トンネル長尺先受け工法
【課題】支保工の剛性を低下することなく、予め定めた位置あるいは適宜選定した位置に長尺先受材を正確に配置することができ、しかも、施工コストを抑えるトンネル長尺先受け工法を提供する。
【解決手段】地山面９を除々に拡径して掘削し、支保工１１、１２を設置した後、今度は地山面９を除々に縮径して掘削し、外周面に所定間隔で打設制御部材３０が固定された支保工１３を設置する。打設制御部材３０は所定方向に向いた制御管を具備するから、長尺先受材２０を該制御管に挿入して、これによってガイドされた状態で打設する。また、予め打設制御部材３０が固定された支保工１３に替えて、打設制御部材３０が固定されていない支保工１３を設置した後、打設制御部材３０を固定する。さらに、支保工の外周面に替えて、内周面に打設制御部材を設置する。
【解決手段】地山面９を除々に拡径して掘削し、支保工１１、１２を設置した後、今度は地山面９を除々に縮径して掘削し、外周面に所定間隔で打設制御部材３０が固定された支保工１３を設置する。打設制御部材３０は所定方向に向いた制御管を具備するから、長尺先受材２０を該制御管に挿入して、これによってガイドされた状態で打設する。また、予め打設制御部材３０が固定された支保工１３に替えて、打設制御部材３０が固定されていない支保工１３を設置した後、打設制御部材３０を固定する。さらに、支保工の外周面に替えて、内周面に打設制御部材を設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル切羽の斜め前方に長尺の先受け材を設置するトンネル長尺先受け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル長尺先受け工法（長尺先受鋼管工法、ＡＧＦ−Φ工法に同じ）は、トンネル切羽部に支保工を設置し、該支保工に孔を空けて、該孔にガイドパイプを溶接し、該ガイドパイプに先受け材を貫通させるものである。すなわち、先受け材に掘削手段を挿入し、先受け材の先端部において掘削しながら先受け材を深く推し進めるものである。このため、軟弱地盤であっても、先受け材を正確な設置に、確実に深く推し進めることができるという特徴がある反面、支保工の剛性が低下するという問題があった。
そこで、かかる剛性低下を補う目的で、支保工に形成された孔の周囲を補剛する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５８６１２号（第３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明は、支保工であるＨ形鋼に補強器具を接合するものであって、補強器具が、上端および下端が同一方向に折り曲げられた補強板と、該補強板を貫通する補強管とから構成され、該補強管をＨ形鋼のウエブに形成された孔に挿入し、前記折り曲げ部をＨ形鋼のフランジ内面に溶接接合するため、以下の問題があった。
（ｉ）Ｈ形鋼は掘進方向に垂直な面内でアーチ状に形成されているため、掘進方向に平行した面内で二次元的に曲げられた補強板の折り曲げ部とＨ形鋼のフランジ内面との距離は一定でない。そのため、溶接接合の作業が繁雑になり施工コストが高くなるだけでなく、品質が低下して所望の補剛効果が得られない。
（ｉｉ）所望の補剛効果を得るため前記距離を一定にしようとすると、前記補強板の折り曲げ加工が複雑になり、製造コスト（結果として施工コスト）が高くなる。
（ｉｉｉ）Ｈ形鋼の補強器具が予め溶接接合されているから、たとえば、地山の状態によって掘削が困難になり、掘削位置を僅かに変更したい（ズラしたい）場合であっても、これができない。このため、長尺先受材を欠く部分が生じる（ワンピッチ分が歯抜けになる）ことが生じ、当該工法自体の信頼性が損なわれるおそれがある。
（ｉｖ）通常、支保工を複数のＨ形鋼によって形成する際、線対称に分割されたＨ形鋼を突き合わせるため、アーチの最上部に補強器具を配置することができない。このため、アーチの最上部に長尺先受材を配置した上で、左右対称に長尺先受材を配置することができない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、支保工（たとえば、Ｈ形鋼）の剛性を低下することなく、予め定めた位置あるいは適宜選定した位置に長尺先受材を正確に配置することができ、しかも、施工コストを高くしないトンネル長尺先受け工法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】
（１）本発明に係るトンネル長尺先受け工法は、略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された支保工を設置する工程と、
該支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程と、
該打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【０００７】
（２）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程と、
前記打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【０００８】
