(57)【要約】【課題】充填材の注入手段に工夫を施すことにより、健全性を維持しつつ充填材の注入量を飛躍的に削減できる等、合理的、且つ経済的にトンネル構造の安定化を図ることができるトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具を提供する。【解決手段】空洞部３へ向かって覆工コンクリート１を貫通させた複数の注入孔４を、同覆工コンクリート１の天端部及びその周方向Ｙ両側の位置で、且つトンネル軸方向Ｘにそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔４…のうち、高低の低い列の注入孔４ａ、４ｂから高い列の注入孔４ｃへ充填材５を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔４ｃ以外の低い列の注入孔４ａ、４ｂへは充填材５を定量注入し、該天端部に設けた注入孔４ｃのみ充填材５を圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体に充填材５を注入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入するトンネルの裏込注入方法において、
前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、
前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする、トンネルの裏込注入方法。
【請求項２】
前記複数の注入孔は、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計３列〜１３列に整列させて設けることを特徴とする、請求項１に記載したトンネルの裏込注入方法。
【請求項３】
前記複数の注入孔を、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計５列〜１３列に整列させて設ける場合であって、
前記複数の注入孔のうち、天端部に設けた注入孔を境として、一側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入し、次に他側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することを特徴とする、請求項１又は２に記載したトンネルの裏込注入方法。
【請求項４】
前記複数の注入孔は、前記覆工コンクリートを平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に配設することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したトンネルの裏込注入方法。
【請求項５】
前記充填材は、発泡倍率が１２倍、３０倍、又は４０倍のウレタンから成ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載したトンネルの裏込注入方法。
【請求項６】
前記覆工コンクリートの打設スパン毎に行うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載したトンネルの裏込注入方法。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載したトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具であって、
前記注入器具は、前記注入孔に挿入される注入管と、注入ホースと、該注入管と注入ホースとを一連に接続するソケット及びプラグとからなり、
前記注入管の下端部と接続されたソケットが、前記注入孔の挿入口に嵌め込まれて該注入管を注入孔へ貫通するように起立させておき、前記ソケットにプラグが連結され該プラグに注入ホースが接続されると前記注入管と注入ホースとが一連に接続されて、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入する構成となることを特徴とする、注入器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入・充填してトンネル構造を補強し安定化を図るトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルには、覆工コンクリートの背面と地山との間に空洞部（空隙部）が生じている場合がある。空洞部があると、地山に緩みを生じさせる虞があるほか、局所的に不均等な荷重（偏圧）が作用し、覆工コンクリートにひび割れが発生するなどの問題がある。そこで従来、前記空洞部に充填材を注入（裏込注入）することで、覆工コンクリートおよび地山、ひいてはトンネル構造を補強して安定化を図る技術が種々開示されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１〜４に係る技術は、充填材の材料、注入管及びその取付治具、或いは局所（限定）的な充填方法等に着眼した発明であり、前記空洞部に平面的な広がりがある場合のトンネルの裏込注入方法（主に、覆工コンクリートに穿設する注入孔の配置形態、注入孔への注入手順、注入手段を指す。）に着眼した発明は、現状では見当たらない。
