(57)【要約】【課題】地山に掘削した孔内に挿入しやすく、地山との間に大きい摩擦力が期待でき、注入材を注入する工程の省略が可能である補強具および地山補強工法を提供すること。【解決手段】切羽１３から前方に向けて、既往の工法で地山９に孔１５を削孔した後、孔１５内に補強具１を挿入する。補強具１は、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。補強具１は、口元２９が孔１５の入口に付近に位置するように人力で挿入され、内部７に袋体３３が予め配置される。次に、袋体３３の端部３５に加圧用ソケット３７を装着し、加圧用ソケット３７を用いて袋体３３の内部から補強具１を加熱・加圧して膨張させ、本体２の横断面３の占有面積を広げる。そして、内部７の圧や形状を保持したままで補強材１を冷却して硬化させ、内部７の袋体３３を撤去する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を母材として形成され、筒状織物である連続繊維で軸方向に強化された本体を有し、前記本体は、加熱および加圧されると膨張して横断面の占有面積が広がることを特徴とする補強具。
【請求項２】
前記筒状織物が径方向に伸度を有することを特徴とする請求項１記載の補強具。
【請求項３】
加熱前に、前記本体の一部に拘束部が設けられ、前記本体は、加熱および加圧されると表面に凹凸が生じることを特徴とする請求項１記載の補強具。
【請求項４】
前記本体の側部に穴を有することを特徴とする請求項１または請求項３記載の補強具。
【請求項５】
先端に、削孔具を有することを特徴とする請求項１記載の補強具。
【請求項６】
前記本体が、継ぎ手部を有さないことを特徴とする請求項１記載の補強具。
【請求項７】
前記穴が、前記本体内部が所定圧に達するまでは閉鎖され、前記所定圧以上となると開放される構造であることを特徴とする請求項４記載の補強具。
【請求項８】
地山に形成された孔に、請求項１記載の補強具を挿入し、その後前記本体を加熱および加圧して膨張させて横断面の占有面積を広げることを特徴とする地山補強工法。
【請求項９】
地山に形成された孔に、請求項４記載の補強具を挿入する工程（ａ）と、
前記本体を加熱して膨張させ、横断面の占有面積を広げる工程（ｂ）と、
前記本体の内部から注入材を注入し、注入材を、前記本体の側部に設けられた前記穴を介して、地山に形成された前記孔内部に注入する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする地山補強工法。
【請求項１０】
前記工程（ｃ）で、前記注入材が、前記孔の周辺地山内に注入されることを特徴とする請求項９記載の地山補強工法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）で、前記補強具内に袋体を設置しておき、
前記工程（ｂ）で、前記袋体内部から前記本体を加熱および加圧することを特徴とする請求項９記載の地山補強工法。
【請求項１２】
前記補強具の口元側外周部に弾性部材が装着され、
前記工程（ｂ）で、前記弾性部材が、前記本体の膨張に伴って地山に押し付けられることを特徴とする請求項９記載の地山補強工法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）で、前記穴が、前記本体内部が所定圧に達するまでは閉鎖され、前記所定圧以上となると開放されることを特徴とする請求項９記載の地山補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強具および地山補強工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市部の地盤や山岳部の脆弱な地山内にトンネルを掘進する際には、棒状・管状等の補強材を用いて地山の補強が行われてきた。補強工法としては、（１）地山に削孔して補強材を挿入し、削孔した口元にパッカを設置し、補強材と地山の間のスペースに注入材を注入して補強材と地山とを一体化させる方法が一般的であった。
【０００３】
地山が脆弱で、削孔した孔が孔荒れあるいは孔崩れする場合には、人力による補強材の後挿入が不可能となるため、（２）二重管削孔によりケーシング管で孔壁を保護しながら地山を削孔して棒状補強材を挿入し、その後ケーシング管を孔から引き抜き、補強材と地山の間のスペースに注入材を注入して補強材と地山とを一体化させる方法もあった。
