特開 2019-183577 トンネル施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-183577(P2019-183577A)

(43)【公開日】2019年10月24日

(54)【発明の名称】トンネル施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20190927BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/04 F

   E21D9/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-78776(P2018-78776)

(22)【出願日】2018年4月16日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 平成２９年１２月１日、独立行政法人 水資源機構 技術管理室契約企画課（さいたま市中央区新都心１１番地２ ランド・アクシス・タワー内）において、独立行政法人水資源機構が入札公告した技術提案項目を説明する際、清水建設株式会社が説明用添付資料において発明した「トンネル施工方法」を公開

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100179213

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 未知子

(74)【代理人】

【識別番号】100170542

【弁理士】

【氏名又は名称】桝田 剛

(72)【発明者】

【氏名】水戸 聰

(72)【発明者】

【氏名】秦 健二

(72)【発明者】

【氏名】林 秀明

(72)【発明者】

【氏名】井本 厚

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC02

2D054FA07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】長尺管の中間から先端に亘って十分に注入材を地山に注入することができ、地山の改良を効果的に行うことができる、トンネル施工方法及びこれに用いられる長尺管を提供する。
【解決手段】トンネルボーリングマシンのカッタヘッドの後方から地山の前方に向けて、カッタヘッドの周方向の少なくとも一部において、放射状に複数の長尺管を打設し、長尺管の軸方向の前方側及び後方側にそれぞれパッカを配置して、両パッカ間に閉鎖空間を形成し、閉鎖空間に第１注入材１００を注入して、閉鎖空間から地山に注入材を排出し、閉鎖空間よりも前方の前方空間に第２注入材を注入して、地山に第２注入材２００を排出し、トンネルボーリングマシンにより地山を掘削する。これらの手順を繰り返してトンネルを形成する。長尺管において閉鎖空間に対応する部分の貫通孔による開口率は、前方空間に対応する部分の貫通孔による開口率よりも大きい。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルボーリングマシンを用いて地山にトンネルを形成するトンネル施工方法であって、
前記トンネルボーリングマシンのカッタヘッドの後方から前記地山の前方に向けて、前記カッタヘッドの周方向の少なくとも一部において、放射状に複数の長尺管を打設する第１ステップと、
前記長尺管の軸方向の中間部の内部空間における、前記長尺管の軸方向の前方側及び後方側にそれぞれパッカを配置し、前記両パッカの間に前記長尺管の内部空間を軸方向に仕切る閉鎖空間を形成する第２ステップと、
前記閉鎖空間に第１注入材を注入し、前記長尺管において、前記閉鎖空間に対応する部分から前記地山に前記第１注入材を排出する第３ステップと、
前記長尺管の内部空間において、前記閉鎖空間よりも前方の前方空間に第２注入材を注入し、前記長尺管において前記前方空間と対応する部分から前記地山に前記第２注入材を排出する第４ステップと、
前記トンネルボーリングマシンにより地山を掘削する第５ステップと、
を備え、
前記第１から第５ステップを繰り返し、
前記長尺管には前記内部空間と連通し、前記各注入材を排出する複数の貫通孔が形成され、
前記長尺管において前記閉鎖空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率は、前記前方空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率よりも大きい、トンネル施工方法。

【請求項2】

前記長尺管は、複数の鋼管を軸方向に連結することで形成され、
前記複数の鋼管の少なくとも一つが前記閉鎖空間を形成し、当該閉鎖空間を形成する鋼管の少なくとも一部は、エキスパンドメタル又はパンチングメタルにより形成されている、請求項１に記載のトンネル施工方法。

【請求項3】

前記閉鎖空間の少なくとも一部は、前記カッタヘッドよりも前方に配置されている、請求項１または２に記載のトンネル施工方法。

【請求項4】

先に打設された前記長尺管から排出された注入材と、後に打設された前記長尺管において前記閉鎖空間が形成されている部分から排出された注入材とが、側面視においてオーバーラップしている、請求項１から３のいずれかに記載のトンネル施工方法。

