トンネル脚部補強構造
【課題】トンネル支保工の脚部沈下を経済的、簡易的かつ効率的に抑制する。
【解決手段】トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工１の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工１の脚部との間に、サポート部材４をブレース状に取り付ける。具体的には、サポート部材４を、鋼製支保工１の脚部に溶接した受け部材３の間に設置し、サポート部材４の端部と受け部材３を溶接して連結する。なお、サポート部材４は鋼管である。
【解決手段】トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工１の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工１の脚部との間に、サポート部材４をブレース状に取り付ける。具体的には、サポート部材４を、鋼製支保工１の脚部に溶接した受け部材３の間に設置し、サポート部材４の端部と受け部材３を溶接して連結する。なお、サポート部材４は鋼管である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル脚部の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事のＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）や矢板工法において、支保工脚部の支持地盤の地耐力が不足すると、通常の支保部材である鋼製支保工や吹付けコンクリートなどだけで脚部沈下を抑制することは困難である。一般に支保工の脚部沈下の拡大は緩み領域の拡大につながり、より大きな土荷重を受ける可能性があることから、脚部沈下対策の重要度は高い。
そして、その一般的な脚部沈下対策として、脚部鉄筋付き鋼製支保工（例えば特許文献１参照）や、脚部補強パイル（例えば特許文献２参照）等がある。
【０００３】
先ず、脚部鉄筋付き鋼製支保工は、支保工脚部に補強の鉄筋を取り付けた鋼製支保工である。すなわち、支保工脚部の支持力が不足する場合に、その不足を補うために、脚部付近の地山を外周側に根掘りし、その掘削部に鉄筋を入れてコンクリートを吹き付けることで、大きな支持面積を確保し沈下を抑制する。
【０００４】
また、脚部補強パイル（ボルト）は、支保工脚部の地盤に下向きの小口径鋼管、ロックボルト、ジェットグラウト等を施工し、上半盤支保工設置部の応力集中の緩和や、下半掘削時の地山崩落等を防止する。
また、脚部周辺地盤の地山強度が不足する場合には、ボルト等を打設すると同時に急結性のセメントミルクや薬液等を圧力注入し、脚部地山の強度増加を図る方法等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９０３１号公報
【特許文献２】特開平８−２７０３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、脚部鉄筋付き鋼製支保工は、設置時に地山の余掘りが不可欠であるため、余掘りエリア内での作業による安全性低下や掘削断面拡大による地山の不安定化という問題があり、また、脚部補強パイルは、地盤に下向きの小口径鋼管、ロックボルト、ジェットグラウト等を施工しなければならない等、経済性、施工性および効果の面で問題が多い。
【０００７】
本発明の課題は、トンネル支保工の脚部沈下を経済的、簡易的かつ効率的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工の脚部との間に、サポート部材をブレース状に取り付けたトンネル脚部補強構造を特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネル脚部補強構造であって、前記サポート部材を、前記鋼製支保工の脚部に溶接した受け部材の間に設置し、前記サポート部材の端部と前記受け部材を溶接して連結したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のトンネル脚部補強構造であって、前記サポート部材は鋼管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トンネル支保工の脚部沈下を経済的、簡易的かつ効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したトンネル脚部補強構造の一実施形態の構成を示すもので、内空側から見た正面図である。
【図２】図１の構成による鋼製支保工への加重分担を説明する図である。
【図３】下半掘削時の上半支保工の安定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したトンネル脚部補強構造の一実施形態の構成を示すもので、１は鋼製支保工、２はプレート、３は受け部材、４はサポート部材、５は吹付けコンクリートである。
【００１４】
トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工１は、Ｈ形鋼により構成されている。この鋼製支保工１の脚部下端には、図示のように、地盤上に載置する鋼板によるプレート２が設けられている。
【００１５】
また、鋼製支保工１の脚部には、その内側面の上下に受け部材３が取り付けられている。
そして、トンネル軸方向に間隔を開けた鋼製支保工１の脚部の間には、上下の受け部材３の間にブレース状に交差させて一対のサポート部材４が取り付けられている。
【００１６】
なお、図示例において、左側は吹付けコンクリート５が施工された区間であり、右側は切羽側となっている。
【００１７】
具体的には、トンネル掘削時において、鋼製支保工１の建て込み直後、その鋼製支保工１の脚部下端から、例えば約１．０ｍの範囲に、例えばφ６０．５の鋼管によるサポート部材４をブレース状に一対に取り付ける。
