JP2000320290A

JP2000320290A - 長尺フェース注入工法

Info

Publication number: JP2000320290A
Application number: JP11129450A
Authority: JP
Inventors: Sadahide Kamamura; 禎英鎌村; Shigemi Matsumoto; 茂美松本
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】自立が困難な山岳トンネルの切羽の自立を安
定させる。【解決手段】トンネル切羽面２から、切羽以奥に向け
てほぼ水平方向をなして、単位長さのインナロッドとア
ウタケーシングロッドとからなる２重管構造ボルト１５
を、所定長さの埋設ごとに接続して打設していき、設計
ロッド長分の埋設を完了した後にインナロッドのみを抜
管し、地山内に残置されたアウタケーシングロッド２０
内に注入材を注入してアウタケーシングロッド２０周囲
を補強し、切羽２の安定を図るようにした長尺フェース
注入工法であって、アウタケーシングロッド２０のう
ち、先頭管２２に後続する中間管２３及び端末管２４に
樹脂管を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は長尺フェース注入工
法に係り、山岳トンネル工事において、自立が困難な切
羽の安定を図るために、切羽に長尺の注入フェースボル
トを施工するようにした長尺フェース注入工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、山岳トンネル工事において、断層
破砕帯等に遭遇した場合等、切羽が自立せず、切羽の押
し出しや流れ目に沿った滑りの発生により崩壊してしま
い、掘進が困難な状況となることがある。このような場
合には切羽面と切羽以奥の地山の安定のために種々の補
強工法がとられている。たとえば従来の鏡ボルト工法で
は、鋼製ボルトあるいは掘削機械による破砕が容易なガ
ラス繊維補強（ＧＲＰ）ボルトを切羽の全面に対して水
平方向に所定ピッチで打設し、切羽面での崩壊を防止す
るようになっている。また、切羽からの湧水のおそれが
ない場合には切羽面に薄層の吹付コンクリートを施工し
て切羽の崩壊を防止している。

【０００３】ボルトによる地山拘束効果に加え、注入に
よる地山補強効果を期待した鏡注入ボルト工法がある
（図６参照）。たとえばこの工法では、トンネル５０の
天端５１及び上半の地盤安定のためにフォアパイリング
５２を先行打設するとともに、ロックボルトジャンボ５
６を用いて、長さ３ｍのφ２０〜２５ｍｍの鋼管有孔パ
イプボルト５５を切羽面に打設する。この有孔パイプボ
ルト５５の打設後に各パイプ５５内に注入材５７として
のシリカレジンフームを注入し、切羽以奥の地山安定を
図っている。そして支保工建て込み間隔（本例では１ｍ
ピッチ）の掘削が進行するたびに、次のサイクルで別の
ボルトパターンによる同数本のボルト打設を行い、切羽
全面の注入改良を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した鏡注
入ボルト工法を採用した場合には、切羽より３ｍ以奥の
先行ゆるみを防止することを期待できないため、地質条
件によっては切羽背面の地山から切羽面にかけて崩落が
起こるおそれがあり、十分なボルトとしての補強効果が
得られない。また、掘削の進行に伴い、掘削サイクルご
とに切羽面から露出した分の鋼管を溶断する必要があ
る。このため、切羽のボルト打設本数が多くなると、鋼
管の切断作業工程が作業工程のうち大きな割合を占め、
掘削作業の進行が十分確保できないという問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、切羽後方における地山状況
にも確実に対処でき、切羽の掘削作業の進行の低下を招
かないようにした長尺フェース注入工法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はトンネル切羽面から、切羽以奥に向けてほ
ぼ水平方向をなして、単位長さのインナロッドとアウタ
ケーシングロッドとからなる２重管構造ボルトを、所定
長さの埋設ごとに接続して打設していき、設計ロッド長
分の埋設を完了した後に前記インナロッドのみを抜管
し、地山内に残置された前記アウタケーシングロッド内
に注入材を注入して該アウタケーシングロッド周囲を補
強し、前記切羽の安定を図るようにした長尺フェース注
入工法であって、前記アウタケーシングロッドのうち、
先頭管に後続する中間管及び端末管に樹脂管を用いたこ
とを特徴とする。

