JP4909444B1 - Tunnel backfill injection method and injection device used therefor - Google Patents
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Abstract
【課題】充填材の注入手段に工夫を施すことにより、健全性を維持しつつ充填材の注入量を飛躍的に削減できる等、合理的、且つ経済的にトンネル構造の安定化を図ることができるトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具を提供する。
【解決手段】空洞部3へ向かって覆工コンクリート1を貫通させた複数の注入孔4を、同覆工コンクリート1の天端部及びその周方向Y両側の位置で、且つトンネル軸方向Xにそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔4…のうち、高低の低い列の注入孔4a、4bから高い列の注入孔4cへ充填材5を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔4c以外の低い列の注入孔4a、4bへは充填材5を定量注入し、該天端部に設けた注入孔4cのみ充填材5を圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体に充填材5を注入する。
【選択図】図1[PROBLEMS] To stabilize the tunnel structure rationally and economically, such as by drastically reducing the amount of filler injected while maintaining soundness by devising the filler injection means. A tunnel backfill injection method and an injection device used in the method are provided.
SOLUTION: A plurality of injection holes 4 penetrating a lining concrete 1 toward a cavity 3 are arranged at the top end portion of the lining concrete 1 and positions on both sides in the circumferential direction Y, and in a tunnel axial direction X. When the filler 5 is injected from the lower and higher rows of injection holes 4a and 4b into the higher row of injection holes 4c among the plurality of injection holes 4. The filler 5 is quantitatively injected into the lower rows of the injection holes 4a and 4b other than the injection hole 4c provided in the upper hole 4c, and the filler 5 is pressure-injected only into the injection hole 4c provided in the top end portion, whereby the cavity 3 is injected into almost the whole.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入・充填してトンネル構造を補強し安定化を図るトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具の技術分野に属する。 The present invention relates to a tunnel backfill injection method for reinforcing and stabilizing a tunnel structure by injecting and filling a cavity formed between a back surface of a lining concrete and a ground, and an injection used in the method. It belongs to the technical field of equipment.
トンネルには、覆工コンクリートの背面と地山との間に空洞部(空隙部)が生じている場合がある。空洞部があると、地山に緩みを生じさせる虞があるほか、局所的に不均等な荷重(偏圧)が作用し、覆工コンクリートにひび割れが発生するなどの問題がある。そこで従来、前記空洞部に充填材を注入(裏込注入)することで、覆工コンクリートおよび地山、ひいてはトンネル構造を補強して安定化を図る技術が種々開示されている(例えば、特許文献1〜4参照)。 A tunnel may have a cavity (gap) between the back of the lining concrete and the natural ground. If there is a hollow part, there is a risk of causing looseness in the natural ground, and there are problems such as local uneven load (bias pressure) acting and cracking in the lining concrete. Therefore, various techniques for reinforcing and stabilizing the lining concrete and the ground, and eventually the tunnel structure by injecting a filler into the cavity (back injection) have been disclosed (for example, Patent Documents). 1-4).
しかしながら、前記特許文献1〜4に係る技術は、充填材の材料、注入管及びその取付治具、或いは局所(限定)的な充填方法等に着眼した発明であり、前記空洞部に平面的な広がりがある場合のトンネルの裏込注入方法(主に、覆工コンクリートに穿設する注入孔の配置形態、注入孔への注入手順、注入手段を指す。)に着眼した発明は、現状では見当たらない。
However, the techniques according to
ところで、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に平面的な広がりがある場合のトンネルの裏込注入方法について、具体的に提案したマニュアルがある(非特許文献1〜3参照)。各マニュアルには、覆工コンクリートに穿設する注入孔の配置形態、注入孔への注入手順、注入手段等が詳細に記されている。
以下、各マニュアルを踏まえ、近年、一般的に行われているトンネルの裏込注入方法の概要を簡潔に説明する。
By the way, there is a manual that specifically proposes a tunnel back-injection method in the case where there is a planar spread in the cavity formed between the back surface of the lining concrete and the natural ground (Non-Patent
In the following, based on each manual, an outline of the tunnel back-injection method commonly used in recent years will be briefly described.
1)複数の注入孔は、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計3列〜13列(特には3列)の千鳥格子状に整列させてバランスよく設ける。
2)注入手順は、原則、トンネル縦断方向で高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ一列毎に片押しで注入する。
3)注入手段は、複数の注入孔のすべてに、0.2MPa程度を基準とする圧力注入を行う。充填確認は、注入量と注入圧を同時に監視しながら行う。
4)注入器具は、充填材に発泡ウレタン(非セメント系)を用いる場合は、予め注入管をその下端部(口元)を覆工コンクリート表面から突き出させた(露出させた)状態で注入孔に挿入し、コーキングを施して該注入管をセットしておき、注入作業の際に、前記注入管の口元に注入ホースを接続し、該接続部を、単に番線等の締め付け部材で締め付ける構成で実施する。
1) A plurality of injection holes are arranged in a staggered pattern with a total of 3 to 13 rows (especially 3 rows) in a staggered pattern, with the same number of left and right at the top end of the lining concrete and the positions on both sides in the circumferential direction. Provide.
2) As a general rule, the injection procedure is carried out by pushing one row at a time from the lower row of injection holes in the tunnel longitudinal direction to the higher row of injection holes.
3) The injection means performs pressure injection based on about 0.2 MPa in all of the plurality of injection holes. Filling confirmation is performed while simultaneously monitoring the injection volume and injection pressure.
