JP4260537B2 - 地山補強のための薬剤注入方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、崩壊性地山を薬剤等の注入により補強する薬剤注入方法であって、特にトンネル切羽等の崩壊性地山を補強するために実施する注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トンネル切羽において、地山が砂質地盤であって容易に崩壊するおそれのある状況下では、トンネル切羽の安定保持工法の一つとして薬液注入工法が実施されていた。薬液注入方法は、例えば特許文献１に記載されているように、削岩機等を用いて所定の深度まで削孔した後、注入用ロッドを孔内に挿入し、薬液を地中に送りながら順次注入用ロッドを引き抜く方法で施工される。
【０００３】
また、特許文献２には、内外二重管を用いた削孔作業において、二重管の内管中に薬液供給用注入管を挿入して、内管を注入ロッドと兼用可能な構造とすることで、削孔と同時に内管を挿入する方法が開示されている。
さらに、特許文献３には、先受鋼管をトンネル切羽面から施工するとともに、その鋼管を利用してウレタンやセメントミルクなどの注入材を地山に充填して、各鋼管周囲に連続した改良体を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】
特開平１１−３５０８６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６３９６６号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０６５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示す薬液注入工法では以下の問題点があった。すなわち、対象地盤が例えば砂質土や砂礫で構成されている場合、孔壁が非常に崩れやすいため、注入用ロッドを孔内に挿入しようとしても削孔直後に孔壁が崩壊してしまい、注入用ロッドが挿入できないという問題点があった。
【０００５】
一方、特許文献２の方法は、二重管の内管に薬液供給用注入管を挿入し、削孔と同時に薬液供給用注入管を孔内に配置するものである。しかし、本方法に適用される削孔機は主にロータリー式ボーリングマシンであるので、削孔箇所の高さに応じてその都度作業足場を仮設しなければならず、その作業が非常に煩雑であった。
【０００６】
また、特許文献２の方法では、掘削終了後のトンネルの天端および側壁の安定を維持するためにロックボルトを打設する必要があり、この作業を行うためにトンネル切羽付近には常時削岩機が設置されるのが一般的である。したがって、薬液注入を行う場合はこの削岩機を一旦後方まで待避させ、その後、ロータリー式ボーリングマシンを搬入・設置しなければならない点でも非常に煩雑である。 そして特許文献３の方法は、崩壊性地盤がトンネル予定路線上に分布する場合に、掘削に伴うトンネル天端の崩壊を防止せんとするものである。しかし、特許文献３の方法では、鋼管周囲に改良体を形成することは可能であるが、鋼管を利用しているため、鋼管より前方の地山は未改良のまま残る結果となる。このため、鋼管建て込み後にトンネル掘削を行う場合、鋼管の先端まで掘削すると未改良部の土砂が崩壊するため、鋼管の先端より幾分手前までしか掘削することができなかった。
【０００７】
また、特許文献３の方法では、鋼管建て込みと注入を別手順で実施していたため、鋼管の建て込み後において鋼管内に注入管を挿入して鋼管周囲の地山を改良しようとしても、地山内に位置する鋼管の先端開口部から崩壊した砂が流入して鋼管内を閉塞してしまい、鋼管内の所定位置まで注入管を挿入することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためにされたものであり、その目的は、砂地盤等の非常に崩壊しやすい地山でも注入管を挿入することが可能で、かつ足場仮設を不要とした崩壊性地山を補強するための薬剤注入方法を提供することである。
さらに本発明の他の目的は、トンネル切羽に崩壊しやすい地山が露出した場合でも、先受鋼管の先端付近まで掘削することを可能とした崩壊性地山を補強するための薬剤注入方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、崩壊性の地山を補強するための注入方法において、外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、前記鞘管の先端が閉塞した後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明では、二重管ロッドを内挿した鞘管を所定区間まで建て込んだ後、二重管ロッドの２系統の注入管路から２種類の薬剤をそれぞれ注入してロッドの先端で混合・反応させて地山を改良し、鞘管の先端を閉塞してから二重管ロッドを回収する。
請求項２に記載の発明は、崩壊性の地山を補強するための注入方法において、外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、前記鞘管の先端が閉塞した後に、前記二重管ロッドによって前記鞘管の挿入区間の前方を削孔し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて前記鞘管の挿入区間前方の地山を改良する工程と、前記地山の改良後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、二重管ロッドを内挿した鞘管を所定区間まで建て込んだ後、二重管ロッドの２系統の注入管路から２種類の薬剤をそれぞれ注入してロッドの先端で混合・反応させて地山を改良し、鞘管の先端を閉塞してからさらにその先の区間を削孔・改良して、二重管ロッドを回収する。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記鞘管がトンネルの先受鋼管であることを特徴とする。請求項３の発明では、鞘管をトンネルの先受鋼管とすることにより、トンネルの先受を確実に実施することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、崩壊性の地山がトンネル切羽であることを特徴とする。請求項４の発明では、崩壊性の地山がトンネル切羽であるときに、切羽の崩壊を防止し、安定させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に用いられる削岩機を示した図である。削岩機本体１には、ブーム１１を介してガイドセル１２が取り付けられている。ガイドセル１２の上には、小口径二重管ロッド２と、ガイドセル１２上を前後方向に摺動可能なドリフタ１３とが設置されている。
【００２１】
ブーム１１は削岩機本体１の前方に取り付けられ、図示しない内蔵油圧ジャッキにより伸縮自在に構成されている。またブーム１１は削岩機本体１側に設けられたブーム用油圧ジャッキ１４により起伏を調整することができる。さらに、ブーム１１のガイドセル１２側にはガイドセル用油圧ジャッキ１５が取り付けられており、ガイドセル用油圧ジャッキ１５によってガイドセル１２の方向を変更できるようになっている。