【請求項5】

前記長尺管において、前記閉鎖空間よりも後方には、前記貫通孔が形成されていない、請求項１から４のいずれかに記載のトンネル施工方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載のトンネル施工方法に用いられる長尺管であって、
軸方向に連結される複数の鋼管を備え、
前記複数の鋼管の少なくとも一つが前記閉鎖空間を形成し、
前記閉鎖空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率は、前記前方空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率よりも大きい、長尺管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルボーリングマシンを用いて地山にトンネルを形成するトンネル施工方法、及びこれに用いる長尺管に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、トンネルボーリングマシンを用いたトンネルの施工方法が開示されている。この際、トンネルボーリングマシンよりも前方の地山を改良するため、例えば、図１３に示すように、トンネルボーリングマシン４の前方の周囲の地山に長尺管９００を打設し、この長尺管９００から注入材５００を施して地山を改良する、ＡＧＦ工法、サイドパイル、レッグパイル等の各種補助工法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２８０８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、トンネルボーリングマシンにより地山が掘削されると、地山が緩み、岩盤の割目が開口し、図１３に示すように、長尺管９００から注入した注入材５００が、長尺管９００の後端部付近に流れることがあり、最も事前補強したい長尺管９００の中間から先端部分に亘って、注入材を地山に十分に注入できないことがある。

【0005】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、長尺管の中間から先端に亘って十分に注入材を地山に注入することができ、地山の改良を効果的に行うことができる、トンネル施工方法及びこれに用いられる長尺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】

【0006】

本発明は、トンネルボーリングマシンを用いて地山にトンネルを形成するトンネル施工方法であって、前記トンネルボーリングマシンのカッタヘッドの後方から前記地山の前方に向けて、前記カッタヘッドの周方向の少なくとも一部において、放射状に複数の長尺管を打設する第１ステップと、前記長尺管の軸方向の中間部の内部空間における、前記長尺管の軸方向の前方側及び後方側にそれぞれパッカを配置し、前記両パッカの間に前記長尺管の内部空間を軸方向に仕切る閉鎖空間を形成する第２ステップと、前記閉鎖空間に第１注入材を注入し、前記長尺管において、前記閉鎖空間に対応する部分から前記地山に前記第１注入材を排出する第３ステップと、前記長尺管の内部空間において、前記閉鎖空間よりも前方の前方空間に第２注入材を注入し、前記長尺管において前記前方空間と対応する部分から前記地山に前記第２注入材を排出する第４ステップと、前記トンネルボーリングマシンにより地山を掘削する第５ステップと、を備え、前記第１から第５ステップを繰り返し、前記長尺管には前記内部空間と連通し、前記各注入材を排出する複数の貫通孔が形成され、前記長尺管において前記閉鎖空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率は、前記前方空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率よりも大きい。

【0007】

この構成によれば、長尺管の中間部に閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間から開口率の大きい貫通孔を介して地山に第１注入材を排出しているため、長尺管における閉鎖空間の周囲には、多量の第１注入材が供給され、これを壁とすることができる。これにより、閉鎖空間よりも先端側の前方空間に注入された第２注入材が、第１注入材による壁によって、長尺管の後端側に流れるのを防止することができる。その結果、長尺管における中間部から前方の地山を第１注入材及び第２注入材により確実に改良することができ、地山の改良を効果的に行うことができる。

【0008】

上記トンネル施工方法において、前記長尺管は、複数の鋼管を軸方向に連結することで形成され、前記複数の鋼管の少なくとも一つが前記閉鎖空間を形成し、当該閉鎖空間を形成する鋼管の少なくとも一部は、エキスパンドメタル又はパンチングメタルにより形成することができる。

【0009】

上記トンネル施工方法において、前記閉鎖空間の少なくとも一部は、前記カッタヘッドよりも前方に配置することができる。

【0010】

上記トンネル施工方法においては、先に打設された前記長尺管から排出された注入材と、後に打設された前記長尺管において前記閉鎖空間が形成されている部分から排出された注入材とが、側面視においてオーバーラップするように構成することができる。

