JPH0515880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、軟弱あるいは破砕された岩盤等を
岩盤固結用薬液により堅固な岩盤に改善する岩盤
固結工法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来から軟弱な岩盤（地山）ないしは破砕され
た地山等の地層帯では、トンネル切羽の天盤の崩
落等の防止のために、トンネル切羽先端の天盤部
に、天盤のアーチに沿つて孔を穿設し、この孔内
にロツクボルトを挿入ないしはこのボルトをモル
タルで固結する先受ボルト工法、あるいはパイプ
ルーフ工法、薬液注入工法等の対応方法が講じら
れ、地山を強化することが行われている。しかし
ながら、このような従来の対応方法では、設備が
大掛りとなり、機械の設備や注入の準備に手間が
かかり、またこれらの作業のために現場の作業を
かなりの期間停止しなければならないという難点
を生じていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、本発明者らは、このような難点を解消
するため、中空パイプからなるパツカーの一端側
に布等のパツキン（シール材）を配設し、上記パ
ツキンにウレタン樹脂等の発泡樹脂等を含浸させ
たのち、予め地山に穿設された孔内に上記パツカ
ーを他端側から挿入し、その状態でパツキンに含
浸させたウレタン樹脂を硬化させてパツカーの周
囲に発泡層を形成して上記孔の開口を閉塞し、つ
いでこのパツカー内にウレタン樹脂等を圧入して
パツカーと孔壁との間隙を埋めると同時にウレタ
ン樹脂を地山内に浸透させ硬化させることによ
り、上記孔内にパツカーを残したまま孔周囲の岩
盤を固結させる方法を提案しすでに特許出願して
いる（特願昭58−144024号〔特開昭60−33925号
公報〕）。すなわち、上記方法（以下この方法「従
来法」という）は、第１６図に示すように、トン
ネル切羽先端の天盤部２９に天盤のアーチに沿つ
て所定間隔（例えば140cm）で複数の孔を斜め上
向きに穿設し、これらの孔内にパツカー３０を順
次挿入し、第１７図に示すように、根元部のパツ
キン３１で孔の開口を塞ぎ、その状態でパツカー
３０の先端から、接続ユニツト３２を備えたホー
ス３３から供給される二液型発泡ウレタン樹脂を
吐出させることによりウレタン樹脂で孔を埋め、
さらにそのウレタン樹脂を地山内に図示のように
浸透させ硬化させることにより岩盤の固結を行う
ものである。図において、３４は支保工、３５は
固結領域である。トンネルの形成は、このように
してトンネル切羽端の天盤部２９を天盤のアーチ
に沿つて硬化樹脂で固め、その状態でトンネル切
羽先端を掘削し、一定距離掘削したのちさらにト
ンネル切羽先端の天盤部２９を固結するというこ
とを繰返して行われる。この場合、上記従来法に
よれば、天盤部２９の固結は、第１８図に示すよ
うに、孔内に残したパツカー３０とその周囲に分
布する固結領域３５の双方によつて行われるため
極めて強靭な固結が行われる。そのうえ、施工に
大形の機械を要しないため大掛りな設備が不要と
なり、かつ固結が簡単であるため現場作業の中断
が極めて短期間ですむという利点がある。 しかしながら、上記工法は、使用する二液型発
泡ウレタン樹脂として、２液混合後の硬化時間が
３〜５分のウレタン樹脂を使用しているため、上
記孔内にパツカー３０を挿入してウレタン樹脂を
圧入すると、地山に浸透する樹脂の硬化までに時
間がかかつて樹脂の浸透領域が大きくなり、浸透
樹脂全体が完全硬化するまでの間、未硬化状態で
存在する樹脂量が多くなるため、天盤の崩落が生
じやすくなる。すなわち、上記のように地山内に
浸透したウレタン樹脂の硬化は、樹脂浸透領域の
外周側から行われ、内部は未硬化状態となつてお
り、樹脂浸透領域の内部は、未硬化樹脂によつて
いわば水を含んだような状態となつている。その