【００２２】
そして、図２（ｂ）に示すように、小口径二重管ロッド２は、セントラライザー１６およびスイベルイシュー１７によってガイドセル１２に保持される。そして、小口径二重管ロッド２が接続された二重管用スイベル６は、シャンクロッド１８を介してドリフタ１３と連結される。なお、ドリフタ１３はシャンクロッド１８に回転力及び打撃力を付加できる構造となっている。
【００２３】
図５は小口径二重管ロッド２、二重管用スイベル６およびドリフタ１３の関係を示す概要図である。ドリフタ１３に冷却水送水口２１が設けられ、シャンクロッド１８の途中に冷却水排水口２２が設けられている。そして、ドリフタ１３およびシャンクロッド１８の内部には冷却水循環路１９が形成され、冷却水が循環できるようになっている。
【００２４】
ここで、小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の構成を説明する。小口径二重管ロッド２は、図２（ａ）に示すように、ロッド本体３と、グラウトモニター４と、ビット５とから構成されている。ロッド本体３の先端側には、一端にビット５を取り付けたグラウトモニター４の他端が取り付けられる。また、ロッド本体３の基端側は二重管用スイベル６と接続される。
【００２５】
図３はロッド本体３の断面図である。ロッド本体３は外管７および内管８から構成されている。ロッド本体３は、複数本を適宜継ぎ足して長尺化することが可能である。また、ロッド本体３における外管７の基端側外周には雄ねじ７ａが刻まれており、外管７の先端側内周には雌ねじ７ｂが刻まれている。
ロッド本体３の内管８は、スペーサー３０、３１によって外管８の内側に同心状に固定されている。内管８の基端側には、内管８の外径よりも若干内径が大きく設定された太径部３２が設けられており、太径部３２に他の内管８の先端側を挿入することができるようになっている。一方、内管８の先端側にはＯリング３６が嵌め込まれている。
【００２６】
スペーサー３０は内管８に溶接されて一体形成されており、外管７の内周に嵌め込まれたスナップリング３３によって外管８に固定されている。スペーサー３０のスナップリング３３に当接する箇所にはクッション材３４が取り付けられている。そして、スペーサー３０には水平方向を貫通する小孔３５が適宜形成されており、スペーサー３０の裏側に削孔水または薬液が通過できるようになっている。
【００２７】
また、スペーサー３１は、内管８の太径部３２の周囲に数個のリブを溶接して形成されている（図４参照）。スペーサー３１のリブに挟まれた空間は、削孔水または薬液が通過する流路となる。
図６は、二重管用スイベル６の構造を示す断面図である。二重管用スイベル６のスイベルケース２３には、２つの削孔水・薬液送給口２４、２５が設けられており、スイベルケース２３の内側には筒状のスピンドル２６が回動自在に取り付けられている。スピンドル２６の一端の内周面には、シャンクロッド１８の雄ねじ１８ａと螺合する雌ねじ２７が刻まれている。
【００２８】
一方、スピンドル２６の他端の内側中央には、小口径二重管ロッド２の内管８の太径部３２に内挿される中空管２９が配置されている。この中空管にはＯリング３９が嵌め込まれている。そして、スピンドル２６の他端の内周面には、外管７の雄ねじ７ａと螺合する雌ねじ２８が刻まれている。
二重管用スイベル６の中空管２９は、スピンドル２６の一端側から挿入された中空管支持部材３７と、スペーサー３８とによって、スピンドル２６の内側に同心状に保持されている。中空管支持部材３７におけるシャンクロッド１８およびスピンドル２６との当接部にはクッション材４０が挟在されている。また、スペーサー３８には、水平方向を貫通する小孔４１が適宜形成されており、スペーサー３８の裏側に削孔水または薬液が通過できるようになっている。
【００２９】
小口径二重管ロッド２と二重管用スイベル６との連結は、二重管用スイベル６の他端内周面に刻まれた雌ねじ２８に、小口径二重管ロッド２の外管７の雄ねじ７ａを螺合することで行う。小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の連結時には、小口径二重管ロッド２の内管８の太径部３２に、二重管用スイベル６の中空管２９が内挿される。
【００３０】
この結果、小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の連結時には、一方の削孔水・薬液送給口２４が、中空管２９の外側を経て、外管７と内管８の間に形成された外側送給路４２に接続される。また、他方の削孔水・薬液送給口２５が、中空管支持部材３７内に形成された通路と中空管２９の中を通って、内管８内部の内側送給路４３に接続される。
【００３１】
ここで、外側送給路４２には３つのスペーサー３０、３１、３８が存在するが、スペーサー３１はリブ状に形成されており、スペーサー３０および３８にはそれぞれ小孔３５、４１が開孔されているので、外側送給路４２中を削孔水や薬液が通過するのに支障はない。
また、二重管用スイベル６の中空管２９と、内管８の先端側とには、それぞれＯリング３９、３６が嵌め込まれているので、ロッド本体３および二重管用スイベル６の接続部等で、外側送給路４２および内側送給路４３の液体が混合することはない。
【００３２】
さらに削孔長が長くなる場合には、複数のロッド本体３を順次継ぎ足して小口径二重管ロッド２を延長する。このとき、一方のロッド本体３の外管７の雄ねじ７ａを、他方のロッド本体３の外管７の雌ねじ７ｂと螺合することで、ロッド本体３が接続される。このロッド本体３の接続時には、一方のロッド本体３の内管８の太径部３２が、他方のロッド本体３の内管８に外挿される。
【００３３】
なお、スペーサー３０のクッション材３４および中空管支持部材３７のクッション材４０の材質は、例えば、硬質ゴム、発泡ウレタン、皿バネ、エアクッション等が選択可能であり、またこれらに限定されるものではない。
第１実施形態で用いられる削岩機は上記のように構成されており、以下、第１実施形態の施工手順を図９により説明する。
【００３４】
まず削孔の前段階の作業として、ガイドセル１２上のドリフタ１３に、小口径二重管ロッド２、二重管用スイベル６およびシャンクロッド１８を取り付けておく。そして、削岩機本体１を作業位置付近に設置し、油圧ジャッキ１４、１５を操作して、所定の削孔方向にガイドセル１２を設置する。このとき、ドリフタ１３が削岩機１のブーム１１の先端に取り付けられているので、高所であっても足場を仮設する必要がない。
【００３５】
ガイドセル１２を所定位置に設置した後、冷却水送水口２１からドリフタ１３に冷却水を送水する。送水された冷却水は、冷却水循環路１９をとおって、冷却水排水口２２から排水される。なお、ドリフタ１３およびシャンクロッド１８の発熱がわずかで、冷却水を送水する必要がないと判断される場合には冷却水の送水を省略してもよい。
【００３６】
