JPH0325599B2

JPH0325599B2 -

Info

Publication number: JPH0325599B2
Application number: JP61152356A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uda; Hisakazu Kojima
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1991-04-08
Also published as: JPS637490A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、軟弱あるいは破砕された岩盤等を
岩盤固結用薬液により堅固な岩盤に改善する岩盤
固結工法に関するものである。〔従来の技術〕従来から軟弱な岩盤（地山）ないしは破砕され
た地山等の地層帯では、トンネル切羽の天盤の崩
落等の防止のために、トンネル切羽先端の天盤部
に、天盤のアーチに沿つて孔を穿設し、この孔内
にロツクボルトを挿入ないしはこのボルトをモル
タルで固結する先受ボルト工法、あるいはパイプ
ルーフ工法、薬液注入工法等の対応方法が講じら
れ、地山を強化することが行われている。しかし
ながら、このような従来の対応方法では、設備が
大掛りとなり、機械の設置や注入の準備に手間が
かかり、またこれらの作業のために現場の作業を
かなりの期間停止しなければならないという難点
を生じていた。〔発明が解決しようとする問題点〕そこで、本発明者らは、このような難点を解消
するため、中空パイプからなるパツカーの一端側
に布等のパツキン（シール材）を配設し、上記パ
ツキンにウレタン樹脂等の発泡樹脂等を含浸させ
たのち、予め地山に穿設された孔内にパツカーを
他端側から挿入し、その状態でパツキンに含浸さ
せたウレタン樹脂を硬化させてパツカーの周囲に
発泡層を形成して上記孔の開口を閉塞し、ついで
このパツカー内にウレタン樹脂等を圧入してパツ
カーと孔壁との間隙を埋めると同時にウレタン樹
脂を地山内に浸透させ硬化させることにより、上
記孔内にパツカーを残したまま孔周囲の岩盤を固
結させる方法を提案しすでに一連の特許出願をし
ている（特願昭58−144024号＜特開昭60−33925
号＞、特開昭60−43516号）。すなわち、上記方法
（以下この方法を「従来法」という）は、第１５
図および第１６図に示すように、トンネル切羽の
天盤部２９に天盤のアーチに沿つて所定間隔で斜
め上向きに穿設されている孔内にパツカー３０を
挿入して根元部のパツキン３１（ないしはシール
剤の固化物）で孔の開口を塞ぎ、その状態でパツ
カー３０の先端から、接続ユニツト３２を備えた
ホース３３から供給される二液型発泡ウレタン樹
脂を吐出させることによりウレタン樹脂で孔を埋
め、さらにそのウレタン樹脂を地山内に図示のよ
うに浸透させ硬化させることにより岩盤の固結を
行うものである。図において、３４は支保工、３
５は固結領域である。トンネルの形成は、このよ
うにしてトンネル切羽の天盤部２９を天盤のアー
チに沿つて硬化樹脂で固め、その状態でトンネル
切羽先端を掘削し、一定距離掘削したのちさらに
トンネル切羽の天盤部２９を固結するということ
を繰返して行われる。この場合、上記従来法によ
れば、天盤部２９の固結は、第１７図に示すよう
に、孔内に残したパツカー３０とその周囲に分布
する固結領域３５の双方によつて行われるため極
めて強靭な固結が行われる。そのうえ、施工には
大形の機械を要しないため大掛りな設備が不要と
なり、かつ固結が簡単であるため現場作業の中断
が極めて短期間ですむという利点がある。しかしながら、上記工法では、使用する二液型
発泡ウレタン樹脂として、２液混合後の硬化時間
が３〜５分のウレタン樹脂を使用しているため、
上記孔内にパツカー３０を挿入してウレタン樹脂
を圧入すると、地山に浸透する樹脂の硬化までに
時間がかかつて樹脂の浸透領域が大きくなる。し
