JP3795997B2

JP3795997B2 - Method for reinforcing unconsolidated ground and apparatus for forming reinforcing body

Info

Publication number: JP3795997B2
Application number: JP04458397A
Authority: JP
Inventors: 光敬波田; 達也野間; 敏郎土屋; 隆文原
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JPH10220165A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未固結地山でのトンネル工事等において、地山の崩壊を防ぎ安定化させるための未固結地山の補強方法および補強体形成用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
未固結地山でのトンネル工事において、トンネル掘削面（切羽）より前方の地山を安定させるための補強方法として、以下のような方式が知られている。
（１）先受けボルト方式
切羽に狭いリング状の掘削面を設け、トンネル外周上で切羽の斜め前方にロックボルトや鋼管パイプを一定の間隔で打設し、切羽を掘削したときの上載荷重をこのボルトや鋼管を梁として受け持ち、掘削面に作用する土圧を軽減する。
（２）注入パイル方式
トンネル外周上で切羽の斜め前方にドリルでボアホールを穿孔し、穿孔終了後のビット引き抜き時にドリル先端から高圧のジェットグラウトを行い、穿孔時のボアホール径より大きな径のセメント系パイルを形成する。この作業を形成されたパイル径が互いに重複した構造となるように、１本ずつ繰り返して連続したアーチ状の固結体を形成する。
（３）チェーンカッタ方式
数ｍの長さのチェーンソーをトンネルの外周を円周状に移動しながら、溝を切削しつつ、チェーンソーの背後からコンクリートを充填してアーチ状の固結体を形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（１）の先受けボルト方式では、掘削時に一定間隔で打設されたボルトやパイプの間から土砂が抜け落ちるため、上載荷重を受け持つ効果が期待されない。
また、この抜け落ちを防ぐための中空ボルトやパイプからのグラウト注入により周りの土砂を固結する方法もあるが、注入材が高価である。さらに、リング状の狭い掘削面を設ける方法では、狭隘なため作業能率が非常に悪い。
次に、上記（２）の注入パイル方式では、高圧ジェットを供給するポンプや削孔装置が特殊機械となるため、上記（１）の方法よりもさらに高価になる。
また、高圧ジェットによる削孔であるため、排出される土砂に注入材が混じり、ヘドロ状となって排出される。このため、このヘドロの処置費用も別途必要になる。
次に、上記（３）のチェーンカッタ方式では、チェーンソーを駆動させるための特殊装置が必要である。
そこで本発明の目的は、安価な汎用の設備によって、効率よく補強体を形成することができる未固結地山の補強方法および補強体形成用装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、掘削面の前方に略スリット状の溝をなす多数の孔を削孔し、当該溝に注入材を充填して固化させることにより、掘削面の前方に略アーチ状の補強体を形成する未固結地山の補強方法であって、前記孔を削孔するに際し、既に削孔された第１の孔に案内ロッドを挿入し、この案内ロッドに近接しつつ前進する削孔ビットによって前記第１の孔にその一部が接続された第２の孔を削孔し、次いで、案内ロッドを第１の孔から引き抜くと共に削孔ビットを第２の孔から引き抜き、次いで、案内ロッドを前記第２の孔に挿入し、この案内ロッドに近接しつつ前進する削孔ビットによって前記第２の孔にその一部が接続された第３の孔を削孔すると共に、前記第１の孔に前記案内ロッドから注入材を充填し、このような削孔ビットによる削孔、案内ロッドの孔への挿入、案内ロッドによる孔への注入材の充填を繰り返すことで略アーチ状の補強体を形成するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記注入材の充填が、案内ロッドが孔への挿入されつつ案内ロッドの先端から注入材が孔へ注入されていくことで行なわれることを特徴とする。
また、本発明は、前記注入材が充填される孔の開口は、注入材の充填時に塞がれることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明は、掘削面の前方に略スリット状の溝をなす多数の孔を削孔し、当該溝に注入材を充填して固化させることにより、掘削面の前方に略アーチ状の補強体を形成する補強体形成用装置であって、既に削孔された孔に挿入される案内ロッドと、前記案内ロッドに平行して配置され先端に削孔ビットが設けられた削孔ロッドと、前記削孔ビットの外周部が案内ロッドの外周部に近接しつつ前進するように、案内ロッドの基部を支持すると共に、削孔ロッドを回転可能かつ軸方向に移動可能に支持するブラケットと、前記案内ロッドの基部から先部に向けて案内ロッドの内部で延在し案内ロッドの外周面に注入孔として開口された注入路とを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記案内ロッドの注入孔が、案内ロッドの先端部で、前記削孔ビットが配置される側とは反対の側に開口していることを特徴とする。
また、本発明は、前記案内ロッドの先端部の外周には、放射方向に突出し、かつ案内ロッドの長手方向に連続的に延在する複数の突起部が、案内ロッドの周方向に間隔をおいて複数形成され、この突起部は、削孔ビットにより削孔される孔の内壁に圧接あるいは食い込む寸法で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記案内ロッドの側方のブラケット箇所には、案内ロッドと削孔ロッド間のピッチと同じピッチで閉塞部材が設けられ、この閉塞部材は削孔ビットにより削孔された孔を塞ぐ形状で形成され、かつ、付勢部材により前方に付勢されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の未固結地山の補強方法および補強体形成用装置では、まず、掘削面の前方に略スリット状の溝を形成するための第１の孔を削孔ビットで削孔する。
次に、この第１の孔に案内ロッドを挿入し、この第１の孔に隣接する第２の孔を削孔ビットにより削孔する。
