(57)【要約】【課題】  注入式超長尺先受工法において、管の剛性確保とハンドリング向上とを両立でき、その工法の適用性を拡大することができる装置や方法を提供する。【解決手段】  この装置は、地盤を補強するために用いられる地盤補強装置であり、側壁に複数の孔３３を備える内側管３２および外側管３１から構成され、地盤に挿入される複数の二重管３０と、内側管３２の内部を長手方向に仕切る１以上の閉鎖材と、各々が１以上の吐出口を備え、１以上の吐出口が閉鎖材により仕切られた各空間内に配置される複数の吐出ノズルと、複数の吐出ノズルを接続するための１以上の分岐部３５を有する１以上の注入管４１、４２とを備え、内側管３２の内部へ挿入される注入管ユニット４０と、注入管ユニット４０へ固化材を供給する供給手段とを含む。【選択図】  図６
2014240544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を補強するために用いられる地盤補強装置であって、
側壁に複数の孔を備える内側管および外側管から構成され、前記地盤に挿入される１以上の二重管と、
前記内側管の内部を長手方向に仕切る１以上の閉鎖材と、各々が１以上の吐出口を備え、前記１以上の吐出口が前記閉鎖材により仕切られた各空間内に配置される複数の吐出ノズルと、前記複数の吐出ノズルを接続するための１以上の分岐部を有する１以上の注入管とを備え、前記内側管の内部へ挿入される注入管ユニットと、
前記注入管ユニットへ固化材を供給する供給手段とを含む、地盤補強装置。
【請求項２】
前記内側管は、該内側管の外壁から突出する、該内側管の長手方向に延びた板状の複数のブレード部材を備える、請求項１に記載の地盤補強装置。
【請求項３】
前記吐出ノズルは、複数の吐出口を備え、前記複数の吐出口の少なくとも１つを閉鎖するための閉塞部材をさらに含む、請求項１または２に記載の地盤補強装置。
【請求項４】
前記分岐部は、Ｕ字形またはＹ字形の形状を有する分岐管とされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤補強装置。
【請求項５】
前記二重管は、２０ｍ以上の長さを有し、前記外側管として５インチ管、前記内側管として３．５もしくは４インチ管を使用し、前記内側管および外側管の各々の肉厚が、３．５〜７．５ｍｍとされる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤補強装置。
【請求項６】
地盤補強装置を用いて地盤を補強する方法であって、
地盤を削孔し、側壁に複数の孔を備える内側管および外側管から構成される二重管のうちの該外側管を挿入して設置する段階と、
前記外側管内に前記内側管を挿入して設置する段階と、
前記内側管の内部に、前記内側管の内部を長手方向に仕切る１以上の閉鎖材と、各々が１以上の吐出口を備え、前記１以上の吐出口が前記閉鎖材により仕切られた各空間内に配置される複数の吐出ノズルと、前記複数の吐出ノズルを接続するための１以上の分岐部を有する１以上の注入管とを備える注入管ユニットを挿入して設置する段階と、
供給手段により前記注入管ユニットへ固化材を供給し、各前記吐出口から各空間内へ前記固化材を吐出させて充填し、前記内側管および前記外側管に設けられた複数の孔から前記固化材を流出させて該内側管と該外側管との間および該外側管の周囲に充填して補強体を構築する段階とを含む、地盤の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山等の地盤を補強するために用いられる地盤補強装置、およびその地盤補強装置を用いた地盤の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱で自立困難な地山等のトンネル工事に適用される工法として、注入式長尺先受工法が多く用いられている。この注入式長尺先受工法は、トンネルの概ね上方にアーチ状の補強体を構築し、地山等の崩壊を抑止するための工法である。
【０００３】
注入式長尺先受工法では、固化材の吐出口を備えた一定長の補強管を地山等の地盤に挿入し、その補強管内に固化材を注入し、固化材が補強管を充填しつつ、その補強管の吐出口から地山に浸透させることにより、上記のアーチ状の補強体を構築する。
【０００４】