たがつて、第１５図に示すように、地山固結後掘
削を行うときには、第１５図のＡで示す部分が掘
削により除去されるようになり、この部分の樹脂
が無駄になるばかりか、この部分の岩盤が固結さ
れて硬い状態になつているため、掘削にも手間が
かかるという難点を有している。そのうえ、上記
のように、樹脂の浸透領域が大きくなることによ
つて、使用樹脂量が多くなると同時に樹脂の圧入
時間も長くなる。すなわち、上記ウレタン樹脂の
パツカー３０に対する圧入に際しては、パツカー
３０の先端から吐出されたウレタン樹脂が地山内
に浸透して硬化すると、樹脂の圧入に要する圧力
が急に高くなることから、それを目安として樹脂
の圧入を止めるものであり、使用するウレタン樹
脂の硬化時間が長ければその分、樹脂液の圧入量
が多くなつて浸透領域が大きくなり、上記のよう
に、無駄な無透部分が生じるとともに、樹脂液の
圧入時間および使用量が増加するのである。上記
のような無駄な部分Ａを少なくするためには、パ
ツカーの上向き傾斜角を大きくして樹脂の浸透領
域を上向きに大きく傾斜させればよい。これによ
つて無駄な浸透部分Ａが少なくなる。しかしなが
ら、地山の圧力の支受のためには、上記浸透領域
の傾斜角を小さくしてできるかぎり水平に近い状
態にする方が効果的であり、上記のように、上向
きに傾斜角を大きくすると、地山の圧力を効果的
に支受することができなくなる。したがつて、こ
れらを勘案すると、パツカー３０の上向き領域の
限界は、第１５図に示すように25〜30゜となるの
であるが、この傾斜角度では、無駄な浸透部分Ａ
が生じるのである。また、上記ウレタン樹脂の圧
入に際しては、上記パツカー３０にいちいちパツ
キン３１を装着しなければならないためその作業
も煩雑である。さらにまた、従来の岩盤固結工法
は硬化時間の長い薬液を用いるため、地山を通じ
ての切羽手前への薬液のリークは時として避けら
れず、固結に先立つて天盤面にコンクリート吹き
付け処理を行う必要があるが、施工に時間がかか
るという難点がある。この発明は、このような事情に鑑みなされたも
ので、樹脂浸透領域内における無駄な部分の発生
の防止、施工時間の短縮、使用樹脂量の低減およ
び施工作業の簡素化を目的とする。〔問題点を解決するための手段〕上記の目的を達成するため、この発明の岩盤固
結工法は、トンネル切羽の天盤部に、トンネル掘
削方向に延びる孔を穿設し、この孔内に、先端側
に薬液吐出孔を有するロツクボルトを挿入し、そ
のロツクボルト内に岩盤固結用薬液を圧入して岩
盤に浸透させ、上記孔内にロツクボルトを残した
状態で上記岩盤固結用薬液を硬化させて岩盤固結
を行う方法であつて、上記ロツクボルトとして、
円周方向の片側に複数の一重羽根が前傾状態で設
けられ、反対側に上記羽根を円周方向に延ばした
延長部とそれに隣接する他の羽根の延長部とでつ
くられる複数のＶ字状二重羽根が前傾状態で設け
られ、このＶ字状の先端が上記一重羽根として上
記円周方向の片側に延びている静止ミキサーを内
蔵しているものを用い、岩盤固結用薬液として、
速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂を使用し、その
Ａ液を上記ミキサーの円周方向の片側に向け、Ｂ
液を反対側に向けて圧入するという構成をとる。〔作用〕すなわち、本発明者らは、自らが先に提案した
上記従来法の欠点を解消するためさらに研究を重
ねた結果、パツカー（ロツクボルト）内に内蔵さ
せる静止ミキサーとして特殊なミキサーを用いる
と、従来、パツカー等の中空パイプ内で樹脂の硬
化が生じるという理由から使用が不可能視されて
いた硬化速度の速い二液型発泡ウレタン樹脂の使
用が可能になることを見い出した。これにより、
パツカー等の中空パイプの周囲に円柱状に形成さ
れる樹脂浸透領域の直径が小さくなり、したがつ
て、これまでのように無駄な部分Ａ（第１５図参
照）が著しく少なくなると同時に、施工時間およ
び使用樹脂量の著しい低減を実現できるようにな
る。そして、上記樹脂は上記中空パイプの先端か
