JP2014037714A - 長尺鏡ボルト工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トンネルの切羽前方地山内に注入横孔13付きパイプ材10を接続しながら長尺鏡ボルトBを打設し、そのボルトBに地山補強用注入材aを圧入して周辺地山を改良し、トンネル掘削時にボルトを切除しながら掘削を進める長尺鏡ボルト工法である。ボルトBをなすパイプ材が、外周表面にえくぼ状の独立した凹み11をその管軸長手方向に連続配置した薄肉のディンプル鋼管であり、管軸長手方向所定間隔毎にその長手方向にずれをもって配置した対向する一対のスリット12及び複数の注入横孔13が同所定間隔で配置されている。ボルトBのほぼ全長に亘ってエア抜き用の薄肉鋼管製インサート管30が内設され、そのインサート管は管軸長手方向に所定間隔で対向する所定深さのインデント加工31が施されている。
【選択図】図6
Description
しかしながら、これらスパイラル凹溝形状はパイプ材外面側からプレス塑性加工して成形されるため、前記文献2図6、図7から明らかなようにパイプ材内面には略全周閉鎖的にスパイラル状の内径側突起が形成され、一般の削孔では削孔された地山(スライム)はパイプ材内側を通過して口元部から排出されることから、特に仰角が2〜3°と小さくて略水平方向に打設される長尺鏡ボルトでは、スライムの排出が悪く、削孔水を多量に送水しながら削孔しても、内面突起部でスライムが堆積して削孔効率が悪くなることが懸念される。
しかしながら、縞状突起はパイプ材外周面に独立突起が全面に緻密に配置されており、前記鋼製スパイラルシースの問題点と同じく、周辺の崩壊性地山との削孔時の摩擦増大に起因する先端牽引力増大が懸念され、特に礫岩などの削孔では表面突起部と削孔壁との間でロッキングの発生による削孔不能も想定される。
しかしながら、パイプ材に一定間隔で環状溝を形成すると、当該環状溝形成部の管軸直角方向の断面積が小さくなり、耐引張力が低下して長尺鏡ボルトの機能を害する要因となる。
トンネルの切羽前方の地山内にトンネル掘進方向に対して所要の迎角、例えば略2〜3度の仰角で複数本の注入横孔付きパイプ材を直列に接続しながら長尺打設し、打設後にパイプ材内側から地山補強用の注入材を圧入して周辺地山を改良し、注入材が硬化した後のトンネル掘削時に当該パイプ材を切除しながら掘削をすすめる長尺鏡ボルト工法において、パイプ材が、外周表面にえくぼ(笑窪)状の独立した凹みを連続配置した薄肉の鋼管(ディンプル鋼管)であり、所定間隔毎に管軸長手方向に若干のずれをもって配置した対向する一対のスリットが配置され、加えて複数の注入横孔が所定間隔で配置され、当該鋼管の両端には接続用の厚肉ネジが接合されている構造を採用した。
また、ディンプル鋼管には掘削と切除および鋼製支保工の建込みを効率よく実施できるように、ディンプル鋼管を横から打撃すれば切除が確実な、所定間隔毎に管軸長手方向に若干のずれをもって配置した対向する一対のスリット部を有している。尚、切除する方向性は予想できないのでスリットは対向した一対のスリットとし、またスリットによるディンプル鋼管断面積の減少が相乗しないように、管軸長手方向に若干のずれをもって配置した一対のスリットとすることができる。
前記注入材の圧入おいて、前記パイプ材のほぼ全長に亘って内設されるエア抜き用のインサートチューブを薄肉鋼管(インサート鋼管)とし、当該薄肉鋼管軸長手方向に所定間隔で対向する所定深さのインデント加工を施した構成を採用できる。
この場合、前記エア抜き用のインサート鋼管をその鋼管に外装するディンプル鋼管と共に後掘削が可能で小径の薄肉の鋼管とし、当該内径部が閉塞せずにエア抜き機能を維持できる深さで対向するインデント加工を長手方向に所定間隔で配置して外周面の注入材との付着性能を改善し、これをディンプル鋼管内側に略全長に亘って挿入してから注入材を充填・加圧注入すれば、ディンプル鋼管の耐引張力に当該インサート鋼管の耐引張力を追加した高度な長尺鏡ボルトを構築できる。
