(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に形成した削孔内に、通液部を有する複数個の膨張式パッカーを所定の間隔をおいて収容配置し、その各パッカーに固結材を注入するためのパッカー用注入管を共通１本の管体で構成すると共に、上記パッカーで仕切られた複数の区間に固結材を注入する区間用注入管を上記複数個の区間毎に各々別々に設け、上記パッカー用注入管を介して上記各パッカーに同時に固結材を注入して各パッカーを膨張させると共に上記通液部から上記削孔内およびその周囲の地山内に固結材を注入硬化させて隔壁状の固結領域を形成した後、上記区間用注入管を介して上記各区間の削孔内およびその周囲の地山内に固結材を注入固化させて地山を補強することを特徴とする地山補強工法。
【請求項２】
前記パッカーは、全体略袋状に形成され、膨張時には両端部よりも中央部が小径の略ダンベル状を呈し、かつ上記中央部に通液性の材料で形成した通液部を有することを特徴とする請求項１記載の地山補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトンネルや地下空洞等の掘削時に適用される地山先行補強工法としてのトンネル先受工法や鏡部補強工法等の地山補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来たとえばトンネル切羽の前方地山を先行補強する方法として、いわゆる注入式長尺先受工法が知られている。この工法の特徴は、専用機を必要とすることなくトンネル掘削に使用するドリルジャンボ等により、打設すべき鋼管等の補強管内に挿入した削孔ロッドの先端に装着した拡径ビットにより、削岩機からのフラッシング水で削孔し、３ｍ程度の補強管を二重管削孔方式で削孔と共に順次継ぎ足し、長尺の補強管を打設するもので、従来の短尺フォアポーリング、鏡部補強工に比べて先受長が長いのが特徴である。
【０００３】
このような長尺の領域に薬液等の固結材（注入材）を適正に注入するには、例えば図１２に示すように地山Ｒ内に打設した補強管１内をパッカー２によって、いくつかの区間Ｓ１〜Ｓ４に区切り、その各区間毎に固結材を注入することが望ましい。
【０００４】
ところが、こうした先受工法はドリルジャンボでの削孔を前提としていて専用機を用いた他工法（パイプルーフ等）に比して比較的小径の補強管（一般に内径φ１００ｍｍ程度まで）を打設することとなるため、補強管内にセットできる注入管の本数には限りがある。
【０００５】
例えば図１２に示すように４つのパッカー２によって４つの区間（部屋）Ｓ１〜Ｓ４を形成して上記各パッカー２内および上記各区間Ｓ１〜Ｓ４に固結材を注入する場合には、上記４つの各パッカーを膨らませるための４本のパッカー用注入管３１〜３４と、上記各区間Ｓ１〜Ｓ４に固結材を注入する４つの区間用注入管４１〜４４の合わせて８本の注入管を補強管１内にセットする必要がある。
【０００６】
また上記のような先受工の打設長が長くなれば、それに応じて全長をより多くの区間に区切った方が良好な注入が得られるが、それに伴って必要な注入管の本数が増大し、限られた径の補強管内に収容できない場合も少なくない。そのため補強管内に収容する注入管の本数が実質的に制限され、それによって区画数も制限されてしまう。また区画数が制限されれば１区間当たりの長さが長くなるので、その分地盤への固結材の注入むらが懸念される。
【０００７】
さらに先受工が長尺になればなるほど、様々な地質条件のところに注入を行うこととなり、手前側と奥側で、或いは区間によって、求められる注入条件、例えば固結材の種類、注入のタイミング、パッカーのかけ方等が異なるが、区画数が制限されればこうした要求に応えることもできず、充分かつ良好な補強効果が得られない等の問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、打設長が長くなっても注入区間を適切に仕切って、各区間において最も効果的な注入が出来るようにすると共に、全長に亘って充分かつ良好な地盤補強効果が得られる地山補強工法を提供することを目的とする。
