JPH0681333A

JPH0681333A - 岩盤固結工法

Info

Publication number: JPH0681333A
Application number: JP23606292A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uda; 信也宇田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】緻密な岩盤内にもすばやく浸透してどのよう
な岩盤に対しても均一な固結領域を形成し、しかも環境
汚染の生じない岩盤固結工法を提供する。【構成】岩盤固結用薬液として、下記（Ａ）成分と、
下記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の少なくとも一方を含
み、かつＯＨ価が５５０以上のポリオール成分を含有す
るウレタン系岩盤固結用薬液であって、しかも上記
（Ａ）成分（Ｘ）と、上記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分
の少なくとも一方（Ｙ）との含有割合が、重量比で、Ｘ
／Ｙ＝５０／５０〜１００／０に設定されている岩盤固
結用薬液を使用する。（Ａ）エチレングリコール，ジエチレングリコールおよ
びトリエチレングリコールからなる群から選択された少
なくとも一つの化合物を全体の８０重量％以上含有し、
かつＯＨ価が７００以上のジオール。（Ｂ）平均官能基数が３官能基以上８官能基以下であっ
て、ＯＨ価が１００〜６００のポリオール。（Ｃ）エチレンオキサイドを２０重量％以上含有するジ
オール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軟弱な岩盤等を堅固
な岩盤に改善する岩盤固結工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軟弱な岩盤（地盤も含む）に
穴を開けてトンネル工事を行う場合、トンネル切羽の天
盤の落下防止のために、トンネル切羽先端の天盤部に、
天盤のアーチに沿って孔を穿設し、この孔内に、硬化時
間が１〜５分である二液硬化型の薬液を注入して岩盤に
浸透させ硬化させることにより強化することが行われて
いる。このような二液硬化型の薬液としては、従来か
ら、ウレタン系岩盤固結用薬液が使用されている。そし
て、上記ウレタン系岩盤固結用薬液として、各種の固結
用薬液が開発されており、特に硬質ウレタンフォーム系
の固結用薬液は、発泡圧を利用して地盤に薬液を浸透さ
せるため極めて有利である。

【０００３】上記ウレタン系岩盤固結用薬液は、水ガラ
ス系グラウト剤と比較して物理的強度が高く、ゲルタイ
ムのコントロールも容易なところから、高価ではある
が、特殊な地盤の強化および止水に用いられてきた。上
記ウレタン系岩盤固結用薬液に用いられるウレタン樹脂
は、通常、イソシアネート組成物と、ポリオール成分，
発泡剤，整泡剤，ウレタン触媒，減粘剤，その他の添加
剤を主体とする硬化剤組成物からなり、使用時に二液を
混合して用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような岩盤固結用
薬液に要求される特性としては、薬液が低粘度であるこ
と、地盤に注入した際に薬液の浸透性が良好であるこ
と、注入した薬液が地下水により流出分散して反応が不
充分になったり、必要以上に薬液が地中に注入されない
よう注入された薬液は速やかにゲル化すること（瞬結
性）等が要求される。また、岩盤固結用薬液は、地盤強
化が目的の一つであることから、地中で樹脂化した薬液
の圧縮強度が高いことが要求されるとともに、薬液によ
る河川の汚染等の環境問題も配慮する必要がある。

【０００５】上記岩盤固結用薬液の粘度は、薬液の浸透
性の観点から低粘度であることが要求され、例えば水ガ
ラス系の岩盤固結用薬液は、通常、１０ｃｐｓ／２５℃
以下である。これに対してウレタン系岩盤固結用薬液
は、イソシアネート成分およびポリオール成分ともに、
粘度を１００ｃｐｓ／２５℃以下、好ましくは５０ｃｐ
ｓ／２５℃以下の粘度に設定することは容易ではない。
しかも、圧縮強度の高い薬液とするためには、イソシア
ネート成分，ポリオール成分の双方または片方に、多官
能性の成分を必要とし、かつ従来主張されてきたポリオ
ール成分に高いＯＨ価の範囲では高粘度の薬液が形成さ
れやすい。