ため、地山が砂のような特に柔軟な場合には、崩
落現象を生じやすい。したがつて、上記のような
軟弱地山に対しては、固結に先立つて天盤面にコ
ンクリート吹き付け処理が行われるが、そのよう
な補強にも限界があり実質的に特に軟弱な地山に
対する施工は困難である。また、上記工法によれ
ば、使用樹脂量が多くなり、樹脂の圧入にかなり
の時間を要する。すなわち、上記ウレタン樹脂の
パツカー３０に対する圧入に際しては、パツカー
３０の先端から吐出されたウレタン樹脂が地山内
に浸透して硬化すると、樹脂の圧入に要する圧力
が急に高くなることから、それを目安として樹脂
の圧入を止めるものであり、使用するウレタン樹
脂の硬化時間が長ければその分、樹脂液の圧入量
が多くなつて浸透領域が大きくなり、樹脂液の圧
入時間および使用量が増加するのである。また、
上記ウレタン樹脂の圧入に際しては、上記パツカ
ー３０にいちいちパツキン３１を装着しなければ
ならないためその作業も煩雑である。さらにま
た、従来の岩盤固結工法は硬化時間の長い薬液を
用いるため、地山を通じての切羽手前への薬液の
リークは時として避けられず、固結に先立つて天
盤面にコンクリート吹き付け処理を行う必要があ
り、施工に時間がかかるという難点がある。 この発明は、このような事情に鑑みなされたも
ので、砂質等の特に軟弱な岩盤に対しても施工で
き、かつ施工時間の短縮、使用樹脂量の低減を実
現でき、しかも施工の簡単な岩盤固結工法の提供
をその目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、この発明の岩盤固
結工法は、トンネル切羽の天盤部に天盤のアーチ
に沿つて所定間隔で複数個の孔を穿設し、上記孔
内に、先端側に薬液吐出孔を有するロツクボルト
を根元まで挿入した状態で位置決めし、そのロツ
クボルト内に岩盤固結用薬液を圧入し、上記孔内
に岩盤固結用薬液を充満させたのち岩盤に浸透さ
せ、上記孔内にロツクボルトを残した状態で上記
孔内充満および岩盤浸透の岩盤固結用薬液を硬化
させることにより岩盤固結を行う方法であつて、
上記複数個の孔の穿設とそれに付随する薬液の注
入を数次に分けて行い、第一次では複数個の孔の
うちの所定数の孔を相互に大きな間隔を保つた状
態で穿設して薬液の注入を行い、第二次では上記
第一次で穿設された孔と孔との間にそれぞれ別個
の孔を穿設して薬液の注入を行うようにし、かつ
岩盤固結用薬液として、速硬性の二液型発泡ウレ
タン樹脂を使用するという構成をとる。 すなわち、本発明者らは、自らが先に提案した
上記従来法の欠点を解消するため、さらに研究を
重ねた結果、従来、硬化速度があまり速い樹脂を
使用するとパツカー等の中空パイプ内で樹脂の硬
化が生じるという理由から、使用が不可能視され
ていた硬化速度の著しく速い特殊な二液型発泡ウ
レタン樹脂を使用し、かつ天盤のアーチに沿つて
複数の孔を穿設し薬液を注入するに当たり、これ
を数次に分け、第一次で所定数の孔を広い間隔で
穿設して薬液注入し、第二次で上記孔と孔の間に
別個の孔を穿設して薬液注入するようにすると、
砂質等の特に軟弱な岩盤に対しても施工が可能に
なることをつきとめた。そのうえ、上記のような
特殊な二液型発泡ウレタン樹脂を使用すると、施
工時間の著しい短縮を実現できると同時に使用樹
脂量の低減を実現でき、しかも上記樹脂は上記中
空パイプの先端から吐出されて孔の開口近傍に流
下したときに丁度硬化して孔の開口を閉塞するこ
とから、従来法のように、パツカーに予めパツキ
ン等を取付けて孔の開口を閉塞し樹脂の洩れを防
ぐというような煩雑な作業も必要としなくなるこ
とを見いだし、この発明に到達した。 この発明は、速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂
を用い、これを岩盤に穿設された孔内に挿入され
ているロツクボルトに圧入して岩盤固結を行う。 上記速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂として
