地山補強用鋼管
【課題】 例えばトンネル掘削断面から打設する長尺先受け工や長尺鏡補強工の地山補強工法に係り、均一性の高い補強効果を発揮できると共に、トンネル掘削作業時に追加補強を行う必要がなく、適格な地山補強効果を得ることができ、多様な掘削方式に於いて低コストで実施できるようにする。
【解決手段】 トンネル掘削断面内から切羽前方の地山内に所定の仰角で削孔を施すと同時に、周壁に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される、長尺鋼管先受け工および長尺鏡補強工に於いて、該補強管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする地山補強用鋼管。
【解決手段】 トンネル掘削断面内から切羽前方の地山内に所定の仰角で削孔を施すと同時に、周壁に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される、長尺鋼管先受け工および長尺鏡補強工に於いて、該補強管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする地山補強用鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネル掘削時にドリルジャンボを用いて切羽前方地山を補強する長尺鋼管先受け工や長尺鏡補強工等の地山補強工法、特に掘削すべき前方地山内に穿孔を施すと同時に、該穿孔内に補強管を推進して補強する地山補強用鋼管に関する。更に詳しくは、例えば穿孔ビットを先端に装着した鋼管と中空管状の穿孔ロッドの周囲に補強管を配置した状態で穿孔を施す、いわゆる二重管方式により穿孔を施すと同時に、外周面に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される補強鋼管を打設し、その補強鋼管を介して吐出孔から固結材を注入して、その周囲の地山との定着または固結領域を形成して補強する場合に、特に有効な地山補強用鋼管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば地質条件の悪い地山等でトンネル掘削する際には、その掘削すべき切羽前方地山を鋼管等の補強部材で拘束し、且つ補強しながらトンネルを掘り進めることが行われている。このような切羽前方地山を補強する材料、特に鋼管等の補強管で拘束して且つ補強しながらトンネルを掘削する場合に行う地山補強工法として、掘削すべき切羽前方地山の天端部または鏡部に穿孔を施すと同時に上記補強管を設置する場合に、鋼管の先端部に穿孔用ビットを設けて、中空管状の穿孔ロッドの周囲に補強鋼管を配置した状態で穿孔を施す、いわゆる二重管方式の長尺穿孔装置によって複数本の鋼管を順次接続してなる補強管を、トンネル切羽前方地山に長尺先受け工または長尺鏡補強工として打設する。その補強鋼管内を介してセメント系またはレジン系等の固結材を注入して、該補強鋼管周囲の地山との定着または固結領域を形成して地山補強を行うことが提案されている。
【０００３】
しかし、長尺鋼管先受け工または長尺鏡補強工には外周面が平滑な通常鋼管が補強管として使用されているために、該補強鋼管と固結材との付着耐力が低く、該補強鋼管下方部と穿孔された孔壁とが密着した状況で、注入時に固結材の入る間隙が確保されていないため、補強鋼管の全周面に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。したがって、脆弱な地山状況においては軸方向応力が顕著に生じて地山の拘束力が劣るために、結果的にゆるみの漸増により切羽前方地山の拘束効果が低下して、崩落等の問題が発生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
下記特許文献１、２は、上記のような補強鋼管を用いた地山補強工法の一例を示すもので、特許文献１はトンネル掘削時に地山の自立性が懸念される場合、切羽前方地山の天端部を拘束して剥落を防止する長尺鋼管先受け工法で、トンネル掘削断面の拡幅をしない無拡幅による長尺鋼管先受け工として、所定の仰角で穿孔打設される補強鋼管は通常の外周面が平滑な鋼管が使用される。そのうち掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に位置する区間、いわゆる掘削断面内である切除区間の補強管（以下、端末補強管という）は容易に切除可能とし、それによってトンネル掘削断面の拡幅区間を設けないで施工するようにしたものである。その端末補強管として上記例においては、塩化ビニル等の合成樹脂製の管を用いることによって、トンネル掘削時に掘削機械により容易に切除できるようにしたもので、その端末補強管は、打設位置から切羽前方３ｍ区間に切除管として設置される。
【０００５】
また特許文献２は、地質条件の悪い脆弱な地山等でトンネル掘削する際に、長尺先受け工に長尺鏡補強工を併用することにより、切羽周辺地山の塑性領域の漸増が抑制され、先行変位を最小限とする長尺切羽補強工法として、その掘削に先立ってトンネル掘削断面内から小口径の補強鋼管により前方地山に長尺鏡補強工と小口径の長尺鋼管先受け工を打設する。トンネル掘削断面内の補強管は容易に切除可能とし、それによってトンネル掘削断面の拡幅区間を設けない施工とするようにしたもので、上記補強管を形成する複数本の管は外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図ると共に、その凹部に吐出孔を形成したことも特徴としており、この吐出孔を介してセメント系またはレジン系等の固結材を注入して地山との定着を施し、補強管周囲の地山との定着補強により切羽前方地山の拘束効果を高めるようにしたものである。
【０００６】
ところが、特許文献１では、掘削断面を無拡幅とした施工方法において、これまでの掘削断面を拡幅した施工方法と比較して補強部材に生じる応力が異なることである。打設される仰角は１０度程度と大きくなるため、これまでの補強部材には曲げモーメントが主体であった部材応力は軸方向応力が顕著となる。所定の仰角で打設された無拡幅による補強管のうち、トンネル掘削断面の外周線から最後端部の切羽鏡部に至る切除区間の端末補強管として、合成樹脂製の管が用いられているが、上記の切除区間はトンネル掘削時における先行変位の原因でもある緩みの発生源で、掘削時に拘束力が最も必要な区間でもある。上記端末補強管には外周面が平滑なものが使用され、トンネル掘削時における切除は容易であるが、補強管と固結材との付着効果は考慮されていない。また、長尺鋼管先受け工には外周面が平滑な通常鋼管が補強管として使用されていることから、該補強鋼管の固結材との周面付着力は低く、穿孔打設された該補強鋼管下部と孔壁とが密着した状況で固結材の入る間隙が確保されていないため、補強鋼管の下部に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。したがって、脆弱な地山状況では軸方向応力も顕著に生じて地山との拘束力が劣るために、結果的にゆるみの漸増により先受け効果が低下する。