（３）前記（１）または（２）において、前記支保工を、Ｈ形鋼によって形成し、
前記長尺先受材を、鋼管または樹脂管によって形成し、
前記打設制御部材を、前記鋼管または樹脂管が貫通自在な制御管と、該制御管を所定の角度で支持する制御管支持部材とから構成し、
該制御管支持部材を、前記Ｈ形鋼のフランジ外面に溶接接合することを特徴とする。
【０００９】
（４）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に略円弧状に形成された後方支保工を設置する工程と、
該後方支保工の上面または下面に複数の後方打設制御部材を固定する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された前方支保工を設置する工程と、
該前方支保工の上面または下面に複数の前方打設制御部材を固定する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【００１０】
（５）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の後方打設制御部材が固定された後方支保工を設置する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の前方打設制御部材が固定された前方支保工を設置する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るトンネル長尺先受け工法は以上であるから、以下の効果を奏する。
（ｉ）支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程を有するから、支保工に孔を形成する必要がないため剛性を低下することなく、打設制御部材を所望の位置に設置することができるため、予め定めた位置あるいは適宜選定した位置に長尺先受材を正確に配置することができ、しかも、施工が容易であるため施工コストを低く抑えることができる。
（ｉｉ）上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程を有するから、現場における施工の迅速化を図ることができる。
（ｉｉｉ）また、打設制御部材を制御管と制御管支持部材とから構成し、制御管支持部材を支保工であるＨ形鋼のフランジ外面に溶接接合するから、部材の製造が安価であって、施工コストを低く抑えることができる。
（ｉｖ）さらに、後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を打設する工程を有するから、打設方向の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施の形態１−事前上設置式］
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す、図１は側面視の断面図、図２は図１の一部を拡大して示す断面図、図３は正面視の断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）である。なお、以下の説明において、同じ部分または相当する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。また、同じ部材でありながら、配置される位置が相違するものを区別して説明する場合には符号に小番「ａ、ｂ・・・」を付す場合がある。さらに、前記図は各部材を模式的に示すため、正確な寸法を表すものではない。
【００１３】
（トンネル）
図１〜図３において、トンネル１００は、アーチ状に掘削された地山面９に沿って、Ｈ形鋼を用いてアーチ状に形成された支保工１０が、掘削方向で所定の間隔をあけて複数設置されている。支保工１０の外周には隣接する支保工１０に跨ってこれらを覆うように金網８が設置され、金網８の内側にＨ形鋼のウエブ高さ（梁せい）に略同じ厚さ（図中、２５０ｍｍ）の吹付コンクリート７が打設されている。さらに、所定の間隔で、支保工１０より拡径して支保工１１、１２と、外面に打設制御部材３０が設置された支保工１３と、が配置され、前記と同様に支保工１０、１１、１２、１３を覆う金網８が設置され、金網８の内側に擦付コンクリート６が設置されている。
【００１４】
そして、吹付コンクリート７または擦付コンクリート６の内側に覆工コンクリート５（図中、厚さ３５０ｍｍ）が打設され、その内壁面によって、空間１（図中、半径４８００ｍｍと６７００ｍｍの複円弧から形成されている）が形成されている。
【００１５】
支保工１０の周方向で上方約２／３の範囲（図中、１２４°）に、周方向に所定間隔で長尺先受材２０が略放射状に打設され、該範囲を除く下方に、周方向に所定間隔でロックボルト９０が略放射状に打設されている。
長尺先受材２０は先端管２１と、中間管２２、２３と、端末管２４とが、連結されたものであって、支保工１１に設置された打設制御部材３０にガイドされながら打設されたものである（これについては別途詳細に説明する）。なお、長尺先受材２０の長さや連結形態、打設される本数や間隔、範囲等は図示するものに限定するものではない。同様に、ロックボルト９０の長さや打設される本数や間隔、範囲等は図示するものに限定するものではない。