従来、１０ｍ程度の長さの補強管を複数本用い、図１に示すように、矢線Ａに示すトンネル軸方向へ複数回シフトさせて施工を行い、複数のアーチ状の補強体１０をオーバーラップさせて構築している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１に示すように、１回のシフト長は、矢線Ａに示すトンネル軸方向における、アーチ状の補強体１０がオーバーラップしていない部分の長さである。ラップ長は、そのトンネル軸方向における、アーチ状の補強体１０がオーバーラップしている部分の長さである。この方法では、オーバーラップするアーチ状の補強体１０同士が干渉しないように、補強体１０を構成する複数の補強管は、ドリルジャンボ１１といった汎用機械を使用して、トンネル軸方向に対して一定の角度αを有するように配置される。
【０００６】
注入式長尺先受工法は、シフト回数が多いことから、経済性が悪化するという問題や、補強管の一端がトンネルから離れるため、崩落抑止効果が低下するという問題があった。後者の崩落抑制効果については、ラップ長を増加すれば向上させることができるが、シフト回数が増加するという問題が生じてしまう。
【０００７】
そこで、図２に示すように、２０ｍを超える長さの超長尺の補強管１２を用い、アーチ状の補強体１３を構築する技術（超長尺先受工法）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この技術により、シフト回数を減らすことができ、また、補強管１２を、従来より浅い角度で配置することができるため、崩落抑止効果を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２１９９２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】松岡謙介、「低土被りトンネルにおける超長尺先受け工（O-STEP工法）の施工」、［online］、平成１９年１０月１６日、平成１９年国土交通省国土技術研究会、［平成２５年４月３０日検索］、インターネット<ＵＲＬ：http://www.mlit.go.jp/chosahokoku/h19giken/program/kadai/pdf/innovation/inno2-06.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
超長尺先受工法は、上記のような利点がある反面、補強管の長さを長くしただけであるため、次のような不具合が認められている。第１に、補強管に不均一な荷重が加わる際の曲げ剛性に不安がある。第２に、管自体が大口径の重量物となり、施工時のハンドリングが悪い。第３に、注入充填する体積が拡大することで、ポンプ能力および補強管内の配管空間が不足し、固化材の均一性確保が困難になる。
【００１１】
そこで、管の剛性を確保しつつハンドリングの向上を図ることができ、注入充填する体積拡大の問題を解決し、注入式超長尺先受工法の適用性を拡大することができる地盤補強装置および方法の提供が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、地盤を補強するために用いられる地盤補強装置であって、側壁に複数の孔を備える内側管および外側管から構成され、地盤に挿入される１以上の二重管と、内側管の内部を長手方向に仕切る１以上の閉鎖材と、各々が１以上の吐出口を備え、１以上の吐出口が閉鎖材により仕切られた各空間内に配置される複数の吐出ノズルと、複数の吐出ノズルを接続するための１以上の分岐部を有する１以上の注入管とを備え、内側管の内部へ挿入される注入管ユニットと、注入管ユニットへ固化材を供給する供給手段とを含む、地盤補強装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の地盤補強装置および該地盤補強装置を用いた地盤の補強方法を提供することにより、注入式超長尺先受工法において、管の剛性確保とハンドリング向上とを両立でき、その工法の適用性を拡大することができる。これにより、山岳トンネルの地山補強等を、より合理的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の注入式長尺先受工法を用いてトンネルの地山補強を実施しているところを例示した図。
【図２】超長尺先受工法を用いてトンネルの地山補強を実施しているところを例示した図。