4) When using foamed urethane (non-cement type) as the filler, the injection device has previously been injected into the injection hole with its lower end (mouth) protruding (exposed) from the surface of the lining concrete. Inserted, caulked, set the injection tube, and in the operation of injection, the injection hose was connected to the mouth of the injection tube, and the connection portion was simply tightened with a fastening member such as a wire To do.
ところで、非特許文献2には、打設スパン毎に、覆工コンクリート天端部周辺90度の範囲内の空洞部に充填材が圧力注入(いわゆる完全充填)されれば、トンネル構造の安定化を十分に図ることができるので、当該非特許文献2が発行された平成19年3月以降、前記天端部周辺90度の範囲内の空洞部に充填材を圧力注入する方法が推奨されている。
ちなみに、これ以前に発行された非特許文献1には、前記天端部周辺90度の範囲が示されていなかったため、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部の全範囲(全体)に充填材を圧力注入する必要があると解されていた。
By the way, in
By the way, since the
A)非特許文献2より、覆工コンクリート天端部周辺90度の範囲内の空洞部に充填材が圧力注入されていればトンネル構造の安定化を図ることができるとの認識はあるものの、現状では、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部の全範囲(全体)に充填材を圧力注入する方法が多く実施されている。
しかし、前記圧力注入は、地山に生じた多数(無数)の小さい隙間にも充填材が密実に注入されてしまう点が懸念される。
というのも、前記小さい隙間の有無は、トンネル構造の安定化を図る上で影響を与えないことが本出願人によるコア抜き確認等の健全性を調査する実験結果で分かっている。よって、空洞部だけでなく、小さい隙間に注入される充填材に要するコストが無駄で、不経済であった。
A) From
However, there is a concern that the pressure injection may inject the filler densely into many (infinite) small gaps generated in the natural ground.
This is because it is known from the results of experiments conducted by the applicant that the soundness of core removal confirmation and the like is investigated that the presence or absence of the small gap does not affect the stabilization of the tunnel structure. Therefore, the cost required for the filler injected not only into the cavity but also into the small gap is useless and uneconomical.
すなわち、前記空洞部の全範囲に充填材を圧力注入する方法はもとより、前記天端部周辺90度の範囲内の空洞部に制限して充填材を圧力注入する方法であったとしても、地山に生じた多数の小さい隙間に多くの充填材が密実に注入される結果、注入孔(削孔)から求めた空洞容積に対し、充填材の最終注入量が必要以上に多すぎて、不経済であるという問題があった。
以下、前記空洞部の全範囲に充填材を圧力注入した本出願人による実施結果を一例として記す。
That is, not only the method of pressure-injecting the filler into the entire range of the cavity, but also the method of pressure-injecting the filler while limiting to the cavity within the range of 90 degrees around the top end, As a result of many fillers being densely injected into a large number of small gaps formed in the mountain, the final injection amount of filler is excessively larger than necessary with respect to the cavity volume obtained from the injection hole (cutting hole). There was a problem of economy.
Hereinafter, an implementation result by the present applicant, in which a filler is pressure-injected in the entire range of the hollow portion, will be described as an example.
前記空洞容積が78(m3)の場合に、前記最終注入量が193(m3)。
前記空洞容積が217(m3)の場合に、前記最終注入量が525(m3)。
前記空洞容積が541(m3)の場合に、前記最終注入量が1,136(m3)。
前記空洞容積が1,231(m3)の場合に、前記最終注入量が3,292(m3)。
前記空洞容積が1,487(m3)の場合に、前記最終注入量が3,561(m3)。
上記5つの実施例を平均すると、注入孔から求めた空洞容積に対し、実に約2.45倍もの多くの充填材を注入していることが分かった。
When the cavity volume is 78 (m 3 ), the final injection amount is 193 (m 3 ).
When the cavity volume is 217 (m 3 ), the final injection amount is 525 (m 3 ).
When the cavity volume is 541 (m 3 ), the final injection amount is 1,136 (m 3 ).
When the cavity volume is 1,231 (m 3 ), the final injection amount is 3,292 (m 3 ).
When the cavity volume is 1,487 (m 3 ), the final injection amount is 3,561 (m 3 ).
On average, it was found that about 2.45 times as much filler as the cavity volume determined from the injection hole was injected.
また、圧力注入は、注入量と注入圧(例えば、0.2MPa)を同時に監視しながら行われるので、精緻な作業が要求され、手間がかかる。よって、すべての注入孔へ充填材を圧力注入で注入すると、煩雑であり、注入作業が長期化する問題もあった。
したがって、上述した本出願人による実験結果および実施結果を踏まえると、従来の前記各マニュアルに基づくトンネルの裏込注入方法は、不合理、且つ不経済であると云わねばならない。
Moreover, since pressure injection is performed while simultaneously monitoring the injection amount and the injection pressure (for example, 0.2 MPa), precise work is required and takes time and effort. Therefore, injecting the filler into all the injection holes by pressure injection is complicated, and there is a problem that the injection operation is prolonged.
Therefore, it is necessary to say that the conventional tunnel back-injection method based on the manuals described above is irrational and uneconomic based on the above-described experimental results and implementation results by the applicant.
B)次に注入器具に着目すると、従来は、注入作業の際に、前記注入管の口元に注入ホースを接続し、該接続部を、単に番線等の締め付け部材で締め付けて実施していた。
よって、特に圧力注入を実施しているときは、急激な圧力上昇が発生する等して注入管の口元から注入ホースが抜け外れ、注入中の未発泡材料(充填材)が漏出する問題があった。
前記未発泡材料は、発泡が完全に終了していない状態のため、通行中の車両へ飛散(落下)すると、付着力が極めて強く、取り除くことが至難となる。また、比重が軽い(0.03g/cm3未満)ため、運転者の前方に飛散したとき、交通事故の発生が危惧される。さらに、なにより注入作業が遅延するほか、充填材に要するコストがその分無駄になり、不経済であった。
B) Next, paying attention to the injection device, conventionally, during the injection operation, an injection hose was connected to the mouth of the injection tube, and the connecting portion was simply tightened with a fastening member such as a wire.