【０００６】このように、高粘度化を解決する手段の一
つとして、低粘度の有機溶剤を添加する方法があげら
れ、この方法によると粘度を下げることは可能となる
が、上記有機溶剤を多量に用いると、物理的強度の低下
や河川の汚染等を生起し易い。また、上記有機溶剤とし
てハロゲン系有機溶剤を用いると、このハロゲン系有機
溶剤は減粘効果が高く、しかもガス化し易いために河川
を汚染することが抑制されるものの、ハロゲンガスの生
起に起因する大気汚染の発生、特にオゾンの破壊という
耐オゾン対策上好ましいものではない。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、緻密な岩盤内にもすばやく浸透してどのよう
な岩盤に対しても均一な固結領域を形成し、しかも環境
汚染の生じない岩盤固結工法の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の岩盤固結工法は、岩盤に穿設された孔内
に、先端側に薬液吐出孔を有するロックボルトを位置決
めし、このロックボルト内に岩盤固結用薬液を圧入して
上記孔内に岩盤固結用薬液を充満させたのち岩盤に浸透
させ、この岩盤固結用薬液を硬化させることにより岩盤
固結を行う方法であって、上記岩盤固結用薬液として、
下記（Ａ）成分と、下記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の
少なくとも一方を含み、かつＯＨ価が５５０以上のポリ
オール成分を含有するウレタン系岩盤固結用薬液であっ
て、しかも上記（Ａ）成分（Ｘ）と、上記（Ｂ）成分お
よび（Ｃ）成分の少なくとも一方（Ｙ）との含有割合
が、重量比で、Ｘ／Ｙ＝５０／５０〜１００／０に設定
されている岩盤固結用薬液を使用するという構成をと
る。

【０００９】（Ａ）エチレングリコール，ジエチレング
リコールおよびトリエチレングリコールからなる群から
選択された少なくとも一つの化合物を全体の８０重量％
以上含有し、かつＯＨ価が７００以上のジオール。（Ｂ）平均官能基数が３官能基以上８官能基以下であっ
て、ＯＨ価が１００〜６００のポリオール。（Ｃ）エチレンオキサイドを２０重量％以上含有するジ
オール。

【００１０】

【作用】すなわち、本発明者らは、環境問題が生ずるこ
となく、しかも岩盤の粗密に係わらず均一な固結領域を
形成することができる岩盤固結工法を確立するために
は、低粘度で圧縮強度の高い、しかも河川および大気汚
染の生じない岩盤固結用薬液の開発が必要であるとの立
場から一連の研究を行った。その結果、ポリオール成分
として、ＯＨ価が７００以上のジオール（Ａ成分）と、
ＯＨ価が１００〜６００の特定のポリオール（Ｂ成分）
およびエチレンオキサイドを２０重量％以上含有するジ
オール（Ｃ成分）の少なくとも一方とを用い、しかもこ
れら各成分の含有量を特定割合に設定すると、低粘度化
が容易となり、地中への浸透性が向上し、しかも含水率
の異なる地層においても安定的に所定の圧縮強度を保持
することができることを見出しこの発明に到達した。

【００１１】しかも、この岩盤固結用薬液において、ポ
リオール成分のＯＨ価が５５０以上に設定すると、この
ポリオール成分と通常のイソシアネート成分とを混合し
て得られる岩盤固結用薬液は、発泡するまでの液状状態
の時間（ライズタイム）が長いにもかかわらず、ゲル化
時間（タックフリータイム）が短いという優れた特徴を
備えている。これは、つぎのように考えられる。すなわ
ち、上記ポリオール成分のＯＨ価が高いため、反応熱に
よる発熱量が高く、触媒水準が従来のウレタンフォーム
で使用される標準のＯＨ価のポリオール成分よりも低く
設定しても充分にタックフリータイムを短縮できるため
ではないかと考えられる。

【００１２】つぎに、この発明を詳細に説明する。

【００１３】この発明に用いる岩盤固結用薬液は、下記
（Ａ）成分と、下記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の少な
くとも一方とを特定の割合で含有するポリオール成分
と、イソシアネート成分とを用いて得られる。

