JPH11182172A

JPH11182172A - 地山固結工法

Info

Publication number: JPH11182172A
Application number: JP35812697A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Suzuki; 立雄鈴木
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】地山改良効果の確実性に優れ、コスト的にも有
利な地山固結工法を提供する。【解決手段】周壁に長手方向に所定間隔で複数の小孔１
４が穿設され、上記各小孔１４がシール部材１５により
シールされた長尺注入管１０を準備し、地山１に穿設さ
れた長穴４内に上記長尺注入管１０を嵌挿し、上記長穴
４内の長尺注入管１０内部に、上記各小孔１４の間に位
置するよう隔壁部材２９を設けることにより上記長尺注
入管１０内部を複数の空間に仕切るとともに、複数の吐
出管１７を上記長尺注入管１０内に配設して各吐出管１
７の吐出口２０をそれぞれ上記各空間に位置決めし、上
記各吐出管１７に固結用薬液を圧入し、各吐出口２０か
ら各空間内に固結用薬液を圧入することにより、上記長
尺注入管１０のシール部材１５によるシールを固結用薬
液の液圧で解除させて周壁の小孔１４を開口させ、上記
各小孔１４から固結用薬液を噴出させて長尺注入管１０
外周の地山１内に浸透させることにより固結領域を形成
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの穿設工
事等において、軟弱な地山を堅固な地山に改善するため
に用いられる地山固結工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軟弱な地山や破砕された地山
等で行うトンネル穿設工事においては、セメント等の固
結用薬液を地山に浸透し硬化させることにより、地山を
強化改良することが行われている。このような地山の強
化は、図１３に示すように、鎖線Ｄで示す地山１の掘削
予定面（鎖線Ｅはトンネルの穴部となる部分を示し、鎖
線ＤとＥで囲まれる斜線部分はコンクリート層に形成さ
れる部分を示す）の外周に沿って、パイプ状の長尺注入
管２を地山１内に設置し、この長尺注入管２を介して地
山１内にセメント等の固結用薬液を浸透させて固結領域
Ｃを形成することによって行われる。このようにして地
山１を強化することにより、掘削による地山１のゆるみ
や地表面の変形を防止するとともに、安全な掘削作業が
可能になるのである。

【０００３】上記のような固結領域Ｃを形成させる方法
として、注入式の長尺注入管２を使用する方法が行われ
ている。上記長尺注入管２は、図１４に示すように、そ
の周壁に、地山１へ固結用薬液を浸透させるための小孔
８が所定間隔で形成されている。

【０００４】上記長尺注入管２を用いてつぎのようにし
て固結領域Ｃを形成させる。まず、上記長尺注入管２内
に、管体の先端にドリル刃７が形成され、中心に削孔水
を吐出させる吐出孔６が形成されたビットシステム３を
設置する。ついで、上記吐出孔６から削孔水を吐出させ
ながらビットシステム３を回転させ、ドリル刃７で地山
１内を堀り進みながら長穴４を形成するとともに、この
長穴４内に長尺注入管２を入り込ませる（図１４参
照）。ついで、上記長尺注入管２からビットシステム３
を抜き取り、セメント等の固結用薬液を供給するための
ホースを連結して固結用薬液を高圧で導入する。これに
より、固結用薬液が長尺注入管２内に充満して小孔８か
ら長穴４内に噴出し、地山１内に浸透したのち固化し、
図１５に示すように、長尺注入管２周囲の地山１に固結
領域Ｃが形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
は、ドリル刃７で地山１内を堀り進みながら長穴４を形
成する際、吐出孔６から吐出された削孔水が長尺注入管
２の内部をつたって長穴４の外に排出される。このと
き、上記削孔水が小穴８から地山１に浸透し、本来改良
されるはずの地山１がかえって削孔水によって荒らされ
てしまうという問題があった。

【０００６】そこで、上記長尺注入管２の小穴８にシー
ル部材を取り付けて栓することにより、削孔中に削孔水
が小穴８から地山１に浸透しないようにした工法も行わ
れている。この工法では、長穴４を削孔しながら長尺注
入管２を長穴４に設置したのち、ビットシステム３を抜
き取り、上記長尺注入管２内に固結用薬液を高圧で導入
すると、長尺注入管２内に充満した固結用薬液の液圧で
小孔８に取り付けられたシ−ル部材が外れ、開口した小
穴８から固結用薬液が長穴４内に噴出して固結領域Ｃが
形成される。

