JPH0530929B2 - - Google Patents

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
堅固な岩盤に改善する岩盤固結工程に関するもの
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所定間隔で孔を穿設
し、この孔内にモルタル、水ガラス等を注入し、
地山に浸透させ硬化させることにより強化するこ
とが行われている。このような従来の岩盤固結工
法では、第１５図に示すように、トンネル切羽先
端の天盤部１に、天盤のアーチに沿つて所定間隔
で上向きに孔を穿設し、この穿設された孔内に円
筒状のロツクボルト１０ｄを挿入して根元部のパ
ツキン３でロツクボルト１０ｄと孔との空隙を塞
ぎ、その状態でロツクボルト１０ｄの先端から、
接続ユニツト４を備えたホース５から供給される
二液型発泡ウレタン樹脂（薬液）を混合状態で吐
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、６は支保工、７は固結領
域である。トンネルの形成は、このようにしてト
ンネル切羽先端の天盤部１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
切羽先端の天盤部１を固結するということを繰返
して行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の工法では、トンネル切羽
先端の天盤部１において、斜め上方に孔を穿設す
る際、孔の周囲は孔の穿設の際の衝撃によつて生
成する節理７ａ等によつて幾分緩んだ状態にな
る。したがつて、ロツクボルト１０ｄの先端から
吐出された薬液は、地山に浸透し節理７ａを伝つ
て孔（孔の先端側が高く孔口側が低い）の周囲
を、注入による圧力によつて孔口方向へ流れ、第
１６図に示すように、岩盤面な漏出（リーク）し
てしまう。７ｂは漏出薬液である。このようなリ
ークを生じると薬液の無駄を生じるため、これま
では上記岩盤面にコンクリート等によつて、塗り
壁（バルクヘツド）をつくり、その後、上記ロツ
クボルト１０ｄの先端から薬液を吐出するという
ことを行つている。しかしながら、上記のような
バルクヘツドの形成作業は煩雑であるため緊急性
を要するような場合に特に不都合である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたも
ので、岩盤面に薬液のリークを生じない岩盤固結
工法の提供をその目的とする。

〔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、岩盤に穿設された孔に、薬液吐出孔を
有するロツクボルトを位置決めし、シール材で上
記ロツクボルトと上記孔の壁面との間の空隙を塞
ぎ、上記ロツクボルト内および上記孔内に二液型
発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合し上記孔内に
上記２液混合液を充満させたのち岩盤に浸透さ
せ、ついで２液の圧入を中止し１液のみを注入し
て上記ロツクボルト内を１液で満たし、その状態
で上記岩盤に浸透した２液混合液の硬化を持つた
のち、再度上記ロツクボルト内に２液を圧入混合
するという構成をとる。

すなわち、この発明は、まず、ロツクボルト内
に二液型発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合する
ことにより、孔の周囲、特に上記岩盤面の裏側に
２液混合液の浸透領域を形成し、ついで２液の圧
入を中止し１液のみを圧入してロツクボルト内お
よび上記孔内を１液（１液のみでは硬化しない）
で満たしてロツクボルト内および孔内が硬化樹脂
で詰つた状態になることを回避する。つぎに、そ
の状態で上記浸透領域における樹脂の硬化を待つ
て、上記岩盤面の裏側にバルクヘツドとなる樹脂
の固結領域を形成し、その後上記ロツクボルト内
に再度２液を圧入混合して充分な大きさをもつ固
結領域を形成するものである。

この発明によれば、ロツクボルト内に最初に圧
入した２液混合液により岩盤面の裏側にバルクヘ
ツドが形成され、このバルクヘツドにより二度目
にロツクボルト内に圧入された２液混合液の岩盤
面へのリークが防止されるため、薬液の無駄を生
じることなく充分な大きさの固結領域を形成でき
るようになる。そのため、従来のように、岩盤面
にコンクリート等でバルクヘツドを予め形成する
というような煩雑な作用が不要になり、緊急性の
要望に充分応えうるようになる。