Therefore, particularly when pressure injection is performed, there is a problem that the injection hose comes off from the mouth of the injection pipe due to a sudden rise in pressure, etc., and the unfoamed material (filler) being injected leaks out. It was.
Since the unfoamed material is in a state where foaming is not completely completed, if the unfoamed material is scattered (dropped) on a passing vehicle, the adhesion is extremely strong and it is difficult to remove. Moreover, since the specific gravity is light (less than 0.03 g / cm 3 ), there is a concern that a traffic accident may occur when it is scattered in front of the driver. In addition, the injection work is delayed, and the cost required for the filler is wasted, which is uneconomical.
また、注入管の下端部(口元)を覆工コンクリート表面から露出させた状態でセットするので、注入作業終了後に当該露出部をサンダー等でカットする作業が必要となり、手間がかかる。加えてこの作業は、カット時に充填材及び注入管の粉が飛散するため作業環境が悪化するという問題もあった。
さらに、従来の注入ホースは耐熱性を有さないものが多い。よって、充填材として発泡ウレタンを用いる場合、ウレタンの発泡により熱(150〜170℃)が生じる結果、注入ホースが破れて充填材が漏出する危惧があった。耐圧性も十分とは云えなかった。
Moreover, since it sets in the state which exposed the lower end part (mouth | mouth) of the injection pipe from the lining concrete surface, the operation | work which cuts the said exposed part with a sander etc. after completion | finish of injection | pouring work is required, and takes time. In addition, this work has a problem that the working environment is deteriorated because the filler and the powder in the injection tube are scattered during cutting.
Furthermore, many conventional injection hoses do not have heat resistance. Therefore, when foaming urethane is used as the filler, heat (150 to 170 ° C.) is generated due to foaming of the urethane. As a result, the injection hose may be broken and the filler may leak out. The pressure resistance was not sufficient.
本発明の目的は、本出願人による覆工コンクリート等の健全性を調査する実験結果、および従来技術(上記各マニュアル)に基づく実施結果を踏まえ、充填材の注入手段に工夫を施すことにより、前記健全性を維持しつつ充填材の注入量を飛躍的に削減できる等、合理的、且つ経済的にトンネル構造の安定化を図ることができるトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具を提供することである。 The purpose of the present invention is to devise the filler injection means based on the experimental results of investigating the soundness of lining concrete, etc. by the applicant, and the results of implementation based on the prior art (each manual above), A tunnel back-injection method capable of rationally and economically stabilizing the tunnel structure, such as dramatically reducing the amount of filler injected while maintaining the soundness, and an injection device used in the method Is to provide.
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入するトンネルの裏込注入方法において、
前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、
前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする。
As a means for solving the problems of the background art, the tunnel backfill injection method according to the invention described in
A plurality of injection holes through which the lining concrete is penetrated toward the hollow portion are provided at the top end portion of the lining concrete and positions on both sides in the circumferential direction thereof, and are arranged at intervals in the tunnel axis direction. ,
Among the plurality of injection holes, when the filler is injected from the low and high rows of injection holes into the high row of injection holes, the filler is applied to the low rows of injection holes other than the injection holes provided at the top end portion. The filling material is injected into almost the entire cavity by injecting a constant amount and pressure-injecting the filling material only into the injection hole provided in the top end portion.
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔は、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計3列〜13列に整列させて設けることを特徴とする。
The invention described in
請求項3に記載した発明は、請求項1又は2に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔を、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計5列〜13列に整列させて設ける場合であって、
前記複数の注入孔のうち、天端部に設けた注入孔を境として、一側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入し、次に他側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することを特徴とする。
The invention described in
Among the plurality of injection holes, the filling material is quantitatively injected in order from the lower row of injection holes provided in one side portion to the higher row of injection holes, with the injection hole provided at the top end as a boundary. The filler is quantitatively injected in order from the lower row of injection holes provided in the portion to the higher row of injection holes, and then the filler is pressure-injected only in the injection holes provided in the top end portion.
請求項4に記載した発明は、請求項1〜3のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔を、前記覆工コンクリートを平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に配設することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the tunnel back-injection method according to any one of the first to third aspects, the plurality of injection holes are substantially the same as when the lining concrete is viewed from the plane direction. It is arranged in a staggered pattern.
請求項5に記載した発明は、請求項1〜4のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記充填材は、発泡倍率が12倍、30倍、又は40倍のウレタンから成ることを特徴とする。
The invention described in
請求項6に記載した発明は、請求項1〜5のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記覆工コンクリートの打設スパン毎に行うことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the tunnel back-injection method according to any one of the first to fifth aspects, the method is performed for each casting span of the lining concrete.