ら吐出されて孔の開口近傍に流下したときに丁度
硬化して孔の開口を閉塞することから、従来法の
ように、パツカーに予めパツキン等を取付けて孔
の開口を閉塞し樹脂の洩れを防ぐというような煩
雑な作業も必要とせず、そのうえ、砂等の軟弱な
地山に対してもコンクリート吹き付け処理をする
ことなく岩盤固結をなしうるようになる。つぎに、この発明を詳しく説明する。この発明は、速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂
を用い、これを岩盤に穿設された孔内に挿入され
ているロツクボルトに圧入して岩盤固結を行う。上記速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂は、２液
混合後の硬化時間が５〜30秒と極めて短いものが
賞用されるのであり、例えば、下記のＡ液とＢ液
とが配合比１：１で使用される。上記Ａ液は、水
酸基を二つ以上もつ第一級ポリオールを主体とし
た混合液で、水酸基価250〜450KOHmg／ｇのポ
リオール液から構成されている。このようなポリ
オール液は、通常、水酸基価20〜6400KOHmg／
ｇ、平均分子量18〜5000で２官能以上の第一およ
び第二ポリオールを数類併用して調製される。ま
た、上記Ｂ液はイソシアネート基を二つ以上有す
るジフエニルメタン−４，4′−ジイソシアネート
（MDI）、ポリメチレン・ポリフエニル・ポリイ
ソシアネート（ポリメリツクMDI、クルード
MDI）およびトリレンジイソシアネート（TDI）
の少なくとも一つを主体とした平均分子量174〜
2000、イソシアネート基含有量18〜48重量％（以
下「％」と略す）のイソシアネート液から構成さ
れている。より詳しく説明すると、上記Ａ液のポリオール
成分としては、ポリプロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、トリメチロールエタン、ト
リメチロールプロパン、ヘキシレングリコール、
ヒマシ油等のアルキレングリコールがあげられ
る。また、グリセリン、ソルビトールもしくは蔗
糖に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイ
ドを付加した付加物や、エチレンオキサイド−プ
ロピレンオキサイド共重合物ならびにエチレンジ
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、トリエチレンジアミン等のアミン類にエチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加し
た反応物等があげられる。特に好適なのは下記の
ポリオール類である。 (1) エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレング
リコール等の低分子（分子量60〜1000）、低粘
度（500cps／25℃以下）の２官能以上で水酸基
価が50〜2000KOHmg／ｇのアルキレングリコ
ール。 (2) グリセリン、蔗糖に、エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドを付加した分子量500〜
6000、水酸基価20〜1000KOHmg／ｇの２官能
以下のポリオール。 (3) エチレンジアミン、トリエタノールアミン、
トリエチレンジアミンに、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイドを付加した分子量
100〜5000、水酸基価20〜1000KOHmg／ｇの２
官能以上のポリオール。Ｂ液のイソシアネート成分としては、イソシア
ネート基含有量30〜31.5％のポリメリツクMDI、
高反応性であるジフエニルメタン−４，4′−ジイ
ソシアネート（イソシアネート基含有量32〜34
％）の二量体、三量体の配合物やクルードMDI
