JPS637490A - 岩盤固結工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（他山）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
って孔を穿設し、この孔内にロッ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
るいはバイブルーフ工法、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、設備が大損り
となり、機械の設置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バッ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、予め他山に穿設され
た孔内に上記バッ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バッカ
ーの周囲に発泡層を形成して上記孔の開口を閉塞し、つ
いでこのバッカー内にウレタン樹脂等を圧入してバッカ
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、上記孔内にバッカ
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
）、すなわち、上記方法（以下この方法を「従来法」と
いう）は、第１５図および第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って所定
間隔で斜め上向きに穿設されている孔内にバッカー３０
を挿入して根元部のパツキン３１で孔の開口を塞ぎ、そ
の状態でバッカー３０の先端から、接続ユニット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先端の天
盤部２９を天盤のアーチに沿って硬化樹脂で固め、その
状態でトンネル切羽先端を掘削し、−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１７図に示すように、孔
内に残したバッカー３０とその周囲に分布する固結領域
３５の双方によっ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
損りな設備が不要となり、かつ固結が筒車であるため現
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、上記工法では、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、上記孔内にバッカー３
０を挿入してウレタン樹脂を圧入すると、他山に浸透す
る樹脂の硬化までに時間がかかつて樹脂の浸透領域が太
き（なる。したがって、第１５図に示すように、地山固
結後掘削を行うときには、第１５図のＡで示す部分が掘
削により除去されるようになり、この部分の樹脂が無駄
になるばかりか、この部分の岩盤が固結されて硬い状態
になっているため、掘削にも手間がかかるという難点を
存している。そのうえ、上記のように、樹脂の浸ｉ３’
ＢＪＩ域が太き（なることによって、使用樹脂量が多く
なると同時に樹脂の圧入時間も長くなる。すなわち、上
記ウレタン樹脂のバッカー３０に対する圧入に際しては
、バッカー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って浸透領域
が大きくなり、上記のように、無駄な浸透部分が生じる
とともに、樹脂液の圧入時間および使用量が増加するの
である。上記のような無駄な部分Ａを少なくするために
は、バッカーの上向き傾斜角を大きくして樹脂の浸透領
域を上向きに大きく傾斜きせればよい。これによって無
駄な浸透部分Ａが少なくなる。しかしながら、地山の圧
力の支受のためには、上記浸透領域の傾斜角を小さくし
てできるかぎり水平に近い状態にする方が効果的であり
、上記のように、上向きに傾斜角を大きくすると、地山
の圧力を効果的に支受することができなくなる。したが
って、これらを勘案すると、バッカー３０の上向き傾斜
の限界は、第１６図に示すように２５〜３′０°となる
のであるが、この傾斜角度では、無駄な浸透部分Ａが生
じるのである。また、上記ウレタン樹脂の圧入に際して
は、上記バッカー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、固結に先立って天盤面にコンクリート
吹き付は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、樹
脂浸透領域内における無駄な部分の発生の防止、施工時
間の短縮、使用樹脂量の低減および施工作業の筒素化を
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
、トンネル切羽先端の天盤部に、トンネル掘削方向に延
びるように孔を穿設し、この孔内に、先端側に薬液吐出
孔を有するロックボルトを根元まで挿入した状態で位置
決めし、そのロッ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、上記孔内にロッ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って、上記ロックボル
トを、上記天盤部天井面のトンネル掘削方向延長面を基
準にし、ロックボルトの中心軸が上記延長面に対して１
０〜゛２０度の角度になるように上向き傾斜させ、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ッカー等の
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速い特殊な二液型発泡
ウレタン樹脂を使用すると、パッカー等の中空パイプの
周囲に円柱状に形成される樹脂浸透領域の直径が小さく
なり、したがって、これまでのように無駄な部分Ａ（第
１５図参照）が著しく少なくなると同時に、施工時間お
よび使用樹脂量の著しい低減を実現できることをつきと
めた。そして、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、パッカー
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せず、そのう
え、砂等の軟弱な地山に対してもコンクリート吹き付は
処理をすることなく岩盤固結をなしうることを見いだし
、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ックボ
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
ールを主体とした混合液で、水酸基価２５０〜４５０　
ＫＯＨｍｇ／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２０〜６４０
０　Ｋｏｊｉｍｇ／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
以上有するジフェニルメタン−４，４゛　−ジイソシア
ネート（ＭＤＩ）、ポリメリック・ポリフェニル・ポリ
イソシアネート（ポリメリックＭＤＩ、　　クルードＭ
ＤＩ）およびトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）の少
なくとも一つを主体とした平均分子量１７４〜２０００
．　イソシアネート基含有！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−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、ジェタノールアミン、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５０〜２
０００　ｇＯＨｍｇ／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２０〜１０００　ＫＯＨｍｇ／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〜ｓ　ｏ　ｏ　
ｏ、水酸基価２０〜１０００　ＫＯＨｍｇ／　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％のポリメリックＭＤＩ、高反応
性であるジフェニルメタン−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
らびに上記ジフェニルメタン−４，４°　−ジイソシア
ネートの二量体、三景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、
ジェタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等の脂
肪族アミンや、４，４゛　−ジアミノジフェニルメタン
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ＣＣＣ１３Ｆ）　、メチレンクロライド（ＣｚＨ
４ＣＩ！ｚ　）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ッカーを用いても他山に穿設され
た孔内に注入することが可能であるが、本発明者らが新
たに開発したロックボルトを用いると、ウレタン樹脂を
ロッ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ックボルトは、ジャンボドリル
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ックボルトを示している。