【０００７】上記工法では、長尺注入管２に形成された
多数の小孔８のシール部材を、長尺注入管２内に充満さ
れた固結用薬液の圧力で一度に全部外すようにしてい
る。しかしながら、シール部材の取り付け強度等にばら
つきがあり、全部のシール部材が同時に外れないことも
生じうる。この場合、一部のシール部材だけが外されて
一部の小孔８が開口し、上記開口した小孔８から固結用
薬液の噴出が始まると、長尺注入管２内の液圧が低下し
てしまう。そして、長尺注入管２内の液圧が低下する
と、外れなかったシール部材は外されず、開口しなかっ
た小孔８からは固結用薬液が噴出しなくなる。このよう
に、一部の小孔８だけが開口し、そこから固結用薬液が
噴出してしまうと、固結用薬液の地山１への浸透が不均
一になり、充分な固結領域Ｃが形成されなくなるおそれ
がある。上記従来の工法では、地山改良効果の確実性と
いう点に問題があり、特に、最近のように長い長尺注入
管２が使用されるほどその傾向が強かった。しかも、上
記従来の工法では、長尺注入管２内の全長にわたって固
結用薬液を充満させなければシール部材を外すことがで
きないため、固結用薬液を注入して充満させるのに時間
がかかるうえ、注入ポンプも大容量のものが必要になっ
ていた。このため、コストアップが避けられないという
問題もあった。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、地山改良効果の確実性に優れ、コスト的にも有
利な地山固結工法の提供をその目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の地山固結工法は、周壁に長手方向に所定間
隔で複数の小孔が穿設され、上記各小孔がシール手段に
よりシールされた長尺管を準備し、地山に長穴を削孔し
ながらこの長穴内に上記長尺管を嵌挿し、上記長穴内の
長尺管内部に、上記仕切り部材を設けることにより上記
長尺管内部を複数の空間に仕切るとともに、複数の吐出
管を上記長尺管内に配設して各吐出管の吐出口をそれぞ
れ上記各空間に位置決めし、上記各吐出管に固結用薬液
を圧入し、各吐出口から各空間内に固結用薬液を圧入す
ることにより、上記長尺管のシール手段によるシールを
固結用薬液の圧力で解除させて周壁の小孔を均一に開口
させ、上記各小孔から固結用薬液を噴出させて長尺管外
周の地山内に浸透させることにより固結領域を形成する
ようにしたことを要旨とする。

【００１０】すなわち、本発明の地山固結工法は、長尺
管内部に、各小孔の間に位置するよう仕切り部材を設け
ることにより上記長尺管内部を複数の空間に仕切るとと
もに、複数の吐出管を上記長尺管内に配設して各吐出管
の開口をそれぞれ上記各空間に位置決めする。ついで、
上記複数の吐出管に固結用薬液を圧入し、各吐出口から
上記各空間内に固結用薬液を圧入することにより、上記
長尺管のシール手段のシールを固結用薬液の圧力で解除
させて周壁の小孔を均一に開口させる。このように、仕
切り部材で仕切った各空間に固結用薬液を圧入し、各空
間内をそれぞれ固結用薬液で充満させ、各空間ごとに液
圧でシール手段のシールを解除させるようにしている。
したがって、従来のように一部のシール手段だけが外れ
ることによって長尺管内の液圧が低下し、シール手段が
外されずに残るようなことがほとんど生じない。このよ
うに、各空間ごとにシール手段のシールが確実に解除さ
れ、長尺管全体として、小孔が開口されずに残ることが
ほとんど生じない。このため、長尺管のほとんど全ての
小孔から固結用薬液を吐出させ、長尺管の全長にわたっ
て周囲の地山に固結用薬液を浸透させることができる。
このように、本発明の地山固結工法では、地山改良効果
の確実性が格段に向上し、特に、最近のように長い長尺
管を使用する場合に有利である。さらに、長尺管を複数
に仕切った各空間ごとに固結用薬液を充満させるため、
固結用薬液を注入して長尺管内を充満させる時間が短縮
される。また、注入ポンプも小容量のものですむ。この
ため、コスト的にも有利である。

【００１１】本発明において、長尺管内に挿入される長
尺状の挿入部材を準備し、この挿入部材の外周に、長手
方向に沿うよう各吐出管を配設するとともに、この挿入
部材の外周に仕切り部材を設け、上記挿入部材を長尺管
内に挿入して、長尺管内を複数の空間に仕切るととも
に、上記各吐出管を長尺管内に配設して各吐出口をそれ
ぞれ各空間に位置決めするようにした場合には、吐出管
が配設され仕切り部材が設けられた挿入部材を長尺管内
に挿入することにより、長尺管内を複数の空間に仕切る
とともに吐出管の吐出口を位置決めすることができる。
したがって、現場での作業性が飛躍的に向上する。さら
に、長尺管内に挿入された挿入部材の容量分だけ注入す
る固結用薬液の容量が少なくてすむうえ、固結用薬液の
注入，充填にかかる時間がさらに短縮され、コスト的に
一層有利になる。

