JPH0768845B2 - 切羽安定工法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤の改良構築物
の基礎の造成に関するもので、特に、トンネル坑道等
の、横杭掘削時に崩落を防止するための、切羽安定工法
及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル工事に伴い、天端付近に
アーチ状の水平式硬化剤噴射工法（以下、ＦＰ工法と略
称する）を地表変形防止、地山崩壊防止、及び切羽対策
等のため施工してきた。この場合、トンネル地山が非常
に軟弱な場合、また、掘削工法が、全断面掘進工法の場
合等において、該ＦＰ工法だけでは、切羽安定に極度の
不安があることから、以下のような手段にて、アーチ状
の地盤改良体（杭）の内側に、単坑的配置にて、芯材を
水平打設していた。即ち、図６に示すようにアーチの内
側に水平打設した改良体５０の中心部に該当改良体の硬
化前または、硬化後にスパイラル掘削ロッド５１を使用
することにより、形成したスパイラル溝に機械的又は手
動的に芯材を打設していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術では、芯材の打設に手間取るのみならず、失
敗も多かった。特に、掘削そして芯材の打ち込み、とい
う工法の繰り返しが必要となり、手間取る結果、多くの
経費を要した。また、該芯材は、一定の距離しか打ち込
めなかったため、連結する必要性が生じたときは、連結
部にウレタン等を使用し、連結していたが、連結部に十
分なアンカー材としての効果がなかった。そこで、本発
明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、切羽を安定するた
めの芯材の打ち込みに際し、確実性を伴って簡易、迅速
かつ経済的に必要に応じて連結可能なアンカーボルト的
効果を有する芯材を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、水平式
硬化剤噴射装置により硬化剤を噴射後、地山に形成した
改良体である杭の中心部に芯材を挿嵌するための工法に
おいて、該芯材がケーシングパイプからなり、その芯材
が、打ち込まれるべき所要の長さに応じ、ねじ手段に
て、無限に連結可能なケーシングパイプであって該ケー
シングパイプの内側に設けた引き込み用凸部により挿嵌
用ロッド、掘削用ロッド又は、硬化材噴射ロッド等に
て、所定の場所まで芯材として打ち込まれることを特徴
とする切羽安定工法とその装置が得られる。

【０００５】

【作用】芯材をケーシングパイプとすることから、挿嵌
用ロッドにより又は、掘削用ロッド及び硬化剤噴射ロッ
ド等の使用に際し、同時に該芯材を打ち込むことができ
るので、確実または迅速に上記目的を達成することがで
きる。

【０００６】

【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は、本発明に係る第１実施例であり、芯材で
あるケーシングパイプの連結状態を示している。即ち、
１つの芯材用ケーシングパイプ１０は、一端部にボルト
部１２と他端にナット部１１を有しており、両端部はい
ずれもボルト及びナットとして機能すべく螺刻されてい
る。従って、本図で、明らかなように、２以上の部材を
螺嵌させることによって、必要距離用に連結伸長するこ
とができる。経験によれば、芯材は、長いほどいわゆる
アンカー材として適している。何故ならば、従来の短い
芯材をウレタンでもって連結した場合、アンカー材とし
ての効果が認められなかったからである。

【０００７】また、当該ケーシングパイプ１０は、先端
部（前端部）の内壁面に引き込み用凸部１４を有してい
る。この引き込み用凸部１４は、引き込み用（挿嵌用）
ロッド、掘削用ロッド、硬化剤噴射用ロッド等のような
前進駆動される駆動ロッドに形成された挿嵌ストッパに
当接可能なようになっている。つまり、駆動ロッドが後
端側からケーシングパイプ１０内に挿入されて前進する
ときに挿嵌ストッパが引き込み用凸部１４に当接し、そ
れにより駆動ロッドの前進に伴ってケーシングパイプ１
０が前進させられる。一方、駆動ロッドが後進するとき
に挿嵌ストッパは引き込み用凸部１４から離間して両者
間の当接が解除され、駆動ロッドの後進時にケーシング
パイプ１０は地盤改良体内に置き去りにされる。この引
き込み用凸部１４を利用することで、地山に形成した地
盤改良体の中心部に、該改良体の硬化前であればそのま
まの状態で、又は硬化後であればスパイラル掘削ロッド
にて穿いた削孔に引き込み用ロッド等の駆動ロッドに
て、該ケーシングパイプ１０を所定位置に挿入すること
ができる。尚、当該ケーシングパイプ１０は、芯材とし
てアンカーボルト的な効果を有する必要があるので、そ
の材質としてはグラスファイバーやプラスチックが望ま
しい。この芯材は切羽安定のための引張性に優れている
必要があるからである。但し、該ケーシングパイプ１０
は、引き込み用ロッド、掘削用ロッド、噴射用ロッド等
の駆動ロッドの駆動前進に応して、地盤中に引き込まれ
るに足るだけの強度を有し、且つ、トンネル内部を掘削
するための掘削機（バックホウ）によって破砕される程
度の弱さを有する材質からなることを要する。一方、切
羽掘削時には、簡単に地山とともに掘削、小片化でき、
ズリと共に排土することができる性質が求められる。