と低分子量（50〜1000）のポリオール、例えばエ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール等との反応生成物（イソシア
ネート基含有量20〜30％）ならびに上記ジフエニ
ルメタン−４，4′−ジイソシアネートの二量体、
三量体と上記低分子量ポリオールとの反応物があ
げられる。なお、上記Ａ液のポリオール成分は、第一級水
酸基をもち、イソシアネート基との反応性は非常
に速く活発であるが、さらに反応速度を速めるた
め触媒を配合してもよい。触媒としては、例えば
エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリ
エチルアミン、エタノールアミン、ジエタノール
アミン、ジメチルエタノールアミン等の脂肪族ア
ミンや、４，4′−ジアミノジフエニルメタン等の
芳香族アミンと、ジブチル錫ジラウレート、オク
チル酸錫、塩化第二錫、オクテン酸鉛、ナフテン
酸鉛等の有機金属系触媒との併用があげられる。
また、ウレタン樹脂発泡体の発泡倍率の向上は、
トリクロロモノフルオロメタン（CCl₃F）、メチ
レンクロライド（C₂H₄Cl₂）等やペンタン等の不
活性溶剤ならびに水等の使用が考えられるが、作
業員に対する影響等の観点から発泡剤として水を
主体に用いることが望ましい。ただ、上記メチレ
ンクロライドは発泡剤として作用すると同時に、
ポリオール成分と触媒等の成分との相溶性向上効
果を奏するため、全体の10％以下、好ましくは
0.5〜３％の範囲内で使用することが好適である。
発泡剤として水を使用する場合には水を0.1〜５
％配合することが行われる。発泡倍率15倍にする
には１〜４％の水を添加すればよい。上記のＡ液およびＢ液からなる二液型発泡ウレ
タン樹脂は、通常、Ａ液およびＢ液の混合後、０
〜30℃において５〜30秒で硬化するものであり、
本発明者らが開発した特殊なミキサー内蔵のロツ
クボルトを用いることにより、ボルトの途中で硬
化させることなく注入しうるようになる。本発明者らが開発したロツクボルトは、上記特
殊な静止ミキサーを内蔵しているものであり、ジ
ヤンボドリル等の削岩機で岩盤に穿設された孔に
打ち込んだのち、ウレタン樹脂を注入する打ち込
みタイプのものと、それ自体が削岩機等のドリル
となる自穿孔タイプのものとがある。第１図は打ち込みタイプのロツクボルトを示し
ている。このロツクボルトは、先端閉鎖型中空パ
イプからなるパツカー部１と、中空パイプからな
るロツクボルト本体２をねじ継手３で継合してな
り、外径27mm、内径14mmで全長Ａが略３ｍ、パツ
カー部１の長さＢがｍ、ロツクボルト本体２の長
さＣが２ｍに設定されている。そして、上記パツ
カー部１の先端部の外周に直径５mmの薬液吐出孔
４が10個形成されている。他方、パツカー部１の
後端のねじ部隣接部分には段部１ａが設けられて
おり、そこに第２図ａ，ｂに示す静止ミキサー５
がその根元側リング部６を位置させ、先端側をパ
ツカー部１の先端側に向けた状態で挿入され固定
されている。上記静止ミキサー５には、根元側リ
ング部６の中心から前方（矢印Ｘ方向）に延びる
線状中心軸５ａを中心に、左半分にＶ字状二重羽
根５ｂが一定間隔で傾斜配設され、右半分には一
重羽根５ｃが一定間隔で傾斜配設され、ロツクボ
ルト内に圧入されたウレタン樹脂のＡ液およびＢ
液をそれぞれ左半分、右半分に受け入れ上記両液
を同方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に旋回させながら移
送するようになつている。この場合、右半分には
一重羽根５ｃ、左半分にはＶ字状二重羽根５ｂが
設けられ、ウレタン樹脂が右半分から左半分に旋
回移行すると、入口側が広く出口側が狭隘になつ
ているＶ字状二重羽根５ｂの作用によつて流速が
速められ、左半分から右半分に戻ると初期速度に
戻る。すなわち、Ａ液、Ｂ液は左半分、右半分の
流速の差により同方向に旋回しながらミキシング
されるのであり、従来のようにＡ液、Ｂ液を相互
に逆方向に回転させその交叉部において両液を衝