【００１２】また、本発明において、複数の吐出管のそ
れぞれに、固結用薬液を同時に圧入するようにした場合
には、固結用薬液の注入・充填にかかる時間がさらに短
縮される。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００１４】図１および図２は、本発明の地山固結工法
に使用する長尺注入管１０を示す。この長尺注入管１０
には、その周壁に、長手方向に所定間隔で複数の小孔１
４が穿設されている。そして、上記各小孔１４は、離脱
自在のシール部材１５が取り付けられることによって栓
されている。

【００１５】上記小孔１４は、図３に示すように、内周
面に周壁の外側に向かって広がるテーパーが設けられて
いる。また、上記シール部材１５は、図４に示すよう
に、上記テーパー状の小孔１４に嵌合する逆さ円錐台形
状であり、金属製の枠体１５ａの内部にゴム材１５ｂが
充填されて形成されている。

【００１６】そして、図５は、上記長尺管１０の内部に
挿入される樹脂製の挿入管１６である。この挿入管１６
は、先端に天井部が設けられた有天筒状である。上記挿
入管１６の外周には、薬液等が注入されることにより膨
張して隔壁部材を形成する袋体１８が所定間隔で設けら
れている。上記各袋体１８には、袋体１８に薬液を注入
する注入パイプ（図示せず）が連結されている。また、
上記挿入管１６の外周には、長手方向に沿うよう複数の
吐出管１７が配設され、各吐出管１７の先端に開口する
吐出口２０が、それぞれ上記袋体１８同士の間（先端側
では袋体１８の前方）に開口している。

【００１７】また、上記吐出管１７の先端部分は、図６
に示す静止ミキサー２１が取り付けられるように構成さ
れている。

【００１８】上記静止ミキサ２１には、根元側リング１
９部の中心から前方（図示の矢印Ｘ方向）に延びる線状
中心軸２２を中心に、左半分にＶ字状２重羽根２３が一
定間隔で傾斜配設され、右半分には１重羽根２４が一定
間隔で傾斜配設されている。そして、吐出管１７内に圧
入された固結用薬液（ウレタン樹脂のＡ液およびＢ液）
を、それぞれ左半分，右半分に受入れ、上記両液を同方
向（図示の矢印Ａおよび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
２４、左半分にはＶ字状２重羽根２３が設けられ、ウレ
タン樹脂液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２３
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液を圧入する場合において、
ウレタン樹脂液を途中で硬化させることなくミキシング
移送し、先端の吐出口２０から円滑に吐出させるように
なっている。

【００１９】上記長尺注入管１０および挿入管１６を用
い、本発明の地山固結工法は、例えば、つぎのようにし
て行われる。

【００２０】すなわち、まず、図７に示すように、長尺
注入管１０内に、管体の先端にドリル刃１２が形成さ
れ、中心に削孔水を吐出させる吐出孔１１が形成された
ビットシステム１３を設置する。ついで、上記ビットシ
ステム１３先端の吐出穴１１から削孔水を吐出させなが
らビットシステム１３を回転させ、ドリル刃１２で地山
１内を堀り進んで長穴４を形成しながら、この長穴４内
に長尺注入管１０を嵌挿して設置する。ついで、上記長
尺注入管１０内のビットシステム１３を取り出したの
ち、図８に示すように、上記長尺注入管１０内に、外周
に袋体１８および吐出管１７が配設された挿入管１６を
挿入する。このとき、上記長尺注入管１０を、その先端
が長穴４の奥に突き当たるように押し込んでおく。ま
た、この状態で、上記袋体１８は、長尺注入管１０に長
手方向に所定間隔で設けられた各小孔１４の間に配設さ
れるとともに、吐出管１７の先端吐出口２０は、上記袋
体１８同士の間（先端側では前側）に位置決めされる。

【００２１】つぎに、上記袋体１８に連結された注入パ
イプから、上記袋体１８に、ウレタン樹脂からなる速硬
性の薬液を約１０ｋｇ／ｃｍ²以下程度の圧力で圧入し
て袋体１８内に充満させる。これにより、袋体１８内部
に注入された薬液が発泡し、袋体１８が膨張した状態で
硬化することにより、袋体１８が隔壁部材２９に形成さ
れ、長尺注入管１０内が複数の空間に仕切られる。ま
た、この状態で、上記吐出管１７の先端吐出口２０が、
各空間内に位置決めされる。

