(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管推進工法により坑道掘削を行う際の止水方法であって、
立坑(25)内から坑道掘削・発進を行う前に、立坑壁(5)の開口部(17)の周囲に注入孔(6)を形成し、その延長線上の地盤(7)に対して掘削孔(11)を形成し、この注入孔(6)を介して掘削孔(11)内に二液発泡ウレタン樹脂からなるウレタン薬液を混合しながら注入し、掘削しようとする地盤(7)を事前に固結させることにより、坑道掘削時の発進立坑(25)内への泥土や地下水の流入を防止するようにしたことを特徴とする管推進工法における止水方法。
【請求項２】
前記注入孔(6)を形成する前に、背面注入用の注入孔(16)を予め前記開口部(17)近傍の立抗壁(5)に形成し、この背面注入用の注入孔(16)にウレタン薬液を注入して前記開口部(17)周辺の地盤(7)と立抗壁(5)との間隙を固結させて閉塞し、次いで、立抗壁（5）に前記注入孔(6)を形成し、地盤(7)に対して前記掘削孔(11)を形成し、前記ウレタン薬液をこの注入孔(6)に注入することにより、前記ウレタン薬液の前記地盤(7)への浸透状態を確実にしたことを特徴とする請求項１に記載の管推進工法における止水方法。
【請求項３】
前記背面注入用の注入孔(16)は、開口部(17)の中心部の下方に形成し、前記開口部(17)の直径をＡ（ｍ）とした時に、前記背面注入用の注入孔(16)の中心位置は、この開口部(17)の中心から下方へ０．６７Ａ（ｍ）の位置としたことを特徴とする請求項２に記載の管推進工法における止水方法。
【請求項４】
前記注入孔(6)は、開口部(17)の位置決定後に、その円周に沿って均等分された複数の箇所に形成することを特徴とする請求項２又は３に記載の管推進工法における止水方法。
【請求項５】
前記注入孔(6)は、開口部(17)の円周を６等分する位置に形成することを特徴とする請求項４に記載の管推進工法における止水方法。
【請求項６】
前記立坑壁(5)を穿孔して形成した前記注入孔(6)及び前記背面注入用の注入孔(16)には、内周面にねじが形成されたニップル(19)を取り付け、注入管(4)の挿入までの間はこのニップル(19)を雄ねじ(20)によって封止しておくと共に、前記注入管(4)の根元にねじ切りを行っておき、前記注入管(4)を水平方向に前記立坑壁(5)から前記注入孔(6,16)に挿入する際には、前記雄ねじ(20)を取り去った後に前記注入管(4)の根元部を前記ニップル(19)にねじ止めすることを特徴とする請求項１に記載の管推進工法における止水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管推進工法における止水方法に関し、特に、立坑から外側に地中を掘削して掘削孔を形成し、掘削孔中に管路を敷設する非開削による管推進工法における坑口への泥土や地下水等の流入を防止する止水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非開削による管推進工法における坑道掘削時の一般的な止水方法としては、管推進装置の発進前に坑口に薬液を注入する薬液注入工法が知られている。この薬液注入工法は、止水を行う地盤に対して地上から薬液注入ロッドを貫入して薬液の注入を行うため、注入設備の施工が大がかりで施工単価も高いという問題点がある。
【０００３】
また、薬液注入工法では、地盤への薬液の浸透状態の変動により、所定の改良範囲を確実に改良できないことがあり、管推進工法のように比較的小口径の埋設管を推進する場合においては、止水性能が十分担保できているとはいえない。例えば、図１(a) ，(b) に示すように、薬液の注入によって地盤を固めようとする計画固結範囲３に対して、固結部分が符号１で示すように脈状・部分固結する場合や、符号２で示すように均一・一体固結する場合がある。よって、薬液を注入しても図１(a) の状態では止水性能が十分担保できないことになる。このように、薬液注入工法は施工が大がかりで施工単価も高く、かつ薬液の浸透状態によっては十分な止水性能を担保できなかった。
【０００４】