突させてミキシングされるものではないため、注
入時の初期流速を維持したままミキシングされ前
方に送られる。すなわち、上記ロツクボルトは、
このような特殊な静止ミキサー５を装備している
のであり、これによつて硬化の著しく速いウレタ
ン樹脂を途中で硬化させることなくミキシング移
送し先端から円滑に吐出させうるのである。ま
た、第１図に示すように、ロツクボルト本体２の
後端には開口部にワンタツチ接続機構（図示せ
ず）を備えた逆止弁付継手７がねじ継合されてい
る。そして、このロツクボルトは第３図に示すよ
うに、トンネル切羽先端の天盤部８に天盤のアー
チに沿つて所定間隔で穿設されている孔９内に、
上向き（角度θ＝10〜20゜）の状態で打ち込み挿
入され、後端の逆止弁付継手７に、接続ユニツト
１０付ホース１１がワンタツチで取付けられるよ
うになつている。第３図において、１２は上記ホ
ース１１に二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液および
Ｂ液を送り込むウレタン圧入ポンプである。第４図は前記特殊な静止ミキサーを内蔵した自
穿孔タイプのロツクボルトを２種類示している。
第４図ａのロツクボルトはパツカー部１およびロ
ツクボルト本体２をねじ継手３で継合することに
より構成されているが、パツカー部１の先端が開
放しており、その開放部にドリル部（第５図参
照）１３を嵌合して構成されている。このドリル
部１３は先端の端面に４枚の刃１４が円周方向に
90゜間隔で設けられており、端面の中央部に中心
孔１５が形成されているとともに、刃と刃の間に
それぞれ外周孔１６が形成されている。なお、逆
止弁付継手は、ウレタン樹脂圧入時に取付けられ
る。それ以外の部分は第１図のロツクボルトと同
じであるから同一部分に同一符号を付している。
第４図ｂのロツクボルトは、パツカー部１の先端
に、ドリル部１７が一体形成されている。この場
合、ドリルの刃部１８は、根元から２叉に分岐し
て形成されており、その分岐部分の先端がそれぞ
れ刃１９に形成されている。上記分岐している刃
の根元部には、外周孔２０が形成されている。そ
れ以外の部分は第１図のロツクボルトと同じであ
る。この発明は、上記ロツクボルトを用い、第６図
に示すように、トンネル切羽先端の天盤部天井面
のトンネル掘削方向延長面Ａを基準にし、ロツク
ボルトの中心軸がその延長面Ａに対して例えば10
〜20゜の角度θになるように上向き状態で上記ロ
ツクボルトを天盤部８内に挿入して岩盤固結を行
う。第６図において、２６は浸透樹脂の硬化によ
り形成された固結領域である。より詳しく説明す
ると、打ち込みタイプのロツクボルトを使用する
ときは、トンネル切羽先端の天盤部８に、天盤に
沿つて所定間隔で、第７図に示すように、ジヤン
ボドリル等の削岩機２１によつて孔２２を穿設
（上向きに例えば10〜20゜の角度）する。そして、
穿設された孔２２内に第１図に示すロツクボルト
を、ロツクボルト本体２の後端に、第８図に示す
ように打ち込み用アダプター２３を取付けて削岩
機・コールビツク２４等で打ち込み、ついで打ち
込まれたロツクボルトの後端に第９図に示すよう
に逆止弁付継手２５を取付け、これに、接続ユニ
ツト１０付ホース１１を、その接続ユニツト１０
を逆止弁付継手２５にワンタツチで装着すること
により取付ける。ついでそのホース１１からウレ
タン樹脂のＡ液およびＢ液をロツクボルト内に15
〜20Kg／cm²の圧力で圧入する。このようにして圧
入されたＡ液およびＢ液はねじ継手３まではＡ液
およびＢ液の層流状態で到達し、パツカー部１に
到達したのちは静止ミキサー５（第１図参照）に
より混合されその状態でロツクボルト先端の薬液
吐出孔４から吐出させる。この場合、最初に吐出
されたウレタン樹脂液は孔２２の先端部から開口
方向に流れ、その過程で硬化し、孔２２の開口に
到達するまでに完全硬化状態になつて開口を閉塞
し後から吐出される樹脂の洩れを防ぐ。したがつ
て、従来法のようにパツキンを使用して孔２２の