【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に本発明による地山補強工法は、以下の構成としたものである。即ち、地山内に形成した削孔内に、通液部を有する複数個の膨張式パッカーを所定の間隔をおいて収容配置し、その各パッカーに固結材を注入するためのパッカー用注入管を共通１本の管体で構成すると共に、上記パッカーで仕切られた複数の区間に固結材を注入する区間用注入管を上記複数個の区間毎に各々別々に設け、上記パッカー用注入管を介して上記各パッカーに同時に固結材を注入して各パッカーを膨張させると共に上記通液部から上記削孔内およびその周囲の地山内に固結材を注入硬化させて隔壁状の固結領域を形成した後、上記区間用注入管を介して上記各区間の削孔内およびその周囲の地山内に固結材を注入固化させて地山を補強することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による地山補強工法を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１１】
図１は本発明による地山補強工法をトンネル先受工、特に二重管削孔方式による注入式長尺先受工に適用した例の縦断面図、図２はその横断面図、図３は図１における一部の拡大図、図４（ａ）はその長さ方向を縮尺した拡大断面図、同図（ｂ）は更にその一部の拡大図である。
【００１２】
図において、１は地山Ｒに形成した削孔Ｈ内に収容配置した鋼管等よりなる補強管で、該補強管１の全長は本実施形態においては１２．５〜２０ｍ程度を想定しており、図１に示すように切羽Ｗの直近の支保工Ｐの下端から所定角度で前方地山に向けて傾斜して設けられている。また上記補強管１の周壁面には、図５に示すように全長に亘って所定のピッチで多数の貫通小孔１ａが穿設されており、求められる打設長に応じて所定長さの補強管をカプラ１０で接続して用いる。
【００１３】
上記補強管１内には、膨張式のパッカー２を所定の間隔をおいて複数個配置するもので、本実施形態においては図４に示すように４つのパッカー２が収容配置され、それによって補強管１内およびその周囲の地山を４つの区間Ｓ１〜Ｓ４に仕切っている。なお、上記パッカー２の配置位置や個数は適宜であり、補強すべき地山条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００１４】
上記パッカー２の構成は適宜であるが、例えば図６に示すように、中央部に布等の通液性材料よりなる通液部２ａを有し、これに連続して両端部にゴム等の非通液性材料よりなる膨出部２ｂを有するダンベル形の袋状のものを用いるとより好ましい。
【００１５】
上記各パッカー２に固結材を注入するパッカー用注入管３は、本発明においては図４および図７に示すように共通１本の管体で構成したもので、その注入管３の途中にはパッカー２をセットする位置に合わせて固結材排出用の吐出孔３ｃが形成され、注入管３の先端部３ａは最も孔奥側に配設されるパッカー内に開口するように構成されている。
【００１６】
上記パッカー２で仕切られた区間Ｓ１〜Ｓ４内に固結材を注入する区間用注入管４１〜４４は、本実施形態においては図４および図７に示すように４本設けられ、それらの注入管４１〜４４と、上記パッカー用注入管３とを１つに束ねた状態で、その注入管３の上記吐出孔３ｃを覆うようにして上記各パッカー２を被せ、その各パッカーの端部を図に省略したバンドや紐等で締め付け固定する。それによって上記注入管３および４１〜４４と、各パッカー２とが図７（ｂ）のように１つのユニットとして一体化され、その状態で図７（ｃ）のように補強管１内に挿入する構成である。
【００１７】
上記のように構成された地山補強工法を施工するに当たっては、例えば以下の要領で施工すればよい。先ず、削孔機として例えば図１に示すドリルジャンボＪ等を用いて切羽鏡部Ｗの上部の支保工Ｐの内側の所定の位置に図８（ａ）に示すように所定深さの下孔Ｈ１を形成する。図中、Ｃは切羽鏡部Ｗの表面に設けたコンクリートである。
【００１８】
次いで、所定深さの削孔Ｈを施すと共に、該削孔Ｈ内に補強管１を装填するもので、その削孔方法や削孔ビットの形態等は任意であるが、本実施形態においては、補強管１の先端に取付けたリングビット１１と、そのリングビット１１の内穴に係合するセンタービット１２を先端部に取付けた削孔用ロッド１３とで削孔Ｈを施すと同時に該削孔Ｈ内に補強管１を装填する構成である。
【００１９】