【０００４】
ところで、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に平面的な広がりがある場合のトンネルの裏込注入方法について、具体的に提案したマニュアルがある（非特許文献１〜３参照）。各マニュアルには、覆工コンクリートに穿設する注入孔の配置形態、注入孔への注入手順、注入手段等が詳細に記されている。
以下、各マニュアルを踏まえ、近年、一般的に行われているトンネルの裏込注入方法の概要を簡潔に説明する。
【０００５】
１）複数の注入孔は、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計３列〜１３列（特には３列）の千鳥格子状に整列させてバランスよく設ける。
２）注入手順は、原則、トンネル縦断方向で高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ一列毎に片押しで注入する。
３）注入手段は、複数の注入孔のすべてに、０．２ＭＰａ程度を基準とする圧力注入を行う。充填確認は、注入量と注入圧を同時に監視しながら行う。
４）注入器具は、充填材に発泡ウレタン（非セメント系）を用いる場合は、予め注入管をその下端部（口元）を覆工コンクリート表面から突き出させた（露出させた）状態で注入孔に挿入し、コーキングを施して該注入管をセットしておき、注入作業の際に、前記注入管の口元に注入ホースを接続し、該接続部を、単に番線等の締め付け部材で締め付ける構成で実施する。
【０００６】
ところで、非特許文献２には、打設スパン毎に、覆工コンクリート天端部周辺９０度の範囲内の空洞部に充填材が圧力注入（いわゆる完全充填）されれば、トンネル構造の安定化を十分に図ることができるので、当該非特許文献２が発行された平成１９年３月以降、前記天端部周辺９０度の範囲内の空洞部に充填材を圧力注入する方法が推奨されている。
ちなみに、これ以前に発行された非特許文献１には、前記天端部周辺９０度の範囲が示されていなかったため、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部の全範囲（全体）に充填材を圧力注入する必要があると解されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４９２５０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７８９１号公報
【特許文献３】特開２００７−１６５０４号公報
【特許文献４】特開２００７−１６５０４号公報
【非特許文献１】「土木研究所資料  道路トンネル変状対策工マニュアル（案）」ＩＳＳＮ  ０３８６−５８７８  土木研究所資料第３８７７号，  独立行政法人土木研究所  基礎道路技術研究グループ（トンネルチーム），  平成１５年２月，  第１１４〜１１８頁
【非特許文献２】「トンネル補修工法に関する手引き（案）」  国土交通省  中国地方整備局，  平成１９年３月，  第２１〜２３頁
【非特許文献３】「トンネル補修・改築マニュアル（案）」  ジェオフロンテ研究会  新技術相互利用分科会  トンネルの改築・補修ＷＧ，  ２００８年３月１４日，  第１９４〜１９４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ａ）非特許文献２より、覆工コンクリート天端部周辺９０度の範囲内の空洞部に充填材が圧力注入されていればトンネル構造の安定化を図ることができるとの認識はあるものの、現状では、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部の全範囲（全体）に充填材を圧力注入する方法が多く実施されている。
しかし、前記圧力注入は、地山に生じた多数（無数）の小さい隙間にも充填材が密実に注入されてしまう点が懸念される。
というのも、前記小さい隙間の有無は、トンネル構造の安定化を図る上で影響を与えないことが本出願人によるコア抜き確認等の健全性を調査する実験結果で分かっている。よって、空洞部だけでなく、小さい隙間に注入される充填材に要するコストが無駄で、不経済であった。
【０００９】
すなわち、前記空洞部の全範囲に充填材を圧力注入する方法はもとより、前記天端部周辺９０度の範囲内の空洞部に制限して充填材を圧力注入する方法であったとしても、地山に生じた多数の小さい隙間に多くの充填材が密実に注入される結果、注入孔（削孔）から求めた空洞容積に対し、充填材の最終注入量が必要以上に多すぎて、不経済であるという問題があった。
