トンネル掘削方法
【課題】トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供する。
【解決手段】トンネル１の切羽６に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルト７ａを打ち込むことによりルーフ７を形成する。その後、ルーフ７の形成部分を除く切羽６の部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバート２を築造するインバート築造工程と、切羽６のルーフ７の形成部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込むと共に、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返す。
【解決手段】トンネル１の切羽６に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルト７ａを打ち込むことによりルーフ７を形成する。その後、ルーフ７の形成部分を除く切羽６の部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバート２を築造するインバート築造工程と、切羽６のルーフ７の形成部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込むと共に、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山でのトンネルの掘削に好適なトンネル掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱な地山でのトンネルの掘削には、一般的に、トンネルの切羽の上半部をベンチ上でトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程と、ベンチ部分である切羽の下半部の今回掘削した上半部の手前に位置する部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程とを交互に繰り返すショートベンチ工法が採用されている。ショートベンチ工法では、上半部の掘削が完了したところで、今回掘削した上半部の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込み、下半部の掘削後に下半部底面にインバートを築造して、前回の上半部の掘削後に建込んだ支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合することによりトンネル断面を閉合している。従って、閉合が上半部の掘削からかなり遅れることになる。そのため、上半部に建込んだ支保工の左右両側端部が沈下して、掘削後の内空変位が大きくなりやすく、支保工の建込みをやり直す等といった面倒な作業が必要になることが間々ある。
【０００３】
かかる不具合を解消するため、従来、上半部の掘削に先立ち、ベンチ地盤をグラウトの注入で改良し、上半部の掘削後に建込む支保工の下端をベンチの地盤改良部分に仮支持させるようにした方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、支保工の支持剛性をある程度は高めることができる。然し、支保工の支持部の地盤沈下を確実に防止することはできず、支保工の建込みをやり直さざるを得なくなることがある。
【特許文献１】特開２０００−１２０３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことによりルーフを形成した後、切羽のルーフ形成部分を除く部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、切羽のルーフ形成部分をトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ルーフを形成することにより第１掘削工程での切羽地山の崩落を防止できる。そして、第２掘削工程の前にインバートが築造されるため、第２掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工の下端を予め築造されているインバートに結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになり、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。
【０００７】
また、本発明においては、インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁を形成しておき、支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することが望ましい。これによれば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２を参照して、１は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山に掘削するトンネルを示している。トンネル１の掘削済みの部分の底面には、コンクリート製のインバート２が築造される。そして、トンネル１の内面に沿わせてアーチ状の鋼製支保工３を建込み、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合して、トンネル断面を閉合している。また、トンネル１の内面にコンクリートを吹き付けて支保コンクリート層４を形成している。更に、トンネル１の周囲の地山に、掘削した周壁面の支保用のロックボルト（図示省略）を支保コンクリート層４を通して放射状に複数打ち込むと共に、斜め前方にのびる先受け鋼管５を複数打設している。
【０００９】
ところで、軟弱な地山では、トンネル１の切羽６の掘削時に切羽６が崩れることがある。そこで、切羽６に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って比較的狭い間隔で複数本のロックボルト７ａを打ち込んでルーフ７を形成し、更に、ルーフ７の形成部分の内側の切羽６の部分に複数本の切羽用ロックボルト８を打ち込んでいる。尚、ここでいうルーフ用ロックボルト７ａ及び切羽用ロックボルト８は棒状又は管状の剛性部材で構成されるものであり、必要に応じてその周囲に固化剤が注入される。
【００１０】
切羽６の掘削に際しては、先ず、図１（ａ）に示す状態からルーフ７の形成部分を除く切羽６の部分を図１（ｂ）に示す如くトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する（第１掘削工程）。この際、ルーフ７でトンネル上載荷重が支持され、更に、切羽用ロックボルト８で切羽６の滑りが防止されるため、第１掘削工程中に切羽地山が崩落することはない。尚、この掘削で切羽用ロックボルト８の後部が露出する。そこで、この露出長さ分だけ切羽用ロックボルト８を掘削後の切羽６に押し込んで次の掘削に備える。