【００１４】（Ａ）エチレングリコール，ジエチレング
リコールおよびトリエチレングリコールからなる群から
選択された少なくとも一つの化合物を全体の８０重量％
以上含有し、かつＯＨ価が７００以上のジオール。（Ｂ）平均官能基数が３官能基以上８官能基以下であっ
て、ＯＨ価が１００〜６００のポリオール。（Ｃ）エチレンオキサイドを２０重量％以上含有するジ
オール。

【００１５】上記（Ａ）成分は、エチレングリコール，
ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールを
単独でもしくは併せて用い、これらを（Ａ）成分全体の
８０重量％（以下「％」と略す）以上含有するジオール
からなり、しかもＯＨ価が７００以上でなければならな
い。すなわち、上記化合物が８０％未満で、かつＯＨ価
が７００未満では、効果的な低粘度化を図ることが不可
能となるからである。そして、上記以外のジオール成分
として、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジ
オール、１，６−ヘキサンジオール等のジーオル類およ
びジオールを基剤として用いたアルキレンオキサイドが
２モル以下のアルキレンオキサイド開環重合物があげら
れ、これらを（Ａ）成分全体の２０％以下の範囲で用い
てもよい。

【００１６】上記（Ｂ）成分は、平均官能基数が３官能
基以上８官能基以下であって、ＯＨ価が１００〜６００
のポリオールである。好ましくは、平均官能基数が３官
能基もしくは４官能基であって、ＯＨ価が１００〜３５
０である。すなわち、平均官能基数が３〜８官能基で、
かつＯＨ価が１００〜６００のものを用いることによっ
て、（Ａ）成分の高いＯＨ価を浸透性を損なわない範囲
において調整することができ、イソシアネート成分とポ
リオール成分の混合比を適正な比率に保持して地層の改
良工事の作業性を改善し、ポリオールの多官能性を利用
して圧縮強度の改善と注入後の固結速度を調整すること
ができる。このようなポリオールとしては、通常、グリ
セリン，トリメチロールプロパン，トリエタノールアミ
ン，ペンタエリスリトール，エチレンジアミン，ソルビ
トール等の多官能基の活性水素化合物を基剤としてこれ
らを単独でもしくは併せて用いた化合物に、アルキレン
オキサイドを開環重合させたポリエーテルポリオールで
ある。上記アルキレンキサイドは、エチレンオキサイ
ド，プロピレンオキサイド等があげられ、好ましくはエ
チレンオキサイドを４０％以上用いることが好ましい。

【００１７】上記（Ｃ）成分は、エチレンオキサイドを
２０％以上含有するジオールであって、残りの成分とし
て、（Ｂ）成分よりも浸透性を損なわずにＯＨ価の調整
が容易であり、通常、水、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、１，４−ブタンジオール等を基剤とし
て、エチレンオキサイド，プロピレンオキサイドを開環
重合させたポリエーテルポリオールである。また、これ
らのポリエーテルポリオールは、単独でもしくは併せて
用いられる。

【００１８】上記（Ａ）成分（Ｘ）と、（Ｂ）成分およ
び（Ｃ）成分の少なくとも一方（Ｙ）の含有割合は、重
量比で、Ｘ／Ｙ＝５０／５０〜１００／０に設定する必
要がある。すなわち、（Ａ）成分の含有割合が５０未満
では、良好な浸透性と浸透後の地中における速やかなゲ
ル化達成が不充分になるからである。

【００１９】この発明に使用する岩盤固結用薬液に用い
られるポリオール成分は、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分以外
に、発泡剤，減粘剤，整泡剤，ウレタン触媒等を適宜に
配合される。

【００２０】上記発泡剤としては、水，塩化メチレン，
通常市販されているフロン系発泡剤等があげられ、添加
量としては、発泡倍率が１０倍となるように調整され
る。また、上記塩化メチレン，フロン系発泡剤は、減粘
剤としても有益である。

【００２１】上記減粘剤としては、不燃性のもの、もし
くは可燃性であっても引火点が７０℃以上で粘度が５０
ｃｐｓ／２５℃以下の有機溶剤等があげられ、例えばセ
ロソルブアセテート，エチルジエチレングリコールアセ
テート，エチレンカーボネート，プロピレンカーボネー
ト，ジグライム類等があげられる。これらはポリオール
成分中１５％以下、好ましくは５％以下の範囲で用いら
れる。