或いは、（３）補強材を二重管削孔のケーシング管として利用し、管の内側から注入材を注入して補強材と地山とを一体化させる方法もあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、（４）補強材をロッドとして利用して掘削を行い、補強材そのものを注入管として補強材と地山の間のスペースに注入材を注入し、補強材と地山とを一体化させる方法もあった（例えば、特許文献２参照）。
特殊な方法としては、（５）金属性の管材を孔に挿入し、それを極めて高い圧力で膨張させて地山を押し広げ、地山との密着を図る方法があった（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許公報第２９５５２７９号
【特許文献２】特開平９−１８４４００号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
補強材を用いた地山補強工法では、一度で可能な限り長い補強材を挿入した方が、弱部となる継目を減らし、施工サイクルを早めることができるため、施工上有利である。しかし、（１）の方法では、ボーリング距離が長いほど孔曲がりが生じやすいため、補強材の後挿入が困難となる。また、地山が脆弱な場合には、孔荒れあるいは孔崩れが起きやすく、長尺の補強材を後挿入することが困難である。
【０００７】
（２）、（３）の方法は、ケーシング管を用いて孔壁を保護することにより、孔曲がりや孔荒れあるいは孔崩れなどにより補強材を後挿入できないという問題点を解決するものである。しかし、（２）の方法では、ケーシングの抜き取り作業が必要となるため、工程のロスが大きいという問題点があり、専用機を用いることによるコスト高も問題となる。また、（２）、（３）の方法では、削孔をスムーズにするために外周面が比較的平坦なケーシング管を用いる場合が多いが、（３）の方法で外周面が平坦な補強材をケーシング管として用いると、地山との隙間に注入材を注入して補強材を固定する際に発揮される周面摩擦が小さくなるという問題点がある。
【０００８】
（４）の方法は、補強材の一般的な径がφ３２ｍｍ前後と小さいため、孔への挿入が容易である。しかし、径が小さいため補強材の引張耐力が不十分であり、さらに期待できる周面摩擦も小さくなるという問題点がある。
また、（１）〜（４）のいずれも、補強材を孔に挿入した後、地山と補強材との間に注入材を注入する工程が含まれており、工程の長期化や工費の増大が避けられないうえ、注入材が周辺環境に与える影響も無視できない。
【０００９】
（５）の方法は、注入材を用いないため、地山と補強材との間に注入材を注入する工程によって生じる問題点を解決できる。しかし、高圧を利用するために作業が非常に危険であること、補強材が金属製であるために補強後に地山の掘削が必要な場合には作業性が非常に悪化すること、削孔した孔内の水や地山の性状などから周面摩擦が期待できない場合であっても注入材による後補強が不可能であること、といった問題点があり、実際にはほとんど用いられていない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地山に掘削した孔内に挿入しやすく、地山との間に大きい摩擦力が期待でき、注入材を注入する工程の省略が可能である補強具および地山補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するための第１の発明は、熱可塑性樹脂を母材として形成され、筒状織物である連続繊維で軸方向に強化された本体を有し、前記本体は、加熱および加圧されると膨張して横断面の占有面積が広がることを特徴とする補強具である。
【００１２】
筒状織物である連続繊維は、径方向に伸度を有する。補強具は、必要に応じて、加熱および加圧する前に、本体の一部に拘束部が設けられ、本体は、加熱および加圧されると表面に凹凸が生じる。本体は、側部に穴を有する場合もある。また、先端に、削孔具を有する場合もある。本体は、継ぎ手部を有さない。本体が直接加熱・加圧される場合には、側部の穴は、本体内部が所定圧に達するまでは閉鎖され、所定圧以上となると開放される構造とする。
【００１３】
第２の発明は、地山に形成された孔に、第１の発明の補強具を挿入し、その後本体を加熱および加圧して膨張させ、横断面の占有面積を広げることを特徴とする地山補強工法である。
【００１４】
第３の発明は、地山に形成された孔に、本体の側部に穴を有する第１の発明の補強具を挿入する工程（ａ）と、前記本体を加熱および加圧して膨張させ、横断面の占有面積を広げる工程（ｂ）と、前記本体の内部から注入材を注入し、注入材を、前記本体の側部に設けられた前記穴を介して、地山に形成された前記孔内部に注入する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする地山補強工法である。