【００１１】
その後、第１掘削工程で掘削された部分の底面に、図１（ｃ）に示す如く、コンクリートを打設または吹き付けしてインバート２を築造する（インバート築造工程）。尚、インバート築造工程では、インバート２の左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立ち上がる立上り壁２ａを形成しておく。ここで、立上り壁２ａは、インバート２の各側部に鋼製の短尺支保工３ａを植設した後コンクリートを吹き付けることで形成される。
【００１２】
次に、切羽６のルーフ７の形成部分をトンネル軸方向に上記所定長さＬ掘削する（第２掘削工程）。そして、ルーフ用ロックボルト７ａを第２掘削工程で露出した長さ分だけ掘削後の切羽６に押し込む。その後、図１（ｄ）に示す如く、第２掘削工程で掘削した部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込んで、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部の立上り壁２ａに結合すると共に、コンクリートの吹き付けで支保コンクリート層４を形成する（支保工建込み工程）。その後、上述した第１掘削工程とインバート築造工程と第２掘削工程と支保工建込み工程とを順に繰り返して、トンネル１の掘削を進めて行く。
【００１３】
ここで、本実施形態の掘削方法によれば、第２掘削工程の前にインバート２が築造されるため、第２掘削工程後に鋼製支保工３を建込む際、鋼製支保工３の下端を予め築造されているインバート２に結合することができ、これによりトンネル断面が閉合される。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになる。従って、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。これにより工期の短縮化を図ることが可能になる。
【００１４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インバート築造工程でインバート２の左右両側部に立上り壁２ａを形成せずに、支保工建込み工程において鋼製支保工３の下端部を第１掘削工程で掘削された部分の側面に沿わせてインバート２の側部に結合することも可能である。但し、上記実施形態の如く立上り壁２ａを形成しておけば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の掘削方法を示すトンネルの縦断面図。
【図２】トンネルの横断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１…トンネル、２…インバート、２ａ…立上り壁、３…鋼製支保工、６…切羽、７…ルーフ、７ａ…ロックボルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山でのトンネルの掘削に好適なトンネル掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱な地山でのトンネルの掘削には、一般的に、トンネルの切羽の上半部をベンチ上でトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程と、ベンチ部分である切羽の下半部の今回掘削した上半部の手前に位置する部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程とを交互に繰り返すショートベンチ工法が採用されている。ショートベンチ工法では、上半部の掘削が完了したところで、今回掘削した上半部の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込み、下半部の掘削後に下半部底面にインバートを築造して、前回の上半部の掘削後に建込んだ支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合することによりトンネル断面を閉合している。従って、閉合が上半部の掘削からかなり遅れることになる。そのため、上半部に建込んだ支保工の左右両側端部が沈下して、掘削後の内空変位が大きくなりやすく、支保工の建込みをやり直す等といった面倒な作業が必要になることが間々ある。
【０００３】
かかる不具合を解消するため、従来、上半部の掘削に先立ち、ベンチ地盤をグラウトの注入で改良し、上半部の掘削後に建込む支保工の下端をベンチの地盤改良部分に仮支持させるようにした方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、支保工の支持剛性をある程度は高めることができる。然し、支保工の支持部の地盤沈下を確実に防止することはできず、支保工の建込みをやり直さざるを得なくなることがある。
【特許文献１】特開２０００−１２０３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことによりルーフを形成した後、切羽のルーフ形成部分を除く部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、切羽のルーフ形成部分をトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ルーフを形成することにより第１掘削工程での切羽地山の崩落を防止できる。そして、第２掘削工程の前にインバートが築造されるため、第２掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工の下端を予め築造されているインバートに結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになり、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。
【０００７】
また、本発明においては、インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁を形成しておき、支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することが望ましい。これによれば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２を参照して、１は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山に掘削するトンネルを示している。トンネル１の掘削済みの部分の底面には、コンクリート製のインバート２が築造される。そして、トンネル１の内面に沿わせてアーチ状の鋼製支保工３を建込み、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合して、トンネル断面を閉合している。また、トンネル１の内面にコンクリートを吹き付けて支保コンクリート層４を形成している。更に、トンネル１の周囲の地山に、掘削した周壁面の支保用のロックボルト（図示省略）を支保コンクリート層４を通して放射状に複数打ち込むと共に、斜め前方にのびる先受け鋼管５を複数打設している。