【００２２】上記整泡剤は、必ずしも添加する必要はな
いが、発泡状態が不安定な場合に、通常のウレタンフォ
ーム用整泡剤が用いられ、ポリオール成分中１０％以下
の範囲で使用される。

【００２３】上記ウレタン触媒としては、トリエチレン
ジアミン，テトラメチルヘキサメチレンジアミン，Ｎ−
エチルモルホリン等の三級アミン類およびジブチルチン
ジラウレート等の有機スズ化合物等があげられる。これ
らウレタン触媒の添加量は、岩盤固結剤を使用する地層
の含水率，地層の温度，地層の状態によって適宜にバラ
ンスよく調整される。

【００２４】この発明に使用する岩盤固結用薬剤に用い
られるポリオール成分は、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分およ
び発泡剤，減粘剤，整泡剤，ウレタン触媒を配合し混合
することにより得られる。そして、このようにして得ら
れるポリオール成分は、ＯＨ価が５５０以上であること
が必要である。すなわち、ＯＨ基が５５０未満では、反
応液の反応系における発熱量が少なくなるが、ゲル化時
間を一定にするためにウレタン触媒量を多くして調節し
た場合、反応液の低粘度液状状態時間が短くなり、結果
として浸透性に悪影響を与えるからである。

【００２５】上記ポリオール成分と反応させるイソシア
ネート成分は、全体の粘度が１８０ｃｐｓ／２５℃以下
が好ましく、特に好ましくは５０ｃｐｓ／２５℃以下で
ある。そして、イソシアネート成分としては、アニリン
／ホルムアルデヒドを縮合し、ついでホスゲン化したポ
リフェニレン−ポリメチレン−ポリイソシアネート（粗
４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート）、４，
４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性
の従来公知のジフェニルメタンジイソシアネート等があ
げられる。さらに、これらに加えて、低粘度性が損なわ
れない範囲において、トリレンジイソシアネート，ヘキ
サメチレンジイソシアネート，イソホロンジイソシアネ
ート，キシリレンジイソシアネート等と末端に活性水素
基を有する化合物とのプレポリマーを添加することがで
きる。さらに、少量であればナフタレンジイソシアネー
ト等従来公知の高沸点で毒性の少ないイソシアネートを
添加することもできる。

【００２６】そして、上記イソシアネート成分をそのま
ま単独でもしくは混合物として用いることができるが、
さらに低粘度の液状のイソシアネートを得る目的で、前
記減粘剤を、全体の１５％以下、好ましくは５％以下の
範囲で配合することもできる。このようにして得られた
イソシアネート成分のＮＣＯ含有％は、２５％以上であ
ることが好ましく、特に好ましくは２８〜３３％の範囲
である。

【００２７】この発明に用いる岩盤固結用薬剤は、上記
特定のポリオール成分およびイソシアネート成分との組
み合わせからなり、地層等に注入する際に、上記両者を
混合して用いられる。上記ポリオール成分とイソシアネ
ート成分の配合比率は、工事の作業性を勘案して１／２
または通常１／３の比率で用いられ、地層の水分等は別
途考慮するとして、イソシアネート・インデックスが９
０〜１５０、好ましくは１２０〜１４０に設定すること
が好ましい。なお、上記イソシアネート・インデックス
は、反応混合物中のイソシアネート基の数を反応混合物
中に存在するイソシアネート反応基の数で割り、１００
倍した比率であり、水は２官能化合物として計算され
る。