【図３】従来からトンネルの地山補強に使用されている機械の一例を示した図。
【図４】本発明の地盤補強装置に用いられる二重管の一例を示した図。
【図５】本発明の地盤補強装置に用いられる二重管の別の例を示した図。
【図６】本発明の地盤補強装置に用いられる注入管ユニットの一例を示した図。
【図７】本発明の地盤補強装置に用いられる注入管ユニットの別の例を示した図。
【図８】注入管ユニットが備える注入管の分岐部を拡大して例示した図。
【図９】注入管ユニットが備える吐出ノズルの一例を示した図。
【図１０】本発明の地盤補強装置を用いて実施した地盤補強の流れの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の地盤補強装置は、超長尺先受工法で利用され、当該超長尺先受工法に有用な装置である。超長尺先受工法では、従来の長尺先受工法で使用される１０ｍ程度の補強管より長い補強管が使用される。その長さは、２０ｍ以上の長さである。超長尺先受工法は、補強管の長さが異なる以外、基本的に、従来の長尺先受工法と同様の工法である。
【００１６】
長尺先受工法の概要については、上記に説明したが、その詳細な内容について説明しておく。長尺先受工法では、脆弱な地山が崩れないように先受け部材である鋼管（補強管）をその地山に挿入する。その補強管を挿入するための機械として、汎用機械であるドリルジャンボ等が使用される。
【００１７】
地山は、トンネルボーリングマシンやシールドマシン等を使用して掘削され、トンネルが構築される。その掘削に先行し、掘削箇所の上部地山を支える先受けとして、補強管が挿入され、セメント系の材料やシリカレジン等の固化材により地山と一体化される。
【００１８】
ドリルジャンボを使用して補強管を挿入する場合、図３に示すように、トンネル形状に合わせて構築されたアーチ状の鋼材２０に、２つの略平行に配置される棒状部２１ａ、２１ｂと底上げ金具２１ｃと棒状の逸脱防止ストッパ２１ｄとを備える管支持装置２１を取り付ける。アーチ状の鋼材２０は、トンネル軸方向へ一定間隔で設置され、各鋼材２０に、管支持装置２１がトンネル軸方向へ向けて配列するようにクランプ２２等を用いて取り付けられる。この配列する複数の管支持装置２１により１本の補強管２３を支持する。
【００１９】
各管支持装置２１では、２つの棒状部２１ａ、２１ｂにより補強管２３を挟み込み、下部を底上げ金具２１ｃにより支持し、補強管２３が上部へ跳ね上がり、逸脱しないように逸脱防止ストッパ２１ｄで抑えつつ、ドリルジャンボによりその補強管２３の長手方向の地山２４に向けて挿入する。地山２４への挿入は、トンネル軸方向に対して所定の角度で傾斜させるように実施される。
【００２０】
補強管２３の先端には、ビットと呼ばれる削孔部材が取り付けられ、補強管２３内の削孔ロッドがトンネル掘削装置としてのドリルジャンボに連結される。ドリルジャンボには、削岩機が搭載されていて、スリーブと呼ばれる連結部材を用い、削岩機内のシャンクロッドと呼ばれる一定方向に回転する回転部材と削孔ロッドとが連結される。
【００２１】
ドリルジャンボに搭載された削岩機が、削孔ロッドに回転力と推進力および打撃力を加えることにより、先端のビットにより地山２４を所定の傾斜角度で削孔し、それに伴ってビット後端部に連結された補強管２３を地山２４の所望の位置に挿入して設置する。ちなみに、削孔終了後に削孔ロッドは回収され、補強管２３のみが地山２４中に残置される。
【００２２】
ドリルジャンボは、削岩機が搭載されるブームを複数持ち、同時に複数の補強管２３を挿入し設置することができる。このようにして、複数の補強管２３がトンネル周方向に一定間隔で挿入し設置されたアーチ状の補強体が構築される。このアーチ状の補強体は、一部がオーバーラップするようにトンネル軸方向に複数回シフトさせ、複数構築される。このようにして構築された複数のアーチ状の補強体は、その形状が傘に似ていることから、アンブレラアーチと呼ばれる。
【００２３】
長尺先受工法では、このように複数回シフトさせてアンブレラアーチを構築する必要があるが、超長尺先受工法では、１本の補強管の長さが長いので、トンネルの長さによってはシフトさせなくてもよい。このため、作業が簡素化でき、オーバーラップさせるために傾斜角度を大きくしていたものを小さくして、崩落防止効果を向上させることができる。その一方、超長尺先受工法を使用した場合、上述した３つの問題が生じる。それを解決するべく、本発明の地盤補強装置および方法が提供される。
