JP5119132B2 - Insert unit for ground reinforcement and ground reinforcement method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えばトンネルを掘削する際に切羽前方地山を補強するいわゆる長尺先受工や鏡補強工等の地山補強工法、特に地山内に打設した周面に多数の貫通小孔を有する補強管内およびその周囲の地山内に固結材を注入して地山を補強する地山補強工法において、上記補強管内に固結材を注入する際に上記補強管内に挿入して使用する地山補強用インサートユニットおよびそれを用いた地山補強工法に関するものである。 The present invention is, for example, a natural ground reinforcement method such as a so-called long tip receiving construction or mirror reinforcement construction that reinforces the natural ground in front of the face when excavating a tunnel, in particular, a large number of through-holes on the peripheral surface placed in the natural ground. In a natural ground reinforcement method in which a solidified material is reinforced by injecting a solidified material into a reinforcing pipe having a surrounding area and in the surrounding natural ground, when the solidified material is injected into the reinforcing pipe, it is inserted into the reinforcing pipe and used. The present invention relates to a natural ground reinforcing insert unit and a natural ground reinforcing method using the same.
従来たとえば地質条件の悪い脆弱な地山内にトンネルを掘削する際には、切羽前方地山を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先行して補強する地山補強工法には、トンネルの掘削に先立ってトンネル天端部付近の剥落を防止するために切羽前方地山のトンネル外周にアーチ状の補強体を設ける先受け工と、切羽前方の押出し挙動を抑制するために切羽鏡部の前方地山であるトンネル掘削領域を補強材で補強する鏡補強工とがある。このような地山補強工法において、補強材として鋼管等の周面に多数の貫通小孔を有する補強管(有孔補強管)を用いるようにしたものは知られている(例えば下記特許文献1参照)。
Conventionally, for example, when a tunnel is excavated in a weak ground with poor geological conditions, the tunnel is dug while reinforcing the ground in front of the face. In the natural ground reinforcement method that reinforces the ground in front of the face, the arch-shaped reinforcement around the tunnel in front of the face is necessary to prevent peeling near the top of the tunnel prior to tunnel excavation. There are a tip receiving work for providing a body, and a mirror reinforcing work for reinforcing a tunnel excavation region, which is a natural ground ahead of the face mirror part, with a reinforcing material in order to suppress the pushing behavior in front of the face face. In such a ground reinforcement method, there is known a method in which a reinforcing pipe having a large number of through holes (perforated reinforcing pipe) is used as a reinforcing material on a peripheral surface of a steel pipe or the like (for example,
図5は上記のような補強管を用いた地山補強工法、特に長尺な補強管を用いた長尺先受け工の一例を示すもので、トンネル掘削空間Tにおける切羽11aの前方上部の地山11内に、ドリルジャンボ等の削孔機12を用いて削孔hを施すと同時に、該削孔h内に、周面に多数の貫通小孔を有する補強管10を収容配置し、その補強管10内およびその周囲の地山11内に固結材Gを注入固化させて固結領域Rを形成するものである。図中、13は切羽鏡部11aの内面に施した一次吹付けコンクリート、14aは鋼製等よりなる支保工、14bは隣り合う支保工14a・14a間に施した二次吹付けコンクリートである。
FIG. 5 shows an example of a natural ground reinforcement method using a reinforcing pipe as described above, particularly a long tip receiving method using a long reinforcing pipe. A hole h is formed in the