は、例えば、下記のＡ液とＢ液とを配合比１：１
で使用し、２液混合後の硬化時間が、５〜30秒と
極めて短いものが賞用される。上記Ａ液は、水酸
基を二つ以上もつ第一級ポリオールを主成分とす
る混合液で水酸基価250〜450KOHmg／ｇのポリ
オール液から構成されている。このようなポリオ
ール液は、通常、水酸基価20〜6400KOHmg／ｇ、
平均分子量18〜5000で２官能以上の第一および第
二級ポリオールを数種併用して調製される。ま
た、上記Ｂ液はイソシアネート基を二つ以上有す
るジフエニルメタン−４，4′−ジイソシアネート
（MDI）、ポリメチレン・ポリフエニル・ポリイ
ソシアネート（ポリメリツクMDI、クルード
MDI）およびトリレンジイソシアネート（TDI）
の少なくとも一つの主成分とする平均分子量174
〜2000、イソシアネート基含有量18〜48重量％
（以下「％」と略す）のイソシアネート液から構
成されている。 より詳しく説明すると、上記Ａ液のポリオール
成分としては、ポリプロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、トリメチロールエタン、ト
リメチロールプロパン、ヘキシレングリコール、
ヒマシ油等のアルキレングリコールがあげられ
る。また、グリセリン、ソルビトールもしくは蔗
糖に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイ
ドを付加した付加物や、エチレンオキサイドープ
ロピレンオキサイド共重合物ならびにエチレンジ
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、トリエチレンジアミン等のアミン類にエチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加し
た反応物等があげられる。特に好適なのは下記の
ポリオール類である。 (1) エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレング
リコール等の低分子（分子量60〜1000）、低粘
度（500cps／25℃以下）の２官能以上で水酸基
価が50〜2000KOHmg／ｇのアルキレングリコ
ール。 (2) グリセリン、蔗糖に、エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドを付加した分子量500〜
6000、水酸基価20〜1000KOHmg／ｇの２官能
以上のポリオール。 (3) エチレンジアミン、トリエタノールアミン、
トリエチレンジアミンに、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイドを付加した分子量
100〜5000、水酸基価20〜1000KOHmg／ｇの２
官能以上のポリオール。 Ｂ液のイソシアネート成分としては、イソシア
ネート基含有量30〜31.5％のポリメリツクMDI、
高反応性であるジフエニルメタン−４，4′−ジイ
ソシアネート（イソシアネート基含有量32〜34
％）の二量体、三量体の配合物やクルードMDI
と低分子量（50〜1000）のポリオール、例えばエ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール等との反応生成物（イソシア
ネート基含有量20〜30％）ならびに上記ジフエニ
ルメタン−４，4′−ジイソシアネートの二量体、
三量体と上記低分子量ポリオールとの反応物があ
げられる。 なお、上記Ａ液のポリオール成分は、第一級水
酸基をもち、イソシアネート基との反応性は非常
に速く活発であるが、さらに反応速度を速めるた
め触媒を配合してもよい。触媒としては、例えば
エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリ
エチルアミン、エタノールアミン、ジエタノール
アミン、ジメチルエタノールアミン等の脂肪族ア
ミンや、４，4′−ジアミノジフエニルメタン等の
芳香族アミンと、ジブチル錫ジラウレート、オク
チル酸錫、塩化第二錫、オクテン酸鉛、ナフテン
酸鉛等の有機金属系触媒との併用があげられる。
また、ウレタン樹脂発泡体の発泡倍率の向上は、
トリクロロモノフルオロメタン（CCl₃F）、メチ
レンクロライド（C₂H₄Cl₂）等やペンタン等の不
活性溶剤ならびに水等の使用が考えられるが、作
業員に対する影響等の観点から発泡剤として水を
主体に用いることが望ましい。ただ、上記メチレ
ンクロライドは発泡剤として作用すると同時に、
ポリオール成分と触媒等の成分との相溶性向上効
果を奏するため、全体の10％以下、好ましくは
0.5〜３％の範囲内で使用することが好適である。
発泡剤として、水を使用する場合には水を0.1〜
５％配合することが行われる。発泡倍率15倍にす
るには１〜４％の水を添加すればよい。 上記のＡ液およびＢ液からなる二液型発泡ウレ
タン樹脂は、Ａ液およびＢ液の混合後、０〜30℃
において５〜30秒で硬化するものであり、本発明
者らが先に提案した従来法で使用するパツカーを
用いても地山に穿設された孔内に注入することが
可能であるが、本発明者らが新たに開発したロツ
クボルトを用いると、ウレタン樹脂をロツクボル
ト等の中空パイプの途中で硬化させることなく、
円滑にかつ奥行の長い孔に対しても注入しうるた
め好適である。 本発明者らが開発したロツクボルトは、ジヤン
ボドリル等の削岩機で岩盤に穿設された孔に打ち
込んだのち、ウレタン樹脂を注入する打ち込みタ
イプのものと、それ自体が削岩機等のドリルとな
る自穿孔タイプのものとがある。 第１図は打ち込みタイプのロツクボルトを示し
ている。このロツクボルトは、先端閉鎖型中空パ
イプからなるパツカー部１と、中空パイプからな
るロツクボルト本体２をねじ継手３で継合してな
り、外径27mm、内径14mmで全長Ａが略３ｍ、パツ
カー部１の長さＢが１ｍ、ロツクボルト本体２の
長さＣが２ｍに設定されている。そして、上記パ
ツカー部１の先端部の外周に直径５mmの薬液吐出
孔４が10個形成されている。他方、パツカー部１
の後端のねじ部隣接部分には段部１ａが設けられ
ており、そこに第２図ａ，ｂに示す静止ミキサー
５がその根元側リング部６を位置させ、先端側を
パツカー部１の先端側に向けた状態で挿入され固
定されている。上記静止ミキサー５には、根元側
リング部６の中心から前方（矢印Ｘ方向）に延び
る線状中心軸５ａを中心に、左半分にＶ字状２重
羽根５ｂが一定間隔で傾斜配設され、右半分には
１重羽根５ｃが一定間隔で傾斜配設され、ロツク
ボルト内に圧入されたウレタン樹脂のＡ液および
Ｂ液をそれぞれ左半分、右半分に受け入れ上記両
液を同方向（矢印Ａ，Ｂ方向）に旋回させながら
移送するようになつている。この場合、右半分に
は１重羽根５ｃ、左半分にはＶ字状２重羽根５ｂ
が設けられ、ウレタン樹脂が右半分から左半分に
旋回移行すると、入口側が広く出口側が狭隘にな
つているＶ字状２重羽根５ｂの作用によつて流速
が速められ、左半分から右半分に戻ると初期速度
に戻る。すなわち、Ａ液、Ｂ液は左半分、右半分
の流速の差により、同方向に旋回しながらミキシ
ングされるのであり、従来のようにＡ液、Ｂ液を
相互に逆方向に回転させ、その交叉部において両
液を衝突させてミキシングされるものではないた
め、注入時の初期流速を維持したままミキシング
され前方に送られる。すなわち、上記ロツクボル
トは、このような特殊な静止ミキサー５を装備し
ているのであり、これによつて硬化の著しく速い
ウレタン樹脂を途中で硬化させることなくミキシ
ング移送し先端から円滑に吐出させうるのであ
る。また、第１図に示すように、ロツクボルト本
体２の後端には開口部にワンタツチ接続機構（図
示せず）を備えた逆止弁付継手７がねじ継合され