請求項7に記載した発明に係る注入器具は、前記請求項1〜6のいずれかに記載したトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具であって、
前記注入器具は、前記注入孔に挿入される注入管と、注入ホースと、該注入管と注入ホースとを一連に接続するソケット及びプラグとからなり、
前記注入管の下端部と接続されたソケットが、前記注入孔の挿入口に嵌め込まれて前記注入管を注入孔へ貫通するように起立させておき、前記ソケットにプラグが連結され該プラグに注入ホースが接続されると前記注入管と注入ホースとが一連に接続されて、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入する構成となることを特徴とする。
An injection device according to the invention described in
The injection device comprises an injection tube inserted into the injection hole, an injection hose, and a socket and a plug for connecting the injection tube and the injection hose in series,
A socket connected to the lower end of the injection tube is fitted into the insertion port of the injection hole and is erected so as to penetrate the injection tube to the injection hole, and a plug is connected to the socket and injected into the plug. When the hose is connected, the injection pipe and the injection hose are connected in series, and the filling material is injected into the cavity formed between the back surface of the lining concrete and the ground. .
請求項1〜6に係るトンネルの裏込注入方法によれば、複数列(3列〜13列)に整列させて設けた注入孔のうち、トンネル縦断方向で高低の最も高い列(即ち、天端部)に設けた注入孔のみ圧力注入を行い、これ以外の低い列の注入孔には定量注入を行うので、以下の効果を奏する。
1)精緻な作業が要求され、手間がかかる圧力注入を、天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来技術と比し、注入作業を速やかに行うことができる。よって、工期の短縮に寄与できる等、経済性が高い。
2)地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、前記天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、充填量を飛躍的に削減でき、非常に経済的である。
3)覆工コンクリート等の健全性(空洞充填確認のための管理データ、コア抜き試験、内視鏡検査等)についても、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来方法の場合と同等に維持することができ、トンネル構造の安定化を図ることができる。
According to the tunnel back-injection method according to any one of
1) Since precise work is required and time-consuming pressure injection can be limited only to the injection holes provided at the top end, the injection work is less than the conventional technique in which pressure injection is performed for all injection holes. It can be done promptly. Therefore, it is highly economical because it can contribute to shortening the construction period.
2) Since the portion of the pressure injection that is highly likely to be filled with the filler in a large number of small gaps in the natural ground can be limited to the injection hole provided at the top end portion, the filling amount is greatly increased. Can be reduced and it is very economical.
3) The soundness of lining concrete, etc. (management data for confirmation of cavity filling, core removal test, endoscopic inspection, etc.) is equivalent to that of the conventional method in which pressure is injected into all injection holes. Can be maintained, and the tunnel structure can be stabilized.
請求項7に係るトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具によれば、以下の効果を奏する。
4)注入管と注入ホースとを、ソケット及びプラグを介して強固に一連に連結して実施できるので、圧力注入する場合に急激な圧力上昇が発生する等しても、注入管の口元から注入ホース(又はソケット)が抜け外れる虞がない。よって、注入中の未発泡材料(充填材)が漏出することもないので、施工性、経済性、安全性に優れている。
5)注入作業終了後に注入管の下端部からソケットを外すと、注入管の下端部は注入孔内に必然的に収まるので(図7参照)、従来方法のような注入管の下端部をカットする手間も省ける。また、注入孔の下端開口部を塞ぐコーティング作業にスムーズに移行できるので作業性がよい。さらに、カット時に充填材及び注入管の粉が飛散する虞もないので作業環境が悪化することもない。
6)その他、注入ホース又は注入管に耐熱性、耐圧性を有する材質を用いることにより、作業効率をさらに高めることもできる。
According to the injection device used in the tunnel back-injection method according to
4) Since the injection tube and the injection hose can be firmly connected in series via a socket and a plug, even if a sudden pressure rise occurs when pressure is injected, injection from the mouth of the injection tube There is no risk of the hose (or socket) coming off. Therefore, the unfoamed material (filler) being injected does not leak out, so that it is excellent in workability, economy, and safety.
5) When the socket is removed from the lower end of the injection tube after the completion of the injection operation, the lower end of the injection tube inevitably fits in the injection hole (see FIG. 7), so the lower end of the injection tube as in the conventional method is cut. You can save time and effort. Moreover, since it can transfer to the coating operation | work which plugs up the lower end opening part of an injection hole smoothly, workability | operativity is good. Furthermore, since there is no possibility that the filler and the powder in the injection tube will be scattered during cutting, the working environment will not be deteriorated.
6) In addition, work efficiency can be further improved by using a material having heat resistance and pressure resistance for the injection hose or the injection pipe.
本発明に係るトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入するトンネルの裏込注入方法において、前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする(請求項1記載の発明)。
要するに、このトンネルの裏込注入方法は、精緻な作業が要求され、手間がかかり、且つ地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、トンネル縦断方向で高低の最も高い列(即ち、天端部)に設けた注入孔のみに制限し、該注入孔を除いた低い列の注入孔には充填材を定量注入することにより、非常に合理的、且つ経済的に覆工コンクリートおよび地山、ひいてはトンネル構造の安定化を図る技術的思想に立脚している。
以下、本発明に係るトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具の実施例を図面に基づいて説明する。
A tunnel backfill injection method according to the present invention is a tunnel backfill injection method in which a filler is injected into a cavity formed between the back surface of a lining concrete and a natural ground. A plurality of injection holes penetrating the concrete are provided at the top end portion of the lining concrete and the positions on both sides in the circumferential direction thereof, and are arranged at intervals in the tunnel axis direction, of the plurality of injection holes. When the filler is injected from the low and high rows of injection holes into the high row of injection holes, the filler is quantitatively injected into the low rows of injection holes other than the injection holes provided in the top end, The filler is injected into almost the entire cavity by pressure-injecting the filler only into the injection hole provided in the portion (the invention according to claim 1).