開口を閉塞する必要はない。そして、上記浸透樹
脂が硬化すると、ウレタン圧入ポンプの圧入圧力
が急に高くなるため、樹脂の圧入を止め、接続ユ
ニツト１０をワンタツチで外す。このようにして
ロツクボルトが孔２２内に固定され、かつ孔２２
の周囲の地山が硬化樹脂で固結される。この状態
を第１０図に示す。このようにしてトンネル切羽
先端の天盤部８に所定間隔で穿設された孔２２に
ロツクボルトが挿入され岩盤固結が行われる。２
６は固結領域である。その結果、第１１図に示す
ように、複数のロツクボルトとそれぞれの周囲の
固結領域２６との相乗効果により天盤部８全体の
補強が行われる。上記固結領域は、第６図に示すように、θが10
〜20゜等と小さい傾斜角で上向き傾斜され水平状
態に近くなつているロツクボルトの周囲に形成さ
れており、地山の圧力を効果的に支受することが
できる。しかも、上記ロツクボルトの周囲に形成
された円柱状固結領域は、硬化の著しく速い樹脂
によつて形成されているため、直径が小さく、し
たがつて、その固結領域２６を超えてさらに前方
に掘削する際、従来のように無駄になる部分Ａ
（第１５図参照）を生じない。したがつて、掘削
時に樹脂で固まつた部分を、さらに掘削除去する
というような事態を招かず、掘削を効果的に行う
ことができるようになる。なお、第６図では、ロツクボルトを、天盤部天
井面とトンネル切羽先端の壁面Ｂとがつくる角部
から斜め上方に挿入しているが、角部より下側の
部分から上記の角度を保つた状態で、斜め上方に
挿入してもよいし、角部よりやや上方の天盤部８
の部分から斜め上方に挿入するようにしても差し
支えはない。また、第４図ａ，ｂの自穿孔タイプのロツクボ
ルトを使用するときにも、第６図に示すようにロ
ツクボルトの中心軸と延長面Ａと成す角θが例え
ば10〜20゜になるように行われる。より詳しく述
べると、ロツクボルトを第１２図に示すように、
削岩機２８にドリルとして取付け、孔穿設時に、
削岩機３８に設けられた水、エアー送入パイプ２
９ａからロツクボルト内に水、エアーを圧入して
ロツクボルト先端の中心孔１５、外周孔１６から
吐出させ、ロツクボルトの刃が削り出す土、砂等
を、ロツクボルトの外周に沿つて孔２２内を後方
に移行させ孔２２の開口から外部に排出しながら
孔２２の穿孔を行う。このようにロツクボルトを
ドリルとして使用して孔２２を形成し、その孔２
２の中にロツクボルトを残し、ついでロツクボル
トの後端に逆止弁付継手２５を接続し、第１３図
に示すように接続ユニツト１０付ホース１１をワ
ンタツチで接続し、二液型発泡ウレタン樹脂のＡ
液およびＢ液を注入し、ロツクボルト先端の刃部
に設けられた中心孔１５、外周孔１６から吐出さ
せ、打ち込みタイプと同様にして岩盤固結（第６
図参照）を行う。このようにして、トンネル切羽先端の天盤部
に、第１１図に示すように、天盤部８のアーチに
沿つて所定間隔でロツクボルトが打ち込まれ、そ
の周囲にウレタン樹脂の固結領域２６が形成され
天盤部８の補強がなされる。さらに、第１２図で
はロツクボルトを90゜の範囲内に分布させている
が、それに限らず、90〜120゜の範囲内であれば任
意の角度に分布させることができ、場合によつて
はそれ以上の角度に分布させることができる。〔発明の効果〕以上のように、この発明は、ロツクボルトとし
て、円周方向の片側に複数の一重羽根が前傾状態
で設けられ、反対側に上記羽根を円周方向に延ば
した延長部とそれに隣接する他の羽根の延長部と
でつくられる複数のＶ字状二重羽根が前傾状態で
設けられ、このＶ字状の先端が上記一重羽根とし
て上記円周方向の片側に延びている特殊な静止ミ
キサーを内蔵しているロツクボルトを用い、速硬
性の二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液を上記ミキサ
ーの円周方向の片側に向け、Ｂ液を反対側に向け
て圧入する。そのため、上記Ａ、Ｂ両液は、ミキ
サーの羽根の作用によつて旋回しながら進行す
る。この際、Ａ、Ｂ両液は同方向に旋回しながら