次に、二重管用スイベル６の削孔水・薬液送給口２４、２５から削孔水を送水する。送水された削孔水は二重管用スイベル６内をとおって、小口径二重管ロッド２内に形成された外側送給路４２または内側送給路４３を経て、小口径二重管ロッド２の先端に送水される。なお、削孔水・薬液送水口２４、２５のどちらか一方のみから送水を行っても良い。
【００３７】
さらに、ドリフタ１３を駆動してシャンクロッド１８に打撃力と回転力を付加する。シャンクロッド１８に付加された打撃力と回転力は小口径二重管スイベル６を通じて小口径二重管ロッド２に伝達される。そして、この状態でドリフタ１３をガイドセル１２上で前進させることにより、削孔用のビット４が外管先端に取り付けられた小口径二重管ロッド２により、削孔することが可能となる（図９（ａ）参照）。
【００３８】
ここで、中空管支持部材３７のシャンクロッド１８との当接部およびスピンドル２６との当接部には、クッション材４０が設けられており、小口径二重管ロッド２のスペーサー３０がスナップリング３７と当接する箇所にもクッション材３４が設けられている。さらにスペーサー３１は外管７と摺動可能な構造となっている。このため、ドリフタ１３から伝達される打撃力は、シャンクロッド１８、スピンドル２６、小口径二重管ロッド２の外管７をとおってビット５に伝達されるが、内管８に伝達される衝撃はクッション材３４、４０により緩和される。したがって、内管８は外管７と比較して強度が小さいが、削孔時の衝撃によって内管８およびその取り付け部が破損することはないようになっている。
【００３９】
なお、削孔深度が深くなる場合は、以下の手順により小口径二重管ロッド２を長尺化する。まず、先の小口径二重管ロッド２を削孔可能な深度まで削孔した後、
一旦削孔水の送水を停止する。次に二重管用スイベル６と小口径二重管ロッド２とを切り離した後、ドリフタ１３をガイドセル１２に沿って後退させる。この結果、シャンクロッド１８を介してドリフタ１３に取り付けられている二重管用スイベル６も後退し、先に用いた小口径二重管ロッド２と二重管用スイベル６とが離間する。そして、先に用いた小口径二重管ロッド２の基端側に新しいロッド本体３の先端側を接続して延長する。最後にドリフタ１３をガイドセル１２に沿って前進させて、二重管用スイベル６を延長された小口径二重管ロッド２の基端側に当接させた後、二重管用スイベル６のスピンドル２６と小口径二重管ロッド２の外管７とを螺合する。このようにして順次小口径二重管ロッド２を継ぎ足しながら削孔することが可能である。
【００４０】
所定深度まで削孔が完了した後、削孔水の送水を停止する。そして、２液混合型瞬結性の薬液を、二重管用スイベル６に設けられた削孔水・薬液送給口５１、５２から外側送給路４２あるいは内側送給路４３にそれぞれ別々に供給する。別々に供給された薬液は小口径二重管ロッド２の先端部で混合し、地盤中に浸透しながらすみやかに固結することで地盤改良が行われる（図９（ｂ），（ｃ）参照）。
【００４１】
そして、先端部に予定量の薬液を注入して地盤改良をした後は、例えばドリフタ１３をガイドセル１２上を後退させることにより小口径二重管ロッド２を引き抜いて回収する。このとき、小口径二重管ロッド２を引き抜きつつ、途中で同じ手順で薬液を注入し、先端より手前の地山を順次孔口に向かって改良を行うこともできる（図９（ｄ）参照）。
【００４２】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態の掘削機の構成を示す概要図である。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
第２実施形態では、小口径二重管ロッド２の外管７の外側に鞘管９を取り付けて削孔を行う。第２実施形態で用いる鞘管９の長さは、小口径二重管ロッド２とほぼ同じ長さに設定され、鞘管９の先端を小口径二重管ロッド２の先端部と揃えたときに、鞘管９の後端部が二重管用スイベル６の前面に当接するようになっている。また、鞘管９には外側に液体を流出させる逆止弁（図示を省略する）が適宜設けられている。なお、小口径二重管ロッド２を延長する場合には、鞘管９はの両端にねじを切って、互いに螺着可能な構造とするか、ソケットで接続可能な構造とする必要がある。
【００４３】
第２実施形態の実施形態の施工手順を図１０、図１１により説明する。
まず、ガイドセル１２上に小口径二重管ロッド２を取り付け、小口径二重管ロッド２の外側に鞘管９を外挿する。そして、ガイドセル１２を削孔予定位置に配置した後、削孔水・薬液送給口２４、２５から削孔水を送水しつつ、小口径二重管ロッド２により地山を削孔する（図１０（ａ）参照）。
【００４４】
ここで、鞘管９の後端部は二重管用スイベル６の前面に当接しているので、ドリフタ１３からの打撃力は鞘管９にも伝達され、ドリフタ１３がガイドセル１２上を前進すると、鞘管９も二重管用スイベル６に押圧される。したがって、削孔時には小口径二重管ロッド２とともに鞘管９も孔内に挿入される。
また、削孔時には、削孔水・薬液送給口２４、２５の少なくとも一方から削孔水を送水し、外側送給路４２あるいは内側送給路４３を通じて小口径二重管ロッド２の先端に削孔水が供給される。そして、削孔水は、小口径二重管ロッド２と鞘管９の間をとおって地表に戻され、二重管用スイベル６の前面部と鞘管９との隙間から排出される。鞘管９は二重管用スイベル６の前面と当接しているが、二重管用スイベル６が打撃力により振動し、振動にあわせて隙間が開くことがあるので排水に支障はない。
【００４５】
所定深度まで削孔が完了した後、削孔水の送水を停止する。そして、２液混合型瞬結性の薬液を、二重管用スイベル６に設けられた削孔水・薬液送給口５１、５２から外側供給路４２あるいは内側供給路４３にそれぞれ別々に供給する。別々に供給された薬液は小口径二重管ロッド２の先端部で混合し、地盤中に浸透しながらすみやかに固結することで地盤改良が行われる（図１０（ｂ）参照）。
【００４６】
そして、改良体４４により小口径二重管ロッド２および鞘管９の先端の地山が改良された後に、小口径二重管ロッド２を引き抜いて回収する（図１０（ｃ）参照）。鞘管９の先端部は改良体４４で閉塞されているので、鞘管９のみを地中に残置しても、鞘管９の先端から鞘管９内に砂などが流入することはない。
引き続き、鞘管９内にパッカー４５および注入細管４６を挿入する。パッカー４５は、鞘管９内を複数の注入室に区切るために挿入されるものであり、注入細管４６はパッカー４５で区切られた各注入室にそれぞれ１本ずつ配置される。そして、ウレタン等の充填材をパッカー４５内に注入して膨張させ、鞘管９内を複数の注入室に区切った後（図１１（ａ）参照）、鞘管９の後端部に瞬結型注入材を注入して、鞘管９の後端の地山を改良する（図１１（ｂ）参照）。
【００４７】
その後、注入細管４６から各注入室に緩結型注入材を注入する。注入された薬剤は、鞘管９の逆止弁を通って地山に浸透しつつ固結する（図１１（ｃ）参照）。なお、注入細管４６からの薬剤の注入は、各室同時に注入してもよく、各室毎に注入してもよい。