この後、削孔ビットと案内ロッドを各孔より引き抜き、次いで第２の孔に案内ロッドを挿入する。
この際、案内ロッドから注入材を第１の孔に吐出し、第１の孔に充填させる。そして、案内ロッドを第２の孔に挿入したのち、第２の孔に隣接する第３の孔を削孔ドリルにより削孔する。
次に、削孔ビットと案内ロッドを各孔より引き抜き、第３の孔に案内ロッドを挿入する。
この際、案内ロッドから注入材を第２の孔に吐出し、第２の孔に充填させる。そして、案内ロッドを第３の孔に挿入したのち、第３の孔に隣接する第４の孔を削孔ビットにより削孔する。
そして、第３の孔に隣接する第４の孔を削孔ビットにより削孔する。
以上のような動作を掘削面に順次繰り返すことにより、略アーチ状のスリット溝を形成し、この溝に充填した注入材の固化により、アーチシェル状の補強体を形成する。
各孔に充填した注入材は、数分以内に硬化が始まり、数時間以内に所定の強度に達するため、各孔の注入材同士が強固に固化して、一体の補強体を構成することができる。
【０００７】
一般に、切羽前方に補強体を形成するためには、削孔角度、重複部を設けるための間隔など、削孔位置や削岩機の姿勢を正確にする必要がある。このため、従来の方法では、削孔装置を円弧状のレールなどに沿って移動するなど、特殊な位置決め治具を要していた。
しかし、本発明の補強体形成用装置では、案内ロッドを用いて１つ前に形成した孔を基準に削孔を行うことでき、また、案内ロッドと削孔ビットの移動ストロークが小さいため、高精度の削孔を行うことができる。
そして、案内ロッドの挿入時に、同時に注入材の充填を行うことができ、効率の良い作業を行うことができる。
また、汎用の削岩機を用いて案内ロッドと削孔ビットを搭載した装置を構成することが可能であり、特殊機械を用いる必要がなく、安価な装置で補強体を形成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における未固結地山の補強方法および補強体形成用装置の実施の形態例について説明する。
図１は、本発明によってトンネル切羽前方に形成した補強体の一例を示す斜視図である。
図示のように、掘削面（切羽）１２の前方に、トンネルの外周に沿って連続した多数のボアホール１４を穿孔し、各ボアホール１４に注入材を充填することによって、アーチシェル状の補強体１０を形成している。なお、図中の１６は、トンネル底盤を示しており、この底盤１６上において、本発明に係る補強体形成用装置を用いて掘削面１２に対して補強体１０を形成する。
【０００９】
図２は、本例における補強体形成用装置の構成を示す断面側面図である。また、図３〜図８は、図２に示す補強体形成用装置による補強体１０の形成工程を示している。
図２に示すように、本例の補強体形成用装置は、例えば汎用のドリルジャンボ（図示省略）に搭載された架台２０の先端部にブラケット２２を設け、このブラケット２２によって、削孔ドリル３０と案内ロッド４０と止水機構５０とを支持したものである。
架台２０は、掘削面１２に対して前後方向に移動可能に設けられており、フートパッド２４が掘削面１２に当接する位置まで前進するようになっている。
ブラケット２２は、案内ロッド４０の基部を支持するとともに、削孔ドリル３０の削孔ロッド３２を回転可能かつ軸方向に移動可能に支持するものである。
また、ブラケット２２には、止水機構５０の止水盤５２を支持した支持部材５４が装着されている。
【００１０】
削孔ドリル３０は、削孔ロッド３２の先端に削孔ビット３４をネジ止め等により固定したものである。
削孔ロッド３２は、ブラケット２２の後方に配置されたロッドサポート（図示省略）によって回転自在に支持されていると共に、ロッドサポートのさらに後方に配置されたドリフタ（図示省略）に支持され、前後方向に移動制御されるとともに、回転駆動される。
また、削孔ビット３４は、未固結地山に適したビット、具体的にはオーガーのような形状のものが用いられており、掘削した土砂の排出が可能となっている。
【００１１】
なお、削孔時に土砂の排出を円滑に行うため、削孔ビット３４および削孔ロッド３２の中心に貫通孔（図示省略）を形成し、この貫通孔よりボアホール１４内にエアーを送るようにしてもよい。
また、削孔ドリル３０をボアホール１４より引き抜く際に、掘削した孔壁が崩壊するような地山では、削孔ドリル３０の引き抜き時に、貫通孔よりエアーに混合した塗布剤を孔壁に噴霧して吹き付け、孔壁が削孔完了後、数分以内では崩壊しないようにしてもよい。
【００１２】
次に、案内ロッド４０は、削孔ドリル３０によって削孔したボアホール１４に挿入されることにより、次のボアホール１４を削孔ドリル３０によって削孔する際の削孔ドリル３０の位置出しとガイドを行うものであり、このような案内ロッド４０の機能は、特開平８ー２９１６８６号、特開平８ー２９１６８７号、特開平８ー２９１６８８号等で既に公知である。
案内ロッド４０の基部は連結部材４６によりブラケット２２に固定され、ブラケット２２すなわち架台２０の前後方向の移動により、ボアホール１４に挿入されるようになっている。
【００１３】
図９〜図１１は、案内ロッド４０の先端部の構成を示す断面側面図、断面正面図および側面図である。
案内ロッド４０は、内側管４２２と外側管４２４からなる二重管構造の本体ロッド４２の先端に先端コーン４４を設けたものであり、内側管４２２に対して外側管４２４は回転可能に設けられている。
先端コーン４４は、本体ロッド４２の内側管４２２の先端に形成されたネジ部４２２Ａに螺合している。そして、本体ロッド４２の内側管４２２と先端コーン４４および連結部材４６には、軸方向に注入材６２を供給するための注入路４０２が延在形成されている。
また、連結部材４６の後端部には、図２に示すように、注入材６２の供給装置（図示省略）より導かれた注入ホース６０が接続具（図示省略）を介して接続され、注入路４０２内に注入材６２が供給されるようになっている。注入路４０２と注入ホース６０の内径は、数１０ｍｍ程度となっている。
【００１４】
なお、本装置で用いる注入材６２は、例えばトンネル工事用の汎用資材としてのセメントモルタルや吹き付けコンクリート等を用いることができ、注入材の供給装置も、通常のトンネルで使われているコンクリートプラント、ミキサ、ポンプ等により構成することが可能であり、特殊な装置を用いる必要がない。
そして、このような注入材６２では、数分以内に硬化が始まり、数時間以内に所定の強度に達するものである。
【００１５】