【００２４】
本発明の地盤補強装置は、超長尺先受工法で使用される複数の補強管として、側壁に複数の孔を備える内側管および外側管から構成され、地盤に挿入される１以上の二重管が採用される。図４は、その二重管３０の一例を示した図である。
【００２５】
二重管３０としては、ほぼ同じ長さで、異なる径を有する鋼やプラスチック樹脂からなる管を用いることができる。ただし、一般に長尺先受工法で使用されている従来の補強管より、その肉厚が薄いものが採用される。従来の補強管が、呼び径が３．５〜５インチの鋼管（外径約９０〜１４０ｍｍ）で、その肉厚が約７〜１１ｍｍであるので、その肉厚の１／２〜２／３程度（約３．５〜７．５ｍｍ）の鋼管を外側管３１および内側管３２として使用することができる。これは、一重管で所定の剛性を確保する場合と比べて、二重管にすれば、薄肉軽量化しても同じ剛性を得ることができるからである。なお、管の強度に問題がなければ、上記約３．５ｍｍより薄くてもよい。
【００２６】
外側管３１の外径および内径は、いかなる径であってもよく、必要な長さおよび剛性に応じて適切なものを採用することができる。内側管３２は、外側管３１内に挿入可能な外径であれば、いかなる外径であってもよく、必要な長さおよび剛性に応じて適切なものを採用することができる。一例として、外側管３１を５インチ鋼管とし、内側管３２を３．５インチ鋼管もしくは４インチ鋼管とすることができる。
【００２７】
二重管３０の地山への設置は、上記のようにドリルジャンボを用い、最初に外側管３１のみを設置し、外側管３１の設置後、内側管３２をドリルジャンボを用いて外側管３１内に挿入することにより設置することができる。
【００２８】
外側管３１および内側管３２の側壁に設けられる複数の孔３３は、適切に固化材を流出させることができるサイズおよび数とされる。なお、複数の孔３３は、適切な量の固化材を適切に流出させ、地山等の地盤と一体化させることができる位置、間隔で設けることができる。
【００２９】
固化材は、内側管３２の内部に挿入された後述する注入管ユニットにより供給され、内側管３２の内部に充填される。このとき、固化材は、内側管３２に設けられた複数の孔３３から流出して、内側管３２と外側管３１との間にも充填される。また、固化材は、外側管３１に設けられた複数の孔３３から流出して、周囲の土壌と外側管３１との間にも充填される。
【００３０】
固化材としては、合成樹脂系、セメント系、石灰系、石膏系等の固化材を用いることができる。合成樹脂系固化材は、主成分として合成樹脂を含有する固化材で、合成樹脂としては、アクリルアミドやポリウレタン等を挙げることができる。セメント系固化材は、主成分としてセメントを含有する固化材で、セメントとしては、普通ポルトランドセメント、高炉ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等を挙げることができる。石灰系固化剤は、主成分として石灰を含有する固化材で、石灰としては、生石灰、消石灰等を挙げることができる。石膏系固化剤は、主成分として石膏を含有する固化材で、石膏としては、無水石膏、半水石膏等を挙げることができる。その他の固化材としては、水ガラスを挙げることができる。
【００３１】
固化材は、上記のようにして内側管３２の内部、内側管３２と外側管３１との間、外側管３１と地山との間が同時に充填されていくので、二重管３０と固化材とが合成一体となった曲げ剛性の高い補強管構造を得ることができる。これにより、高い剛性を確保することができるとともに、補強管を２つの外側管３１と内側管３２に分割してハンドリングも向上させることができる。
【００３２】
図４に例示した内側管３２および外側管３１は、単に、側壁に複数の孔３３が設けられた鋼管とされている。内側管３２の外壁および外側管３１の内壁が共に平滑な曲面を有していれば、内側管３２を外側管３１内に容易に挿入することが可能である。しかしながら、これらの管の長さが長く、これらの曲面には、錆び、溶接部、複数の孔等が存在することから、それらが抵抗となってスムーズに挿入することは難しい。
【００３３】