つぎに、実施例について詳しく説明する。

〔実施例〕

第１図に示すように、トンネル切羽先端の天盤
部１に天盤に沿つて所定間隔で、ジヤンボドリル
等の削岩機８によつて孔９を穿設（上向きに10〜
20°の角度）する。そして、第２図に示すように、
穿設された孔９内に、パツカー部２、ロツクボル
ト本体１０およびねじ継手１７からなるロツクボ
ルト１０ａを、ロツクボルト本体１０の後端に打
ち込み用アダプター１１を取り付けて削岩機・コ
ールピツク１２等で打ち込む。つぎに、打ち込ま
れたロツクボルト１０ａの根元部に第３図に示す
ように薬液漏れ止め用のパツキン３を装着すると
同時に、ロツクボルト１０ａの後端に逆止弁付継
手１３を取り付け、これに接続ユニツト４付ホー
ス５を、その接続ユニツトを逆止弁付継手１３に
ワンタツチで装着して取り付ける。ついで、ウレ
タン圧入ポンプ１４から上記ホース５に二液型発
泡ウレタン樹脂（従来公知品で硬化時間が３〜５
分）のＡ液およびＢ液を送り込む。このウレタン
圧入ポンプ１４の構成を第４図に示す。図におい
て、１４ａはＡ液を貯蔵するタンク、１４ｂはＢ
液を貯蔵するタンク、Ｍは圧送モータ、Ａ，Ｂは
それぞれＡ液およびＢ液、Ｃは切り換え機であ
る。すなわち、切り換え機Ｃは第５図に示すよう
に、レバー１４ｃを備えており、このレバー１４
ｃを図示の左側に切り換えたときには、第４図に
示すように、Ａ液およびＢ液の双方がホース５を
通じて矢印のように流れ、レバー１４ｃを図示の
右側に切り換えると、Ｂ液のみが第６図に示すよ
うに矢印方向に流れるようになつている。そし
て、上記のようにウレタン圧入ポンプ１４を通し
てＡ液およびＢ液の双方をロツクボルト１０ａ内
に圧入すると、第７図に示すように、Ａ液および
Ｂ液は、ねじ継手１７までは層流状態で到達し、
パツカー部２に達した段階で静止ミキサー（図示
せず）により混合され、その状態でロツクボルト
１０ａ先端の薬液吐出孔１９から吐出される。こ
の場合、吐出された薬液（混合液）は孔９内を満
たし、ついで孔９の外周の地山内に浸透する。孔
９の外周の地山内に浸透した薬液は、その多くの
ものが自重によつて孔の外周を伝わつて孔口方向
に移動するため、岩盤面近傍部が厚くなつている
浸透領域１５を形成する。ついて岩盤面から上記
薬液のにじみ出しが見られた時点で、切り換え機
Ｃのレバー１４ｃを上記とは逆に倒してＢ液のみ
をロツクボルト１０ａ内に圧入する。その結果、
第８図に示すように、ロツクボルト１０ａ内およ
び孔９内がＢ液で満たされると同時に、ロツクボ
ルト１０ａの中央部から先端側部分に対応する地
山部分にＢ液の浸透領域１６が形成される。この
場合、上記部分に先に形成されていたＡ液および
Ｂ液の混合液の浸透領域１５は、Ｂ液の浸透によ
り混合液の濃度が薄められるため、実質的にＢ液
の浸透領域１６に吸収される。そして、岩盤面の
裏側に厚く形成されたため、浸透領域１６に吸収
されるのをまぬがれた、岩盤面の裏側の浸透領域
部分の硬化を持つ。この硬化時間は、薬液である
ウレタン樹脂の硬化時間を予め実測しておくこと
により求めることができる。このとき、上記ロツ
クボルト１０ａ内および孔９内は、Ｂ液で満たさ
れているため、硬化樹脂で内部が詰まつて、以後
の使用ができなくなるという不都合が回避されて
いる。つぎに、上記薬液の硬化時間経過後、切り
換え機Ｃのレバー１４ｃを操作して、再度、上記
ロツクボルト１０ａ内にＡ，Ｂ両液の混合液を圧
入する。この圧入により、上記孔９内に満たされ
ているＢ液の浸透領域（このＢ液の浸透領域は未
硬化状態になつている）１６内に、Ａ液およびＢ
液の混合液が浸透し、上記Ｂ液をＡ液およびＢ液
の混合液に取り込んで、さらに、その浸透領域を
拡げ第９図に示すように、孔９の外周に比較的大
きさ固結領域１５ａを形成する。この場合、先に
岩盤面の裏側に形成された固結領域１５′が従来
のバルクヘツドの使用をし、ここから、再度圧入
されたＡ液およびＢ液の混合液の漏れることを防
止する。