以下、前記空洞部の全範囲に充填材を圧力注入した本出願人による実施結果を一例として記す。
【００１０】
前記空洞容積が７８（ｍ３）の場合に、前記最終注入量が１９３（ｍ３）。
前記空洞容積が２１７（ｍ３）の場合に、前記最終注入量が５２５（ｍ３）。
前記空洞容積が５４１（ｍ３）の場合に、前記最終注入量が１，１３６（ｍ３）。
前記空洞容積が１，２３１（ｍ３）の場合に、前記最終注入量が３，２９２（ｍ３）。
前記空洞容積が１，４８７（ｍ３）の場合に、前記最終注入量が３，５６１（ｍ３）。
上記５つの実施例を平均すると、注入孔から求めた空洞容積に対し、実に約２．４５倍もの多くの充填材を注入していることが分かった。
【００１１】
また、圧力注入は、注入量と注入圧（例えば、０．２ＭＰａ）を同時に監視しながら行われるので、精緻な作業が要求され、手間がかかる。よって、すべての注入孔へ充填材を圧力注入で注入すると、煩雑であり、注入作業が長期化する問題もあった。
したがって、上述した本出願人による実験結果および実施結果を踏まえると、従来の前記各マニュアルに基づくトンネルの裏込注入方法は、不合理、且つ不経済であると云わねばならない。
【００１２】
Ｂ）次に注入器具に着目すると、従来は、注入作業の際に、前記注入管の口元に注入ホースを接続し、該接続部を、単に番線等の締め付け部材で締め付けて実施していた。
よって、特に圧力注入を実施しているときは、急激な圧力上昇が発生する等して注入管の口元から注入ホースが抜け外れ、注入中の未発泡材料（充填材）が漏出する問題があった。
前記未発泡材料は、発泡が完全に終了していない状態のため、通行中の車両へ飛散（落下）すると、付着力が極めて強く、取り除くことが至難となる。また、比重が軽い（０．０３ｇ／ｃｍ３未満）ため、運転者の前方に飛散したとき、交通事故の発生が危惧される。さらに、なにより注入作業が遅延するほか、充填材に要するコストがその分無駄になり、不経済であった。
【００１３】
また、注入管の下端部（口元）を覆工コンクリート表面から露出させた状態でセットするので、注入作業終了後に当該露出部をサンダー等でカットする作業が必要となり、手間がかかる。加えてこの作業は、カット時に充填材及び注入管の粉が飛散するため作業環境が悪化するという問題もあった。
さらに、従来の注入ホースは耐熱性を有さないものが多い。よって、充填材として発泡ウレタンを用いる場合、ウレタンの発泡により熱（１５０〜１７０℃）が生じる結果、注入ホースが破れて充填材が漏出する危惧があった。耐圧性も十分とは云えなかった。
【００１４】
本発明の目的は、本出願人による覆工コンクリート等の健全性を調査する実験結果、および従来技術（上記各マニュアル）に基づく実施結果を踏まえ、充填材の注入手段に工夫を施すことにより、前記健全性を維持しつつ充填材の注入量を飛躍的に削減できる等、合理的、且つ経済的にトンネル構造の安定化を図ることができるトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入するトンネルの裏込注入方法において、
前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、
前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔は、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計３列〜１３列に整列させて設けることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔を、覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置に左右同数ずつ、計５列〜１３列に整列させて設ける場合であって、
前記複数の注入孔のうち、天端部に設けた注入孔を境として、一側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入し、次に他側部分に設けた低い列の注入孔から高い列の注入孔へ順に充填材を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記複数の注入孔を、前記覆工コンクリートを平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に配設することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記充填材は、発泡倍率が１２倍、３０倍、又は４０倍のウレタンから成ることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した発明に係るトンネルの裏込注入方法において、前記覆工コンクリートの打設スパン毎に行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載した発明に係る注入器具は、前記請求項１〜６のいずれかに記載したトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具であって、
