JPH08232598A - 岩盤固結工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湧水等のある軟弱な地山でも実施でき、確実に
効果を奏しうる岩盤固結工法を提供する。 【解決手段】先端側に吐出孔が形成された中空パイプ状
のパッカー本体１０の根元側外周部に、その部分を囲う
ように袋部１２を配設し両端部をパッカー本体１０外周
に固定することにより通液性袋体に形成し、この袋体に
液圧入手段を設けたパッカーを準備し、岩盤に穿設され
た孔に上記パッカー本体１０を挿入し、上記液圧入手段
を利用し上記袋部１２内に速硬性の岩盤固結用薬液を圧
入して上記袋部１２を膨らませ孔壁面とパッカー本体１
０との隙間を埋めると同時に、袋部１２の表面から岩盤
に上記薬液を浸透硬化させ、その状態で上記パッカー本
体１０内に岩盤固結用薬液を圧入し、これを上記吐出孔
から上記孔内に吐出させて岩盤に浸透硬化させることに
より、上記孔内に上記パッカー本体１０を残しつつ上記
孔周囲の岩盤を固結させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【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
盤のアーチに沿って孔を穿設し、この孔内にロックボル
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、また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問題を生じてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、このような問題を解決するため、削岩機等の削岩装
置を用い、トンネル切羽先端の天盤部に天盤のアーチに
沿って複数の孔を穿設し、この孔内に、中空パイプから
なるパッカーを挿入し、そのパッカー内にウレタン樹脂
液等を圧入してパッカー先端から外部に吐出し岩盤に浸
透させる技術をすでに提案している（特願昭５８−１４
４０２４号）。この場合、上記薬液の孔からの洩れを防
ぐとともにパッカーを孔内に固定する目的で、パッカー
の根元側に布等を巻きつけ、これにウレタン樹脂液等を
含浸させ、パッカーの挿入時に上記布等に含浸させたウ
レタン樹脂を発泡させ、孔の壁面とパッカーの外周部と
の隙間を防ぐと同時にパッカーを孔壁に固定するという
ことが行われている。

【０００４】しかしながら、上記工法を、湧水等のある
軟弱な地山で行うと、パッカーの根元側の布等に含浸さ
れたウレタン樹脂が発泡してパッカー外周と孔の壁面と
の空間を埋め、さらに岩盤に浸透し硬化してパッカーを
孔壁面に固定するまでに、湧水によってパッカーが孔か
ら押し流されてしまうという問題を生じる。また、湧水
によって、穿設した孔が崩壊しかかった場合には、パッ
カーの根元側に巻かれた布等が孔の縁に引っ掛かかっ
て、パッカーを孔内に挿入しにくくなる。その結果、パ
ッカーの挿入に長時間を要し、その間に布等に含浸され
たウレタン樹脂が硬化してしまうという問題がある。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、湧水等のある軟弱な地山でも実施でき、確実
に効果を奏しうる岩盤固結工法の提供をその目的とす
る。

【０００６】

【課題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、先端側に吐出孔が形成
された中空パイプ状のパッカー本体の根元側外周部に、
その部分を囲うように通液性袋体を設け、この袋体に液
圧入手段を設けたパッカーを準備し、岩盤に穿設された
孔に上記パッカーの中空パイプを挿入し、上記液圧入手
段を利用し上記袋体内に速硬性の岩盤固結用薬液を圧入
して上記袋体を膨らませ孔壁面とパイプとの隙間を埋め
ると同時に、袋体の表面から岩盤に上記薬液を浸透硬化
させ、その状態で上記中空パイプ内に岩盤固結用薬液を
圧入し、これを上記吐出孔から上記孔内に吐出させて岩
盤に浸透硬化させることにより、上記孔内に上記パイプ
を残しつつ上記孔周囲の岩盤を固結させるという構成を
とる。