このように、この実施例によれば、岩盤面の裏
側に最初に形成された固結領域１５′がバルクヘ
ツドの作用をするため、再度圧入されたＡ液およ
びＢ液の混合液が、岩盤面からリークすることが
ない。したがつて、従来例のように、予め、岩盤
面にコンクリート等でバルクヘツドを設けるとい
う手間が不要になると同時に、緊急性の要望に応
えうるようになる。

なお、上記の実施例で使用しているロツクボル
ト１０ａは、この発明者が開発した特殊なもので
あつて、第１０図に示すような構造となつてい
る。このクロツクボルト１０ａは、先端閉鎖型中
空パイプからなるパツカー部２と、中空パイプか
らなるロツクボルト本体１０とをねじ継手１７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２の長さＢが１ｍ、ロツクボル
ト本体１０の長さＣが２ｍに設定されている。１
３が逆止弁付継手である。そして、上記パツカー
部２の先端部の外周に直径５mmの薬液吐出孔１９
が10個形成されている。他方、パツカー部２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１１図ａ，ｂに示す静止ミキサー２
０がその根元側のリング状座２１を位置させ、先
端側をパツカー部２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２０に
は、根元側リング状座２１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２重羽根５ｂが一定間隔で傾斜配設さ
れ、右半分には１重羽根５ｃが一定間隔で傾斜配
設され、ロツクボルト１０ａ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１重羽根５ｃ、左半分
にはＶ字状２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２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
ないため、注入時の初期流速を維持したままミキ
シングれ前方に送られる。すなわち、上記ロツク
ボルト１０ａは、このような特殊な静止ミキサー
２０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（例えば５〜30秒）ウレタン樹脂で
も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、上記打ち込みタイプのロツクボルト１０
ａに代えて自穿孔タイプのロツクボルト１０ｂも
使用することができる。すなわち、自穿孔タイプ
のロツクボルト１０ｂは、それ自体が削岩機のド
リルとなるもので、それ自身が孔を穿孔したの
ち、削岩機から取り外されて、その孔内に残置さ
れる。この残置された自穿孔タイプのロツクボル
ト１０ｂについても、上記打ち込みタイプのロツ
クボルト１０ａと同様、その根元側に逆止弁付継
手を取り付け、ウレタン圧入ポンプからホースを
介してＡ、Ｂ両液を圧入するようになつている。
このような自穿孔タイプのロツクボルト１０ｂを
第１２図に示す。すなわち、このロツクボルト１
０ｂは、パツカー部２ａおよびロツクボルト本体
１０をねじ継手１７で継合することにより構成さ
れているが、パツカー部２ａの先端が開放してお
り、その開放部の外周に、ドリル部（第１３図参
照）２２を嵌合して構成されている。このドリル
部２２は先端の端面に４枚の刃２３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２４が形成されているととも、刃と刃の間にそ
れぞれ外周孔２５が形成されている。それ以外の
部分は第１０図のロツクボルト１０ａと同じであ
るから同一部分に同一符号を付している。第１４
図のロツクボルト１０ｃは、パツカー部２ｂの先
端に、ドリル部２６が一体形成されている。この
場合、ドリルの刃部２７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２７ａ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２８が形成されてい
る。それ以外の部分は第１０図のロツクボルト１
０ａと同じである。