【０００７】前記中間管は塩化ビニル管からなり、前記
先頭管と同様に注入材吐出孔が管周面に所定ピッチで形
成されたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の長尺フェース注入
工法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明
する。図１は本発明の長尺フェース注入工法によって、
トンネル１の切羽２の安定のために複数本の長尺フェー
スボルト１０が切羽面にほぼ水平をなして打設された状
態を示したトンネル切羽近傍におけるトンネル縦断面図
である。これらの長尺フェースボルト１０は、同図に示
した複数のブームを搭載したホイールタイプのドリルジ
ャンボ３によって所定のピッチをあけて切羽面２に打設
されたものである。なお、このトンネル１ではトンネル
天端４及び上半側壁上部の地山５の安定を図るために、
支保工６の建て込みピッチに合わせて所定本数のフォア
パイリング７が打設されている。

【０００９】図１に示した長尺フェースボルト１０は補
強パターンの１例として、１本約３ｍの単位管を接続し
て全長約１２ｍとした中空管状の継ぎボルト構造となっ
ている。この中空間管構造の部分は後述するように、２
重管の外管（以下、アウタケーシング２０と記す。）に
相当し、地山５内に残置される。このアウタケーシング
ロッド２０は、先端にリングビット２１が装着されてお
り、地山掘削時に油圧ドリフタ（図示せず）によって付
与された所定の押圧、回転力により地山５を削孔可能な
自穿能力を備えている。本実施の形態では先頭管２２と
して外径φ＝１１４．３ｍｍ（１００Ａ）、肉厚ｔ＝６
ｍｍの鋼管パイプ（たとえばＪＩＳＳＴＫ４００）が
使用されており、この先頭管２２の先端にリングビット
２１が装着されている（図２参照）。

【００１０】また、長尺フェースボルト１０のアウタケ
ーシングロッド２０は図１に示した全体構成にあるよう
に本実施の形態では、先頭管２２が長さ３ｍの鋼管であ
るのに対して、先頭管２２の後端に接続される中間管２
３には、先頭管２２と同径、同長の２本の塩化ビニル管
（ＶＰ１００）が用いられている。さらに中間管２３の
後端には終端部２４ａが切羽面１からトンネル側に突出
する端末管２４が接続されている。なお、中間管２３、
端末管２４の材質としては塩化ビニル樹脂に限られず、
削孔時の耐摩耗性、注入材に対しての耐薬品性が得られ
る樹脂管であれば、種々の管状体が採用可能である。

【００１１】以上に述べた各中空管状の外管としてのア
ウタケーシングロッド２０のうち、先頭管２２、中間管
２３の表面には図２に示したように、その周面全面にわ
たり所定間隔で注入材吐出孔２５、２５…が形成されて
いる。この注入材吐出孔２５は、図２に示したように、
端末管２４の口元から管内に注入された注入材を、さら
に地山内に浸透させるための注入材の排出孔であり、端
末管２４には設けられていない。このため、切羽面２の
口元から注入された注入材は、先頭管２２、中間管２３
の範囲で、図２に模式的に示したようにコラム状に地山
内に浸透し、切羽の安定性を向上させることができる。

【００１２】使用する注入材としては、公知の急結タイ
プのセメントミルク、シリカレジンフォーム、ウレタン
系薬液等が好適であり、図示しない注入設備に関しても
従来の２重管構造ボルトのアウタケーシングに注入する
タイプのものであれば、パッカー方式、リターン方式
等、種々の注入設備が使用できる。

【００１３】図３は、本発明の長尺フェースボルト１０
を地山５に埋設する際に組み立てられる２重管構造ボル
ト１５の断面構成を模式的に示した断面図である。この
２重管構造ボルト１５は前述したアウタケーシングロッ
ド２０と、インナロッド３０とから構成されている。ア
ウタケーシングロッド２０は図４に示した単位管を接続
して所定長さに組み立てられている。同様にインナロッ
ド３０は図５に示した単位ロッドを接続してアウタケー
シングロッド２０とほぼ同等の長さになるように接続し
て組み立てられている。

