トンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法
【課題】簡単かつ廉価に、トンネル支保工脚部の地盤を改良可能なトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法を提案すること。
【解決手段】トンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、鋼管１を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管１を貫通して延びているオーガーロッド３の先端に取り付けた掘削ビット６により削孔する削孔・鋼管打設工程と、打設した鋼管１の上端開口部から地盤改良用の注入剤を圧入して、当該注入剤を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含んでいる。オーガーロッド３は、外周にスパイラル状の羽根５が形成されており、掘削時にはこれがスクリューコンベアとして機能して、削孔の底部分に溜まるスライムを効率良く上方に送り出すので、削孔底部分にも確実に地盤改良用の注入材を充填できる。
【解決手段】トンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、鋼管１を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管１を貫通して延びているオーガーロッド３の先端に取り付けた掘削ビット６により削孔する削孔・鋼管打設工程と、打設した鋼管１の上端開口部から地盤改良用の注入剤を圧入して、当該注入剤を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含んでいる。オーガーロッド３は、外周にスパイラル状の羽根５が形成されており、掘削時にはこれがスクリューコンベアとして機能して、削孔の底部分に溜まるスライムを効率良く上方に送り出すので、削孔底部分にも確実に地盤改良用の注入材を充填できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事において地山が軟弱な場合にトンネル支保工脚部の地盤部分に注入材を充填して地盤を改良するトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事において、地山が軟弱な所を掘削する場合には湧水が多く、トンネル支保工の脚部が沈下して、地山が崩れるなどの危険がある。そこで、このような場合には、トンネル支保工の足付けを行うようにしている。支保工の足付けにおいては、支保工脚部の地盤に孔を掘り、そこにセメント、水および急結剤などからなる注入材を充填して、部分的に地盤を改良している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の地盤改良工法では、専用機を必要としているので工事費が高く、また、専用機の設置場所の確保が困難な場合もある。さらには、注入材の充填範囲を正確に制御できないので、地盤の改良範囲がばらつき、信頼性にも問題がある。
【０００４】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、簡単かつ廉価に、トンネル支保工脚部の地盤を改良することのできるトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、
鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔する鋼管打設工程と、
打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入材を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含み、
前記オーガーロッドとして、外周面にスパイラル状の羽根が形成されたものを用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の工法では、削孔しながら鋼管を打設し、しかる後に、鋼管内に地盤改良用の注入材を圧入している。削孔はドリルジャンボを用いて行うことができ、専用機が不要である。また、鋼管は注入材を圧入した後に、杭として抑留されるか、引き抜かれるか、あるいは、注入しながら引き抜かれるが、いずれの場合においても、鋼管によって規定される部分に注入材が充填され、また、鋼管に開けた穴を通って鋼管外周の地盤部分に注入材が充填される。よって、注入材の充填範囲（地盤改良範囲）を正確に規定することができるので、信頼性も高い。
【０００７】
さらに、スパイラル状の羽根が形成されているオーガーロッドを用いているので、削孔作業時に発生する栗粉、岩粉などのスライムが、鋼管の底、すなわち、形成された孔の底に溜まることなく、羽根によって上方に効率良く送り出されて、外部に排出される。また、スパイラル状の羽根の回転によって、鋼管の外周に形成されている注入穴が岩粉などによって詰まった状態のままとなってしまうことも防止される。この結果、栗粉、岩粉などのスライムに邪魔されることなく、注入材を削孔内の底まで確実に充填でき、また、孔壁部分に充填することができる。よって、本発明によれば、信頼性の高いトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法の一例を説明する。
【０００９】
図１に示すように、本例のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、削孔・鋼管打設工程ＳＴ１と、注入材を注入する注入工程ＳＴ２の工程を含んでいる。削孔・鋼管打設工程ＳＴ１では、鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔を行う。この工程では、一般的な油圧式ドリルジャンボを用いて行うことができる。また、注入工程ＳＴ２では、打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入剤を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する。
【００１０】
図２には、本例の削孔・鋼管打設工程で使用する鋼管およびオーガーロッドを示してある。この図に示すように、鋼管１は、内径が１０３ｍｍ、外径が１１４．３ｍｍの小口径鋼管であり、その外周には、複数の箇所に、注入孔２が形成されている。
【００１１】