さらに、上記の実施例では、第３図に示すよう
にロツクボルト１０ａを孔９内に打ち込み、その
後パツキン３を装着しているが、予めロツクボル
ト１０ａにパツキン３を装着しておき、ロツクボ
ルト１０ａの打ち込みと同時に薬液漏れ止めをす
るようにしてもよい。したがつて、この発明にい
う、「シール材でロツクボルトと孔の壁面との空
隙を塞ぐ」とは上記の２態様を含むのである。

〔発明の効果〕

この発明の岩盤固結工法は、岩盤に穿設された
孔内にロツクボルトを位置決めし、そのロツクボ
ルト内に二液型発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混
合して岩盤面の裏側を中心として２液混合液の浸
透領域を形成し、ついで、１液を上記ロツクボル
ト内に注入してロツクボルト内およびその外周の
孔内の部分が硬化樹脂で詰まらないようにし、そ
の状態で上記２液混合液の浸透領域の硬化を待
ち、硬化後、ロツクボルト内に再度二液型発泡ウ
レタン樹脂の２液を圧入混合して地山に２液混合
液の浸透領域を形成するため、岩盤面の裏側に最
初に形成された２液混合液の浸透固結領域がバル
クヘツドの作用をするようになる。したがつて、
ロツクボルト内を二度目に圧入混合され地山に浸
透した２液混合液が、そのバルクヘツドから岩盤
面にリークするという事態が発生しなくなる。そ
の結果、従来のように、予め、岩盤面にコンクリ
ート等でバルクヘツドを形成するというような煩
雑な作用が不要になり、岩盤固結作業の簡素化を
実現しうるようになると同時に、緊急性の要望に
も充分対応しうるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に従つて岩盤面に孔
を穿設する説明図、第２図はその孔にロツクボル
トを圧入する説明図、第３図は圧入されたロツク
ボトにウレタン圧入ポンプのホースを接続した説
明図、第４図はウレタン圧入ポンプの内部機構の
説明図、第５図はそれに用いられている切り換え
機の平面図、第６図はＢ液のみの注入の流路説明
図、第７図はロツクボルトに２液混合液が圧入さ
れた状態における浸透説明図、第８図はロツクボ
ルトにＢ液のみが注入された状態における浸透説
明図、第９図はロツクボルトに再度２液混合液が
圧入された状態における浸透説明図、第１０図は
打ち込みタイプのロツクボルトの縦断面図、第１
１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１１図ｂはその側面図、第１２
図は自穿孔タイプのロツクボルトの縦断面図、、
第１３図はその要部の斜視図、第１４図は他の自
穿孔タイプのロツクボルトの縦断面図、第１５図
は従来例の施工状態を示す縦断面図、第１６図は
その欠点を説明するための縦断面図である。 ９……孔、１０ａ……ロツクボルト、１４……
ウレタン圧入ポンプ、１５，１６……浸透領域、
１５ａ……固結領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 岩盤に穿設された孔に、薬液吐出孔を有する
   ロツクボルトを位置決めし、シール材で上記ロツ
   クボルトと上記孔の壁面との間の空隙を塞ぎ、上
   記ロツクボルト内に二液型発泡ウレタン樹脂の２
   液を圧入混合し上記孔内に上記２液混合液を充満
   させたのち岩盤に浸透させ、ついで２液の圧入を
   中止し１液のみを注入して上記ロツクボルト内お
   よび上記孔内を１液で満たし、その状態で上記岩
   盤に浸透した２液混合液の硬化を待つたのち、再
   度上記ロツクボルト内に２液を圧入混合すること
   を特徴とする岩盤固結工法。