JPH03208912A - 地下空間内側から施工される固化杭の造成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トンネル等の既設地下空間に対して、その周
囲の水平および上側を含む任意の方向の地盤に、固化杭
を造成し、地盤を改良する方法および装置に関する。

（従来の技術およびその課題） 例えば既設のトンネル等の拡大、地中での接合、あるい
は分岐などを工事を行う場合、トンネルの周囲の地盤改
良を、トンネルの内側から行う場合がある。

従来、この種の地盤改良工法のひとつとして、薬液注入
工法は、１回のボーリングで地盤改良できる範囲や強度
を、薬液の種類、注入圧、あるいは注入量で制御しよう
とするが、地盤の浸水性や性状が十分に把握できないた
め、現状の技術では的確な制御が難しい。また、薬液を
高圧で噴射するため、隣接する他の地中埋設物等に悪影
響を与えるという問題、αがあった。

また、深層混合処理工法と呼ばれる一連の工法は、地盤
改良できる範囲および強度など品質の面で薬液注入工法
より優れるが、現状の技術では下方向に掘削することを
前提としており、水平もしくは上方向の地盤を改良する
ことができないという問題点があった。

さらに噴射撹拌工法においては高圧の固化液を噴射しな
がら他山村とともに撹拌するため、構造物近傍では利用
に適さない問題があった。

本発明は、こうした従来の問題点に着目し、既設地下空
間に対して、水平および上側を含む任意の方向の地盤に
固化杭を造成して、地盤を改良する方法および装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、地下空間内側から
施工される固化杭の造成方法において、掘削孔に低圧の
泥水を循環させつつ、地下空間の壁面から掘削機を前進
させて比較的に小径の孔をボーリングし、続いて掘削機
を後退させて拡径方向にボーリングした後に、同化杭材
料を掘削孔内に充填する。

また、これに用いられる造成装置として、回転しながら
軸方向に移動する掘削機の推進ロッドと、推進ロッドの
前進に伴い比較的に小径の孔をボーリングする前進用ビ
ットと、リンク機構を介して掘削機の回転径方向に拡が
るとともに掘削機の後退に伴い比較的に大径の孔をボー
リングする後退用ビットとを設け、掘削孔に泥水を循環
させる送泥水路と排泥水路並びに固化杭材料を圧送する
固化杭材料充填路とを推進ロッドの内部を通して配設し
た。

（作用） 固化杭の造成される掘削孔を、低圧の泥水を循環させつ
つ、掘削機の前進と後退の２段階でボーリングするとと
もに、この掘削孔に固化杭材料を充填するので、地下空
間に対して水平および上方向を含む任意の方向の地盤に
固化杭を造成することが可能となるとともに、泥水を循
環させることにより、孔内から掘削土を搬出するととも
に、孔内にある程度の水圧を与えて、切羽部分の崩壊を
防止する。したがって、周辺地盤に高圧をかけることが
なく、隣接する埋設物等に悪影響を与えることを防止で
きる。

また、これに用いられる装置として、掘削機を介して前
進、後退する推進ロンドに、前進用ビットと、後退時に
拡径する後退用ビットとを備えることにより、掘削機に
よって地下空間の壁面に空けられる孔の開口面積を同化
杭の径より小さくすることが可能となり、固化抗を配設
する自由度を拡げることがでとる。そして、掘削孔に低
圧の泥水を循環させる送泥水路と排泥水路並びに固化杭
材料を圧送する固化杭材料充填路とを推進ロンドの内部
を通して配設したため、ボーリング工程と固化杭材料の
充填工程を連続的かつ効率的に行える。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図はｉ削機１の先端部分を示しており、推進ロッド
２は図示しない推進機構によりチャッキングされ、回転
しながらその軸方向に駆動される。