【００１５】
補強具は、加熱および加圧する前に、本体の一部に拘束部が設けられ、加熱および加圧されると本体の表面に凹凸が生じるものを用いてもよい。工程（ｃ）では、場合によっては、注入材が、孔の周辺地山内にも注入される。
【００１６】
第３の発明では、工程（ａ）で、補強具内に袋体を設置しておき、工程（ｂ）で、袋体内部から本体を加熱するのが望ましい。また、補強具の口元側外周部に弾性部材が装着され、工程（ｂ）で、弾性部材が、本体の膨張に伴って地山に押し付けられるのが望ましい。
【００１７】
第３の発明では、工程（ｂ）で、本体を直接加熱・加圧する場合もある。このとき、工程（ｂ）では、本体の側部の穴が、本体内部が所定圧に達するまでは閉鎖され、所定圧以上となると開放される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地山に掘削した孔内に挿入しやすく、地山との間に大きい摩擦力が期待でき、注入材を注入する工程の省略が可能である補強具および地山補強工法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、補強具１の斜視図である。図１の（ａ）図は、加熱・加圧前の補強具１ａの斜視図、図１の（ｂ）図は、加熱・加圧前の補強具１ｂの斜視図、図１の（ｃ）図は、加熱・加圧後の補強具１ａの斜視図、図１の（ｄ）図は、加熱・加圧後の補強具１ｂの斜視図を示す。
【００２０】
図１の（ａ）図に示すように、補強具１ａは、本体２ａが管状の部材であり、加熱・加圧前の横断面３ａ１がＣ字型である。補強具１ａの両端は開放面である。補強具１ａは、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。
【００２１】
補強具１ａの本体２ａは、加熱および加圧されると膨張し、図１の（ａ）図に示す横断面３ａ１が図１の（ｃ）図に示す横断面３ａ２となり、実質的な占有面積、すなわち点線５ａに囲まれた部分の面積が広がる。補強具１ａの本体２ａは、加熱および加圧後の横断面３ａ２が略円形となる。
【００２２】
図１の（ｂ）図に示すように、補強具１ｂは、本体２ｂが管状の部材であり、加熱・加圧前の横断面３ｂ１が略円形である。補強具１ｂの両端は開放面である。補強具１ｂは、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。
【００２３】
補強具１ｂの本体２ｂは、加熱および加圧されると膨張し、図１の（ｂ）図に示す横断面３ｂ１が図１の（ｄ）図に示す横断面３ｂ２となり、実質的な占有面積、すなわち点線５ｂに囲まれた部分の面積が広がる。補強具１ｂの本体２ｂは、加熱および加圧後の横断面３ｂ２も略円形となる。
【００２４】
上述したように、図１に示す補強具１は、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。筒状織物とは、軸方向の縦糸に径方向の横糸を上下に交差させて筒状に形成した織物で、環状織機等で織製される。補強具１は、筒状織物のうち、軸方向（図中の矢印Ａに示す方向）の繊維により、軸方向の剛性が強化される。また、径方向の繊維により、せん断によって軸方向の連続繊維がバラバラになることが防止され、膨張時に厚さムラが発生せず、せん断に対する抵抗性が高められる。結果として、径方向に均一な膨張をさせることができる。
【００２５】
補強具１ａを作製するには、まず、図１の（ｃ）図に示すような形状に成形した部材を生産する。その後、加熱することにより本体２ａを軟化させ、図１の（ａ）図に示すように、横断面３ａ１の実質的な占有面積が小さくなるように変形させる。
【００２６】
また、補強具１ｂを作製するには、まず、図１の（ｄ）図に示すような形状に変形可能な伸びを有する横糸を用いて筒状織物を作製し、概筒状織物を用いて成形した部材を生産する。図１の（ｂ）図に示すように、横断面３ｂ１の実質的な占有面積は、図１の（ｄ）図に示す横断面３ｂ２の実質的な占有面積より小さい。
【００２７】
さらに、［００２５］、［００２６］で述べた特長を併せ持つ筒状織物を作製することも可能であり、その場合は、加熱加圧により補強具１ａや補強具１ｂよりさらに占有面積を大きくすることができる。
【００２８】
図２は、補強具１を用いて補強された地山９の断面図である。第１の実施の形態では、図２に示すように、掘削中のトンネル１１の切羽１３の前方の地山９を、補強具１（図１に示す補強具１ａ、補強具１ｂのいずれか）を用いて補強する。
【００２９】