図８は、第２実施形態における小口径二重管ロッド２および鞘管９の別の構造を示す図であって、小口径二重管ロッド２および鞘管９の先端部にそれぞれ係合部２ａ、９ａを設けたものである。この例では、ドリフタ１３から伝えられる打撃力と推進力が、小口径二重管ロッド２の先端の係合部２ａから鞘管９に伝えられる構造となっている。そのため、鞘管９の後端を二重管用スイベル６の前面に当接させる必要がない。
【００４８】
（第３実施形態）
図１２は、本発明による第３実施形態の施工手順を示した図である。第３実施形態は、第２実施形態の変形例であって、鞘管の先端を閉塞してからさらにその先の区間を削孔・改良するものである。
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、まず小口径二重管ロッド２および鞘管９で地山を掘削し、２液混合型瞬結性の薬液を所定位置で小口径二重管ロッド２に注入して、鞘管９の先端の地盤改良を行う（図１２（ａ）参照）。このとき、鞘管３の後端はドリフタ１３が前後進するのに支障がない位置に来るように調整しておく。調整の方法は、例えばドリフタ１３が最も前進した位置まで鞘管９を打込んでも良いし、支障となる区間の鞘管９を切断しても良い。あるいは鞘管９の後端に位置調整用のスペーサーを取り付け、位置調整用のスペーサーを介して鞘管９を地中に挿入した後、位置調整用のスペーサーを取り外しても良く、その方法は特に限定されるものではない（調整の方法の図示は省略する）。
【００４９】
次に、小口径二重管ロッド２のみを用いて、鞘管９より先の地山の削孔を行う（図１２（ｂ）参照）。小口径二重管ロッド２による削孔長は、一度の注入によって改良可能な範囲までとする。そして、小口径二重管ロッド２による削孔後に、２液混合型瞬結性の薬液を注入して、小口径二重管ロッド２の先端の地盤改良を行う（図１２（ｃ）参照）。小口径二重管用ロッド２による削孔・地盤改良は、第１実施形態の要領で行う。
【００５０】
さらに、地盤改良後にその前方の削孔を行い、上記手順を繰り返して改良計画区間全体を改良し、小口径二重管ロッド２を回収する（図１２（ｄ）参照）。なお、鞘管９から先の区間の改良については、鞘管９の先端を改良した後に改良計画区間全体を一回で削孔し、最深部から鞘管の先端側に向かって順次注入改良を実施しても良い。
【００５１】
このように鞘管３の先端からさらに深部を改良することにより、例えばトンネルの先受工法において、従来切羽を鞘管設置部の先端付近まで前進させるとその先の地山が崩壊する危険性があったが、切羽を鞘管設置部の先端付近まで前進させても地山が崩壊する危険性が低減する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明では、トンネル切羽に砂等の崩壊性の地山が存在するときの地盤改良において、薬液注入用の二重管ロッドを用いて削孔することで、削孔ロッドを用いて注入することが可能となり、削孔機を設置するための架台を仮設する必要もなくなるので、すみやかに改良工事を実施することが出来る。
【００５３】
また、本発明において、鞘管を二重管ロッドと同時に挿入する場合には、従来のロータリーパーカッションドリルを用いる場合に必要となる薬液注入専用の二重管スイベルの取り付け、取り外しの手間も不要となり、さらに効率的な削孔及び注入が可能となる。
さらに、本発明において鞘管先端からさらにその深部を改良する場合には、先受鋼管先端付近まで切羽が前進しても切羽が崩壊する危険性が大幅に低減する。
【００５４】
また、本発明の削岩機は、小口径二重管スイベルの内管保持部材と二重管ロッドのスペーサーにクッション材を設けたことで、ドリフタの振動が直接内管に伝わることを防止することができ、外管と比較して強度の小さい内管やその接合部が破損することを予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】削岩機を用いて掘削を行っている状況を示す図である。
【図２】（ａ）は二重管ロッド等の部品構成を示す側面図であり、（ｂ）は二重管ロッドをドリフタに取り付けた状態を示す側面図である。
【図３】ロッド本体の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における小口径二重管ロッド、二重管用スイベルおよびドリフタの関係を示す概要図である。
【図６】二重管用スイベルの断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態における小口径二重管ロッド、鞘管、二重管用スイベルおよびドリフタの関係を示す概要図である。
【図８】図７の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の施工手順を説明する図である。
【符号の説明】
１ 削岩機本体
２ 小口径二重管ロッド
２ａ 係合部
３ ロッド本体
４ グラウトモニター
５ ビット
６ 二重管用スイベル
７ 外管
７ａ 雄ねじ
７ｂ 雌ねじ
８ 内管
９ 鞘管
９ａ 係合部
１１ ブーム
１２ ガイドセル
１３ ドリフタ
１４ ブーム用油圧ジャッキ
１５ ガイドセル用油圧ジャッキ
１６ セントラライザー
１７ スイベルイシュー
１８ シャンクロッド
１８ａ 雄ねじ
１９ 冷却水循環路
２１ 冷却水送水口
２２ 冷却水排水口
２３ スイベルケース
２４，２５ 削孔水・薬液送給口
２６ スピンドル
２７，２８ 雌ねじ
２９ 中空管
３０，３１ スペーサー
３２ 内管太径部
３３ スナップリング
３４ クッション材
３５ 小孔
３６ Ｏリング
３７ 中空管支持部材
３８ スペーサー
３９ Ｏリング
４０ クッション材
４１ 小孔
４２ 外側送給路
４３ 内側送給路
４４，４４ａ，４４ｂ 改良体
４５ パッカー
４６ 注入細管
４７，４８ 改良体
【発明の属する技術分野】
本発明は、崩壊性地山を薬剤等の注入により補強する薬剤注入方法であって、特にトンネル切羽等の崩壊性地山を補強するために実施する注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トンネル切羽において、地山が砂質地盤であって容易に崩壊するおそれのある状況下では、トンネル切羽の安定保持工法の一つとして薬液注入工法が実施されていた。薬液注入方法は、例えば特許文献１に記載されているように、削岩機等を用いて所定の深度まで削孔した後、注入用ロッドを孔内に挿入し、薬液を地中に送りながら順次注入用ロッドを引き抜く方法で施工される。
【０００３】
また、特許文献２には、内外二重管を用いた削孔作業において、二重管の内管中に薬液供給用注入管を挿入して、内管を注入ロッドと兼用可能な構造とすることで、削孔と同時に内管を挿入する方法が開示されている。
さらに、特許文献３には、先受鋼管をトンネル切羽面から施工するとともに、その鋼管を利用してウレタンやセメントミルクなどの注入材を地山に充填して、各鋼管周囲に連続した改良体を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】