推進ロッド２の先端には軸方向に伸縮可能なジヤツキ３
が設けられ、このツヤツキ３の先端にその回転中心を挟
んで左右に延びる前進用ビット５が固定的に設けられる
。この前進用ビット５は推進ロッド２を回転しながら前
進させることにより、ビット艮に応じた所定径の孔を掘
削する。

ジヤツキ３の先端には前進用とット５と直交する位置に
２本のビットアーム６がビン７を介して回動自在に連結
されるとともに、推進ロッド２の先端にはその回転中心
を挾んで、前進用ビット５より長い２本の後退用ビット
８がビン９を介して回動自在に連結される。各ビットア
ーム６と各後退用とット８の先端どうしは互いにビン１
０を介して回動自在に連結されるパンタグラフ構造とし
、ジヤツキ３を収縮させることにより回転径方向に拡が
る一方、ジヤツキ３を伸張させることによりジヤツキ３
に沿って引き伸ばされる。

したがって、訪進掘ｍ後、ジヤツキ３を収ａさせると、
ビット７−ム６を介してボーリングされた孔内で、後退
用ビット８が推進ロッド２と直交するまで拡げられ、こ
の状態でこんどは推進ロッド２を回転させながら後退さ
せることにより、前進時に掘削された孔を拡径しながら
切り進む。

推進ロッド２の内部には送泥水路１１と排泥水路１２が
貫通して形成されるとともに、推進ロッド２およびジヤ
ツキ３を貫通して固化杭材料充填路１３が同心的に形成
される。

第２図は推進ロッド２の基端部分を示しており、ハンド
ル１９の前方において推進ロッド２には送泥水路１１と
排泥水路１２および固化杭材料充填路１３が同心的に配
設される多重管構造となっている。

送泥水路１１には配管１５により図示しない処理プラン
トの調整槽からポンプを介して泥水が送り込まれ、排泥
水路１２は配管１６により同じく調整槽に接続され、掘
削孔から泥水と混合した掘削土（ズリ）を搬出し、これ
を−時的に沈澱槽に滞溜して沈澱させるようになってい
る。

固化杭材料充填路１３は配管１７によりモルタルポンプ
に接続して、固化杭材料となるセメントモルタル、ある
いはセメント系固化剤と土砂を混合したものが圧送され
るようになっている。

前述したように、推進ロッド２の途中は図示しない推進
駆動機構のチャックに固定されて先端側が回転駆動され
るが、その基層側に回転が伝達されることのないように
スイベルノヨイントを介して回転自在に接続されている
。

次に、この装置を用いて行われる固化杭の造成方法につ
いて説明する。

まず、第３図に示すように、地下空間としてトンネル２
１の壁面２１ａから推進ロッド２を回転させながら前進
させることにより、前進用ビット５によって比較的に小
径の孔２２を所定深さまでボーリングする。

続いて、この孔２２の最奥部でジヤツキ３を収縮するこ
とにより、第４図に示すように、ビットアーム６を介し
て後退用ビット８を回転径方向に拡張する。

後退用ビット８が推進口７ド２に対して直交するまで拡
げられた後に、第５図に示すように、推進ロッド２を回
転させながら後退させることにより、前進用ビット５で
ボーリングされた孔２２を後退用ビ／ト８の掘削面で拡
径しながら切り進んで、比較的に大径の孔２３をトンネ
ル２１の壁面２１ａと所定の厚み（例えばセグメントの
厚さ）を残す位置までボーリングする。

ところで、この前進、後退掘削中、推進ロッド２の先端
に開口する送泥水路１１を通して泥水を圧送することに
より孔２２お上り２３内に所定の水圧を付与し、孔壁が
崩落するのを防止するとともに、掘削土を排泥水路１２
を介して泥水と共に搬出する。

この場合、孔２２の入口部分には推進ロッド２の周囲を
封止するための公知のバッカー等のシールを配置する。

このようにしてボーリングが完了すると、推進ロッド２
の先端を孔２２に挿入した状態で、固化杭材料充填路１
３を介してセメントモルタルを孔２３内に充填し、第６
図に示すように、この充填が終了すると孔２２の開口部
に栓体２４を取付けた後に、セメントを固化させて固化
杭２５を形成する。