【００２８】この発明の岩盤固結工法は、上記特定のポ
リオール成分を含有する岩盤固結用薬液を用い、例えば
つぎのようにして岩盤固結を行うものである。すなわ
ち、まず、薬液圧入に先立ち、トンネル切羽先端の天蓋
部８に、天蓋に沿って所定間隔で、図１に示すように、
ジャンボドリル等の削岩機２１によって孔２２を穿設す
る（水平面から上向きに１０〜２０°の角度に穿設する
ことが好ましい）。そして、上記孔２２内に、図２に示
す中空バイプ状のロックボルトを挿入する。このロック
ボルトは、先端閉鎖型中空パイプからなるパッカー部１
と、中空のロックボルト本体２とを、ねじ継手で連結し
てなり、外径２７ｍｍ，内径１４ｍｍで全長Ａが略３
ｍ、パッカー部１の長さＢが１ｍ、ロックボルト本体２
の長さＣが２ｍに設定されている。そして、上記パッカ
ー部１の先端部の外周に直径５ｍｍの薬液吐出孔４が１
０個形成されている。なお、パッカー部１内には、静止
ミキサー５が、その根元側リング部６をパッカー部１内
の段部１ａに固定した状態で挿入されている。また、７
は逆止弁付継手で、通常は除かれており薬液注入時にら
合される。つぎに、孔２２に挿入されたロックボルトの
ロックボルト本体２の後端に、図３に示すように、打ち
込み用アダプター２３を取り付けて削岩機，コールビッ
ク２４等で打ち込み、ついで打ち込まれたロックボルト
の後端に、図４に示すように、逆止弁付継手２５を取り
付け、これに、接続ユニット１０付ホース１１を、その
接続ユニット１０を逆止弁付継手２５にワンタッチで装
着することにより取り付ける。ついで、そのホース１１
から、この発明の岩盤固結用薬液であるポリオール成分
およびイソシアネート成分をロックボルト内に３〜１０
ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧入する。このようにして圧入さ
れたポリオール成分およびイソシアネート成分は、ねじ
継手３までは互いに層流状態で到達し、パッカー部１に
到達した以降は、静止ミキサー５（図２参照）により混
合され、その状態でロックボルト先端の薬液吐出孔４か
ら吐出される。この場合、最初に吐出された混合液は、
孔２２の奥側から手前開口に向かって流れ、その過程で
硬化して、孔２２の開口に到達するまでに完全に硬化状
態になって開口を閉塞し、あとから吐出される混合液の
漏れを防ぐ。このため、いちいちパッキンを使用して孔
２２の開口を閉塞する必要はない。そして、上記吐出さ
れた混合液が完全に硬化すると、ウレタン圧入ポンプの
圧力が急に高くなるため、薬液の圧入を停止し、接続ユ
ニット１０を外す。このようにしてロックボルトが孔２
２内に固定され、かつ孔２２の周囲の岩盤（地山）が硬
化樹脂で固結される。この状態を図５に示す。このよう
にして岩盤固結が行われる。２６は得られた固結領域で
ある。その結果、図６に示すように、複数のロックボル
トとそれぞれの周囲の固結領域２６との相乗効果により
天蓋部８全体の補強が行われる。なお、この工法におい
ては、薬液の粘度が従来よりも低く、浸透性が高いた
め、従来よりも薬液を短時間で浸透させることができ
る。あるいは、薬液の圧入の圧力を従来より低く設定し
ても、従来と同様の圧入時間で充分な浸透領域を形成す
ることができる。

【００２９】また、この発明では、図７および図８に示
す自穿孔タイプのロックボルトを使用して薬液圧入を行
うことができる。このロックボルトは、パッカー部１お
よびロックボルト本体２をねじ継手で連結することによ
り構成されているが、パッカー部１の先端が開放されて
おり、この開放部にドリル部（図８参照）１３を嵌合し
て構成されている。このドリル部１３は、先端の端面に
４枚の刃１４が円周方向に９０°間隔で設けられてお
り、端面の中央部に中心孔１５が形成されているととも
に、刃と刃の間にそれぞれ外周孔１６が形成されてい
る。なお、逆止弁付継手は、薬液圧入時にロックボルト
本体２の後端にねじ結合される。上記ロックボルトを用
いて薬液を圧入するときは、図９に示すように、ロック
ボルトを削岩機２８にドリルとして取り付け、孔穿設時
に、水（エアー）供給配管２９からロックボルト内に水
等を圧入してロックボルトの刃が削り出す土，砂等を、
孔２２の外部に排出しながら孔２２の穿孔を行う。この
ように、ロックボルトをドリルとして使用して孔を形成
し、その孔の中にロックボルトを残し、ついでロックボ
ルト後端に逆止弁付継手２５を接続し、図１０に示すよ
うに、接続ユニット１０付ホース１１をワンタッチで接
続し、岩盤固結用薬液のポリオール成分およびイソシア
ネート成分を注入し、ロックボルト先端の刃部に設けら
れた中心孔１５，外周孔１６から吐出させ、打ち込みタ
イプと同様にして岩盤固結（図１１参照）を行う。この
ようにして、天蓋部８のアーチに沿って所定間隔でロッ
クボルトが打ち込まれ、その周囲にウレタン樹脂による
固結領域２６が形成され天蓋部８の補強がなされる。