【００２２】そののち、長穴４と長尺注入管１０の後部
隙間および長尺注入管１０と挿入管１６の後部隙間をコ
ーキングしたのち、上記各吐出管１７に、それぞれ薬液
注入ポンプを連結し、それぞれの吐出管１７に同時にウ
レタン樹脂のＡ液およびＢ液からなる固結用薬液を圧入
する。これにより、隔壁部材２９で仕切られた各空間内
に位置決めされた吐出口２０から固結用薬液が圧入さ
れ、各空間内に充満される。そして、このときの液圧あ
るいは発泡圧によって、図９に示すように、各空間の周
壁の小孔１４に取付けられたシール部材１５が外側に向
かって押されて外される。このとき、長尺注入管１０
を、隔壁部材２９によって複数の空間に仕切り、各空間
ごとに固結用薬液を圧入し、その液圧あるいは発泡圧に
よりシール部材１５を外すようにしたことから、各空間
ごとにシール部材１５が確実に外され、長尺注入管１０
全体として開口されない小孔１４がほとんど残らない。

【００２３】そして、シール部材１５が外されて開口し
た各小孔１４から固結用薬液が噴出し、図１０に示すよ
うに、長尺注入管１０の周辺の地山１に浸透し、固化し
て固結領域２５が形成される。

【００２４】上記地山固結工法によれば、長尺注入管１
０のほとんど全ての小孔１４から固結用薬液を吐出さ
せ、長尺注入管１０の全長にわたって周囲の地山１に固
結用薬液を浸透させることができるため、地山１の改良
効果の確実性が格段に向上する。また、長尺注入管１０
を複数に仕切った各空間ごとに固結用薬液を充満させる
ため、固結用薬液を注入して長尺注入管１０内を充満さ
せる時間も短縮されるうえ、注入ポンプも小容量のもの
ですむ。

【００２５】上記実施の形態では、小孔１４に外周面に
向かって広がるテーパを設け、シール部材１５として、
逆円錐台形状のものを用いたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、図１１に示すシール部材１５ａを用
いてもよい。このシール部材１５ａは、樹脂フィルムか
らなり、固結用薬液の液圧によりフィルムが破れてシー
ルが解除されるようになっている。さらに、シール部材
１５として、ゴム栓やコルク栓のような栓体を使用して
もよい。これらの場合でも、上記実施の形態と同様の作
用効果を奏する。

【００２６】図１２は、本発明の第２の実施の形態を示
す。この工法では、先端部にも袋体１８を配設した挿入
管１６を挿入し、上記袋体１８に薬液を注入することに
より、長尺注入管１０の先端部に隔壁部材２９を形成さ
せて長尺注入管１０の先端開口を塞ぐことが行われる。
それ以外は、上記実施の形態と同様であり、上記実施の
形態と同様の作用効果を奏する。

【００２７】なお、上記各実施の形態では、固結用薬液
としてＡ液とＢ液からなるウレタン樹脂を使用したが、
これに限定するものではなく、セメント等各種の薬液を
使用することができる。また、袋体１８に薬液を注入し
て上記袋体１８を膨張させることによって隔壁部材２９
を形成し、この隔壁部材２９によって長尺注入管１０内
を複数の空間に仕切るようにしたが、これに限定するも
のではなく、スポンジ，ウレタン，発泡スチロール，シ
ール用布等で形成された隔壁部材２９を用いてもよい。

【００２８】また、上記各実施の形態では、吐出管１７
から固結用薬液を吐出させ、その圧力でシール部材のシ
ールを解除するようにしたが、これに限定するものでは
なく、空気圧や、真空圧によってシール部材のシールを
解除するようにしてもよい。また、固結用薬液を吐出す
る吐出管１７以外に、圧縮空気を導入する導入管もしく
は空気を排出する排気管を設けてもよい。