また、注入路４０２は先端コーン４４の外周面に開口され、この開口により注入孔４０２Ａが形成され、注入孔４０２Ａは、削孔ドリル３０が配置される側とは反対の側に臨んでいる。
また、先端コーン４４の外周面には、放射方向に突出し案内ロッド４０の軸方向に連続する突起部４８が、案内ロッド４０の周方向に９０°間隔で４つ形成されている。
これらの突起部４８は、図８（２）に示すように、注入孔４０２Ａから吐出される注入材６２が第２のボアホール１４Ｂ（２番目に削孔され案内ロッド４０が挿入される孔）、第３のボアホール１４Ｃ（第２のボアホール１４Ｂに案内ロッド４０を挿入した状態で３番目に削孔される孔）側に流入するのを防止して第１のボアホール１４Ａ（最初に削孔された孔）に確実に充填されるようにしたものである。
詳細に説明すると、案内ロッド４０をボアホール１４Ｂに挿入した状態で、このボアホール１４Ｂの内壁面に突起部４８が圧接することにより、ボアホール１４Ｂの内部が周方向に区切られ、注入材６２がボアホール１４Ａへ確実に充填される。なお、地山が柔らかい場合には、孔壁に突起部４８を食い込ませることで、さらに有効な流入防止効果を得ることができる。トンネルの頂点付近ではボアホール１４相互が水平に並ぶことになるが、このような突起部４８を有することで注入材６２が横方向へ確実に吐出され充填されていく。
【００１６】
次に、止水機構５０は、図２に示すように、流動性の高い注入材を用いた場合に、上述のようにしてボアホール１４Ａに充填した注入材６２が、ボアホール１４Ａの入口から漏れるのを防止するためのものであり、ボアホール１４Ａの入口を塞ぐ形状で形成された止水盤５２（特許請求の範囲の閉塞部材に相当）と、この止水盤５２を支持して掘削面１２側に押し付けるコイルスプリング５４Ａ（特許請求の範囲の付勢部材に相当）等を備えた支持部材５４とを有している。
【００１７】
次に、以上のような構成の補強体形成用装置を用いて補強体１０を形成する場合の作業工程について説明する。
まず、図３（１），（２）に示すように、トンネルの最も底盤１６に近い箇所に第１のボアホール１４Ａを削孔ドリル３０で削孔する。そして、削孔ドリル３０を第１のボアホール１４Ａより引き抜く。なお、地山の固結度が低く、ボアホールの孔壁が自立せずに一部崩壊する場合には、削孔ドリル３０の先端からエアーに混入した揮発性の塗布剤を噴霧して孔壁に吹き付け、孔壁を覆う膜を形成し、孔壁の崩壊を奉仕するようにする。
【００１８】
次に、図４（１），（２）に示すように、この第１のボアホール１４Ａに案内ロッド４０を挿入する。この際、固結度の低い地山では、案内ロッド４０の突起部４８がボアホールの孔壁にくい込みながら挿入される。
次に、図５（１），（２）に示すように、案内ロッド４０に沿わせながら、第１のボアホール１４Ａに隣接する第２のボアホール１４Ｂを削孔ドリル３０により削孔する。
この際、削孔ビット３４が受ける削孔時の抵抗により削孔ロッド３２が案内ロッド４０側に曲がり、削孔ビット３４が案内ロッド４０に接触しつつ掘削が行なわれる。
そして、第２のボアホール１４Ｂが第１のボアホール１４Ａと径方向に一部重複した状態で削孔される。なお、地山の固結度によっては、削孔ビット３４に打撃も加える。
【００１９】
この後、削孔ロッド３２と案内ロッド４０を各ボアホール１４Ａ、１４Ｂより引き抜き、次いで図６（１），（２）、図７（１），（２）に示すように、第２のボアホール１４Ｂに案内ロッド４０を挿入する。
この際、案内ロッド４０の挿入は、注入孔４０２Ａより注入材６２を第１のボアホール１４Ａ側に吐出しつつ行なわれ、先端コーン４４が第１ボアホール１４Ａの奥部に至ることで第１のボアホール１４Ａに注入材６２が充填される。
なお、必要に応じて第１のボアホール１４Ａの入口を止水盤５２で塞ぎ、注入材６２の漏洩を防ぐ。また、注入材６２の漏洩がなく、止水盤５２の必要がない場合には、案内ロッド４０の挿入と平行して削孔ドリル３２による削孔を行うこともでき、作業時間を短縮を図ることができる。
そして、図８に示すように、注入材６２を第１のボアホール１４Ａに充填させ、案内ロッド４０を第２のボアホール１４Ｂの奥部まで挿入したならば、第２のボアホール１４Ｂに隣接する第３のボアホール１４Ｃを削孔ドリル３０により削孔する。
【００２０】
以上のような動作を掘削面の外周に沿って繰り返すことにより、略アーチ状のスリット溝が形成されると同時にこの溝に充填した注入材の固化により、アーチシェル状の補強体１０が形成される。
各ボアホール１４に充填した注入材６２は、数分以内に硬化が始まり、数時間以内に所定の強度に達するため、各ボアホール１４の注入材同士が強固に固化して、一体の補強体１０を構成することができる。
【００２１】
そして、このような補強体１０の形成完了後、この補強体１０によって囲まれたトンネル切羽内部を掘削する。
このとき、トンネル上部からの荷重が補強体１０のアーチシェル構造により軽減され、掘削面に作用する土圧も少なくなり、未固結な地山であっても、安全に掘削を行うことができる。
なお、地山に転石や礫などが混じっている場合、削孔ドリルを岩盤用のドリルに替えるだけで、上記と同様の作業手順により補強体１０を形成でき、適用地山の範囲が広くなる。
また、使用する機械装置は、通常のトンネル工事で使用する汎用機であり、従来工法のような特殊機械を必要とせず、また、地山が岩盤から未固結な地山に急変しても、迅速に対処することができ、トンネル工事を円滑に進めることができる。
【００２２】
以上のように、本例における未固結地山の補強方法および補強体形成用装置では、未固結な地山でも、削孔ドリル３０と案内ロッド４０を用いて一部が重複する複数の孔からスリット状の溝を形成でき、同時に、アーチシェル状の固結補強体１０を切羽前方に形成できる。
この固結補強体１０により、その内側の地山を掘削する際に作用する上載荷重の一部をアーチ硬化によって地山自身に受けもたせ、固結補強体１０に作用する荷重も軽減され、掘削切羽面に作用する土圧が減少して切羽を安定させることができる。
また、本例における未固結地山の補強方法および補強体形成用装置では、孔への注入材６２の充填が、削孔ドリル３０のガイドとなる案内ロッド４０の挿入時に行なわれるので、注入材６２の充填のための特別の行程が増えることがなく、注入材６２の充填が極めて効率良くなされる。
更に、注入材６２の充填が、削孔ドリル３０のガイドとなる案内ロッド４０により行なわれるので、注入材６２の充填のための特別の部材を要せず、最小限の部材により、かつ、コンパクトな構造によりアーチシェル状の固結補強体１０を切羽前方に形成できる。
【００２３】
