JPS5927830B2 - 軟弱地盤のトンネル掘削工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軟弱地盤のもとで、掘削前方地盤を硬化させつ
つ安全にトンネルを掘削する工法に関する。

例えば海底トンネルの掘削工事などでは地盤が軟弱なた
め、直接的に機械掘削すると掘削面から地下水の噴出な
どがあり、作業の進行、安全性に種々の幣害が生じる。

これらの対策として掘削前面の地盤内に硬化剤を注入し
、軟弱地盤を硬化させた上で掘削するトンネル施工法が
ある。

しかし、この施工法では、注入硬化剤の切羽面への逆流
を防ぐために、切羽より所定長のガイド鉄管を前方地中
に打込み、その先方をポーリングして地盤硬化剤を高圧
注入するのだが注入後の鉄管の撤去に問題があり、とく
に軟質度が高くて鉄管の配設密度が高いほど、工期の延
長、工費の高騰に影響が大となる。

つまり一般には、鉄管を機械的掘削機で地盤とともに掘
削するのは不可能なため、酸素溶断で切断するのだが、
この切断に要する時間及び切断パイプの無駄は莫大な損
失である。

本発明はかかる問題を解消するために提案されたもので
、硬化剤の注入高圧に十分に耐えつると同時に外部から
の圧縮強度も十分に高い改良された合成樹脂性のガイド
パイプを利用して、軟弱地盤の硬化作業を行い、硬化後
のパイプ撤去（切断）を容易ならしめ、工期の短縮化と
工費の節減をはかるようにしたトンネルの掘削工法を提
供するものである。

以下本発明の方法の実施例を図面にもとづいて説明する
。

本発明のトンネル掘削工法は、掘削前面の軟質地盤に、
硬化剤を圧入して前方所定区間の地盤を機構掘削に耐え
つるまでに硬化させた上で、その区間内の機械掘削（発
破の併用）を安全に遂行させ、次いで再びその前方を硬
化させた後、同じように機械掘削することを前提として
成立する。

この方法の実施にあたり、第１図イ〜ハに示すように、
まず、トンネルの掘削前方地盤ＩＫデポ−ングマシーン
２により形成した孔に、ガイドパイプ３．３ａ、３ｂ、
３ｃ・・・を連接しつつ圧入する。

ガイドパイプ３は第２図に示すように、ポーリングマシ
ーン２の１ストロークに対応する長すカらなり（本実施
例では約１．８７？Ｚ）、挿入後端に結合用の膨径段部
４が形成されると共に、その内周面にネジ溝５が刻設さ
れ、また挿入先端の外周には他のガイドパイプ３のネジ
溝５に螺合するネジ溝６が刻設される。

そしてガイドパイプ３は強化合成樹脂材、たとえば強化
塩化ビニールパイプから形成され、好ましくは、他との
連結附近であるパイプ結合後端に位置して、複数個の微
細な硬化剤の浸入孔７が貫通配設される。

このパイプ３は硬化剤の注入圧力に対抗できるように、
所定の肉厚に設計される。

このようにして、所定数の（約８本の）ガイドパイプ３
を次々に連結して打込んだ後、（なお、このガイドパイ
プ３の全長は後述するように、地盤の硬化域の最先端か
ら所定の距離だけオーバラップさせた分になる）まず第
１次の硬化剤の注入を行う。

硬化剤としては、例えばセメントコロライドと珪酸ソー
ダの混合流体を利用して、この硬化剤がガイドパイプ３
の裏面、つまりガイドパイプ３と地盤との間隙にも十分
に回り込むように注入する。

したがって、ガイドパイプ３の挿入孔は若干大きめにし
ておいて、最先のガイドパイプ３ｇの先端から外側に出
た硬化剤が全てのガイドパイプ３ｆ、３ｅ・・・の外側
に回り込むのが容易となるようにする。

この作用をより円滑にするのが、各ガイドパイプ３に設
けた浸入孔Ｉであり、この浸入孔７を経て硬化剤は第１
図イの裏込材８として外側に回り込み、ガイドパイプ３
の外周面をしっかりと防護すると共に、ガイドパイプ３
の各連結点の軸方向に対する結合強度を高める。

この硬化剤は注入後、極く短時間のうちに硬化し、次い
で、第１図口に示すように、このガイドパイプ３の内部
にまで充填された硬化剤を、ポーリングマシーン２によ
り穴明し、さらにその先方地盤を一例として約７０ｍに
達するまで、ガイドパイプ３の内径よりも細い径の注入
穴１０をあける。

この後第１図ハに示すように高圧のもとで（約７０気圧
）硬化剤を圧入すると、注入穴１０の部分において、高
圧硬化剤が地盤の微細なりラック１４に浸入して、瞬時
のうちに注入穴１０の周囲の地盤を硬化させてしまう。