【００３０】このようにして得られた固結領域２６は、
細部まで、岩盤固結用薬液による固結がゆきわたってお
り、岩盤の粗密にかかわらず均一な固結がなされる。し
かも、環境汚染の問題が生ずることもない。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明の岩盤固結工法
は、ポリオール成分として、ＯＨ価が７００以上のジオ
ール（Ａ成分）と、ＯＨ価が１００〜６００の特定のポ
リオール（Ｂ成分）およびエチレンオキサイドを２０重
量％以上含有するジオール（Ｃ成分）の少なくとも一方
とを用い、しかもこれら各成分の含有量が特定割合に設
定されている薬液を用いる。このため、薬液全体の粘度
が低く、地中への浸透性に優れ、しかも含水率の異なる
地層においても安定的に所定の圧縮強度を保持すること
ができる。したがって、この岩盤固結用薬液を用いるこ
とにより、岩盤組織が粗密で従来の薬液では充分に浸透
しなかった部位のすみずみまで薬液を浸透させることが
でき、均一な固結領域を形成することができる。しか
も、低粘度であるために、従来のように有機溶剤を多量
に添加して低粘度化を図る必要がなく、環境汚染の問題
が生ずることもない。さらに、ポリオール成分のＯＨ価
が５５０以上に設定されているため、このポリオール成
分と通常のイソシアネート成分とを混合して得られる岩
盤固結剤は、発泡するまでの液状状態の時間（ライズタ
イム）が長いにもかかわらず、ゲル化時間（タックフリ
ータイム）が短いという優れた特徴を備えており、岩盤
固結が容易に行うことができる。そして、上記薬液は安
価であるため、工法自体にかかるコストも低く抑えるこ
とができるという利点を有する。

【００３２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３３】

【実施例１〜１０】下記の表１および表２に示す各成分
（ａ液原料）を同表に示す割合で配合し混合することに
よりポリオール成分を主成分とするａ液を作製した。一
方、下記の表１および表２に示す各成分（ｂ液原料）を
同表に示す割合で配合し混合することによりイソシアネ
ート成分を主成分とするｂ液を作製した。このようにし
てａ液およびｂ液との組み合わせからなる岩盤固結用薬
液を得た。なお、得られたａ液のＯＨ価も表１および表
２に併せて示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【比較例１〜５】下記の表３に示す各成分（ｃ液原料）
を同表に示す割合で配合し混合することによりポリオー
ル成分を主成分とするｃ液を作製した。一方、下記の表
３に示す各成分（ｄ液原料）を同表に示す割合で配合し
混合することによりイソシアネート成分を主成分とする
ｄ液を作製した。このようにしてｃ液およびｄ液との組
み合わせからなる岩盤固結用薬液を得た。このようにし
てｃ液およびｄ液との組み合わせからなる岩盤固結用薬
液を得た。なお、得られたｃ液のＯＨ価も表３に併せて
示した。

【００３７】

【表３】

【００３８】このようにして得られた岩盤固結用薬液に
ついて、ａ〜ｄ液の２５℃における各粘度を測定した。
その結果、５０ｃｐｓ／２５℃以下のものを◎、６０ｃ
ｐｓ／２５℃以下のものを○、１００ｃｐｓ／２５℃以
下のものを△、１００ｃｐｓ／２５℃以上のものを×と
して評価し後記の表４〜表６に示した。