鋼管１の内部に配置されているオーガーロッド３はスクリュー軸であり、外径が３８ｍｍ程度の六角形断面のロッド本体４と、この外周面に沿ってスパイラル状に形成されている羽根５とを備えている。羽根５の外径は例えば９０ｍｍ程度である。このオーガーロッド３の先端に掘削用のビット６が連結固定されている。鋼管１およびオーガーロッド３は、それぞれ、削孔の長さに応じた長さとなるように連結して用いられる。
【００１２】
羽根付きのオーガーロッド３を用いた削孔・鋼管打設工程において、軟弱な地盤を掘削する途中に大量の湧水が発生し、例えば、鋼管１の注入孔２を通って内部に流れ込む。流れ込んだ水は削孔の底部分に溜まる。また、削孔の底部分では、ビッドによる掘削によって発生した栗粉、岩粉、スライムが溜まる。
【００１３】
しかしながら、本例では、鋼管１の内部に、スパイラル状の羽根５が形成されたオーガーロッド３が配置されているので、このロッドがスクリューコンベヤとして機能して、削孔の底部分に溜まる栗粉、岩粉、スライムなどを効率良く上方に送り出し、鋼管１の上端開口部から外部に排出する。また、羽根５の回転によって、鋼管１の外周に形成されている注入孔２が栗粉などによって詰まってしまうこともない。
【００１４】
したがって、本例によれば、削孔の底部分に栗粉などが溜まったままになることがない。このため、次の注入工程においては、削孔の底部分まで確実に地盤改良用の注入材を充填することができる。また、鋼管外周に形成されている注入孔２などを通って削孔の外周の地盤部分にも確実に注入材を充填できる。このため、改良が必要とされる地盤部分に注入材を充填することができるので、足付け作業の信頼性を高めることができる。
【００１５】
なお、本発明者等の実験によれば、羽根５が備わっていない一般的なオーガーロッドを用いた場合には、供給管などを介して削孔の底部分に水を圧入しても、鋼管内を上昇する水流が遅く、削孔底部分から栗粉などのスライムを吸い上げて外部に排出できないことが確認された。また、このため、次の注入工程において注入材を削孔の底部分に充填できず、地盤改良の信頼性が低いことが確認された。
【００１６】
以上説明したように、本例のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法では、削孔・鋼管打設工程において、スパイラル状の羽根が外周面に形成されているオーガーロッドを用いている。かかるロッドを用いると、これがスクリューコンベアとして機能して、削孔の底部分に溜まるスライムを効率良く上方に送り出して、鋼管の上端開口部から外部に排出することができる。このため、次の注入工程においては注入材を確実に削孔の底部分まで充填することができる。また、鋼管外周部分に形成されている注入孔も詰まることが無いので、ここを介して削孔周辺の地盤部分にも確実に注入材を充填できる。よって、簡単かつ廉価に、信頼性の高いトンネル支保工の足付け作業を行うことができる。
【００１７】
なお、鋼管の大きさ、オーガーロッドの大きさ、そこに形成される羽根のピッチおよび外径寸法は、個々の具体的な作業現場に応じて適宜設定されるべき性質のものであり、上記の例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による工法の概略フローチャートである。
【図２】本発明において使用可能な鋼管およびオーガーロッドを示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 鋼管
２ 注入孔
３ オーガーロッド
４ ロッド本体
５ 羽根
６ ビット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事において地山が軟弱な場合にトンネル支保工脚部の地盤部分に注入材を充填して地盤を改良するトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事において、地山が軟弱な所を掘削する場合には湧水が多く、トンネル支保工の脚部が沈下して、地山が崩れるなどの危険がある。そこで、このような場合には、トンネル支保工の足付けを行うようにしている。支保工の足付けにおいては、支保工脚部の地盤に孔を掘り、そこにセメント、水および急結剤などからなる注入材を充填して、部分的に地盤を改良している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の地盤改良工法では、専用機を必要としているので工事費が高く、また、専用機の設置場所の確保が困難な場合もある。さらには、注入材の充填範囲を正確に制御できないので、地盤の改良範囲がばらつき、信頼性にも問題がある。
【０００４】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、簡単かつ廉価に、トンネル支保工脚部の地盤を改良することのできるトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、
鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔する鋼管打設工程と、
打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入材を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含み、
前記オーガーロッドとして、外周面にスパイラル状の羽根が形成されたものを用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の工法では、削孔しながら鋼管を打設し、しかる後に、鋼管内に地盤改良用の注入材を圧入している。削孔はドリルジャンボを用いて行うことができ、専用機が不要である。また、鋼管は注入材を圧入した後に、杭として抑留されるか、引き抜かれるか、あるいは、注入しながら引き抜かれるが、いずれの場合においても、鋼管によって規定される部分に注入材が充填され、また、鋼管に開けた穴を通って鋼管外周の地盤部分に注入材が充填される。よって、注入材の充填範囲（地盤改良範囲）を正確に規定することができるので、信頼性も高い。
【０００７】
さらに、スパイラル状の羽根が形成されているオーガーロッドを用いているので、削孔作業時に発生する栗粉、岩粉などのスライムが、鋼管の底、すなわち、形成された孔の底に溜まることなく、羽根によって上方に効率良く送り出されて、外部に排出される。また、スパイラル状の羽根の回転によって、鋼管の外周に形成されている注入穴が岩粉などによって詰まった状態のままとなってしまうことも防止される。この結果、栗粉、岩粉などのスライムに邪魔されることなく、注入材を削孔内の底まで確実に充填でき、また、孔壁部分に充填することができる。よって、本発明によれば、信頼性の高いトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法の一例を説明する。