特開平１１−３５０８６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３６３９６６号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０６５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示す薬液注入工法では以下の問題点があった。すなわち、対象地盤が例えば砂質土や砂礫で構成されている場合、孔壁が非常に崩れやすいため、注入用ロッドを孔内に挿入しようとしても削孔直後に孔壁が崩壊してしまい、注入用ロッドが挿入できないという問題点があった。
【０００５】
一方、特許文献２の方法は、二重管の内管に薬液供給用注入管を挿入し、削孔と同時に薬液供給用注入管を孔内に配置するものである。しかし、本方法に適用される削孔機は主にロータリー式ボーリングマシンであるので、削孔箇所の高さに応じてその都度作業足場を仮設しなければならず、その作業が非常に煩雑であった。
【０００６】
また、特許文献２の方法では、掘削終了後のトンネルの天端および側壁の安定を維持するためにロックボルトを打設する必要があり、この作業を行うためにトンネル切羽付近には常時削岩機が設置されるのが一般的である。したがって、薬液注入を行う場合はこの削岩機を一旦後方まで待避させ、その後、ロータリー式ボーリングマシンを搬入・設置しなければならない点でも非常に煩雑である。 そして特許文献３の方法は、崩壊性地盤がトンネル予定路線上に分布する場合に、掘削に伴うトンネル天端の崩壊を防止せんとするものである。しかし、特許文献３の方法では、鋼管周囲に改良体を形成することは可能であるが、鋼管を利用しているため、鋼管より前方の地山は未改良のまま残る結果となる。このため、鋼管建て込み後にトンネル掘削を行う場合、鋼管の先端まで掘削すると未改良部の土砂が崩壊するため、鋼管の先端より幾分手前までしか掘削することができなかった。
【０００７】
また、特許文献３の方法では、鋼管建て込みと注入を別手順で実施していたため、鋼管の建て込み後において鋼管内に注入管を挿入して鋼管周囲の地山を改良しようとしても、地山内に位置する鋼管の先端開口部から崩壊した砂が流入して鋼管内を閉塞してしまい、鋼管内の所定位置まで注入管を挿入することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためにされたものであり、その目的は、砂地盤等の非常に崩壊しやすい地山でも注入管を挿入することが可能で、かつ足場仮設を不要とした崩壊性地山を補強するための薬剤注入方法を提供することである。
さらに本発明の他の目的は、トンネル切羽に崩壊しやすい地山が露出した場合でも、先受鋼管の先端付近まで掘削することを可能とした崩壊性地山を補強するための薬剤注入方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、崩壊性の地山を補強するための注入方法において、外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、前記鞘管の先端が閉塞した後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明では、二重管ロッドを内挿した鞘管を所定区間まで建て込んだ後、二重管ロッドの２系統の注入管路から２種類の薬剤をそれぞれ注入してロッドの先端で混合・反応させて地山を改良し、鞘管の先端を閉塞してから二重管ロッドを回収する。
請求項２に記載の発明は、崩壊性の地山を補強するための注入方法において、外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、前記鞘管の先端が閉塞した後に、前記二重管ロッドによって前記鞘管の挿入区間の前方を削孔し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて前記鞘管の挿入区間前方の地山を改良する工程と、前記地山の改良後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、二重管ロッドを内挿した鞘管を所定区間まで建て込んだ後、二重管ロッドの２系統の注入管路から２種類の薬剤をそれぞれ注入してロッドの先端で混合・反応させて地山を改良し、鞘管の先端を閉塞してからさらにその先の区間を削孔・改良して、二重管ロッドを回収する。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記鞘管がトンネルの先受鋼管であることを特徴とする。請求項３の発明では、鞘管をトンネルの先受鋼管とすることにより、トンネルの先受を確実に実施することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、崩壊性の地山がトンネル切羽であることを特徴とする。請求項４の発明では、崩壊性の地山がトンネル切羽であるときに、切羽の崩壊を防止し、安定させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に用いられる削岩機を示した図である。削岩機本体１には、ブーム１１を介してガイドセル１２が取り付けられている。ガイドセル１２の上には、小口径二重管ロッド２と、ガイドセル１２上を前後方向に摺動可能なドリフタ１３とが設置されている。
【００２１】
ブーム１１は削岩機本体１の前方に取り付けられ、図示しない内蔵油圧ジャッキにより伸縮自在に構成されている。またブーム１１は削岩機本体１側に設けられたブーム用油圧ジャッキ１４により起伏を調整することができる。さらに、ブーム１１のガイドセル１２側にはガイドセル用油圧ジャッキ１５が取り付けられており、ガイドセル用油圧ジャッキ１５によってガイドセル１２の方向を変更できるようになっている。
【００２２】
そして、図２（ｂ）に示すように、小口径二重管ロッド２は、セントラライザー１６およびスイベルイシュー１７によってガイドセル１２に保持される。そして、小口径二重管ロッド２が接続された二重管用スイベル６は、シャンクロッド１８を介してドリフタ１３と連結される。なお、ドリフタ１３はシャンクロッド１８に回転力及び打撃力を付加できる構造となっている。
【００２３】
図５は小口径二重管ロッド２、二重管用スイベル６およびドリフタ１３の関係を示す概要図である。ドリフタ１３に冷却水送水口２１が設けられ、シャンクロッド１８の途中に冷却水排水口２２が設けられている。そして、ドリフタ１３およびシャンクロッド１８の内部には冷却水循環路１９が形成され、冷却水が循環できるようになっている。
【００２４】
ここで、小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の構成を説明する。小口径二重管ロッド２は、図２（ａ）に示すように、ロッド本体３と、グラウトモニター４と、ビット５とから構成されている。ロッド本体３の先端側には、一端にビット５を取り付けたグラウトモニター４の他端が取り付けられる。また、ロッド本体３の基端側は二重管用スイベル６と接続される。
【００２５】