【0011】

上記トンネル施工方法では、前記長尺管において、前記閉鎖空間よりも後方には、前記貫通孔が形成されていないように構成することができる。

【0012】

本発明は、上述したいずれかのトンネル施工方法に用いられる長尺管であって、軸方向に連結される複数の鋼管を備え、前記複数の鋼管の少なくとも一つが前記閉鎖空間を形成し、前記閉鎖空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率は、前記前方空間に対応する部分の前記貫通孔による開口率よりも大きい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、長尺管に中間から先端に亘って十分に注入材を地山に注入することができ、地山の改良を効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のトンネル施工方法に用いられる長尺管の概略構成を示す側面図である。

【図2】図１の長尺管の先端付近の断面図である。

【図3】第１中間管とバルクヘッド管との接続を説明する側面図（図３（ａ））、第１中間管と他のバルクヘッド管との接続を説明する側面図（図３（ｂ））である。

【図4】第１中間管とさらに他のバルクヘッド管との接続を説明する側面図である。

【図5】トンネルボーリングマシン及び長尺管によるトンネル施工の断面図である。

【図6】図５の断面図である。

【図7】長尺管の打設を説明する断面図である。

【図8】パッカと注入管の取付を説明する断面図である。

【図9】パッカの取付を説明する断面図である。

【図10】パッカの取付を説明する断面図である。

【図11】第１注入材の注入を説明する図である。

【図12】第２入材の注入を説明する図である。

【図13】従来のトンネルボーリングマシン及び長尺管によるトンネル施工の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係るトンネル施工方法の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。このトンネル施工方法は、長尺先受工法（所謂ＡＧＦ工法）により地山を改良した後、トンネルボーリングマシン用いてトンネルを施工する方法である。まず、このトンネル施工方法で用いる長尺管について説明した後、トンネルボーリングマシンを用いてトンネルを施工する方法について説明する。

【0016】

＜１．長尺管＞
図１は長尺管の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る長尺管１は、複数の円筒状の鋼管を軸方向に連結したものであり、本実施形態では、先頭管１１、第１中間管１２、バルクヘッド管１３、第２中間管１４、及び端末管１５をこの順に連結したものである。

【0017】

先頭管１１及び第１中間管１２は、概ね同様の構成を有しており、軸方向の両端に雄ネジ１１１，１２１（図３及び図４参照）が形成された鋼管である。そして、これら先頭管１１及び第１中間管１２は、内壁面に雌ネジが形成された円筒状のカプラ１６によって接続されている。すなわち、先頭管１１の後端部と第１中間管１２の先端部とがカプラ１６を介して接続され、これらの鋼管１１，１２の内部空間が連通する。また、先頭管１１及び第１中間管１２の外周面には、軸方向及び周方向に所定間隔をおいて複数の貫通孔１１２，１２２（図３及び図４参照）が形成されており、各貫通孔１１２，１２２により、各鋼管１１，１２の内部空間と外部とが連通する。

【0018】

長尺管１を地山に打設する際には、先頭管１１の先端に削孔ビット等が取り付けられる。以下、この点について、図２を参照しつつ詳細に説明する。図２は削孔ビット等が取り付けられた先頭管の一部断面図である。図２に示すように、先頭管１１の先端には、筒状のケーシングシュー２１がネジ締め又は溶接で取り付けられており、このケーシングシュー２１の内部に、ビットアダプタ２２が、削孔振動による軸方向への移動を許容された形で収まっている。そして、ビットアダプタ２２の先端には、地山を削孔する削孔ビット２３が取り付けられ、ケーシングシュー２１から突出している。削孔ビット２３の先端には、複数の刃体２３１が設けられており、この刃体２３１によって地山を削孔する。また、ビットアダプタ２２の後部にはロープねじ状の雌ネジが形成されており、この雌ネジに、削孔ロッド２４が螺合されている。そして、削孔ロッド２４は、長尺管１の内部を通過して、長尺管１の後方に配置されるドリフタ等の削孔機３に連結されている（図７参照）。

【0019】

また、削孔ビット２３とビットアダプタ２２とは、行き止まり嵌合キー溝で係合しており、削孔機３によって削孔ロッド２４をビットアダプタ２２とともに正転駆動させると係合状態が維持され、逆転させると、このキー溝からビットアダプタ２２が離脱する。