上記のような削孔hを施すと同時に該削孔h内に補強管10を収容配置するに当たっては、従来一般に上記補強管10と、その内方に配置される管状の削孔ロッドとを用いた、いわゆる二重管削孔方式で行われている。上記図5はその一例を示すもので、上記補強管10内に管状の削孔ロッド15を挿入すると共に、その削孔ロッド15の後端側を上記ドリルジャンボ等の削孔機12のガイドシェル12a上に設けた削岩機16に連結し、その削岩機16で上記削孔ロッド15の先端に設けた不図示の削孔用ビットにより切羽11aの前方地山11内に所定の仰角で削孔hを施す。それと同時に、上記削孔ロッド15の前進動作に伴って、その周囲に配置した補強管10を上記削孔h内に順次打ち込み又は引き込むようにして打設するものである。
In order to accommodate and arrange the
その際、上記補強管10と削孔ロッド15は、それぞれ予め必要長さに形成した長尺のものを用いるか、或いは予め短尺に形成したものを順次継ぎ足しながら必要に長さに形成して上記削孔内に打設する。そして、所定深さまで打設したところで、上記削孔ロッド15と不図示の削孔ビットの一部または全部を引き抜き回収して上記削孔h内に補強管10を存置させる。次いで、その補強管10内にセメント系やレジン系等の固結材Gを注入して該補強管内およびその補強管10の周面に形成した貫通小孔(不図示)から該補強管10の周囲の地山11内に固結材Gを充填固化させて固結領域Rを形成し、それによって切羽1aの前方上部の地山を補強するものである。
At that time, the
この場合、上記補強管10内への固結材Gの注入方式としては、いわゆるステップ注入方式と同時注入方式とがある。ステップ注入方式は、例えば図6(a)に示すように補強管10内に配置した隔壁形成用のパッカー21・22内に注入管31・32から注入材を注入して上記パッカー21・22を膨らませることによって補強管10内を複数の領域に分割し、その各分割領域に注入管41〜43から固結材Gを順に段階的に注入するものである。この注入方式は上記各分割領域の注入量・注入圧の管理が的確に行えるため、効果的な限定注入が可能である等の利点がある。一方、同時注入方式は、例えば図6(b)に示すように補強管10内に長さの異なる複数の注入管51〜53を配置し、その各注入管51〜53から上記補強管10内に固結材Gを同時に注入するものである。この注入方式は短時間で注入が終了し、また均質な地山改良効果が図れる、さらに固結材Gの充填量が少なくて済む等の利点がある。
In this case, there are a so-called step injection method and a simultaneous injection method as the injection method of the consolidated material G into the reinforcing
しかし、上記いずれの注入方式も補強管10内に固結材Gが充分に充填されてから、その周囲の地山内に浸透して行くため、上記補強管10内に詰まった固結材Gが邪魔をして、周辺地山への固結材Gの浸透性が悪くなる。また注入圧を高くしても、補強管10内の圧力が上がるだけで、周辺地山に浸透させるまでには至らない。そのため補強管10内には大量の固結材Gを高圧注入した状態で残留させることになってしまう。特にウレタン系の固結材Gの場合には、先に補強管10内のウレタンが発泡して後からくる薬液の道を塞いでしまうので、孔奥側の地山への浸透性が悪くなる等の不具合がある。
However, in any of the above injection methods, the solidified material G is sufficiently filled in the reinforcing
そこで下記特許文献2においては、上記のような補強管内の断面積(容積)を小さくして補強管内への固結材の充填量を減少させるために、両端をキャップで閉塞したスペーサパイプ等の棒状スペーサを挿入することが提案されている。しかし、棒状スペーサの容積(体積)が小さいと、補強管内への固結材の充填量を減少させる効果が少なく、棒状スペーサの容積が大きいと、補強管内への挿入が困難となる等のおそれがある。特に、上記棒状スペーサによって断面積が減少する分、補強管内の注入管の配置スペースが減るため、注入管の本数が制限される。とりわけ、隔壁形成用のパッカー等を用いる場合には、そのための注入管も配置しなければならないので、必要本数の注入管を補強管内に配置するのが困難となるおそれがある。 Therefore, in the following Patent Document 2, in order to reduce the cross-sectional area (volume) in the reinforcing pipe as described above and reduce the filling amount of the solidified material in the reinforcing pipe, It has been proposed to insert bar spacers. However, if the volume (volume) of the rod-shaped spacer is small, the effect of reducing the filling amount of the solidified material in the reinforcing tube is small, and if the volume of the rod-shaped spacer is large, insertion into the reinforcing tube may be difficult. There is. In particular, the number of injection pipes is limited because the arrangement space of the injection pipes in the reinforcing pipe is reduced by the amount of the cross-sectional area being reduced by the rod-shaped spacer. In particular, when a packer or the like for forming a partition wall is used, it is necessary to dispose an injection tube therefor, which may make it difficult to dispose the necessary number of injection tubes in the reinforcing tube.
