JPH06299780A

JPH06299780A - 地山改良工法

Info

Publication number: JPH06299780A
Application number: JP8750693A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Seki; 勝人関
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】長孔とロックボルトとの隙間の閉塞が迅速確
実に行なえる地山改良工法を得る。【構成】切羽６２の天盤６４に所定の間隔で長孔２４
を穿孔し、先端に吐出口２２が設けられたロックボルト
１０を根元まで挿入して位置決めし、ロックボルト１０
の注入口から薬液を圧入し、長孔２４から亀裂Ｃへ浸透
硬化させ天盤６２を固結すると共に、ロックボルト１０
と長孔２４との隙間を充填してロックボルト１０で天盤
６２を緊結する。このとき、ロックボルト１０の注入口
の外周部に取付けられたゴムチューブ２６を膨張させ、
長孔２４の開口部付近に位置するロックボルト１０と長
孔２４との隙間を閉塞する。このため、施工時間が短縮
でき、確実に長孔２４の開口からの薬液の漏れを防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱な地山に薬液を注
入し、薬液の発泡硬化によって地山を固結する地山改良
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】崩落し易い地山や軟弱な地山にトンネル
を掘削していく際、アーチ状に成形された切羽の天盤を
ロックボルトで縫って、切羽面の崩落を防止するロック
ボルト工法が用いられる。

【０００３】このロックボルト工法は、以下のような手
順で施工される。先ず、図６及び図７に示すように、切
羽６０の天盤６２に所定の間隔で長孔２４を穿孔する。
次に、図９に示すように、先端に吐出口６６が設けられ
た中空のロックボルト６８を根元まで挿入して位置決め
し、注入口７０から薬液を圧入する。この注入口７０か
ら圧入された薬液は、地山の亀裂Ｃに浸透硬化して天盤
６２を固結すると共に、ロックボルト６８と長孔２４と
の隙間を充填して、ロックボルト６８を天盤６０に緊結
する。

【０００４】ところで、上記のようなロックボルト工法
において、最も重要な課題は、どのようにして地山の亀
裂の必要範囲内へ薬液を浸透させるか、また、長孔２４
の開口２４Ａから漏れる薬液の量を最小限に抑えるか、
さらに、作業時間を短縮するかである。このような課題
を解決するため、以下に示すような種々の施工方法が提
案されている。

【０００５】一の施工方法として、ロックボルト６８の
注入口外周部に吸液性のパッキンを取付け、このパッキ
ンに発泡樹脂を含浸させて、発泡層を形成し、長孔２４
とロックボルト６８との隙間を閉塞し、ロックボルト６
８へ圧入される薬液の漏れを防ぐものがある（特開昭６
０−３３９２５号公報参照）。

【０００６】しかしながら、ロックボルト６８へパッキ
ンを装着し、さらにこのパッキンを発泡させるのは手間
であり、工期の短縮が図れない。また、この施工方法で
使用される薬液は、通常、２液型発泡ウレタン樹脂で、
２液混合後の硬化時間が３〜５分と長い。このため、圧
入したウレタン樹脂が亀裂から必要以上に浸透し、使用
樹脂量が多くなると共に、地山の亀裂を通じて切羽面か
ら樹脂が漏れてくることがある。

【０００７】このような不都合を解消すべく、ロックボ
ルト６８内に装着された特殊の静止ミキサーで硬化時間
（５〜３０秒）の著しく速い特殊な二液型発泡ウレタン
樹脂を、注入（注入圧力は１５〜２０ｋｇ／ｃｍ²）す
る施工方法も提案されている（特公平５−１５８８０号
参照）。

【０００８】この施工方法によれば、ロックボルト６８
の吐出口６６から吐出された樹脂が、長孔２４を流下し
て、開口付近に至るまでに丁度硬化して、長孔２４とロ
ックボルト６８との隙間を閉塞するようになっている。
このため、ロックボルト６８へパッキンを装着し発泡さ
せるという工程も省くことができる。

