JPS637413A

JPS637413A - 岩盤固結工法

Info

Publication number: JPS637413A
Application number: JP15235586A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uda; 宇田　信也; Hisakazu Kojima; 久和小島
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-13
Also published as: JPH0515880B2

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。

〔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、あ
るい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、設備が大損り
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難点を生じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明者らは、このような難点を解消するため
、中空パイプからなるパッカーの一端側に布等のパツキ
ン（シール材）を配設し、上記パツキンにウレタン樹脂
等の発泡樹脂等を含浸させたのち、予め地山に穿設され
た孔内に上記パッカーを他端側から挿入し、その状態で
パツキンに含浸させたウレタン樹脂を硬化させてパッカ
ーの周囲に発泡層を形成して上記孔の開口を閉塞し、つ
いでこのバッカー内にウレタン樹脂等を圧入してパッカ
ーと孔壁との間隙を埋めると同時にウレタン樹脂を地山
内に浸透させ硬化させることにより、上記孔内にパッカ
ーを残したまま孔周囲の岩盤を固結させる方法を提案し
すでに特許出願している（特願昭５８−１４４０２４号
）。すなわち、上記方法（以下この方法を「従来法」と
いう）は、第１６図に示すように、トンネル切羽先端の
天盤部２９に天盤のアーチに沿って所定間隔（例えば１
４０■）で複数の孔を斜め上向きに穿設し、これらの孔
内にパッカー３０を順次挿入し、第１７図に示すように
、根元部のパツキン３１で孔の開口を塞ぎ、その状態で
パッカー３０の先端から、接続ユニット３２を備えたホ
ース３３から供給される二液型発泡ウレタン樹脂を吐出
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浸透させ硬化させ
ることにより岩盤の固結を行うものである。図において
、３４は支保工、３５は固結領域である。トンネルの形
成は、このようにしてトンネル切羽先端の天盤部２９を
天盤のアーチに沿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、−定距離掘削したのちさらにト
ンネル切羽先端の天盤部２９を固結するということを繰
返して行われる。この場合、上記従来法によれば、天盤
部２９の固結は、第１８図に示すように、孔内に残した
パッカー３０とその周囲に分布する固結領域３５の双方
によって行われるため極めて強靭な固結が行われる。そ
のうえ、施工に大形の機械を要しないため大損りな設備
が不要となり、かつ固結が簡単であるため現場作業の中
断が極めて短期間ですむという利点がある。

しかしながら、上記工法は、使用する二液型発泡ウレタ
ン樹脂として、２液混合後の硬化時間が３〜５分のウレ
タン樹脂を使用しているため、上記孔内にパッカー３０
を挿入してウレタン樹脂を圧入すると、地山に浸透する
樹脂の硬化までに時間がかかつて樹脂の浸透領域が大き
くなり、浸透樹脂全体が完全硬化するまでの間、未硬化
状態で存在する樹脂量が多くなるため、天盤の崩落が生
じやすくなる。すなわち、上記のように地山内に浸透し
たウレタン樹脂の硬化は、樹脂浸透領域の外周側から行
われ、内部は未硬化状態となっており、樹脂浸透領域の
内部は、未硬化樹脂によっていわば水を含んだような状
態となっている。そのため、地山が砂のような特に柔軟
な場合には、崩落現象を生じやすい。したがって、上記
のような軟弱地山に対しては、固結に先立って天盤面に
コンクリート吹き付は処理が行われるが、そのような補
強にも限界があり実質的に特に軟弱な地山に対する施工
は困難である。また、上記工法によれば、使用樹脂量が
多くなり、樹脂の圧入にかなりの時間を要する。すなわ
ち、上記ウレタン樹脂のパッカー３０に対する圧入に際
しては、パッカー３０の先端から吐出されたウレタン樹
脂が地山内に浸透して硬化すると、樹脂の圧入に要する
圧力が急に高くなることから、それを目安として樹脂の
圧入を止めるものであり、使用するウレタン樹脂の硬化
時間が長ければその分、樹脂液の圧入量が多くなって浸
透領域が大きくなり、樹脂液の圧入時間および使用量が
増加するのである。また、上記ウレタン樹脂の圧入に際
しては、上記パッカー３０にいちいちパツキン３１を装
着しなければならないためその作業も煩雑である。さら
にまた、従来の岩盤固結工法は硬化時間の長い薬液を用
いるため、他山を通じての切羽手前への薬液のリークは
時として避けられず、固結に先立って天盤面にコンクリ
ート吹き付は処理を行う必要があり、施工に時間がかか
るという難点がある。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、砂
質等の特に軟弱な岩盤に対しても施工でき、かつ施工時
間の短縮、使用樹脂量の低減を実現でき、しかも施工の
簡単な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
、トンネル切羽の天盤部に天盤のアーチに沿って所定間
隔で複数個の孔を穿設し、上記孔内に、先端側に薬液吐
出孔を有するロックボルトを根元まで挿入した状態で位
置決めし、そのロックボルト内に岩盤固結用薬液を圧太
し、上記孔内に岩盤固結用薬液を充満させたのち岩盤に
浸透させ、上記孔内にロックボルトを残した状態で上記
孔内充満および岩盤浸透の岩盤固結用薬液を硬化させる
ことにより岩盤固結を行う方法であって、上記複数個の
孔の穿設とそれに付随する薬液の注入を数次に分けて行
い、第一次では複数個の孔のうちの所定数の孔を相互に
大きな間隔を保った状態で穿設して薬液の注入を行い、
第二次では上記第一次で穿設された孔と孔との間にそれ
ぞれ別個の孔を穿設して薬液の注入を行うようにし、か
つ岩盤固結用薬液として、速硬性の二液型発泡ウレタン
樹脂を使用するという構成をとる。