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、注入管の配置スペースを減じることなく補強管内への固結材の注入量を少なくして、周辺地山内に固結材を良好に浸透させることのできる地山補強用インサートユニットおよびそれを用いた地山補強工法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems. The amount of the consolidated material injected into the reinforcing tube is reduced without reducing the placement space of the injected tube, and the consolidated material is favorably placed in the surrounding natural ground. An object of the present invention is to provide a natural ground reinforcing insert unit that can be infiltrated and a natural ground reinforcing method using the same.
上記の目的を達成するために本発明による地山補強用インサートユニットおよびそれを用いた地山補強工法は、以下の構成としたものである。すなわち、本発明による地山補強用インサートユニットは、地山内に打設した周面に多数の貫通小孔を有する補強管内およびその周囲の地山内に固結材を注入して地山を補強する際に、上記補強管内に挿入して用いる地山補強用インサートユニットであって、拡径可能な袋体と、その袋体内に収容された吸水性ポリマーと、その袋体内に水を供給する給水管と、上記袋体の外側の補強管内に固結材を注入する注入管とを、一括して上記補強管内に挿入可能に一体的に組付けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a natural ground reinforcing insert unit and a natural ground reinforcing method using the same according to the present invention have the following configurations. That is, the insert unit for reinforcing natural ground according to the present invention reinforces the natural ground by injecting a caking material into the reinforcing pipe having a large number of small through holes on the peripheral surface placed in the natural ground and the surrounding natural ground. In this case, it is an insert unit for reinforcing natural ground that is inserted into the reinforcing pipe and used to expand the diameter of the bag, the water-absorbing polymer accommodated in the bag, and the water supply for supplying water to the bag. The pipe and the injection pipe for injecting the caking material into the reinforcing pipe outside the bag body are integrally assembled so that they can be inserted into the reinforcing pipe in a lump.
また本発明による地山補強工法は、周面に多数の貫通小孔を有する補強管を地山内に打設し、その補強管内に前記請求項1に記載の地山補強用インサートユニットを挿入し、そのインサートユニットの前記給水管を介して前記袋体内に水を供給して該袋体内の吸水性ポリマーを膨潤させて該袋体を膨らませた後、上記インサートユニットの注入管を介して上記補強管内に固結材を注入することによって該補強管内およびその周囲の地山内に上記固結材を浸透固化させて補強領域を形成することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a natural ground reinforcing method in which a reinforcing pipe having a large number of through-holes on its peripheral surface is placed in the natural ground, and the natural ground reinforcing insert unit according to
上記のように構成された本発明による地山補強用インサートユニットおよびそれを用いた地山補強工法によれば、以下のような作用効果が得られる。
(1)補強管内に注入する固結材を減少させて、それが硬化する前に早急に補強管周辺の地山内に固結材を浸透させることが可能となり、より効果的な地山補強効果を発揮させることができる。
(2)拡径可能な袋体を用いたので、注入管配置スペースを減らすことなく、かつ補強管内への挿入時は縮径状態で容易に挿入できると共に、固結材を注入する際には、それに先だって補強管内の上記袋体を拡径させることによって補強管内の容積が低減され、それによって補強管内への固結材の注入量を減少させることができる。
(3)袋体を膨らませるために該袋体内に予め吸水性ポリマーを収容しておくようにしたことによって、膨らませる際には水を供給するだけでよいので操作が簡単である。
(4)袋体を膨らませたときの最大径が補強管の内径より小径となるようにすると、補強管内の殆どを袋体で塞いでしまっても、固結材を補強管内壁に沿って、そのほぼ全長にわたって流通させ、該補強管の周面に形成した貫通小孔から補強管周囲の地山内に固結材を良好に吐出させることができる。
According to the natural ground reinforcing insert unit configured as described above and the natural ground reinforcing method using the same, the following operational effects can be obtained.