また、削孔ドリル３０のガイドとなりかつ注入材６２の充填を行なう案内ロッド４０は、通常のトンネル工事で使用されている汎用のドリルジャンボの削岩機の架台先端に簡単に装着できる。
このため、工事中に地山が急変して、未固結な地山となった場合にも、特殊機械を用いずに、連続孔の穿孔は汎用ドリルジャンボで対応可能となり、設備費が安価になる。
また、案内ロッド４０は二重管構造であり、内側の芯材を中空な内側管４２２とし、案内ロッド４０のブラケット２２側の端部に注入ホース６０を接続するだけで、注入材６２を孔に容易に充填できる。
また、内側管４２２の内径を数１０ｍｍ確保できるため、例えばトンネル工事の汎用資材としてのセメントモルタルや吹き付けコンクリートなどの輸送管として使用でき、従来工法で使用される効果な注入材ではなく、これらの安価な材料を注入材としても利用できる。
また、この場合には、注入用の特殊ポンプを必要とせず、通常のトンネルで使われているコンクリートプラント、ミキサー、ポンプにより注入が可能であり、さらに安価な施工となる。
【００２４】
また、各ボアホールを順番に穿孔する場合に、前のボアホールから次のボアホールへの削岩機の移動量が小さいものとなるため、案内ロッド４０の位置出し挿入が容易である。
また、穿孔位置決めは最初のボアホールを正確にすれば、後続の穿孔は案内ロッド４０によって容易に穿孔位置が決まり、特殊な位置決め治具を用いることなく、作業は非常に能率良く行なわれる。
また、汎用ドリルジャンボを使用しているため、地山に転石などが出現しても、削孔ドリルを岩石用のビットに交換するだけで穿孔が可能であり、適用地質の範囲が広い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の未固結地山の補強方法および補強体形成用装置では、地山に連続的に多数の孔を形成してスリット溝を設け、この溝に注入材を注入して固結させてアーチ状の補強体を形成する場合に、１つ前に削孔された孔に案内ロッドを挿入し、この案内ロッドによって案内された削孔ロッドによって削孔を行うとともに、前記１つ前に削孔された孔に挿入された案内ロッドにより、２つ前に削孔された孔に前記注入材を注入するようにした。
このため、連続する孔の削孔と各孔への注入材の注入とを一連の連続動作によって円滑に行うことができ、作業効率を向上できる。また、汎用装置での施工が可能であり、コストダウンを図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によってトンネル切羽前方に形成した補強体の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す補強体を形成する補強体形成用装置の構成を示す断面側面図である。
【図３】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図８】（１）は図１に示す補強体の形成工程を示す断面図であり、（２）は（１）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図９】図２に示す補強体形成用装置における案内ロッドの先端部の構成を示す断面側面図である。
【図１０】図９のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１１】図９に示す案内ロッドの先端部の側面図である。
【符号の説明】
１０補強体
１２掘削面（切羽）
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃボアホール
２０架台
２２ブラケット
３０削孔ドリル
３２削孔ロッド
３４削孔ビット
４０案内ロッド
５０止水機構
５２止水盤
５４支持部材、
６０注入ホース
６２注入材
４０２注入孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reinforcing an unconsolidated ground and a reinforcing body forming apparatus for preventing and stabilizing the natural ground in tunnel construction or the like in an unconsolidated ground.
[0002]
[Prior art]
In tunnel construction on unconsolidated ground, the following methods are known as reinforcement methods for stabilizing the ground ahead of the tunnel excavation surface (face).
(1) A narrow ring-shaped excavation surface is provided on the receiving bolt type face, and a rock bolt and a steel pipe are placed at regular intervals on the outer periphery of the tunnel, and the upper load when excavating the face is set. These bolts and steel pipes are handled as beams to reduce the earth pressure acting on the excavation surface.
(2) Injection pile method A bore hole is drilled on the outer periphery of the tunnel with a drill in front of the face, and a high-pressure jet grout is performed from the drill tip when the bit is pulled out after drilling. Form a pile. In order to obtain a structure in which the pile diameters formed in this work overlap each other, a continuous arch-shaped solid body is formed one by one.