【００２９】また、上記各実施の形態において、挿入管
１６の材質としては、特に限定されるものではなく、塩
化ビニル，耐熱塩化ビニル，熱可塑性樹脂等の樹脂材
料、鋼，アルミニウム等の金属材料、ゴム材料等各種の
材料が用いられる。また、上記各実施の形態において、
吐出管１７の材質としては、特に限定されるものではな
く、熱可塑性樹脂等の樹脂材料、鋼，銅，アルミニウム
等の金属材料、ゴム材料等各種の材料を用いることがで
きる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の地山固結工法に
よれば、従来のように一部のシール手段だけが外れるこ
とによって長尺管内の液圧が低下し、シール手段が外さ
れずに残るようなことがほとんど生じない。このよう
に、各空間ごとにシール手段のシールが確実に解除さ
れ、長尺管全体として、小孔が開口されずに残ることが
ほとんどない。このため、長尺管のほとんど全ての小孔
から固結用薬液を吐出させ、長尺管の全長にわたって周
囲の地山に固結用薬液を浸透させることができる。この
ように、本発明の地山固結工法では、地山改良効果の確
実性が格段に向上し、特に、最近のように長い長尺管を
使用する場合に有利である。さらに、長尺管を複数に仕
切った各空間ごとに固結用薬液を充満させるため、固結
用薬液を注入して長尺管内を充満させる時間が短縮され
る。また、注入ポンプも小容量のものですむ。このた
め、コスト的にも有利である。

【００３１】本発明において、長尺管内に挿入される長
尺状の挿入部材を準備し、この挿入部材の外周に、長手
方向に沿うよう各吐出管を配設するとともに、この挿入
部材の外周に仕切り部材を設け、上記挿入部材を長尺管
内に挿入して、長尺管内を複数の空間に仕切るととも
に、上記各吐出管を長尺管内に配設して各吐出口をそれ
ぞれ各空間に位置決めするようにした場合には、吐出管
が配設され仕切り部材が設けられた挿入部材を長尺管内
に挿入することにより、長尺管内を複数の空間に仕切る
とともに吐出管の吐出口を位置決めすることができる。
したがって、現場での作業性が飛躍的に向上する。さら
に、長尺管内に挿入された挿入部材の容量分だけ注入す
る固結用薬液の容量が少なくてすむうえ、固結用薬液の
注入，充填にかかる時間がさらに短縮され、コスト的に
一層有利になる。

【００３２】また、本発明において、複数の吐出管のそ
れぞれに、固結用薬液を同時に圧入するようにした場合
には、固結用薬液の注入・充填にかかる時間がさらに短
縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地山固結工法に用いる長尺注入管を示
す側面図である。

【図２】上記長尺注入管を示す断面図である。

【図３】小孔がシール部材によってシールされた状態を
示す断面図である。

【図４】上記シール部材を示す斜視図である。

【図５】吐出管および袋体が取付けられた挿通管を示す
側面図である。

【図６】静止ミキサを示す図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は側面図である。

【図７】本発明の地山固結工法の工程を示す説明図であ
る。

【図８】上記工程を示す説明図である。

【図９】上記工程を示す説明図である。

【図１０】上記工程を示す説明図である。

【図１１】シール部材の第２例を示す断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態の地山固結工法の
工程を示す説明図である。

【図１３】地山固結工法の説明図である。

【図１４】従来例の地山固結工法の説明図である。

【図１５】上記地山固結工法を示す説明図である。

【符号の説明】

１地山４長穴１０長尺注入管１４小孔１５シール部材１７吐出管２０吐出口２９隔壁部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周壁に長手方向に所定間隔で複数の小孔
が穿設され、上記各小孔がシール手段によりシールされ
た長尺管を準備し、地山に長穴を削孔しながらこの長穴
内に上記長尺管を嵌挿し、上記長穴内の長尺管内部に、
上記仕切り部材を設けることにより上記長尺管内部を複
数の空間に仕切るとともに、複数の吐出管を上記長尺管
内に配設して各吐出管の吐出口をそれぞれ上記各空間に
位置決めし、上記各吐出管に固結用薬液を圧入し、各吐
出口から各空間内に固結用薬液を圧入することにより、
上記長尺管のシール手段によるシールを固結用薬液の圧
力で解除させて周壁の小孔を均一に開口させ、上記各小
孔から固結用薬液を噴出させて長尺管外周の地山内に浸
透させることにより固結領域を形成するようにしたこと
を特徴とする地山固結工法。
【請求項２】長尺管内に挿入される長尺状の挿入部材
を準備し、この挿入部材の外周に、長手方向に沿うよう
各吐出管を配設するとともに、この挿入部材の外周に仕
切り部材を設け、上記挿入部材を長尺管内に挿入して、
長尺管内を複数の空間に仕切るとともに、上記各吐出管
を長尺管内に配設して各吐出口をそれぞれ各空間に位置
決めするようにした請求項１記載の地山固結工法。
【請求項３】複数の吐出管のそれぞれに、固結用薬液
を同時に圧入するようにした請求項１または２記載の地
山固結工法。