図３は、補強具１の軸方向の断面図、図４は、補強具１を用いて地山９を補強する際の各工程を示す図である。図４の（ａ）図は、地山９に孔１５を削孔する工程を示す図である。第１の実施の形態では、まず、図４の（ａ）図に示すように、トンネル１１の切羽１３から前方に向けて、地山９に孔１５を削孔する。削孔は、削岩機等を用いた既往の工法で行う。
【００３０】
図３に示すように、補強具１は、内部７に袋体３３が配置される。袋体３３は、図１の（ａ）図に示す補強具１ａでは内部７ａに、図１の（ｂ）図に示す補強具１ｂでは内部７ｂに配置される。袋体３３は、補強具１の先端１７側が閉塞され、補強具１の口元２９側が開放される。袋体３３は、補強具１の口元２９側から端部３５が出るように配置される。
【００３１】
図４の（ｂ）図は、補強具１を孔１５に挿入する工程を示す図である。地山９に孔１５を削孔した後、図４の（ｂ）図に示すように、孔１５内に補強具１を挿入する。補強具１は、口元２９が孔１５の入口に付近に位置するように、人力で挿入される。袋体３３の端部３５は、切羽１３の後方に配置される。
【００３２】
図４の（ｃ）図は、加圧用ソケット３７を装着する工程を示す図である。孔１５に補強具１を挿入した後、図４の（ｃ）図に示すように、袋体３３の端部３５に、加圧用ソケット３７を装着する。
【００３３】
図４の（ｄ）図は、補強具１を膨張させる工程を示す図である。加圧用ソケット３７を装着した後、図４の（ｄ）図に示すように、加圧用ソケット３７を用いて袋体３３の内部から補強具１を加熱・加圧する。補強具１は、加熱および加圧すると膨張し、横断面３（図１の（ｃ）図）の占有面積が大きくなる。膨張した補強具１は、横断面３の実質的な占有面積が、孔１５の横断面積と略同等となる。このとき、補強具１の膨張により、孔１５の径が削孔時よりも大きくなることもある。
【００３４】
補強具１では、母材である熱可塑性樹脂の膨張に伴って、筒状織物の径方向の樹脂の径も拡がる。また、熱可塑性樹脂を用いた補強具１は、圧を高めにかけることにより、補強具１の作製時に最初に成形した形状とは異なる形状に変形させることができる。そのため、最初に成形した径よりも大きな径に変形させたり、またその効果により削孔内面を押し付けて孔１５の削孔径をさらに大きくしたり、孔１５の壁面の凹凸に追従して変形させたりすることが可能である。第１の実施の形態では、図４の（ｄ）図に示すように、補強具１を、孔１５の壁面の凹凸に追従して変形させる。
【００３５】
補強具１は、加熱すると軟化して自重に任せたままの形状と状態となる。図４の（ｄ）図に示す工程では、補強具１を加熱・加圧して所定の形状に膨張させた後、内部７の圧や形状を保持したままで冷却し、硬化させる。冷却時には、袋体３３の内部に冷却水や冷却空気を注入する。なお、熱可塑性樹脂は、硬化後は通常の気温でも形状を保持し得る。
【００３６】
図４の（ｅ）図は、袋体３３を撤去する工程を示す図である。補強具１が膨張した状態で硬化した後、図４の（ｅ）図に示すように、補強具１内の袋体３３を撤去する。
補強具１は、口元２９に加圧用ソケットを直接取り付けて、内部から直接加熱・加圧することもできる。この場合、膨張後の冷却も内部に直接冷却水等を注入して行う。
【００３７】
このように、第１の実施の形態では、補強具１を、図４の（ｂ）図に示すように横断面の占有面積が小さい状態で孔１５に挿入するため、荒れた孔や曲がった孔にも、従来の各種の補強材よりも長尺のものを挿入できる。また、熱可塑性樹脂を用いた補強具１は、図２に示す状態からトンネル１１の掘削をさらに進める場合に、容易に切削することができる。
【００３８】
第１の実施の形態では、補強具１を孔１５の壁面の凹凸に追従して変形させることにより、補強具１が地山９の細かい凹凸に食い込んで滑りにくくなり、軸方向の荷重が速やかに地山９に伝達される。また、補強材１を地山９に密着させることにより、補強具１と地山９との間に注入材を注入する工程を省略できる。さらに、補強具１は、最初に成形した形状とは異なる形状に変形させることができるため、地山９に確実に密着させることが可能である。
【００３９】
補強具１の母材である熱可塑性樹脂は、加熱により軟化した状態では、比較的小さな力で膨張や変形などをさせることができるため、高圧を与える機械を必要としない。そのため、高圧を用いて金属製の管材を膨張させる従来の方法と比較して、安全に補強具１を膨張させることができる。
【００４０】
次に、第２の実施の形態について説明する、図５は、補強具１ｃの斜視図を示す。図５の（ａ）図は、加熱・加圧前の補強具１ｃの斜視図、図５の（ｂ）図は、加熱・加圧後の補強具１ｃの斜視図を示す。
【００４１】