(3) Chain cutter method A chain saw with a length of several meters is moved around the outer circumference of the tunnel, cutting the groove, and filling the concrete from the back of the chain saw to form an arch-like consolidated body. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first receiving bolt method of (1), since the earth and sand falls out between the bolts and pipes that are driven at regular intervals during excavation, the effect of taking over the load is not expected.
In addition, there is a method of consolidating surrounding earth and sand by injecting grout from hollow bolts or pipes to prevent this dropout, but the injection material is expensive. Furthermore, in the method of providing a ring-shaped narrow excavation surface, the work efficiency is very poor because it is narrow.
Next, in the injection pile method (2), the pump and the hole drilling device for supplying a high-pressure jet become a special machine, which is more expensive than the method (1).
Moreover, since the hole is drilled by a high-pressure jet, the injected material is mixed with the discharged earth and sand, and is discharged in a sludge shape. For this reason, the treatment cost of this sludge is also required separately.
Next, in the chain cutter method of (3) above, a special device for driving the chainsaw is required.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an unconsolidated ground reinforcement method and a reinforcement body forming apparatus that can efficiently form a reinforcement body with inexpensive general-purpose equipment.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention drills a large number of holes forming a substantially slit-shaped groove in front of the excavation surface, and fills the groove with an injection material to solidify it, so that it is substantially in front of the excavation surface. A method for reinforcing an unconsolidated ground that forms an arch-shaped reinforcing body, wherein when the hole is drilled, a guide rod is inserted into the already drilled first hole, The second drill hole, which is partially connected to the first hole, is drilled by the drilling bit moving forward, and then the guide rod is pulled out from the first hole and the drill bit is removed from the second hole. Pulling out, and then inserting a guide rod into the second hole, and drilling a third hole partially connected to the second hole by a drilling bit that advances while approaching the guide rod. And filling the first hole with the injection material from the guide rod. Drilling by drilling bits, inserted into the guide rod hole, characterized in that so as to form a substantially arcuate reinforcing member by repeating the filling of the injection material into the hole by the guide rod.
Further, the present invention is characterized in that the injection material is filled by injecting the injection material into the hole from the tip of the guide rod while the guide rod is inserted into the hole.
Further, the present invention is characterized in that the opening of the hole filled with the injection material is closed when the injection material is filled.
[0005]
The present invention also provides a substantially arch-shaped reinforcement in front of the excavation surface by drilling a number of holes forming a substantially slit-shaped groove in front of the excavation surface and filling the groove with an injection material and solidifying the groove. A reinforcing body forming apparatus for forming a body, a guide rod inserted into a hole that has already been drilled, a drilling rod that is arranged in parallel to the guide rod and provided with a drilling bit at the tip, A bracket that supports the base portion of the guide rod so that the outer peripheral portion of the drilling bit advances while approaching the outer peripheral portion of the guide rod, and supports the drilling rod so as to be rotatable and movable in the axial direction; The guide rod has an injection path that extends from the base portion toward the tip portion of the guide rod and that is opened as an injection hole on the outer peripheral surface of the guide rod.
Further, the present invention is characterized in that the injection hole of the guide rod is opened at the tip of the guide rod on the side opposite to the side where the drill bit is arranged.
Further, according to the present invention, a plurality of protrusions projecting in the radial direction and continuously extending in the longitudinal direction of the guide rod are spaced from each other in the circumferential direction of the guide rod. A plurality of the protrusions are formed so as to have a size that presses or bites into the inner wall of the hole drilled by the drill bit.
Further, according to the present invention, a blocking member is provided at a bracket portion on the side of the guide rod at the same pitch as the pitch between the guide rod and the drilling rod, and the blocking member is a hole drilled by a drill bit. And is urged forward by an urging member.
[0006]
In the method for reinforcing unconsolidated ground and the reinforcing body forming apparatus of the present invention, first, a first hole for forming a substantially slit-shaped groove in front of the excavation surface is drilled with a drill bit.
Next, a guide rod is inserted into the first hole, and a second hole adjacent to the first hole is drilled with a drill bit.
Thereafter, the drill bit and guide rod are pulled out from each hole, and then the guide rod is inserted into the second hole.
At this time, the injection material is discharged from the guide rod into the first hole and filled in the first hole. Then, after inserting the guide rod into the second hole, a third hole adjacent to the second hole is drilled by a drilling drill.
Next, the drill bit and the guide rod are pulled out from each hole, and the guide rod is inserted into the third hole.
At this time, the injection material is discharged from the guide rod into the second hole and filled in the second hole. Then, after inserting the guide rod into the third hole, the fourth hole adjacent to the third hole is drilled by the drill bit.
Then, a fourth hole adjacent to the third hole is drilled with a drill bit.
By repeating the above operation on the excavation surface sequentially, a substantially arch-shaped slit groove is formed, and an arch shell-shaped reinforcing body is formed by solidifying the injection material filled in the groove.
The injection material filled in each hole begins to harden within a few minutes and reaches a predetermined strength within a few hours. Therefore, the injection materials in each hole can be solidified firmly to form an integral reinforcement. it can.
[0007]
In general, in order to form a reinforcing body in front of the face, it is necessary to accurately set the drilling position and the attitude of the rock drill, such as the drilling angle and the interval for providing the overlapping portion. For this reason, the conventional method requires a special positioning jig such as moving the drilling device along an arc-shaped rail or the like.
However, in the reinforcing body forming apparatus of the present invention, drilling can be performed with reference to the hole formed immediately before using the guide rod, and the movement stroke between the guide rod and the drilling bit is small. Precision drilling can be performed.
And at the time of insertion of a guide rod, it can be filled with an injection material simultaneously, and an efficient operation | work can be performed.