すなわち、本発明者らは、自らが先に提案した上記従来
法の欠点を解消するため、さらに研究を重ねた結果、従
来、硬化速度があまり速い樹脂を使用するとパッカー等
の中空パイプ内で樹脂の硬化が生じるという理由から、
使用か不可能視されていた硬化速度の著しく速い特殊な
二液型発泡ウレタン樹脂を使用し、かつ天盤のアーチに
沿って複数の孔を穿設し薬液を注入するに当たり、これ
を数次に分け、第一次で所定数の孔を広い間隔で穿設し
て薬液注入し、第二次で上記孔と孔の間に別個の孔を穿
設して薬液注入するようにすると、砂質等の特に軟弱な
岩盤に対しても施工が可能になることをつきとめた。そ
のうえ、上記のような特殊な二液型発泡ウレタン樹脂を
使用すると、施工時間の著しい短縮を実現できると同時
に使用樹脂量の低減を実現でき、しかも上記樹脂は上記
中空パイプの先端から吐出されて孔の開口近傍に流下し
たときに丁度硬化して孔の開口を閉塞することから、従
来法のように、バッカーに予めパツキン等を取付けて孔
の開口を閉塞し樹脂の洩れを防ぐというような煩雑な作
業も必要としなくなることを見いだし、この発明に到達
した。

この発明は、速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂を用い、
これを岩盤に穿設された孔内に挿入されているロックボ
ルトに圧入して岩盤固結を行う。

上記速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂としては、例えば
、下記のＡ液とＢ　？Ｆｔとを配合比１：１で使用し、
２液混合後の硬化時間が、５〜３０秒と極めて短いもの
が賞月される。上記Ａ液は、水酸基を二つ以上もつ第一
級ポリオールを主成分とする混合液で水酸基価２５０〜
４５０　ＫＯＨｍｇ／　ｇのポリオール液から構成され
ている。このようなポリオール液は、通常、水酸基価２
０〜６４００　ＫＯＨｍｇ／　ｇ　、平均分子量１８〜
５０００で２官能以上の第一および第二級ポリオールを
数種併用して調製される。また、上記Ｂ液はイソシアネ
ート基を二つ以上有するジフェニルメタン−４，４°　
−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレン・ポリフ
ェニル・ポリイソシアネート　（ポリメリックＭＤ　Ｉ
、　　クルードＭＤＩ）およびトリレンジイソシアネー
ト（ＴＤＩ）の少なくとも一つを主成分とする平均分子
量１７４〜２０００．イソシアネート基含有量１８〜４
８重量％（以下「％」と略す）のイソシアネート液から
構成されている。

より詳しく説明すると、上記Ａ液のポリオール成分とし
ては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン
、ヘキシレングリコール。

ヒマシ油等のアルキレングリコールがあげられる。また
、グリセリン、ソルビトールもしくは蔗糖に、エチレン
オキサイドやプロピレンオキサイドを付加した付加物や
、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合物
ならびにエチレンジアミン、ジェタノールアミン、トリ
エタノールアミン、トリエチレンジアミン等のアミン類
にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加し
た反応物等があげられる。特に好適なのは下記のポリオ
ール類である。