【０００９】しかしながら、施工雰囲気によって、樹脂
の硬化時間が変化し、長孔２４の開口付近でうまい具合
に樹脂を発泡硬化させることは容易ではない。また、上
記施工方法では、特殊な二液型発泡ウレタン樹脂を上手
く混合するために、特殊な静止ミキサーを必要とし、汎
用されている静止ミキサーが使用できない。この特殊な
静止ミキサーは入手が困難なことがあり、またコストも
嵩む。

【００１０】さらに、樹脂の注入圧が低圧であるため、
細かい亀裂へ樹脂を充填することが難しく、地山を完全
に固結することができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、長孔とロックボルトとの隙間の閉塞が迅速確実
に行なえ、また、細かい亀裂に確実に薬液が行き渡り、
必要最小限の薬液の使用で地山を改良することができる
地山改良工法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の地山改
良工法は、地山に所定の間隔で長孔を穿孔し、先端に吐
出口が設けられた中空管を根元まで挿入して位置決め
し、中空管の注入口から薬液を圧入し、長孔から地山の
亀裂へ浸透硬化させ地山を固結すると共に、中空管と長
孔との隙間を充填して中空管で地山を緊結する地山改良
工法において、前記中空管の注入口の外周部に流体の流
入によって膨張し前記中空管と前記長孔との隙間を閉塞
する閉塞手段を設けたことを特徴としている。

【００１３】請求項２に記載の地山改良工法は、前記薬
液の注入圧を、地山の状態に応じて調整することを特徴
としている。

【００１４】請求項３に記載の地山改良工法は、前記薬
液の液温を、施工雰囲気にかかわらず所定の液温に保持
することを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記構成の本発明では、中空管の注入口の外周
部に取付けられた閉塞手段が、流体の流入によって膨張
し、長孔の開口部付近に位置する中空管と長孔との隙間
を閉塞する。このため、隙間の閉塞作業が迅速に行な
え、長孔の開口からの薬液の漏れを確実に防止すること
ができる。

【００１６】また、薬液の注入圧を、地山の状態に応じ
て変化させることで、地山の亀裂へ必要以上に薬液が充
填されることがなく、さらに、細かい亀裂であっても、
高圧注入とすることで確実に薬液が充填される。

【００１７】さらに、薬液を所定の液温に保持すること
によって、施工雰囲気に作用されずに、薬液を設定時間
で発泡硬化させることができる。

【００１８】

【実施例】先ず、本実施例に係る地山改良工法で使用さ
れる薬液注入装置及び薬液について説明する。

【００１９】図１に示すように、薬液注入装置に用いら
れるロックボルト１０は中空管で構成され、その注入口
１２付近の内部には、スタティックミキサー１４が配設
されている。このスタティックミキサー１４は、図２に
示すように、中空管１６内に右ねじりの螺旋状の右羽根
１８と左ねじりの螺旋状の左羽根２０とが交互に挿入固
定されている。この右羽根１８の先端と、と左羽根２０
との後端は、直交するように連結されている。従って、
注入口１２から注入されたＡ液（実線で表示）とＢ液
（破線で表示）は、右羽根１８で２層に分流され、次
に、右羽根１８の先端では、Ａ液とＢ液とが合流し混合
され、再び左羽根２０の後端で２層に分流される。次
に、左羽根２０の先端で、さらにＡ液とＢ液が合流して
混合され、右羽根１８の後端で再び２層に分流される。

【００２０】このように、スタティックミキサー１４で
は、注入口１２から別々に注入されたＡ液とＢ液とが合
流と分流を順次繰り返し、Ａ液とＢ液とが等級数的に瞬
時に混合されていく。

【００２１】図１に示すように、ロックボルト１０の挿
入方向の先端部には、吐出口２２が形成されている。こ
の吐出口２２から、スタティックミキサー１４で混合さ
れた薬液が長孔２４へ吐出されるようになっている。

