JPH0718655A - 地山補強工法における自硬性材料の充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、孔壁が自立しない崩壊性のある地
山でも、自硬性材料を確実に充填可能にして目的とする
大きさや長さの地山補強用の杭状体を容易に施工できる
地山補強工法における自硬性材料の充填方法を提供しよ
うとするものである。 【構成】 掘削すべきトンネル１の切羽２からトンネル
の延長方向に延びる複数の削孔６を掘削する削孔工程
と、前記削孔６内にセメントやモルタル等の自硬性材料
８を充填する充填工程とを備え、前記削孔工程は、削孔
機５によりケーシング堀りした後にケーシング１１内の
インナーロッド１０を引き出してケーシング１１のみを
残し、前記充填工程は、充填ホース７を挿入した網状パ
イプ１３を前記ケーシング１１内に挿入した後にケーシ
ングを引き抜き、次いで前記充填ホース７を充填ポンプ
９に接続して充填ホース７を引き抜きながら自硬性材料
８を削孔内に充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの掘削におけ
る不良地山の切羽の自立性を確保するために切羽前方地
山に縫い地状の杭状体を造成する際の技術として好適な
地山補強工法における自硬性材料の充填方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを掘削する工法としては、掘削
する地山の状況、トンネル断面の規模、延長、勾配など
に応じ種々の工法がある。そしてこれらは、経済性や安
全性、工期などを考慮して選定される。

【０００３】一般に、掘削工法は、トンネル全断面を一
挙に掘削する方法が能率もよく、経済的である。しか
し、地山状態が悪いと掘削切羽の高さが高いので、切羽
の自立が困難となり崩壊を起こす。

【０００４】従来、このような崩壊性のある、いわゆる
未固結地山のトンネルの地山補強工法として、薬液注入
工法、および鏡（切羽）吹き付けコンクリートと鏡（切
羽）打ちロックボルトの併用による工法が用いられてき
た。前者の薬液注入工法は比較的広範囲の改良を対象と
し、後者は１掘進毎に補強するいわゆる応急処置的工法
である。

【０００５】ところが、こうした従来の地山補強工法に
おいて、前者の薬液注入工法の場合、いわゆる地盤改良
工法であるが、これにより改良すべき対象地山がその工
法上トンネル掘削範囲よりも広範囲に亘る上に改良作業
にも長時間を必要とすることから、工期やコストの面で
問題があり、さらに、改良効果も不確実性を有している
といった問題があった。

【０００６】また、後者の吹き付けコンクリートとロッ
クボルトの併用工法による場合、地山の状態によっては
ロックボルト挿入用の孔壁が自立せず施工不能に陥る可
能性が高く、また、補強後の掘削に際しては、芯材であ
るロックボルトを切断しながら施工しなければならない
ために施工性が悪く、さらに、ロックボルトの施工上の
制約からその改良（補強）範囲も短く、通常、一度に２
〜３ｍ以上の改良は困難であるなどの問題があった。

【０００７】そこで、本出願人は、このような問題点の
改良技術として、掘削すべきトンネルの切羽前方地山に
対し、削孔機を用いてその切羽からトンネルの延長方向
に延びる複数の削孔を掘削し、これらの削孔内にセメン
トやモルタル等の自硬性材料を充填して地山補強用の杭
状体を形成し、これにより切羽前方地山の補強を必要と
する施工延長分について、長、短いずれの範囲でもこれ
を容易に施工でき、また、地山補強に要する工期の短
縮、コストの低減を図り、さらに、補強後のトンネル掘
削に際してもその掘削に支障とならないようにすること
ができる、トンネル掘削における切羽前方地山の補強工
法を開発した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに削孔内に自硬性材料を充填する地山補強工法におい
も、さらに以下に述べるような点で改良すべき課題が残
されていた。即ち、孔壁も自立しないような崩壊性のあ
る地山における削孔内への自硬性材料の充填をいかにし
て行うかについての課題である。ところで、ただ単に削
孔内に自硬性材料を充填するという観点からすれば、削
岩機あるいはボーリングマシンで削孔した孔に充填ホー
スを挿入する方法、ボーリングマシンのロッドを利用す
る方法、自削孔ボルトあるいは中空ボルトを利用する方
法等が考えられるが、これにはいずれも一長一短があ
る。

【０００９】例えば、自削孔ボルトあるいはボーリング
マシンのロッドを用いる場合は崩壊性のある地山への対
応は可能であるものの、自削孔ボルトでは長尺の施工が
困難であると同時に後の掘削時に支障となる問題があ
る。また、ボーリングマシンのロッドを用いる方法では
セメントミルク等の液状の注入材は充填可能であるが、
セメントモルタルは使用できないという問題がある。さ
らに、充填ホースまたは中空ボルトでは削孔した孔が自
立しないよう地山に対しては充填不能となる上に、一度
に補強可能な施工延長範囲も短いという問題がある。

