JP4818892B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良工法に関するものであり、特にトンネル工事の補強注入に適用する地盤改良工法である。

従来、トンネル工事においてトンネル掘削時の地山を安定させる工法として先受け工や切羽鏡ボルト工が知られている。例えば、切羽鏡面に吹付けコンクリートを吹付けた後、掘削しょうとするトンネル前方に向けて補強性能を有する注入管を打設して、その管を介して地盤内に注入材を注入して地盤を改良している。
その注入材としては、一般にセメント系やレジン系等の各種注入材が用いられている。セメント系としてはセメントミルクやプレミックスモルタル等の通常のセメント系注入材と、速硬性セメントや微粒子セメントと急硬材を組み合わせた注入材等がある。また、レジン系注入材としてはウレタン樹脂系がある。
しかしながら、そのまま注入材を注入すると注入管と地盤との隙間から注入材がリークしてしまうので、注入孔に球状の弾性材パッカを挿入し羽口元に瞬結材を注入する方法（特許文献１参照）、ゴム製袋体を膨張させる方法（特許文献２参照）等が提案されている。
特開２００２−１１５４８４号公報 特開２００２−２６６３４１号公報

本発明は、施工が容易でしかも地盤全体にわたって確実に改良効果が得られ地盤改良工法を提供する。

すなわち、本発明は、注入管を地盤に打設し、その管を介して地盤内に注入材を注入して地盤を改良する地盤改良工法において、セメントと細砂を主成分とするモルタルであるセメント系シール材に水を添加して混練するミキサーと、ミキサーで水と混練されたセメント系シール材を吹き付けるノズルとが一連に接続されており、しかもノズルに、水と混練されたセメント系シール材に急結剤を供給する急結剤タンクとポンプが接続されており、ノズルに急結剤を添加して吹き付けることが可能な装置を使用し、前記注入管の口元部分にセメント系シール材またはセメント系シール材に急結剤を添加した急結性セメント系シール材を吹付けてシールした後、注入材を注入することを特徴とする地盤改良工法であり、急結剤が、カルシウムアルミネート、アルミン酸ソーダ及びアルミン酸カリウムを主成分とするものから選ばれ、しかも液体やスラリーであることを特徴とする該地盤改良工法である。

本発明の地盤改良工法は、施工が容易で口元を限定してシールすることができ注入材を地盤全体にわたって確実に注入することができる等の効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で使用される装置としては、通常、セメント系シール材に水を添加して混練するミキサーと、ミキサーで水と混練されたセメント系シール材を吹き付けるノズルとが一連に接続されており、しかもノズルに、水と混練されたセメント系シール材に急結剤を供給する急結剤タンクとポンプが接続されており、ノズルに急結剤を添加して吹き付けることが可能なものである。

本発明で使用されるセメント系シール材としては、セメント（例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の水硬性セメント）と砂（例えば、石灰石、川砂、海砂、砕石等）を主成分とするモルタルや、セメントと砂と砂利を主成分とするコンクリートを挙げることができる。特に均一な吹き付け層を形成するために、セメントと細砂を主成分とし、これに減水剤等の混和剤を添加したモルタルが好ましい。

本発明で使用される急結性セメント系シール材としては、シール材を急速硬化させるための急結剤は、通常、カルシウムアルミネート、アルミン酸ソーダ及びアルミン酸カリウム等を主成分とするものが使用される。急結剤は、噴出直前のノズルへの添加し易さから液体やスラリーが好ましい。セメント系シール材を連続練りミキシングポンプで製造すると共に圧送する一方、液体急結材を別途ポンプで圧送し先端でセメント系シール材と混合すると共に（同時でもよい）、別途用意した圧搾空気で吹付けて注入管の口元をシールする。

以下、本発明による地盤改良工法を実施例に基づいて具体的に説明するが、これに限定されるものではない。

図１は、本発明による地盤改良工法をトンネル掘削時の先受け工に適用した実施形態の概略構成図である。

図１に示される吹付け装置は、モルタル又はコンクリートのセメント系シール材に水を添加して混練するミキサー（１）で混練されたセメント系シール材を圧送ホース（２）により吹付けノズル（３）に供給し、吹付けノズル（３）に急結剤を供給する急結剤タンク（６）にポンプ（７）と急結剤供給ホース（８）が接続され、さらに、コンプレッサー（４）と空気供給ホース（５）で圧搾空気を吹付けノズル（３）に供給するものである。