(1) By reducing the amount of consolidated material injected into the reinforcing pipe, it becomes possible to quickly infiltrate the consolidated material into the ground around the reinforcing pipe before it hardens. Can be demonstrated.
(2) Since a bag body capable of expanding the diameter is used, the insertion space for the injection pipe is not reduced, and when inserted into the reinforcing pipe, it can be easily inserted in a reduced diameter state, and when injecting the consolidated material. Prior to that, the volume of the reinforcing pipe is reduced by expanding the diameter of the bag body in the reinforcing pipe, thereby reducing the injection amount of the consolidated material into the reinforcing pipe.
(3) Since the water-absorbing polymer is previously stored in the bag body in order to inflate the bag, the operation is simple because it is only necessary to supply water when the bag is inflated.
(4) If the maximum diameter when the bag body is inflated is smaller than the inner diameter of the reinforcing pipe, even if the inside of the reinforcing pipe is almost completely covered with the bag body, the consolidated material is moved along the inner wall of the reinforcing pipe. The caking material can be circulated substantially over the entire length, and the caking material can be discharged well from the through-hole formed in the peripheral surface of the reinforcing pipe into the ground around the reinforcing pipe.
以下、本発明による地山補強用インサートユニットおよびそれを用いた地山補強工法を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, a natural ground reinforcing insert unit according to the present invention and a natural ground reinforcing method using the same will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
図1(a)は本発明によるよる地山補強用インサートユニットの一実施形態を示す側面図、同図(b)は上記インサートユニットを補強管内に挿入した状態の一部縦断側面図、同図(c)は上記インサートユニット内の袋体を膨らませた状態の一部縦断側面図、図2(a)よび(b)は図1におけるA−AおよびB−B拡大断面図である。 FIG. 1 (a) is a side view showing an embodiment of an insert unit for reinforcing ground according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a partially longitudinal side view of the insert unit inserted into a reinforcing pipe. (C) is a partially longitudinal side view of a state in which the bag body in the insert unit is inflated, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are AA and BB enlarged sectional views in FIG.
本実施形態の地山補強用インサートユニット1は、拡径可能な2つの袋体2a・2bと、その各袋体2a・2b内に収容された吸水性ポリマーPと、上記各袋体内に水を供給するための給水管3a・3bと、上記袋体2a・2bの外側の補強管10内に固結材Gを注入する3本の注入管4a〜4cとを、一括して上記補強管内に挿入可能に一体的に組付けたものである。上記袋体2a・2b、給水管3a・3b、注入管4a〜4cの数や配置位置は適宜変更可能である。
The natural ground reinforcing