【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、孔壁が自立しない崩壊性のある地山でも、
自硬性材料を確実に充填可能にして目的とする大きさや
長さの地山補強用の杭状体を容易に施工できる地山補強
工法における自硬性材料の充填方法を提供しようとする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
掘削すべきトンネルの切羽からトンネルの延長方向に延
びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、前記削孔内にセ
メントやモルタル等の自硬性材料を充填する充填工程と
を備え、前記削孔工程は、削孔機によりケーシング堀り
した後にケーシング内のインナーロッドを引き出してケ
ーシングのみを残し、前記充填工程は、充填ホースを挿
入した網状パイプを前記ケーシング内に挿入した後にケ
ーシングを引き抜き、次いで前記充填ホースを充填ポン
プに接続して充填ホースを引き抜きながら自硬性材料を
削孔内に充填することを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の地山補強工法における自硬性材
料の充填方法によれば、切羽からトンネルの延長方向に
延びる複数の削孔を掘削するのに、削孔機によりケーシ
ング堀りしてそのケーシングのみを地山内に残し、そし
て充填ホースを挿入した網状パイプをケーシング内に挿
入してからケーシングを引き抜くようにしているので、
孔壁が自立しない崩壊性のある地山でも網状パイプと充
填ホースを同時に削孔内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホースを介して削孔内の網状パイプ内に
自硬性材料を充填することが可能になる。また、網状パ
イプは削孔の孔壁を支持する作用を発揮すると同時に、
網目を通して自硬性材料がケーシング引き抜き後の空隙
にも充填されるように機能する。この結果、削孔内には
自硬性材料が隙間なく充填され、目的とする大きさや長
さの地山補強用の杭状体が形成される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図１ないし図
１０を参照して説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、
本発明の地山補強工法における自硬性材料の充填工法を
適用して形成した自硬性材料による杭状体の配置構造を
示すもので、掘削すべきトンネル１の切羽２からその切
羽前方地山３に対して、複数の杭状体４…をトンネル１
の延長方向に沿って互いにほぼ平行に延在するように形
成したものである。そして、これらの杭状体４…は、こ
の実施例では掘削すべきトンネル断面のほぼ上半部に集
中する形態となるように配慮されている。

【００１４】このような杭状体４…を施工するには、図
２および図３に示すように、例えばボーリング機のよう
に水平方向に長尺の孔を掘削することのできる削孔機５
を用いて、切羽２の側からその切羽前方地山３に対して
トンネル１の延長方向に延びる水平な削孔６をケーシン
グ掘りし、次いで、図４および図５に示すように、イン
ナーロッド１０を引き抜いてケーシング１１のみを地山
３内に残しておく。

【００１５】そして、このケーシング１１内に、図６お
よび図７に示すように、充填ホース７を挿入した網状パ
イプ１３を挿入した後、ケーシング１１を引き抜き、次
いで、図８および図９に示すように、充填ホース７をモ
ルタルポンプ９に接続し、例えばドライミックスモルタ
ル等の自硬性材料８をモルタルミキサで混練したものを
前記充填ホース７を介して圧送し、その充填ホース７を
図９に示すように引き出しつつ充填して硬化させること
により杭状体４…を施工することができる。

【００１６】前記網状パイプ１３は、図１０に示すよう
に、プラスチック等により無数の孔を有するようにメッ
シュ状に形成された周壁を持つ筒状体からなり、それ自
体が地山内で筒状を保持可能な程度の強度を備えるよう
に構成されたものが用いられている。

【００１７】ここで、前記自硬性材料８としては、モル
タルの他に、セメント、セメント＋粘土、粘土等の非薬
液系の地盤注入材や、水ガラス系（ケイ酸ソーダ）等の
薬液系地盤注入材を用いることができるが、施工性や地
山補強効果の点などから、セメント系充填材料が好まし
い。なお、セメント系充填材料を用いる場合に、伏流れ
が見込まれる場合には増粘材剤を混入してセメントペー
スト分の流出を防止するようにするのが望ましい。

【００１８】杭状体４…をこのような方法で施工した場
合、孔壁が自立しない地山でも網状パイプ１３と充填ホ
ース７を同時に削孔６内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホース７を介して削孔６内の網状パイプ
１３内に自硬性材料８を充填することが可能になる。ま
た、網状パイプ１３は削孔６の孔壁を支持する作用を発
揮して孔壁が崩れないように自立させ、さらにこの網状
パイプ１３は、それ自体の網目を通して自硬性材料８が
ケーシング１１の引き抜き後の空隙にも充填されるよう
に機能する。この結果、削孔内には自硬性材料８が隙間
なく充填され、目的とする大きさや長さの地山補強用の
杭状体４が形成される。