固化杭２５の造成される掘削孔２３は、低圧の泥水を循
環させつつ、掘削機１の前進と後退の２段階でボーリン
グするとともに、セメントモルタルを充填するのにボー
リングを終えた掘削機１の内部を通して行うので、トン
ネル２１の周囲の構築物等に影響を及ぼすことなく、水
平および上方向を含む任意の方向に固化杭２５を造成す
ることが可能となる。

固化杭２４の造成される掘削孔２３は掘削機１の前進と
後退の一往復で段階的に拡径しつつボーリングするとと
もに、トンネル２１の壁面２４　ａに空けられる孔２２
の開口径を固化杭２５の径より小さくすることも可能で
、このため大径の掘削孔を効率よく掘削することができ
、また固化杭２５を配設する自由度が高まり、その結果
、第７図。

１１８図に示すように、トンネル２１の壁面２１ａを大
部分残したまま、地下内部において十分な断面積をもつ
多数の固化杭２５を互いに隣接して配列することができ
、十分な地盤強度を確保する。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、地下空間内側から施工され
る同化杭の造成方法において、固化杭の造成される孔は
低圧の泥水を循環させつつ、掘削機の前進と後退の２段
階でボーリングするとともに、この掘削後にセメントモ
ルタル等の固化杭材料を充填して同化抗を形成するよう
にしたため、隣接する埋設物等を含めて周辺地盤に高圧
による悪影響を与えることなく、地下空間に対して水平
および上方向を含む任意の方向の地盤に同化杭な造成す
ることが可能となるとともに、要求に応じた地盤の強化
品質の改善ができる。

また、これに用いられる装置として、掘削機を介して前
進、後退する推進ロッドに、前進用ビットと、後退時に
拡径する後退用ビットとを備えるとともに、掘削孔に低
圧の泥水を循環させる送泥水路と排泥水路並びに同化杭
材料を圧送する固化杭材料充填路とを推進ロッドの内部
を通して配設したため、ボーリング工程と固化杭材料の
充填工程を連続的かつ効率的に行えるとともに、掘削機
の移動を最小限に抑え、施工時間を大幅に短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す掘削機の先端部の斜視図
、第２図は同じく掘削機の基端部の斜視図、第３図〜第
６図はそれぞれ造成過程を示す断面図、第７図は造成例
を示す断面図、第８図は同じく平面図である。 １・・・掘削機、２・・・推進ロッド、３・・・ジヤツ
キ、５・・・前進用ビット、６・・・ビットアーム、８
・・・後退用ビット、１１・・・送泥水路、１２・・・
排泥水路、１３・・・固化杭材料充填路。 第１図 第２図 ３ ｈ生 ！ｌｂ 後退 図 第 図 第 図 第 図 ２ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、掘削孔に低圧の泥水を循環させつつ、地下空間の壁
   面から掘削機を前進させて比較的に小径の孔をボーリン
   グし、続いて掘削機を後退させて拡径方向にボーリング
   した後に、固化杭材料を掘削孔内に充填することを特徴
   とする地下空間内側から施工される固化杭の造成方法。 ２、回転しながら回転軸方向に移動する掘削機の推進ロ
   ッドと、推進ロッドの前進に伴い比較的に小径の孔をボ
   ーリングする前進用ビットと、リンク機構を介して掘削
   機の回転径方向に拡がるとともに掘削機の後退に伴い比
   較的に大径の孔をボーリングする後退用ビットとを設け
   、掘削孔に泥水を循環させる送泥水路と排泥水路並びに
   固化杭材料を圧送する固化杭材料充填路とを推進ロッド
   の内部を通して配設したことを特徴とする地下空間内側
   から施工される固化杭の造成装置。