そこで、図５に示すように、内側管３２の外壁から突出する、内側管３２の長手方向に延びた板状の複数のブレード部材３４を設けることができる。ブレード部材３４は、一端から見て、内側管３２の上下左右の４方向に突出するように設けられ、その長手方向に一定間隔で設けられる。図５に示す実施形態では、一端から見て、内側管３２の上下にブレード部材３４を設け、一定間隔離間させて左右に別のブレード部材３４を設け、これを繰り返すことにより、上下左右の４方向に突出するように設けている。
【００３４】
このように略９０度毎に４方向に突出したものに限らず、略１２０度毎に３方向、略７２度毎に５方向、略６０度毎に６方向に突出するように設けてもよい。また、図５に示すように、上下と左右の交互にブレード部材３４が２つずつ設けられた構成のほか、上下左右の４つのブレード部材３４が長手方向に一定間隔で設けられた構成とされていてもよい。
【００３５】
また、ブレード部材３４は、突出する端部が、先鋭とされ、刃のようになっていてもよいし、曲面を有していてもよい。このような形状にすることで、内側管３２が外側管３１内を滑り易くし、スムーズに挿入することが可能となる。なお、これらは一例であり、スムーズに挿入することができれば、これまでに知られたいかなる部材を取り付けたものであってもよい。ここでは、内側管３２がブレード部材３４を備える構成として説明したが、ブレード部材３４は、外側管３１の内壁から突出するように設けられていてもよい。
【００３６】
超長尺の鋼管を用いてアーチ状の補強体を構築する際、固化材が鋼管内および鋼管と地山との間に充填される。この固化材の充填には、注入管を備える注入管ユニットを用いて実施される。具体的には、注入管ユニットを鋼管内に挿入し、注入管ユニットから固化材を吐出させることにより行われる。なお、注入管としては、呼び径が１／４〜３／４インチの鋼管等を使用することができる。
【００３７】
長さが１０ｍ程度の長尺の鋼管であれば、１本あるいは２本の注入管を挿入し、注入管から固化材を吐出させるのみで、ほぼ均一に固化材を充填することができる。また、長さが短いことから、鋼管の先端まで固化材が行き渡り、固化材を供給するポンプ能力が不足することはなく、また、注入管の本数も少ないので、配管空間が不足するということはない。
【００３８】
しかしながら、長さが２０ｍを超える超長尺の鋼管では、その先端に行き渡る前に、鋼管の末端側や中央の複数の孔からその多くが流出してしまい、先端まで注入充填しようとすると、注入充填する固化材の体積が大幅に増加してしまう。また、ポンプ能力が不足する場合がある。注入管の数を増やして先端まで固化材を行き渡らせることができるが、注入管を挿入するための配管空間に限りがあるため、大幅に増加させることはできない。そうすると、注入充填した固化材の均一性確保も困難となる。
【００３９】
そこで、本発明では、図４および図５に例示した二重管３０の内側管３２の内部に挿入される注入管ユニットを、内側管３２の内部を長手方向に仕切る１以上の閉鎖材と、閉鎖材により仕切られた各空間内に配置され、各々が１以上の吐出口を備える複数の吐出ノズルと、複数の吐出ノズルを接続するための１以上の分岐部を有する１以上の注入管とを備える構成とする。
【００４０】
図６および図７を参照して、注入管ユニット４０の構成を詳細に説明する。図６は、注入管ユニット４０の１つの構成例を示した図で、図７は、注入管ユニット４０の別の構成例を示した図である。図６に示す注入管ユニット４０は、２本の注入管４１、４２から構成され、図７に示す注入管ユニット４０は、１本の注入管４３から構成されている。いずれも、二重管を長手方向に切断し、内側管３２の内部に注入管ユニット４０が設置されたところを示している。
【００４１】
図６に示す注入管ユニット４０は、内側管３２の内部を、その長手方向に４つに仕切る３つの閉鎖材としての円形板状のパッカー４４が周設され、４つに仕切られた空間のうち、番号３および４で示される空間内に配置される１以上の吐出口を備えた２つの吐出ノズルを接続するための１つの分岐部４５を有する第１の注入管４１を備える。
【００４２】
また、この注入管ユニット４０は、上記の４つに仕切られた空間のうち、番号１および２で示される空間内に配置される１以上の吐出口を備えた２つの吐出ノズルを接続するための１つの分岐部４６を有する第２の注入管４２を備える。ちなみに、第２の注入管４２の１つの吐出ノズルは、パッカー４４を貫通するように挿入等され、取り付けられる。