【０００７】
また、特許文献２の切羽補強工では、掘削に先立って切羽前方地山のトンネル掘削断面内である鏡面から小口径の補強鋼管により前方地山に長尺鏡補強工と小口径の長尺鋼管先受け工を打設する補強鋼管は、外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図る目的で形成した補強鋼管であるが、泥岩等の脆弱な地山状況において穿孔時のスライムの粘性が高いと、その凹部に粘性土状として挟在することとなり、結果的にその部分は固結材との定着力が劣る状態となる。前記と同様に穿孔打設された該補強鋼管下部と孔壁とが密着した状況では、固結材の入る間隙が確保されないため、補強鋼管の全周面に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。また縞鋼管は外周面が凹凸の顕著な粗面状であることから、固結材との定着力の向上を図れる補強鋼管であるが、その摩擦抵抗の大きいことが、地山状況によっては穿孔時の推進抵抗となり、複数本の小口径の管を順次接続してなる補強鋼管においては接続部の破断が生じる。結果的に地山の拘束力が劣る状況となり、ゆるみの漸増が生じて切羽の安定性が低下することとなる。
【０００８】
従って、特許文献１、２のいずれにおいても、補強管周壁の吐出孔を介して周囲の地山内にセメント系またはレジン系等の固結材を注入して、該補強鋼管と周壁の地山を定着補強することによって、切羽前方地山の拘束効果を高めて切羽周辺地山の安定化を図る工法であって、補強鋼管の外周面が平滑なものと外周面に凹部を有するものが使用されているが、脆弱な地山状況においては軸方向応力が顕著となり、補強鋼管の全周面に固結材が廻らないため注入効果が発揮されず、補強鋼管の付着耐力が低いことから拘束力が劣っている結果、別途補強を行うことが多くなっている。
【０００９】
特許文献１、２のような長尺鋼管先受け工、長尺鏡補強工は様々な地山条件に対応が可能なため、先行変位の抑制、切羽前方地山の緩みの防止、施工の安全性確保等を目的として用いられている。図７は前記長尺鋼管先受け工２６を掘削断面拡幅により施した状態を示したものであって、トンネル掘削空間２０に於いて切羽２３から前方地山２４内に補強鋼管２１が打設され、打設された鋼管２１の周囲に固結領域２５が形成されている。この長尺鋼管先受け工２６の打設方法として、トンネル掘削時の天端部の剥落防止と切羽前方地山の拘束力を高める目的で、打設角度を最小限に確保して先受け鋼管に生じる軸方向応力を低減するため、打設する切羽の手前６ｍ程度のトンネル断面を拡幅し、先受け鋼管と鋼製支保工の離れを最小限とした、掘削断面拡幅による長尺鋼管先受け工が、無拡幅工法による以前に普及してきた工法である。
【００１０】
図８は地山にトンネル掘削断面を無拡幅とした状態において、上記特許文献１の長尺鋼管先受け工法を示すもので、既に地山２４を掘削したトンネル掘削断面であるトンネル空間２０の切羽（切羽鏡部）２３から、地山２４内に鋼管等よりなる補強管２１が打設される。トンネル掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に至る切除区間Ｓの補強管である端末補強管２１ａは、地山の掘進に伴って地山２４から露出した部分が切除可能な管で形成されている。この端末補強管２１ａは、固結材の吐出孔とトンネル掘削進行（１ｍ）に合わせて切除可能な管が用いられている。本工法の注入には、セメント系またはレジン系等の固結材を補強鋼管周壁の吐出孔を介して、鋼管周囲の孔壁内に固結材を注入することにより定着および固結領域２５を形成することで、切羽前方地山の拘束効果を高めて天端部の剥落を防止する。
【００１１】
ところが、上記のような先受け工法が要求される地山は元来脆弱であることに加えて、切羽近傍の地山は掘削に伴うゆるみが生じ易い地山である。トンネル掘削時の応力解放に伴う緩みによる鏡部の地山挙動（押出し挙動）は掘削断面空間２０方向に生じる。この影響から補強管２１、特に端末補強管２１ａには、押出し挙動に伴う大きな軸方向応力と曲げ応力が生じ、上方に位置する既に打設された補強管２１と端末補強管２１ａとの離れが前記の掘削断面拡幅と比べて大きく、注入による端末補強管２１ａの定着が最も重要な区間であり、端末補強管２１ａに使われている樹脂性の管の外周面は平滑な素材で付着耐力が劣っているため、脆弱な地山状況によっては端末補強管２１ａの固結材による充分な付着が確保されず、トンネル掘削の進行とともに周辺地山のゆるみが漸増する結果、補強管２１との定着力不足から切羽天端部の安定性が損なわれる。その結果、セメント系またはレジン系等の固結材で適正な地山補強効果を得ることができないという不都合が生じている。
【００１２】
また固結材の注入時には、該補強管２１内およびその周壁に形成した吐出孔から周囲の地山内に固結材を注入して固結領域を形成して定着するが、補強管２１の下方部には削孔時のスライムが堆積し易いことと、また補強管自体が孔壁下部に密着しているため下部の吐出孔は閉塞した状態で無効となる場合があり、固結材による固結領域は補強管２１の上方部のみに形成され易く、補強管自体の外周面が平滑で地山と補強管２１下部との固結材による定着は確保され難いため、補強管周囲の地山領域の緩みおよび鏡部の押出し挙動の漸増により切羽の安定性が損なわれ、拘束力に対する不安から追加補強を要する場合があり、地山補強効果は充分とは言い難い。
【００１３】
また、図９はトンネル掘削断面の前方地山に長尺鏡補強工を主体とした切羽補強による工法を示すもので、トンネル空間２０に於いて切羽２３から地山２４内に、鋼管等よりなる長尺鏡補強工２７と長尺鋼管先受け工２６が打設されている。ここでは、長尺補強管の外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図る目的で形成した補強鋼管が使用され、外周面には固結材の吐出孔とトンネル掘削進行（１ｍ）に合わせて、切除可能な環状溝（３６０°）を入れた鋼管が用いられている。本工法にはセメント系またはレジン系等の固結材の注入により、補強管とその周囲の地山内に注入した固結材により、補強管の周囲に定着および固結領域２５を形成することで切羽前方地山の拘束効果を高めるものである。ところが、上記のような切羽補強工（長尺先受け工・長尺鏡補強工）が要求される地山は元来脆弱であることに加えて、切羽近傍の地山は掘削に伴うゆるみが生じ易い地山である。
【００１４】