図３はロッド本体３の断面図である。ロッド本体３は外管７および内管８から構成されている。ロッド本体３は、複数本を適宜継ぎ足して長尺化することが可能である。また、ロッド本体３における外管７の基端側外周には雄ねじ７ａが刻まれており、外管７の先端側内周には雌ねじ７ｂが刻まれている。
ロッド本体３の内管８は、スペーサー３０、３１によって外管８の内側に同心状に固定されている。内管８の基端側には、内管８の外径よりも若干内径が大きく設定された太径部３２が設けられており、太径部３２に他の内管８の先端側を挿入することができるようになっている。一方、内管８の先端側にはＯリング３６が嵌め込まれている。
【００２６】
スペーサー３０は内管８に溶接されて一体形成されており、外管７の内周に嵌め込まれたスナップリング３３によって外管８に固定されている。スペーサー３０のスナップリング３３に当接する箇所にはクッション材３４が取り付けられている。そして、スペーサー３０には水平方向を貫通する小孔３５が適宜形成されており、スペーサー３０の裏側に削孔水または薬液が通過できるようになっている。
【００２７】
また、スペーサー３１は、内管８の太径部３２の周囲に数個のリブを溶接して形成されている（図４参照）。スペーサー３１のリブに挟まれた空間は、削孔水または薬液が通過する流路となる。
図６は、二重管用スイベル６の構造を示す断面図である。二重管用スイベル６のスイベルケース２３には、２つの削孔水・薬液送給口２４、２５が設けられており、スイベルケース２３の内側には筒状のスピンドル２６が回動自在に取り付けられている。スピンドル２６の一端の内周面には、シャンクロッド１８の雄ねじ１８ａと螺合する雌ねじ２７が刻まれている。
【００２８】
一方、スピンドル２６の他端の内側中央には、小口径二重管ロッド２の内管８の太径部３２に内挿される中空管２９が配置されている。この中空管にはＯリング３９が嵌め込まれている。そして、スピンドル２６の他端の内周面には、外管７の雄ねじ７ａと螺合する雌ねじ２８が刻まれている。
二重管用スイベル６の中空管２９は、スピンドル２６の一端側から挿入された中空管支持部材３７と、スペーサー３８とによって、スピンドル２６の内側に同心状に保持されている。中空管支持部材３７におけるシャンクロッド１８およびスピンドル２６との当接部にはクッション材４０が挟在されている。また、スペーサー３８には、水平方向を貫通する小孔４１が適宜形成されており、スペーサー３８の裏側に削孔水または薬液が通過できるようになっている。
【００２９】
小口径二重管ロッド２と二重管用スイベル６との連結は、二重管用スイベル６の他端内周面に刻まれた雌ねじ２８に、小口径二重管ロッド２の外管７の雄ねじ７ａを螺合することで行う。小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の連結時には、小口径二重管ロッド２の内管８の太径部３２に、二重管用スイベル６の中空管２９が内挿される。
【００３０】
この結果、小口径二重管ロッド２および二重管用スイベル６の連結時には、一方の削孔水・薬液送給口２４が、中空管２９の外側を経て、外管７と内管８の間に形成された外側送給路４２に接続される。また、他方の削孔水・薬液送給口２５が、中空管支持部材３７内に形成された通路と中空管２９の中を通って、内管８内部の内側送給路４３に接続される。
【００３１】
ここで、外側送給路４２には３つのスペーサー３０、３１、３８が存在するが、スペーサー３１はリブ状に形成されており、スペーサー３０および３８にはそれぞれ小孔３５、４１が開孔されているので、外側送給路４２中を削孔水や薬液が通過するのに支障はない。
また、二重管用スイベル６の中空管２９と、内管８の先端側とには、それぞれＯリング３９、３６が嵌め込まれているので、ロッド本体３および二重管用スイベル６の接続部等で、外側送給路４２および内側送給路４３の液体が混合することはない。
【００３２】
さらに削孔長が長くなる場合には、複数のロッド本体３を順次継ぎ足して小口径二重管ロッド２を延長する。このとき、一方のロッド本体３の外管７の雄ねじ７ａを、他方のロッド本体３の外管７の雌ねじ７ｂと螺合することで、ロッド本体３が接続される。このロッド本体３の接続時には、一方のロッド本体３の内管８の太径部３２が、他方のロッド本体３の内管８に外挿される。
【００３３】
なお、スペーサー３０のクッション材３４および中空管支持部材３７のクッション材４０の材質は、例えば、硬質ゴム、発泡ウレタン、皿バネ、エアクッション等が選択可能であり、またこれらに限定されるものではない。
第１実施形態で用いられる削岩機は上記のように構成されており、以下、第１実施形態の施工手順を図９により説明する。
【００３４】
まず削孔の前段階の作業として、ガイドセル１２上のドリフタ１３に、小口径二重管ロッド２、二重管用スイベル６およびシャンクロッド１８を取り付けておく。そして、削岩機本体１を作業位置付近に設置し、油圧ジャッキ１４、１５を操作して、所定の削孔方向にガイドセル１２を設置する。このとき、ドリフタ１３が削岩機１のブーム１１の先端に取り付けられているので、高所であっても足場を仮設する必要がない。
【００３５】
ガイドセル１２を所定位置に設置した後、冷却水送水口２１からドリフタ１３に冷却水を送水する。送水された冷却水は、冷却水循環路１９をとおって、冷却水排水口２２から排水される。なお、ドリフタ１３およびシャンクロッド１８の発熱がわずかで、冷却水を送水する必要がないと判断される場合には冷却水の送水を省略してもよい。
【００３６】
次に、二重管用スイベル６の削孔水・薬液送給口２４、２５から削孔水を送水する。送水された削孔水は二重管用スイベル６内をとおって、小口径二重管ロッド２内に形成された外側送給路４２または内側送給路４３を経て、小口径二重管ロッド２の先端に送水される。なお、削孔水・薬液送水口２４、２５のどちらか一方のみから送水を行っても良い。
【００３７】
さらに、ドリフタ１３を駆動してシャンクロッド１８に打撃力と回転力を付加する。シャンクロッド１８に付加された打撃力と回転力は小口径二重管スイベル６を通じて小口径二重管ロッド２に伝達される。そして、この状態でドリフタ１３をガイドセル１２上で前進させることにより、削孔用のビット４が外管先端に取り付けられた小口径二重管ロッド２により、削孔することが可能となる（図９（ａ）参照）。
【００３８】
ここで、中空管支持部材３７のシャンクロッド１８との当接部およびスピンドル２６との当接部には、クッション材４０が設けられており、小口径二重管ロッド２のスペーサー３０がスナップリング３７と当接する箇所にもクッション材３４が設けられている。さらにスペーサー３１は外管７と摺動可能な構造となっている。このため、ドリフタ１３から伝達される打撃力は、シャンクロッド１８、スピンドル２６、小口径二重管ロッド２の外管７をとおってビット５に伝達されるが、内管８に伝達される衝撃はクッション材３４、４０により緩和される。したがって、内管８は外管７と比較して強度が小さいが、削孔時の衝撃によって内管８およびその取り付け部が破損することはないようになっている。
【００３９】