【００４３】
第１の注入管４１と第２の注入管４２はいずれも、鋼管、硬質ポリ塩化ビニルやＦＲＰ等の硬い材料から作製されたものを用いることができる。また、第１の注入管４１を上記の硬い材料から作製し、第２の注入管４２を第１の注入管４１に抱き合わせ、同時に挿入する場合、第２の注入管４２は、安価な軟らかい材料、例えばゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン等から作製されたものであってもよい。例えば、ホースを用い、ホースバンドにより締め付けて固定し、第１の注入管４１に抱き合わせることができる。
【００４４】
複数の注入管４１、４２は、このようにしてポンプ側の根元に向かって束ねていくことで、配管空間が超長尺の内側管の孔口寄りで足りなくなるのを解消することができる。
【００４５】
吐出ノズルは、所定の長さの管の一端を閉鎖し、側面に一定径の吐出口が１以上形成されたものとすることができる。この吐出口の数や位置、大きさは、充填すべき固化材の量等に応じて決定することができる。
【００４６】
このような構成の注入管ユニット４０を内側管３２の内部に挿入すると、各吐出ノズルが、各空間内に配置される。図示しない固化材の供給手段としてのポンプを起動させ、各注入管４１、４２へ固化材の供給を開始すると、各吐出ノズルから固化材が吐出され、各空間内を充填していく。各空間の長さは、従来の１０ｍ程度の長尺の鋼管と同等もしくはそれ以下の長さであるので、各空間内に固化材が行き渡り、各孔からほぼ均一に固化材を流出させることができる。
【００４７】
このため、注入充填する固化材の体積が大幅に増加することはなく、ポンプ能力および配管空間の不足は生じず、固化材の均一性も確保することができる。その結果、超長尺先受工法の適用性を拡大でき、山岳トンネルの地山補強等を、より合理的に実施することができる。
【００４８】
図７に示す注入管ユニットは、内側管３２の内部を、その長手方向に４つに仕切る３つの閉鎖材としてのパッカー４７が周設され、４つに仕切られた空間の番号１〜４で示される空間内に配置される１以上の吐出口を備えた４つの吐出ノズルを接続するための３つの分岐部４８〜５０を有する１つの注入管４３を備えている。
【００４９】
この注入管ユニット４０は、１つの注入管４３のみから構成されるため、この１つの注入管４３は、上記に例示した硬い材料から作製される。吐出ノズルは、所定の長さの管の一端を閉鎖し、側面に一定径の吐出口が１以上形成されたものとすることができる。この吐出口の数や位置、大きさは、充填すべき固化材の量等に応じて決定することができる。
【００５０】
図８は、注入管４１〜４３が備える分岐部４５、４６、４８〜５０を拡大して示した図である。ここでは、注入管４１の分岐部４５として説明する。分岐部４５としては、Ｕ字形やＹ字形等の分岐管を用いることができる。図８では、内部を流れる固化材に与えられる抵抗を出来るだけ少なくするために、Ｙ字管５１が採用されている。
【００５１】
Ｙ字管５１は、ニップル５２およびソケット５３を用いて注入管４１と接続され、４５°エルボ５４、ニップル５５およびソケット５６を用いて吐出ノズル５７、５８と接続される。吐出ノズル５７、５８は、異なる空間に吐出口を配置させるべく、その長さおよび吐出口の位置が異なっている。吐出ノズル５７は、２つの吐出口５９、６０を有している。
【００５２】
このようなＵ字形やＹ字形の分岐部４５を採用することで、分岐後の２本の管が同じ方向に向けて延び、その間隔も狭くすることができるので、配管空間が不足することを解消することができる。
【００５３】
図９は、吐出ノズルの一例を示した図である。吐出ノズル５７は、上述したように、所定の長さの管の一端を閉鎖し、側面に一定径の吐出口が１以上形成されたものとすることができる。この孔は、複数形成されているほうが注入充填速度を上げ、施工期間を短くできる点で望ましい。
【００５４】
図示しないポンプから吐出される固化材は、その圧力が、ポンプから相対的に遠い内側管の先端側に行くにつれて低下していき、吐出量も低下していく。これでは、ポンプに近い末端側から多く吐出し、注入充填する体積の増加が生じてしまう。この増加は、上述したように、ポンプ能力や配管空間の不足を生じさせ、固化材の均一性確保を困難にさせる。
【００５５】