【００１４】アウタケーシングロッド２０は図４に示し
たように、先端のリングビット２１と、リングビット２
１と先頭管２２とを接続させるケーシングシュー２６
と、先頭管２２と、本数を調整することで全体長さを規
定する中間管２３と、切羽位置にくる端末管２４とを接
続して構成されている。これらのうち中間管２３はリン
グビット２１及び先頭管２２が地山内に埋設されるのに
合わせて切羽位置で埋設される管の後端に継がれる。ま
た、端末管２４の油圧ドリフタ側にはくり粉及び循環水
を管外に排出するためのディスチャージヘッド２７が連
結されている。各接続部にはテーパ形状のはめ合い構造
が採用されている。

【００１５】一方、インナロッド３０は先端に、リング
ビット２１と同一削孔面を構成するインナビット３１
と、このインナビット３１を、ウイングカップリング３
２を介して中継ぎロッド３３の先端に取り付けるエクス
テンションロッド３４と、各中間ロッド３３を連結する
カップリング３５とから構成されている。中継ぎロッド
３３は中心軸に沿って水孔が形成された公知の中空鋼材
形状ロッドで、単位長３ｍを基本としている。中継ぎロ
ッド３３の油圧ドリフタ側端には異径スリーブ３６が装
着されている。この異径スリーブ３６を介してドリフタ
のシャンク８（図３参照）に中継ぎロッド３３端を接続
することができる。各接続部にはネジ構造が採用されて
いる。

【００１６】以上のように構成した２重管構造ボルト１
５（図３）は、図１に示したドリルジャンボ３上でほぼ
水平方向をなし、その先端が切羽の所定の削孔位置に位
置決めされたガイドシェル上にセットされ、油圧ドリフ
タの運転により順次切羽面２に埋設されていく。アウタ
ケーシングロッド２０及びインナロッド３０は所定単位
長分の埋設を行った段階でガイドシェル上で接続され、
端末管２４分までの埋設を完了した段階で、インナロッ
ド３０全体が引き抜かれる。そしてアウタケーシング内
部の洗浄を行った後に注入材４０がアウタケーシングロ
ッド２０内に注入される。アウタケーシングロッド２０
内に注入された注入材４０はパイプ表面に形成された吐
出孔２５を介して地山５に浸透していく（図２参照）。

【００１７】その後、安定化が図られた切羽の掘削を掘
削機械により行う。このとき１間（１〜１．５ｍ）の掘
削範囲の地山内にはアウタケーシングロッド２０の一部
が露出するが、材質が塩化ビニル管であるため、掘削機
械による地山掘削と同時に容易に切断破砕できる。この
ため、従来のようにパイプ切断作業の工程を省略するこ
とができる。

【００１８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の長尺フェ
ース注入工法によれば、確実に切羽の安定を図ることが
できるとともに、掘削作業の進行においても、注入作業
回数が大幅に減少し、またボルト除去等の付帯作業を伴
ないため、効率的なトンネル掘削を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による長尺フェース注入工法のトンネル
切羽補強工への適用の一実施の形態を示したトンネル縦
断面図。

【図２】注入後の長尺フェースボルトの一例を示した拡
大図。

【図３】２重管構造ボルトとして機能するインナロッ
ド、アウタケーシングロッドの構成を模式的に示したボ
ルト断面図。

【図４】アウタケーシングロッドの組立状態を示した全
体構成図。

【図５】インナロッドの組立状態を示した全体構成図。

【図６】従来の鏡注入ボルト工法によるトンネル切羽補
強工の施工状態を示したトンネル縦断面図。

【符号の説明】

１トンネル２切羽面１０長尺フェースボルト１５２重管構造ボルト２０アウタケーシングロッド３０インナロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル切羽面から、切羽以奥に向けてほ
ぼ水平方向をなして、単位長さのインナロッドとアウタ
ケーシングロッドとからなる２重管構造ボルトを、所定
長さの埋設ごとに接続して打設していき、設計ロッド長
分の埋設を完了した後に前記インナロッドのみを抜管
し、地山内に残置された前記アウタケーシングロッド内
に注入材を注入して該アウタケーシングロッド周囲を補
強し、前記切羽の安定を図るようにした長尺フェース注
入工法であって、前記アウタケーシングロッドのうち、
先頭管に後続する中間管及び端末管に樹脂管を用いたこ
とを特徴とする長尺フェース注入工法。
【請求項２】前記中間管は塩化ビニル管からなり、前記
先頭管とともに注入材吐出孔が管周面に所定ピッチで形
成されたことを特徴とする請求項１記載の長尺フェース
注入工法。