In short, this tunnel back-injection method requires precise work, takes time, and places pressure injection where there is a high risk that the filler will be infused into many small gaps in the ground. Is limited only to the injection holes provided in the highest row (that is, the top end) of the height in the tunnel longitudinal direction, and by quantitatively injecting the filler into the injection holes in the lower row excluding the injection holes, It is based on the technical idea to stabilize the lining concrete, ground, and eventually the tunnel structure very rationally and economically.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a tunnel backfill injection method and an injection device used in the method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は、実施例1に係るトンネルの裏込注入方法を概略的に示している。
このトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリート1の背面と地山2との間に生じた空洞部3に充填材5を注入する方法であり、前記空洞部3へ向かって覆工コンクリート1を貫通させた複数(図示例では打設スパンS毎に9個)の注入孔4を、同覆工コンクリート1の天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向Xにそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔4のうち、高低の低い列の注入孔4から高い列の注入孔4へ充填材5を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔4c以外の低い列の注入孔4a、4bへは充填材5を定量注入し、該天端部に設けた注入孔4cのみ充填材5を圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体に充填材5を注入する(請求項1記載の発明)。
前記注入孔4(4a〜4c)へ充填材5を注入する手段は、図5に示したように、前記注入孔4へ貫通させてセットした注入器具10を用いて行う。該注入器具10の具体的な構成は後述する。
ちなみに、前記天端部に設ける注入孔4cを、トンネル天端(最頂部)から若干ずらした位置(近傍位置)に設けているのは、トンネル天端に設けると車両通行を全面禁止しなければならない車両通行規制上の問題からである。
1 to 4 schematically show a tunnel back-injection method according to the first embodiment.
This tunnel back-injection method is a method in which a
As shown in FIG. 5, the means for injecting the
Incidentally, the
なお、本実施例1に係る注入孔4は、覆工コンクリート1の天端部及びその周方向Y(図1B等参照)両側の位置に左右同数(1列)ずつ、1500〜1700mm程度の間隔をあけて計3列に設けて実施しているが、これに限定されない。前記空洞部3の大きさやトンネルの大きさ(トンネル内空断面積)に応じ、覆工コンクリート1の周方向(Y)へ3列〜13列の間で適宜設計変更可能である。ちなみに後述する実施例2では、5列に整列させた場合の実施例を示している。
これに伴い、本実施例1に係る注入孔4(径(φ)=28〜30mm程度)は、前記覆工コンクリート1を平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に計9個設けて実施しているが、穿設個数は勿論これに限定されない。ただし、隣接する注入孔4と、1500〜1700mm程度の間隔をあけて設けることが好ましい。
本実施例1に係る覆工コンクリート1の打設スパンSは、10.5mであるが、6m、9m、又は12mで実施する場合もある。
また、前記充填材5は、比重が軽く、発泡倍率が大きいものが好ましい。ちなみに、本実施例1では、発泡倍率が40倍の発泡ウレタンが用いられているが、発泡倍率が12倍、又は30倍の発泡ウレタンで実施することもできる。該発泡ウレタンは、40〜60秒程度で急速に固化(硬化)する性質を有するので施工時のロスがなく、作業性が良い。
In addition, the
Accordingly, the injection holes 4 (diameter (φ) = about 28 to 30 mm) according to the first embodiment are implemented by providing a total of nine in a staggered pattern when the lining
Although the placing span S of the lining
The
この実施例1に係るトンネルの裏込注入方法は、具体的に以下の手法で行う。
先ず、図2A、Bに概略的に示したように、高低の低い列の注入孔4a、4bのうち左側の注入孔4aに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4a1→4a2→4a3の順に充填材5を定量注入する。
The tunnel back-injection method according to the first embodiment is specifically performed by the following method.
First, as schematically shown in FIGS. 2A and 2B, the injection holes 4a 1 → 4a 2 → 4a are formed along the tunnel axis direction X in the
前記定量注入とは、隣接する注入孔(例えば、4a2、4c1)へ充填材5の流出(リーク)が確認されるか否かに拘わらず、予め設定された充填量を所要の注入孔(例えば、4a1)へ注入すると注入作業を終了する方法であり、前記充填量は、施工時の注入孔(例えば、4a1)の削孔検尺結果等、汎用される方法により設定される。以下の実施例2についても同様の技術的思想とする。
The above-mentioned fixed injection is a predetermined injection hole regardless of whether or not the outflow (leakage) of the
次に、図3A、Bに概略的に示したように、右側の注入孔4bに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4b1→4b2→4b3の順に充填材5を定量注入する。
Next, as schematically shown in FIGS. 3A and 3B, the
