(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強対象地盤に複数のロックボルト補強材を打設するロックボルトによる地盤補強工法において、
地盤に掘削管により掘削孔を形成し、前記掘削管内にロックボルト補強材と、これを被覆しかつ前記掘削孔に直接臨み固化材が浸透および透過可能な筒状浸透材とを挿入し、
前記掘削孔に固化材を注入し、前記浸透材の空隙に浸透させ、前記補強材をその外周面を介して地盤に対して定着させるとともに、前記掘削管の引き抜きを注入開始前または注入した固化材の硬化前の段階で行い、
当該掘削孔に対する注入作業と同時に、当該掘削孔に使用した当該掘削管は他の掘削孔の掘削作業に使用することを特徴とする地盤補強工法。
【請求項２】
補強材に中空路を形成しておき、この中空路を通して固化材を供給して外部に吐出させ、掘削孔に固化材を注入し、この固化材を浸透材の空隙に浸透させ、前記補強材をその外周面を介して地盤に対して定着させる請求項１記載の地盤補強工法。
【請求項３】
浸透材は、若干の可撓性を有していてもよい、自体が形状保持性を示し孔壁の崩壊を阻止する形態のものであり、かつ固化材の浸透および透過に関して、固化材が浸透材の内部および内外面に浸透かつ透過可能な素材及び形状である請求項１または２に記載の地盤補強工法。
【請求項４】
補強材とこれを被覆する筒状浸透材とが、掘削孔内に同時に挿入される請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤補強工法。
【請求項５】
筒状浸透材の先端に先細の前記浸透材より強度が高い沓材が一体化された状態で、補強材とこれを被覆する筒状浸透材とが、掘削孔内に同時に挿入される請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に形成した掘削孔に、ロックボルトなどの補強材を挿入するとともに固化材を注入し、前記補強材を地盤に定着させるロックボルト工法などにおける地盤補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロックボルトによる地盤補強工法には、地盤の自立安定性によって施工形態を選択している。すなわち、掘削孔の自立が可能な地盤では、ケーシング削孔を行うことなく、掘削ロッド自体で地盤に掘削孔を形成し、次いで、形成された掘削孔にロックボルト補強材を挿入するとともに、固化材の注入管をそのロックボルト補強材の先端近傍まで挿入し、この注入管を通して掘削孔内に固化材を注入する。
【０００３】
一方、掘削孔の自立が困難な地盤では、まず、ケーシング外管と内管とを備え、それらの先端に削孔ビットを取り付けた二重管ロッドを用いて地盤を掘削する。掘削完了後に前記内管のみを地盤より引き抜き、その引き抜き孔に、ロックボルト補強材を挿入する。次いで、注入管をケーシング外管の先端部近傍まで挿入する。この注入管の挿入後、注入管を通してセメントミルク等の固化材を掘削孔に注入しつつ、地盤よりケーシング外管を引き抜く。
【０００４】
掘削孔の自立が困難な地盤についてかかる形態を採るのは、ケーシング外管により、掘削時及び固化材の注入時における孔壁の崩壊を防止するためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の形態において、掘削時には掘削孔が自立していても、液状の固化材を注入段階までに孔壁が崩壊してはならないので、掘削時点から注入時点まで長時間放置することができず、ある地点で掘削及び注入を行った後に、次の地点に移行する個別地点ごとの施工を余儀なくされている。
【０００６】
また、後者の形態において、ケーシング外管を用いても、地盤と補強材とを一体化させるためには、固化材の固化前にケーシング外管を引き抜かなければならないところ、このケーシング外管の引き抜きと同時または引き抜き後に、掘削孔の孔壁が崩壊することがあり、注入を確実に行うことができない事態を招く。
【０００７】
このように、前述の何れの従来例も、孔壁の崩壊を防止する手段が講じられていない。
【０００８】