ている。そして、このロツクボルトは第３図に示
すように、トンネル切羽先端の天盤部８に天盤の
アーチに沿つて所定間隔で穿設されている孔９内
に、上向き（角度θ＝10〜20゜）の状態で打ち込
み挿入され、後端の逆止弁付継手７に、接続ユニ
ツト１０付ホース１１がワンタツチで取付けられ
るようになつている。第３図において、１２は上
記ホース１１に二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液お
よびＢ液を送り込むウレタン圧入ポンプである。 第４図は自穿孔タイプのロツクボルトを２種類
示している。第４図ａのロツクボルトは、パツカ
ー部１およびロツクボルト本体２をねじ継手３で
継合することにより構成されているが、パツカー
部１の先端が開放しており、その開放部にドリル
部（第５図参照）１３を嵌合して構成されてい
る。このドリル部１３は先端の端面に４枚の刃１
４が円周方向に90゜間隔で設けられており、端面
が中央部に中心孔１５が形成されているととも
に、刃１４と刃１４の間にそれぞれ外周孔１６が
形成されている。なお、逆止弁付継手７は、ウレ
タン樹脂圧入時に取付けられる。それ以外の部分
は第１図のロツクボルトと同じであるから同一部
分に同一符号を付している。第４図ｂのロツクボ
ルトは、パツカー部１の先端に、ドリル部１７が
一体形成されている。この場合、ドリルの刃部１
８は、根元から２叉に分岐して形成されており、
その分岐部分の先端がそれぞれ刃１９に形成され
ている。上記分岐している刃１９の根元部には外
周孔２０が形成されている。それ以外の部分は第
１図のロツクボルトと同じである。 この発明は、上記ロツクボルトを用い、つぎの
ようにして岩盤固結を行う。例えば、トンネル切
羽先端の天盤部に天盤のアーチに沿つて70cm間隔
で合計13個の孔を穿設し薬液を注入する予定のと
きは、まず第６図に示すように、天盤部８に穿設
する合計13個の孔のうち７個の孔ａ，ｃ，ｅ，
ｇ，ｉ，ｋ，ｍを140cm間隔で穿設し、薬液を注
入してその周囲の地山を固結し、つぎに、第７図
に示すように、上記孔ａ，ｃ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍの
間にそれぞれ６個の孔ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ，ｌ
を、隣接する孔ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍとの
間隔が70cmになるように穿設し薬液を注入してそ
の周囲の地山を固結するということにより岩盤固
結を行う。より詳しく説明すると、例えば打ち込
みタイプのロツクボルトを使用するときは、まず
トンネル切羽先端の天盤部８に、天盤に沿つて
140cm間隔で、第８図に示すように、ジヤンボド
リル等の削岩機２１によつて、第６図のａ，ｃ，
ｅ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍに相当する合計７個の孔２２
を穿設（上向きに10〜20゜の角度）する。そして、
穿設された孔２２内に、それぞれ第１図に示すロ
ツクボルトを、ロツクボルト本体２の後端に、第
９図に示すように、打ち込み用アダプター２３を
取付けて削岩機・コールビツク２４等で打ち込
み、ついで打ち込まれたロツクボルトの後端に、
第１０図に示すように、逆止弁付継手２５を取付
け、これに、接続ユニツト１０付ホース１１を、
その接続ユニツト１０を逆止弁付継手２５にワン
タツチで装着することにより取付ける。ついで、
そのホース１１からウレタン樹脂のＡ液およびＢ
液をロツクボルト内に15〜20Kg／cm²の圧力で圧入
する。このようにして圧入されたＡ液およびＢ液
はねじ継手３まではＡ液およびＢ液の層流状態で
到達し、パツカー部１に到達したのちは静止ミキ
サー５（第１図参照）により混合され、その状態