【０００８】図２は、上記第１実施例に係るケーシング
パイプ１０の連結状態、並びに掘削用ロッド１５による
引き込み状態を示す概略断面図である。即ち、ボルト部
１２とナット部１１が螺嵌されている状態の拡大図であ
り、連結された状態を外部からみれば、連結部１３が線
としてのみ見え、外部には凹凸は存在しない。従って、
引き込まれる際に地山により障害が起きることがなく、
スムーズに地山に挿入される。また、内部に設けられて
いる引き込み用凸部１４は掘削用ロッド１５のボディー
部に１又は２以上設けられた挿嵌ストッパ１６により、
引っ掛けられることになり、当該ロッドの進行に伴って
順次挿入ないし打ち込まれることとなる。そして、当該
掘削用ロッド１５の先端部には折畳み可能なＳ型ビット
１７が設けられているので、所定距離まで掘削した後
は、当該ビット１７を折畳み、ケーシングパイプ１０の
中を該パイプを置き去りにして切羽口まで戻ることとな
る。その場合、Ｓ型ビット１７が畳まれた状態の径は該
ケーシングパイプ１０の中空の径よりも無論小さいもの
とする。

【０００９】以上の図１および図２におけるケーシング
パイプ１０の場合は、そのまま芯材ないしアンカー材と
して使用することも可能であるが、特に軟弱地盤の場
合、上記の掘削用ロッド１５に係る硬化剤噴射用ロッド
にて該ケーシングパイプ１０内に硬化剤を噴射すること
によって該ケーシングパイプ１０を補強することができ
る。その場合、硬化剤があまりに強度のものであっては
ならず、また、硬化剤の噴射圧がいわゆる超高圧のもの
であってもならない。何故ならば、前者の場合、トンネ
ルアーチの内側にあってのものであれば、後述の如く、
トンネル掘削の際に掘削機（バックホウ）によって当該
ケーシングパイプを粉砕しなければならないからであ
る。後者の場合、いわゆる超高圧であっては、ケーシン
グパイプ１０が粉砕してしまうからである。但し、ケー
シングパイプ１０内に、強硬な硬化剤を充填する場合
は、トンネンルアーチの外側における地盤改良ないし安
定に役立つ。その場合、当該ケーシングパイプ１０を径
の大小によって、地山ないし用途に応じて適宜用いるこ
とが可能となる。また、当該ケーシングパイプ１０に、
複数孔を設けたものについては、後述のとおりである。
尚、掘削用ロッドの挿嵌ストッパ１６を利用したケーシ
ングパイプ１０の引き込み手段並びに当該ケーシングパ
イプ１０を骨材料として粉砕利用する場合で、超高圧に
て硬化剤を噴射しつつ、該ロッドが該パイプの中を引き
返しつつ該パイプを粉砕する手段については、同一人の
平成３年４月１７日付出願にて開示済である。

【００１０】図３は、本発明の切羽安定装置に係る他の
実施例であって、ケーシングパイプ１０に適宜複数孔１
８を設けたものである。この複数孔１８は、多すぎる場
合には、このケーシングパイプ１０が、軟弱なものとな
るか、噴射する硬化剤の吐出により、切羽口があまりに
強硬なものとなり、掘削工事が困難なものになる可能性
があるので適しない。しかし、このようなケーシングパ
イプ１０をトンネルアーチ上のいわゆるアーチ状地盤改
良体１９を形成するために用いれば、非常に強硬な地盤
改良体を形成することができる。ひいては、切羽部の安
定化対策上にも好ましいものといえる。すなわち、既に
形成した改良体の芯体として使用する場合は、該改良体
の中心部がより強硬になるであろうし、改良体形成前の
使用であれば、そのケーシングパイル１０を硬化剤ロッ
ドにて引き込むや否や、Ｓ型ビットを畳み回転かつ後戻
りしつつ該ケーシング内で硬化剤を噴射すれば、該複数
孔からも硬化剤が噴射され強力ないし独特な改良体形成
が可能となる。但し、この場合は、簡単に破砕されない
ような材質のケーシングパイルが望ましい。本発明にか
かる手段は、当該ケーシングパイプ１０を硬化剤の噴射
により粉砕しない手法であるが、内部から超高圧噴射剤
を噴射しつつ順次当該ケーシングパイプを粉砕しつつ噴
射ロッドを引き抜く手段は、上記のとおり、同一出願人
にかかる別件発明により用いられている。従って、本実
施例に係るケーシングパイプをトンネルアーチ内部の切
羽工事に使用する場合は、当該複数孔１８は、一般に、
トンネルアーチ外部のものに比し小さくかつ少数のもの
が適している。