（１）エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、ジプロピレングリコール等の低
分子（分子量６０〜１０００）、低粘度（５００ｃｐｓ
　／　２５℃以下）の２官能以上で水酸基価が５０〜２
０００　ＫＯＨｍｇ／　ｇのアルキレングリコール。

（２）　　グリセリン、蔗糖に、エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドを付加した分子１ｔ５００〜６０
００．水酸基価２０〜１０００　ＫＯｔ１ｍｇ／ｇの２
官能以上のポリオール。

（３）　　エチレンジアミン、トリエタノールアミン、
トリエチレンジアミンに、エチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイドを付加した分子量１００〜ｓ　ｏ　ｏ　
ｏ、水酸基価２０〜１００ＯＫＯＨ＋ｍｇ／ｇの２官能
以上のポリオール。

Ｂ液のイソシアネート成分としては、イソシアネート基
含有量３０〜３１．５％のポリメリックＭＤＩ、高反応
性であるジフェニルメタン−４，４“　−ジイソシアネ
ート（イソシアネート基含有量３２〜３４％）の二量体
、二量体の配合物やクルードＭＤＩと低分子量（５０〜
１０００）のポリオール、例エバエチレングリコール、
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等との
反応生成物（イソシアネート基含有量２０〜３０％）な
らびに上記ジフェニルメタン−４，４゛　−ジイソシア
ネートの二量体、二量体と上記低分子量ポリオールとの
反応物があげられる。

なお、上記Ａ液のポリオール成分は、第一級水酸基をも
ち、イソシアネート基との反応性は非常に速く活発であ
るが、さらに反応速度を速めるため触媒を配合してもよ
い。触媒としては、例えばエチレンジアミン、トリエチ
レンジアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、
ジェタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等の脂
肪族アミンや、４．４゛　−ジアミノジフェニルメタン
等の芳香族アミンと、ジプチル錫ジラウレート、オクチ
ル酸錫、塩化第二錫、オクテン酸鉛、ナフテン酸鉛等の
有機金属系触媒との併用があげられる、また、ウレタン
樹脂発泡体の発泡倍率の向上は、トリクロロモノフルオ
ロメタン（ＣＣＩ　Ｊ）　、メチレンクロライド（Ｃｄ
ｌ＊Ｃｆ！□）等やペンタン等の不活性溶剤ならびに水
等の使用が考えられるが、作業員に対する影響等の観点
から発泡剤として水を主体に用いることが望ましい。た
だ、上記メチレンクロライドは発泡剤として作用すると
同時に、ポリオール成分と触媒等の成分との相溶性向上
効果を奏するため、全体の１０％以下、好ましくは０．
５〜３％の範囲内で使用することが好適である。発泡剤
として、水を使用する場合には水を０．１〜５％配合す
ることが行われる。発泡倍率１５倍にするには１〜４％
の水を添加すればよい。

上記のＡ液およびＢ液からなる二液型発泡ウレタン樹脂
は、Ａ液およびＢ液の混合後、０〜３０℃において５〜
３０秒で硬化するものであり、本発明者らが先に提案し
た従来法で使用するパッカーを用いても地山に穿設され
た孔内に注入することが可能であるが、本発明者らが新
たに開発したロックボルトを用いると、ウレタン樹脂を
ロックボルト箸の中空パイプの途中で硬化させることな
く、円滑にかつ奥行の長い孔に対しても注入しうるため
好適である。

本発明者らが開発したロックボルトは、ジャンボドリル
等の削岩機で岩盤に穿設された孔に打ち込んだのち、ウ
レタン樹脂を注入する打ち込みタイプのものと、それ自
体が削岩機等のドリルとなる自穿孔タイプのものとがあ
る。