【０００９】
ところで、軟弱な地山では、トンネル１の切羽６の掘削時に切羽６が崩れることがある。そこで、切羽６に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って比較的狭い間隔で複数本のロックボルト７ａを打ち込んでルーフ７を形成し、更に、ルーフ７の形成部分の内側の切羽６の部分に複数本の切羽用ロックボルト８を打ち込んでいる。尚、ここでいうルーフ用ロックボルト７ａ及び切羽用ロックボルト８は棒状又は管状の剛性部材で構成されるものであり、必要に応じてその周囲に固化剤が注入される。
【００１０】
切羽６の掘削に際しては、先ず、図１（ａ）に示す状態からルーフ７の形成部分を除く切羽６の部分を図１（ｂ）に示す如くトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する（第１掘削工程）。この際、ルーフ７でトンネル上載荷重が支持され、更に、切羽用ロックボルト８で切羽６の滑りが防止されるため、第１掘削工程中に切羽地山が崩落することはない。尚、この掘削で切羽用ロックボルト８の後部が露出する。そこで、この露出長さ分だけ切羽用ロックボルト８を掘削後の切羽６に押し込んで次の掘削に備える。
【００１１】
その後、第１掘削工程で掘削された部分の底面に、図１（ｃ）に示す如く、コンクリートを打設または吹き付けしてインバート２を築造する（インバート築造工程）。尚、インバート築造工程では、インバート２の左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立ち上がる立上り壁２ａを形成しておく。ここで、立上り壁２ａは、インバート２の各側部に鋼製の短尺支保工３ａを植設した後コンクリートを吹き付けることで形成される。
【００１２】
次に、切羽６のルーフ７の形成部分をトンネル軸方向に上記所定長さＬ掘削する（第２掘削工程）。そして、ルーフ用ロックボルト７ａを第２掘削工程で露出した長さ分だけ掘削後の切羽６に押し込む。その後、図１（ｄ）に示す如く、第２掘削工程で掘削した部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込んで、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部の立上り壁２ａに結合すると共に、コンクリートの吹き付けで支保コンクリート層４を形成する（支保工建込み工程）。その後、上述した第１掘削工程とインバート築造工程と第２掘削工程と支保工建込み工程とを順に繰り返して、トンネル１の掘削を進めて行く。
【００１３】
ここで、本実施形態の掘削方法によれば、第２掘削工程の前にインバート２が築造されるため、第２掘削工程後に鋼製支保工３を建込む際、鋼製支保工３の下端を予め築造されているインバート２に結合することができ、これによりトンネル断面が閉合される。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになる。従って、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。これにより工期の短縮化を図ることが可能になる。
【００１４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インバート築造工程でインバート２の左右両側部に立上り壁２ａを形成せずに、支保工建込み工程において鋼製支保工３の下端部を第１掘削工程で掘削された部分の側面に沿わせてインバート２の側部に結合することも可能である。但し、上記実施形態の如く立上り壁２ａを形成しておけば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の掘削方法を示すトンネルの縦断面図。
【図２】トンネルの横断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１…トンネル、２…インバート、２ａ…立上り壁、３…鋼製支保工、６…切羽、７…ルーフ、７ａ…ロックボルト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことによりルーフを形成した後、
切羽のルーフ形成部分を除く部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、
第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、
切羽のルーフ形成部分をトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、
第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とするトンネル掘削工法。
【請求項２】
前記インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁２ａを形成しておき、前記支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削方法。
【請求項１】
トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことによりルーフを形成した後、
切羽のルーフ形成部分を除く部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、
第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、
切羽のルーフ形成部分をトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、
第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とするトンネル掘削工法。
【請求項２】
前記インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿ってルーフ形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁２ａを形成しておき、前記支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−５７８０３（Ｐ２００９−５７８０３Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２８２２６（Ｐ２００７−２２８２２６）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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