すなわち、鋼製支保工１に取付けられた、例えば寸法（１６×１０×１０）の受け部材３の間に斜めに挟み込む形状で一対のサポート部材４を設置し、溶接によりそれぞれ連結する。
【００１８】
ここで、サポート部材４と受け部材３は、一般的な鋼材である鋼管と山形鋼とし、調達の容易な材料の使用を基本とする。
ただし、より効果を大きくするために、Ｈ形鋼による部材の代替や水平材の追加なども行うことが可能である。
【００１９】
以上、実施形態のトンネル脚部補強構造によれば、以下の作用効果が得られる。
【００２０】
１）脚部沈下の追加対策として
掘削初期における吹付けコンクリート５は、硬化前であるため、荷重を負担できず、鋼製支保工１に大きな荷重が作用することになる。特に、切羽近傍の鋼製支保工１には大きな荷重が作用する。
【００２１】
この点、図２に示したように、ブレース状に組まれた鋼管によるサポート部材４の設置により、トンネル軸方向の鋼製支保工１に荷重を分担させることができる。
【００２２】
２）下半掘削時の上半支保工の安定について
下半掘削で上半脚部の支持地盤が撤去され、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１に大きな荷重が作用する。
そして、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１の付着部には大きなせん断力が作用する。
【００２３】
この点、図３に示したように、鋼管によるサポート部材４により、全体系としては上半支保工脚部がトンネル軸方向に連結されて一体化し、掘削箇所前後の鋼製支保工１に荷重を分担させることで、上半支保工沈下抑制としての効果がある。
また、鋼管によるサポート部材４により、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１の付着性能が向上することで、支保工全体の剛性が上がる。
こうして、鋼製支保工１の剛性の向上で地山との一体化が強化され、沈下抑制効果が高まる。
【００２４】
さらに、既存の脚部補強工法と併用することで、より高い効果が期待できる。
【００２５】
なお、以上の実施形態の他、サポート部材及びその受け部材の形状や、各部の寸法など、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 鋼製支保工
２ プレート
３ 受け部材
４ サポート部材
５ 吹付けコンクリート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル脚部の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事のＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）や矢板工法において、支保工脚部の支持地盤の地耐力が不足すると、通常の支保部材である鋼製支保工や吹付けコンクリートなどだけで脚部沈下を抑制することは困難である。一般に支保工の脚部沈下の拡大は緩み領域の拡大につながり、より大きな土荷重を受ける可能性があることから、脚部沈下対策の重要度は高い。
そして、その一般的な脚部沈下対策として、脚部鉄筋付き鋼製支保工（例えば特許文献１参照）や、脚部補強パイル（例えば特許文献２参照）等がある。
【０００３】
先ず、脚部鉄筋付き鋼製支保工は、支保工脚部に補強の鉄筋を取り付けた鋼製支保工である。すなわち、支保工脚部の支持力が不足する場合に、その不足を補うために、脚部付近の地山を外周側に根掘りし、その掘削部に鉄筋を入れてコンクリートを吹き付けることで、大きな支持面積を確保し沈下を抑制する。
【０００４】
また、脚部補強パイル（ボルト）は、支保工脚部の地盤に下向きの小口径鋼管、ロックボルト、ジェットグラウト等を施工し、上半盤支保工設置部の応力集中の緩和や、下半掘削時の地山崩落等を防止する。
また、脚部周辺地盤の地山強度が不足する場合には、ボルト等を打設すると同時に急結性のセメントミルクや薬液等を圧力注入し、脚部地山の強度増加を図る方法等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９０３１号公報
【特許文献２】特開平８−２７０３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、脚部鉄筋付き鋼製支保工は、設置時に地山の余掘りが不可欠であるため、余掘りエリア内での作業による安全性低下や掘削断面拡大による地山の不安定化という問題があり、また、脚部補強パイルは、地盤に下向きの小口径鋼管、ロックボルト、ジェットグラウト等を施工しなければならない等、経済性、施工性および効果の面で問題が多い。
【０００７】
本発明の課題は、トンネル支保工の脚部沈下を経済的、簡易的かつ効率的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工の脚部との間に、サポート部材をブレース状に取り付けたトンネル脚部補強構造を特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネル脚部補強構造であって、前記サポート部材を、前記鋼製支保工の脚部に溶接した受け部材の間に設置し、前記サポート部材の端部と前記受け部材を溶接して連結したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のトンネル脚部補強構造であって、前記サポート部材は鋼管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トンネル支保工の脚部沈下を経済的、簡易的かつ効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したトンネル脚部補強構造の一実施形態の構成を示すもので、内空側から見た正面図である。