進行するが、一重羽根の存在する方向からＶ字状
二重羽根の存在する方向に旋回移行すると、入口
側が広く出口側が狭隘になつているＶ字状二重羽
根の作用によつて流速が速められる。そしてＶ字
状二重羽根の位置から一重羽根の方向に旋回移行
すると流速は緩められる。Ａ、Ｂ両液は、この流
速の変化によつて、同方向に旋回しながら進行す
る際に混合される。先に述べた従来例では、上記
Ａ液、Ｂ液を相互に逆方向に回転させ、その交叉
部において両液を衝突させてミキシングするため
衝突時に流速が著しく低くなる。したがつて、速
硬化性のウレタン樹脂を用いると、ロツクボルト
内で硬化するという問題が生じるが、本願発明
は、上記特殊な静止ミキサーを使用することによ
りその問題を解決している。したがつて、ロツク
ボルトの周囲に形成される岩盤固結用ウレタン樹
脂の固結領域は、ウレタン樹脂が速硬性のもので
あることから直径が小さくなる。その結果、上記
固結領域を越えてさらに前方に掘削する際、掘削
によつて削り取られて無駄になる固結領域の部分
（硬くて削り取りが困難）がなくなる。また、薬
液の無駄も生じなくなる。そのうえ、上記ウレタ
ン樹脂の圧入の際、硬化時間の短い二液型発泡ウ
レタン樹脂が、ロツクボルトの先端側の薬液吐出
孔から吐出され、岩盤に穿設された孔の先端から
開口方向に流れる過程で硬化し、孔の開口近傍を
閉塞してそれ以降吐出させるウレタン樹脂の洩れ
を防ぐ。したがつて、従来のように、ロツクボル
トにパツキンを設けて孔を閉塞するという煩雑な
作業が不要になる。ただし、この発明によれば、
ロツクボルトの周囲に形成される固結領域の幅が
狭くなるため、第１１図と第１７図との対比から
明らかなように、一定の範囲の天盤部を固化する
に当たり、従来法よりも穿孔する孔の数およびそ
れに配挿するロツクボルトの数も多くなるが、こ
の発明では、ロツクボルト１本当たりのウレタン
樹脂の硬化時間が、従来法よりも短いため、全体
の施工時間の大幅な短縮を実現しうるようにな
る。また、ロツクボルト１本当たりの樹脂の使用
量が著しく少ないため、ロツクボルト数が増加し
ても使用薬液量は従来法よりも著しく少なくな
る。なお、第１１図と第１７図との対比からわか
るように、ロツクボルトの周囲に形成される円柱
状の固結領域の直径はこの発明の方が従来法より
小さくなるのであるが、補強効果はこれで充分で
ある。すなわち、従来法では、ウレタン樹脂の硬
化が遅いために自ずと樹脂液の浸透量が多くなつ
てロツクボルトの周囲に形成される固結領域の直
径が大きくなるのであり、無駄にウレタン樹脂を
消費していたといいうるものである。また、この
発明の方法によれば、ウレタン樹脂の硬化が極め
て速く行われるため、地山を通じての切羽手前へ
の薬液のリークがなく、したがつて、砂等の軟弱
な岩盤であつても従来のようにコンクリート吹き
付け処理を行うことなく、岩盤固結を行うことが
でき、軟弱な岩盤に対する施工性の向上効果をも
奏するようになる。つぎに、実施例について比較例と併せて説明す
る。まず、二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液（ポリオ
ール成分）としてつぎの第１表に示す３種類のＡ
液、、を準備した。

【表】

【表】ンオキサイド
上記３種類のＡ液、、の特性は第２表の
とおりである。

【表】また、Ｂ液（イソシアネート成分）として、第
３表に示す３種類のＢ液、、を準備した。

〔比較例〕

従来法に従い、切刃先端の天盤に天盤のアーチ
に沿つて140cm間隔で合計７個の孔をあけ、その
孔に、根元にパツキンを装着したパツカーを送入
し、２液混合後３〜５分で硬化する二液型発泡ウ
レタン樹脂を注入し岩盤固結を行つた。その固結
状態は第１７図のようになつた。上記実施例１と比較例における孔の穿孔時間お
よび二液型発泡ウレタン樹脂の圧入時間ならびに
総薬液（ウレタン樹脂）量を対比して第４表に示
した。

【表】第４表から明らかなように、実施例１では孔の