なお、ディンプル鋼管は薄肉のため、外周面へのディンプル(凹み)加工により内径側にも独立した隣接する多数の内面凸起が形成されており、内面側注入材との付着およびインサート鋼管への引張力の伝達は確実である。
前記パイプ材の端末部にバルクヘッド領域幅と略同一短尺長さの薄肉で連続するスパイラル突起を有する多孔質の鋼製シース管を接続して追加削孔打設し、当該シース管端末部が切羽に到達したら削孔を完了し、次に、
当該鋼製シース管端末部内に、インサート管口元部のリターン確認パイプ、バルクヘッド形成用のパッカー注入ホース、及び加圧注入用のホースが連通してなる止水部材を配置し、更に当該インサート管口元部から所定のバルクヘッド区間を経てなる1個の袋パッカーを当該インサート管および加圧注入用ホースが連通するようにパイプ材もしくは鋼製シース管の内側に配置し、当該袋パッカーのバルクヘッド形成側には所要数の***が設けられ、その***には短尺の2次注入ホースが配置されてなり、袋パッカーにウレタンなどのゲルタイムの短い発泡性樹脂を充填してパッカーを膨張させると同時に前記***の2次注入ホースを通じてバルクヘッド区間の鋼製シース管内側に確実にリークさせ、当該バルクヘッド区間の鋼製シース管の横孔より口元周辺地山に浸透固化させて確実なバルクヘッドを構築し、その後、ゲルタイムの長い注入材を加圧注入用ホースからパイプ材全長に亘って充填し、インサート管の先端孔から流入し、インサート管内を介して口元部のリターン確認パイプに到達したのち、当該インサート管口元部を閉塞し、続けて加圧注入ホースから注入材を加圧注入してパイプ材全長に亘って設けたパイプ横孔から周辺地山に浸透固化させる構成をとることができる。
前記止水部材41は、例えば図5に示すゴムコーン製であり、図6に示すように、シースジョイント45b内側に押えプレート46の内ネジ筒部46aのねじ込みにより押し込まれて配置され、更に当該口元部から所定のバルクヘッド区間(1m程度)Vを経てなる1個の袋パッカー42を図4の如く前記インサート管30および加圧注入用ホース44が連通するように鋼製シース管40の内面に配置する。この止水部材(ゴムコーン)41には、その連通孔41aを介して袋パッカー注入用ホース43、加圧注入用ホース44及びインサート管30のリターン確認パイプ34が挿通される。
尚、袋パッカー42は必ずしも図6の如く鋼製シース管B5(40)内にセットされる必要はなく、袋パッカーの一部あるいは全部の幅がディンプル鋼管10(B4)内に配置されても良い。
従来と同様に、図8の如く、長尺鏡ボルBの打設は汎用ドリルジャンボのガイドセルに搭載した削岩機から削孔ロッドを介して、回転打撃と削孔水を先端部の削孔ビットに供給して削孔すると共に、先端部に溶接固定された先端シューを打撃牽引してディンプル鋼管B1、B2、B3、B4及び端末のバルクヘッド管B5(鋼製シース管40)の打設作業を進める。打設を完了したら削孔ロッドおよびビットを口元側から回収する。
図6の加圧注入用ホース44を介して注入材aを充填する。長尺鏡ボルトBは水平に対して2〜3°の小さな仰角を持って打設される長尺ボルトであり、注入材aは口元側からボルト先端側に向かってディンプル鋼管10の内側にほぼ無加圧で充填され、管内のエアはエア抜き用インサート管30の先端孔33から同管内孔を介して口元部より排出されつつ充填が進む。注入材aが先端まで充填されると、前記先端孔33からインサート管30内に流入し、口元のインサート管リターン確認パイプ34に到達して目視で充填完了を確認できる。
11 えくぼ状凹み
12 スリット
13 注入横穴
14a、14b 接続ネジ部材
30 エア抜き用インサート管
31 インデント加工