前記注入器具は、前記注入孔に挿入される注入管と、注入ホースと、該注入管と注入ホースとを一連に接続するソケット及びプラグとからなり、
前記注入管の下端部と接続されたソケットが、前記注入孔の挿入口に嵌め込まれて前記注入管を注入孔へ貫通するように起立させておき、前記ソケットにプラグが連結され該プラグに注入ホースが接続されると前記注入管と注入ホースとが一連に接続されて、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入する構成となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１〜６に係るトンネルの裏込注入方法によれば、複数列（３列〜１３列）に整列させて設けた注入孔のうち、トンネル縦断方向で高低の最も高い列（即ち、天端部）に設けた注入孔のみ圧力注入を行い、これ以外の低い列の注入孔には定量注入を行うので、以下の効果を奏する。
１）精緻な作業が要求され、手間がかかる圧力注入を、天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来技術と比し、注入作業を速やかに行うことができる。よって、工期の短縮に寄与できる等、経済性が高い。
２）地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、前記天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、充填量を飛躍的に削減でき、非常に経済的である。
３）覆工コンクリート等の健全性（空洞充填確認のための管理データ、コア抜き試験、内視鏡検査等）についても、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来方法の場合と同等に維持することができ、トンネル構造の安定化を図ることができる。
【００２３】
請求項７に係るトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具によれば、以下の効果を奏する。
４）注入管と注入ホースとを、ソケット及びプラグを介して強固に一連に連結して実施できるので、圧力注入する場合に急激な圧力上昇が発生する等しても、注入管の口元から注入ホース（又はソケット）が抜け外れる虞がない。よって、注入中の未発泡材料（充填材）が漏出することもないので、施工性、経済性、安全性に優れている。
５）注入作業終了後に注入管の下端部からソケットを外すと、注入管の下端部は注入孔内に必然的に収まるので（図７参照）、従来方法のような注入管の下端部をカットする手間も省ける。また、注入孔の下端開口部を塞ぐコーティング作業にスムーズに移行できるので作業性がよい。さらに、カット時に充填材及び注入管の粉が飛散する虞もないので作業環境が悪化することもない。
６）その他、注入ホース又は注入管に耐熱性、耐圧性を有する材質を用いることにより、作業効率をさらに高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】Ａは、実施例１に係るトンネルの裏込注入方法を適用するトンネルを概略的に示した立面図であり、Ｂは、覆工コンクリートの空洞部を概略的に示した平面図である。
【図２】Ａは、図１に係る覆工コンクリートの背面の空洞部に充填材を定量注入した充填状況を概略的に示した立面図であり、Ｂは、該充填状況を概略的に示した平面図である。
【図３】Ａは、図２に係る覆工コンクリートの背面の空洞部にさらに充填材を定量注入した充填状況を概略的に示した立面図であり、Ｂは、該充填状況を概略的に示した平面図である。
【図４】Ａは、図３に係る覆工コンクリートの背面の空洞部にさらに充填材を圧力注入した充填状況を概略的に示した立面図であり、Ｂは、該充填状況を概略的に示した平面図である。
【図５】本発明に係るトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具を示した立面図である。
【図６】図５に係る注入器具の分解図である。
【図７】充填材の注入作業終了後にソケットを外した状態を示した立面図である。
【図８】実施例２に係るトンネルの裏込注入方法を適用するトンネルを概略的に示した立面図である。
【図９】図８に係る覆工コンクリートの空洞部を概略的に示した平面図である。
【図１０】図８に係る覆工コンクリートの背面の空洞部に充填材を定量注入した充填状況を概略的に示した立面図である。
【図１１】図１０に係る前記充填状況を概略的に示した平面図である。
