JP4032059B2 - 二重管ダブルパッカー工法 - Google Patents

Description

本発明は、地山に設置され、吐出孔が形成された中空のスリーブパイプ内に、噴出孔が形成された中空のインジェクションパイプを挿入し、該インジェクションパイプの後端から注入材を供給して、該注入材を前記噴出孔及び吐出孔を介して地山に注入する二重管ダブルパッカー工法に関する。

従来より、二重管ダブルパッカー工法における地山への削孔は、二重管掘削によって行われていた。この二重管掘削とは、まず、ケーシング及びインナーロッドの後端を二重管掘削機のスイベルに接続して、インナーロッドの先端から切削水を噴射するとともにケーシングとインナーロッドとの間隙より泥水を排水しながら、ケーシング及びインナーロッドの先端のビットに二重管掘削機による打撃力と回転力とを伝達することによって削孔を行う。その後、インナーロッドを引き抜き、ケーシング内に中空のスリーブパイプを建て込んだ後、ケーシングを引き抜き、スリーブパイプ内に噴出孔を備えた中空のインジェクションパイプを挿入して、注入材を地山に注入するものである。よって、二重管掘削機のスイベルは、打撃力及び回転力をケーシング及びインナーロッドに伝達してそれぞれを引き抜くことができ、切削水及び泥水の流路と、これらの切削水及び泥水が漏れないようにパッカー機能とを備えている必要がある（特許文献１参照）。
特開２００２−０２１４６１号公報

一方、ＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）やＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）工法等によるトンネル掘削現場では、二重管掘削機は常備されておらず、単管掘削機が常備されていることが多い。しかし、この単管掘削機にはスイベルが備えられていないため、インナーロッドとともにケーシングを地山に打ち込んでも、地山からケーシングを引き抜くことができない。よって、これらの現場で二重管ダブルパッカー工法を採用するには二重管掘削機を準備せねばならず、この二重管掘削機の準備やトンネル掘削現場への搬送に時間を要し、工期が長引く問題があった。

本発明の課題は、工期を遅延させずに二重管ダブルパッカー工法を行うことである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１及び２に示すように、周壁に複数の注入孔１ａを設け、かつリングビット１ｂを先端に取り付けたケーシング１内に、単管掘削が可能な単管掘削機（図示せず）から受けた打撃力及び回転力を前記リングビット１ｂに伝える掘削ビット２ａを取り付けたインナーロッド２を挿入し、
前記単管掘削機に連結した前記インナーロッド２と、前記ケーシング１とによって地山Ｇに削孔を行い、前記ケーシング１から前記インナーロッド２及び掘削ビット２ａを引き抜いた後、
吐出孔３ａが形成されたパイプ（例えば、スリーブパイプ３）を前記ケーシング１内に挿入するとともに、前記パイプ（例えば、スリーブパイプ３）の先端に、その径方向外側に開いて前記ケーシング１の内壁に当接する複数の羽部材３ｃを設けることによって前記ケーシング１の中心位置に配置し、さらに前記ケーシング１と前記パイプ（例えば、スリーブパイプ３）との間隙にシール材６を充填し、
前記パイプ（例えば、スリーブパイプ３）内に、該パイプ（例えば、スリーブパイプ３）内の空間を隔てる一対のパッカー４ｂ，４ｂと、これらのパッカー４ｂ，４ｂの間に設けられた噴出孔４ａと、を備えるインジェクションパイプ４を挿入し、
前記ケーシング１を地山Ｇ内に設置した状態で、前記インジェクションパイプ４の後端から注入材５を供給し、該注入材５を前記噴出孔４ａ及び吐出孔３ａを介して前記注入孔１ａから地山に注入し、
前記インジェクションパイプ４を引き抜いた後、前記ケーシング１およびパイプ（例えば、スリーブパイプ３）を地山Ｇ内に残置しておくことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、単管掘削機にインナーロッドを連結して打撃力及び回転力を与えると、この打撃力及び回転力が、インナーロッドの先端に取り付けられた掘削ビットを介してケーシングに取り付けられたリングビットに伝達される。よって、単管掘削機を用いて、ケーシングと、このケーシング内に挿入されたインナーロッドとによって地山に削孔を行うことができる。削孔後、インナーロッドを引き抜き、ケーシング内にパイプを挿入するとともにケーシングとパイプとの間隙にシール材を充填し、パイプ内にインジェクションパイプを挿入して、このインジェクションパイプの後端から注入材を供給する。これにより、注入材はインジェクションパイプの噴出孔を介して、パイプ内と一対のパッカーとで形成された空間に充填される。その後、注入材は、パイプの吐出孔を介して、ケーシングとパイプとの間隙に充填されたシール材の中を流れ、ケーシングの注入孔を介して地山に注入されて地山が補強される。よって、ケーシングを引き抜く作業を省略することができるため、二重管掘削機がない現場においても、単管掘削機によって二重管ダブルパッカー工法を行うことができ、二重管掘削機を準備及び搬送する必要はなく、工期の遅延を防ぐことができる。また、注入材を地山に注入した後もケーシングは地山内に残置されるため、ケーシングによって、地山の変形を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二重管ダブルパッカー工法において、前記単管掘削機は、地質探査用の先進ボーリングマシンであることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、単管掘削機は地質探査用の先進ボーリングマシンであるため、ケーシング及びインナーロッドによって、地山に削孔を確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の二重管ダブルパッカー工法において、前記単管掘削機は、ドリルジャンボであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、単管掘削機はドリルジャンボであるため、ケーシング及びインナーロッドによって、地山に削孔を確実に行うことができる上、ドリルジャンボは複数のドリフタを備えているため、同時に複数の削孔を行うことができる。