【0020】

次に、バルクヘッド管１３について、図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４を参照しつつ説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４は長尺管の一部を示す側面図である。図３（ａ）に示すように、バルクヘッド管１３は、円筒状に形成され、軸方向の両端部に雄ネジ１３１が形成されている。また、これら雄ネジ１３１の間の部分はエキスパンドメタルにより形成されている。すなわち、バルクヘッド管１３は、エキスパンドメタルにより多数の貫通孔１３２が形成された鋼管であり、これら貫通孔１３２によりバルクヘッド管１３の内部空間と外部が連通している。そして、バルクヘッド管１３の先端部と、第１中間管１２の後端部とは、上述したカプラ１６により接続されている。なお、バルクヘッド管１３は、エキスパンドメタル以外で構成してもよく、例えば、図３（ｂ）に示すように、両端の雄ネジ１３１の間をパンチングメタルにより形成することもできる。すなわち、バルクヘッド管１３は、先頭管１１及び第１中間管１２よりも貫通孔が多い、開口率の大きい鋼管により形成されている。

【0021】

さらに、バルクヘッド管１３は、先頭管１１及び第１中間管１２よりも貫通孔１３２による開口率が大きければ良いので、例えば、図４に示すように、バルクヘッド管を構成することができる。例えば、先頭管１１及び第１中間管１２の貫通孔１１２，１２２のピッチが３００ｍｍごとに周方向に２箇所づつ開いている場合、図４に示すように、バルクヘッド管１３の貫通孔１３２を５０〜１００ｍｍピッチで形成する等、先頭管１１及び第１中間管１２と同材質の鋼管を用いて貫通孔１１２，１２２よりも貫通孔１３２の数量を増やすことで、バルクヘッド管１３を形成しても良い。

【0022】

第２中間管１４及び端末管１５は、円筒状の鋼管であり、軸方向の両端部に雄ネジ１４１，１５１が形成されている。但し、先頭管１１や第１中間管１２と異なり、貫通孔が形成されていない。そして、バルクヘッド管１３と第２中間管１４、第２中間管１４と端末管１５とは、上述したカプラ１６により接続されている。なお、上述した例においては、先頭管１１、第１中間管１２、バルクヘッド管１３、第２中間管１４及び端末管１５の接続にカプラ１６を用いているが、それぞれの管１１、１２、１３、１４、１５の側端部に雄ネジ又は雌ネジを形成しておき、カプラ１６を用いることなく管同士をネジ結合で接続しても構わない。

【0023】

＜２．トンネルの施工＞
次に、トンネルの施工について説明する。まず、トンネルボーリングマシン４について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５に示すように、トンネルボーリングマシン４は、公知のものであり、全体として円筒状に形成されている。そして、先端部には多数のカッタビット４１１が取り付けられた円板状のカッタヘッド４１が設けられている。また、このカッタヘッド４１の後方に、円筒状のサポートプレート４２が設けられている。そして、このサポートプレート４２の後方から、上述した長尺管１を地山に打設するようになっている。具体的には、長尺管１は、トンネルの軸線方向Ｘと所定の仰角θをなすように打設される。また、図６に示すように、トンネルボーリングマシン４の外周の上部において、周方向に約９０度〜１２０度の領域に複数の長尺管１が打設される。

【0024】

＜２−１．長尺管の打設＞
次に、長尺管１の打設について、図７〜図１２を参照しつつ説明する。まず、図２に示すように、削孔ビット２３とビットアダプタ２２とを連結するとともに、削孔ビット２３を先頭管１１に配置する。また、図７に示すような公知の削孔機３を準備する。削孔機３には、シャンクロッド（図示省略）を介して削孔ロッド２４が取り付けられ、削孔ロッド２４の先端をビットアダプタ２２を介して削孔ビット２３に連結する。シャンクロッドの後端にはスプライン軸が取り付けられており、このスプライン軸は、削孔機３の駆動軸に連結される。すなわち、削孔ビット２３は先頭管１１内に挿通された削孔ロッド２４とビットアダプタ２２を介して削孔機３の駆動軸とスプライン結合され、回転力、打撃力、推力が伝達される。