しかし、切羽前方の地山領域２４は、トンネル掘削時の応力解放に伴う緩みの影響を受けて、鏡部の押出し挙動がトンネル空間（掘削断面空間）２０の方向に生じる。この影響から鏡部前方地山区間には、押出し挙動に伴う大きな軸方向応力が顕著に生じ、注入による長尺鏡補強工２７と地山との定着が最も重要であるが、泥岩等の脆弱な地山状況において削孔時のスライムの粘性が高いと、その凹部に粘性土として挟在するため結果的にその部分は固結材との定着力が劣る。また、補強管２１の下部には削孔時のスライムが堆積し易いことと、また補強管自体が孔壁下部に密着しているため下部の吐出孔は閉塞した状態で無効となる場合があり、補強鋼管の下部に間隙が確保されていないため全周面に固結材が廻らず、固結材による付着力は確保され難い。したがって、脆弱な地山状況においては固結材による付着力が確保されず、トンネル掘削が漸次に進行するとともに周辺地山のゆるみは漸増する結果、該補強管との定着力不足から切羽鏡部および天端部の安定性が損なわれ、地山補強効果は充分とは言い難い。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１２１０７３号広報（図９）
【特許文献２】特開２００９−１９７５７３号広報（図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、トンネル掘削時の解放応力である押出し挙動に伴って、トンネル掘削断面から打設した長尺鋼管先受け工や長尺鏡補強工における補強管の位置する地山領域が、固結材による補強管周壁の定着不良および改良不足から発生する剥落およびゆるみの漸増を抑制し、均一性の高い注入補強効果を発揮させると共に、トンネル掘削作業時に追加補強を行う必要がなく、多様な掘削方式に於いて低コストで実施することができる地山補強用鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明による地山補強用鋼管は、トンネ周辺地山挙動の抑制を目的として、周壁に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続しながら所定の仰角で前方地山に打設して補強管を形成し、該補強管を介して固結材の注入を行い、該補強管の周囲の地山に定着または固結領域を形成して補強する長尺鏡補強工および長尺鋼管先受け工において、上記補強管を形成する複数本の管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたスペーサー形態により、補強管の下部と孔壁との間隙を確保することで、固結材の周壁への注入効果の向上を図り、補強管と固結材との付着力を高めることを特徴とする。また、穿孔時の供回り現象による接続部の脱落を防止するために、穿孔を施す際の削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に形成してなる突起する数条の環状リブを設けるようにしてもよい。
【００１８】
上記突起部は、固結材の付着力を高める加圧注入を行うバルクヘッドの形成に有効で、例えば上記補強管を形成する複数本の管の少なくとも後端部に、必要に応じてトンネル掘削機械で切除し得る肉厚を残した環状溝と、バルクヘッド区間の前後に数条の環状リブを設けて、バルクヘッド用固結材が吐出可能な縦断スリットを長手方向の３方向に設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成された本発明による地山補強用鋼管によれば、長尺鋼管先受け工または長尺鏡補強工において、補強鋼管を形成する複数本の管に形成した接続部の近傍に、管の外径に突起する数条の環状リブを設けることによって、上記補強鋼管の吐出孔と孔壁との間隙が確保され、補強鋼管下部の密着が避けられて、吐出孔の目づまりが生じにくく注入材の機能が向上する。また、該補強鋼管に設けた環状に突起する数条の環状リブは、注入時の隔壁の役割を果たし、区間以外への注入材の逸走性においても抑制され注入効果が高まる。しかも従来の周面が平滑な鋼管による付着力の不足を突起する環状リブが補って、付着耐力を向上させる効果がある。
【００２０】
トンネル掘削時の解放応力である切羽前方地山からの押出し挙動に対し、セメント系またはレジン系等の固結材により、材料の持つ強度を十分に発揮され補強管周囲の地山拘束効果が得られる。また、補強管周囲の定着不足から発生する天端部地山の剥落および鏡部の押出し挙動が抑制され、均一性の高い注入補強効果を発揮すると共にトンネル掘削作業時に追加補強を行う必要がなく、これにより地山の対応性が広がり適格な地山補強効果を得ることができる。また、簡易な油圧装置で加工自体が可能なことから、コストを大幅に減少でき、補助工法にかかる施工費等を抑え、作業の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の補強鋼管による長尺切羽補強工の施工状態を示す縦断面図。
【図２】本発明の補強鋼管による長尺切羽補強工の施工状態を示す横断面図。
【図３】（ａ）は本発明の補強鋼管に直行の突起する環状リブを設けている中間管を示す詳細図。（ｂ）はその両端接続部を示す詳細図。
【図４】（ａ）は本発明の補強鋼管に斜行の突起する環状リブを設けている中間管を示す詳細図。（ｂ）はその両端接続部を示す詳細図。
【図５】本発明の補強鋼管を設置した孔壁内の環状リブの状態を示す詳細図（１）。
【図６】本発明の補強鋼管を設置した孔壁内の環状リブの状態を示す詳細図（２）。
【図７】バルクヘッド用鋼管の軸方向と直行した環状の突起する環状リブを、両端に各々２条と縦スリット孔を設けている詳細図。
【図８】従来の掘削断面拡幅による長尺鋼管先受け工の施工状態を示す縦断面図。
【図９】従来の掘削断面無拡幅による長尺鋼管先受け工の施工状態を示す縦断面図。
【図１０】従来の長尺切羽補強工の施工状態を示す縦断面図。
【図１１】三次元数値解析結果による各地山補強工の部材応力図。
【図１２】（ａ）は従来の通常補強鋼管が孔壁内で下部に密着した状態を示す詳細図。（ｂ）は従来の溝付補強鋼管が孔壁内で下部に密着した状態を示す詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の地山補強鋼管１を図に示す具体的な実施形態に基づいて説明する。
図１乃至図２は、本発明の地山補強用鋼管に於ける施工状態の概要を示すもので、トンネル掘削断面を無拡幅とした状態で、長尺鋼管先受け工６に長尺鏡補強工７を併用した施工状態を示すものであって、トンネル空間９に於いて切羽３から前方地山４内に補強管１が打設され、トンネル掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に位置する区間Ｓの端末管２は、地山の掘進に伴って地山から露出した部分が切除可能な管で形成されている。この長尺鋼管先受け工６に使用する鋼管本体の長さは、ドリルジャンボのガイドセルに長さの制約があり、３ｍ程度の補強鋼管１を複数本接続して使用されている。