しかる後、図4A、Bに概略的に示したように、高低の最も高い列(天端部)の注入孔4cに、トンネル軸方向に沿って注入孔4c1→4c2→4c3の順に充填材5を圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体(全域)に充填材5を注入する。
Thereafter, as schematically shown in FIGS. 4A and 4B, the injection holes 4c in the highest row (the top end) of the height are arranged in the order of injection holes 4c 1 → 4c 2 → 4c 3 along the tunnel axis direction. By filling the
前記圧力注入は、従来の裏込注入方法で採用される手法とほぼ同様の手法で行う。すなわち、注入量と注入圧を同時に監視しながら注入作業を進める。覆工コンクリート1に、0.2MPa程度以上の圧力が加わらないように管理する。また、覆工コンクリート1に新たなひび割れ等の変状を発生させないように監視する。このようにして、覆工コンクリート1に、0.2MPa程度以上の圧力が作用した場合、直ちに注入作業を中止し、次の注入孔への注入作業を行う。以下の実施例2についても同様の技術的思想とする。
The pressure injection is performed by a technique substantially similar to the technique employed in the conventional backfill injection method. That is, the injection operation is performed while simultaneously monitoring the injection amount and the injection pressure. The lining
以上の作業工程を、覆工コンクリート1の打設スパン毎(複数スパン毎でも可)に繰り返し行い、前記空洞部3のほぼ全体を充填するのである。
The above work process is repeated for every placement span (or even a plurality of spans) of the lining
なお、本実施例1では、低い列の注入孔4a、4bのうち、左側の注入孔4aから注入作業を開始したが、右側の注入孔4bから開始してもよい。
また、覆工巻厚が薄く、充填材の偏り(片寄り)によって覆工コンクリート1が変形し、新たなひび割れが発生する虞のある場合は、左右交互(4a1→4b1→4a2→4b2→・・・)に注入し、バランスのとれた注入手順で実施してもよい。
In the first embodiment, the injection operation is started from the
In addition, when the lining winding thickness is thin and the lining
次に、本実施例1に係るトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具10について説明する。
この注入器具10は、図5に示したように、前記注入孔4内へ挿入される注入管11と、注入ホース12と、該注入管11と注入ホース(攪拌ホース)12とを一連に接続するソケット(例えば、公知の水栓ソケット)13及びプラグ(例えば、水栓ソケット用プラグ)14とからなる。
本実施例では、図6に示したように、前記注入管11の下端部が嵌め込まれて接続されたソケット13を、予め穿設した注入孔4の挿入口に嵌め込み、前記注入管11が注入孔4へ貫通するように起立させておく。この状態で、実際に注入孔4へ注入作業を行うに際し、前記注入ホース12と接続されたプラグ14を前記ソケット13にねじ込んで(又は嵌め込んで)強固に連結する。そうすると、前記注入管11と注入ホース12とが一連に接続され、覆工コンクリート1の背面と地山2との間に生じた空洞部3に充填材5を注入する作業を行うことができる(図5参照)。なお、前記ソケット13に先ずプラグ14をねじ込んで(又は嵌め込んで)強固に連結した後、該プラグ14に注入ホース12を接続する手順で実施することも勿論できる。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the
前記ソケット13は、上方の小径筒部と下方の大径筒部とからなり、該上方の小径筒部内に前記注入管11の下端部が深く密接に差し込まれて接続される。前記小径筒部の内径は上方から下方へ向かって幅狭のテーパー状に形成されており、前記注入管11の下端部は容易に抜け外れない構成とされている。
本実施例に係るソケット13は、前記上方の小径筒部の外径が、前記注入孔4の孔径(28〜30mm程度)より僅かに小径とし、下方の大径筒部の外周面に鉛直に設けたリブ13aが、前記注入孔4の下端開口部の孔内面へ、数mm〜10mm程度食い込んで摩擦力(固定力)を得る構成で嵌め込まれている。前記ソケット13の大径筒部の内周面には雌ねじが切られており、前記プラグ14の上部(挿入部)に形成された雄ねじがねじ込まれて固定されている。
なお、前記注入管11の上端は、前記地山2から50mm程度離して位置決めすることが注入作業上好ましい(図7参照)。
また、前記注入ホース12の中には、耐圧性を向上させるべく、ビニロン繊維(φ=0.1〜0.2mm)が網状に組み込まれている。注入管11および注入ホース12には、耐熱性を有する材質を用いることが好ましい。
なお、図示は省略するが、圧力注入を行う場合には圧力計を設備する。ちなみに図中の符号15は、注入管11の外周面と注入孔4の内周面との隙間を埋め、空洞部3へ充填した充填材5が固化する前に注入孔4を逆流してトンネル内部に向かって漏出することを防ぐウエスを示し、符号16はホースバンドを示している。
The
In the
In addition, it is preferable for the injection work that the upper end of the
Further, in the
Although illustration is omitted, a pressure gauge is provided when pressure injection is performed. Incidentally,
注入作業を終了した後は、前記注入管11から前記ソケット13を引き抜き、注入ホース12とプラグ14のみ次の注入孔4へ移動させ、次の注入孔4へ予めセットしておいた別異の注入管11が接続されたソケット13へ当該プラグ14を連結する手法で順に行う(図6を援用して参照)。前記注入管11から引き抜いたソケットはストックしておく。
一方、注入作業が終了し、ソケット13を引き抜いた注入管11は埋め殺し、図7に示したように、注入孔4の下端開口部をエポキシ樹脂17でコーティング(シール)する等の仕上げを行う。
After finishing the injection operation, the
On the other hand, the injection operation is completed, the
図8〜図14は、実施例2に係るトンネルの裏込注入方法を概略的に示している。
この実施例2は、上記実施例1が複数の注入孔4を、覆工コンクリート1の周方向Yへ3列に整列させて実施しているのに対し、5列に整列させて実施していることが主に相違する。
なお、複数の注入孔5を5列に整列させて実施すると、注入手順のバリエーションは大きく広がる。よって図示例では、注入作業の迅速性(連続性)、およびトンネル構内の車両通行規制の緩和等を考慮し、最も合理的な注入手順で実施している。
8 to 14 schematically show the tunnel back-injection method according to the second embodiment.