図５の（ａ）図に示すように、補強具１ｃは、本体２ｃが管状の部材であり、加熱・加圧前の横断面３ｃ１が略円形である。補強具１ｃの両端は開放面である。補強具１ｃは、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。補強具１ｃは、本体２ｃの側部に穴２１を有する。
【００４２】
なお、補強具１ｃは、地山補強に使用する際に、口元２９側の外周にシール３１（図６）が装着される。シール３１（図６）は、例えば、ゴム等の弾性部材である。
【００４３】
補強具１ｃの本体２ｃは、加熱および加圧されると膨張し、図５の（ａ）図に示す横断面３ｃ１が図５の（ｂ）図に示す横断面３ｃ２となり、実質的な占有面積が広がる。補強具１ｃの本体２ｃは、加熱および加圧後の横断面３ｃ２も略円形となる。
【００４４】
補強具１ｃは、図１に示す補強具１と同様に、筒状織物のうち、軸方向の繊維により、軸方向の剛性が強化される。また、径方向の繊維により、せん断によって軸方向の連続繊維がバラバラになることが防止され、せん断に対する抵抗性が高められる。筒状織物は、径方向に伸度を有する。補強具１ｃでは、母材である熱可塑性樹脂の膨張に伴って、筒状織物の径方向の繊維の径も拡がる。
【００４５】
補強具１ｃを作製するには、まず、図５の（ｂ）図に示すような形状に成形した部材を生産する。その後、加熱することにより本体２ｃを軟化させ、図５の（ａ）図に示すように、横断面３ｃ１の実質的な占有面積が小さくなるように変形させる。または、図５の（ｂ）図に示すような形状に膨張可能な伸びを有する横糸を用いて筒状織物を作製し、概筒状織物を用いて成形した部材を生産する。
【００４６】
さらに、［００４５］で述べた特長を併せ持つ筒状織物を作製することも可能であり、その場合は、加熱加圧により補強具１ｃよりさらに占有面積を大きくすることができる。
【００４７】
図６は、補強具１ｃを用いて地山９を補強する際の各工程を示す図である。第２の実施の形態では、図６に示すように、掘削中のトンネル１１の切羽１３の前方の地山９を、補強具１ｃを用いて補強する。
【００４８】
図６の（ａ）図は、地山９に孔１５を削孔して補強具１ｃを挿入する工程を示す図である。第２の実施の形態では、まず、トンネル１１の切羽１３から前方に向けて、地山９に孔１５を削孔する。削孔は、削岩機等を用いた既往の工法で行う。
【００４９】
地山９に孔１５を削孔した後、孔１５内に補強具１ｃを挿入し、シール３１を口元２９に装着する。補強具１ｃは、口元２９が孔１５の入口に付近に位置するように、人力で挿入される。なお、補強具１ｃの内部７ｃには、図３に示す補強具１と同様に、袋体３３（図示せず）が配置される。孔１５に補強具１を挿入した後、図４の（ｃ）図に示す工程と同様に、袋体３３の端部３５に加圧用ソケット３７（図示せず）が装着される。
【００５０】
図６の（ｂ）図は、補強具１ｃを膨張させ、注入材１９を注入する工程を示す図である。図６の（ｂ）図に示す工程では、加圧用ソケット３７（図示せず）を用いて袋体３３（図示せず）の内部から補強具１ｃを加熱・加圧し、図５の（ｂ）図に示す状態まで膨張させる。膨張した補強具１ｃは、横断面の実質的な占有面積が、孔１５の横断面積と略同等となる。このとき、補強具１ｃの膨張により、孔１５の径が削孔時よりも大きくなることもある。補強材１ｃの口元２９に装着されたシール３１は、補強具１ｃの本体２ｃの膨張に伴って拡径し、孔１５の壁面に押し付けられる。但し、口元２９における補強具１ｃと地山９とのシール３１に関しては、弾性部材を使う必要はなく、従来のようにウレタンによるシールで構わない。
【００５１】
第２の実施の形態では、補強材１ｃを孔１５の壁面の凹凸に追従させる必要はない。図６の（ｂ）図に示す工程では、補強具１ｃを所定の形状に膨張させた後、内部７ｃの圧や形状を保持したままで冷却し、硬化させる。
【００５２】
補強具１ｃが硬化した後、補強具１ｃ内の袋体３３（図４の（ｄ）図）を撤去する。そして、補強具１ｃの内部７ｃの口元２９側に注入管およびパッカ（図示せず）を設置して注入材１９を注入する。シール３１は、注入材１９がトンネル１１内に漏れるのを防止する。注入材１９は、穴２１を介して孔１５内に充填される。
【００５３】
このように、第２の実施の形態では、補強具１ｃを、図６の（ａ）図に示すように横断面の占有面積が小さい状態で孔１５に挿入するため、荒れた孔や曲がった孔にも、従来の各種の補強材よりも長尺のものを挿入できる。また、熱可塑性樹脂を用いた補強具１ｃは、図６の（ｂ）図に示す状態からトンネル１１の掘削をさらに進める場合に、容易に切削することができる。
【００５４】