【００２３】
図３乃至図６は、本発明の地山補強鋼管１の一例で、図３（ａ）は長尺鋼管先受け工６で用いる鋼管の周面へ吐出孔１１を設けた中間管に、軸方向に直行した突起する環状リブ１２を設けている形態を示し、（ｂ）はその両端接続部を示す。図４（ａ）は軸方向に斜行した突起する環状リブ１２を設けている形態を示し、（ｂ）はその両端接続部を示す。例えば中間補強管として使用する地山補強鋼管１は、外径が７６．３ｍｍで肉厚は４．２ｍｍ、長さが３，０７０ｍｍである。この地山補強鋼管１の片側端部から２００ｍｍに１００ｍｍの間隔で２条の突起する環状リブが設けてあり、中間管には両端部と中間の３カ所に設けてある例である。これにより安定した付着耐力（２５０ｋＮ／ｍ）が確保され、補強管１周囲の定着不足から発生する天端部地山の剥落および鏡部の押出し挙動が抑制され、均一性の高い注入補強効果が発揮される。
【００２４】
また、図４は補強鋼管１を穿孔推進する際に、地山状況によってはスライムの噛み込み等により、削岩機の前進回転時に先端の補強鋼管１が供回り現象を生じて、後続の補強鋼管の接続部で脱落する場合があるため、その供回り防止対策として削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に斜行した突起する環状リブ１２を設けている。図５は軸方向に直行した突起する環状リブ１２を設けて、補強鋼管の下部と孔壁１１との間隙が確保され、孔壁との密着が避けられている状態が示され、注入補強効果が発揮される。図６は軸方向に斜行した突起する環状リブ１２を９０°範囲に交互に設けて、穿孔時の推進抵抗を低減するための突起する環状リブ１２のパターンでもあり、補強鋼管１の下部と孔壁１１との間隙を確保して、孔壁との密着が避けられている状態が示される。図７は注入時に後端部で補強管のバルクヘッド効果を高めるために、３方向にスリットの吐出孔と前後に突起する環状リブ１２による隔壁を設けた詳細図。
【実施例】
【００２５】
本発明による補強用鋼管の突起する環状リブの有効性について、従来の補強用鋼管との比較のため引張試験を行った。その結果を下記表１にまとめて示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
なお、上記表１中の溝付鋼管の螺旋状凹部は、補強管の軸線方向に約６００ｍｍのピッチで設けた補強管を使用した場合で、リブ付鋼管の突起間隔は約８００ｍｍで２条を設けてある。また表中の一軸圧縮強度は、固結材であるモルタルの圧縮強度であり、付着力は上記各補強管の周面に対するモルタルとの付着力として単位面積（１ｍｍ２）当たりの付着力（引張荷重）、さらに１ｍ当たりの付着力は、単位面積当たり引張荷重を換算した値である。
【００２８】
上記、表１からも明らかなように本発明による地山補強用鋼管、すなわち補強管１を形成する複数本の管を、外周面に突起する環状リブ１２を有する鋼管で構成したものは、従来の外周面が平滑な管に比べて付着力、特に補強管１の付着耐力（引張荷重）を大幅に増大させることができるものである。なお、粘性土が挟在する地山状況において、前記凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管に示すような補強管に比べても、突起する環状リブが固結材のせん断抵抗を有することにより、安定した高い付着耐力が得られる。
【００２９】
上記のように長尺鋼管先受け工６および長尺鏡補強工７に於いて、該補強管１周囲に形成される固結材の付着耐力は、施工サイクルの関係からトンネル掘削時には弱材令であって、該補強管周囲に固結材の未定着領域があると地山の拘束力が損なわれ、剥落またはゆるみの漸増挙動が生じる。該補強管の位置する領域が脆弱な地山で、該補強管下端が孔壁に密着した状況であっても該補強管周囲の全体に亘り、セメント系またはレジン系等の固結材による固結領域を確実に確保して、孔壁周囲の地山と該補強管の周面とが大きな付着耐力を有することを特徴とする。
【００３０】
また、バルクヘッド区間の前後に設ける突起する環状リブと三方向の縦断スリット吐出孔は、バルクヘッド用固結材の吐出を分散する効果から固結材の逸走を軽減させ、均等な固結材によるバルクヘッドが形成され易く、環状リブの併用により付着耐力を向上させ、注入時のバックプレッシャーにも耐える効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１ 補強管
２ 前方地山
３ 切羽
４ 切羽鏡部
４ 前方地山
５ 固結領域
６ 長尺鋼管先受け工
７ 長尺鏡補強工
８ 端末管
９ トンネル掘削空間
１０ ねじ接続部
１１ 吐出孔
１２ 環状リブ
１３ スリット孔
２０ トンネル空間
２１ 補強管
２２ 端末管
２３ 切羽
２４ 切羽前方地山
２５ 固結領域
２６ 長尺鋼管先受け工
２７ 長尺鏡補強工
Ｓ 切除区間
Ｋ 拡幅区間
Ｌ 鋼管長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネル掘削時にドリルジャンボを用いて切羽前方地山を補強する長尺鋼管先受け工や長尺鏡補強工等の地山補強工法、特に掘削すべき前方地山内に穿孔を施すと同時に、該穿孔内に補強管を推進して補強する地山補強用鋼管に関する。更に詳しくは、例えば穿孔ビットを先端に装着した鋼管と中空管状の穿孔ロッドの周囲に補強管を配置した状態で穿孔を施す、いわゆる二重管方式により穿孔を施すと同時に、外周面に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される補強鋼管を打設し、その補強鋼管を介して吐出孔から固結材を注入して、その周囲の地山との定着または固結領域を形成して補強する場合に、特に有効な地山補強用鋼管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば地質条件の悪い地山等でトンネル掘削する際には、その掘削すべき切羽前方地山を鋼管等の補強部材で拘束し、且つ補強しながらトンネルを掘り進めることが行われている。このような切羽前方地山を補強する材料、特に鋼管等の補強管で拘束して且つ補強しながらトンネルを掘削する場合に行う地山補強工法として、掘削すべき切羽前方地山の天端部または鏡部に穿孔を施すと同時に上記補強管を設置する場合に、鋼管の先端部に穿孔用ビットを設けて、中空管状の穿孔ロッドの周囲に補強鋼管を配置した状態で穿孔を施す、いわゆる二重管方式の長尺穿孔装置によって複数本の鋼管を順次接続してなる補強管を、トンネル切羽前方地山に長尺先受け工または長尺鏡補強工として打設する。その補強鋼管内を介してセメント系またはレジン系等の固結材を注入して、該補強鋼管周囲の地山との定着または固結領域を形成して地山補強を行うことが提案されている。