In addition, it is possible to configure a device equipped with a guide rod and a drill bit using a general-purpose rock drill, and it is not necessary to use a special machine, and a reinforcing body can be formed with an inexpensive device.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the embodiment of the reinforcement method of the unconsolidated ground in this invention and the apparatus for reinforcement body formation is demonstrated.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a reinforcing body formed in front of a tunnel face according to the present invention.
As shown in the drawing, a number of continuous boreholes 14 are formed in front of the excavation surface (face) 12 along the outer periphery of the tunnel, and each of the boreholes 14 is filled with an injection material. Is forming. In addition, 16 in a figure has shown the tunnel bottom board, On this bottom board 16, the reinforcement body 10 is formed with respect to the excavation surface 12 using the reinforcement body formation apparatus which concerns on this invention.
[0009]
FIG. 2 is a cross-sectional side view showing the configuration of the reinforcing body forming apparatus in this example. Moreover, FIGS. 3-8 has shown the formation process of the reinforcement body 10 by the apparatus for reinforcement body formation shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the reinforcing body forming apparatus of the present example is provided with a bracket 22 at the tip of a gantry 20 mounted on, for example, a general-purpose drill jumbo (not shown). The guide rod 40 and the water stop mechanism 50 are supported.
The gantry 20 is provided so as to be movable in the front-rear direction with respect to the excavation surface 12, and moves forward to a position where the foot pad 24 contacts the excavation surface 12.
The bracket 22 supports the base portion of the guide rod 40 and supports the drilling rod 32 of the drilling drill 30 so as to be rotatable and movable in the axial direction.
Further, a support member 54 that supports the water stop board 52 of the water stop mechanism 50 is attached to the bracket 22.
[0010]
The hole drill 30 is obtained by fixing a hole bit 34 to the tip of a hole rod 32 by screwing or the like.
The drilling rod 32 is rotatably supported by a rod support (not shown) arranged behind the bracket 22 and supported by a drifter (not shown) arranged further rearward of the rod support. Are controlled to move and are driven to rotate.
Moreover, the drilling bit 34 is a bit suitable for an unconsolidated ground, specifically a shape like an auger, so that excavated earth and sand can be discharged.
[0011]
In order to smoothly discharge the earth and sand during drilling, a through hole (not shown) is formed at the center of the drill bit 34 and the drill rod 32, and air is sent from the through hole into the bore hole 14. Also good.
Also, in a natural ground where the drilled hole wall collapses when the drilling drill 30 is pulled out from the bore hole 14, when the drilling drill 30 is pulled out, a coating agent mixed with air is sprayed onto the hole wall from the through hole. The hole wall may be prevented from collapsing within a few minutes after the drilling is completed.
[0012]
Next, the guide rod 40 is inserted into the borehole 14 drilled by the drilling drill 30, thereby positioning and guiding the drilling drill 30 when drilling the next borehole 14 with the drilling drill 30. The function of the guide rod 40 is already known in Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-291686, 8-291687, and 8-291688.
The base portion of the guide rod 40 is fixed to the bracket 22 by a connecting member 46, and is inserted into the bore hole 14 by the movement of the bracket 22, that is, the gantry 20 in the front-rear direction.
[0013]
9 to 11 are a cross-sectional side view, a cross-sectional front view, and a side view showing the configuration of the distal end portion of the guide rod 40.
The guide rod 40 is provided with a tip cone 44 at the tip of a main body rod 42 having a double tube structure comprising an inner tube 422 and an outer tube 424. The outer tube 424 is rotatably provided with respect to the inner tube 422. ing.
The tip cone 44 is screwed into a threaded portion 422A formed at the tip of the inner tube 422 of the main body rod 42. The inner tube 422, the tip cone 44 and the connecting member 46 of the main body rod 42 are formed with an injection path 402 for supplying the injection material 62 in the axial direction.
Further, as shown in FIG. 2, an injection hose 60 led from a supply device (not shown) for the injection material 62 is connected to the rear end portion of the connecting member 46 via a connector (not shown). An injection material 62 is supplied into the channel 402. The inner diameters of the injection path 402 and the injection hose 60 are about several tens of millimeters.
[0014]
The injection material 62 used in the present apparatus can be, for example, cement mortar or sprayed concrete as a general-purpose material for tunnel construction, and the injection material supply device is also a concrete plant used in a normal tunnel, It can be configured by a mixer, a pump, or the like, and there is no need to use a special device.
In such an injection material 62, curing starts within a few minutes and reaches a predetermined strength within a few hours.
[0015]
The injection path 402 is opened on the outer peripheral surface of the tip cone 44, and an injection hole 402A is formed by this opening, and the injection hole 402A faces the side opposite to the side where the drilling drill 30 is disposed.
Further, four protrusions 48 protruding in the radial direction and continuing in the axial direction of the guide rod 40 are formed on the outer peripheral surface of the tip cone 44 at intervals of 90 ° in the circumferential direction of the guide rod 40.
As shown in FIG. 8 (2), these protrusions 48 are formed by the second bore hole 14B (the hole into which the guide rod 40 is inserted by cutting the injection material 62 discharged from the injection hole 402A), The first bore hole 14A (the first hole was drilled first) was prevented by flowing into the third bore hole 14C (the hole drilled third when the guide rod 40 was inserted into the second bore hole 14B). Hole) is surely filled.
More specifically, when the guide rod 40 is inserted into the borehole 14B, the protrusion 48 is pressed against the inner wall surface of the borehole 14B, so that the inside of the borehole 14B is divided in the circumferential direction, and the injection material 62 is separated from the borehole 14A. Surely filled. In addition, when the natural ground is soft, the more effective inflow prevention effect can be acquired by making the projection part 48 bite into a hole wall. In the vicinity of the apex of the tunnel, the bore holes 14 are arranged horizontally. By having such a projection 48, the injection material 62 is reliably discharged and filled in the lateral direction.