セメント系シール材として、普通ポルトランドセメントと川砂を質量比５２：４８の割合で混合してセメント系シール材を製造した。さらに、ミキサー（１）にセメント系シール材に対して水を２５質量％添加して混練した。
さらに、図１の吹付け装置により、セメント系シール材にアルミン酸カリウムを主成分とする液体急結剤（市販の液体吹付け用急結剤）を３．５質量％混合して、急結性セメント系シール材を調製した。調製したセメント系シール材又は急結性セメント系シール材を吹き付けるコンプレッサーとして、最大圧力０．９３ＭＰｓ、吐出量６３０リットル／ｍｉｎを用いた。

図１の吹付け装置により、地盤（９）にセメント系注入材を注入する管（１０）と地盤の間にできる注入孔（１１）の隙間にセメント系シール材又は急結性セメント系シール材を吹き付けて、注入管の口元を限定してシール（１２）した。

本発明の地盤改良工法で注入管の口元（穴の大きさ５０ｍｍとその周辺１００ｍｍ）を限定して、セメント系シール材又は急結性セメント系シール材を注入孔の口元に吹き付けてシール（吹き付け量２リットル）し、シール材が凝結・硬化した後、注入材１０００リットルをグラウトミキサで製造した後、スクイズ式ポンプを用いて注入速度５リットル／分〜１０リットル／分、注入圧力０．１ＭＰａ〜１ＭＰａで注入管から注入した結果、口元より注入材が漏れることなく注入材を地盤に注入（注入量８００リットル）することができた。さらに、地盤（地山の法面）の１ｍ四方を掘削してサンプリングした結果、注入材は地盤全体に亘って注入されていた。
一方、注入管の口元を限定してシールしない方法では、圧力をかけて注入することができず、注入孔の口元周辺にしか注入されていなかった。
なお、急結性セメント系シール材を使用した場合は、作業時間が短縮でき、口元から注入材がリークしても直ちにシールすることができる。

本発明の地盤改良工法は、施工が容易で口元を限定してシールすることができる。また、注入材を注入した後、地盤から注入材がリークしても直ちに施工ができる。これらよって、注入材を地盤全体にわたって確実に注入することができる地盤改良工法である。

以上、トンネルの先受け工に関して示したが、その他、切羽鏡部の補強工や、グランドアート部の補強工等、様々な地盤改良工法に適用することができる。

本発明は、注入管を地盤に打設し、その管を介して地盤内に注入材を注入して地盤を改良する地盤改良工法において、前記注入管の口元部分にシール材を吹付けてシールした後、注入材を注入するものであり、施工が容易で口元を限定してシールすることができ注入材を地盤全体にわたって確実に注入することができるので、土木分野の特にトンネル工事の補強注入等に好適である。

本発明による地山補強工法の一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

（１）混練ミキサー
（２）圧送ホース
（３）吹付けノズル
（４）コンプレッサー
（５）空気供給ホース
（６）急結剤タンク
（７）急結剤添加ポンプ
（８）急結剤供給ホース
（９）地盤
（１０）注入管
（１１）注入孔
（１２）シール（部）

Claims (2)

1. 注入管を地盤に打設し、その管を介して地盤内に注入材を注入して地盤を改良する地盤改良工法において、セメントと細砂を主成分とするモルタルであるセメント系シール材に水を添加して混練するミキサーと、ミキサーで水と混練されたセメント系シール材を吹き付けるノズルとが一連に接続されており、しかもノズルに、水と混練されたセメント系シール材に急結剤を供給する急結剤タンクとポンプが接続されており、ノズルに急結剤を添加して吹き付けることが可能な装置を使用し、前記注入管の口元部分にセメント系シール材またはセメント系シール材に急結剤を添加した急結性セメント系シール材を吹付けてシールした後、注入材を注入することを特徴とする地盤改良工法。
2. 急結剤が、カルシウムアルミネート、アルミン酸ソーダ及びアルミン酸カリウムを主成分とするものから選ばれ、しかも液体やスラリーであることを特徴とする請求項１記載の地盤改良工法。