該補強管内
   およびその周囲の地山内に固結材を注入して固結領域を
   形成する地山補強工法に於いて、上記補強管の少なくと
   もトンネル掘削断面外周線から最後端部に位置する部位
   をトンネル掘進長に合わせた長さの管材で構成すると共
   に、その管材を易破壊性カプラで接続し、その易破壊性
   カプラで接続した管材を補強するために上記補強管内に
   掘削機械で切除可能で且つ上記補強管とほぼ同等の引張
   剛性を有する注入管もしくはインナー管を設けて、地山
   の掘進に伴って地山から露出した部分の上記易破壊性カ
   プラで接続した管材を、該易破壊性カプラを破壊するこ
   とによって分離すると同時に、注入管もしくはインナー
   管を切除することを特徴とする地山補強工法。
2. 【請求項２】 前記注入管もしくはインナー管がＦＲＰ
   管であることを特徴とする請求項１記載の地山補強工
   法。