固化材の注入後及びその固化前において孔壁が崩壊すれば、掘削孔の一部が土砂で埋まり、補強材と土砂とが直接接触する部分ができる。補強材が土砂と直接的に接触すると、その部分は固化材で覆われなくなり、補強材の地盤への定着力が弱くなって、所望の補強効果が得られなくなる。さらには、補強材と土砂や地下水とが直接接触すると、その部分が腐蝕しやすくなり、その耐久性が著しく低下する。
【０００９】
そこで、本発明の第１の課題は、掘削孔の孔壁の崩壊を確実に防止することにあり、第２の課題は、地盤の掘削作業と固化材の注入作業とを並行的に実施できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した各請求項記載の発明とその作用効果は下記の通りである。
＜請求項１記載の発明＞
補強対象地盤に複数のロックボルト補強材を打設するロックボルトによる地盤補強工法において、
地盤に掘削管により掘削孔を形成し、前記掘削管内にロックボルト補強材と、これを被覆しかつ前記掘削孔に直接臨み固化材が浸透および透過可能な筒状浸透材とを挿入し、
前記掘削孔に固化材を注入し、前記浸透材の空隙に浸透させ、前記補強材をその外周面を介して地盤に対して定着させるとともに、前記掘削管の引き抜きを注入開始前または注入した固化材の硬化前の段階で行い、
当該掘削孔に対する注入作業と同時に、当該掘削孔に使用した当該掘削管は他の掘削孔の掘削作業に使用することを特徴とする地盤補強工法。
【００１１】
（請求項１記載の発明の作用効果）
固化材が浸透および透過可能な浸透材で補強材を被覆し、その浸透材の空隙に固化材を浸透させるので、補強材の周囲に固化材を確実に存在させることができる。
【００１２】
さらに、浸透材が補強材の周囲を被覆しているので、補強材の挿入後は孔壁の崩壊が防止されるか、少なくとも崩壊しても補強材と土砂とが直接的に接触することがなくなる。よって、補強材を挿入した状態で当該掘削孔を放置することができるようになり、補強材の挿入作業工程と固化材の注入工程とを、連続的にではなく、別々に行うこともできるようになる。
【００１３】
また、掘削管で孔壁が保護されているので、補強材及び浸透材の挿入前に孔壁が崩壊することがなくなる。
【００１４】
特に自立安定性地盤については、掘削ロッドにより掘削孔を形成し、前記掘削ロッドを引き抜いた掘削孔内に、補強材とこれを被覆する固化材が浸透可能な筒状浸透材とを挿入することで、浸透材が孔壁の崩壊を防止して、注入作業を確実に行うことができるようになる。
【００１５】
また、ケーシング外管を用いることで、掘削孔の自立が困難な地盤においても、施工が可能となるとともに、ケーシング外管を引き抜いた段階でも、浸透材が孔壁の崩壊を防止して、注入作業を確実に行うことができるようになる。
【００１６】
＜請求項２記載の発明＞
補強材に中空路を形成しておき、この中空路を通して固化材を供給して外部に吐出させ、掘削孔に固化材を注入し、この固化材を浸透材の空隙に浸透させ、前記補強材をその外周面を介して地盤に対して定着させる請求項１記載の地盤補強工法。
【００１７】
（請求項２記載の発明の作用効果）
補強材の中空路を通して固化材を供給して外部に吐出させ、掘削孔に固化材を注入することにより、注入を確実に行うことができ、しかも、中空路の吐出口を補強材の先端部に形成することにより、掘削孔の底部まで確実に注入を行うことができる。
【００１８】
＜請求項３記載の発明＞
浸透材は、若干の可撓性を有していてもよい、自体が形状保持性を示し孔壁の崩壊を阻止する形態のものであり、かつ固化材の浸透および透過に関して、固化材が浸透材の内部および内外面に浸透かつ透過可能な素材及び形状である請求項１または２に記載の地盤補強工法。
【００１９】
（請求項３記載の発明の作用効果）
かかる浸透材によれば、孔壁の崩壊を確実に防止できる。
【００２０】
＜請求項４記載の発明＞
補強材とこれを被覆する筒状浸透材とが、掘削孔内に同時に挿入される請求項１〜３のいずれか１項に記載の地盤補強工法。
【００２１】
（請求項４記載の発明の作用効果）
補強材とこれを被覆する筒状浸透材とを掘削孔内に同時に挿入することで、筒状浸透材の形状が保持され、その折損などを防止できる。
【００２２】
＜請求項５記載の発明＞