In the second embodiment, the plurality of
Note that if the plurality of
即ち、この実施例2に係るトンネルの裏込注入方法は、前記覆工コンクリート1を貫通する複数(図示例では打設スパンS毎に17個)の注入孔4を、同覆工コンクリート1の天端部及びその周方向両側の位置に左右同数(2列)ずつ、計5列に整列させて設け、該5列に設けた複数の注入孔4のうち、天端部に設けた注入孔4eを境として、一側部分(図示例では左側)に設けた低い列の注入孔4aから高い列の注入孔4cへ順に充填材5を定量注入し、次に他側部分(図示例では右側)に設けた低い列の注入孔4bから高い列の注入孔4dへ順に充填材5を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔4eのみ充填材5を圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体に充填材5を注入する(請求項3記載の発明)。
前記注入孔4(4a〜4e)へ充填材5を注入する手段は、既に説明した前記注入器具10を用いて行う(前記段落[0035]〜[0037]参照)。
That is, in the tunnel backfill injection method according to the second embodiment, a plurality of injection holes 4 (17 in the illustrated example for each placement span S) penetrating the lining
The means for injecting the
なお、本実施例2に係る覆工コンクリート1の打設スパンSは、上記実施例1と同様に、10.5mであるが、6m、9m、又は12mで実施する場合もある。
本実施例2に係る注入孔4(径(φ)=28〜30mm程度)は、前記覆工コンクリート1を平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に計17個設けて実施しているが、穿設個数は勿論これに限定されない。ただし、隣接する注入孔4と、1500〜1700mm程度の間隔をあけて設けることが好ましい。
また、前記充填材5は、上記実施例1と同様に、発泡倍率が40倍のウレタンが好適に用いられるが、発泡倍率が12倍、又は30倍の発泡ウレタンで実施することもできる。
In addition, although the placement span S of the lining
The injection holes 4 (diameter (φ) = about 28 to 30 mm) according to the second embodiment are implemented by providing a total of 17 in a staggered pattern when the lining
Further, as in the first embodiment, the
この実施例2に係るトンネルの裏込注入方法は、具体的に以下の手法で行う。
先ず、図10と図11に概略的に示したように、天端部に設けた注入孔4eを境として、一側部分(図示例では左側)に設けた低い列の注入孔4aに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4a1→4a2→4a3の順に充填材5を定量注入する。次に、隣接する高い列の注入孔4cに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4c1→4c2→4c3→4c4の順に充填材5を定量注入する。
なお、注入孔4aを注入した後、隣接する注入孔4cに注入する意義、すなわち注入孔4aを注入した後、対局する注入孔4bへ注入する手順を採用しないのは、注入作業の作業効率性がよく、車両通行規制の煩雑化を回避できるからである。
The tunnel back-injection method according to the second embodiment is specifically performed by the following method.
First, as schematically shown in FIGS. 10 and 11, a tunnel is formed in a low row of
The significance of injecting into the
次に、図12と図13に概略的に示したように、他側部分(図示例では右側)に設けた低い列の注入孔4bに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4b1→4b2→4b3の順に充填材5を定量注入する。次に、隣接する高い列の注入孔4dに、トンネル軸方向Xに沿って注入孔4d1→4d2→4d3→4d4の順に充填材5を定量注入する。
Next, as schematically shown in FIGS. 12 and 13, injection holes 4 b 1 → 4 b are formed along the tunnel axis direction X in the lower row of
しかる後、図14と図15に概略的に示したように、前記天端部に設けた注入孔4eに、トンネル軸方向に沿って注入孔4e1→4e2→4e3の順に充填材5を圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体に充填材5を注入する。
以上の作業工程を、覆工コンクリート1の打設スパン毎(複数スパン毎でも可)に繰り返し行い、前記空洞部3のほぼ全体を充填するのである。
Thereafter, as schematically shown in FIGS. 14 and 15, the
The above work process is repeated for every placement span (or even a plurality of spans) of the lining
なお、本実施例2では、図中左端の注入孔4aから注入作業を開始したが、右端の注入孔4bから開始してもよい。
また、覆工巻厚が薄く、充填材の偏りによって覆工コンクリート1が変形し、新たなひび割れが発生する虞のある場合は、左右交互(4a1→4b1→4c1→4d1→・・・)に注入し、バランスのとれた注入手順で実施してもよい。
要するに、前記注入孔4へ充填材5を注入する手順は、図示例で説明した手順が最良の形態であるが、天端部に設けた注入孔4e(4e1〜4e3)へ注入した充填材5が、その両側の注入孔4cおよび4dへ事前に定量注入した充填材5で堰き止められる構成であれば、種々のバリエーションでの実施が可能である。
In the second embodiment, the injection operation is started from the
If the lining winding thickness is thin and the lining
In short, the procedure of injecting the
さらに、本実施例2では、複数の注入孔4を、覆工コンクリート1の天端部及びその周方向両側の位置に左右同数(2列)ずつ、計5列に整列させて実施しているが、これに限定されない。
図示は省略するが、例えば、複数の注入孔4を、覆工コンクリート1の天端部及びその周方向両側の位置に左右3列(又は4列又は5列又は6列)ずつ、計7列(又は9列又は11列又は13列)に整列させて実施することもできる。このような場合でも、上記実施例2と同様に、天端部に設けた注入孔を境とし、一側部分と他側部分に2分して、片側ずつ低い列の注入孔から高い列の注入孔に順に充填材を定量注入し、最後に天端部に設けた注入孔に圧力注入することにより、前記空洞部3のほぼ全体を充填できるのである。
Furthermore, in the second embodiment, the plurality of
Although illustration is omitted, for example, a plurality of
したがって、上記実施例1、2に係るトンネルの裏込注入方法によれば、覆工コンクリート1の周方向Yに複数列(特には3列〜13列)に整列させた前記注入孔4のうち、トンネル縦断方向で高低の最も高い天端部に設けた注入孔のみ圧力注入を行い、これ以外の低い列の注入孔には定量注入を行うので、以下の効果を奏する。
1)精緻な作業が要求され、手間がかかる圧力注入を、天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来技術と比し、注入作業を速やかに行うことができる。よって、工期の短縮に寄与できる等、経済性が高い。
2)地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、前記天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、充填量を飛躍的に削減でき、非常に経済的である。
ちなみに図16は、本出願人による非公知の実験結果を表で示している。本出願人は、21回もの実験を行った。その結果、前記21回の実験例を平均すると、注入孔4から求めた空洞容積に対し、約1.26倍の充填量で空洞部3のほぼ全体を充填できていることが分かった。この実験結果を、図17に示すようにグラフ化すると、ほぼ正比例となり、当該実験の正確性を裏付けている。
これは、注入孔に対するすべての注入作業を圧力注入で行う従来方法の約2.45倍(前記段落[0010]参照)の充填材5の充填量と比し、飛躍的に削減できていることがわかる。具体的に、例えば、空洞容積が1000(m3)の場合に、従来方法では、約2450(m3)もの充填材5を必要とするのに対し、本発明によると、約1260(m3)の充填材5で足り、ほぼ半減する。費用に換算すると、場合によっては数億円程度の格差が生じることもある。
3)また、前記2)の実験中、及び実験後の覆工コンクリート等の健全性(空洞充填確認のための管理データ、コア抜き試験、内視鏡検査等)を調査した結果、具体的な数値等は割愛するが、前記従来方法と同等に維持でき、トンネル構造の安定化を図ることができることが分かった。
Therefore, according to the tunnel backfill injection method according to the first and second embodiments, among the injection holes 4 aligned in the circumferential direction Y of the lining