第１図は打ち込みタイプのロックボルトを示している。

このロックボルトは、先端閉鎖型中空パイプからなるパ
ッカー部１と、中空パイプからなるロックボルト本体２
をねし継手３で継合してなり、外径２７朋、内径１４＋
ｎで全長Ａが略３ｍ、パッカー部１の長さＢが１ｍ、ロ
ックボルト本体２の長さＣが２ｍに設定されている。そ
して、上記パッカー部１の先端部の外周に直径５ｗの薬
液吐出孔４が１０個形成されている。他方、パッカー部
１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２図（ａ）、（ｂ）に示す静止ミキサー５
がその根元側リング部６を位置させ、先端側をバッカー
部１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５には、根元側リング部６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（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、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、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
グされるものではないため、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
ロックボルトは、このような特殊な静止ミキサー５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のである。また、第１図
に示すように、ロックボルト本体２の後端には開口部に
ワンタッチ接続機構（図示せず）を備えた逆止弁付継手
７がねじ継合されている。そして、このロックボルトは
第３図に示すように、トンネル切羽先端の天盤部８に天
盤のアーチに沿って所定間隔で穿設されている孔９内に
、上向き（角度θ＝１０〜２０″）の状態で打ち込み挿
入され、後端の逆止弁付継手７に、接続ユニット１０付
ホース１１がワンタッチで取付けられるようになってい
る。第３図において、１２は上記ホース１１に二液型発
泡ウレタン樹脂のＡ液およびＢ液を送り込むウレタン正
大ポンプである。

第４図は自穿孔タイプのロックボルトを２種顕示してい
る。第４図（ａ）のロックボルトは、バッカー部１およ
びロックボルト本体２をねし継手３で継合することによ
り構成されているが、バッカー部１の先端が開放してお
り、その開放部にドリル部（第５図参照）１３を嵌合し
て構成されている。このドリル部１３は先端の端面に４
枚の刃１４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１５が形成されているとともに、
刃１４と刃１４の間にそれぞれ外周孔１６が形成されて
いる。なお、逆止弁付継手７は、ウレタン樹脂圧入時に
取付けられる。それ以外の部分は第１図のロックボルト
と同じであるから同一部分に同一符号を付している。第
４図（ｂ）のロックボルトは、バッカー部１の先端に、
ドリル部１７が一体形成されている。この場合、ドリル
の刃部１８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１９に形成されてい
る。上記分岐している刃１９の根元部には外周孔２０が
形成されている。それ以外の部分は第１図のロックボル
トと同じである。

この発明は、上記ロックボルトを用い、つぎのようにし
て岩盤固結を行う。例えば、トンネル切羽先端の天盤部
に天盤のアーチに沿って７０ＣＩ１１間隔で合計１３個
の孔を穿設し薬液を注入する予定のときは、まず第６図
に示すように、天盤部８に穿設する合計１３個の孔のう
ち７個の孔ａ、　　ｃ。

ｅ、　　ｇ、　　ｉ、　　ｋ、　ｍを１４Ｑｃｍ間隔で
穿設し、薬液を注入してその周囲の地山を固結し、つぎ
に、第７図に示すように、上記孔ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、
に、ｍの間にそれぞれ６個の孔す、ｄ、ｆ、ｈ、　　ｊ
、　　ｌを、隣接する孔ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、に、ｍと
の間隔が７０ｃｍになるように穿設し薬液を注入してそ
の周囲の地山を固結するということにより岩盤固結を行
う。より詳しく説明すると、例えば打ち込みタイプのロ
ックボルトを使用するときは、まずトンネル切羽先端の
天盤部８に、天盤に沿って１４０ｃｍ間隔で、第８図に
示すように、ジャンボドリル等の削岩機２１によって、
第６図のａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、に、ｍに相当する合計７
個の孔２２を穿設（上向きに１０〜２０″の角度）する
。そして、穿設された孔２２内に、それぞれ第１図に示
すロックボルトを、ロックボルト本体２の後端に、第９
図に示すように、打ち込み用アダプター２３を取付けて
削岩機・コールビック２４等で打ち込み、ついで打ち込
まれたロックボルトの後端に、第１０図に示すように、
逆止弁付継手２５を取付け、これに、接続ユニット１０
付ホース１１を、その接続ユニット１０を逆止弁付継手
２５にワンタッチで装着することにより取付ける。つい
で、そのホース１１からウレタン樹脂のＡ液およびＢ液
をロックボルト内に１５〜２０ｋｇ　／　ｃｄの圧力で
圧入する。このようにして圧入されたＡ液およびＢ液は
ねし継手３まではＡ液およびＢ液の層流状態で到達し、
パッカー部１に到達したのちは静止ミキサー５（第１図
参照）により混合され、その状態でロックボルト先端の
薬液吐出孔４から吐出される。この場合、最初に吐出さ
れたウレタン樹脂液は孔２２の先端側から開口方向に流
れ、その過程で硬化し、孔２２の開口に到達するまでに
完全硬化状態になって開口を閉塞し後から吐出される樹
脂の洩れを防ぐ。したがって、従来法のようにパツキン
を使用して孔２２の開口を閉塞する必要はない。そして
、上記浸透樹脂が硬化すると、ウレタン圧入ポンプの圧
入圧力が急に高くなるため、樹脂の圧入を止め、接続ユ
ニット１０をワンタッチで外す。このようにしてロック
ボルトが孔２２内に固定され、かつ孔２２の周囲の他山
が硬化樹脂で固結される。この状態を第１１図に示す。