上記吸水性ポリマーPとしては、本実施形態においては20倍吸水膨張タイプの高吸水性ポリマーが用いられている。その吸水性ポリマーPを収容する上記袋体2a・2bは、本実施形態においては上記吸水性ポリマーPに供給する水およびその水を吸水する前と後の吸水性ポリマーPが透過しない布等で、図1(c)および図2に示すように、それぞれ内外二重の筒状に形成され、その内外筒状部間に上記吸水性ポリマーPが密閉状態で収容されている。上記各袋体2a・2bは拡径可能で、各袋体内の吸水性ポリマーPが吸水する前は、図1(a)のように縮径した状態にあって、図1(b)および図2(a)のように補強管10内に容易に挿入可能である。また上記吸水性ポリマーPが吸水して膨潤すると、図1(c)および図2(b)のように各袋体2a・2bが膨らみ、その各袋体が最も膨らんだときの最大径(外径)は、補強管10の内径より僅かに小径になるように設定されている。
As the water-absorbing polymer P, a 20-fold water-absorbing expansion type highly water-absorbing polymer is used in the present embodiment. In the present embodiment, the
上記内外二重の筒状に形成した袋体2a・2bは、ほぼ直線状に並べて配置され、その各袋体2a・2bの内部に、鉄筋等の鋼線材よりなる芯材5が挿通されている。その芯材5と上記各袋体2a・2bは、それぞれ図に省略した粘着テープや紐等の連結具によって一体的に連結固定されている。また上記芯材5に沿って前記給水管3a・3bと注入管4a〜4cが配置され、その各注入管4a〜4cの先端部にはスタティックミキサー6が設けられている。また上記給水管3a・3bと注入管4a〜4cおよび芯材5は、それらの一端(口元側の端部)を、上記補強管の開口端を塞ぐゴム等よりなるキャップ7の孔に挿通嵌合することによって一体的に組付けられている。なお、上記給水管3a・3bと注入管4a〜4cおよび芯材5は、上記キャップ7の孔に挿通嵌合させるだけでなく、適当箇所を粘着テープやバンド等の結束具で束ねられているが図には省略した。
The
上記のように構成されたインサートユニット1を用いて先受工や鏡補強工等の地山補強工法を施工するに当たっては、例えば、以下の要領で施工すればよい。図3はその一例を示すもので、先ず図3(a)のように地山11に下孔h1を形成した後、削孔hを施すと共に、該削孔h内に補強管10を挿入する。その方法は適宜であるが、例えば前記従来例と同様に二重管削孔方式で行うことができる。このようにして地山11内に削孔hを施すと共に、該削孔h内に補強管10を挿入したところで、図3(b)のように補強管10の口元(開口側端部)と削孔hの開口側端部内面もしくは下孔h1の内面との間にコーキング材17を充填して削孔hの開口端を閉塞する。
In order to construct a ground reinforcement method such as a tip receiving work or a mirror reinforcement work using the
次いで、図3(c)および図4(a)のように上記補強管10内に前記図1(a)に示す地山補強用インサートユニット1を挿入するもので、そのとき前記袋体2a・2bは前述のように縮径状態にあるので、補強管10内に容易に挿入することができる。そのインサートユニット1を補強管10内に挿入したところで、上記補強管10の開口端にキャップ7を嵌める。そのキャップ7は本実施形態のようにインサートユニット1に一体的に備えられている場合には、それを補強管10の開口端に嵌めればよく、キャップ7が上記インサートユニット1に備えられていない場合には、別途キャップ7を補強管10の開口端に嵌めると共に、そのキャップ7に形成した孔に、インサートユニット1の給水管3a・3bと注入管4a〜4cを挿入すればよい。
Next, as shown in FIG. 3 (c) and FIG. 4 (a), the natural ground reinforcing
そして図3(d)のように上記給水管3a・3bからインサートユニット1の袋体2a・2bに水を供給して該袋体2a・2b内の吸水性ポリマーPを膨潤させ、それによって上記袋体2a・2bを膨らませて拡径させる。そのとき、上記袋体2a・2bは、本実施形態においては最も膨らんだときの最大径が補強管10の内径よりも僅かに小径になるように設定されているので、上記各袋体2a・2bと補強管10の内周面との間には僅かな隙間Sが存在した状態にある。
Then, as shown in FIG. 3 (d), water is supplied from the
その状態で、図3(e)のようにインサートユニット1の注入管4a〜4cから固結材Gを注入するもので、その固結材Gの材質は適宜であるが、本実施形態においてはA液とB液との2液を混合するタイプのウレタン系固結材が用いられている。具体的にはA液としてポリエーテルポリオールを、B液としてポリメリックMDIをそれぞれ用い、それらを補強管10の口元付近に設けた注入管4a〜4cの注入口から同時に混合注入し、その各注入管4a〜4cの先端部付近に設けたスタティックミキサー6で撹拌しながらウレタン系固結材Gを吐出させるようにしたものである。
In this state, as shown in FIG. 3E, the consolidated material G is injected from the
上記のようにして注入管4a〜4cから補強管10内に注入された固結材Gは、補強管10内の異なる3箇所から同時に吐出して補強管10内を浸透発泡していく。その際、補強管10内の袋体2a・2bは補強管10内を仕切るものではなく、補強管10内に固結材Gの適切な流通路を形成するものであるため、上記袋体2a・2bと補強管10の内面との間に固結材Gを流通させることができる。特に上記袋体2a・2bと補強管10の内面との間に前記のような隙間Sを形成すると、それが補強管10の内面に沿う流通路となって固結材Gを補強管10の内面のほぼ全長にわたって万遍なく且つ早急に流通させることができる。それと同時に、上記補強管10の周面のほぼ全長にわたって設けた貫通小孔10aから図3(f)および図4(b)のように周囲の地山11内に固結材Gを良好に且つ均等に流出させて補強管10の周囲に万遍なく固結領域Rを形成することができる。また上記補強管10内に注入する固結材Gを、上記の膨張した袋体2a・2bの体積にほぼ相当する量だけ少なくすることが可能となり、コストを低減することができる。