【０００７】本発明者らは、上記提案法に対する要望を
満たすため、さらにパッカーを中心に研究を重ねた。そ
の結果、パッカーの根元側に巻き付ける布等に代えて、
ウレタン樹脂液等の注入圧力で瞬間的に膨脹すると同時
に、外周面から上記薬液を浸透させうる通液性袋を用い
ると、湧水等のある軟弱な地山でもパッカーを確実に固
定できることを見いだしこの発明に到達した。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明を実施例にもと
づいて詳しく説明する。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に使用するパッ
カーを示している。すなわち、図において、１０は後端
が開口した中空パイプ状のパッカー本体であり、外径２
７ｍｍ，内径１４ｍｍで全長が略２ｍに設定されてい
る。このパッカー本体１０は、先端が尖っていて、先端
側の周面に複数の吐出孔１１が所定間隔で穿設されてい
る。そして、根元側には綿製のメリヤスからなる袋部１
２が外周に沿って巻かれ、この袋部１２の後端部から内
部に連通するナイロンチューブ１３が延設されている。
上記袋部１２は、二重構造になっており、筒状の布を２
枚重ね合わせてパッカー本体１０の根元側に外嵌し、そ
れらの前端側を、ビニールテープとＣＶバンドでパッカ
ー本体１０の外周面に固定したのち、全体を反転させて
後端側をパッカー本体１０の後端上に移動させ、ナイロ
ンチューブ１３の先端部を収容した状態で筒状布の後端
側をビニールテープとＣＶバンドとでパッカー本体１０
の外周面に固定することにより構成されている。上記ナ
イロンチューブ１３の固定は、パッカー本体１０の外周
面に長手方向に沿ってナイロンチューブ１３を沿わせ、
その状態で、チューブ１３の先端をビニールテープの巻
回によりパッカー本体１０に固定し、チューブ１３の後
端をビニールテープとＣＶバンドとでパッカー本体１０
に固定することによりなされている。図１において、１
６はナイロンチューブ１３の後端部に取り付けられた連
結用金具であり、異径ニップルとカプラーで構成されて
いる。なお、上記パッカー本体１０は、略中央部を境に
して前部側と後部側とに２分割されており、これらをね
じ継手（図示せず）で継合して構成されている。そし
て、上記前部側における継合部分の内周側に段部が設け
られ、そこに図２（ａ），（ｂ）に示す静止ミキサー１
７が先端側（図示の左側部分）をパッカー本体１０の先
端側に向けた状態で挿入され根元側リング１８を上記段
部に係合させて固定されている。上記静止ミキサー１７
には、根元側リング部１８の中心から前方（矢印Ｘ方
向）に延びる線状中心軸１７ａを中心に、左半分にＶ字
状２重羽根１７ｂが一定間隔で傾斜配設され、右半分に
は１重羽根１７ｃが一定間隔で傾斜配設され、パッカー
本体１０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
っている。この場合、右半分には１重羽根１７ｃ、左半
分にはＶ字状２重羽根１７ｂ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
口側が狭隘になっているＶ字状２重羽根１７ｂの作用に
よって流速が速められ、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、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。したがって、硬化の著しく速い
ウレタン樹脂を圧入する場合においてウレタン樹脂を途
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
に吐出させうるようになっている。また、パッカー本体
１０の後端には逆止弁付継手（図示せず）をら合するた
めのねじ部が形成されている。

【００１０】この構成において、まず、削岩機等を用い
て、トンネル切羽先端の天盤部１に上向き（角度θ＝１
０〜２０°）の状態で孔を穿設し、パッカー本体１０の
後端部およびナイロンチューブ１３の連結用金具１６
に、ウレタン樹脂圧入ポンプのホース（図示せず）を連
結する。ついで、図３に示すように、天盤部１に設けた
孔の中に、袋部１２を折り畳んでしぼませた状態のパッ
カーを挿入すると同時に、ナイロンチューブ１３から袋
部１２にウレタン樹脂を圧入する。その結果、図４に示
すように、袋部１２は瞬間的に膨脹して、その表面が孔
の壁面に圧接し、パッカー本体１０の外周部と孔の壁面
との隙間を塞ぐ。それと略同時に、袋部１２の表面から
ウレタン樹脂が滲みでて天盤部１の鎖線Ｃの部分まで浸
透し、そこで硬化する。これによってパッカー本体１０
は上記孔壁に固定され、湧水等によって流出しなくな
る。この際、袋部１２が二重に構成されているため、湧
水等が勢いよく出ていても、すぐには内袋１２ｂ内には
到達せず、したがって、湧水による上記袋部１２の膨脹
阻害は回避される。このようにしてパッカー本体１０が
固定され、かつパッカー本体１０と孔壁との隙間も塞が
れた段階で、パッカー本体１０にウレタン樹脂を圧入
し、これを吐出孔１１から孔内に吐出させ、孔の奥側に
対応する天盤部１の鎖線Ｄの部分に浸透させ、硬化させ
る。このようにしてウレタン樹脂の固結領域を、図５に
示すように天盤の天井部に、もしくは図６に示すように
天盤のアーチに沿って連続的に形成することにより、パ
ッカー本体の１０を残置したままで天盤部１の補強がな
される。図５および図６において、４はパッカー本体１
０に対する薬液の接合ユニット、５はそのホース、６は
支保工、７は固結領域である。