すなわち、図８（ｂ）に示すように削孔用ロッド１３の先端に取付けたセンタービット１２をリングビット１１の内穴に係合させた状態で削孔用ロッド１３を回転させながらドリルジャンボＪのガイドシェルＪ１に沿って押し込むと、センタービット１２とリングビット１１により地山が削孔されると同時にリングビット１１の前進に伴ってそれと一体的に設けた補強管１が削孔Ｈ内に順次引き込まれるように構成されている。なお、その際、上記補強管１は必要に応じて前記カプラ１０等で順次つなぎ合わせて挿入する。削孔用ロッド１３についても同様である。
【００２０】
上記のようにして所定の深さの削孔Ｈを形成すると同時に該削孔Ｈ内に補強管１を装填したところで、削孔用ロッド１３を逆転する等してセンタービット１２とリングビット１１との係合を解除し、削孔用ロッド１３を図８（ｃ）のように引き抜くと、それと一体にセンタービット１２が回収され、リングビット１１は補強管１と共に削孔Ｈ内に残留する。
【００２１】
なお上記のようなリングビット１１やセンタービット１２を用いる代わりに、補強管１内に挿通可能で、削孔時は補強管１の先端に該補強管１の外形と同等もしくはそれよりも大きく拡開可能な拡開式のビットを用いて削孔するようにしてもよい。
【００２２】
上記のようにして削孔作業および補強管１の装填作業が終了したところで、該補強管１内に図９（ａ）のように、パッカー２およびパッカー用注入管３および区間用注入管４１〜４４を挿入するもので、それらを前記のように１つのユニットとして組付けておくと容易に装填することができる。またパッカー用注入管３は本発明においてはパッカー２の個数の如何に拘わらず１本でよいので、補強管１内へのパッカー用注入管３の挿入本数およびその配置スペースを少なくできると共に、管径の小さい補強管にあっても容易に装填することが可能となる。
【００２３】
次いで、上記パッカー用注入管３を介して各パッカー２に固結材Ｇを注入するもので、その固結材としては例えばゲルタイムが３０秒〜数分のウレタン樹脂等の即硬性のものを用いるとよく、そのゲルタイムは打設長さ等に応じて適宜調整すればよい。このようにして共通１本のパッカー用注入管３を介して各パッカー２に固結材を注入することによって、各パッカーには略同時に且つ略同一の圧力で片寄りなくなく固結材を注入することができる。
【００２４】
上記のようにして各パッカー２に固結材を注入することによって、先ず各パッカー両端部の膨出部２ｂが膨らみ、その膨出部２ｂの外周面が補強管１の内面に圧接して補強管１内が複数個の区間Ｓ１〜Ｓ４に仕切られる。さらに各パッカー２に固結材を注入すると、各パッカー中央部の通液部２ａから補強管１内に固結材が流出し、その補強管１内に流出した固結材Ｇはパッカー両端部の上記膨出部２ｂ・２ｂによって上記区間Ｓ１〜Ｓ４内には流出することなく、補強管１の周壁面に形成した貫通小孔１ａから削孔内に流出し、更に周囲の地山Ｒ内に浸透して即時に硬化し、それによって上記各パッカー２の周囲の地山をあたかも補強管１の長手方向に複数個に仕切るようにして隔壁状の固結領域Ｇ１が形成される。
【００２５】
上記のようにして形成された固結領域Ｇ１は、上記各パッカー２に対応して設けられ、それによって前記の補強管１内とその周囲の地山Ｒは、複数個のパッカー２と上記地中隔壁とで複数個（図の場合は４つ）の区間Ｓ１〜Ｓ４に仕切られた状態となる。又それによって、上記各区間における補強管１内に、前記複数本の区間用注入管４１〜４４の一端が連通開口した状態となる。
【００２６】
その状態で、上記各区間用注入管４１〜４４を介して上記各区間Ｓ１〜Ｓ４における補強管１内に、同時あるいは任意の順序で固結材を注入すればよく、その固結材としては、例えば前記パッカー内に注入したものと同等のウレタン系樹脂等を用いる。
【００２７】
上記各区間Ｓ１〜Ｓ４における補強管１内に注入された固結材は、補強管１内に充満した後、補強管１の周囲の貫通小孔１ａから削孔内を経て周囲の地山Ｒ内に浸透・固化して前記図４のように固結材Ｇによる固結領域Ｇ２が形成されて地山が補強されるものである。
【００２８】