このロックボルトは、先端閉鎖型中空パイプからなるパ
ッカー部１と、中空パイプからなるロックボルト本体２
をねし継手３で継合してなり、外径２７１ｍ、内径１４
１鳳で全長Ａが略３ｍ、パッカー部１の長さＢが１ｍ、
ロックボルト本体２の長さＣが２ｍに設定されている。

そして、上記パッカー部１の先端部の外周に直径５　ｍ
ｓの薬液吐出孔４が１０個形成されている。他方、パッ
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
をパッカー部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、ロッ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、右半分に受は入れ上
記両液を同方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に旋回させながら移
送するようになっている。この場合、右半分には１重羽
根５Ｃ１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っているＶ字状２重羽根５ｂ
の作用によって流速が速められ、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で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
、上記ロックボルトは、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、これによって硬化の著しく
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、ロックボルト本体２の後端には開
口部にワンタッチ接続機構（図示せず）を備えた逆止弁
付継手７がねし継合されている。そして、このロックボ
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って所定間隔で穿設されている孔
９内に、上向き（角度θ＝１０〜２００）の状態で打ち
込み挿入され、後端の逆止弁付継手７に、接続ユニット
１０付ホース１１がワンタッチで取付けられるようにな
っている。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ックボルトを２種顕示してい
る。第４図（ａ）のロックボルトはバッカー部１および
ロックボルト本体２をねし継手３で継合することにより
構成されているが、バッカー部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１４が円周方向に９０°間隔で設けられており、端
面の中央部に中心孔１５が形成されているとともに、刃
と刃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図のロッ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
ロックボルトは、パッカー部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１８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図のロックボルトと同じである
。

この発明は、上記ロックボルトを用い、第６図に示すよ
うに、ロックボルトを、トンネル切羽先端の天盤部天井
面のトンネル掘削方向延長面Ａを基準にし、ロックボル
トの中心軸がその延長面Ａに対して１０〜２０＠の角度
θになるように上向き状態でロックボルトを天盤部８内
に挿入して岩盤固結を行う。第６図において、２６は浸
透樹脂の硬化により形成された固結領域である。より詳
しく説明すると、打ち込みタイプのロックボルトを使用
するときは、トンネル切羽先端の天盤部８に、天盤に沿
って所定間隔で、第７図に示すように、ジャンボドリル
等の削岩機２１によって孔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内に第１図に示すロックボル
トを、ロックボルト本体２の後端に、第８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
ビック２４等で打ち込み、ついで打ち込まれたロックボ
ルトの後端に第９図に示すように逆止弁付継手２５を取
付け、これに、接続ユニット１０付ホース１１を、その
接続ユニット１０を逆止弁付継手２５にワンタッチで装
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液をロックボルト内に１５
〜２０ｋｇ／ｃｎｌ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液はねし継手３まではＡ液およ
びＢ液の層流状態で到達し、パッカー部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
の状態でロッ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２
２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って開口
を閉塞し後から吐出される樹脂の洩れを防ぐ。したがっ
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、接続ユニット１０をワンタッチで
外す。このようにしてロックボルトが孔２２内に固定７
され、かつ孔２２の周囲の他山が硬化樹脂で固結される
。この状態を第１０図に示す。このようにしてトンネル
切羽先端の天盤部８に所定間隔で穿設された孔２２にロ
ックボルトが挿入され岩盤固結が行われる。２６は固結
領域である。その結果、第１１図に示すように、複数の
ロッ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。