【０００３】
しかし、長尺鋼管先受け工または長尺鏡補強工には外周面が平滑な通常鋼管が補強管として使用されているために、該補強鋼管と固結材との付着耐力が低く、該補強鋼管下方部と穿孔された孔壁とが密着した状況で、注入時に固結材の入る間隙が確保されていないため、補強鋼管の全周面に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。したがって、脆弱な地山状況においては軸方向応力が顕著に生じて地山の拘束力が劣るために、結果的にゆるみの漸増により切羽前方地山の拘束効果が低下して、崩落等の問題が発生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
下記特許文献１、２は、上記のような補強鋼管を用いた地山補強工法の一例を示すもので、特許文献１はトンネル掘削時に地山の自立性が懸念される場合、切羽前方地山の天端部を拘束して剥落を防止する長尺鋼管先受け工法で、トンネル掘削断面の拡幅をしない無拡幅による長尺鋼管先受け工として、所定の仰角で穿孔打設される補強鋼管は通常の外周面が平滑な鋼管が使用される。そのうち掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に位置する区間、いわゆる掘削断面内である切除区間の補強管（以下、端末補強管という）は容易に切除可能とし、それによってトンネル掘削断面の拡幅区間を設けないで施工するようにしたものである。その端末補強管として上記例においては、塩化ビニル等の合成樹脂製の管を用いることによって、トンネル掘削時に掘削機械により容易に切除できるようにしたもので、その端末補強管は、打設位置から切羽前方３ｍ区間に切除管として設置される。
【０００５】
また特許文献２は、地質条件の悪い脆弱な地山等でトンネル掘削する際に、長尺先受け工に長尺鏡補強工を併用することにより、切羽周辺地山の塑性領域の漸増が抑制され、先行変位を最小限とする長尺切羽補強工法として、その掘削に先立ってトンネル掘削断面内から小口径の補強鋼管により前方地山に長尺鏡補強工と小口径の長尺鋼管先受け工を打設する。トンネル掘削断面内の補強管は容易に切除可能とし、それによってトンネル掘削断面の拡幅区間を設けない施工とするようにしたもので、上記補強管を形成する複数本の管は外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図ると共に、その凹部に吐出孔を形成したことも特徴としており、この吐出孔を介してセメント系またはレジン系等の固結材を注入して地山との定着を施し、補強管周囲の地山との定着補強により切羽前方地山の拘束効果を高めるようにしたものである。
【０００６】
ところが、特許文献１では、掘削断面を無拡幅とした施工方法において、これまでの掘削断面を拡幅した施工方法と比較して補強部材に生じる応力が異なることである。打設される仰角は１０度程度と大きくなるため、これまでの補強部材には曲げモーメントが主体であった部材応力は軸方向応力が顕著となる。所定の仰角で打設された無拡幅による補強管のうち、トンネル掘削断面の外周線から最後端部の切羽鏡部に至る切除区間の端末補強管として、合成樹脂製の管が用いられているが、上記の切除区間はトンネル掘削時における先行変位の原因でもある緩みの発生源で、掘削時に拘束力が最も必要な区間でもある。上記端末補強管には外周面が平滑なものが使用され、トンネル掘削時における切除は容易であるが、補強管と固結材との付着効果は考慮されていない。また、長尺鋼管先受け工には外周面が平滑な通常鋼管が補強管として使用されていることから、該補強鋼管の固結材との周面付着力は低く、穿孔打設された該補強鋼管下部と孔壁とが密着した状況で固結材の入る間隙が確保されていないため、補強鋼管の下部に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。したがって、脆弱な地山状況では軸方向応力も顕著に生じて地山との拘束力が劣るために、結果的にゆるみの漸増により先受け効果が低下する。
【０００７】
また、特許文献２の切羽補強工では、掘削に先立って切羽前方地山のトンネル掘削断面内である鏡面から小口径の補強鋼管により前方地山に長尺鏡補強工と小口径の長尺鋼管先受け工を打設する補強鋼管は、外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図る目的で形成した補強鋼管であるが、泥岩等の脆弱な地山状況において穿孔時のスライムの粘性が高いと、その凹部に粘性土状として挟在することとなり、結果的にその部分は固結材との定着力が劣る状態となる。前記と同様に穿孔打設された該補強鋼管下部と孔壁とが密着した状況では、固結材の入る間隙が確保されないため、補強鋼管の全周面に固結材が廻らずに注入効果が発揮されない。また縞鋼管は外周面が凹凸の顕著な粗面状であることから、固結材との定着力の向上を図れる補強鋼管であるが、その摩擦抵抗の大きいことが、地山状況によっては穿孔時の推進抵抗となり、複数本の小口径の管を順次接続してなる補強鋼管においては接続部の破断が生じる。結果的に地山の拘束力が劣る状況となり、ゆるみの漸増が生じて切羽の安定性が低下することとなる。
【０００８】
従って、特許文献１、２のいずれにおいても、補強管周壁の吐出孔を介して周囲の地山内にセメント系またはレジン系等の固結材を注入して、該補強鋼管と周壁の地山を定着補強することによって、切羽前方地山の拘束効果を高めて切羽周辺地山の安定化を図る工法であって、補強鋼管の外周面が平滑なものと外周面に凹部を有するものが使用されているが、脆弱な地山状況においては軸方向応力が顕著となり、補強鋼管の全周面に固結材が廻らないため注入効果が発揮されず、補強鋼管の付着耐力が低いことから拘束力が劣っている結果、別途補強を行うことが多くなっている。
【０００９】
特許文献１、２のような長尺鋼管先受け工、長尺鏡補強工は様々な地山条件に対応が可能なため、先行変位の抑制、切羽前方地山の緩みの防止、施工の安全性確保等を目的として用いられている。図７は前記長尺鋼管先受け工２６を掘削断面拡幅により施した状態を示したものであって、トンネル掘削空間２０に於いて切羽２３から前方地山２４内に補強鋼管２１が打設され、打設された鋼管２１の周囲に固結領域２５が形成されている。この長尺鋼管先受け工２６の打設方法として、トンネル掘削時の天端部の剥落防止と切羽前方地山の拘束力を高める目的で、打設角度を最小限に確保して先受け鋼管に生じる軸方向応力を低減するため、打設する切羽の手前６ｍ程度のトンネル断面を拡幅し、先受け鋼管と鋼製支保工の離れを最小限とした、掘削断面拡幅による長尺鋼管先受け工が、無拡幅工法による以前に普及してきた工法である。