以上のように、補強管１を打設してから、先に複数のパッカー２を同時に膨らませ、さらに各パッカー２からその周囲の地山Ｒ内に固結材を浸透・硬化させて、地山内に隔壁状の固結領域Ｇ１を形成しておき、その固結領域Ｇ１で仕切られた区間Ｓ１〜Ｓ４の任意の順序で、区間用注入管４１〜４４を介して固結材Ｇの注入を行うことによって、手間なく且つ確実に所望の区間へ任意のタイミングで任意の固結材（薬液）を本注入することができる。従って、長尺に亘る地盤改良で、異なる地山条件に対しても、確実に仕切った各空間に対して、それぞれ所望の注入を行うことが可能となる。
【００２９】
なお、上記実施形態は、削孔用ロッド１３等による削孔と同時に該削孔内に補強管１を挿入する、いわゆる二重管削孔方式による注入式長尺先受工法に適用したが、削孔用ロッド１３等による削孔作業が全て終了した後に該削孔内に補強管１を挿入するようにしてもよい。
【００３０】
また上記実施形態は補強管１として鋼管を用いたが、他の材料、例えばＦＲＰ等の合成樹脂管を用いてもよい。特にトンネル掘削時に補強管１の一部または全部を破砕して除去する場合には上記のような合成樹脂管を用いるのが望ましい。また例えば支保工Ｐとの緩衝を避けるためにトンネル断面を図１０に示すように拡幅していく工法に本発明を適用することも可能である。
【００３１】
さらに、本発明はトンネル先受工に限らず、注入式の地盤補強工法であれば他の工法にも適用可能であり、例えば図１１に示すような注入式長尺鏡部補強工に適用することもできる。この場合にも前記のような合成樹脂管を用いるのが望ましい。
【００３２】
また前記補強管１は、例えば削孔した孔の自立性がよく、しかも補強管１が無くても充分な強度が得られるような場合（例えば杭の打設など）には、必ずしも補強管を用いなくてもよい。また前記のような二重管削孔方式により削孔内に挿入した補強管を、引き抜きぬきながら或いは引き抜いた後に固結材の注入を行うこともできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による地山補強工法は、複数個のパッカーに固結材を注入するためのパッカー用注入管を共通１本の管体で構成すると共に、該注入管を介して上記各パッカーに同時に固結材を注入するようにしたから、前記従来のように各パッカー毎に注入管を設ける場合に比べて注入管の本数を減らすことができる。又それによって、例えば補強管内にパッカーを挿入する場合には、小径の補強管にあっても容易に装填することが可能となる。また共通１本の注入管を介して複数個のパッカーに固結材を注入するので、各パッカーに片寄りなく且つ同時に容易に注入することができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地山補強工法をトンネル先受工に適用した例の縦断面図。
【図２】図１における横断面図。
【図３】図１における一部の拡大図。
【図４】（ａ）は図３における先受け工の長手方向の長さをやや縮尺した拡大断面図。
（ｂ）は更にその一部の拡大図。
【図５】（ａ）は補強管の一部縦断側面図。
（ｂ）は補強管の接続例を示す側面図。
【図６】パッカーの一部縦断側面図。
【図７】（ａ）はパッカー用注入管の縦断側面図。
（ｂ）はパッカーと注入管との組付ユニットの側面図。
（ｃ）は上記ユニットを補強管内に装填した状態の縦断側面図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明による地山補強工法の施工例を示す説明図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明による地山補強工法の施工例を示す説明図。
【図１０】本発明による地山補強工法の他の施工例を示す説明図。
【図１１】本発明による地山補強工法の更に他の施工例を示す説明図。
【図１２】従来の地山補強工法の施工例を示す説明図。
【符号の説明】
１  補強管
２  パッカー
３  パッカー用注入管
４１〜４４  区間用注入管
Ｇ  地山
Ｈ  削孔
【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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【図１０】
0003615511.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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