本発明によれば、ケーシングを引き抜く作業を省略することができるため、二重管掘削機がない現場においても、単管掘削機によって二重管ダブルパッカー工法を行うことができ、二重管掘削機を準備及び搬送する必要はなく、工期の遅延を防ぐことができる。また、注入材を地山に注入した後もケーシングは地山内に残置されるため、ケーシングによって、地山の変形を抑制することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための実施形態を詳細に説明する。
図１は、ＴＢＭ工法によるトンネル掘削現場において、二重管ダブルパッカー工法によって掘削方向の地山Ｇを補強するために、地山Ｇ内にケーシング１を設置したものである。図２は、ケーシング１及びインナーロッド２による削孔を示すものである。図３は、二重管ダブルパッカー工法の施工手順を示すものである。

図１及び２に示すように、地山Ｇ内に設置されたケーシング１の周壁には、複数の注入孔１ａが設けられている。このケーシング１は、先端にリングビット１ｂが接合されており、このリングビット１ｂに打撃力及び回転力を伝達する掘削ビット２ａを取り付けたインナーロッド２をケーシング１内に挿入した状態で、削孔を行う。

ケーシング１内には、中空のスリーブパイプ３が挿入されている。このスリーブパイプ３には、所定間隔に筒状体のゴム製のスリーブ３ｂが嵌められており、スリーブパイプ３及びスリーブ３ｂには、注入材５の流路としての微小の吐出孔３ａが形成されている。このスリーブパイプ３の内側の注入材５に圧力をかけることによって、注入材５は吐出孔３ａを押し広げて勢い良くスリーブパイプ３の外へと噴出す。また、スリーブパイプ３の先端には、その径方向外側に開いた複数の棒状の羽部材３ｃが設けられている。この羽部材３ｃは、先端がケーシング１の内壁に当接しており、スリーブパイプ３をケーシング１の中心位置に配置させるためのものである。

スリーブパイプ３内には、中空のインジェクションパイプ４が挿入されている。このインジェクションパイプ４の先端部には、スリーブパイプ３内の空間をその長軸方向に隔てる一対のパッカー４ｂ，４ｂが備えられており、インジェクションパイプ４のこれらのパッカー４ｂ，４ｂの間には、噴出孔４ａが形成されている。