【００１０】
図８は地山にトンネル掘削断面を無拡幅とした状態において、上記特許文献１の長尺鋼管先受け工法を示すもので、既に地山２４を掘削したトンネル掘削断面であるトンネル空間２０の切羽（切羽鏡部）２３から、地山２４内に鋼管等よりなる補強管２１が打設される。トンネル掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に至る切除区間Ｓの補強管である端末補強管２１ａは、地山の掘進に伴って地山２４から露出した部分が切除可能な管で形成されている。この端末補強管２１ａは、固結材の吐出孔とトンネル掘削進行（１ｍ）に合わせて切除可能な管が用いられている。本工法の注入には、セメント系またはレジン系等の固結材を補強鋼管周壁の吐出孔を介して、鋼管周囲の孔壁内に固結材を注入することにより定着および固結領域２５を形成することで、切羽前方地山の拘束効果を高めて天端部の剥落を防止する。
【００１１】
ところが、上記のような先受け工法が要求される地山は元来脆弱であることに加えて、切羽近傍の地山は掘削に伴うゆるみが生じ易い地山である。トンネル掘削時の応力解放に伴う緩みによる鏡部の地山挙動（押出し挙動）は掘削断面空間２０方向に生じる。この影響から補強管２１、特に端末補強管２１ａには、押出し挙動に伴う大きな軸方向応力と曲げ応力が生じ、上方に位置する既に打設された補強管２１と端末補強管２１ａとの離れが前記の掘削断面拡幅と比べて大きく、注入による端末補強管２１ａの定着が最も重要な区間であり、端末補強管２１ａに使われている樹脂性の管の外周面は平滑な素材で付着耐力が劣っているため、脆弱な地山状況によっては端末補強管２１ａの固結材による充分な付着が確保されず、トンネル掘削の進行とともに周辺地山のゆるみが漸増する結果、補強管２１との定着力不足から切羽天端部の安定性が損なわれる。その結果、セメント系またはレジン系等の固結材で適正な地山補強効果を得ることができないという不都合が生じている。
【００１２】
また固結材の注入時には、該補強管２１内およびその周壁に形成した吐出孔から周囲の地山内に固結材を注入して固結領域を形成して定着するが、補強管２１の下方部には削孔時のスライムが堆積し易いことと、また補強管自体が孔壁下部に密着しているため下部の吐出孔は閉塞した状態で無効となる場合があり、固結材による固結領域は補強管２１の上方部のみに形成され易く、補強管自体の外周面が平滑で地山と補強管２１下部との固結材による定着は確保され難いため、補強管周囲の地山領域の緩みおよび鏡部の押出し挙動の漸増により切羽の安定性が損なわれ、拘束力に対する不安から追加補強を要する場合があり、地山補強効果は充分とは言い難い。
【００１３】
また、図９はトンネル掘削断面の前方地山に長尺鏡補強工を主体とした切羽補強による工法を示すもので、トンネル空間２０に於いて切羽２３から地山２４内に、鋼管等よりなる長尺鏡補強工２７と長尺鋼管先受け工２６が打設されている。ここでは、長尺補強管の外周面に凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管で、固結材との定着力の向上を図る目的で形成した補強鋼管が使用され、外周面には固結材の吐出孔とトンネル掘削進行（１ｍ）に合わせて、切除可能な環状溝（３６０°）を入れた鋼管が用いられている。本工法にはセメント系またはレジン系等の固結材の注入により、補強管とその周囲の地山内に注入した固結材により、補強管の周囲に定着および固結領域２５を形成することで切羽前方地山の拘束効果を高めるものである。ところが、上記のような切羽補強工（長尺先受け工・長尺鏡補強工）が要求される地山は元来脆弱であることに加えて、切羽近傍の地山は掘削に伴うゆるみが生じ易い地山である。
【００１４】
しかし、切羽前方の地山領域２４は、トンネル掘削時の応力解放に伴う緩みの影響を受けて、鏡部の押出し挙動がトンネル空間（掘削断面空間）２０の方向に生じる。この影響から鏡部前方地山区間には、押出し挙動に伴う大きな軸方向応力が顕著に生じ、注入による長尺鏡補強工２７と地山との定着が最も重要であるが、泥岩等の脆弱な地山状況において削孔時のスライムの粘性が高いと、その凹部に粘性土として挟在するため結果的にその部分は固結材との定着力が劣る。また、補強管２１の下部には削孔時のスライムが堆積し易いことと、また補強管自体が孔壁下部に密着しているため下部の吐出孔は閉塞した状態で無効となる場合があり、補強鋼管の下部に間隙が確保されていないため全周面に固結材が廻らず、固結材による付着力は確保され難い。したがって、脆弱な地山状況においては固結材による付着力が確保されず、トンネル掘削が漸次に進行するとともに周辺地山のゆるみは漸増する結果、該補強管との定着力不足から切羽鏡部および天端部の安定性が損なわれ、地山補強効果は充分とは言い難い。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１２１０７３号広報（図９）
【特許文献２】特開２００９−１９７５７３号広報（図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、トンネル掘削時の解放応力である押出し挙動に伴って、トンネル掘削断面から打設した長尺鋼管先受け工や長尺鏡補強工における補強管の位置する地山領域が、固結材による補強管周壁の定着不良および改良不足から発生する剥落およびゆるみの漸増を抑制し、均一性の高い注入補強効果を発揮させると共に、トンネル掘削作業時に追加補強を行う必要がなく、多様な掘削方式に於いて低コストで実施することができる地山補強用鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明による地山補強用鋼管は、トンネ周辺地山挙動の抑制を目的として、周壁に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続しながら所定の仰角で前方地山に打設して補強管を形成し、該補強管を介して固結材の注入を行い、該補強管の周囲の地山に定着または固結領域を形成して補強する長尺鏡補強工および長尺鋼管先受け工において、上記補強管を形成する複数本の管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたスペーサー形態により、補強管の下部と孔壁との間隙を確保することで、固結材の周壁への注入効果の向上を図り、補強管と固結材との付着力を高めることを特徴とする。また、穿孔時の供回り現象による接続部の脱落を防止するために、穿孔を施す際の削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に形成してなる突起する数条の環状リブを設けるようにしてもよい。