でロツクボルト先端の薬液吐出孔４から吐出され
る。この場合、最初に吐出されたウレタン樹脂液
は孔２２の先端側から開口方向に流れ、その過程
で硬化し、孔２２の開口に到達するまでに完全硬
化状態になつて開口を閉塞し後から吐出される樹
脂の洩れを防ぐ。したがつて、従来法のようにパ
ツキンを使用して孔２２の開口を閉塞する必要は
ない。そして、上記浸透樹脂が硬化すると、ウレ
タン圧入ポンプの圧入圧力が急に高くなるため、
樹脂の圧入を止め、接続ユニツト１０をワンタツ
チで外す。このようにしてロツクボルトが孔２２
内に固定され、かつ孔２２の周囲の地山が硬化樹
脂で固結される。この状態を第１１図に示す。図
において、２６は固結領域である。このようにし
て、第６図に示す７個の孔ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，
ｋ，ｍにロツクボルトを挿入し薬液を注入して岩
盤固結を行つたのち、つぎに同様にして上記７個
の孔ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ，ｍの間に、第７図
に示すように、６個の孔ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ，ｌ
を穿設しロツクボルトを挿入し薬液注入して岩盤
固結を行う。その結果、第１２図に示すように、
砂質等の特に軟弱な地山であつても天盤の崩落を
起こすことなく、複数のロツクボルトとそれぞれ
の周囲の固結領域２６との相乗効果により天盤部
８全体の補強が行われる。 また、第４図ａ，ｂの自穿孔タイプのロツクボ
ルトを使用するときは、ロツクボルトを第１３図
に示すように、削岩機２８にドリルとして取付
け、孔穿設時に、削岩機２８に設けられた水、エ
アー送入パイプ２９ａからロツクボルト内に水、
エアーを圧入してロツクボルト先端の中心孔１
５、外周孔１６から吐出させ、ロツクボルトの刃
が削り出す土、砂等を、ロツクボルトの外周に沿
つて孔内を後方に移行させ孔の開口から外部に排
出しながら、第６図のａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ，
ｍに相当する孔２２の穿孔を行う。このようにロ
ツクボルトをドリルとして使用して孔を形成し、
その孔の中にロツクボルトを残し、ついでロツク
ボルト後端に逆止弁付継手２５を接続し、第１４
図に示すように、接続ユニツト１０付ホース１１
をワンタツチで接続し、二液型発泡ウレタン樹脂
のＡ液およびＢ液を圧入し、ロツクボルト先端の
刃部に設けられた中心孔１５、外周孔１６から吐
出させ、打ち込みタイプと同様にして岩盤固結
（第１５図参照）を行う。つぎに、上記と同様に
して第６図のｂ，ｄ，，ｆ，ｈ，ｊ，ｌに相当す
る孔を穿設し、ロツクボルト内に薬液を圧入し岩
盤固結を行う。 このようにして、特に軟弱な地山であつても天
盤の崩落を招くことくトンネル切羽先端の天盤部
に、第１２図に示すように、天盤部８にアーチに
沿つて所定間隔でロツクボルトが打ち込まれ、そ
の周囲にウレタン樹脂の固結領域２６が形成され
天盤部８の補強がなされる。 なお、上記の説明は複数個の孔ａ〜ｍの穿設を
２次に分けて行つているが、３次以上に分けて行
つてもよい。また複数の孔の穿設を数次に分けて
行う場合、上記のように１つ飛びで行うのではな
く、２つ飛び３つ飛び等でもよく、またランダム
に飛ばすようにしてもよい。さらに、第１２図で
はロツクボルトを90゜の範囲内に分布させている
が、それに限らず、90〜120゜の範囲内であれば任
意の角度に分布させることができ、場合によつて
はそれ以上の角度に分布させることができる。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明は、トンネル切羽先端
の天盤部に天盤のアーチに沿つて複数の孔を穿設
するに当たり、その孔の穿設を数次に分け、第一