なお、当然のことながらガイドパイプ３の領域では硬化
剤が地中に浸透しないが、これは切羽面に近いところに
硬化剤を注入することにより、切羽側にこの硬化剤が噴
出するのを防ぐためである。

換言するとガイドパイプ３の役目はかかる近接位置への
硬化剤の注入を予防することにある。

硬化剤の注入は図示しない高圧注入装置からの注入通路
１１ａ、１１ｂをバルブ１２ａ、１２ｂを介してガイド
パイプ３に接続して行う。

そして、このような硬化剤の注入作業は、第３図、第４
図に示すように、地盤の軟質程度にもよるが、例えば１
００〜１２０本の注入穴１０を掘削前面にほぼ均一的な
間隔であけ、切羽最先端を中心として上下、左右に放射
状に形成した注入穴１０より、硬化剤を順次掘削前方の
地盤内に、掘削の安全度を保持できるような領域にわた
り注入するのである。

なお、注入穴１０のポーリング時に地下水の噴出を生じ
たようなときは、その根元のバルブを閉めて坑内への地
下水の流入を一時的に停止させておき、そのすぐ近辺に
別のガイドパイプ３を打込み、注入穴１０をあげて硬化
剤を注入し、地下水の噴出するラックを塞ぎ、この後、
再び所定の距離までポーリングを行う。

このようにして前方地盤の硬化後に、カッターを備える
トンネル掘削機で切羽を掘削し、このとき、ガイドパイ
プ３を埋込んである領域も、発破を併用しつつガイドパ
イプ３を破壊して同時に掘削する。

勿論ガイドパイプ３は合成樹脂であるから、機械的な掘
削機で容易に土砂、岩石と同時掘削できる。

そして、この掘削距離Ｎは、第３図の点線で示すように
、硬化領域Ｍ（約７０ｍ）のうち、前端から約１５７？
Ｚ程度を残すまでとし、ここまで掘削したら上述したよ
うな硬化作業を再び行う。

このように、硬化領域をオーバラップさせて再び硬化さ
せるのは、ガイドパイプ３０打込みを安全に行うためで
あり、もし硬化領域の最先端まで堀つたならば、次のガ
イドパイプ３の打込時に、硬化剤の第１次注入により軟
質地盤を貫通して硬化剤が切羽面に逆流してくることも
あり、また、ガイドパイプ３の打込み時に地下水の噴出
などの危険も生じるからである。

以上説明したように、本発明は軟質地盤に対して、まず
合成樹脂性の複数に分割したガイドパイプを所定距離だ
け打込み、次いで硬化剤の第１次注入を行ってガイドパ
イプの裏面と地盤との間隙に硬化剤を充填して防護壁を
つくると同時に、分割部分の結合強度を高め、このガイ
ドパイプを貫通して硬化剤の注入穴をポーリングし、掘
削前方地盤に注入穴を介して硬化剤を圧入した後、ガイ
ドパイプを埋込んだまま機械的掘削機により切羽を掘削
するようにしたから従来のようにガイドパイプの撤去（
除去）に特別の手段を要さず、かつ簡単にガイドパイプ
を破壊でき、したがって工期の著しい短縮化がはかれる
一方、ガイドパイプとして安価な合成樹脂を利用できる
ので、材料費の節減にもとづく工費の大幅な削減が期待
できる。

なお、ガイドパイプに浸入孔を設けることにより、硬化
剤の第１注入時にガイドパイプの外周への硬化剤の回り
込みを容易にできる効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ハは本発明の施工順序を示す拡大縦断面図、
第２図はガイドパイプの拡大図、第３図は横断面図、第
４図は第３図のＩ−Ｉ線断面図である。 １・・・掘削前方地盤、計・・ガイドパイプ、４・・・
膨径段部、５，６・・・ネジ溝、７・・・浸入溝、１０
・・・注入穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削前方地盤にガイドパイプの挿入孔をあけ、該挿
   入孔に合成樹脂からなる複数に分割したガイドパイプを
   順次接合しつつ所定距離だけ挿入し、ガイドパイプ内に
   硬化剤を注入してその外周面と地盤との環状間隙に硬化
   剤を浸入させ、次いでガイドパイプを貫通して硬化剤の
   注入穴を穿設し、この注入穴に硬化剤を高圧注入して軟
   質地盤を硬化させた後、ガイドパイプを埋込んだまま硬
   化領域を最先端より所定距離だけ残して機械的掘削機に
   よりトンネルを掘削することを特徴とする軟弱地盤のト
   ンネル掘削工法。 ２ ガイドパイプの挿入及び注入穴の穿設密度を、地盤
   の軟質度に応じて増加させることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の軟弱地盤のトンネル掘削工法。 ３ ガイドパイプは相互の連結部にネジ溝を有し、かつ
   硬化剤の浸入孔が周面に配設されている特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の軟弱地盤のトンネル掘削工
   法。