【０００９】
図１に示すように、本例のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法は、削孔・鋼管打設工程ＳＴ１と、注入材を注入する注入工程ＳＴ２の工程を含んでいる。削孔・鋼管打設工程ＳＴ１では、鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔を行う。この工程では、一般的な油圧式ドリルジャンボを用いて行うことができる。また、注入工程ＳＴ２では、打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入剤を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する。
【００１０】
図２には、本例の削孔・鋼管打設工程で使用する鋼管およびオーガーロッドを示してある。この図に示すように、鋼管１は、内径が１０３ｍｍ、外径が１１４．３ｍｍの小口径鋼管であり、その外周には、複数の箇所に、注入孔２が形成されている。
【００１１】
鋼管１の内部に配置されているオーガーロッド３はスクリュー軸であり、外径が３８ｍｍ程度の六角形断面のロッド本体４と、この外周面に沿ってスパイラル状に形成されている羽根５とを備えている。羽根５の外径は例えば９０ｍｍ程度である。このオーガーロッド３の先端に掘削用のビット６が連結固定されている。鋼管１およびオーガーロッド３は、それぞれ、削孔の長さに応じた長さとなるように連結して用いられる。
【００１２】
羽根付きのオーガーロッド３を用いた削孔・鋼管打設工程において、軟弱な地盤を掘削する途中に大量の湧水が発生し、例えば、鋼管１の注入孔２を通って内部に流れ込む。流れ込んだ水は削孔の底部分に溜まる。また、削孔の底部分では、ビッドによる掘削によって発生した栗粉、岩粉、スライムが溜まる。
【００１３】
しかしながら、本例では、鋼管１の内部に、スパイラル状の羽根５が形成されたオーガーロッド３が配置されているので、このロッドがスクリューコンベヤとして機能して、削孔の底部分に溜まる栗粉、岩粉、スライムなどを効率良く上方に送り出し、鋼管１の上端開口部から外部に排出する。また、羽根５の回転によって、鋼管１の外周に形成されている注入孔２が栗粉などによって詰まってしまうこともない。
【００１４】
したがって、本例によれば、削孔の底部分に栗粉などが溜まったままになることがない。このため、次の注入工程においては、削孔の底部分まで確実に地盤改良用の注入材を充填することができる。また、鋼管外周に形成されている注入孔２などを通って削孔の外周の地盤部分にも確実に注入材を充填できる。このため、改良が必要とされる地盤部分に注入材を充填することができるので、足付け作業の信頼性を高めることができる。
【００１５】
なお、本発明者等の実験によれば、羽根５が備わっていない一般的なオーガーロッドを用いた場合には、供給管などを介して削孔の底部分に水を圧入しても、鋼管内を上昇する水流が遅く、削孔底部分から栗粉などのスライムを吸い上げて外部に排出できないことが確認された。また、このため、次の注入工程において注入材を削孔の底部分に充填できず、地盤改良の信頼性が低いことが確認された。
【００１６】
以上説明したように、本例のトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法では、削孔・鋼管打設工程において、スパイラル状の羽根が外周面に形成されているオーガーロッドを用いている。かかるロッドを用いると、これがスクリューコンベアとして機能して、削孔の底部分に溜まるスライムを効率良く上方に送り出して、鋼管の上端開口部から外部に排出することができる。このため、次の注入工程においては注入材を確実に削孔の底部分まで充填することができる。また、鋼管外周部分に形成されている注入孔も詰まることが無いので、ここを介して削孔周辺の地盤部分にも確実に注入材を充填できる。よって、簡単かつ廉価に、信頼性の高いトンネル支保工の足付け作業を行うことができる。
【００１７】
なお、鋼管の大きさ、オーガーロッドの大きさ、そこに形成される羽根のピッチおよび外径寸法は、個々の具体的な作業現場に応じて適宜設定されるべき性質のものであり、上記の例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による工法の概略フローチャートである。
【図２】本発明において使用可能な鋼管およびオーガーロッドを示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 鋼管
２ 注入孔
３ オーガーロッド
４ ロッド本体
５ 羽根
６ ビット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔する鋼管打設工程と、
打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入材を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含み、
前記オーガーロッドとして、外周面にスパイラル状の羽根が形成されたものを用いることを特徴とするトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法。
【請求項１】
鋼管を外管として用いて孔壁を防護しながら、当該鋼管を貫通して延びているオーガーロッドの先端に取り付けた掘削ビットにより削孔する鋼管打設工程と、
打設した鋼管の上端開口部から地盤改良用の注入材を圧入して、当該注入材を鋼管内部および、当該鋼管の外周部分に充填する注入工程とを含み、
前記オーガーロッドとして、外周面にスパイラル状の羽根が形成されたものを用いることを特徴とするトンネル支保工の足付け及び側壁はみ出し抑止工法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−９６３９（Ｐ２００７−９６３９Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９５１０８（Ｐ２００５−１９５１０８）
【出願日】平成１７年７月４日（２００５．７．４）
【出願人】（５９４１９１９１７）株式会社辰巳商会 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月４日（２００５．７．４）
【出願人】（５９４１９１９１７）株式会社辰巳商会 (2)
【Ｆターム（参考）】
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