【0025】

そして、削孔ビット２３の先端面を地山表面に当接させ、削孔機３を駆動して地山を削孔していく。このとき、先頭管１１は、上述したように、トンネル軸線方向Ｘと所定の仰角θをなすように打設される。こうして、削孔されていくが、削孔ビット２３は先頭管１１と連結されているため、削孔ビット２３とともに先頭管１１も地山に進入していく。このとき、削孔ビット２３の外径は先頭管１１の外径より僅かに大きいだけなので、先頭管１１は削孔内壁面と接しつつ、前進していく。こうして、先頭管１１を地山に進入させたところで、カプラ１６により第１中間管１２を先頭管１１の後端に連結するとともに、削孔ロッド２４にも同様に２本目を連結し、削孔・打設作業を継続していく。こうして、削孔の進行とともにバルクヘッド管１３、第２中間管１４、及び端末管１５を連結していき、その後、削孔機３を停止する。なお、図７は、先頭管１１、第１中間管１２、及びバルクヘッド管１３を連結した状態で削孔を行っている図である。これに続いて、削孔機３を逆転させ、ビットアダプタ２２を削孔ビット２３から取り外し、ビットアダプタ２２及び削孔ロッド２４を長尺管１から引き抜く。すなわち、地山には、削孔ビット２３及び長尺管１が取り残された状態となる。

【0026】

＜２−２．パッカの施工＞
次に、長尺管の内部に２個のパッカと４本の注入管を取り付ける。この点について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。ここでは、先端側に配置されるパッカを第１パッカ５、後端側に配置されるパッカを第２パッカ６と称し、長尺管１の先端側に注入材を注入するための注入管を第１注入管７、第１パッカ５と第２パッカ６との間の領域に注入材を注入するための注入管を第２注入管８、第１パッカ５に注入材を注入するための注入管を第１パッカ注入管５９、第２パッカ６に注入材を注入するための注入管を第２パッカ注入管６９と称することとする。

【0027】

まず、図８に示すように、長尺管１の後端から第１及び第２パッカ５，６と第１及び第２注入管７，８、第１及び第２パッカ注入管５９，６９を挿入する。このとき、第１注入管７、第１パッカ注入管５９、第２注入管８、及び第２パッカ注入管６９を、この順で軸方向に後方にずらせて束ねる。そして、第１注入管７の先端が第１パッカ５より前方に突出するように取り付け、第１パッカ注入管５９の先端が第１パッカ５内に開口するように取り付ける。また、第２注入管８の先端が第２パッカ６より前方に突出するように取り付け、第２パッカ注入管６９の先端が第２パッカ６内に開口するよう取り付ける。このとき、第２パッカ６には、第１注入管７と第１パッカ注入管５９とが通り抜けるように取り付けられる。また、第１パッカ５は、バルクヘッド管１３の先端付近に配置され、第２パッカ６はバルクヘッド管１３の後端付近に配置される。

【0028】

次に、各パッカについて、図９を参照しつつ説明する。図９は、バルクヘッド管に挿入された拡張前の第２パッカを示している。同図に示すように、拡張前の第２パッカ６は、上述した４つの注入管７，８，５９，６９を覆う筒状に形成され、軸方向に並ぶ３つの部位により形成されている。すなわち、先端側から後端側に並ぶ、第１部位６１，第２部位６２，及び第３部位６３がこの順で並ぶように連結されている。第１部位６１は、ナイロンなどの液不透過性のシート材で形成されており、その先端部が第１及び第２注入管７，８及び第１パッカ注入管５９に固定されている。第２部位は、さらし木綿などの液透過性のシート材で形成されており、第１部位６１よりも径が小さく形成されている。また、第２パッカ注入管６９は、その先端が、第２部位６２内で開口するよう挿通されている。そして、第３部位６３は、第１部位６１と同様の外径を有する液不透過性のシート材で形成され、その後端部が４つの注入管６，７，５９，６９に固定されている。第１から第３部位６１〜６３の内部空間は連通し、４つの注入管７，８，５９，６９の周囲に閉空間を形成している。