筒状浸透材の先端に先細の前記浸透材より強度が高い沓材が一体化された状態で、補強材とこれを被覆する筒状浸透材とが、掘削孔内に同時に挿入される請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤補強工法。
【００２３】
（請求項５記載の発明の作用効果）
請求項４記載の効果と同様の効果を奏し、その効果に加えて、筒状浸透材の先端に前記浸透材より強度が高い沓材が一体化されているので、浸透材先端の保護を図ることができるとともに、沓材が先細であるので、挿入が容易となる。
【００２４】
（その他の効果）
地盤の複数箇所の掘削孔に補強材及び浸透材を挿入した後に、それぞれの掘削孔に対して順次または同時的に注入を行うことにより、掘削孔の掘削工程、浸透材及びロックボルト補強材の挿入工程、並びに固化材の注入工程が分離可能であるので、掘削機及び掘削機材の有効利用を図ることができるとともに、ならびに固化待ち時間を生じることがないように作業員の有効配置が可能である。
【００２５】
また、掘削孔を形成する毎に、その掘削孔に補強材及び筒状浸透材を挿入していくことにより、自立安定性が困難な地盤であっても、複数の掘削孔に補強材及び筒状浸透材を挿入した状態で、それぞれの掘削孔に対して順次または同時的に、固化材の注入を行うことができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に詳述する。
本発明の地盤補強工法においては、基本として、図１に示すように、ロックボルト補強材１に対して、これを被覆する固化材が浸透および透過可能な筒状浸透材２を用いる。この浸透材２としては、孔壁の崩壊を阻止する限りにおいて、自体が形状保持性を示し（若干の可撓性を有していてもよい）、かつ固化材の浸透に関しては、固化材が浸透材２の内部及び内外面に浸透および透過可能な素材及び形状であれば限定されるものではない。図１に示される形状以外の好適な形状例を図２および図３に示す。また、何れの形状においても、浸透材の内部に固化材が十分浸透するように、浸透材の厚さＴを１０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、好適な素材としては、内外面に対して連続的なまたは連通する空隙を有する多孔質材、繊維材、樹脂材、ネット状のもの等が挙げられる。
【００２７】
一方、ロックボルト補強材１は、図４に示すように、その内部に中空路１ｈが形成されており、その中空路１ｈを通して掘削孔２０（図８以降参照。）内、浸透材２の内部、及びロックボルト補強材１の外周面に対して、固化材Ｍを注入することができるようになっている。また、図５に示すように、浸透材２に固化材の注入路２ｈを形成し、この注入路２ｈを通して固化材Ｍを注入することも可能であり、このようにロックボルト補強材１内を注入路としない場合には、補強材１を中実とすることができる。
【００２８】
他方、浸透材２を孔内に挿入し易いように、浸透材２の先端に、先細の浸透材２より強度が高い、金属あるいは硬質合成樹脂などからなる沓部材３を取り付けることができる。この沓部材３の詳細を図６及び７に示す。図６は沓部材の正面図であり、図７は図６中のVIIの方向から見た図である。この沓部材３には、筒状浸透材２の先端内面に密に嵌合するように形成された割型取り付け部３ｃと、この割型取り付け部３ｃで囲まれる部位内に、先端が挿嵌されるロックボルト補強材１の中空路１ｈを通した固化材Ｍを、浸透材２側に誘導する誘導路３ｇが形成されている。
【００２９】
＜補強材の打設例１：崩壊性地盤に対する例＞
次いで本発明の地盤補強工法における、補強材の第１の打設例を下記に示す。
先ず、図８に示すように、先端に削孔ビット１０ｂを取り付けた、ケーシング外管１０ｃ及び内管１０ｉを有する二重管ロッド１０を回転及び推進力を与えて地盤Ｇを掘削し掘削孔２０を形成する。前記削孔ビット１０ｂは、掘削孔２０を形成した後、その掘削孔２０内に放置される、捨てビットであってもよい。
【００３０】
次いで、前記二重管ロッド１０を地盤Ｇに挿入したならば、図９に示すように、前記二重管ロッド１０の内管１０ｉのみを引き抜く。内管１０ｉを引き抜くと、ケーシング外管１０ｃ内に、引き抜き孔１０ｈが形成されるので、続いて、図１０に示されるように、その引き抜き孔１０ｈ内に、後に注入する固化材が浸透可能な素材でできた浸透材２で被覆したロックボルト補強材１を挿入する。