【図１２】図１０に係る覆工コンクリートの背面の空洞部にさらに充填材を定量注入した充填状況を概略的に示した立面図である。
【図１３】図１２に係る前記充填状況を概略的に示した平面図である。
【図１４】図１２に係る覆工コンクリートの背面の空洞部にさらに充填材を圧力注入した充填状況を概略的に示した立面図である。
【図１５】図１４に係る前記充填状況を概略的に示した平面図である。
【図１６】本出願人による実験結果をまとめた表である。
【図１７】図１６にかかる実験結果をまとめたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係るトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリートの背面と地山との間に生じた空洞部に充填材を注入するトンネルの裏込注入方法において、前記空洞部へ向かって覆工コンクリートを貫通させた複数の注入孔を、同覆工コンクリートの天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向にそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔のうち、高低の低い列の注入孔から高い列の注入孔へ充填材を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔以外の低い列の注入孔へは充填材を定量注入し、該天端部に設けた注入孔のみ充填材を圧力注入することにより、前記空洞部のほぼ全体に充填材を注入することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
要するに、このトンネルの裏込注入方法は、精緻な作業が要求され、手間がかかり、且つ地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、トンネル縦断方向で高低の最も高い列（即ち、天端部）に設けた注入孔のみに制限し、該注入孔を除いた低い列の注入孔には充填材を定量注入することにより、非常に合理的、且つ経済的に覆工コンクリートおよび地山、ひいてはトンネル構造の安定化を図る技術的思想に立脚している。
以下、本発明に係るトンネルの裏込注入方法および同方法に用いる注入器具の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１〜図４は、実施例１に係るトンネルの裏込注入方法を概略的に示している。
このトンネルの裏込注入方法は、覆工コンクリート１の背面と地山２との間に生じた空洞部３に充填材５を注入する方法であり、前記空洞部３へ向かって覆工コンクリート１を貫通させた複数（図示例では打設スパンＳ毎に９個）の注入孔４を、同覆工コンクリート１の天端部及びその周方向両側の位置で、且つトンネル軸方向Ｘにそれぞれ間隔をあけて整列させて設け、前記複数の注入孔４のうち、高低の低い列の注入孔４から高い列の注入孔４へ充填材５を注入するに際し、前記天端部に設けた注入孔４ｃ以外の低い列の注入孔４ａ、４ｂへは充填材５を定量注入し、該天端部に設けた注入孔４ｃのみ充填材５を圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体に充填材５を注入する（請求項１記載の発明）。
前記注入孔４（４ａ〜４ｃ）へ充填材５を注入する手段は、図５に示したように、前記注入孔４へ貫通させてセットした注入器具１０を用いて行う。該注入器具１０の具体的な構成は後述する。
ちなみに、前記天端部に設ける注入孔４ｃを、トンネル天端（最頂部）から若干ずらした位置（近傍位置）に設けているのは、トンネル天端に設けると車両通行を全面禁止しなければならない車両通行規制上の問題からである。
【００２７】
なお、本実施例１に係る注入孔４は、覆工コンクリート１の天端部及びその周方向Ｙ（図１Ｂ等参照）両側の位置に左右同数（１列）ずつ、１５００〜１７００ｍｍ程度の間隔をあけて計３列に設けて実施しているが、これに限定されない。前記空洞部３の大きさやトンネルの大きさ（トンネル内空断面積）に応じ、覆工コンクリート１の周方向（Ｙ）へ３列〜１３列の間で適宜設計変更可能である。ちなみに後述する実施例２では、５列に整列させた場合の実施例を示している。
これに伴い、本実施例１に係る注入孔４（径（φ）＝２８〜３０ｍｍ程度）は、前記覆工コンクリート１を平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に計９個設けて実施しているが、穿設個数は勿論これに限定されない。ただし、隣接する注入孔４と、１５００〜１７００ｍｍ程度の間隔をあけて設けることが好ましい。
本実施例１に係る覆工コンクリート１の打設スパンＳは、１０．５ｍであるが、６ｍ、９ｍ、又は１２ｍで実施する場合もある。