【0029】

第１パッカ５も、第２パッカ６と同様に形成されている。但し、第１パッカ５では、第１部位６１の先端部が第１注入管７に固定され、第１パッカ注入管５９の先端が、第２部位６２内で開口するように構成されている。また、第３部位６３の後端部が第１注入管６及び第１パッカ注入管５９に固定されている。

【0030】

次に、パッカの施工について説明する。図１０に示すように、第２パッカ注入管６９にウレタンにより構成された第１注入材（例えば、株式会社ケー・エフ・シー製 ＲＢＳレジン・ＬＶ−６０Ｎ）１００を注入する。これにより、第１注入材１００は、第２パッカ注入管６９の先端開口から排出され、第２パッカ６の内部に充填される。第１注入材１００は、第２パッカ６の第１部位６１と第３部位６３を拡張させ、これらはバルクヘッド管１３の内壁面に接触する。また、第１注入材１００は第２部位６２からバルクヘッド管１３の内部に流入し、第１部位６１と第３部位６３の間に充填される。そして、第１注入材１００の一部は、バルクヘッド管１３から貫通孔１３２を介して外部に流出する。こうして、第１部位６１及び第３部位６３がバルクヘッド管１３に密着し、さらに第１部位６１と第３部位６３との間に第１注入材１００が充填されることで、長尺管１の内部空間は第２パッカ６により軸方向に仕切られる。

【0031】

同様にして、第１パッカ注入管５９に第１注入材１００を注入すると、第１パッカ５が拡張し、長尺管１の内部空間は第１パッカ５により軸方向に仕切られる。そして、第１注入材１００が硬化すると、第１パッカ５及び第２パッカ６により、バルクヘッド管１３の前端部及び後端部が閉じられ、バルクヘッド管１３には軸方向に閉鎖された閉鎖空間が形成される。但し、第２注入管８の先端開口は、この閉鎖空間に開放されている。また、第１注入管７の先端開口は、第１パッカ５よりも先端側、つまり第１中間管１２の内部で開放されている。

【0032】

＜２−３．注入材の注入＞
次に、図１１に示すように、第２注入管８から第１注入材１００を注入し、その先端開口から排出させる。これにより、閉鎖空間に第１注入材１００が注入される。第１注入材１００は、閉鎖空間から貫通孔１３２を介して地山に流れ出す。そして、第１注入材１００は発泡しながら、バルクヘッド管１３の周囲の地山で硬化する。

【0033】

続いて、第１注入管７から、シリカレジンで構成された第２注入材（例えば、株式会社ケー・エフ・シー製 ＲＢＳ−ＵＳＲ）２００を加圧注入する。例えば、注入速度５ｋｇ／ｍｉｎで初期圧＋０．２５ＭＰａになるまで加圧するように、第２注入材２００を注入する。第２注入材２００は、第１注入管７の先端の第２開口７２から排出され、先頭管１１及び第１中間管１２の内部空間（前方空間）に注入される。そして、図１２に示すように、第２注入材２００は、貫通孔１１２，１２２から先頭管１１及び第１中間管１２の外部の地山に流れ出し、硬化する。こうして、トンネルボーリングマシン４のカッタヘッド４１よりも先端の地山が長尺管１及び注入材１００，２００により改良される。

【0034】

＜２−４．掘削＞
続いて、トンネルボーリングマシン４を駆動し、長尺管１の長さの２／３程度地山を掘削する。その後、上記のような長尺管１の打設、注入材１００，２００の注入、及びトンネルボーリングマシン４による掘削を繰り返し、トンネルの施工を進行していく。なお、図５に示すように、先に打設された長尺管１と、後に打設された長尺管１とが、側面視において、オーバーラップするように長尺管１の打設を行う。特に、バルクヘッド管１３は、カッタヘッド４１の直上付近、即ち、トンネルボーリングマシン４により掘削されて緩んで岩盤の割目が開口した範囲と緩んでいない範囲の境界に設置されることが好ましい。

