JPS6335913A - 岩盤固結工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軟弱あるいは破砕された岩盤等を堅固な岩
盤に改善する岩盤固結工法に関するものである。

（従来の技術］ 従来から軟弱な岩盤（他山）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
って所定間隔で孔を穿設し、この孔内にモルタル、水ガ
ラス等を注入し、地山に浸透させ硬化させることにより
強化することが行われている。このような従来の岩盤固
結工法では、第１５図に示すように、トンネル切羽先端
の天盤部１に、天盤のアーチに沿って所定間隔で上向き
に孔を穿設し、この穿設された孔内に円筒状のロックボ
ルトｌｏｄを挿入して根元部のパツキン３でロックボル
ト１０ｄと孔との空隙を塞ぎ、その状態でロックボルト
１０ｄの先端から、接続ユニット４をＯ１２えたホース
５から供給される二液型発泡ウレタン樹脂（薬液）を混
合状態で吐出させることによりウレタン樹脂で孔を埋め
、さらにそのウレタン樹脂を地山内に図示のように＞’
ＡＵさせ硬化させることにより岩盤の固結を行うもので
ある。図において、６は支保工、７は固結領域である。

トンネルの形成は、このようにし−Ｅトンネル切羽先端
の天盤部１を天盤のアーチにｃ：）って硬化樹脂で固め
、その状態でトンネル切羽先端を掘削し、一定距離掘削
したのちさらにトンネル切羽先端の天盤部１を固結する
ということを；ｌ返して行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の工法では、トンネル切羽先端の天
盤部１において、斜め上方に孔を穿設する際、孔の周囲
は孔の穿設の際の衝撃によって生成する節理７ａ等によ
って幾分緩んだ状態になる。したがって、ロックボルト
１０ｄの先端から吐出された薬液は、地山に浸透し節理
７ａを伝って孔（孔の先端側が高く孔口側が低い）の周
囲を、注入による圧力によって孔口方向へ流れ、第１６
図に示すように、岩盤面に漏出（リーク）してしまう。

７ｂは漏出薬液である。このようなリークを生じると薬
液の無駄を生じるため、これまでは上記岩盤面にコンク
リート等によって、塗り壁（バルクヘッド）をつくり、
その後、上記ロックボルト１０ｄの先端から薬液を吐出
するということを行っている。しかしながら、上記のよ
うなバルクヘッドの形成作業は煩雑であるため緊急性を
要するような場合に特に不都合である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、岩
盤面に薬液のリークを生じない岩盤固結工法の提供をそ
の目的とする。

〔問題点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
、岩盤に穿設された孔に、薬液吐出孔を有するロックボ
ルトを位置決めし、シール材で上記ロックボルトと上記
孔の壁面との間の空隙を塞ぎ、上記ロックボルト内およ
び上記孔内に二液型発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合
し上記孔内に上記２液混合液を充満させたのち岩盤に浸
透させ、ついで２液の圧入を中止し１液のみを′注入し
て上記ロックボルト内を１　？（ｌで満たし、その状態
で上記岩盤に浸透した２液混合液の硬化を待ったのち、
再度上記ロックボルト内に２液を圧入混合するという構
成をとる。

すなわち、この発明は、まず、ロックボルト内に二液型
発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合することにより、孔
の周囲、特に上記岩盤面の裏側に２液混合液の浸透領域
を形成し、ついで２液の圧入を中止しｌ液のみを圧入し
てロックボルト内および上記孔内を１液（ｌ液のみでは
硬化しない）で満たしてロックボルト内および孔内が硬
化樹脂で詰った状態になることを回避する。つぎに、そ
の状態で上記浸透領域における樹脂の硬化を待って、上
記岩盤面の裏側にバルクヘッドとなる樹脂の固結領域を
形成し、その後上記ロックボルト内に再度２液を圧入混
合して充分な大きさをもつ固結領域を形成するものであ
る。

この発明によれば、ロックボルト内に最初に圧入した２
液混合液により岩盤面の裏側にバルクヘッドが形成され
、このバルクヘッドにより二度目にロックボルト内に圧
入された２液混合液の岩盤面へのリークが防止されるた
め、薬液の無駄を生じることなく充分な大きさの固結領
域を形成できるようになる。そのため、従来のように、
岩盤面にコンクリート等でバルクヘッドを予め形成する
というような煩雑な作用が不要になり、緊急性の要望に
充分応えうるようになる。