そこで、注入機が小型で立坑内にて容易に施工可能であり、施工単価の抑制ができるウレタン注入工法を管推進工法による坑道掘削・発進の際の止水技術として採用する場合がある。このウレタン注入工法は、薬液注入工法における所定の地盤改良範囲を大幅に縮小し、施工範囲を削減するものである。また、ウレタン注入工法は空隙充填方法であり、地山の安定を図るための応急措置として用いられているものである。注入剤はウレタンであり、イソシアネート及びポリオールを主成分とする一般的なウレタン薬液である。
【０００５】
ところが、従来のウレタン注入工法は、図２に示すように、立坑２５の立坑壁５から地盤７に対して掘削して掘削孔１１を形成し、この掘削孔１１にウレタン注入管４を挿入してウレタンを注入するものであったので、掘削孔１１とウレタン注入管４との間に生じる間隙２２に符号８で示すようにウレタン薬液が立坑２５側に流れてしまい、ウレタンが地盤７に十分に浸透しない場合があった。
【０００６】
これに対する解決策としてコーキングと呼ばれる方法がある。これは図３(a)に示すように、立坑２５の立坑壁５から地盤７に対して掘削して掘削孔１１を形成し、この掘削孔１１にウレタン注入管４を挿入してウレタンを注入する場合、ウレタン薬液二液を分離して封入したチューブ（コーキングチューブ）９を使用するものである。コーキングチューブ９の二液の分離を解いて、内容物を混合しながら間隙２２に詰め込み、図３(b)に示すようにこの位置で発泡させることによりコーキングチューブ９を膨張させてコーキングチューブ１０のようにし、立坑２５側の間隙２２を閉塞するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は、図４(a)に示すような注入管４と掘削孔１１との間の間隙２２にコーキングチューブ９を挿入し、図４(b)に示すようにコーキングチューブ９を膨張させてコーキングチューブ１０とするものであるので、隣接するコーキングチューブ１０の間に隙間１３が生じてしまい、間隙２２の確実な閉塞が期待できない上に、コーキングチューブ９が入らないような微小な隙間には対処できないという問題点がある。
【０００８】
また、ウレタン注入工法において実際にウレタンを注入する場合、前述のように掘削した掘削孔１１と注入管４との間に隙間２２が生じてしまう。更に、一般的には地盤７と立坑壁５の間にも隙間が存在することから、図５に示すように、ウレタン薬液は抵抗の少ないところ（間隙の大きい部分）へ集中的に逸走してしまい、ウレタンは地盤７への浸透部分１５に加えて、地盤７と立坑壁５の間の隙間への逸走部分１４を形成してしまい、所定の範囲に固結しないことがある。ウレタン注入工法の採用に当たってはこのウレタンの逸走という問題を解決しなければならないという問題点もある。
【０００９】
更に、ウレタン注入工法を使用して止水を行うには、ウレタンの注入量に対する固結範囲を明確にすることが重要であり、そのためには計画固結範囲外の部分へのウレタン薬液の逸走を防止する必要がある。特に、ウレタンの注入時に、掘削孔１１とウレタン注入管４との隙間から薬液が立坑２５側に流出するのを防止する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明は、前記従来のウレタン注入工法の有する課題を解消し、管推進工法における立坑の坑口の止水方法として、薬液注入工法のかわりに採用したウレタン注入工法において、施工装置そのものを小型化して立坑内からの作業を可能にすると共に、立坑内より坑口周囲に効果的にウレタン薬液を注入することにより、小範囲の地盤改良で坑口の止水性を担保することができる管推進工法における止水方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の管推進工法における止水方法は、管推進工法により坑道削を行う際の止水方法であって、立坑内から坑道掘削・発進を行う前に、立坑壁の要部に注入孔を形成し、その延長線上の地盤に対して掘削孔を形成し、この注入孔内に二液発泡ウレタン樹脂からなるウレタン薬液を混合しながら注入し、掘削しようとする地盤を事前に固結させることにより、掘削時の発進立坑内への泥土や地下水の流入を防止するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