【００１１】図４は、本発明に係る切羽安定工法及び装
置を用いて、アーチ状地盤改良体１９とトンネル支保２
２内部に、切羽部地盤改良体２０を形成した状態を示し
ている。これらの地盤改良体は、切羽部の安定化という
点においては共通するが、終局的用途が異なるので、上
述の異なった装置又は工法により大きさの異なったもの
である。次に、切羽掘削に移行するわけであるが、図５
に示すように、切羽部を掘削機（バックホウ）２３に
て、掘削し、ケーシングパイプ１０と共に形成された切
羽部地盤改良体２０を、地山と共に掘削かつ小片化する
こととなる。切羽部地盤改良体破片２１は、ズリと共に
排土される。

【００１２】図７は、図６に示された従来の工法により
構成された地盤改良体５０の形成状態を示している。従
来工法は、本発明に係る工法並びに装置と相違するの
で、トンネルアーチの外部と内部の地盤改良体の大きさ
に相違はない。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、特にトンエネル地山が
とくに軟質な場合、あるいは、トンネル掘削方法が全断
面掘進工法の場合において、アンカーボルト的効果が期
待できるので、切羽安定に寄与することができる。切羽
安定化が達成できるということは、ひいては、地表変位
防止、地山崩壊防止等にも寄与することになる。当然な
がら、安全対策上も不可欠の方法といえる。更に、従来
の工法では、芯材の最後部を叩き込む作業を余儀なくさ
れていたが、本工法によれば、そのような作業は全く不
必要となり、総合的にみれば、簡易、迅速、かつ経済的
に所期の目的を達成することができる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例であり、連結された、ケ
ーシングパイプの概略断面図である。

【図２】 上記第１実施例の連結部の概略拡大断面図で
ある。

【図３】 本発明の第２実施例であり、ボディー部に複
数孔を示す該略図である。

【図４】 地盤改良体造成後の切羽口を示す正面該略図
である。

【図５】 切羽の掘削状態を示す該略図である。

【図６】 従来の芯材の挿入工法に係る概略断面図であ
る。

【図７】 従来の工法による地盤改良体を示す該略図で
ある。

【符号の説明】

１０ ケーシングパイプ １１ ナット部 １２ ボルト部 １３ 連結部 １４ 引き込み用凸部 １５ 掘削用ロッド １６ 挿嵌ストッパ １７ Ｓ型ビット １８ 孔 １９ アーチ状地盤改良体 ２０ 切羽部地盤改良体 ２１ 切羽部地盤改良体破片 ２２ トンネル支保部 ２３ 掘削機（バックホウ） ５０、５２ 地盤改良体 ５１ スパイラル掘削ロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地山中に硬化剤を噴射して形成された改良
   体の中に挿嵌される芯材としての切羽安定装置におい
   て、 中空のケーシングパイプからなり、該ケーシングパイプ
   の前端部の内壁面に駆動ロッドに形成された挿嵌ストッ
   パに当接可能な引き込み用凸部が形成され、 該引き込み用凸部は、該ケーシングパイプ内に後端側か
   ら挿入された該駆動ロッドが前進するときに該挿嵌スト
   ッパと当接し、それにより該駆動ロッドの前進に伴って
   該ケーシングパイプが前進させられる一方、該駆動ロッ
   ドが後進するときに該引き込み用凸部と該挿嵌ストッパ
   との当接が解除されて、該駆動ロッドの後進時に該ケー
   シングパイプが置き去りにされる、ことを特徴とする切
   羽安定装置。
2. 【請求項２】地山中に硬化剤を噴射して形成された改良
   体の中に芯材を挿嵌する切羽安定工法において、 長手方向に複数個を螺子手段により連結して構成される
   と共に前端部の内壁面に引き込み用凸部が形成された中
   空のケーシングパイプを芯材として用い、 該引き込み用凸部に当接可能な挿嵌ストッパが形成され
   た駆動ロッドを後端側から該ケーシングパイプ内に挿入
   し、該駆動ロッドを前進させることで該挿嵌ストッパを
   該引き込み用凸部に当接させて該駆動ロッドの駆動前進
   によって該ケーシングパイプを所定位置まで前進させ、
   その後、該駆動ロッドを後進させることで該挿嵌ストッ
   パと該引き込み用凸部との当接を解除して該ケーシング
   パイプを該所定位置に置き去りにする、ことを特徴とす
   る切羽安定工法。
3. 【請求項３】前記ケーシングパイプが複数孔を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の切羽安定装置。