1) Since precise work is required and time-consuming pressure injection can be limited only to the injection holes provided at the top end, the injection work is less than the conventional technique in which pressure injection is performed for all injection holes. It can be done promptly. Therefore, it is highly economical because it can contribute to shortening the construction period.
2) Since the portion of the pressure injection that is highly likely to be filled with the filler in a large number of small gaps in the natural ground can be limited to the injection hole provided at the top end portion, the filling amount is greatly increased. Can be reduced and it is very economical.
Incidentally, FIG. 16 shows a table of the results of unknown experiments by the applicant. The applicant has conducted 21 experiments. As a result, on average, the 21 experimental examples were found to fill almost the
This is drastically reduced compared to the filling amount of the
3) In addition, as a result of investigating the soundness of the lining concrete, etc. during the experiment of 2) and after the experiment (management data for confirming cavity filling, core removal test, endoscopic inspection, etc.) Although the numerical values and the like are omitted, it was found that the tunnel structure can be stabilized by maintaining the same as the conventional method.
以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。 The embodiments have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the illustrated examples, and includes a range of design changes and application variations that are usually made by those skilled in the art without departing from the technical idea thereof. I will mention that just in case.
1 覆工コンクリート
2 地山
3 空洞部
4 注入孔
5 充填材
10 注入器具
11 注入管
12 注入ホース
13 ソケット
13a リブ
14 プラグ
15 ウエス
16 ホースバンド
17 エポキシ樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、
前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする、トンネルの裏込注入方法。 In the tunnel backfill injection method of injecting filler into the cavity created between the back of the lining concrete and the natural ground,
A plurality of injection holes through which the lining concrete is penetrated toward the hollow portion are provided at the top end portion of the lining concrete and positions on both sides in the circumferential direction thereof, and are arranged at intervals in the tunnel axis direction. ,
Among the plurality of injection holes, when the filler is injected from the low and high rows of injection holes into the high row of injection holes, the filler is applied to the low rows of injection holes other than the injection holes provided at the top end portion. A tunnel back-injection method, characterized by injecting a filler into almost the entire cavity by injecting a fixed amount and pressure-injecting the filler only into an injection hole provided at the top end.
前記複数の注入孔のうち、天端部に設けた注入孔を境として、一側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入し、次に他側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することを特徴とする、請求項1又は2に記載したトンネルの裏込注入方法。 In the case where the plurality of injection holes are provided at the top end portion of the lining concrete and the positions on both sides in the circumferential direction, the same number of left and right, arranged in a total of 5 to 13 rows,
Among the plurality of injection holes, the filling material is quantitatively injected in order from the lower row of injection holes provided in one side portion to the higher row of injection holes, with the injection hole provided at the top end as a boundary. The filling material is pressure-injected only in the injection hole provided in the top end portion after quantitatively injecting the filling material in order from the low-row injection hole provided in the portion to the high-row injection hole. Or the tunnel back-injection method described in 2.
前記注入器具は、前記注入孔に挿入される注入管と、注入ホースと、該注入管と注入ホースとを一連に接続するソケット及びプラグとからなり、
前記注入管の下端部と接続されたソケットが、前記注入孔の挿入口に嵌め込まれて該注入管を注入孔へ貫通するように起立させておき、前記ソケットにプラグが連結され該プラグに注入ホースが接続されると前記注入管と注入ホースとが一連に接続されて、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入する構成となることを特徴とする、注入器具。 An injection device for use in the tunnel back-injection method according to any one of claims 1 to 6,
The injection device comprises an injection tube inserted into the injection hole, an injection hose, and a socket and a plug for connecting the injection tube and the injection hose in series,
A socket connected to the lower end portion of the injection tube is fitted into the insertion port of the injection hole and is erected so as to penetrate the injection tube to the injection hole, and a plug is connected to the socket and injected into the plug. When the hose is connected, the injection pipe and the injection hose are connected in series, and the filling material is injected into the cavity formed between the back surface of the lining concrete and the ground. , Injection device.
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