【図２】図１の構成による鋼製支保工への加重分担を説明する図である。
【図３】下半掘削時の上半支保工の安定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したトンネル脚部補強構造の一実施形態の構成を示すもので、１は鋼製支保工、２はプレート、３は受け部材、４はサポート部材、５は吹付けコンクリートである。
【００１４】
トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工１は、Ｈ形鋼により構成されている。この鋼製支保工１の脚部下端には、図示のように、地盤上に載置する鋼板によるプレート２が設けられている。
【００１５】
また、鋼製支保工１の脚部には、その内側面の上下に受け部材３が取り付けられている。
そして、トンネル軸方向に間隔を開けた鋼製支保工１の脚部の間には、上下の受け部材３の間にブレース状に交差させて一対のサポート部材４が取り付けられている。
【００１６】
なお、図示例において、左側は吹付けコンクリート５が施工された区間であり、右側は切羽側となっている。
【００１７】
具体的には、トンネル掘削時において、鋼製支保工１の建て込み直後、その鋼製支保工１の脚部下端から、例えば約１．０ｍの範囲に、例えばφ６０．５の鋼管によるサポート部材４をブレース状に一対に取り付ける。
すなわち、鋼製支保工１に取付けられた、例えば寸法（１６×１０×１０）の受け部材３の間に斜めに挟み込む形状で一対のサポート部材４を設置し、溶接によりそれぞれ連結する。
【００１８】
ここで、サポート部材４と受け部材３は、一般的な鋼材である鋼管と山形鋼とし、調達の容易な材料の使用を基本とする。
ただし、より効果を大きくするために、Ｈ形鋼による部材の代替や水平材の追加なども行うことが可能である。
【００１９】
以上、実施形態のトンネル脚部補強構造によれば、以下の作用効果が得られる。
【００２０】
１）脚部沈下の追加対策として
掘削初期における吹付けコンクリート５は、硬化前であるため、荷重を負担できず、鋼製支保工１に大きな荷重が作用することになる。特に、切羽近傍の鋼製支保工１には大きな荷重が作用する。
【００２１】
この点、図２に示したように、ブレース状に組まれた鋼管によるサポート部材４の設置により、トンネル軸方向の鋼製支保工１に荷重を分担させることができる。
【００２２】
２）下半掘削時の上半支保工の安定について
下半掘削で上半脚部の支持地盤が撤去され、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１に大きな荷重が作用する。
そして、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１の付着部には大きなせん断力が作用する。
【００２３】
この点、図３に示したように、鋼管によるサポート部材４により、全体系としては上半支保工脚部がトンネル軸方向に連結されて一体化し、掘削箇所前後の鋼製支保工１に荷重を分担させることで、上半支保工沈下抑制としての効果がある。
また、鋼管によるサポート部材４により、吹付けコンクリート５と鋼製支保工１の付着性能が向上することで、支保工全体の剛性が上がる。
こうして、鋼製支保工１の剛性の向上で地山との一体化が強化され、沈下抑制効果が高まる。
【００２４】
さらに、既存の脚部補強工法と併用することで、より高い効果が期待できる。
【００２５】
なお、以上の実施形態の他、サポート部材及びその受け部材の形状や、各部の寸法など、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 鋼製支保工
２ プレート
３ 受け部材
４ サポート部材
５ 吹付けコンクリート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工の脚部との間に、サポート部材をブレース状に取り付けたことを特徴とするトンネル脚部補強構造。
【請求項２】
前記サポート部材を、前記鋼製支保工の脚部に溶接した受け部材の間に設置し、
前記サポート部材の端部と前記受け部材を溶接して連結したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル脚部補強構造。
【請求項３】
前記サポート部材は鋼管であることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル脚部補強構造。
【請求項１】
トンネルの内周面に沿って設置される鋼製支保工の脚部と、そのトンネル軸方向に間隔を開けて設置される鋼製支保工の脚部との間に、サポート部材をブレース状に取り付けたことを特徴とするトンネル脚部補強構造。
【請求項２】
前記サポート部材を、前記鋼製支保工の脚部に溶接した受け部材の間に設置し、
前記サポート部材の端部と前記受け部材を溶接して連結したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル脚部補強構造。
【請求項３】
前記サポート部材は鋼管であることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル脚部補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７７５３４（Ｐ２０１２−７７５３４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４６３５（Ｐ２０１０−２２４６３５）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
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