【００２２】一方、ロックボルト１０の注入口１２の外
周部には、円筒状のゴムチューブ２６が挿通されてい
る。図３に示すように、このゴムチューブ２６の外周部
は、軟質性のウレタンフォーム２８で覆われている。こ
のウレタンフォーム２８は、漏水防止として機能すると
共に、ゴムチューブ２６が岩盤等によって破損しないよ
うに保護する機能も備えている。また、ゴムチューブ２
６の外端には、エア注入口３０が設けられており、この
エア注入口３０には、図示しないコンプレッサーから延
びるホースがワンタッチで接続される。ここで、エア注
入口３０からエアを注入すると、ゴムチューブ２６が膨
張し、ロックボルト１０の外周と密着すると共に、ウレ
タンフォーム２８を長孔２４の内周面に押し付け、長孔
２４の開口付近において、ロックボルト１０と長孔２４
との隙間を瞬時に閉塞するようになっている。

【００２３】また、ロックボルト１０の注入口１２に
は、逆止弁付継手３２が螺合されている。この逆止弁付
継手３２には、Ａ液とＢ液とを分けて送るデリバリーホ
ース３４（図４参照）が接続されている。

【００２４】図４に示すように、このデリバリーホース
３４へ薬液を送る発泡機３６には、Ａ液とＢ液とがそれ
ぞれ貯留された成分タンク３８、４０が配設されてい
る。Ａ液とＢ液とは、水質汚染のない二液型ウレタン薬
液で、成分タンク３８にはＡ液としてポリオール成分と
発泡剤である水を含んだ薬液が、成分タンク４０にはＢ
液としてイソシアネート成分からなる薬液が貯留されて
いる。この二液型ウレタン薬液は、アミン系触媒及び金
属触媒を一切使用することなく硬化させることができ、
ウレタン結合後は非常に安定した物質となるので、地下
水等に浸漬しても溶出することがない。また、発泡剤と
して水のみを使用し、塩化メチレン等の溶剤を使用しな
いため、地下水汚染を引き起こすことがない。さらに、
ポリオール成分とイソシアネート成分との相溶性は非常
に良好であるので、上述したスタティックミキサー１４
でも十分に混合することができる。

【００２５】また、成分タンク３８、４０は、ホース４
２、４４を介して定量ポンプ４６、４８へ接続されてい
る。この定量ポンプ４６、４８は、加圧空気供給管５０
を通じてエアーモータ５２から供給される加圧空気によ
って同時に駆動し、Ａ液及びＢ液をヒーター５４へ高圧
状態（１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²）で圧送するようにな
っている。このヒータ５４の下流側には、図示しない温
度センサが配設されており、設定された温度にＡ液及び
Ｂ液を加熱し、高圧状態を保持しデリバリーホース３４
を通じてロックボルト１０へ圧送するようになってい
る。

【００２６】ところで、図５に示すように、本実施例で
使用される二液型ウレタン薬液は、液温によって反応時
間が変化するようになっている。例えば、○の曲線で示
されるように、薬液の温度が３０°Ｃの時に二液型ウレ
タン薬液の反応時間が、約３０秒になるように調合して
おけば、ヒーター５４での加熱温度を上下して、反応時
間を調整することができる。このため、反応時間が、施
工現場での雰囲気に左右されず、また、薬液の調合を変
えて反応時間を調整するという手間がなくなる。なお、
△で示した曲線は、薬液が完全に硬化するまでの時間を
示している。

【００２７】また、地山の状態に応じて、エアーモータ
５２から供給される加圧空気を調整すれば、薬液の注入
圧を１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²の範囲で変動させること
がでるので、細かい亀裂でも確実に注入でき、かつ無駄
な薬液を使用しないで済む。