【0035】

例えば、長尺管１の全長が１５．５ｍとなるよう、長さ３．５ｍの先頭管１１に後続させて、長さ３ｍの第１中間管１２、長さ３ｍのバルクヘッド管１３、長さ３ｍの第２中間管１４、長さ３ｍの端末管１５を順次接続しながら打設する長尺先受け工を掘進距離９ｍごとに施す場合、ラップ長は６ｍとなる。そして、カッタヘッド４１の後方６ｍ程度の位置から斜め前方地山に向けて施工を行うと、カッタヘッド４１の直上から約３ｍ前方までの間にバルクヘッド管１３による注入材１００の塊（バルクヘッド）が形成され、それより前方側の地山にシリカレジンで構成された第２注入材２００が的確に注入される。従って、トンネルボーリングマシン４により掘削されて緩んで岩盤の割目が開口した範囲と緩んでいない範囲の境界にバルクヘッド管１３が設置され、これからトンネルボーリングマシンが掘進するべき地山の改良が確実に行われる。

【0036】

＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、バルクヘッド管１３の先端部及び後端部にパッカ５，６をそれぞれ配置して閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間から多数の貫通孔１３２を介して地山に第１注入材１００を排出している。そのため、バルクヘッド管１３の周囲には、第１注入材１００が地山の割れ目ならびに空隙を塞ぐように供給されるため、これが壁になる。これにより、先頭管１１及び第１中間管１２から流れ出した第２注入材２００が、第１注入材１００による壁によって、長尺管１の後端側に流れるのを防止することができる。その結果、長尺管１の第２中間管１４よりも先端側の地山を第１注入材１００及び第２注入材２００により確実に改良することができる。したがって、図５に示すように、先に打設した長尺管１と、後に打設した長尺管１との間に注入材が十分に注入されていない領域が生じるのを防止することができる。すなわち、先に打設した長尺管１から排出される注入材と、後に打設した長尺管１から排出される注入材とが、側面視においてオーバーラップさせることができるため、地山の改良を効果的に行うことができる。

【0037】

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は、適宜組み合わせることができる。

【0038】

＜４−１＞
上記実施形態では、第２中間管１４及び端末管１５に貫通孔を設けていないが、これらの鋼管１４，１５に貫通孔を設け、注入材を注入して地山に排出することもできる。

【0039】

＜４−２＞
長尺管１を構成する鋼管の数は特には限定されない。また、バルクヘッド管１３を配置する位置も特には限定されず、最後端の鋼管よりも前方で、最先端の鋼管よりも後方であれば、いずれの位置であってもよい。また、バルクヘッド管１３を複数連結し、連結した複数のバルクヘッド管１３の前端及び後端に上述したパッカ５．６を取り付けて閉鎖空間を形成することもできる。

【0040】

＜４−３＞
パッカの構成は特には限定されず、上述した閉鎖空間を形成するために、長尺管１の内部を軸方向に仕切れるような構成であればよい。また、注入管の数も特には限定されない。上記実施形態では、パッカ５，６を拡張させるために注入材を注入する注入管と、鋼管の内部に注入材を注入する注入管を同じにしているが、分けてもよい。すなわち、鋼管の内部に注入材を注入するための専用の注入管を設けることもできる。

【0041】

＜４−４＞
注入材の種類は特には限定されない。すなわち、第１注入材１００のみを用いることもできる。すなわち、パッカ５，６を拡張でき、地山を改良できるような注入材であれば、その種類や数は特には限定されない。

【0042】

＜４−５＞
バルクヘッド管１３の構成も特には限定されず、バルクヘッド管１３よりも先端側の鋼管１１，１２の貫通孔１１２，１２２の開口率よりも大きい開口率となるように貫通孔１３２が形成されていればよい。したがって、上述したエキスパンドメタルやパンチングメタル以外でも、多数の貫通孔が形成されている鋼管であればよい。

【0043】

＜４−６＞
トンネルボーリングマシン４の構成も特には限定されず、カッタヘッド４１よりも後方で長尺管１を打設できるように構成されていればよい。

【符号の説明】

【0044】

１ 長尺管
１１２ 貫通孔
１２２ 貫通孔
１３ バルクヘッド管
１３２ 貫通孔
４ トンネルボーリングマシン
５ 第１パッカ
６ 第２パッカ

【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13】