補強具１ｃの母材である熱可塑性樹脂は、加熱により軟化した状態では、比較的小さな力で膨張や変形などをさせることができるため、高圧を与える機械を必要としない。そのため、高圧を用いて金属製の管材を膨張させる従来の方法と比較して、安全に補強具１ｃを膨張させることができる。
【００５５】
第２の実施の形態では、孔１５内に注入材１９を注入することにより、地山９の凹凸と注入材１９との接着による周面摩擦が期待できる。
【００５６】
次に、第３の実施の形態について説明する。図７は、補強具１ｄの斜視図を示す。図７の（ａ）図は、加熱・加圧前の補強具１ｄの斜視図、図７の（ｂ）図は、加熱・加圧後の補強具１ｄの斜視図を示す。
【００５７】
図７の（ａ）図に示すように、補強具１ｄは、本体２ｄが管状の部材であり、加熱・加圧前の横断面３ｄ１が略円形である。補強具１ｄの両端は開放面である。補強具１ｄは、熱可塑性樹脂を母材とし、筒状織物である連続繊維を含んで形成される。補強具１ｄは、本体２ｄの側部に穴２１を有する。
【００５８】
なお、補強具１ｄは、地山補強に使用される際に、口元２９側の外周にシール３１（図８）が装着される。シール３１（図８）は、例えばゴム等の弾性部材である。さらに、本体２ｄの一部に径方向の拘束部２５（図８）が設けられる。拘束部２５（図８）は、穴２１の位置を避けて設けられる。
【００５９】
図７の（ｂ）図に示すように、補強具１ｄの本体２ｄは、加熱および加圧されると、拘束部２５で拘束された部分と、拘束されていない部分とで異なる径に膨張し、表面に凹凸が生じる。補強具１ｄの本体２ｄは、加熱されると、拘束されていない部分では、図７の（ａ）図に示す横断面３ｄ１が図７の（ｂ）図に示す横断面３ｄ２となり、実質的な占有面積が広がる。補強具１ｄの本体２ｄの加熱および加圧後の横断面３ｄ２は、略円形となる。
【００６０】
補強具１ｄは、図１に示す補強具１と同様に、筒状織物のうち、軸方向の繊維により、軸方向の剛性が強化される。また、径方向の繊維により、せん断によって軸方向の連続繊維がバラバラになることが防止され、せん断に対する抵抗性が高められる。筒状織物は、径方向に伸度を有する。
【００６１】
補強具１ｄを作製するには、まず、図７の（ｂ）図に示すような形状に成形した部材を生産する。その後、加熱することにより本体２ｄを軟化させ、図７の（ａ）図に示すように、横断面３ｄ１の実質的な占有面積が小さくなるように変形させる。または、図７の（ｂ）図に示すような形状に膨張可能な伸びを有する横糸を用いて筒状織物を作製し、概筒状織物を用いて成形した部材を生産する。拘束部２５（図８）とシール３１（図８）とは、筒状織物作製後に設置するのが望ましい。
【００６２】
さらに、［００６１］で述べた特長を併せ持つ筒状織物を作製することも可能であり、その場合は、加熱加圧により補強具１ｄよりさらに占有面積を大きくすることができる。
【００６３】
図８は、補強具１ｄを用いて補強された地山９の断面図である。第３の実施の形態では、図８に示すように、掘削中のトンネル１１の切羽１３の前方の地山９を補強具１ｄを用いて補強する。
【００６４】
第３の実施の形態では、切羽１３から前方に向けて、既往の工法で地山９に孔１５を削孔した後、孔１５内に補強具１ｄを挿入する。補強具１ｄは、口元２９が孔１５の入口に付近に位置するように、人力で挿入される。そして、補強具１ｄの口元２９にシール３１を装着する。また、本体２ｄの側部に、穴２１を避けて拘束部２５を設置する。
【００６５】
次に、補強具１ｄの内部７ｄに配置した袋体３３（図示せず）に加圧用ソケット３７（図示せず）を装着し、袋体３３の内部から補強具１ｄを加熱・加圧して膨張させる。本体２ｄは、加熱・加圧されると、拘束部２５によって膨張が拘束され、表面に凹凸が生じる。膨張した補強具１ｄは、横断面の実質的な占有面積が、孔１５の横断面積と略同等となる。シール３１は、補強具１ｄの膨張に伴って、孔１５の壁面に押し付けられる。
【００６６】
但し、口元２９における補強具１ｃと地山９とのシール３１に関しては、弾性部材を使う必要はなく、従来のようにウレタンによるシールで構わない。第３の実施の形態では、補強材１ｄを孔１５の壁面の凹凸に追従させる必要はない。
【００６７】
補強具１ｄを所定の形状に膨張させた後、内部７ｄの圧や形状を保持したままで冷却し、硬化させ、補強具１ｄ内の袋体３３（図示せず）を撤去する。そして、補強具１ｄの内部７ｄの口元２９側に注入管およびパッカ（図示せず）を設置して注入材１９を注入する。シール３１は、注入材１９がトンネル１１内に漏れるのを防止する。注入材１９は、穴２１を介して孔１５内に充填される。
【００６８】