[0016]
Next, as shown in FIG. 2, in the water stop mechanism 50, when an injection material having high fluidity is used, the injection material 62 filled in the bore hole 14A as described above leaks from the inlet of the bore hole 14A. The waterstop 52 (corresponding to the closing member in the claims) formed to close the inlet of the borehole 14A, and the waterstop 52 supported and pressed against the excavation surface 12 side. And a support member 54 provided with a coil spring 54A (corresponding to an urging member in claims).
[0017]
Next, an operation process in the case where the reinforcing body 10 is formed using the reinforcing body forming apparatus having the above configuration will be described.
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the first bore hole 14 </ b> A is drilled with a drilling drill 30 at a location closest to the bottom plate 16 of the tunnel. Then, the hole drill 30 is pulled out from the first bore hole 14A. In addition, when the degree of consolidation of the natural ground is low and the hole wall of the borehole is partially collapsed without becoming self-supporting, a volatile coating agent mixed in the air is sprayed from the tip of the drilling drill 30 to To form a film that covers the pore walls and to serve the collapse of the pore walls.
[0018]
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the guide rod 40 is inserted into the first bore hole 14A. At this time, in the natural ground having a low degree of consolidation, the protrusion 48 of the guide rod 40 is inserted while being inserted into the hole wall of the borehole.
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the second bore hole 14 </ b> B adjacent to the first bore hole 14 </ b> A is drilled by the drill 30 while being along the guide rod 40.
At this time, the drilling rod 32 bends toward the guide rod 40 due to the resistance at the time of drilling received by the drill bit 34, and excavation is performed while the drill bit 34 is in contact with the guide rod 40.
Then, the second bore hole 14B is drilled in a state where the first bore hole 14B partially overlaps with the first bore hole 14A in the radial direction. Depending on the degree of consolidation of the natural ground, the drill bit 34 is also hit.
[0019]
Thereafter, the drilling rod 32 and the guide rod 40 are pulled out from the bore holes 14A and 14B, and then, as shown in FIGS. 6 (1), (2), 7 (1), and (2), the second bore hole 14B. The guide rod 40 is inserted into.
At this time, the guide rod 40 is inserted while discharging the injection material 62 from the injection hole 402A to the first bore hole 14A side, and the tip cone 44 reaches the inner part of the first bore hole 14A so that the first bore hole is inserted. The injection material 62 is filled in 14A.
If necessary, the inlet of the first bore hole 14A is closed with a water stop plate 52 to prevent the injection material 62 from leaking. Further, when there is no leakage of the injection material 62 and there is no need for the water stop plate 52, drilling can be performed by the drilling drill 32 in parallel with the insertion of the guide rod 40, and the working time can be shortened. Can do.
Then, as shown in FIG. 8, when the injection material 62 is filled into the first bore hole 14A and the guide rod 40 is inserted to the back of the second bore hole 14B, a third adjacent to the second bore hole 14B is obtained. The bore hole 14 </ b> C is drilled with a drilling drill 30.
[0020]
By repeating the above operation along the outer periphery of the excavation surface, a substantially arch-shaped slit groove is formed, and at the same time, the arch shell-shaped reinforcing body 10 is formed by solidifying the filling material filled in the groove. The
The injecting material 62 filled in each borehole 14 begins to harden within a few minutes and reaches a predetermined strength within a few hours. Therefore, the injecting materials in each borehole 14 are firmly solidified to form an integral reinforcing body 10. Can be configured.
[0021]
Then, after the formation of the reinforcing body 10 is completed, the inside of the tunnel face surrounded by the reinforcing body 10 is excavated.
At this time, the load from the upper part of the tunnel is reduced by the arch shell structure of the reinforcing body 10, the earth pressure acting on the excavation surface is reduced, and it is possible to perform excavation safely even in an unconsolidated ground. .
In addition, when rocks and gravel are mixed in the natural ground, the reinforcing body 10 can be formed by the same operation procedure as described above just by replacing the drilling drill with a drill for rock, and the range of applicable natural ground is widened. .
In addition, the machinery used is a general-purpose machine that is used for ordinary tunnel construction, and does not require special machinery as in the conventional construction method. Even if the natural ground suddenly changes from a rock mass to an unconsolidated natural ground. Can be dealt with promptly, and tunnel construction can proceed smoothly.
[0022]
As described above, in the method for reinforcing an unconsolidated ground in this example and the apparatus for forming a reinforcing body, a plurality of parts partially overlapping with each other using the drilling drill 30 and the guide rod 40 even in an unconsolidated ground. A slit-like groove can be formed from the hole, and at the same time, an archshell-like consolidated reinforcing body 10 can be formed in front of the face.
With this consolidated reinforcing body 10, a part of the upper load acting when excavating the natural ground inside it is received by the natural ground itself by arch hardening, and the load acting on the consolidated reinforcing body 10 is also reduced. The earth pressure acting on the face can be reduced and the face can be stabilized.
Further, in the method for reinforcing unconsolidated ground and the reinforcing body forming apparatus in this example, the filling of the injection material 62 into the hole is performed when the guide rod 40 serving as a guide for the drilling drill 30 is inserted. The special process for filling the material 62 is not increased, and the filling of the injection material 62 is performed extremely efficiently.
Furthermore, since the filling of the injection material 62 is performed by the guide rod 40 that serves as a guide for the drilling drill 30, no special member for filling the injection material 62 is required, and a minimum number of members can be used. With such a structure, the arch shell-like consolidated reinforcing body 10 can be formed in front of the face.
[0023]
Further, the guide rod 40 that serves as a guide for the drilling drill 30 and fills the injection material 62 can be easily mounted on the tip of a rock drilling machine for a general-purpose drill jumbo used in normal tunnel construction.
For this reason, even if the natural ground suddenly changes during construction and becomes an unconsolidated natural ground, continuous drilling can be handled with a general-purpose drill jumbo without using a special machine, and the equipment cost is low. become.