【００３１】
なお、本発明において、上記例のように、ロックボルト補強材１を浸透材２で被覆した状態で挿入する必要はなく、掘削孔２０内への挿入が完了した時点でロックボルト補強材１に対して浸透材２が被覆している状態にあればよい。従って、筒状の浸透材２を先に挿入して、その後にその内孔にロックボルト補強材１を挿嵌するようにしてもよいし、その逆でもよい。
【００３２】
引き抜き孔１０ｈに浸透材２で被覆したロックボルト補強材１を挿入したら、次いで、図１１に示すように、前記掘削孔２０よりケーシング外管１０ｃを引き抜く。次いで、図１２に示すように、固化材Ｍの注入作業を開始する。固化材Ｍは、前記浸透材２内の注入路２ｈ，または図示のようにロックボルト補強材１内に形成した中空路１ｈを通して掘削孔２０に注入する。
【００３３】
固化材Ｍは、誘導路３ｇ及び割型取り付け部３ｃ相互の間隙を通りながら、順次浸透材２の下部から上部に浸透されるとともに、掘削孔２０内に充填され、同時にロックボルト補強材１の外周面にも行き渡り、その外周面を覆う。固化材Ｍが固化すると、図１３に示すように、浸透材２の空隙部分に固化材Ｍが浸透するので、ロックボルト補強材１と地盤Ｇとが一体化し、ロックボルト補強材１が地盤Ｇに対して定着される。
【００３４】
このようにして、ロックボルト補強材１の打設が終了したら、従来技術に基づいて、目的に応じてロックボルト補強材の頭部１ｔを、法枠や構造体などに対する定着処理を行う。
【００３５】
＜補強材の打設例２：自立性地盤に対する例＞
本発明の地盤補強工法における、ロックボルト補強材の第２の打設例を示す。
先ず、図１４に示すように、先端に削孔ビット１１ｂを取り付けた単管の削孔ロッド１１を用いて、地盤Ｇを掘削しつつ前記削孔ロッド１１を地盤Ｇに挿入する。前記削孔ビット１１ｂは、捨てビットとすることが可能である。掘削が完了したら、図１５に示すように、前記削孔ロッド１１を地盤Ｇより引き抜き、図１６に示すように掘削孔２０を形成する。このように掘削孔２０を形成したら、図１７に示すように、その掘削孔２０へ、予め固化材Ｍが浸透可能な浸透材２で被覆したロックボルト補強材１を挿入する。図示される例は、筒状の浸透材２の内孔に、予めロックボルト補強材１が挿嵌されている。このとき、筒状の浸透材２を先に挿入し、その後に、その内孔にロックボルト補強材１を挿嵌するようにしてもよい。
【００３６】
掘削孔２０に浸透材２で被覆したロックボルト補強材１を挿入したら、上記打設例１と同様に前記ロックボルト補強材１内の中空路１ｈまたは浸透材２内に形成した注入路２ｈを通して、図１８に示すように、掘削孔２０に固化材Ｍを注入する。固化材Ｍの注入作業が終了したら、その固化を待つ。固化材Ｍが固化すると、図１９に示すように、浸透材２の空隙部分も含めて固化材Ｍが固化し、ロックボルト補強材１と地盤Ｇとが一体化し、ロックボルト補強材１が地盤Ｇに対して定着される。
【００３７】
このようにして、ロックボルト補強材１の打設が終了したら、従来技術に基づいて、目的に応じてロックボルト補強材の頭部１ｔを、法枠や構造体などに対する定着処理を行う。
【００３８】
＜本発明第１の施工例＞
本発明の地盤補強工法の施工例を説明する。
補強対象地盤に対して、一般的に、複数のロックボルト補強材１を打設する。そこで、具体的に下記のように施工を行うことで施工時間を短縮することが可能である。
【００３９】
先ず、上記の打設例１または打設例２に従って、ある地点において、掘削孔２０に浸透材２で被覆したロックボルト補強材１の挿入が終了したならば、すぐにその掘削孔２０に対して固化材Ｍの注入作業を行うのではなく、他の地点で、同様にロックボルト補強材１の挿入工程までを行う。この作業をくり返し、地盤の所望地点すべてにロックボルト補強材１を挿入したら、次いでそれらの掘削孔２０，２０…の固化材の注入作業を開始する。固化材の注入は、ロックボルト補強材が挿入されている掘削孔に、順次固化材Ｍを注入していってもよいし、固化材Ｍの圧送経路を複数の掘削孔２０，２０…に対して接続し、掘削孔２０，２０…に対して、同時的に注入するようにしてもよい。なお、先に浸透材２のみを掘削孔２０へ挿入しておく場合には、固化材Ｍの注入前までに、ロックボルト補強材１をその掘削孔２０内に挿入する。