The consolidated material G injected into the reinforcing
以上のように本発明は、拡径可能な袋体2a・2bと、その袋体内に収容された吸水性ポリマーPと、上記袋体内に水を供給する給水管3a・3bと、上記袋体の外側の補強管内に固結材を注入する注入管4a〜4cとを、一括して上記補強管内に挿入可能に一体的に組付けて地山補強用インサートユニット1を構成し、その地山補強用インサートユニット1を地山11内に打設した補強管10内に挿入して地山を補強するようにしたから、補強管10内に充填される固結材Gの量を、袋体2a・2bが膨らんだ体積にほぼ相当する量だけ減少させることができると共に、それらの固結材が固まる前に補強管10の周囲の地山内に固結材Gを早急に流出させて良好に固結領域Rを形成することができる。その結果、前記従来の問題点を解消して良好に地山補強を行うことが可能となるもので、上記実施形態のようなトンネル先受工に限らず鏡補強工やその他各種の地山補強工法(地盤補強工法を含む)にも良好に適用することができるものである。
As described above, the present invention includes the
1 インサートユニット
2a、2b 袋体
3a、3b 給水管
4a〜4c 注入管
5 芯材
6 スタティックミキサー
7 キャップ
10 補強管
11 地山
17 コーキング材
P 吸水性ポリマー
G 固結材
R 固結領域
S 隙間
h ボアホール
DESCRIPTION OF
Claims (3)
拡径可能な袋体と、その袋体内に収容された吸水性ポリマーと、上記袋体内に水を供給する給水管と、上記袋体の外側の補強管内に固結材を注入する注入管とを、一括して上記補強管内に挿入可能に一体的に組付け、
前記袋体を最も膨らませたときの最大径が、前記補強管の内径よりも小径になるように設定してなることを特徴とする地山補強用インサートユニット。 A natural ground which is inserted into the reinforcing pipe and used to reinforce the natural ground in the reinforcing pipe having a large number of through-holes on the peripheral surface placed in the natural ground and the surrounding natural ground. A reinforcing insert unit,
A bag body capable of expanding diameter, a water-absorbing polymer accommodated in the bag body, a water supply pipe for supplying water into the bag body, and an injection pipe for injecting a caking material into a reinforcing pipe outside the bag body, Are assembled together so that they can be inserted into the reinforcing pipe in a batch .
An insert unit for reinforcing natural ground , wherein the maximum diameter when the bag body is most inflated is set to be smaller than the inner diameter of the reinforcing pipe .
上記インサートユニットの注入管を介して上記補強管内に固結材を注入することによって該補強管内およびその周囲の地山内に上記固結材を浸透固化させて補強領域を形成することを特徴とする地山補強工法。 A reinforcing pipe having a large number of through-holes on the peripheral surface is placed in the natural ground, and the insert unit for reinforcing natural ground according to claim 1 is inserted into the reinforcing pipe, through the water supply pipe of the insert unit. The water is then supplied into the bag body to swell the water-absorbing polymer of the bag body to inflate the bag body,
The reinforcing material is injected into the reinforcing tube through the injection tube of the insert unit, and the reinforcing material is infiltrated and solidified in the reinforcing tube and the surrounding ground, thereby forming a reinforcing region. Natural mountain reinforcement method.
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