次に、本発明に係る二重管ダブルパッカー工法の施工手順について詳細に説明する。

まず、先端にリングビット１ｂを備えたケーシング１の中に、先端に掘削ビット２ａを備えたインナーロッド２を挿入し、インナーロッド２の後端を地質探査用の先進ボーリングマシンに連結して、地山Ｇに削孔を行う。詳しくは、インナーロッド２の後端に地質探査用の先進ボーリングマシンから打撃力及び回転力が与えられ、インナーロッド２の先端の掘削ビット２ａと、この掘削ビット２ａを介して打撃力及び回転力が伝達されるリングビット１ｂとが、地山Ｇを掘削する。なお、地質探査用の先進ボーリングマシンは、ＴＢＭ工法のトンネル掘削現場に常備されるものを用いる。

ケーシング１及びインナーロッド２で地山Ｇに所定長さ削孔した後、図３（ａ）に示すように、インナーロッド２（図２参照）を引き抜いてケーシング１のみを地山Ｇ内に残置する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ケーシング１内にスリーブパイプ３を挿入する。このとき、スリーブパイプ３の先端には複数の羽部材３ｃ（図１参照）が設けられているため、スリーブパイプ３はケーシング１の中心位置を維持した状態で挿入される。その後、図３（ｃ）に示すように、ケーシング１の内面とスリーブパイプ３の外面との間隙にシール材６を充填する。
なお、シール材６は、ケーシング１内にスリーブパイプ３を挿入する前に充填してもよい。

次に、図３（ｄ）に示すように、スリーブパイプ３内にインジェクションパイプ４を挿入し、スリーブパイプ３の最後端側の吐出孔３ａが一対のパッカー４ｂ，４ｂの間に位置するようにし、インジェクションパイプ４の後端から注入材５を圧入する。

インジェクションパイプ４の後端から圧入された注入材５は、インジェクションパイプ４内を通り先端側の噴出孔４ａ（図１参照）を介して、インジェクションパイプ４の外面、スリーブパイプ３の内面、及び一対のパッカー４ｂ，４ｂによって形成された空間に充填される。その後、注入材５は、スリーブパイプ３の吐出孔３ａを押し広げてスリーブパイプ３の外へ噴出し、スリーブパイプ３の外面とケーシング１の内面との間隙に充填されたシール材６の中を流れる。そして、スリーブパイプ３の最後端側の吐出孔３ａに近接したケーシング１の注入孔１ａを介して地山Ｇに注入され、地山Ｇが補強される。

ケーシング１の周囲の地山Ｇに注入材５が適量注入されたら、注入材５の圧入を止め、インジェクションパイプ４を先端方向に所定間隔だけ移動させて、スリーブパイプ３の後端側から２番目の吐出孔３ａが一対のパッカー４ｂ，４ｂの間に位置するようにし、再び注入材５を注入する。

その後、注入材５の圧入と、インジェクションパイプ４の先端方向への移動とを繰り返し行い、ケーシング１の周囲の地山Ｇをケーシング１の後端側から順に補強していく。

なお、注入材５を地山Ｇに注入する前に、注入材５と同じように圧力水をインジェクションパイプ４の後端から供給することによって、シール材６にクラッキングを行ってもよい。