つぎに、実施例について詳しく説明する。

〔実施例〕

第１図に示すように、トンネル切羽先端の天盤部ｌに天
盤に沿って所定間隔で、ジャンボドリル等の削岩機８に
よって孔９を穿設（上向きに１０〜２０°の角度）する
。そして、第２図に示すように、穿設された孔９内に、
パッカ一部２．ロックボルト本体１０およびねじ継手１
７からなるロックボルト１０ａを、ロックボルト本体１
０の後端に打ち込み用アダプター１１を取り付けて削岩
機・コールピック１２等で打ら込む。つぎに、打ち込ま
れたロックポルＺＯａの根元部に第３図に示すように薬
液漏れ止め用のパツキン３を装着すると同時に、ロック
ボルト１０ａの後端に逆止弁付継手１３を取り付け、こ
れに接続ユニット・１付ホース５を、その接続ユニット
４を逆止弁付継手１３にワンタッチで装着して取り付け
る。ついで、ウレタン圧入ポンプ１４から上記ホース５
に二液型発泡ウレタン樹脂（従来公知品で硬化時間が３
〜５分）のＡ液およびＢン＆を送り込む。このウレタン
圧入ポンプ１４の構成を第４図に示す。

図において、１４ａはＡ液を貯蔵するタンク、１４ｂは
Ｂ液を貯蔵するタンク、Ｍは圧送モータ、Ａ、Ｂはそれ
ぞれＡ液およびＢ液、Ｃは切り換え機である。すなわち
、切り換え機Ｃは第５図に示すように、レバー１４Ｃを
備えており、このレバー１４Ｃを図示の左側に切り換え
たときには、第４図に示すように、Ａ？（ｉおよびＢ液
の双方がホース５を通じて矢印のように流れ、レバー１
４ｃを図示の右側に切り換えると、Ｂ液のみが第６図に
示すように矢印方向に流れるようになっている。

そして、上記のようにウレタン圧入ポンプ１４を通して
Ａ液およびＢ液の双方をロックポル）１０ａ内に圧入す
ると、第７図に示すように、Ａ液およびＢ液は、ねじ継
手１７までは層流状態で到達し、バッカ一部２に達した
段階で静止ミキサー（図示せず）により混合され、その
状態でロックボルト］、　Ｏａ先端の薬液吐出孔１９か
ら吐出される。この場合、吐出された薬液（混合液）は
孔９内を満たし、ついで孔９の外周の地山内に浸透する
。孔９の外周の地山内に浸透した薬液は、その多（のち
のが自重によって孔の外周を伝わって孔口方向に移動す
るため、岩盤面近傍部が厚くなっている浸透領域１５を
形成する。ついで岩盤面から上記薬液のにじみ出しが見
られた時点で、切り換え機Ｃのレバー１４Ｃを上記とは
逆に倒してＢ液のみをロックポル１−１０　ａ内に圧入
する。その結果、第８図に示すように、ロックボルト１
０ａ内および孔９内がＢ液で満たされると同時に、ロッ
クボルト１０ａの中央部から先端側部分に対応する地山
部分にＢ液の浸透領域１６が形成される。

この場合、上記部分に先に形成されていたＡ液およびＢ
液の混合液の浸透領域１５は、Ｂ液の浸透により混合液
の濃度が薄められるため、実質的にＢ液の浸透領域１６
に吸収される。そして、岩盤面の裏側に厚く形成された
ため、浸透領域１Ｇに吸収されるのをまぬがれた、岩盤
面の裏側の浸透領域部分の硬化を待つ。この硬化時間は
、薬液であるウレタン樹脂の硬化時間を予め実測してお
くごとにより求めることができる。このとき、上記ロッ
クボルト１０ａ内および孔９内は、Ｂ液で満たされてい
るため、硬化樹脂で内部が詰まって、以後の使用ができ
なくなるという不都合が回避されている。つぎに、上記
薬液の硬化時間経過後、切り換え機Ｃのレバー１４Ｃを
操作して、再度、上記ロックポルｈ　ｌ　Ｏａ内にＡ、
　　Ｂ両液の混合液を圧入する。この圧入により、上記
孔９内に満たされているＢ液のン受ｉ８９頁域（このＢ
？佼のン受透領域は未硬化状態になっている）１６内に
、Ａ液およびＢ液の混合液が浸透し、上記Ｂ液をＡ液お
よびＢ液の混合液に取り込んで、さらに、その浸透領域
を拡げ第９図に示すように、孔９の外周に比較的大きな
固結領域１５ａを形成する。この場合、先に岩盤面の裏
側に形成された固結領域１５°が従来のバルクヘッドの
作用をし、ごごから、再度圧入された。へ液および１３
液の混合液の漏れることを防止する。