【００２８】例えば、経験的に砂質土や非常に間隙の大
きな地山に薬液を注入する場合、注入圧は、１０ｋｇ／
ｃｍ²以下で十分であり、また、固結度の低い地山でし
かも岩塊の亀裂が非常に狭い場合は、２０ｋｇ／ｃｍ²
以上の注入圧が必要となる。

【００２９】次に、本実施例に係る地山改良工法の施工
手順を説明する。図６及び図７に示すように、先ず、ト
ンネルの切羽６０の天盤６２へ、ジャンボドリル等の削
岩機６４で、斜め上向きへ複数の長孔２４を穿孔する。
次に、図４に示すように、この長孔２４へロックボルト
１０を根元まで挿入して位置決めし、注入口１２に逆止
弁付継手３２を螺合する。

【００３０】ここで、地山の状態に応じて、エアモータ
ー５２とヒータ５４を操作して、薬液の注入圧と薬液の
液温を設定する。

【００３１】次に、薬液を注入する前に、コンプレッサ
ーで空気を供給し、ゴムチューブ２６を膨張させ、長孔
２４の開口付近において、ロックボルト１０と長孔２４
との隙間を瞬時に閉塞する。隙間が閉塞された後、ロッ
クボルト１０へ薬液を注入する。注入された薬液は、ス
タティックミキサー１４で瞬時に混合されながら、吐出
口２２から長孔２４内へ吐出される。吐出された薬液
は、図８に示すように、地山の亀裂Ｃに充填され発泡硬
化すると共に、ロックボルト１０と長孔２４との隙間に
も充填され発泡硬化する。このとき、長孔２４の開口
は、ゴムチューブ２６とウレタンフォーム２８で閉塞さ
れているので、液漏れすることがない。また、薬液を高
圧で注入するので、ロックボルト１０の中で硬化する恐
れがない。

【００３２】以上のような作業を繰り返して、アーチ状
に成形された切羽６０の天盤６２をロックボルト１０で
縫って、切羽面の崩落を防止する。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、長孔とロ
ックボルトとの隙間の閉塞が迅速確実に行なえ、また、
細かい亀裂にも確実に薬液が行き渡る。また、地山の状
況等に応じて、注入圧及び硬化時間を自由に調整するこ
とで、薬液が必要以上に注入され薬液の使用量を増やす
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロックボルトが長孔へ挿入された状態を示す断
面図である。

【図２】スタティックミキサーの詳細を示す斜視図であ
る。

【図３】長孔の開口を閉塞するゴムチューブを示す斜視
図である。

【図４】発泡機の使用状態を示す概略図である。

【図５】本実施例に係る地山改良工法で使用する薬液の
温度と反応時間との関係を示したグラフである。

【図６】切羽の天盤を穿孔している状態を示した断面図
である。

【図７】長孔の穿孔位置を示した断面図である。

【図８】切羽の天盤がロックボルトで固結された状態を
示す断面図である。

【図９】従来のロックボルトが長孔へ挿入された状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１０ロックボルト２４長孔２６ゴムチューブ（閉塞手段）２８ウレタンフォーム（閉塞手段）３６発泡機５４ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地山に所定の間隔で長孔を穿孔し、先端
に吐出口が設けられた中空管を根元まで挿入して位置決
めし、中空管の注入口から薬液を圧入し、長孔から地山
の亀裂へ浸透硬化させ地山を固結すると共に、中空管と
長孔との隙間を充填して中空管で地山を緊結する地山改
良工法において、前記中空管の注入口の外周部に流体の
流入によって膨張し前記中空管と前記長孔との隙間を閉
塞する閉塞手段を設けたことを特徴とする地山改良工
法。
【請求項２】前記薬液の注入圧を、地山の状態に応じ
て調整することを特徴とする請求項１に記載の地山改良
工法。
【請求項３】前記薬液の液温を、施工雰囲気にかかわ
らず所定の液温に保持することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の地山改良工法。