【００４０】
このように、掘削孔の掘削工程、浸透材２及びロックボルト補強材１の挿入工程、並びに固化材の注入工程が分離可能であるので、掘削機及び掘削機材の有効利用を図ることができるとともに、ならびに固化待ち時間を生じることがないように作業員の有効配置が可能である。
【００４１】
＜本発明第２の施工例＞
本発明の地盤補強工法は、下記のように施工をすることもできる。
ケーシング外管を用いて掘削孔を形成する場合、従来は固化材が注入されるまで、ケーシング外管を引き抜くことができなかった。しかし、本発明の地盤補強工法では、上記打設例２に記載した通り、ロックボルト補強材１を挿入した時点でケーシング外管１０ｃを引き抜くことが可能である。そこで、本発明第２の施工例は、浸透材２で被覆したロックボルト補強材１を挿入した後、その挿入された掘削孔２０への注入作業を行っている間に、他の場所で、その引き抜いたケーシング外管１０ｃを用いて、他の掘削孔の掘削作業を行う。すなわち、注入作業と掘削作業とを同時に行う。このように作業を行えば、作業中に待ち時間がなくなり施工時間が短縮される。
【００４２】
（その他）
上記例のロックボルト補強材１は、中空路１ｈの先端開口を固化材Ｍの吐出口としてあるが、途中または途中にも、壁を貫いて固化材Ｍの吐出口を形成することができる。浸透材２は、長手方向に複数分割されていてもよい。厚み方向に複層の素材が積層されたものでもよい。固化材の注入に際しては、ロックボルト補強材１と浸透材２との間に別途注入ホースを臨ませて、あるいは、浸透材２の外部に望ませて、その注入ホースを介して注入することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳述のとおり、本発明によれば、掘削孔の孔壁の崩壊を確実に防止することできるとともに、地盤の掘削作業と固化材の注入作業とを並行的に実施できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】浸透材で被覆したロックボルト補強材の第１の例を示す図である。
【図２】浸透材で被覆したロックボルト補強材の第２の例を示す図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図１の断面図である。
【図５】浸透材内に形成した固化材の注入路を示した図である。
【図６】ロックボルト補強材の先端に取り付ける沓部材を示す正面図である。
【図７】その沓部材を図６中に示すVIIの方向から見た図である。
【図８】ロックボルト補強材の第１の打設例における第１作業手順を示す図である。
【図９】ロックボルト補強材の第１の打設例における第２作業手順を示す図である。
【図１０】ロックボルト補強材の第１の打設例における第３作業手順を示す図である。
【図１１】ロックボルト補強材の第１の打設例における第４作業手順を示す図である。
【図１２】ロックボルト補強材の第１の打設例における第５作業手順を示す図である。
【図１３】ロックボルト補強材の第１の打設例における第６作業手順を示す図である。
【図１４】ロックボルト補強材の第２の打設例における第１作業手順を示す図である。
【図１５】ロックボルト補強材の第２の打設例における第２作業手順を示す図である。
【図１６】ロックボルト補強材の第２の打設例における第３作業手順を示す図である。
【図１７】ロックボルト補強材の第２の打設例における第４作業手順を示す図である。
【図１８】ロックボルト補強材の第２の打設例における第５作業手順を示す図である。
【図１９】ロックボルト補強材の第２の打設例における第６作業手順を示す図である。
【符号の説明】
１…ロックボルト補強材、２…浸透材、３…沓部材、１０…二重管ロッド、１１…削孔ロッド、２０…掘削孔、Ｇ…地盤、Ｍ…固化材。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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