また、前記充填材５は、比重が軽く、発泡倍率が大きいものが好ましい。ちなみに、本実施例１では、発泡倍率が４０倍の発泡ウレタンが用いられているが、発泡倍率が１２倍、又は３０倍の発泡ウレタンで実施することもできる。該発泡ウレタンは、４０〜６０秒程度で急速に固化（硬化）する性質を有するので施工時のロスがなく、作業性が良い。
【００２８】
この実施例１に係るトンネルの裏込注入方法は、具体的に以下の手法で行う。
先ず、図２Ａ、Ｂに概略的に示したように、高低の低い列の注入孔４ａ、４ｂのうち左側の注入孔４ａに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ａ１→４ａ２→４ａ３の順に充填材５を定量注入する。
【００２９】
前記定量注入とは、隣接する注入孔（例えば、４ａ２、４ｃ１）へ充填材５の流出（リーク）が確認されるか否かに拘わらず、予め設定された充填量を所要の注入孔（例えば、４ａ１）へ注入すると注入作業を終了する方法であり、前記充填量は、施工時の注入孔（例えば、４ａ１）の削孔検尺結果等、汎用される方法により設定される。以下の実施例２についても同様の技術的思想とする。
【００３０】
次に、図３Ａ、Ｂに概略的に示したように、右側の注入孔４ｂに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ｂ１→４ｂ２→４ｂ３の順に充填材５を定量注入する。
【００３１】
しかる後、図４Ａ、Ｂに概略的に示したように、高低の最も高い列（天端部）の注入孔４ｃに、トンネル軸方向に沿って注入孔４ｃ１→４ｃ２→４ｃ３の順に充填材５を圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体（全域）に充填材５を注入する。
【００３２】
前記圧力注入は、従来の裏込注入方法で採用される手法とほぼ同様の手法で行う。すなわち、注入量と注入圧を同時に監視しながら注入作業を進める。覆工コンクリート１に、０．２ＭＰａ程度以上の圧力が加わらないように管理する。また、覆工コンクリート１に新たなひび割れ等の変状を発生させないように監視する。このようにして、覆工コンクリート１に、０．２ＭＰａ程度以上の圧力が作用した場合、直ちに注入作業を中止し、次の注入孔への注入作業を行う。以下の実施例２についても同様の技術的思想とする。
【００３３】
以上の作業工程を、覆工コンクリート１の打設スパン毎（複数スパン毎でも可）に繰り返し行い、前記空洞部３のほぼ全体を充填するのである。
【００３４】
なお、本実施例１では、低い列の注入孔４ａ、４ｂのうち、左側の注入孔４ａから注入作業を開始したが、右側の注入孔４ｂから開始してもよい。
また、覆工巻厚が薄く、充填材の偏り（片寄り）によって覆工コンクリート１が変形し、新たなひび割れが発生する虞のある場合は、左右交互（４ａ１→４ｂ１→４ａ２→４ｂ２→・・・）に注入し、バランスのとれた注入手順で実施してもよい。
【００３５】
次に、本実施例１に係るトンネルの裏込注入方法に用いる注入器具１０について説明する。
この注入器具１０は、図５に示したように、前記注入孔４内へ挿入される注入管１１と、注入ホース１２と、該注入管１１と注入ホース（攪拌ホース）１２とを一連に接続するソケット（例えば、公知の水栓ソケット）１３及びプラグ（例えば、水栓ソケット用プラグ）１４とからなる。
本実施例では、図６に示したように、前記注入管１１の下端部が嵌め込まれて接続されたソケット１３を、予め穿設した注入孔４の挿入口に嵌め込み、前記注入管１１が注入孔４へ貫通するように起立させておく。この状態で、実際に注入孔４へ注入作業を行うに際し、前記注入ホース１２と接続されたプラグ１４を前記ソケット１３にねじ込んで（又は嵌め込んで）強固に連結する。そうすると、前記注入管１１と注入ホース１２とが一連に接続され、覆工コンクリート１の背面と地山２との間に生じた空洞部３に充填材５を注入する作業を行うことができる（図５参照）。なお、前記ソケット１３に先ずプラグ１４をねじ込んで（又は嵌め込んで）強固に連結した後、該プラグ１４に注入ホース１２を接続する手順で実施することも勿論できる。
【００３６】
前記ソケット１３は、上方の小径筒部と下方の大径筒部とからなり、該上方の小径筒部内に前記注入管１１の下端部が深く密接に差し込まれて接続される。前記小径筒部の内径は上方から下方へ向かって幅狭のテーパー状に形成されており、前記注入管１１の下端部は容易に抜け外れない構成とされている。
本実施例に係るソケット１３は、前記上方の小径筒部の外径が、前記注入孔４の孔径（２８〜３０ｍｍ程度）より僅かに小径とし、下方の大径筒部の外周面に鉛直に設けたリブ１３ａが、前記注入孔４の下端開口部の孔内面へ、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度食い込んで摩擦力（固定力）を得る構成で嵌め込まれている。前記ソケット１３の大径筒部の内周面には雌ねじが切られており、前記プラグ１４の上部（挿入部）に形成された雄ねじがねじ込まれて固定されている。