このように、第３の実施の形態では、補強具１ｄを、図７の（ａ）図に示すように横断面の占有面積が小さい状態で孔１５に挿入するため、荒れた孔や曲がった孔にも、従来の各種の補強材よりも長尺のものを挿入できる。また、熱可塑性樹脂を用いた補強具１ｄは、図８に示す状態からトンネル１１の掘削をさらに進める場合に、容易に切削することができる。
【００６９】
補強具１ｄの母材である熱可塑性樹脂は、加熱により軟化した状態では、比較的小さな力で膨張や変形などをさせることができるため、高圧を与える機械を必要としない。そのため、高圧を用いて金属製の管材を膨張させる従来の方法と比較して、安全に補強具１ｄを膨張させることができる。
【００７０】
第３の実施の形態では、孔１５内に注入材１９を注入することにより、地山９の凹凸と注入材１９との接着による周面摩擦が期待できる。また、加熱および加圧後に補強具１ｄの表面に凹凸が形成されることにより、表面が平坦な補強具１ｃを用いて補強した場合（第２の実施の形態）と比較して、より大きな周面摩擦を発揮させることができる。
【００７１】
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態では、図７に示す補強具１ｄとほぼ同様の構成であるが、穴２１、シール３１を有さない補強具１ｅを用いる。
【００７２】
図９は、補強具１ｅを用いて補強された地山９の断面図である。第４の実施の形態では、図９に示すように、掘削中のトンネル１１の切羽１３の前方の地山９を補強具１ｅを用いて補強する。
【００７３】
第４の実施の形態では、切羽１３から前方に向けて、既往の工法で地山９に孔１５を削孔した後、孔１５内に補強具１ｅを挿入する。補強具１ｅは、口元２９が孔１５の入口に付近に位置するように、人力で挿入される。そして、補強具１ｅの本体２ｅの側部に、穴２１を避けて拘束部２５を設置する。
【００７４】
そして、補強具１ｅの内部７ｄに配置した袋体３３（図示せず）に加圧用ソケット３７（図示せず）を装着し、袋体３３の内部から補強具１ｅを加熱・加圧して膨張させる。本体２ｅは、加熱・加圧されると、拘束部２５によって膨張が拘束され、表面に凹凸が生じる。膨張した補強具１ｅは、非拘束部では地山９を押し拡げて定着し、拘束部２５では、拘束部２５の柔軟さによるが、一般的には孔１５の削孔径の略同等以下となる。
【００７５】
第４の実施の形態では、補強材１ｅを、孔１５の壁面の凹凸に追従させ、場合によっては拘束部２５で拘束されない部分で孔１５を押し拡げるように膨張させる。補強具１ｅを所定の形状に膨張させた後、内部７ｅの圧や形状を保持したままで冷却し、硬化させ、補強具１ｅ内の袋体３３（図示せず）を撤去する。
【００７６】
このように、第４の実施の形態では、補強具１ｅを、横断面の占有面積が小さい状態で孔１５に挿入するため、荒れた孔や曲がった孔にも、従来の各種の補強材よりも長尺のものを挿入できる。また、熱可塑性樹脂を用いた補強具１ｅは、図９に示す状態からトンネル１１の掘削をさらに進める場合に、容易に切削することができる。
【００７７】
第４の実施の形態では、補強具１ｅを孔１５の壁面の凹凸に追従して変形させることにより、補強具１ｅが地山９の細かい凹凸に食い込んで滑りにくくなり、軸方向の荷重が速やかに地山９に伝達される。また、補強材１ｅを地山９に密着させることにより、補強具１ｅと地山９との間に注入材を注入する工程を省略できる。さらに、加熱後に補強具１ｅの表面に凹凸が形成されることにより、表面が平坦な補強具１ａ、補強具１ｂを用いる場合（第１の実施の形態）と比較して、地山９との境界により大きな周面摩擦を発揮させることができる。補強具１ｅは、最初に成形した形状とは異なる形状に変形させることができるため、地山９により強く確実に密着させることが可能である。
【００７８】
補強具１ｅの母材である熱可塑性樹脂は、加熱により軟化した状態では、比較的小さな力で膨張や変形などをさせることができるため、高圧を与える機械を必要としない。そのため、高圧を用いて金属製の管材を膨張させる従来の方法と比較して、安全に補強具１ｅを膨張させることができる。
【００７９】
なお、第１から第４の実施の形態では、加熱前の横断面がＣ字型や略円形で、加熱後の横断面が略円形となる補強具１を用いたが、加熱前後の補強具の横断面の形状はこれらに限らない。横断面の一部に開口部があってもよいし、横断面が楕円等でもよい。補強具は、管状でなく、棒状でもよい。第３、第４の実施の形態の補強具１では、軸方向に所定の間隔をおいて横断方向の拘束部２５を配置したが、拘束部２５は、本体の少なくとも１箇所に設ければよい。
【００８０】
また、第１から第４の実施の形態では、連続繊維の繊維の材質や織り方を工夫することにより、意図した方向のみに膨張性が発揮されるような補強具を得ることもできる。