数が多いため、穿孔時間は比較例よりも多くなつ
ているが、樹脂液の圧入時間が極めて短時間で足
りるため、圧入時間は大幅に短縮でき、その結
果、孔の穿孔から圧入に要する総時間が、比較例
の210分に対し、実施例１では117分になり、44％
の短縮となつている。しかも総薬液量は比較例が
700Kgであるのに対し実施例１では208Kgで68％の
減少となつている。このことから、実施例１によ
れば従来法よりも施工時間の大幅な短縮および使
用薬液量の大幅な節約を実現しうることがわか
る。しかも、実施例１によれば孔内にロツクボル
トを挿入して薬液を注入する際、比較例のように
ロツクボルトにいちいちパツキンを装着する必要
がないため、パツキン装着の施工の煩雑さもなく
なり、施工性の向上効果も得られるようになる。
また、実施例１によれば、岩盤固結の際に形成さ
れる固結領域２６が第６図に示すような水平に近
い角度になつており、しかも掘削予定路に固結領
域がかかつていないため、地山の圧力を効果的に
支受しうるとともに、上記固結領域の下側部分が
掘削の邪魔になることがない。これに対して比較
例では、第１５図に示すように、固結領域が広く
上向きになつていると同時に、掘削予定路に固結
領域の下側部分Ａがかかつているため、地山の圧
力の支受の点で効果的ではなく、しかも掘削の際
に、上記部分Ａが邪魔になるという難点を生じ
る。実施例２薬液として、Ａ液およびＢ液を用いた。そ
れ以外は実施例１と同様にして岩盤固結を行つ
た。その結果も実施例１と殆ど同様であり、実施
例１と同様の極めて優れた効果が得られた。実施例３薬液として、Ａ液およびＢ液を用いた。そ
れ以外は実施例１と同様にして岩盤固結を行つ
た。この場合にも実施例１とほぼ同様の極めて優
れた効果が得られた。このように、この発明の方法によれば無駄な固
結領域をつくることなく、かつ施工時間の大幅な
短縮および使用ウレタン樹脂液の大幅な低減を実
現でき、しかも施工作業の簡素化をも達成しうる
ことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる打ち込みタイプのロ
ツクボルトの縦断面図、第２図ａはそのロツクボ
ルト内に装着する静止ミキサーの斜視図、第２図
ｂはその側面図、第３図はそのロツクボルトに樹
脂を圧入する説明図、第４図ａは自穿孔タイプの
ロツクボルトの縦断面図、第４図ｂは他の自穿孔
タイプのロツクボルトの縦断面図、第５図は第４
図ａの要部拡大斜視図、第６図はこの発明の施工
の一例を示す説明図、第７図、第８図、第９図お
よび第１０図は第１図のロツクボルトの使用説明
図、第１１図はこの発明の一実施例の施工状態を
示すためトンネル切羽の先端の天盤部を眺めた状
態図、第１２図、第１３図および第１４図は第４
図ａ，ｂのロツクボルトの使用説明図、第１５図
は従来例の施工状態を示す縦断面図、第１６図は
その横断面図、第１７図は第１６図における固結
領域を個別に示すための説明図である。１……パツカー部、２……ロツクボルト本体、
３……ねじ継手、４……薬液吐出孔、２２……
孔、２６……固結領域。

Claims

【特許請求の範囲】

１トンネル切羽の天盤部に、トンネル掘削方向
に延びる孔を穿設し、この孔内に、先端側に薬液
吐出孔を有するロツクボルトを挿入し、そのロツ
クボルト内に岩盤固結用薬液を圧入して岩盤に浸
透させ、上記孔内にロツクボルトを残した状態で
上記岩盤固結用薬液を硬化させて岩盤固結を行う
方法であつて、上記ロツクボルトとして、円周方
向の片側に複数の一重羽根が前傾状態で設けら
れ、反対側に上記羽根を円周方向に延ばした延長
部とそれに隣接する他の羽根の延長部とでつくら
れる複数のＶ字状二重羽根が前傾状態で設けら
れ、このＶ字状の先端が上記一重羽根として上記
円周方向の片側に延びている静止ミキサーを内蔵
しているものを用い、岩盤固結用薬液として、速
硬性の二液型発泡ウレタン樹脂を使用し、そのＡ
液を上記ミキサーの円周方向の片側に向け、Ｂ液
を反対側に向けて圧入することを特徴とする岩盤
固結工法。