図において、２６は固結領域である。このようにして、
第６図に示す７個の孔ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｔ、に、ｍにロ
ックボルトを挿入し薬液を注入して岩盤固結を行ったの
ち、つぎに同様にして上記７個の孔ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ
、に、ｍの間に、第７図に示すように、６個の孔す。

ｄ、　　ｆ、　　ｈ、　　ｊ、　　ｌを穿設しロックボ
ルトを挿入し薬液注入して岩盤固結を行う。その結果、
第１２図に示すように、砂質等の特に軟弱な他山であっ
ても天盤の崩落を起こすことなく、複数のロックボルト
とそれぞれの周囲の固結領域２６との相乗効果により天
盤部８全体の補強が行われる。

また、第４図（ａ）、　　（ｂ）の自穿孔タイプのロッ
クボルトを使用するときは、ロックボルトを第１３図に
示すように、削岩機２８にドリルとして取付け、孔穿設
時に、削岩機２８に設けられた水、エアー送入パイプ２
９ａからロックボルト内に水、エアーを圧入してロック
ボルト先端の中心孔１５．外周孔１６から吐出させ、ロ
ックボルトの刃が削り出す土、砂等を、ロックボルトの
外周に沿って孔内を後方に移行させ孔の開口から外部に
排出しながら、第６図のａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ。

ｋ、ｍに相当する孔２２の穿孔を行う。このようにロッ
クボルトをドリルとして使用して孔を形成し、その孔の
中にロックボルトを残し、ついでロックボルト後端に逆
止弁付継手２５を接続し、第１４図に示すように、接続
ユニット１０付ホース１１をワンタッチで接続し、二液
型発泡ウレタン樹脂のＡ液およびＢ液を圧入し、ロック
ボルト先端の刃部に設けられた中心孔１５．外周孔１６
から吐出させ、打ち込みタイプと同様にして岩盤固結（
第１５図参照）を行う。つぎに、上記と同様にして第６
図のす、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、１に相当する孔を穿設し、ロ
ックボルト内に薬液を圧入し岩盤固結を行う。

このようにして、特に軟弱な他山であっても天盤の崩落
を招くごとくトンネル切羽先端の天盤部に、第１２図に
示すように、天盤部８のアーチに沿って所定間隔でロッ
クボルトが打ち込まれ、その周囲にウレタン樹脂の固結
領域２６が形成され天盤部８の補強がなされる。