上記固結領域は、第６図に示すように、θが１０〜２０
″と小さい傾斜角で上向き傾斜され水平状態に近くなっ
ているロックボルトの周囲に形成されており、地山の圧
力を効果的に支受することができる。しかも、上記ロッ
クボルトの周囲に形成された円柱状固結領域は、硬化の
著しく速い樹脂によって形成されているため、直径が小
さく、したがって、その固結領域２６を超えてさらに前
方に掘削する際、従来のように無駄になる部分Ａ（第１
５図参照）を生じない。したがって、掘削時に樹脂で固
まった部分を、さらに掘削除去するというような事態を
招かず、掘削を効果的に行うことができるようになる。

なお、第６図では、ロックボルトを、天盤部天井面とト
ンネル切羽先端の壁面Ｂとがつくる角部から斜め上方に
挿入しているが、角部より下側の部分から上記の角度を
保った状態で、斜め上方に挿入してもよいし、角部より
やや上方の天盤部８の部分から斜め上方に挿入するよう
にしても差し支えはない。

また、第４図（ａ）、　　（ｂ）の自穿孔タイプのロッ
クボルトを使用するときにも、第６図に示すようにロッ
クボルトの中心軸と延長面Ａと成す角θが１０〜２０″
になるように行う必要がある。

より詳しく述べると、ロックボルトを第１２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
らロックボルト内に水、エアーを圧入してロックボルト
先端の中心孔１５．外周孔１６から吐出させ、ロックボ
ルトの刃が削り出す土、砂等を、ロックボルトの外周に
沿って孔２２内を後方に移行させ孔２２の開口から外部
に排出しながら孔２２の穿孔を行う。このようにロック
ボルトをドリルとして使用して孔２２を形成し、その孔
２２の中にロックボルトを残し、ついでロックボルトの
後端に逆止弁付継手２５を接続し、第１３図に示すよう
に接続ユニット１０付ホース１１をワンタッチで接続し
、二液型発泡ウレタン樹脂のＡ液およびＢ液を注入し、
ロッ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６図参照）を行う。

このようにして、トンネル切羽先端の天盤部に、第１１
図に示すように、天盤部８のアーチに沿って所定間隔で
ロッ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。さ
らに、第１２図ではロックボルトを９０°の範囲内に分
布させているが、それに限らず、９０〜１２００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
よっ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、ロックボルトの中心軸が天
盤部天井面のトンネル掘削方向延長面に対して、１０〜
２０°の角度になるようにロックボルトを上向き傾斜さ
せ、かつ岩盤固結用薬液として２液混合後の硬化時間が
短い二液型発泡ウレタン樹脂を用い、これを上記ロック
ボルトに圧入するため、ロックボルトの周囲に、固結領
域が地山の圧力を支受するのに効果的な角度で形成され
るようになる。しかも、従来法のように、トンネル切羽
の掘削予定部分に上記固結領域の一部が入ってその部分
が掘削されるという事態を生じないため、ウレタン樹脂
の無駄がなくなると同時に固結領域による掘削の障害が
な（なり、効率良くトンネル掘削を行うことができるよ
うになる。そのうえ、上記ウレタン樹脂の圧入の際、硬
化時間の短い二液型発泡ウレタン樹脂が、ロックボルト
の先端側の薬液吐出孔から吐出され、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。したがって、従来のように、ロックボルトにパ
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作業時間の大幅な
短縮を実現しうるようになる。ただし、この発明によれ
ば、ロッ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１１図と第１７図との対比から明らかな
ように、−定の範囲の天盤部を固化するに当たり、従来
法よりも穿設する孔の数およびそれに配挿するロックボ
ルトの数も多くなるが、この発明では、ロックボルト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、ロックボルト１本当たりの樹脂の使用量
が著しく少ないため、ロッ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、第１１
図と第１７図との対比かられかるように、ロックボルト
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って
ロッ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
いいうるちのである。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、他山を
通じての切羽手前への薬液のリークがなく、したがって
、砂等の軟弱な岩盤であっても従来のようにコンクリー
ト吹き付は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１．ｎ、Ｉ［
Ｉを準備した。

