JPH055392A - 地山改良工法及び地山改良装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トンネル等の切羽の天端や周囲に円柱状パイル
を造成して、地山を改良し、掘削作業の安全性を向上さ
せる。 【構成】前方に掘削用水孔、側方に硬化剤噴射ノズルを
備えたモニタ１７を先端に連結したロッド１８を用い
て、地山１に注入孔３を削孔し、硬化剤を注入する。注
入は、モニタ１７を停止させて硬化剤を噴射し、モニタ
１７を所定角回転させ、これを交互に行って全周注入
後、モニタ１７を所定距離引出す。注入と引出しを交互
に繰返して円柱状パイルＡを造成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、山岳トンネルや都市ト
ンネル、地下坑道等の掘削に際し、軟質地山や軟弱地盤
等で崩落や崩壊、及び地表面沈下等の発生し易いところ
で有効であり、安全性を向上させる地山改良工法及びこ
れに使用される地山改良装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工等における地山の掘削は、従
来、切羽の掘削断面をいくつかの部分に分割し、各分割
断面の一つ一つを、目視観察しながら経験的な技術によ
って崩落，崩壊を防止しつつ掘削し、支保工を施し、掘
進する施工法が採られており、切羽面から地山の奥深く
まで計画的に安定化対策を講ずる工法は、一般に実施さ
れておらず、特に軟質な地山や軟弱地盤の場合にのみ薬
液注入工法やパイプルーフ工法等が実施されているにす
ぎない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般的な掘削工法で
は、崩落防止や崩壊防止、切羽の安定化対策、地表面沈
下防止、止水対策等が個別的な対応策として実施されて
いたため、掘削から次の掘削までの作業時間をできるだ
け短縮すること以外に安全性を高めるものがなく、掘削
中の地山崩落や崩壊が多発し、坑内作業者には環境心理
的に大きな不安を与えている。

【０００４】また、このような地山への個別的な対応工
を行う場合、既に崩落や崩壊が発生した状態でその時ご
との対応が行われるため、必要以上の準備や施工対策を
行わねばならず、長時間作業となることが多かった。本
発明は、トンネル掘削工事における上記課題を解決する
ものであって、トンネル等の切羽の天端や周囲に予め円
柱状パイルを連続造成して掘削作業の安全性を向上させ
るための地山改良工法及びこの工法に使用する地山改良
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、トンネル等
の掘削断面に沿って、切羽から掘進方向へ、前方に掘削
用水孔、側方に硬化剤を噴射するノズルを備えたモニタ
が先端に連結されているロッドを装着した削孔装置で、
モニタの削孔用水孔から送水しつつ所定長の注入孔を削
孔した後、モニタへ高圧の硬化剤を供給し、ノズルから
地山への硬化剤の高圧噴射とモニタの所定角回転とを交
互に行ってモニタの全周方向へ硬化剤を注入する注入工
程と、モニタを所定距離引出す引出工程とを交互に繰返
して行うことにより円柱状パイルを造成し地山を改良す
る。

【０００６】本発明の地山改良装置は、ボーリング駆動
機構を前後進可能に搭載した水平リーダーを、前後及び
左右に傾動し、且つ伸縮可能な位置設定機構で台車上に
支持した掘削装置に、前方に掘削用水孔、側方に硬化剤
を噴射するノズルを備えたモニタが前端に連結されてい
るロッドを装着し、このロッドの後端に掘削用水と硬化
剤とを供給するスイベルを設けている。

【０００７】

【作用】地山へ注入孔を削孔する際、削孔用水孔から前
方へ送水しつつ削孔するため、さく孔速度が大きく、地
山への硬化剤の噴射と、モニタの回転とを交互に行っ
て、全周方向への注入を行い、これをモニタの引出しと
交互に繰返すことにより、確実に円柱状パイルが造成さ
れる。

【０００８】円柱状パイルを、トンネル等の掘削断面に
沿って連設することにより、アーチ状の改良体が形成さ
れ掘進方向へ奥深くまで先受け状態となって切羽の安定
が確保され、地山の崩落や崩壊が防止される。注入孔の
位置や方向は、位置設定機構を傾動伸縮させることによ
り水平リーダを移動させて任意に設定される。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の地山改良装置の側面図、図
２は、その背面図である。ここで地山改良装置１０は、
台車１１上の前後部に、ユニバーサルジョイント１２と
このユニバーサルジョイント１２で前後及び左右に傾動
される油圧シリンダ１３とからなる位置設定機構１４を
備えており、この油圧シリンダ１３の上端で、ボーリン
グ駆動機構１５を前後進可能に搭載した水平リーダー１
６を支持している。ボーリング駆動機構１５には、前端
にモニタ１７を連結した中空のロッド１８が装着されて
いる。ロッド１８の後端には、削孔用水と硬化剤とを供
給するスイベル１９が設けられており、スイベル１９に
は、高圧ホース２０が接続されている。台車１１には、
作業時の安定化を図るためのアウトリガ２１と、作業用
の移動式足場２２が設けられている。

【００１０】モニタ１７には、図３に示すように、前方
に削孔用水孔２３を備えたバルブ２４が設けられてお
り、側方に硬化剤を噴射するノズル２５が設けられてい
る。またモニタ１７の最先端には削孔用のビット２６が
螺着されている。バルブ２４はばね２７で後方へ弾圧さ
れており、削孔用水供給時の如くモニタ１７内が低圧の
ときは、削孔用水孔２３が開いて削孔用水を前方へ送出
する。高圧の硬化剤供給時には、バルブ２４はばね２７
の力に抗して前進し、削孔用水孔２３を閉じるため、硬
化剤はノズル２５から側方へ噴射される。