この場合、注入孔を形成する前に、背面注入用の注入孔を予め地盤と立坑壁との間隙の大きな部位の近傍の立抗壁に設け、この背面注入用の注入孔にウレタン薬液を予め注入して間隙を固結させることにより閉塞し、次いで、立抗壁に注入孔を形成し、地盤に対して前記掘削孔を形成し、ウレタン薬液をこの注入孔に注入することにより、ウレタン薬液の地盤への浸透状態を確実にすることができる。
【００１３】
また、背面注入用の注入孔は、開口部の中心部の下方に形成し、開口部の直径をＡ（ｍ）とした時に、背面注入用の注入孔の中心位置は、この開口部の中心から下方へ０．６７Ａ（ｍ）の位置とすれば良い。
【００１４】
更に、注入孔は、開口部の位置決定後に、その円周に沿って均等分された複数の箇所に形成すれば良く、好ましくは、注入孔は、開口部の円周を６等分する位置に形成すれば良い。
【００１５】
更にまた、立坑壁を穿孔して形成した注入孔及び背面注入用の注入孔には、内周面にねじが形成されたニップルを取り付け、注入管の挿入までの間はこのニップルを雄ねじによって封止しておくと共に、注入管の根元にねじ切りを行っておき、注入管を水平方向に立坑癖から注入孔に挿入する際には、雄ねじを取り去った後に注入管の根元部をニップルにねじ止めすると良い。
【００１６】
本発明の管推進工法における止水方法によれば、管推進工法における立坑の坑口の止水に際して、薬液注入のかわりにウレタン注入を行ったので、施工装置そのものを小型化して立坑内からの作業が可能になると共に、立坑内より坑口周囲に効果的にウレタン薬液を注入することにより、小範囲の地盤改良で坑口の止水性を担保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、実施例は１つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改良をし得ることは言うまでもない。また、以下の説明において、図１から図５で説明した従来例と同じ構成部材については、同じ符号を付して説明する。
【００１８】
本発明におけるウレタンの注入は、注入機等の施工装置を立坑２５内に搬入して全て立坑２５内から行う。まず、地盤改良のための注入が確実に行われるために予備注入として背面注入を行う。この背面注入とは、開口部１７周辺の地盤７と立坑壁５の間の間隙の大きな部分（図５の符号１４で示す部分）に予めウレタン薬液を注入し、固結させてこの部分を閉塞することを言う。
【００１９】
従って、背面注入は地盤改良のための注入孔の周囲において、ウレタン薬液が逸走する間隙を確実に閉塞するために行う。背面注入におけるウレタン薬液の逸走スピードは逸走する方向によって異なり、鉛直上向きが最も速く、下向きが最も遅い。背面注入のための注入管の設置位置は、図６に示すように、開口部１７の直径をＡ（ｍ）とした時に、開口部の中心から下方へ０．６７Ａ（ｍ）の位置とし、注入時間は１３３Ａ（ｓｅｃ）とする。また、背面注入を行う場合は、ウレタン薬液が地盤７に浸透しづらく、地盤７と立坑壁５の間の間隙の大きな部分に流れ易いように、注入速度は注入機の能力の許す最高速度とする。以上のような工程によりウレタン薬液の背面注入を行えば、地盤改良のための注入孔周囲の間隙を確実に先行充填することができる。
【００２０】
このようにして背面注入を行った後に、本来固結させたい場所にウレタン薬液を注入する。ウレタン薬液により止水機能を担保するために必要な地盤改良範囲は、直径が２Ａ（ｍ）、奥行きがＡ（ｍ）の円柱である。一方、実際のウレタン薬液による地盤改良体は、図７に示すように、注入管１本当たり直径５００〜６００ｍｍ、長さ９７０〜１６５０ｍｍ程度の円柱体となるようにする。
【００２１】
そこで、本発明では、立坑壁の開口部１７を設置する予定の部位に、ウレタン注入管の設置位置がこの開口部１７の円周部に均等に配置されるように注入管設置位置を決定する。例えば、この実施例では、図８に示すように、注入管４の設置位置を開口部の予定円の外周部によって等間隔に６本配置する。この配置により、開口部の直径をＡ（ｍ）とした時に、隣接する注入管４の間隔は０．５Ａ（ｍ）となる。そして、１本の注入管４に対しては、図８に二点鎖線で示すように、直径Ａ（ｍ）の地盤改良が行えるので、確実に直径が２Ａ（ｍ）、奥行きがＡ（ｍ）の円柱状の地盤改良範囲を形成することができる。
