(57)【要約】【課題】補強用鋼管を地山に打設して注入材を注入し、地山を補強した状態でトンネル掘削等を行う工法において、前記補強用鋼管の最末尾に接続される管の露出部の除去処理を容易にすること。【解決手段】端末管として合成樹脂製の管を使用する。この合成樹脂管の外周部に、長手方向に沿って所定の間隔で複数の環状溝を形成しておく。管埋設後に掘削を行うことにより露出した端末管をその環状溝の位置で折断し、内部の注入材とともにそのまま産業廃棄物として処理する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山の掘削場所の天盤上に所定角度で複数の補強用鋼管を直列に継ぎ合わせて打設し、該鋼管内に補強用注入材を注入して該鋼管の外周部に設けた透孔から地山に浸透させて硬化させることにより地山を補強し、該補強された天盤の下側の地山を掘削する掘削工法において、前記鋼管のうち最後尾の鋼管に接続される管として、周方向の切り込みからなる複数の環状溝が設けられた合成樹脂管を使用し、注入材の注入後に掘削装置で鋼管打設部の下側を前記合成樹脂管の環状溝が露出する位置まで掘削して、該掘削により露出した合成樹脂管の露出部分に折り曲げ力を加えることにより、前記環状溝の位置で折断するとともに、該折断された部分を内部の注入材とともに除去することを特徴とするトンネル掘削工法。
【請求項２】
地山に打設された補強用鋼管の最後尾に接続され、地山補強用注入材を前記鋼管に送り込むために使用される端末管であって、該端末管は合成樹脂で形成され、その外周部に長手方向に所定の間隔をおいて複数の環状溝が設けられていることを特徴とする端末管。
【請求項３】
環状溝は、深さが肉厚の３５〜８５％であり、幅が３〜７ｍｍである請求項２に記載の端末管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地山に補強用鋼管を打設し、該鋼管を通して注入材を注入することにより当該地山を補強して掘削を行うトンネル掘削工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱な地盤のトンネル工事においては、地山補強のため、掘削場所の近傍に鋼管Ｐを打設し、該鋼管中にモルタルやウレタン樹脂等の注入材を注入して該鋼管に設けた透孔から地山Ｍに浸透させる工法（ＡＧＦ工法と呼ばれる）が採用されている。この工法では、地山を注入材の注入により補強した後掘削するが、このとき、トンネル内部に露出する鋼管の後端部は邪魔になるので順次切断除去している。
【０００３】
ところで、上記トンネル内部に露出した鋼管を切断するのは容易ではないので、これを容易にするための方法として次に述べるような技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、地山に打設される鋼管の最後尾に接続される端末管として、鋼管に溝またはスリットを設け、これら溝またはスリットの位置で容易に切断できるようにしたものが記載されている。また、特許文献２には、端末管として鋼管に比べて破損が容易な樹脂製管を使用する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１４２９１号公報
【特許文献２】
特開平０８−１２１０７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記切断した鋼管内には注入材（モルタル、ウレタン樹脂等）が詰まっているが、この種の注入材が内部に詰まった鋼管をそのまま産業廃棄物として廃棄するのは、法規制上及び公害防止の見地から問題となっており、鋼管と硬化した注入材とを分離して廃棄する必要がある。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、鋼管の強度が高いので、容易に解体分離することは困難であるという問題点がある。
【０００６】
鋼管と注入材とを分離する方法として従来現場で具体的に採用されてきた方法は、鋼管を縦方向に溶断して分離し、内部の注入材を取り除く方法である。しかしながら、この方法は、分離に手間がかかり、溶断時に有害なガスが発生するという問題点があった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載されている方法では、端末管として樹脂製管が使用されているため、管内部に注入・硬化した注入材（モルタル、ウレタン樹脂等）との分離は不要である。