【００１１】地山１にトンネルを掘削する場合、地山の
状態によって予め地山改良区域を定め、掘削断面の周辺
に沿って切羽面２から掘進方向へ所定長の注入孔３を削
孔し、硬化剤を注入する。削孔時には、台車１１をアウ
トリガ２１で固定し、位置設定機構１４で水平リーダー
１６を移動させてロッド１８の位置と方向を設定し、ボ
ーリング駆動機構１５を始動させる。この時、水ポンプ
（図示略）から高圧ホース２０，スイベル１９，ロッド
１８を経てモニタ１７へ削孔用水が供給される。このと
きの水圧は１０kgf/cm² 以下であるため、バルブ２４の
削孔用水孔２３は開いており、削孔用水は、前方掘削方
向へ送出される。

【００１２】削孔後は、高圧ホース２０が硬化剤供給ポ
ンプ（図示略）側へ連通するように切替えられ、モニタ
１７に高圧の硬化剤が供給される。モニタ１７内の圧力
が上昇するとバルブ２４の削孔用水孔２３が閉じ、硬化
剤はノズル２５から地山１へ向けて高圧噴流となって噴
射注入される。この実施例では、２〜１０秒間モニタ１
７の回転を停止して硬化剤の噴射を行う。その後５°〜
４５°モニタ１７を回転させて停止し、再び硬化剤を噴
射させる。以後回転と噴射とを交互に繰返してモニタ１
７を３６０°回転させ全周方向へ硬化剤を注入する。こ
の注入工程が終わると、ボーリング駆動機構１５を後進
させてモニタ１７を４０〜６０cm程度引出し、再び前記
注入工程が実施される。

【００１３】注入工程と引出工程とを交互に繰返して切
羽２付近まで硬化剤を注入することにより、地山１には
注入孔３を中心とする円柱状パイルＡが造成される。１
回のパイル造成が終わると、位置設定機構１４で、水平
リーダー１６を移動させてロッド１８を次の注入孔３の
位置へ移動させ、注入孔掘削、硬化剤の注入を行う。こ
のようにして、所定の地山改良区域に円柱状パイルＡを
連続造成し、アーチ状の改良体を形成させる。

【００１４】硬化剤の圧力や噴射時間、モニタ１７の回
転角や引出距離等は、地山１の強度や地下水の状態、設
計条件等により設定される。硬化剤の注入圧力は、低圧
注入の場合１０〜１００kgf/cm² 、高圧注入の場合１０
０〜８００kgf/cm² で行われる。ノズル２５のばね力
も、注入圧力に合わせて適宜決定する。なお、地山１の
状態によっては、二重管式のロッドを用いて内管に芯材
Ｂを挿入した後、硬化剤の注入を行うことにより、更に
強度の大きい円柱状パイルを造成することができる。二
重管式のロッドを使用する場合には、削孔中、内管に計
測器を挿入して地山の状態を計測し、計測データを注入
条件の決定に利用することもできる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地山改良
工法は、トンネル切羽の天端や周囲に効率的に強度の大
きい円柱状パイルを造成することにより、切羽から掘進
方向へ奥深くまで先受けする地山改良体を形成すること
ができ、切羽を安定化し、崩落や崩壊，出水を防止して
安全性を向上させることができる。地山改良装置は、ロ
ッドの位置決めが容易であり、削孔用水の送水と硬化剤
の噴射の方向切替えを供給源を切替えるだけで行うこと
ができ、上記地山改良工法の実施に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の側面図である。

【図２】図１の実施例の背面図である。

【図３】モニタの縦断面である。

【符号の説明】

１ 地山 ２ 切羽 ３ 注入孔 １０ 地山改良装置 １１ 台車 １２ ユニバーサルジョイント １３ 油圧シリンダ １４ 位置設定機構 １５ ボーリング駆動機構 １６ 水平リーダー １７ モニタ １８ ロッド １９ スイベル ２０ 高圧ホース ２３ 削孔用水孔 ２４ バルブ ２５ ノズル ２７ ばね Ａ 円柱状パイル Ｂ 芯材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 トンネル等の掘削断面の周辺に沿って、
   切羽から掘進方向へ、前方に削孔用水孔、側方に硬化剤
   を噴射するノズルを備えたモニタが先端に連結されてい
   るロッドを装着した削孔装置で、前記モニタの削孔用水
   孔から送水しつつ所定長の注入孔を削孔した後、前記モ
   ニタへ高圧の硬化剤を供給し、前記ノズルから地山への
   硬化剤の高圧噴射と、モニタの所定角回転とを交互に行
   ってモニタの全周方向へ硬化剤を注入する注入工程と、
   モニタを所定距離引出す引出工程とを交互に繰返して行
   うことにより円柱状パイルを造成する地山改良工法。 【請求項２】 ボーリング駆動機構を前後進可能に搭載
   した水平リーダーを、前後及び左右に傾動し、且つ伸縮
   可能な位置設定機構で台車上に支持した削孔装置に、前
   方に削孔用水孔、側方に硬化剤を噴射するノズルを備え
   たモニタが前端に連結されているロッドを装着し、該ロ
   ッドの後端に、削孔用水と硬化剤とを供給するスイベル
   を設けてなる地山改良装置。 【請求項３】モニタが、低圧時に削孔用水孔を開き、高
   圧時に削孔用水孔を閉じるバルブを具えたことを特徴と
   する請求項２記載の地山改良装置。