The guide rod 40 has a double tube structure. The inner core material is a hollow inner tube 422, and the injection material 62 is formed by simply connecting the injection hose 60 to the bracket 22 side end of the guide rod 40. Can be filled easily.
Moreover, since the inner diameter of the inner pipe 422 can be secured by several tens of millimeters, it can be used as a transport pipe for cement mortar or sprayed concrete as a general-purpose material for tunnel construction, for example. Inexpensive materials can also be used as the injection material.
In this case, a special pump for pouring is not required, and pouring can be performed by a concrete plant, a mixer, and a pump used in a normal tunnel, and the construction is further inexpensive.
[0024]
Further, when each borehole is drilled in order, the amount of movement of the rock drill from the previous borehole to the next borehole becomes small, so that the guide rod 40 can be easily positioned and inserted.
If the first bore hole is made accurate in the drilling positioning, the drilling position of the subsequent drilling is easily determined by the guide rod 40, and the work is performed very efficiently without using a special positioning jig.
In addition, since a general-purpose drill jumbo is used, drilling is possible only by exchanging the drilling drill with a rock bit even if a boulder or the like appears in the ground, and the range of applicable geology is wide.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, in the method for reinforcing unconsolidated ground according to the present invention and the apparatus for forming a reinforcing body, a plurality of holes are continuously formed in the ground and slit grooves are formed, and an injection material is injected into the grooves. In the case of forming an arch-shaped reinforcing body by solidifying, a guide rod is inserted into the hole drilled one before, and drilling is performed with the drill rod guided by this guide rod, The injection material is injected into the hole drilled two times before by the guide rod inserted into the hole drilled one hole before.
For this reason, the drilling of the continuous holes and the injection of the injection material into each hole can be smoothly performed by a series of continuous operations, and the working efficiency can be improved. In addition, construction with a general-purpose device is possible, and cost reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a reinforcing body formed in front of a tunnel face according to the present invention.
2 is a cross-sectional side view showing a configuration of a reinforcing body forming apparatus that forms the reinforcing body shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and (2) is a cross-sectional view taken along line AA of (1).
4A is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
5A is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
6 is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and (2) is a cross-sectional view taken along line DD of (1).
7 is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and (2) is a cross-sectional view taken along the line EE of (1).
8 is a cross-sectional view showing a step of forming the reinforcing body shown in FIG. 1, and (2) is a cross-sectional view taken along line FF of (1).
9 is a cross-sectional side view showing a configuration of a tip portion of a guide rod in the reinforcing body forming apparatus shown in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG.
11 is a side view of the distal end portion of the guide rod shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
10 Reinforcement body 12 Excavation surface (face)
14, 14A, 14B, 14C Bore hole 20 Base 22 Bracket 30 Drilling hole 32 Drilling rod 34 Drilling bit 40 Guide rod 50 Water stop mechanism 52 Water stop board 54 Support member,
60 Injection hose 62 Injection material 402 Injection hole

Claims

A large number of holes forming a substantially slit-shaped groove are drilled in front of the excavation surface, and the groove is filled with an infusate and solidified to form a substantially arch-shaped reinforcing body in front of the excavation surface. A method of reinforcing the Kuji mountain,
When drilling the hole, a guide rod is inserted into the already drilled first hole,
Drilling a second hole partially connected to the first hole by a drilling bit that advances while approaching the guide rod;
Next, the guide rod is pulled out from the first hole and the drill bit is pulled out from the second hole.
Next, a guide rod is inserted into the second hole, and a third hole partially connected to the second hole is drilled by a drill bit that advances while approaching the guide rod. Filling the first hole with the injection material from the guide rod;
By repeating the drilling with such a drilling bit, the insertion of the guide rod into the hole, and the filling of the injection material into the hole with the guide rod, a substantially arch-shaped reinforcing body was formed.
An unconsolidated ground reinforcement method characterized by the above.

The method for reinforcing unconsolidated ground according to claim 1, wherein the filling of the injection material is performed by inserting the injection material into the hole from the tip of the guide rod while the guide rod is inserted into the hole.

The method for reinforcing an unconsolidated mountain according to claim 1 or 2, wherein the opening of the hole filled with the injection material is closed when the injection material is filled.

Reinforcing body that forms a substantially arch-shaped reinforcing body in front of the excavation surface by drilling a large number of holes forming a substantially slit-shaped groove in front of the excavation surface and filling the groove with an injection material and solidifying the groove. A forming device comprising:
A guide rod to be inserted into the already drilled hole;
A drilling rod arranged in parallel to the guide rod and provided with a drilling bit at the tip;
A bracket that supports the base of the guide rod so that the outer peripheral portion of the drilling bit advances while approaching the outer peripheral portion of the guide rod, and supports the drilling rod to be rotatable and movable in the axial direction;
An injection path extending inside the guide rod from the base of the guide rod toward the tip and opened as an injection hole in the outer peripheral surface of the guide rod;
An apparatus for forming a reinforcing body, comprising:

The reinforcing body forming apparatus according to claim 4, wherein the injection hole opens at a tip portion of the guide rod on a side opposite to a side where the drill bit is disposed.

A plurality of protrusions projecting in the radial direction and continuously extending in the longitudinal direction of the guide rod are formed on the outer periphery of the distal end portion of the guide rod at intervals in the circumferential direction of the guide rod. 6. The reinforcing body forming apparatus according to claim 5, wherein the protrusion is formed with a size that presses or bites into an inner wall of a hole drilled by the drill bit.

A blocking member is provided at a bracket portion on the side of the guide rod at the same pitch as the pitch between the guide rod and the drilling rod, and the blocking member is formed to close the hole drilled by the drilling bit. And the apparatus for reinforcement body formation of Claim 4, 5 or 6 currently urged | biased forward by the urging | biasing member.