【００２２】
ウレタン薬液の固結が完了すると、立坑壁の開口部１７を設置する予定の部位に対して通常の発進時と同様に立坑壁を開口することができる。
【００２３】
更に、ウレタン注入工法を使用して止水を行う際には、ウレタンの注入量に対する固結範囲を明確にすることが重要であり、そのためには計画固結範囲外の部分へのウレタン薬液の逸走を防止する必要がある。特に、ウレタンの注入時に、ウレタン注入孔６とウレタン注入管４との隙間からウレタン薬液が立坑２５側に流出するのを防止する必要がある。
【００２４】
そこで、本発明では、ウレタン注入管４とウレタン注入孔６との隙間からウレタン薬液が流出するのを防止するために、図９(a) に示すように、立坑壁５にウレタン注入孔６を削孔した後、図９(b) に示すように、ウレタン注入孔６に雌のニップル１９を溶接して取り付ける。このニップル１９はその内周部にねじがきられているものである。そして、このニップル１９から地下水等が漏水しないように、ウレタン注入管４を挿入するまでの間はこのニップル１９に雄のねじ２０を蓋として螺着して止水する。
【００２５】
一方、ウレタン注入管４にはその根元部分に雄のねじ切り部分２１を形成しておく。そして、ウレタン注入管４をウレタン注入孔６に挿入する時は、雄のねじ２０をニップル１９から取り外した後、ウレタン注入管４をウレタン注入孔６に挿入し、その根元部のねじ切り部分２１をニップル１９にねじ止めする。これにより、従来のコーキングよりも高い止水効果が得られる上に、微小な隙間も閉塞することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、管推進工法における立坑の坑口の止水に際して、小型の施工装置により立坑内からの坑口止水が可能となり、かつ本発明における注入方法に従うことでウレタン薬液の逸走を防止することができ、一定の注入量で所定の範囲の地盤を確実に固結させることが可能となる。これにより、従来の薬液注入方法に比べて確実な止水効果が期待できる上、地盤改良範囲を大幅に縮小することができ、施工費用の大幅な削減が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の薬液注入工法における薬液の浸透状態を示すものであり、(a)は計画固結範囲に浸透した薬液が脈状、部分固結した状態を示す図、(b)は計画固結範囲に浸透した薬液が均一、一体固結した状態を示す図である。
【図２】  従来の薬液注入工法において、掘削孔と注入管との間に生じる隙間にウレタン薬液が流れてしまう状態を示す図である。
【図３】  従来のウレタン注入工法におけるコーキング手順を示すものであり、(a)はコーキングチューブの膨張前の状態を示す図、(b)はコーキングチューブの膨張後の状態を示す図である。
【図４】  従来のコーキングにおける問題点を説明するものであり、(a)はコーキングチューブを挿入する掘削孔と注入管との間の隙間の状態を示す図、(b)は(a)の隙間に挿入したコーキングチューブの膨張後の状態を示す図である。
【図５】  従来のウレタン注入工法における薬液の浸透状態を示す図である。
【図６】  本発明における背面注入における注入管の設置位置を示す図である。
【図７】  本発明における注入管１本当たりの固結状態を示す図である。
【図８】  本発明における開口部に対する注入管の設置位置を示す図である。
【図９】  本発明における、コーキングに代わる隙間の閉塞方法を示す説明図であり、(a)は立坑壁にウレタン注入孔を穿設した状態を示す図、(b)はウレタン注入孔にニップルを取り付け、これに雄ねじを螺着して止水する様子を示す図、(c)は基部にねじ切り部を形成したウレタン注入管をウレタン注入孔に挿入する状態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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