上記３種類のＡ液１．　　ｎ、　Ｉ［の特性は第２表の
とおりである。

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１．　　ｆｆ、　　ＩＩＩを準備した。

体を配合したイソシア第一トａ つぎに、上記Ａ液およびＢ液を用い、つぎのようにして
岩盤固結を行った。

〔実施例工〕

トンネル切羽先端の天盤部に天盤のアーチに沿って７０
ｃｍ間隔で１３個の孔を上向き（水平面との傾斜角θが
１０〜２０°）に穿設し、これらの孔のうち、アーチ状
の一端側にあるものから他端側にあるものに向かって順
次第１図に示す打ち込みタイプのロックボルトを挿入し
、アーチ状の一端側のロックボルトから接続ユニット付
のホースを用いて上記Ａ液■およびＢ液Ｉを、配合比１
：１、圧力２０ｋｇ／ｃｎｔで圧入し岩盤固結を行った
。

この固結状態は第１１図のようになった。

〔比較例〕

従来法に従い、切刃先端の天盤に天盤のアーチに沿って
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バッカーを送太し、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
固結を行った。その固結状態は第１７図のようになった
。

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。

（以下余白） 第　　４　　表 （以下余白） 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っているが、樹脂
液の圧入時間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１１
７分になり、４４％の短縮となっている。しかも総薬液
量は比較例が７００　ｋｇであるのに対し実施例１では
２０８　ｋｇで６８％の減少となっている。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ろことがわ
かる。しかも、実施例１によれば孔内にロックボルトを
挿入して薬液を注入する際、比較例のようにロックボル
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。また、実施例１によれば、岩盤
固結の際に形成される固結領域２６が第６図に示すよう
な水平に近い角度になっており、しかも掘削予定路に固
結領域がかかつていないため、地山の圧力を効果的に支
受しうるとともに、上記固結領域の下側部分が掘削の邪
魔になることがない。これに対して比較例では、第１５
図に示すように、固結領域が広く上向きになっていると
同時に、掘削予定路に固結領域の下側部分Ａがかかつて
いるため、地山の圧力の支受の点で効果的ではなく、し
かも掘削の際に、上記部分Ａが邪魔になるという難点を
生じる。

〔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った。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った。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無駄な固結領域を
つくることなく、かつ施工時間の大幅な短縮および使用
ウレタン樹脂液の大幅な低減を実現でき、しかも施工作
業の簡素化をも達成しうろことがわかる。

【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ックボル
トの縦断面図、第２図（ａ）はそのロックボルト内に装
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図はそのロッ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ックボルトの縦断面
図、第４図（ｂ）は他の自穿孔タイプのロックボルトの
縦断面図、第５図は第４図（ａ）の要部拡大斜視図、第
６図はこの発明の施工の一例を示す説明図、第７図、第
８図、第９図および第１０図は第１図のロックボルトの
使用説明図、第１１図はこの発明の一実施例の施工状態
を示すためトンネル切羽の先端の天盤部を眺めた状態図
、第１２図、第１３図および第１４図は第４図（ａ）、
　　（ｂ）のロックボルトの使用説明図、第１５図は従
来例の施工状態を示す縦断面図、第１６図はその横断面
図、第１７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。 ■・・・パッカー部　２・・・ロックボルト本体　３・
・・ねじ継手　４・・・薬液吐出孔　２２・・・孔　２
６・・・固結領域 第２図（ａ） 第３図 第６図 第１１図 ｚｂ 第１４図 ｆｘｉｓ図 第１６図 第１７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トンネル切羽先端の天盤部に、トンネル掘削方向
   に延びるように孔を穿設し、この孔内に、先端側に薬液
   吐出孔を有するロックボルトを根元まで挿入した状態で
   位置決めし、そのロッ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、上記孔内にロッ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、上記ロック
   ボルトを、上記天盤部天井面のトンネル掘削方向延長面
   を基準にし、ロックボルトの中心軸が上記延長面に対し
   て１０〜２０度の角度になるように上向き傾斜させ、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. （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。