なお、上記の説明は複数個の孔ａ”−ｍの穿設を２次に
分けて行っているが、３次以上に分けて行ってもよい。

また複数の孔の穿設を数次に分けて行う場合、上記のよ
うに１つ飛びで行うのではなく、２つ飛び３つ飛び等で
もよく、またランダムに飛ばすようにしてもよい。さら
に、第１２図ではロックボルトを９０°の範囲内に分布
させているが、それに限らず、９０〜１２０’の範囲内
であれば任意の角度に分布させることができ、場合によ
ってはそれ以上の角度に分布させることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明は、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するに当たり、
その孔の穿設を数次に分け、第一次では上記複数個の孔
のうちの所定数の孔を広い間隔を保った状態で穿設する
ようにして孔穿設時に相互に悪影響を及ぼさないように
し、かつロックボルトに圧入する薬液として、硬化が速
くしたがって薬液全体が完全硬化するまでの間、未硬化
状態で存在する樹脂量が極めて少なく未硬化樹脂の存在
による一種の水含み状態を生じない岩盤固結用薬液を使
用して第一次の岩盤固結を行い、つぎに、第一次で穿設
され周囲が固結されている孔と孔の間に、それぞれ別個
の孔を穿設し第一次と同様にして岩盤固結を行うため、
砂質等の特に軟弱な岩盤に対しても崩落現象を生じるこ
となく岩盤固結を行うことができる。また、この発明は
、岩盤固結用薬液として、上記のように硬化時間が短い
二液型発泡ウレタン樹脂を用い、これを、ロックボルト
に圧入するため、ロックボルトの先端側の薬液吐出孔か
ら吐出された上記ウレタン樹脂が、岩盤に穿設された孔
の先端から開口方向に流れる過程で硬化し、孔の開口近
傍を閉塞してそれ以降吐出されるウレタン樹脂の洩れを
防ぐ。したがって、従来法のように、ロックボルトにパ
ツキンを設けて孔を閉塞するという煩雑な作業が不要に
なる。しかも、注入樹脂が岩盤に適正に浸透して速やか
に硬化するため、従来のように多量のウレタン樹脂を岩
盤に必要量以上浸透させるという無駄がなくなり、使用
樹脂の大幅な節約を実現できると同時に樹脂圧入時間の
大幅な短縮を実現しうるようになる。ただし、この発明
によれば、ロックボルトの周囲に形成される固結領域の
幅が狭くなるため、第１２図と第１８図との対比から明
らかなように、−定の範囲の天盤部を固結するに当たり
、従来法よりも穿設する孔の数およびそれに配挿するロ
ックボルトの数も多くなるが、この発明では、ロックボ
ルト１本当たりのウレタン樹脂の硬化時間が、従来法よ
りも短いため、全体の施工時間の大幅な短縮を実現しう
るようになる。

また、ロックポルｌ−１本当たりの樹脂の使用量が著し
く少ないため、ロックボルト数が増加しても使用薬液量
は従来法よりも著しく少な（なる。なお、上記第１２図
と第１８図との対比かられかるように、ロックボルトの
周囲に形成される円柱状の固結領域の直径はこの発明の
方が従来法より小さくなるのであるが、補強効果はこれ
で充分である。すなわち、従来法では、ウレタン樹脂の
硬化が遅いために自ずと樹脂液の浸透量が多くなってロ
ックボルトの周囲に形成される固結領域の直径が大きく
なるのであり、無駄にウレタン樹脂を消費していたとい
いうるちのである。また、この発明の方法によれば、ウ
レタン樹脂の硬化が極めて速く行われるため、地山を通
じての切羽手前への薬液のリークがなく、したがって、
従来のようにコンクリート吹き付は処理を行うことなく
岩盤固結を行うことができ、軟弱な岩盤に対する施工性
の向上効果をも奏するようになる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

まず、二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液（ポリオール成分
）としてつぎの第１表に示す３種類のＡ液Ｉ、　　ＩＩ
、　　ＩＩＩを準備した。

（以下余白）上記３種類のＡ液Ｉ、　　Ｉｌ、　Ｉの特性は第２表の
とおりである。

また、Ｂ液（イソシアネート成分）として、第３表に示
す３種類のＢ液１．　　ＩＩ、　　ＩＩＩを準備した。

つぎに、上記Ａ液およびＢ液を用い、つぎのようにして
岩盤固結を行った。

〔実施例１〕トンネル切羽先端の砂質軟弱天盤部に、合計１３個の孔
を穿設し薬液注入するに当たり、第一次として、天盤の
アーチに沿って１４０ω間隔で７個の孔を上向きに（水
平面との傾斜角θが１０〜２０°）穿設し・、これらの
孔のうち、アーチ状の一端側にあるものから他端側にあ
るものに向かって順次第１図に示す打ち込みタイプのロ
ックボルトを挿入し、アーチ状の一端側のロックボルト
から接続ユニット付のホースを用いて上記Ａ液Ｉおよび
Ｂ液ｆを、配合比Ｉ：１．圧力２０ｋｇ／ｃａ！で圧入
し岩盤固結を行った。つぎに、第二次として、上記孔の
間に、隣接する孔との間隔が７０ｃｍになるように上記
と同様にして６個の孔を穿設し上記と同様に薬液を圧入
し岩盤固結を行った。この固結状態は第１２図のように
なった。

〔比較例〕

実施例１と同様な砂質軟弱天盤部を施工対象とすると天
盤崩落の危険があるため、比較的強度の大な天盤部を施
工対象とし、その天盤部に、従来法に従い天盤のアーチ
に沿って１４０ｃｍ間隔で合計７個の孔をあけ、その孔
に、根元にパツキンを装着したパッカーを送入し、２液
混合後３〜５分で硬化する二液型発泡ウレタン樹脂を注
入し岩盤固結を行った。その固結状態は第１８図のよう
になった。