【００３９】また、上記混合したものについて、岩盤固
結用薬液の発泡特性、すなわち、クリームタイム（Ｃ
Ｔ）、ライズタイム（ＲＴ）、タックフリータイム（Ｔ
ＦＴ）、トップタイム（ＴＴ）および２液を反応させて
得られるポリウレタン樹脂の密度、圧縮強度を測定し後
記の表４〜表６に併せて示した。なお、上記ＣＴ，Ｒ
Ｔ，ＴＦＴ，ＴＴの測定は、つぎのようにして行った。
ａまたはｃ液と、ｂまたはｄ液を２５℃に調整し、所定
の混合比で高速攪拌機によって攪拌し、約６秒後に紙コ
ップに吐瀉する。クリーム状の液が透明になる時点をク
リームタイムとして測定し、再度クリーム状になって泡
が立ち上がり始める時点をライズタイムとして測定し、
立ち上がるフォームのべたつきが無くなる時点をタック
フリータイムとして測定し、フォームが最も高く上昇し
た時点をトップタイムとして測定した。

【００４０】そして、ポリウレタン樹脂の密度は、発泡
したフォームを３×３×３ｃｍの立方体として切り出
し、その重量をその体積で割って測定した。

【００４１】ついで、上記密度を測定した試験片は、万
能試験機で圧縮し、その降伏点を圧縮強度とした。

【００４２】さらに、得られた岩盤固結用薬液の浸透性
について、つぎのようにして評価した。まず、直径２５
ｍｍ×高さ３０ｃｍのガラス管に、４号珪砂を入れ、高
さ２５ｃｍまでバイブレーターで振動させて可能な限り
硬く詰める。ついで、表１および表２のａ液，表３のｃ
液と、表１および表２のｂ液，表３のｄ液とを同表に示
す割合で配合，混合し、これの５０ｇを上記ガラス管の
上から流し込み１０ｃｍに到達する時間を測定する。そ
して、この時間が、４分未満を○、４分以上を×として
示した。

【００４３】また、フォームのクラック発生状態を目視
により評価し、そのクラックのないフォームを○、クラ
ックの発生したフォームを×として示した。なお、クラ
ックの発生したフォームは、密度および圧縮強度の測定
ができなかった。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】上記表４〜表６の結果から、この発明に用
いる薬液のポリオール成分を含むａ液の粘度は、比較例
に示したｃ液の粘度と比較して極めて低く、浸透性が優
れていることを示す。比較例２のｃ液は、若干粘度が低
いが、密度が９０ｋｇ／ｍ³前後の実施例の圧縮強度と
比較すると圧縮強度が低く浸透性と物性のバランスがよ
くない。また、実施例のＲＴ／ＴＦＴと比較例のＲＴ／
ＴＦＴを比較すると実施例の方が、一定のＲＴにおいて
ＴＦＴが短く、同じ特性の液状状態である場合に、実施
例の方がゲル化速度が速いことを示す。比較例２および
５において、ＣＴが測定できなかったが、これは透明な
液状状態を保持できずに液が増粘しＲＴに移行してしま
ったことを示す。比較例において実施例よりも圧縮強度
が高いものもあるが、浸透性の面でほとんど実用性がな
い。比較例５から、この発明の請求範囲外の（Ａ）成分
を用いても充分な特性を発揮しえないことを示す。

【００４８】

【実施例１１】１×１×１ｍ（１ｍ³）の鉄製容器に珪
砂４号を充填し、さらに水を充填して砂の上面より突き
固めた後、水を排水して含水砂層を形成した。これに固
結剤の２成分系薬液を混合する発泡機を接続した鉄製の
注入管を約６０ｃｍの上記砂中に埋め込んだ。発泡機の
注入速度を５．０ｋｇ／分にセットし、１０ｋｇの下記
処方のａ液とｂ液を発泡機で連続的に混合しながら砂中
に注入し翌日固結した砂を含む樹脂状ブロックを取り出
し、注入状況の観察と密度および圧縮強度の測定を行っ
た。

【００４９】〔ａ液の処方〕ジエチレングリコール１７４０ｇポリオール（５）７４５ｇ水２５ｇ整泡剤１７ｇポリキャット８１７ｇ〔ｂ液の処方〕粗ＭＤＩ（１）６２６２ｇプロピレンカーボネート１１９３ｇ