しかしながら、樹脂製管の折断時に樹脂の破片が飛散し、土砂や地山に混入するので、その分離に多大な労力と時間を要するという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明の課題は、注入材の注入固化後に、建機により簡単に折断でき、内部の注入材を分離することなく、容易に廃棄物処理できる管と、その管を使用する地山補強工法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項１に記載の地山補強工法は、地山の掘削場所の天盤上に所定角度で複数の補強用鋼管を直列に継ぎ合わせて打設し、該鋼管内に補強用注入材を注入して該鋼管の外周部に設けた透孔から地山に浸透させて硬化させることにより地山を補強し、該補強された天盤の下側の地山を掘削する掘削工法において、前記鋼管のうち最後尾の鋼管に接続される管として、周方向の切り込みからなる複数の環状溝が設けられた合成樹脂管を使用し、注入材の注入後に掘削装置で鋼管打設部の下側を前記合成樹脂管の環状溝が露出する位置まで掘削して、該掘削により露出した合成樹脂管の露出部分に折り曲げ力を加えることにより、前記環状溝の位置で折断するとともに、該折断された部分を内部の注入材とともに除去することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る端末管は、地山に打設された補強用鋼管の最後尾に接続され、地山補強用注入材を前記鋼管に送り込むために使用される端末管であって、該端末管は合成樹脂で形成され、その外周部に長手方向に所定の間隔をおいて複数の環状溝が設けられていることを特徴としている。上記環状溝は、深さが肉厚の３５〜８５％であり、幅が３〜７ｍｍとするのが好ましい。
【００１１】
この端末管は、全体が合成樹脂で作られており、しかも長手方向に沿って所定の間隔で外周部に環状溝が形成されて、管全体が複数の区分に区切られているので、掘削後に露出した端部を折断するのが容易である。また、この端末管には、折断時に内部に固化した注入材が充填されているが、産業廃棄物としての区分がこの注入材と同じであるから、管と注入材とを分離する必要がなく、そのまま廃棄することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された本発明の実施形態に基づいて、具体的に説明する。
この地山補強用端末管１は、複数の補強用鋼管Ｐ，…を直列に継ぎ合わせて地山に打設するに際し、最後尾に接続される管であって、合成樹脂で作られている。端末管１の材質は、適度の強度を有する合成樹脂であり、例えば硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、四フッ化エチレン、ポリプロピレン等の管を使用することができる。端末管１の材質として、生分解樹脂を使用することもできる。端末管１の全長は例えば約３ｍであり、口径は例えば約７６．３ｍｍもしくは１１４ｍｍである。
【００１３】
この端末管１の外周部には、所定の間隔で複数の環状溝２，…が設けられている。環状溝２は、端末管１自体の肉厚部を所定深さだけ切り込んで形成した有底溝であり、溝２の深さは合成樹脂管の肉厚の３５〜８５％、特に４５〜７０％とするのが好ましい。具体的には、例えば合成樹脂管の肉厚が７ｍｍの場合は深さが約４ｍｍ程度とすればよい。また、環状溝２の幅は３〜７ｍｍとするのが好ましく、５ｍｍ程度とするのがより好ましい。溝の深さや幅が大き過ぎると、管の強度が低下して使用中に破損しやすくなる。逆に、溝の深さや幅が小さ過ぎると、折断に大きな力が必要となるので、いずれも好ましくない。また、端末管１には、注入材を地山に注入するための透孔（円形ないし角形の通孔あるいはスリット）を設けてもよい。なお、上記環状溝としては、所定の位置で折断することができるものであればよく、その溝底の一部に部分的に内外に通ずる透孔（スリット等）を形成しても構わない。
【００１４】
端末管１の前端部には、先行の鋼管に接続するためのねじ部（図示例では雌ねじ部）１ａが設けられ、先端部から短い距離（例えば２００ｍｍ程度）だけ後方に第１の環状溝２（ａ）が設けられており、先端部からこの第１の環状溝２（ａ）までが先端区分Ｓとなっている。同様な環状溝２は樹脂管全体で３個設けられており、第１の環状溝２（ａ）と第２の環状溝２（ｂ）の間が第１区分Ａ、第２の環状溝２（ｂ）と第３の環状溝２（ｃ）との間が第２区分Ｂ、第３の環状溝２（ｃ）から樹脂管の後端部に至る部分が第３区分Ｃとなっている。
【００１５】
端末管１の上記第３の区分Ｃの後端部には、雄ねじ部１ｂが設けられている。この端末管１の前側の雌ねじ部１ａは、先行の鋼管の後端部の雄ねじ部に螺着され、後側の雄ねじ部１ｂには該端末管１の後端部に嵌着される栓１５（図示例ではゴム栓）の外面を押えるストッパ２０が螺着される。
【００１６】
ゴム栓１５には、注入管（ホース）、パッカ用ホース等を挿通するための前後に貫通する複数の通孔１６，…（図示例では５個）が穿設されており、外周部は取り付け時に奥側となる部分の径が小さく外側の径が大きくなるような傾斜面として形成されている。また、ストッパ２０は、前記ゴム栓１５の逸脱を防止するためのもので、端末管１の雄ねじ部１ｂに螺着される雌ねじ部２０ａを備えた筒体であり、その外側端部にはゴム栓１５に係合する環状の内向フランジ２０ｂが設けられている。なお、栓１５の材質はゴムに限らず他の適当な材質のものでよい。また、ゴム栓１５の形状は、図示例のものに限らず、例えば逆止弁がついているもの等、他の形状でもよい。