34 リターン確認パイプ
40 鋼製シース管
41 止水部材(ゴムコーン)
42 袋パッカー
42a 袋パッカーのバルクヘッド形成側に設けた***
42b 袋パッカーの短尺2次注入ホース
43 パッカー注入ホース
44 加圧注入用ホース
B、B1、B2、B3、B4、B5 長尺鏡ボルト
P 長尺先受け鋼管
V バルクヘッド
Claims (3)
- トンネルの切羽前方の地山内にトンネル掘進方向に対して所要の仰角で複数本の注入横孔(13)付きパイプ材(10)を接続しながら長尺打設し、打設後に前記パイプ材(10)内側から地山補強用の注入材(a)を前記注入横孔(13)を介し圧入して周辺地山を改良し、注入材(a)が硬化した後のトンネル掘削時に前記パイプ材(10)を切除しながら掘削を進める長尺鏡ボルト工法において、
前記パイプ材(10)が、外周表面にえくぼ状の独立した凹み(11)をその管軸長手方向に連続配置した薄肉のディンプル鋼管であり、前記管軸長手方向所定間隔毎にその長手方向にずれをもって配置した対向する一対のスリット(12)が配置され、加えて複数の前記注入横孔(13)が前記長手方向所定間隔で配置され、当該ディンプル鋼管(10)の両端には接続用のネジ部材(14a、14b)が接合されていることを特徴とする長尺鏡ボルト工法。 - 前記注入材(a)の圧入おいて、前記パイプ材(10)のほぼ全長に亘って内設されるエア抜き用インサート管(30)が薄肉鋼管から成り、そのインサート管(30)は当該管軸長手方向に所定間隔で対向する所定深さのインデント加工(31)が施されていることを特徴とする請求項1に記載の長尺鏡ボルト工法。
- 前記パイプ材(10)の端末部にバルクヘッド(V)領域幅と略同一長さの薄肉で連続するスパイラル突起(40a)を有する多孔質の鋼製シース管(40)を接続して追加削孔打設し、前記鋼製シース管(40)の端末部が切羽(C1)に到達したら削孔を完了し、次に、
前記鋼製シース管(40)端末部内にインサート管(30)口元部のリターン確認パイプ(34)、バルクヘッド形成用のパッカー注入ホース(43)、及び加圧注入用のホース(44)が連通してなる止水部材(41)を配置し、更に、
前記インサート管(30)口元部から所定のバルクヘッド(V)区間を経てなる1個の袋パッカー(42)を当該インサート管(30)および加圧注入用ホース(44)が連通するようにパイプ材(10)もしくは鋼製シース管(40)の内側に配置し、前記袋パッカー(42)のバルクヘッド形成側には所要数の***(42a)が設けられてその各***(42a)には短尺の2次注入ホース(42b)が配置されてなり、
前記袋パッカー(42)にウレタンなどのゲルタイムの短い発泡性樹脂(b)を充填してパッカー(42)を膨張させると同時に***(42a)より2次注入ホース(42b)を通じてバルクヘッド(V)区間の鋼製シース管(40)もしくはパイプ材(10)内側にリークさせ、当該バルクヘッド(V)区間の鋼製シース管(40)もしくはパイプ材(10)の注入横孔(40b、13)より口元周辺地山に浸透固化させて確実なバルクヘッド(V)を構築し、その後、ゲルタイムの長い注入材(a)を加圧注入用ホース(44)からパイプ(10)全長に亘って充填し、インサート管(30)の先端孔(33)から流入し、そのインサート管(30)内を介して口元部のリターン確認パイプ(34)に到達したのち、当該インサート管(30)口元部を閉塞し、続けて加圧注入ホース(44)から注入材(a)を加圧注入してパイプ材(10)全長に亘って設けたパイプ材(10)の注入横孔(13)から周辺地山に浸透固化させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の長尺鏡ボルト工法。
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