そこで、図９に示すように、吐出ノズルにつき、少なくとも１つの吐出口を閉塞部材により閉鎖し、固化材の吐出口の面積を可変とし、いずれの吐出ノズルからも均一に吐出させるように流量制御を行う。
【００５６】
閉塞部材６１は、吐出ノズル５７に形成されている複数の吐出口５９、６０のうち、少なくとも１つの吐出口５９を閉鎖するために設けられるが、その数は、形成されている吐出口の数と同じか、それより少ない数であればいかなる数であってもよい。
【００５７】
閉塞部材６１としては、吐出口５９に嵌合する嵌合部と該嵌合部に連続する該嵌合部の径より大きくされ、吐出口５９を閉鎖する蓋部とを備えるゴム製のキャップを用いることができる。ゴム製としているのは、密閉性を向上させ、固化材に押されてキャップが容易に外れないようにするためである。閉塞部材６１としては、上記のキャップのほか、開閉可能なスライド式のものであってもよい。閉塞部材６１は、吐出口５９を閉鎖することができれば、その他のいかなる材料、構造、構成であってもよい。
【００５８】
図１０は、本発明の地盤補強装置を用いて実施した地盤補強の流れの一例を示したフローチャートである。この地盤補強は、ステップ１０００から開始し、ステップ１０１０では、地山等の地盤を削孔するとともに、二重管３０のうち外側管３１を挿入して設置する。この工程は、上記のドリルジャンボ、ビット、削孔ロッドを用いて実施される。
【００５９】
ステップ１０２０では、ドリルジャンボに内側管の一端を連結し、地山等の地盤に設置された外側管３１内に内側管３２を挿入して設置する。ステップ１０３０では、固化材を吐出するポンプと接続された注入管ユニット４０を、設置された内側管３２の内部に挿入して設置する。これもドリルジャンボを用いて実施することができる。
【００６０】
ステップ１０４０では、ポンプを起動させ、注入管ユニット４０が備える各吐出ノズルの吐出口から固化材を吐出させ、パッカーにより閉鎖された内側管３２内部の各空間を注入充填する。ステップ１０５０では、内側管３２の側壁に形成された複数の孔３３を通して固化材を流出させ、内側管３２と外側管３１との間、さらには外側管３１の側壁に形成された複数の孔３３を通して固化材を流出させ、外側管３１と地山との間に注入充填する。これにより、補強体を構築させる。
【００６１】
この注入充填の際、内側管３２の先端における固化材の吐出圧力が低下することを考慮し、吐出ノズルに形成されている複数の孔３３のうち一部を閉塞部材６１により閉鎖することができる。ステップ１０６０では、所定量の固化材が注入充填されたところで、ポンプを停止し、１つの二重管３０に対する作業を終了する。
【００６２】
トンネルの周方向に複数の二重管３０を設置して、アーチ状の補強体を構築する場合は、複数の二重管の各々につき、ステップ１０１０からステップ１０５０までの作業を実施する。また、必要に応じて、トンネル軸方向に同様のアーチ状の補強体を構築し、アンブレラアーチを構築することができる。
【００６３】
これまで本発明の地盤補強装置およびその方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…補強体、１１…ドリルジャンボ、１２、２３…補強管、１３…補強体、２０…鋼材、２１…管支持装置、２１ａ、２１ｂ…棒状部、２１ｃ…底上げ金具、２１ｄ…逸脱防止ストッパ、２２…クランプ、２４…地山、３０…二重管、３１…外側管、３２…内側管、３３…孔、３４…ブレード部材、４０…注入管ユニット、４１、４２、４３…注入管、４４、４７…パッカー、４５、４６、４８、４９、５０…分岐部、５１…Ｙ字管、５２、５５…ニップル、５３、５６…ソケット、５４…４５°エルボ、５７、５８…吐出ノズル、５９、６０…吐出口、６１…閉塞部材
【図１】
2014240544.tif 000003
【図２】
2014240544.tif 000004
【図３】
2014240544.tif 000005
【図４】
2014240544.tif 000006
【図５】
2014240544.tif 000007
【図６】
2014240544.tif 000008
【図７】
2014240544.tif 000009
【図８】
2014240544.tif 000010
【図９】
2014240544.tif 000011
【図１０】
2014240544.tif 000012