なお、前記注入管１１の上端は、前記地山２から５０ｍｍ程度離して位置決めすることが注入作業上好ましい（図７参照）。
また、前記注入ホース１２の中には、耐圧性を向上させるべく、ビニロン繊維（φ＝０．１〜０．２ｍｍ）が網状に組み込まれている。注入管１１および注入ホース１２には、耐熱性を有する材質を用いることが好ましい。
なお、図示は省略するが、圧力注入を行う場合には圧力計を設備する。ちなみに図中の符号１５は、注入管１１の外周面と注入孔４の内周面との隙間を埋め、空洞部３へ充填した充填材５が固化する前に注入孔４を逆流してトンネル内部に向かって漏出することを防ぐウエスを示し、符号１６はホースバンドを示している。
【００３７】
注入作業を終了した後は、前記注入管１１から前記ソケット１３を引き抜き、注入ホース１２とプラグ１４のみ次の注入孔４へ移動させ、次の注入孔４へ予めセットしておいた別異の注入管１１が接続されたソケット１３へ当該プラグ１４を連結する手法で順に行う（図６を援用して参照）。前記注入管１１から引き抜いたソケットはストックしておく。
一方、注入作業が終了し、ソケット１３を引き抜いた注入管１１は埋め殺し、図７に示したように、注入孔４の下端開口部をエポキシ樹脂１７でコーティング（シール）する等の仕上げを行う。
【実施例２】
【００３８】
図８〜図１４は、実施例２に係るトンネルの裏込注入方法を概略的に示している。
この実施例２は、上記実施例１が複数の注入孔４を、覆工コンクリート１の周方向Ｙへ３列に整列させて実施しているのに対し、５列に整列させて実施していることが主に相違する。
なお、複数の注入孔５を５列に整列させて実施すると、注入手順のバリエーションは大きく広がる。よって図示例では、注入作業の迅速性（連続性）、およびトンネル構内の車両通行規制の緩和等を考慮し、最も合理的な注入手順で実施している。
【００３９】
即ち、この実施例２に係るトンネルの裏込注入方法は、前記覆工コンクリート１を貫通する複数（図示例では打設スパンＳ毎に１７個）の注入孔４を、同覆工コンクリート１の天端部及びその周方向両側の位置に左右同数（２列）ずつ、計５列に整列させて設け、該５列に設けた複数の注入孔４のうち、天端部に設けた注入孔４ｅを境として、一側部分（図示例では左側）に設けた低い列の注入孔４ａから高い列の注入孔４ｃへ順に充填材５を定量注入し、次に他側部分（図示例では右側）に設けた低い列の注入孔４ｂから高い列の注入孔４ｄへ順に充填材５を定量注入した後、前記天端部に設けた注入孔４ｅのみ充填材５を圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体に充填材５を注入する（請求項３記載の発明）。
前記注入孔４（４ａ〜４ｅ）へ充填材５を注入する手段は、既に説明した前記注入器具１０を用いて行う（前記段落[0035]〜[0037]参照）。
【００４０】
なお、本実施例２に係る覆工コンクリート１の打設スパンＳは、上記実施例１と同様に、１０．５ｍであるが、６ｍ、９ｍ、又は１２ｍで実施する場合もある。
本実施例２に係る注入孔４（径（φ）＝２８〜３０ｍｍ程度）は、前記覆工コンクリート１を平面方向からみて、ほぼ千鳥格子状に計１７個設けて実施しているが、穿設個数は勿論これに限定されない。ただし、隣接する注入孔４と、１５００〜１７００ｍｍ程度の間隔をあけて設けることが好ましい。
また、前記充填材５は、上記実施例１と同様に、発泡倍率が４０倍のウレタンが好適に用いられるが、発泡倍率が１２倍、又は３０倍の発泡ウレタンで実施することもできる。
【００４１】
この実施例２に係るトンネルの裏込注入方法は、具体的に以下の手法で行う。
先ず、図１０と図１１に概略的に示したように、天端部に設けた注入孔４ｅを境として、一側部分（図示例では左側）に設けた低い列の注入孔４ａに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ａ１→４ａ２→４ａ３の順に充填材５を定量注入する。次に、隣接する高い列の注入孔４ｃに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ｃ１→４ｃ２→４ｃ３→４ｃ４の順に充填材５を定量注入する。
なお、注入孔４ａを注入した後、隣接する注入孔４ｃに注入する意義、すなわち注入孔４ａを注入した後、対局する注入孔４ｂへ注入する手順を採用しないのは、注入作業の作業効率性がよく、車両通行規制の煩雑化を回避できるからである。
【００４２】
次に、図１２と図１３に概略的に示したように、他側部分（図示例では右側）に設けた低い列の注入孔４ｂに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ｂ１→４ｂ２→４ｂ３の順に充填材５を定量注入する。次に、隣接する高い列の注入孔４ｄに、トンネル軸方向Ｘに沿って注入孔４ｄ１→４ｄ２→４ｄ３→４ｄ４の順に充填材５を定量注入する。