なお、削孔深度が深くなる場合は、以下の手順により小口径二重管ロッド２を長尺化する。まず、先の小口径二重管ロッド２を削孔可能な深度まで削孔した後、
一旦削孔水の送水を停止する。次に二重管用スイベル６と小口径二重管ロッド２とを切り離した後、ドリフタ１３をガイドセル１２に沿って後退させる。この結果、シャンクロッド１８を介してドリフタ１３に取り付けられている二重管用スイベル６も後退し、先に用いた小口径二重管ロッド２と二重管用スイベル６とが離間する。そして、先に用いた小口径二重管ロッド２の基端側に新しいロッド本体３の先端側を接続して延長する。最後にドリフタ１３をガイドセル１２に沿って前進させて、二重管用スイベル６を延長された小口径二重管ロッド２の基端側に当接させた後、二重管用スイベル６のスピンドル２６と小口径二重管ロッド２の外管７とを螺合する。このようにして順次小口径二重管ロッド２を継ぎ足しながら削孔することが可能である。
【００４０】
所定深度まで削孔が完了した後、削孔水の送水を停止する。そして、２液混合型瞬結性の薬液を、二重管用スイベル６に設けられた削孔水・薬液送給口５１、５２から外側送給路４２あるいは内側送給路４３にそれぞれ別々に供給する。別々に供給された薬液は小口径二重管ロッド２の先端部で混合し、地盤中に浸透しながらすみやかに固結することで地盤改良が行われる（図９（ｂ），（ｃ）参照）。
【００４１】
そして、先端部に予定量の薬液を注入して地盤改良をした後は、例えばドリフタ１３をガイドセル１２上を後退させることにより小口径二重管ロッド２を引き抜いて回収する。このとき、小口径二重管ロッド２を引き抜きつつ、途中で同じ手順で薬液を注入し、先端より手前の地山を順次孔口に向かって改良を行うこともできる（図９（ｄ）参照）。
【００４２】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態の掘削機の構成を示す概要図である。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
第２実施形態では、小口径二重管ロッド２の外管７の外側に鞘管９を取り付けて削孔を行う。第２実施形態で用いる鞘管９の長さは、小口径二重管ロッド２とほぼ同じ長さに設定され、鞘管９の先端を小口径二重管ロッド２の先端部と揃えたときに、鞘管９の後端部が二重管用スイベル６の前面に当接するようになっている。また、鞘管９には外側に液体を流出させる逆止弁（図示を省略する）が適宜設けられている。なお、小口径二重管ロッド２を延長する場合には、鞘管９はの両端にねじを切って、互いに螺着可能な構造とするか、ソケットで接続可能な構造とする必要がある。
【００４３】
第２実施形態の実施形態の施工手順を図１０、図１１により説明する。
まず、ガイドセル１２上に小口径二重管ロッド２を取り付け、小口径二重管ロッド２の外側に鞘管９を外挿する。そして、ガイドセル１２を削孔予定位置に配置した後、削孔水・薬液送給口２４、２５から削孔水を送水しつつ、小口径二重管ロッド２により地山を削孔する（図１０（ａ）参照）。
【００４４】
ここで、鞘管９の後端部は二重管用スイベル６の前面に当接しているので、ドリフタ１３からの打撃力は鞘管９にも伝達され、ドリフタ１３がガイドセル１２上を前進すると、鞘管９も二重管用スイベル６に押圧される。したがって、削孔時には小口径二重管ロッド２とともに鞘管９も孔内に挿入される。
また、削孔時には、削孔水・薬液送給口２４、２５の少なくとも一方から削孔水を送水し、外側送給路４２あるいは内側送給路４３を通じて小口径二重管ロッド２の先端に削孔水が供給される。そして、削孔水は、小口径二重管ロッド２と鞘管９の間をとおって地表に戻され、二重管用スイベル６の前面部と鞘管９との隙間から排出される。鞘管９は二重管用スイベル６の前面と当接しているが、二重管用スイベル６が打撃力により振動し、振動にあわせて隙間が開くことがあるので排水に支障はない。
【００４５】
所定深度まで削孔が完了した後、削孔水の送水を停止する。そして、２液混合型瞬結性の薬液を、二重管用スイベル６に設けられた削孔水・薬液送給口５１、５２から外側供給路４２あるいは内側供給路４３にそれぞれ別々に供給する。別々に供給された薬液は小口径二重管ロッド２の先端部で混合し、地盤中に浸透しながらすみやかに固結することで地盤改良が行われる（図１０（ｂ）参照）。
【００４６】
そして、改良体４４により小口径二重管ロッド２および鞘管９の先端の地山が改良された後に、小口径二重管ロッド２を引き抜いて回収する（図１０（ｃ）参照）。鞘管９の先端部は改良体４４で閉塞されているので、鞘管９のみを地中に残置しても、鞘管９の先端から鞘管９内に砂などが流入することはない。
引き続き、鞘管９内にパッカー４５および注入細管４６を挿入する。パッカー４５は、鞘管９内を複数の注入室に区切るために挿入されるものであり、注入細管４６はパッカー４５で区切られた各注入室にそれぞれ１本ずつ配置される。そして、ウレタン等の充填材をパッカー４５内に注入して膨張させ、鞘管９内を複数の注入室に区切った後（図１１（ａ）参照）、鞘管９の後端部に瞬結型注入材を注入して、鞘管９の後端の地山を改良する（図１１（ｂ）参照）。
【００４７】
その後、注入細管４６から各注入室に緩結型注入材を注入する。注入された薬剤は、鞘管９の逆止弁を通って地山に浸透しつつ固結する（図１１（ｃ）参照）。なお、注入細管４６からの薬剤の注入は、各室同時に注入してもよく、各室毎に注入してもよい。
図８は、第２実施形態における小口径二重管ロッド２および鞘管９の別の構造を示す図であって、小口径二重管ロッド２および鞘管９の先端部にそれぞれ係合部２ａ、９ａを設けたものである。この例では、ドリフタ１３から伝えられる打撃力と推進力が、小口径二重管ロッド２の先端の係合部２ａから鞘管９に伝えられる構造となっている。そのため、鞘管９の後端を二重管用スイベル６の前面に当接させる必要がない。
【００４８】
（第３実施形態）
図１２は、本発明による第３実施形態の施工手順を示した図である。第３実施形態は、第２実施形態の変形例であって、鞘管の先端を閉塞してからさらにその先の区間を削孔・改良するものである。
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、まず小口径二重管ロッド２および鞘管９で地山を掘削し、２液混合型瞬結性の薬液を所定位置で小口径二重管ロッド２に注入して、鞘管９の先端の地盤改良を行う（図１２（ａ）参照）。このとき、鞘管３の後端はドリフタ１３が前後進するのに支障がない位置に来るように調整しておく。調整の方法は、例えばドリフタ１３が最も前進した位置まで鞘管９を打込んでも良いし、支障となる区間の鞘管９を切断しても良い。あるいは鞘管９の後端に位置調整用のスペーサーを取り付け、位置調整用のスペーサーを介して鞘管９を地中に挿入した後、位置調整用のスペーサーを取り外しても良く、その方法は特に限定されるものではない（調整の方法の図示は省略する）。
【００４９】