次では上記複数個の孔のうちの所定数の孔を広い
間隔を保つた状態で穿設するようにして孔穿設時
に相互に悪影響を及ぼさないようにし、かつロツ
クボルトに圧入する薬液として、硬化が速くした
がつて薬液全体が完全硬化するまでの間、未硬化
状態で存在する樹脂量が極めて少なく未硬化樹脂
の存在による一種の水含み状態を生じない岩盤固
結用薬液を使用して第一次の岩盤固結を行い、つ
ぎに、第一次で穿設され周囲が固結されている孔
と孔の間に、それぞれ別個の孔を穿設し第一次と
同様にして岩盤固結を行うため、砂質等の特に軟
弱な岩盤に対しても崩落現象を生じることなく岩
盤固結を行うことができる。また、この発明は、
岩盤固結用薬液として、上記のように硬化時間が
短い二液型発泡ウレタン樹脂を用い、これを、ロ
ツクボルトに圧入するため、ロツクボルトの先端
側の薬液吐出孔から吐出された上記ウレタン樹脂
が、岩盤に穿設された孔の先端から開口方向に流
れる過程で硬化し、孔の開口近傍を閉塞してそれ
以降吐出されるウレタン樹脂の洩れを防ぐ。した
がつて、従来法のように、ロツクボルトにパツキ
ンを設けて孔を閉塞するという煩雑な作業が不要
になる。しかも、注入樹脂が岩盤に適正に浸透し
て速やかに硬化するため、従来のように多量のウ
レタン樹脂を岩盤に必要量以上浸透させるという
無駄がなくなり、使用樹脂の大幅な節約を実現で
きると同時に樹脂圧入時間の大幅な短縮を実現し
うるようになる。ただし、この発明によれば、ロ
ツクボルトの周囲に形成される固結領域の幅が狭
くなるため、第１２図と第１８図との対比から明
らかなように、一定の範囲の天盤部を固結するに
当たり、従来法よりも穿設する孔の数およびそれ
に配挿するロツクボルトの数も多くなるが、この
発明では、ロツクボルト１本当たりのウレタン樹
脂の硬化時間が、従来法よりも短いため、全体の
施工時間の大幅な短縮を実現しうるようになる。
また、ロツクボルト１本当たりの樹脂の使用量が
著しく少ないため、ロツクボルト数が増加しても
使用薬液量は従来法よりも著しく少なくなる。な
お、上記第１２図と第１８図との対比からわかる
ように、ロツクボルトの周囲に形成される円柱状
の固結領域の直径はこの発明の方が従来法より小
さくなるのであるが、補強効果はこれで充分であ
る。すなわち、従来法では、ウレタン樹脂の硬化
が遅いために自ずと樹脂液の浸透量が多くなつて
ロツクボルトの周囲に形成される固結領域の直径
が大きくなるのであり、無駄にウレタン樹脂を消
費していたといいうるものである。また、この発
明の方法によれば、ウレタン樹脂の硬化が極めて
速く行われるため、地山を通じての切羽手前への
薬液のリークがなく、したがつて、従来のように
コンクリート吹き付け処理を行うことなく岩盤固
結を行うことができ、軟弱な岩盤に対する施工性
の向上効果をも奏するようになる。 つぎに、実施例について比較例と併せて説明す
る。 まず、二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液（ポリオ
ール成分）としてつぎの第１表に示す３種類のＡ
液、、を準備した。

【表】

【表】 レンオキサイド
上記３種類のＡ液、、の特性は第２表の
とおりである。

【表】 また、Ｂ液（イソシアネート成分）として、第
３表に示す３種類のＢ液、、を準備した。

〔比較例〕

実施例１と同様な砂質軟弱天盤部を施工対象と
すると天盤崩落の危険があるため、比較的強度の
大な天盤部を施工対象とし、その天盤部に、従来
法に従い天盤のアーチに沿つて140cm間隔で合計
７個の孔をあけ、その孔に、根元にパツキンを装
着したパツカーを送入し、２液混合後３〜５分で
硬化する二液型発泡ウレタン樹脂を注入し岩盤固
結を行つた。その固結状態は第１８図のようにな
つた。 上記実施例１と比較例における孔の穿孔時間お
よび二液型発泡ウレタン樹脂の圧入時間ならびに
総薬液（ウレタン樹脂）量を対比して第４表に示