地山Ｇへの注入材５の注入作業が終わったら、インジェクションパイプ４を引き抜き、ケーシング１、スリーブパイプ３はそのまま地山Ｇ内に残置しておく。

以上の実施形態によれば、地質探査用の先進ボーリングマシンにインナーロッド２を連結して打撃力及び回転力を与えると、この打撃力及び回転力が、インナーロッド２の先端に取り付けられた掘削ビット２ａを介してケーシング１に取り付けられたリングビット１ｂに伝達される。よって、地質探査用の先進ボーリングマシンを用いて、ケーシング１と、このケーシング１内に挿入されたインナーロッド２とによって地山Ｇに確実に削孔をすることができる。掘削後、インナーロッド２を引き抜き、ケーシング１内にスリーブパイプ３を挿入するとともにケーシング１とスリーブパイプ３との間隙にシール材６を充填し、スリーブパイプ３内にインジェクションパイプ４を挿入して、このインジェクションパイプ４の後端から注入材５を圧入する。これにより、注入材５はインジェクションパイプ４の噴出孔４ａを介して、スリーブパイプ３内と一対のパッカー４ｂ，４ｂとで形成された空間に充填される。その後、注入材５は、スリーブパイプ３の吐出孔３ａを介して、ケーシング１とスリーブパイプ３との間隙に充填されたシール材４の中を流れ、ケーシング１の注入孔１ａを介して地山Ｇに注入されて地山Ｇが補強される。よって、ケーシング１を引き抜く作業を省略することができるため、二重管掘削機がない現場においても、地質探査用の先進ボーリングマシンによって二重管ダブルパッカー工法を行うことができ、二重管掘削機を準備及び搬送する必要はなく、工期の遅延を防ぐことができる。また、注入材５を地山Ｇに注入した後もケーシング１は地山Ｇ内に残置されるため、このケーシング１によって、地山Ｇの変形を抑制することができる。

なお、以上の実施形態においては、地質探査用の先進ボーリングマシンで掘削を行ったが、ＮＡＴＭの現場に常備されるドリルジャンボで行ってもよい。この場合、上記の実施形態で得られた効果の他に、ドリルジャンボは複数のドリフタを備えているため、同時に複数の削孔を行うことができる。

本発明に係る二重管ダブルパッカー工法において、地山に注入材を注入しているときの断面図である。 ケーシング及びインナーロッドによって削孔しているときの断面図である。 本発明に係る二重管ダブルパッカー工法における施工手順を示す図で、（ａ）はケーシング及びインナーロッドで掘削した後にインナーロッドを引き抜いたときの断面図、（ｂ）はケーシング内にスリーブパイプを挿入したときの断面図、（ｃ）はケーシングとスリーブパイプとの間隙にシール材を充填したときの断面図、（ｄ）はスリーブパイプ内にインジェクションパイプを挿入して注入材を注入しているときの断面図である。

符号の説明

１ ケーシング
１ａ 注入孔
１ｂ リングビット
２ インナーロッド
２ａ 掘削ビット
３ スリーブパイプ
３ａ 吐出孔
３ｂ スリーブ
４ インジェクションパイプ
４ａ 噴出孔
４ｂ パッカー
５ 注入材
６ シール材

Claims (3)

1. 周壁に複数の注入孔を設け、かつリングビットを先端に取り付けたケーシング内に、単管掘削が可能な単管掘削機から受けた打撃力及び回転力を前記リングビットに伝える掘削ビットを取り付けたインナーロッドを挿入し、
   前記単管掘削機に連結した前記インナーロッドと、前記ケーシングとによって地山に削孔を行い、前記ケーシングから前記インナーロッド及び掘削ビットを引き抜いた後、
   吐出孔が形成されたパイプを前記ケーシング内に挿入するとともに、前記パイプの先端に、その径方向外側に開いて前記ケーシングの内壁に当接する複数の羽部材を設けることによって前記ケーシングの中心位置に配置し、さらに前記ケーシングと前記パイプとの間隙にシール材を充填し、
   前記パイプ内に、該パイプ内の空間を隔てる一対のパッカーと、これらのパッカーの間に設けられた噴出孔と、を備えるインジェクションパイプを挿入し、
   前記ケーシングを地山内に設置した状態で、前記インジェクションパイプの後端から注入材を供給し、該注入材を前記噴出孔及び吐出孔を介して前記注入孔から地山に注入し、
   前記インジェクションパイプを引き抜いた後、前記ケーシングおよびスリーブパイプを地山内に残置しておくことを特徴とする二重管ダブルパッカー工法。
2. 前記単管掘削機は、地質探査用の先進ボーリングマシンであることを特徴とする請求項１に記載の二重管ダブルパッカー工法。
3. 前記単管掘削機は、ドリルジャンボであることを特徴とする請求項１に記載の二重管ダブルパッカー工法。

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