【００４３】
しかる後、図１４と図１５に概略的に示したように、前記天端部に設けた注入孔４ｅに、トンネル軸方向に沿って注入孔４ｅ１→４ｅ２→４ｅ３の順に充填材５を圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体に充填材５を注入する。
以上の作業工程を、覆工コンクリート１の打設スパン毎（複数スパン毎でも可）に繰り返し行い、前記空洞部３のほぼ全体を充填するのである。
【００４４】
なお、本実施例２では、図中左端の注入孔４ａから注入作業を開始したが、右端の注入孔４ｂから開始してもよい。
また、覆工巻厚が薄く、充填材の偏りによって覆工コンクリート１が変形し、新たなひび割れが発生する虞のある場合は、左右交互（４ａ１→４ｂ１→４ｃ１→４ｄ１→・・・）に注入し、バランスのとれた注入手順で実施してもよい。
要するに、前記注入孔４へ充填材５を注入する手順は、図示例で説明した手順が最良の形態であるが、天端部に設けた注入孔４ｅ（４ｅ１〜４ｅ３）へ注入した充填材５が、その両側の注入孔４ｃおよび４ｄへ事前に定量注入した充填材５で堰き止められる構成であれば、種々のバリエーションでの実施が可能である。
【００４５】
さらに、本実施例２では、複数の注入孔４を、覆工コンクリート１の天端部及びその周方向両側の位置に左右同数（２列）ずつ、計５列に整列させて実施しているが、これに限定されない。
図示は省略するが、例えば、複数の注入孔４を、覆工コンクリート１の天端部及びその周方向両側の位置に左右３列（又は４列又は５列又は６列）ずつ、計７列（又は９列又は１１列又は１３列）に整列させて実施することもできる。このような場合でも、上記実施例２と同様に、天端部に設けた注入孔を境とし、一側部分と他側部分に２分して、片側ずつ低い列の注入孔から高い列の注入孔に順に充填材を定量注入し、最後に天端部に設けた注入孔に圧力注入することにより、前記空洞部３のほぼ全体を充填できるのである。
【００４６】
したがって、上記実施例１、２に係るトンネルの裏込注入方法によれば、覆工コンクリート１の周方向Ｙに複数列（特には３列〜１３列）に整列させた前記注入孔４のうち、トンネル縦断方向で高低の最も高い天端部に設けた注入孔のみ圧力注入を行い、これ以外の低い列の注入孔には定量注入を行うので、以下の効果を奏する。
１）精緻な作業が要求され、手間がかかる圧力注入を、天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、すべての注入孔に対して圧力注入を行う従来技術と比し、注入作業を速やかに行うことができる。よって、工期の短縮に寄与できる等、経済性が高い。
２）地山に生じた多数の小さい隙間にも充填材が密実に注入される虞が高い圧力注入を行う部位を、前記天端部に設けた注入孔のみに制限できるので、充填量を飛躍的に削減でき、非常に経済的である。
ちなみに図１６は、本出願人による非公知の実験結果を表で示している。本出願人は、２１回もの実験を行った。その結果、前記２１回の実験例を平均すると、注入孔４から求めた空洞容積に対し、約１．２６倍の充填量で空洞部３のほぼ全体を充填できていることが分かった。この実験結果を、図１７に示すようにグラフ化すると、ほぼ正比例となり、当該実験の正確性を裏付けている。
これは、注入孔に対するすべての注入作業を圧力注入で行う従来方法の約２．４５倍（前記段落[0010]参照）の充填材５の充填量と比し、飛躍的に削減できていることがわかる。具体的に、例えば、空洞容積が１０００（ｍ３）の場合に、従来方法では、約２４５０（ｍ３）もの充填材５を必要とするのに対し、本発明によると、約１２６０（ｍ３）の充填材５で足り、ほぼ半減する。費用に換算すると、場合によっては数億円程度の格差が生じることもある。
３）また、前記２）の実験中、及び実験後の覆工コンクリート等の健全性（空洞充填確認のための管理データ、コア抜き試験、内視鏡検査等）を調査した結果、具体的な数値等は割愛するが、前記従来方法と同等に維持でき、トンネル構造の安定化を図ることができることが分かった。
【００４７】
以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【符号の説明】
【００４８】
１    覆工コンクリート
２    地山
３    空洞部
４    注入孔
５    充填材
１０    注入器具
１１    注入管
１２    注入ホース
１３    ソケット
１３ａ  リブ
１４    プラグ
１５    ウエス
１６    ホースバンド
１７    エポキシ樹脂
【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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