した。

【表】 第４表から明らかなように、実施例１では孔の
数が多いため、穿孔時間は比較例よりも多くなつ
ているが、樹脂液の圧入が極めて短時間で足りる
ため、圧入時間は大幅に短縮でき、その結果、孔
の穿孔から圧入に要する総時間が、比較例の210
分に対し、実施例１では117分になり、44％の短
縮となつている。しかも総薬液量は、比較例が
700Kgであるのに対し実施例１では208Kgで68％の
減少となつている。このことから、実施例１によ
れば、従来法よりも施工時間の大幅な短縮および
使用薬液量の大幅な節約を実現しうることがわか
る。しかも、実施例１によれば孔内にロツクボル
トを挿入して薬液を注入する際、比較例のように
ロツクボルトにいちいちパツキンを装着する必要
がないため、パツキン装着の施工の煩雑さもなく
なり、施工性の向上効果も得られるようになる。 実施例 ２ 薬液として、Ａ液およびＢ液を用いた。そ
れ以外は実施例１と同様にして岩盤固結を行つ
た。その結果も実施例１と殆ど同様であり、実施
例１と同様の極めて優れた効果が得られた。 実施例 ３ 薬液として、Ａ液およびＢ液を用いた。そ
れ以外は実施例１と同様にして岩盤固結を行つ
た。この場合にも実施例１とほぼ同様の極めて優
れた効果が得られた。 このように、この発明の方法によれば、従来法
では施工が困難ないし不可能な砂質等の特に軟弱
な天盤部を施工対象とすることができ、かつ施工
時間の大幅な短縮および使用岩盤固結用薬液の大
幅な低減を実現でき、しかも施工の簡素化をも達
成しうることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる打ち込みタイプのロ
ツクボルトの縦断面図、第２図ａはそのロツクボ
ルト内に装着する静止ミキサーの斜視図、第２図
ｂはその側面図、第３図はそのロツクボルトに樹
脂を圧入する説明図、第４図ａは自穿孔タイプの
ロツクボルトの縦断面図、第４図ｂは他の自穿孔
タイプのロツクボルトの縦断面図、第５図は第４
図ａの要部拡大斜視図、第６図および第７図はこ
の発明の施工の一例を示す説明図、第８図、第９
図、第１０図および第１１図はその施工の手順説
明図、第１２図はこの発明の一実施例の施工状態
を示すためのトンネル切羽の先端の天盤部を眺め
た状態図、第１３図、第１４図および第１５図は
第６図および第７図の施工の他の例を説明図、第
１６図は従来例の施工状態を示す横断面図、第１
７図はその縦断面図、第１８図は第１６図におけ
る固結領域を個別に示すための説明図である。 １……パツカー部、２……ロツクボルト本体、
３……ねじ継手、４……薬液吐出孔、２２……
孔、２６……固結領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トンネル切羽の天盤部に天盤のアーチに沿つ
   て所定間隔で複数個の孔を穿設し、上記孔内に、
   先端側に薬液吐出孔を有するロツクボルトを根元
   まで挿入した状態で位置決めし、そのロツクボル
   ト内に岩盤固結用薬液を圧入し、上記孔内に岩盤
   固結用薬液を充満させたのち岩盤に浸透させ、上
   記孔内にロツクボルトを残した状態で上記孔内充
   満および岩盤浸透の岩盤固結用薬液を硬化させる
   ことにより岩盤固結を行う方法であつて、上記複
   数個の孔の穿設とそれに付随する薬液の注入を数
   次に分けて行い、第一次では複数個の孔のうちの
   所定数の孔を相互に大きな間隔を保つた状態で穿
   設して薬液の注入を行い、第二次では上記第一次
   で穿設された孔と孔との間にそれぞれ別個の孔を
   穿設して薬液の注入を行うようにし、かつ岩盤固
   結用薬液として、速硬性の二液型発泡ウレタン樹
   脂を使用することを特徴とする岩盤固結工法。 ２ 速硬性の二液型発泡ウレタン樹脂が、２液混
   合後の硬化時間が５〜30秒のものである特許請求
   の範囲第１項記載の岩盤固結工法。