【００１１】このように、この発明の岩盤固結工法は、
袋部１２をしぼませた状態で、パッカー本体１０を孔内
に挿入し、挿入後、直ちに袋部１２に速硬性のウレタン
樹脂を圧入し袋部１２を膨らませ、かつ薬液を浸透させ
るようにしている。したがって、パッカーを孔内に容易
に挿入できるとともに、湧水等のある地山であっても、
湧水に流されることなく、迅速にパッカー本体１０を孔
内に固定でき、かつパッカー本体１０と孔壁との隙間を
塞ぐことができる。したがって、パッカー工法が従来不
可能とされていた湧水の多い軟弱地盤地帯に対しても応
用可能となる。

【００１２】図７は、この発明の他の実施例に用いるパ
ッカーを示している。すなわち、このパッカーには、図
１のナイロンチューブ１３が設けられていず、それに代
えて、筒状布１２ａ，１２ｂの内袋１２ｂの内部空間に
対応するパッカー本体１０ａの部分に、吐出孔１１（図
１参照）と略同径かそれよりも大径の吐出孔１９が所定
間隔で穿設されている。１４はビニールテープ、１５は
ＣＶバンドである。それ以外の部分は、上記実施例のパ
ッカーと同じであり、同一部分に同一符号を付してい
る。

【００１３】この実施例では、上記パッカーを用い、前
記実施例と同様にして岩盤固結を行う。この場合、パッ
カー本体１０ａの開口側から圧入されたウレタン樹脂
は、胴部に設けられた吐出孔１９から袋部１２’内に入
り、袋部１２’を瞬間的に膨らませて壁面に圧接し、パ
ッカー本体１０ａと孔壁面との隙間を塞ぎ、かつその袋
部１２’の表面から天盤部１に浸透し固結する。その結
果、パッカー本体１０ａが孔内に固定される。そして、
続いて圧入されるウレタン樹脂はパッカー本体１０の先
端側の吐出孔１１から孔内に吐出され、そこから天盤部
１に浸透して、その部分を固結させる。

【００１４】この実施例によれば、パッカー本体１０ａ
に注入する薬液を利用し、袋部１２’を脹らませるた
め、前記実施例で用いたパッカーのようなナイロンチュ
ーブ１３が不要になり、部材点数の低減を実施できる。
なお、上記実施例において、場合によっては、パッカー
本体１０ａの内部に図１に示すナイロンチューブ１３を
配設してそのチューブ１３の先端から薬液を吐出させ、
その吐出薬液を、パッカー本体１０ａの吐出孔１９から
吐出させるようにしてもよい。

【００１５】

【発明の効果】この発明は以上のようにして岩盤固結を
行うため、湧水の多い軟弱な地盤に対しても適用でき、
有効範囲が極めて広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に用いるパッカーの正面図である。

【図２】（ａ）はパッカー内に配設される静止ミキサー
の斜視図、（ｂ）は同じくその側面図である。

【図３】パッカーの使用説明図である。

【図４】パッカーの使用説明図である。

【図５】施工状態を示す縦断面図である。

【図６】施工状態を示す横断面図である。

【図７】この発明の他の実施例に用いるパッカーの要部
断面図である。

【符号の説明】

１ 天盤部 １０ パッカー本体 １１ 吐出孔 １２ 袋部 １３ ナイロンチューブ １９ 吐出孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側に吐出孔が形成された中空パイプ
   状のパッカー本体の根元側外周部に、その部分を囲うよ
   うに通液性袋体を設け、この袋体に液圧入手段を設けた
   パッカーを準備し、岩盤に穿設された孔に上記パッカー
   の中空パイプを挿入し、上記液圧入手段を利用し上記袋
   体内に速硬性の岩盤固結用薬液を圧入して上記袋体を膨
   らませ孔壁面とパイプとの隙間を埋めると同時に、袋体
   の表面から岩盤に上記薬液を浸透硬化させ、その状態で
   上記中空パイプ内に岩盤固結用薬液を圧入し、これを上
   記吐出孔から上記孔内に吐出させて岩盤に浸透硬化させ
   ることにより、上記孔内に上記パイプを残しつつ上記孔
   周囲の岩盤を固結させることを特徴とする岩盤固結工
   法。