上記実施例１と比較例における孔の穿孔時間および二液
型発泡ウレタン樹脂の圧入時間ならびに総薬液（ウレタ
ン樹脂）量を対比して第４表に示した。

（以下余白）第　　４　　表（以下余白）第４表から明らかなように、実施例１では孔の数が多い
ため、穿孔時間は比較例よりも多くなっているが、樹脂
液の圧入が極めて短時間で足りるため、圧入時間は大幅
に短縮でき、その結果、孔の穿孔から圧入に要する総時
間が、比較例の２１０分に対し、実施例１では１１７分
になり、４４％の短縮となっている。しかも総薬液量は
、比較例が７００　ｋｇであるのに対し実施例１では２
０８ｋｇで６８％の減少となっている。このことから、
実施例１によれば、従来法よりも施工時間の大幅な短縮
および使用薬液量の大幅な節約を実現しうろことがわか
る。しかも、実施例１によれば孔内にロックボルトを挿
入して薬液を注入する際、比較例のようにロック采ルト
にいちいちパツキンを装着する必要がないため、パツキ
ン装着の施工の煩雑さもなくなり、施工性の向上効果も
得られるようになる。

〔実施例２〕薬液として、Ａ液■およびＢ液■を用いた。それ以外は
実施例１と同様にして岩盤固結を行った。

その結果も実施例１と殆ど同様であり、実施例１と同様
の極めて優れた効果が得られた。

〔実施例３〕薬液として、Ａ液■およびＢ液■を用いた。それ以外は
実施例１と同様にして岩盤固結を行った。この場合にも
実施例１とほぼ同様の極めて優れた効果が得られた。

このように、この発明の方法によれば、従来法では施工
が困難ないし不可能な砂質等の特に軟弱な天盤部を施工
対象とすることができ、かつ施工時間の大幅な短縮およ
び使用岩盤固結用薬液の大幅な低減を実現でき、しかも
施工の簡素化をも達成しうろことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる打ち込みタイプのロックボル
トの縦断面間、第２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２図（ｂ）はその側面
図、第３図はそのロックボルトに樹脂を圧入する説明図
、第４図（ａ）は自穿孔タイプのロックボルトの縦断面
図、第４図（ｂ）は他の自穿孔タイプのロックボルトの
縦断面図、第５図は第４図（ａ）の要部拡大斜視図、第
６図および第７図はこの発明の施工の一例を示す説明図
、第８図、第９図、第１０図および第１１図はその施工
の手順説明図、第１２図はこの発明の一実施例の施工状
態を示すためトンネル切羽の先端の天盤部を眺めた状態
図、第１３図、第１４図および第１５図は第６図および
第７図の施工の他の例を説明する説明図、第１６図は従
来例の施工状態を示す横断面図、第１７図はその縦断面
図、第１８図は第１６図における固結令頁域を個別に示
すための説明図である。１・・・バッカー部　２・・・ロックボルト本体　３・
・・ねじ継手　４・・・薬液吐出孔　２２・・・孔　２
６・・・固結領域第２図（ａ）第２図（ｂ）第３図ｊｇ６図第１２図第１４図ｂ第１５図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トンネル切羽の天盤部に天盤のアーチに沿つて所
定間隔で複数個の孔を穿設し、上記孔内に、先端側に薬
液吐出孔を有するロックボルトを根元まで挿入した状態
で位置決めし、そのロックボルト内に岩盤固結用薬液を
圧入し、上記孔内に岩盤固結用薬液を充満させたのち岩
盤に浸透させ、上記孔内にロックボルトを残した状態で
上記孔内充満および岩盤浸透の岩盤固結用薬液を硬化さ
せることにより岩盤固結を行う方法であつて、上記複数
個の孔の穿設とそれに付随する薬液の注入を数次に分け
て行い、第一次では複数個の孔のうちの所定数の孔を相
互に大きな間隔を保つた状態で穿設して薬液の注入を行
い、第二次では上記第一次で穿設された孔と孔との間に
それぞれ別個の孔を穿設して薬液の注入を行うようにし
、かつ岩盤固結用薬液として、速硬性の二液型発泡ウレ
タン樹脂を使用することを特徴とする岩盤固結工法。
（２）速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂が、２液混合後
の硬化時間が５〜３０秒のものである特許請求の範囲第
１項記載の岩盤固結工法。