【００１８】
上記突起部は、固結材の付着力を高める加圧注入を行うバルクヘッドの形成に有効で、例えば上記補強管を形成する複数本の管の少なくとも後端部に、必要に応じてトンネル掘削機械で切除し得る肉厚を残した環状溝と、バルクヘッド区間の前後に数条の環状リブを設けて、バルクヘッド用固結材が吐出可能な縦断スリットを長手方向の３方向に設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成された本発明による地山補強用鋼管によれば、長尺鋼管先受け工または長尺鏡補強工において、補強鋼管を形成する複数本の管に形成した接続部の近傍に、管の外径に突起する数条の環状リブを設けることによって、上記補強鋼管の吐出孔と孔壁との間隙が確保され、補強鋼管下部の密着が避けられて、吐出孔の目づまりが生じにくく注入材の機能が向上する。また、該補強鋼管に設けた環状に突起する数条の環状リブは、注入時の隔壁の役割を果たし、区間以外への注入材の逸走性においても抑制され注入効果が高まる。しかも従来の周面が平滑な鋼管による付着力の不足を突起する環状リブが補って、付着耐力を向上させる効果がある。
【００２０】
トンネル掘削時の解放応力である切羽前方地山からの押出し挙動に対し、セメント系またはレジン系等の固結材により、材料の持つ強度を十分に発揮され補強管周囲の地山拘束効果が得られる。また、補強管周囲の定着不足から発生する天端部地山の剥落および鏡部の押出し挙動が抑制され、均一性の高い注入補強効果を発揮すると共にトンネル掘削作業時に追加補強を行う必要がなく、これにより地山の対応性が広がり適格な地山補強効果を得ることができる。また、簡易な油圧装置で加工自体が可能なことから、コストを大幅に減少でき、補助工法にかかる施工費等を抑え、作業の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の補強鋼管による長尺切羽補強工の施工状態を示す縦断面図。
【図２】本発明の補強鋼管による長尺切羽補強工の施工状態を示す横断面図。
【図３】（ａ）は本発明の補強鋼管に直行の突起する環状リブを設けている中間管を示す詳細図。（ｂ）はその両端接続部を示す詳細図。
【図４】（ａ）は本発明の補強鋼管に斜行の突起する環状リブを設けている中間管を示す詳細図。（ｂ）はその両端接続部を示す詳細図。
【図５】本発明の補強鋼管を設置した孔壁内の環状リブの状態を示す詳細図（１）。
【図６】本発明の補強鋼管を設置した孔壁内の環状リブの状態を示す詳細図（２）。
【図７】バルクヘッド用鋼管の軸方向と直行した環状の突起する環状リブを、両端に各々２条と縦スリット孔を設けている詳細図。
【図８】従来の掘削断面拡幅による長尺鋼管先受け工の施工状態を示す縦断面図。
【図９】従来の掘削断面無拡幅による長尺鋼管先受け工の施工状態を示す縦断面図。
【図１０】従来の長尺切羽補強工の施工状態を示す縦断面図。
【図１１】三次元数値解析結果による各地山補強工の部材応力図。
【図１２】（ａ）は従来の通常補強鋼管が孔壁内で下部に密着した状態を示す詳細図。（ｂ）は従来の溝付補強鋼管が孔壁内で下部に密着した状態を示す詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の地山補強鋼管１を図に示す具体的な実施形態に基づいて説明する。
図１乃至図２は、本発明の地山補強用鋼管に於ける施工状態の概要を示すもので、トンネル掘削断面を無拡幅とした状態で、長尺鋼管先受け工６に長尺鏡補強工７を併用した施工状態を示すものであって、トンネル空間９に於いて切羽３から前方地山４内に補強管１が打設され、トンネル掘削断面外周線から最後端部の切羽鏡部に位置する区間Ｓの端末管２は、地山の掘進に伴って地山から露出した部分が切除可能な管で形成されている。この長尺鋼管先受け工６に使用する鋼管本体の長さは、ドリルジャンボのガイドセルに長さの制約があり、３ｍ程度の補強鋼管１を複数本接続して使用されている。
【００２３】
図３乃至図６は、本発明の地山補強鋼管１の一例で、図３（ａ）は長尺鋼管先受け工６で用いる鋼管の周面へ吐出孔１１を設けた中間管に、軸方向に直行した突起する環状リブ１２を設けている形態を示し、（ｂ）はその両端接続部を示す。図４（ａ）は軸方向に斜行した突起する環状リブ１２を設けている形態を示し、（ｂ）はその両端接続部を示す。例えば中間補強管として使用する地山補強鋼管１は、外径が７６．３ｍｍで肉厚は４．２ｍｍ、長さが３，０７０ｍｍである。この地山補強鋼管１の片側端部から２００ｍｍに１００ｍｍの間隔で２条の突起する環状リブが設けてあり、中間管には両端部と中間の３カ所に設けてある例である。これにより安定した付着耐力（２５０ｋＮ／ｍ）が確保され、補強管１周囲の定着不足から発生する天端部地山の剥落および鏡部の押出し挙動が抑制され、均一性の高い注入補強効果が発揮される。
【００２４】
また、図４は補強鋼管１を穿孔推進する際に、地山状況によってはスライムの噛み込み等により、削岩機の前進回転時に先端の補強鋼管１が供回り現象を生じて、後続の補強鋼管の接続部で脱落する場合があるため、その供回り防止対策として削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に斜行した突起する環状リブ１２を設けている。図５は軸方向に直行した突起する環状リブ１２を設けて、補強鋼管の下部と孔壁１１との間隙が確保され、孔壁との密着が避けられている状態が示され、注入補強効果が発揮される。図６は軸方向に斜行した突起する環状リブ１２を９０°範囲に交互に設けて、穿孔時の推進抵抗を低減するための突起する環状リブ１２のパターンでもあり、補強鋼管１の下部と孔壁１１との間隙を確保して、孔壁との密着が避けられている状態が示される。図７は注入時に後端部で補強管のバルクヘッド効果を高めるために、３方向にスリットの吐出孔と前後に突起する環状リブ１２による隔壁を設けた詳細図。
【実施例】
【００２５】
本発明による補強用鋼管の突起する環状リブの有効性について、従来の補強用鋼管との比較のため引張試験を行った。その結果を下記表１にまとめて示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
なお、上記表１中の溝付鋼管の螺旋状凹部は、補強管の軸線方向に約６００ｍｍのピッチで設けた補強管を使用した場合で、リブ付鋼管の突起間隔は約８００ｍｍで２条を設けてある。また表中の一軸圧縮強度は、固結材であるモルタルの圧縮強度であり、付着力は上記各補強管の周面に対するモルタルとの付着力として単位面積（１ｍｍ２）当たりの付着力（引張荷重）、さらに１ｍ当たりの付着力は、単位面積当たり引張荷重を換算した値である。
【００２８】