このように、この実施例によれば、岩盤面の裏側に最初
に形成された固結領域１５゛がノｘルクヘッドの作用を
するため、再度圧入されたＡ液およびＢ液の混合液が、
岩盤面からリークすることがない。したがって、従来例
のように、予め、岩盤面にコンクリート等でバルクヘッ
ドを設けるという手間が不要になると同時に、緊ゑ、性
の要望に応えうるようになる。

なお、上記の実施例で使用しているロックボルトｌＯａ
は、この発明者が開発した特殊なものであって、第１Ｏ
図に示すような構造となっている。このロックボルト１
０ａは、先端閉鎖型中空バイブからなるバッカ一部２と
、中空パイプからなるロックボルト本体１０とをねじＮ
ｌ’１手１７手遊７してなり、外径２７關、内径１４關
で全長Ａが略３ｍ、バッカ一部２の長さＢが１ｍ、ロッ
クボルト本体１０の長さＣが’ｌ　ｍに設定されている
。１３は逆止弁付継手である。そして、上記バッカ一部
２の先端部の外周に直径５鶴の薬液吐出孔１９が１０個
形成されている。他方、バッカ一部２の後端のねじ部隣
接部分には段部１ａが設けられており、そこに第１１図
（ａ）、　　（ｂ）に示す静止ミキサー２０がその根元
側のリング状座２１を位置させ、先端側をパッカ一部２
の先端側に向けた状態で挿入され固定されている。上記
静止ミキサー２０には、根元側リング状座２１の中心か
ら前方（矢印Ｘ方向）に延びる線状中心軸５ａを中心に
、左半分にＶ字状２重羽根５ｂが一定間隔で傾斜配設さ
れ、右半分には１重羽根５ｃが一定間隔で傾斜配設され
、ロックボルト１０ａ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、右半分に受は入れ上記
両液を同方向く矢印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
５Ｃ１左半分にはＶ字状２重羽根５ｂ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５ｂ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、Ａｆｉ、　　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、従来のようにＡ液、Ｂ液を相互
に逆方向に回転させその交叉部において両液を衝突させ
てミキシングされないため、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。すなわち、上記
ロックボルト１０ａは、このような特殊な静止ミキサー
２０を装備しているのであり、これによって硬化の著し
く速い（例えば５〜３０秒）うレタン樹脂でも途中で硬
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
させうるのである。

また、上記打ち込みタイプのロックポルｌ−１０ａに代
えて自穿孔タイプのロックポルｌ−１０ｂも使用するこ
とができる。すなわち、自穿孔夕・イブのロックボルト
ｔａｂは、それ自体が削岩機のドリルとなるもので、そ
れ自身が孔を穿孔したのち、削岩機から取り外されて、
その孔内に残置される。この残置された自穿孔タイプの
ロックボルトｆｏｂについても、上記打ち込みタイプの
ロックボルトｌＯａと同様、その根元側に逆市弁付継手
を取り付け、ウレタン圧入ポンプからホースを介してＡ
、Ｂ両液を圧入するようになっている。このような自穿
孔タイプのロックボルト１０ｂを第１２図に示す。すな
わち、このロックボルト１０ｂは、パッカ一部２ａおよ
びロックボルト本体１０をねし継手１７で継合するごと
により構成されているが、パッカ一部２ａの先端が開放
しており、その開放部の外周に、ドリル部（第１３図参
照）２２を嵌合して構成されている。このドリル部２２
は先端の端面に４枚の刃２３が円周方向に９０°間隔で
設けられており、端面の中央部に中心孔２４が形成され
ているとともに、刃と刃の間にそれぞれ外周孔２５が形
成されている。それ以外の部分は第１Ｏ図のロックボル
ト１０ａと同じであるから同一部分に同一符号を付して
いる。第１４図のロックボルト１０ｃは、パッカ一部２
ｂの先端に、ドリル部２６が一体形成されている。この
場合、ドリルの刃部２７は、根元から２叉に分岐して形
成されており、その分岐部分の先端がそれぞれ刃２’７
ａに形成されている。上記分岐している刃の１艮元部に
コよ、外周孔２３が形成されている。それ以外の部分は
第１０図のロックボルトｌＯａと同じである。