【００５０】その結果、注入圧力９ｋｇ／ｃｍ²、注入
時間１２０秒で注入を完了し、砂の表面への薬液の流出
もなく、硬化後、取り出した樹脂のブロックの容積は、
約４９ミリリットルで、その形状は、円球に近い楕円状
であり、浸透性は良好と判断された。また、ブロックか
ら取り出した試験片の密度および圧縮強度を測定した結
果、密度は１．５４ｇｒ／ｃｍ³で、圧縮強度５３ｋｇ
以上の強度を示し、充分な実用的強度であった。

【００５１】

【比較例６】実施例１１と同様の珪砂４号を充填し、こ
れに固結剤の２成分系薬液を混合する発泡機を接続した
鉄製の注入管を約６０ｃｍの上記砂中に埋め込んだ。発
泡機の注入速度を５．０ｋｇ／分にセットし、１０ｋｇ
の下記処方のａ液とｂ液を発泡機で連続的に混合しなが
ら砂中に注入し翌日固結した砂を含む樹脂状ブロックを
取り出し、注入状況の観察と密度および圧縮強度の測定
を行った。

【００５２】〔ａ液の処方〕ポリオール（３）８９０ｇジプロピレングリコール２０７０ｇ水３２ｇ整泡剤２５ｇポリキャット８５０ｇ〔ｂ液の処方〕粗ＭＤＩ（１）６６１０ｇメチレンクロライド３７３ｇ

【００５３】その結果、注入圧力１３ｋｇ／ｃｍ²、注
入時間１２０秒で注入を完了した。注入管に沿って砂の
表面に薬液の流出が認められ、取り出した樹脂のブロッ
クの容積は、約３９リットルで、その形状は、若干扁平
な、凹凸のある棒状の形状を有し浸透性は不良と判断し
た。また、ブロックから取り出した試験片の密度および
圧縮強度を測定した結果、密度は１．４７ｇｒ／ｃｍ³
で、圧縮強度４９ｋｇの強度を示し、圧縮強度について
は良好であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】岩盤に孔を穿設する説明図である。

【図２】この発明の岩盤固結用薬液の圧入に用いる打ち
込みタイプのロックボルトの縦断面図である。

【図３】薬液の圧入方法の説明図である。

【図４】薬液の圧入方法の説明図である。

【図５】薬液の圧入方法の説明図である。

【図６】薬液圧入による施工後の天蓋部を眺めた状態図
である。

【図７】自穿孔タイプのロックボルトの縦断面図であ
る。

【図８】上記ロックボルトの要部拡大図である。

【図９】薬液の圧入方法の説明図である。

【図１０】薬液の圧入方法の説明図である。

【図１１】薬液の圧入方法の説明図である。

【符号の説明】

２６固結領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】岩盤に穿設された孔内に、先端側に薬液
吐出孔を有するロックボルトを位置決めし、このロック
ボルト内に岩盤固結用薬液を圧入して上記孔内に岩盤固
結用薬液を充満させたのち岩盤に浸透させ、この岩盤固
結用薬液を硬化させることにより岩盤固結を行う方法で
あって、上記岩盤固結用薬液として、下記（Ａ）成分
と、下記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の少なくとも一方
を含み、かつＯＨ価が５５０以上のポリオール成分を含
有するウレタン系岩盤固結用薬液であって、しかも上記
（Ａ）成分（Ｘ）と、上記（Ｂ）成分および（Ｃ）成分
の少なくとも一方（Ｙ）との含有割合が、重量比で、Ｘ
／Ｙ＝５０／５０〜１００／０に設定されている岩盤固
結用薬液を使用することを特徴とする岩盤固結工法。（Ａ）エチレングリコール，ジエチレングリコールおよ
びトリエチレングリコールからなる群から選択された少
なくとも一つの化合物を全体の８０重量％以上含有し、
かつＯＨ価が７００以上のジオール。（Ｂ）平均官能基数が３官能基以上８官能基以下であっ
て、ＯＨ価が１００〜６００のポリオール。（Ｃ）エチレンオキサイドを２０重量％以上含有するジ
オール。