【００８１】
さらに、第１から第４の実施の形態では、両端面が開放された補強具１の内部に袋体３３を配置し、袋体３３の内部から補強具１を加熱・加圧して膨張させたが、補強具を膨張させる方法はこれに限らない。
【００８２】
図１０は、補強具１ｆを用いて補強された地山９の断面図を示す。図１０の（ａ）図は、地山９に孔１５を削孔して補強具１ｆを挿入する工程を示す図、図１０の（ｂ）図は、補強具１ｆを膨張させ、注入材１９を注入する工程を示す図である。図１０に示すように、先端１７側の端面が閉鎖され、口元２９側の端面が開放された補強具１ｆを用い、補強具１ｆの口元２９を加熱・加圧装置とつなぎ、補強具１ｆを直接加熱・加圧して膨張させてもよい。
【００８３】
加熱・加圧後に注入材の注入を行う場合は、補強具１ｆに設けた穴２１に、ある圧力になると穴２１が開放する簡易な弁（シール）２３を設けておく必要がある。こうしておくことで、加熱・加圧時は弁（シール）２３が閉じて補強具１ｆを膨張させることができ、注入時は弁（シール）２３が開放して注入材１９を注入させることができる。
【００８４】
第１、第４の実施の形態では、側部に穴２１を有さない補強具１を用いたが、第２、第３の実施の形態で使用したような側部に穴２１を有する補強具１を用いてもよい。その場合、孔１５内で補強具１を膨張した後に期待した周面摩擦を得られなかった場合に、本体２の側部の穴２１を介して地山９と補強具１との間に注入材１９を後注入することができる。
【００８５】
第２、第３の実施の形態では、孔１５と補強具１との間に注入材１９を充填したが、必要に応じて、補強具１の内部や周辺の地山９に注入材１９を充填する場合もある。
【００８６】
第１から第４の実施の形態では、二重管削孔という経費や工程の面で不利となる工法を用いなくても、従来の基本的な削孔方法で、二重管削孔した場合と同様の補強効果を発揮させることができるが、削孔方法はこれに限らない。一般的に自穿孔ボルトと呼ばれるように、補強具１をロッド代わりに用いてその先端１７に削孔具を設けて、補強具１で孔１５を削孔する場合もある。また、削孔後にケーシング管内に人力で補強具１を挿入し、その後ケーシング管を引き抜く場合もある。その他、二重管削孔を採用し、ケーシング管として補強具１を用いて削孔する場合もある。このとき、ケーシング管の外周面に削孔に障害がない程度に摩擦力発揮を期待するための溝をつける場合があるが、補強具１ｄや補強具１ｅを用いれば、壁面が平坦な孔をスムーズに削孔し、後工程で補強具の表面に凹凸をつけて摩擦力を発揮させることで、相反する課題を解決することができる。
【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる補強具および地山補強工法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】補強具１の斜視図
【図２】補強具１を用いて補強された地山９の断面図
【図３】補強具１の軸方向の断面図
【図４】補強具１を用いて地山９を補強する際の各工程を示す図
【図５】補強具１ｃの斜視図
【図６】補強具１ｃを用いて地山９を補強する際の各工程を示す図
【図７】補強具１ｄの斜視図
【図８】補強具１ｄを用いて補強された地山９の断面図
【図９】補強具１ｅを用いて補強された地山９の断面図
【図１０】補強具１ｆを用いて補強された地山９の断面図
【符号の説明】
【００８９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ………補強具
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ………本体
３、３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２、３ｃ１、３ｃ２、３ｄ１、３ｄ２………横断面
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ………内部
９………地山
１５………孔
１７………先端
１９………注入材
２１………穴
２３………弁（シール）
２５………拘束部
２９………口元
３１………シール
３３………袋体
【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】
2008231808.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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