【００１７】
次に、この端末管１を用いるトンネル掘削工法について説明する。まず、パイロットビットで地山Ｍに穿孔するとともに、鋼管Ｐを地山に引き込んで行く。この場合のビットとしては、穿孔後に穴内に残留させるワンユースビットや、穿孔後に口径を収縮させて鋼管内を通して回収することのできる拡縮可能なビットを用いるが、例えばきわめて軟弱な地山等では、鋼管の外径よりも口径の小さいビットを使用することも可能な場合がある。上記鋼管は通常長さが３ｍ程度であるため、複数本（例えば４本）を継ぎ合わせて打設するが、本発明の端末管１は、直列に継ぎ合わせた管列の最後尾の管として使用される。上記鋼管Ｐは、通常はトンネル断面に対し円周方向１２０度の角度にわたって、例えば打設角度上向き８度で２９本程度打設する。
【００１８】
所定長さで鋼管を打設したら、ビットとさく孔ロッドを鋼管の内部を通して回収し、注入材を注入する。ビットがワンユースビット（いわゆるロストビット）の場合は、ビットをさく孔された穴内に残留させ、さく孔ロッドのみを回収する。上記注入材の注入は、最後尾の端末管１の後端部にゴム栓１５を取り付け、該ゴム栓１５の通孔１６，…に注入用ホースを挿通して、外部に設けた注入ポンプで注入材、例えばシリコンレジン（ウレタン系）を注入する。実際の注入に際しては、例えば、打設した鋼管（ＡＧＦ鋼管）の内部に小径のインサート管を挿入し、該インサート管の外周部に所定間隔で布製パッカー等の仕切り部材を装着しておく。
【００１９】
注入用ホースは、前記布製パッカー内に注入材を注入するホースと、該パッカーによって仕切られた区間の鋼管内に注入材を注入するホースとがあり、布製パッカー内に注入材を注入すると、該パッカーが膨張して鋼管内壁に密着するため、鋼管の内部が前後に仕切られ、注入材がパッカーで仕切られた各区間に供給されたのち、鋼管に設けられている透孔から地山に送り込まれる。このようにして注入材が地山に浸透させられるのである。地山に浸透した注入材Ｆは硬化して地山を補強する。
【００２０】
注入材の注入が終わったら、掘削装置例えばバックホーで該地山の下側を前向きに１ｍ程度掘削する。すると、傾斜して打設されている端末管１の後部が露出するので、上記バックホーで下向きに押圧してこの露出部分を折断する。このとき、端末管上面部分にバックホーの爪を当てて下向きの力を加えると、肉が薄くなっている環状溝２の位置で管が折損する。この端末管１は、合成樹脂で作られており、外周部に環状溝２が設けられているので、内部に注入材が充填されていても折断は容易である。
【００２１】
環状溝２の位置で折断された端末管は、内部に注入材が充填されたままで産業廃棄物として処理される。
【００２２】
上記掘削した部分の内側に支保工３０を建て込み、内面にモルタルを吹き付ける。しかるのち、再度掘削装置（バックホー）で１ｍ程度前向きに掘削を行い、露出した端末管の折断と、支保工の建て込みとモルタルの吹き付けを行う。以下同様の手順で作業を繰り返す。
【００２３】
上記手順を繰り返すと、掘削装置で掘削しても端末管が露出しなくなるので、端末管の折断を行う必要がなくなるが、所定量（例えば１ｍ程度）の掘削と、支保工の建て込みと、モルタルの吹き付けをさらに数回（例えば５回）繰り返す。これにより、打設した鋼管の中間部まで掘削されたことになるので、掘削予定個所の周囲に新たに鋼管の打設を行い、同様な手順で作業を繰り返せばよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、地山に打設される最後尾の管として、複数の環状溝により複数区間に区分された合成樹脂製の管を使用するので、鋼管打設後に該鋼管打設位置の下側を掘削する時に露出する合成樹脂製端末管の端部を簡単に折り取ることが可能となるとともに、該折り取られた部分は、内部の硬化した注入材とともにそのまま産業廃棄物として処理することが可能となり、作業能率を大幅に向上させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地山補強用端末管の正面図である。
【図２】そのＸ部の一部断面図である。
【図３】ゴム栓取り付け状態を表す正面図である。
【図４】その要部の拡大断面図である。
【図５】掘削工法の説明図である。
【図６】従来の掘削工法の説明図である。
【図７】地山補強法の説明図である。
【符号の説明】
１      端末管
２      環状溝
１５      ゴム栓
２０      ストッパ
Ｐ      補強用鋼管
【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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