【００１９】したがって、この網状パイプ１３の径を変
えることにより、孔壁が自立しない地山においても、所
要の杭径を確保した杭状体４を確実にしかも容易に形成
することができる。また、網状パイプ１３の存在によ
り、この網状パイプ１３が杭状体４の主体を形成する自
硬性材料８を補強する構成となり、これにより、地山３
はより効果的に補強される。

【００２０】なお、切羽２のその切羽前方地山３内に、
このような自硬性材料８による多数の杭状体４…が存在
すると、地山３が崩壊性の未固結地山であっても、それ
ら多数の杭状体４…により補強されて全体が一体化した
ような自立性のある地山となり、これにより切羽２の崩
壊（崩落）が抑制される。そして、このように切羽２の
崩壊が抑制される地山３に改良されることにより、この
地山３がトンネル１の天端１１部分の地山を支持するよ
うに作用するので、トンネル掘削において、切羽２のみ
ならず、天端１１部分の崩壊をも抑制することが可能に
なる。

【００２１】また、この地山補強用の杭状体４…の施工
には、削孔機５を用いて削孔６をケーシング掘りし、そ
の削孔６内に自硬性材料８を充填する方法を採ることが
できるので、図示のように長尺の杭状体４を比較的容易
に施工することが可能になり、これにより、地山補強に
要する工期の短縮、コスト低減をも実現することができ
る。

【００２２】さらに、杭状体４…は、モルタルやセメン
ト等の自硬性材料を硬化させて形成したものでるから、
掘削に支障となるようなことはなく、したがって、補強
後のトンネル掘削に際して、その施工性もはるかに向上
することができる。

【００２３】なお、前記杭状体４…の施工としては、予
想される地山崩壊の規模にあわせて、杭状体４…の杭
径、配置数量、配置態様、あるいは施工延長等を自由に
選定すればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る地
山補強工法における自硬性材料の充填方法にあっては、
掘削すべきトンネルの切羽からトンネルの延長方向に延
びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、前記削孔内にセ
メントやモルタル等の自硬性材料を充填する充填工程と
を備え、前記削孔工程は、削孔機によりケーシング堀り
した後にケーシング内のインナーロッドを引き出してケ
ーシングのみを残し、前記充填工程は、充填ホースを挿
入した網状パイプを前記ケーシング内に挿入した後にケ
ーシングを引き抜き、次いで前記充填ホースを充填ポン
プに接続して充填ホースを引き抜きながら自硬性材料を
削孔内に充填することを特徴とするものであるから、以
下のような優れた効果を奏する。

【００２５】孔壁が自立しない地山でも網状パイプと充
填ホースを同時に削孔内に挿入することが可能になり、
これにより充填ホースを介して削孔内の網状パイプ内に
自硬性材料を充填することができる。また、網状パイプ
は削孔の孔壁を支持する作用を発揮して孔壁が崩れない
ように自立させ、さらにこの網状パイプは、それ自体の
網目を通して自硬性材料がケーシングの引き抜き後の空
隙にも充填されるように機能する。この結果、削孔内に
自硬性材料を隙間なく充填し、目的とする大きさや長さ
の地山補強用の杭状体を形成することができる。

【００２６】したがって、この網状パイプの径を変える
ことにより、孔壁が自立しない地山においても、所要の
杭径を確保した杭状体を確実にしかも容易に形成するこ
とができる。また、網状パイプの存在により、この網状
パイプが杭状体の主体を形成する自硬性材料を補強する
構成となり、これにより、地山をより効果的に補強する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例による杭状体の配置構
造を示す断面図である。（ｂ）は本発明の実施例による
杭状体の配置構造を示す平断面図である。

【図２】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。

【図３】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。

【図４】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。

【図５】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。

【図６】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。

【図７】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。

【図８】本発明の実施例による補強工法を説明する概略
断面図である。

【図９】本発明の実施例による補強工法を説明する部分
拡大概略断面図である。

【図１０】本発明の実施例による補強工法を説明する網
状パイプの概略斜視図である。

【符号の説明】

１ トンネル ２ 切羽 ３ 切羽前方地山 ４ 杭状体 ５ 削孔機 ６ 削孔 ８ 自硬性材料 １０ インナーロッド １１ ケーシング １３ 網状パイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削すべきトンネルの切羽からトンネル
   の延長方向に延びる複数の削孔を掘削する削孔工程と、
   前記削孔内にセメントやモルタル等の自硬性材料を充填
   する充填工程とを備え、前記削孔工程は、削孔機により
   ケーシング堀りした後にケーシング内のインナーロッド
   を引き出してケーシングのみを残し、前記充填工程は、
   充填ホースを挿入した網状パイプを前記ケーシング内に
   挿入した後にケーシングを引き抜き、次いで前記充填ホ
   ースを充填ポンプに接続して充填ホースを引き抜きなが
   ら自硬性材料を削孔内に充填することを特徴とする地山
   補強工法における自硬性材料の充填方法。