上記、表１からも明らかなように本発明による地山補強用鋼管、すなわち補強管１を形成する複数本の管を、外周面に突起する環状リブ１２を有する鋼管で構成したものは、従来の外周面が平滑な管に比べて付着力、特に補強管１の付着耐力（引張荷重）を大幅に増大させることができるものである。なお、粘性土が挟在する地山状況において、前記凹部を有する小口径の溝付き鋼管もしくは縞鋼管に示すような補強管に比べても、突起する環状リブが固結材のせん断抵抗を有することにより、安定した高い付着耐力が得られる。
【００２９】
上記のように長尺鋼管先受け工６および長尺鏡補強工７に於いて、該補強管１周囲に形成される固結材の付着耐力は、施工サイクルの関係からトンネル掘削時には弱材令であって、該補強管周囲に固結材の未定着領域があると地山の拘束力が損なわれ、剥落またはゆるみの漸増挙動が生じる。該補強管の位置する領域が脆弱な地山で、該補強管下端が孔壁に密着した状況であっても該補強管周囲の全体に亘り、セメント系またはレジン系等の固結材による固結領域を確実に確保して、孔壁周囲の地山と該補強管の周面とが大きな付着耐力を有することを特徴とする。
【００３０】
また、バルクヘッド区間の前後に設ける突起する環状リブと三方向の縦断スリット吐出孔は、バルクヘッド用固結材の吐出を分散する効果から固結材の逸走を軽減させ、均等な固結材によるバルクヘッドが形成され易く、環状リブの併用により付着耐力を向上させ、注入時のバックプレッシャーにも耐える効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１ 補強管
２ 前方地山
３ 切羽
４ 切羽鏡部
４ 前方地山
５ 固結領域
６ 長尺鋼管先受け工
７ 長尺鏡補強工
８ 端末管
９ トンネル掘削空間
１０ ねじ接続部
１１ 吐出孔
１２ 環状リブ
１３ スリット孔
２０ トンネル空間
２１ 補強管
２２ 端末管
２３ 切羽
２４ 切羽前方地山
２５ 固結領域
２６ 長尺鋼管先受け工
２７ 長尺鏡補強工
Ｓ 切除区間
Ｋ 拡幅区間
Ｌ 鋼管長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削断面内から切羽前方地山内に所定の仰角で、削孔ビットを先端に装着した鋼管と削孔ロッドの二重管方式により削孔を施すと同時に、外周面に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される補強鋼管を打設し、その補強鋼管を介して吐出孔から固結材を注入して、その周囲の地山との定着または固結領域を形成して補強する地山補強工法において、上記補強鋼管を形成する複数本の管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする地山補強用鋼管。
【請求項２】
上記突起部を上記地山内に穿孔を施す際の削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に形成してなる突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地山補強用鋼管。
【請求項３】
上記補強管を形成する複数本の管の少なくとも後端部に、トンネル掘削機械で切除し得る肉厚を残した環状溝と、バルクヘッド用固結材が吐出可能な縦断スリット孔を長手方向の３方向に設け、管の前後外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地山補強用鋼管。
【請求項４】
上記補強管を形成している単一の管または複数本の管のそれぞれは、外径が４２〜１３９ｍｍ、長さが１〜６ｍの範囲内であり、環状に突起する環状リブの形状は幅が１０〜５０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍの範囲内であり、上記複数本の管を接続して形成される補強管の全長は３〜３０ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地山補強工法。
【請求項１】
トンネル掘削断面内から切羽前方地山内に所定の仰角で、削孔ビットを先端に装着した鋼管と削孔ロッドの二重管方式により削孔を施すと同時に、外周面に固結材の吐出孔を有する複数本の管を順次接続して形成される補強鋼管を打設し、その補強鋼管を介して吐出孔から固結材を注入して、その周囲の地山との定着または固結領域を形成して補強する地山補強工法において、上記補強鋼管を形成する複数本の管の外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする地山補強用鋼管。
【請求項２】
上記突起部を上記地山内に穿孔を施す際の削岩機の前進回転時と反対方向の螺旋状に形成してなる突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地山補強用鋼管。
【請求項３】
上記補強管を形成する複数本の管の少なくとも後端部に、トンネル掘削機械で切除し得る肉厚を残した環状溝と、バルクヘッド用固結材が吐出可能な縦断スリット孔を長手方向の３方向に設け、管の前後外周面に環状に突起する数条の環状リブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地山補強用鋼管。
【請求項４】
上記補強管を形成している単一の管または複数本の管のそれぞれは、外径が４２〜１３９ｍｍ、長さが１〜６ｍの範囲内であり、環状に突起する環状リブの形状は幅が１０〜５０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍの範囲内であり、上記複数本の管を接続して形成される補強管の全長は３〜３０ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地山補強工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１５８９６９（Ｐ２０１２−１５８９６９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２５７２（Ｐ２０１１−３２５７２）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（５０３２９０１５５）株式会社道路建設コンサルタント (3)
【出願人】（５１１０４２８９８）
【出願人】（５１１０２５５３６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（５０３２９０１５５）株式会社道路建設コンサルタント (3)
【出願人】（５１１０４２８９８）
【出願人】（５１１０２５５３６）
【Ｆターム（参考）】
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