さらに、上記の実施例では、第３図に示すようにロック
ボルトｌＯａを孔９内に打ち込み、その後パツキン３を
装着しているが、予めロックボルト１０ａにパツキン３
を装着しておき、ロックポル＋−ｔＯａの打ち込みと同
時に薬液漏れ止めをするようにしてもよい。したがって
、この発明にいう、「シール材でロックボルトと孔の壁
面との空隙を塞ぐ」とは上記の２態様を含むのである。

〔発明の効果〕

この発明の岩盤固結工法は、岩盤に穿設された孔内にロ
ックボルトを位置決めし、そのロックボルト内に二液型
発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合して岩盤面の裏側を
中心として２？ｐｉ、混合液の浸透領域を形成し、つい
で、１液を上記ロックボルト内に注入してロックボルト
内およびその外周の孔内の部分が硬化樹脂で詰まらない
ようにし、その状態で上記２液混合液の浸透領域の硬化
を待ち、硬化後、ロックボルト内に再度二液型発泡ウレ
タン樹脂の２液を圧入混合して他山に２液混合液の浸透
領域を形成するため、岩盤面の裏側に最初に形成された
２液混合液の浸透固結領域がバルクヘッドの作用をする
ようになる。したがって、ロックボルト内に二度目に圧
入混合され他山に浸透した２液混合液が、そのバルクヘ
ッドから岩盤面にリークするという事態が発生しなくな
る。その結果、従来のように、予め、岩盤面にコンクリ
ート等でバルクヘッドを形成するというような煩雑な作
用が不要になり、岩盤固結作業の簡素化を実現しうるよ
うになると同時に、緊急性の要望にも充分対応しうるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に従って岩盤面に孔を穿設
する説明図、第２図はその孔にロックボルトを圧入する
説明図、第３図は圧入されたロックボルトにウレタン圧
入ポンプのホースを接続した説明図、第４図はウレタン
圧入ポンプの内部機構の説明図、第５図はそれに用いら
れている切り換え機の平面図、第６図はＢ液のみの注入
の流路説明図、第７図はロックボルトに２ｅ１．混合液
が圧入された状態における浸透説明図、第８図はロック
ボルトにＢ液のみが注入された状態における浸透説明図
、第９図はロックボルトに再度２液混合液が圧入された
状態における浸透説明図、第１０図は打ち込みタイプの
ロックボルトの縦断面図、第１１図（ａ）はそのロック
ボルト内に装着する静止ミキサーの斜視図、第１１図（
ｂ）はその側面図、第１２図は自穿孔タイプのロックボ
ルトの縦断面図、第１３図はその要部の斜視図、第１４
図は他の自穿孔タイプのロックポルＩ・の縦断面図、第
１５図は従来例の施工状態を示す縦断面図、第１６図は
その欠点を説明するための縦断面図である。 ９・・・孔　１０ａ・・・ロックボルト　１．１・・・
ウレタン圧入ポンプ　１５．１６・・・浸透領域　＋５
３・・・固結領域 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第９図 第１５図 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）岩盤に穿設された孔に、薬液吐出孔を有するロッ
   クボルトを位置決めし、シール材で上記ロックボルトと
   上記孔の壁面との間の空隙を塞ぎ、上記ロックボルト内
   に二液型発泡ウレタン樹脂の２液を圧入混合し上記孔内
   に上記２液混合液を充満させたのち岩盤に浸透させ、つ
   いで２液の圧入を中止し１液のみを注入して上記ロック
   ボルト内および上記孔内を１液で満たし、その状態で上
   記岩盤に浸透した２液混合液の硬化を待つたのち、再度
   上記ロックボルト内に２液を圧入混合することを特徴と
   する岩盤固結工法。