次に、小口径二重管ロッド２のみを用いて、鞘管９より先の地山の削孔を行う（図１２（ｂ）参照）。小口径二重管ロッド２による削孔長は、一度の注入によって改良可能な範囲までとする。そして、小口径二重管ロッド２による削孔後に、２液混合型瞬結性の薬液を注入して、小口径二重管ロッド２の先端の地盤改良を行う（図１２（ｃ）参照）。小口径二重管用ロッド２による削孔・地盤改良は、第１実施形態の要領で行う。
【００５０】
さらに、地盤改良後にその前方の削孔を行い、上記手順を繰り返して改良計画区間全体を改良し、小口径二重管ロッド２を回収する（図１２（ｄ）参照）。なお、鞘管９から先の区間の改良については、鞘管９の先端を改良した後に改良計画区間全体を一回で削孔し、最深部から鞘管の先端側に向かって順次注入改良を実施しても良い。
【００５１】
このように鞘管３の先端からさらに深部を改良することにより、例えばトンネルの先受工法において、従来切羽を鞘管設置部の先端付近まで前進させるとその先の地山が崩壊する危険性があったが、切羽を鞘管設置部の先端付近まで前進させても地山が崩壊する危険性が低減する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明では、トンネル切羽に砂等の崩壊性の地山が存在するときの地盤改良において、薬液注入用の二重管ロッドを用いて削孔することで、削孔ロッドを用いて注入することが可能となり、削孔機を設置するための架台を仮設する必要もなくなるので、すみやかに改良工事を実施することが出来る。
【００５３】
また、本発明において、鞘管を二重管ロッドと同時に挿入する場合には、従来のロータリーパーカッションドリルを用いる場合に必要となる薬液注入専用の二重管スイベルの取り付け、取り外しの手間も不要となり、さらに効率的な削孔及び注入が可能となる。
さらに、本発明において鞘管先端からさらにその深部を改良する場合には、先受鋼管先端付近まで切羽が前進しても切羽が崩壊する危険性が大幅に低減する。
【００５４】
また、本発明の削岩機は、小口径二重管スイベルの内管保持部材と二重管ロッドのスペーサーにクッション材を設けたことで、ドリフタの振動が直接内管に伝わることを防止することができ、外管と比較して強度の小さい内管やその接合部が破損することを予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】削岩機を用いて掘削を行っている状況を示す図である。
【図２】（ａ）は二重管ロッド等の部品構成を示す側面図であり、（ｂ）は二重管ロッドをドリフタに取り付けた状態を示す側面図である。
【図３】ロッド本体の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における小口径二重管ロッド、二重管用スイベルおよびドリフタの関係を示す概要図である。
【図６】二重管用スイベルの断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態における小口径二重管ロッド、鞘管、二重管用スイベルおよびドリフタの関係を示す概要図である。
【図８】図７の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の施工手順を説明する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の施工手順を説明する図である。
【符号の説明】
１ 削岩機本体
２ 小口径二重管ロッド
２ａ 係合部
３ ロッド本体
４ グラウトモニター
５ ビット
６ 二重管用スイベル
７ 外管
７ａ 雄ねじ
７ｂ 雌ねじ
８ 内管
９ 鞘管
９ａ 係合部
１１ ブーム
１２ ガイドセル
１３ ドリフタ
１４ ブーム用油圧ジャッキ
１５ ガイドセル用油圧ジャッキ
１６ セントラライザー
１７ スイベルイシュー
１８ シャンクロッド
１８ａ 雄ねじ
１９ 冷却水循環路
２１ 冷却水送水口
２２ 冷却水排水口
２３ スイベルケース
２４，２５ 削孔水・薬液送給口
２６ スピンドル
２７，２８ 雌ねじ
２９ 中空管
３０，３１ スペーサー
３２ 内管太径部
３３ スナップリング
３４ クッション材
３５ 小孔
３６ Ｏリング
３７ 中空管支持部材
３８ スペーサー
３９ Ｏリング
４０ クッション材
４１ 小孔
４２ 外側送給路
４３ 内側送給路
４４，４４ａ，４４ｂ 改良体
４５ パッカー
４６ 注入細管
４７，４８ 改良体
Claims (4)
- 崩壊性の地山を補強するための注入方法において、
外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、
前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、
前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、
二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、
前記鞘管の先端が閉塞した後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする地山補強のための薬剤注入方法。 - 崩壊性の地山を補強するための注入方法において、
外管および内管を有するとともに、前記内管がスペーサーを介して前記外管内に保持される二重管ロッドと、前記二重管ロッドを駆動させるドリフタと、前記二重管ロッドの基端側が接続される二重管用スイベルと、前記二重管用スイベルおよび前記ドリフタを接続するシャンクロッドとを備え、
前記スペーサーが第１クッション材を介して前記外管内に保持されるとともに、前記シャンクロッドから前記内管への衝撃を緩和する第２クッション材を前記二重管用スイベル内に配置した削岩機を用いて、
前記二重管ロッドの外側に鞘管を外挿し、前記外管と前記内管との間に形成された外側送給路または前記内管内部の内側送給路の少なくとも一方から前記二重管ロッドの先端に送水し、前記鞘管および前記外管の間隙から削孔水を戻すことで、所定位置まで地山を削孔しつつ前記鞘管を地山に挿入する工程と、
二液混合型の薬剤を前記外側送給路および前記内側送給路からそれぞれ別々に注入し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて所定位置の地山を改良し、前記鞘管の先端を閉塞する工程と、
前記鞘管の先端が閉塞した後に、前記二重管ロッドによって前記鞘管の挿入区間の前方を削孔し、前記二重管ロッドの先端で前記薬剤を混合・反応させて前記鞘管の挿入区間前方の地山を改良する工程と、
前記地山の改良後に前記二重管ロッドを回収する工程とからなることを特徴とする地山補強のための薬剤注入方法。 - 前記鞘管がトンネルの先受鋼管であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地山補強のための薬剤注入方法。
- 崩壊性の地山がトンネル切羽であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の地山補強のための薬剤注入方法。
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