【００１６】
支保工１３ａの外周面（正確には、外周側フランジの外周側の面）には打設制御部材３０ａが設置され、打設制御部材３０ａにガイドされて長尺先受材２０ａが打設されている。同様に、所定の距離をあけて、支保工１３ｂの外周面には打設制御部材３０ｂが設置され、打設制御部材３０ｂにガイドされて長尺先受材２０ｂが打設されている。
そして、図１において、長尺先受材２０ａの先端管２１ａの下方に、長尺先受材２０ｂの端末管２４ｂが位置している。なお、正確には、先端管２１ａと端末管２４ｂとは周方向で位相が相違し、隣接する端末管２４ｂの中間位置の放射方向に先端管２１ａが位置している。
【００１７】
（トンネル長尺先受け工法−その１）
図４および図５は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図であって、図４は空間を形成する要領、図５は長尺先受材を設置する要領を説明するためのものである。
図４において、略円弧状に掘削された地山面９ａに沿って支保工１０が設置され、隣接する支保工１０同士の外周面を覆うように金網８ａが設置されている。
次に、金網８ａの内側に吹付コンクリート７ａを設置した後、支保工１１を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大し、地山面９ｂを形成している。このとき、既に掘削した空間１（図中、支保工１０よりも左側）に地山面９ａから土砂が侵入することがない。
【００１８】
次に、前記拡径した地山面９ｂに沿って、支保工１０より拡径した支保工１１を設置した後、支保工１０と支保工１１とを覆うように金網８ｂを設置し、その内側に吹付コンクリート７ｂを設置する。
次に、同様に、支保工１１よりも拡径した支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｃを形成し、支保工１２を設置する。
【００１９】
次に、今度は、支保工１２よりも縮径した支保工１３を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に縮小して地山面９ｄを形成し、支保工１３を設置する。支保工１３の外周面には打設制御部材３０が設置（たとえば、溶接固定）されているため、地山面９ｄは打設制御部材３０を収容する大きさになっている。そして、支保工１２と支保工１３とを覆うように金網８ｄを設置して、その内側に吹付コンクリート７ｄを設置する。
【００２０】
吹付コンクリート７ｄは周方向で均一な厚さではなく、打設制御部材３０と周方向で位相が同じ位置は、長尺先受材２０を打設するためのスペースを確保する目的で、吹き付け厚さが薄かったり、殆ど吹き付けられていなかったりしている（図３に、吹き付け厚さがテーパ状に変動するものを例示している）。一方、打設制御部材３０と周方向で位相が異なる位置では、吹付コンクリート７ａ、７ｂ、７ｃと同様に略均一な厚さになっている。
さらに、掘削前面（切り羽に同じ）４に吹付コンクリート３を設置する。
【００２１】
図５において、長尺先受材２０を、支保工１３に設置された打設制御部材３０によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
すなわち、先端に掘削手段（たとえば、掘削ビット）が固定されている掘削ロッド（たとえば、鋼管）６０を長尺先受材２０に貫通させ、その先端部において両者を連結し、掘削ロッド６０の尾端部を掘削駆動部５１に連結する。
そして、掘削ロッド６０が内部を貫通した状態の長尺先受材２０（二重管の状態になっている）を、打設制御部材３０に挿入し、掘削駆動部５１を駆動して、地山の掘削と長尺先受材２０の打設を並行して実行する。
【００２２】
このとき、長尺先受材２０は打設制御部材３０によってガイドされているから、所定の方向に正確に打設されることになる。また、地山の状況（たとえば、転石の存在）や削孔トラブル等によっては、長尺先受材２０を予め定めた位置に打設することができない場合が生じるが、かかる場合には、当該位置の打設制御部材３０を移動したり、あるいは、当該位置から偏位した（ズラした）位置に別の打設制御部材３０を設置したりすることが容易にできるから、かかる場合であっても、長尺先受材２０の配置が歯抜けになることがない。さらに、支保工１３に貫通孔を設ける必要がないから、支保工１３の剛性が低下することがない。よって、施工の信頼性が高く、また、異常時の対応にも優れている。
【００２３】
そして、複数の長尺先受材２０は略円錐の一部を形成するように地山に串刺しになった状態で、吹付コンクリート３および掘削前面４を掘削し、所定距離だけ掘り進んだときに、支保工１０を設置する。さらに、前記と同様に、支保工１３と支保工１０との間に金網８、吹付コンクリート７および覆工コンクリート５を設置する。
よって、支保工１３自体（たとえば、Ｈ形鋼のウエブ部）に貫通孔が形成されないから、支保工の剛性が維持され、打設された複数の長尺先受材２０によって地山の崩落が防止された状態で、掘削を継続することができる（図１および図２参照）。
なお、本発明は、掘削装置５０や掘削駆動部５１の形式は限定するものではなく、回転式、打撃式、両者の併用式であってもよい。また、掘削手段は回収ビットでも、ロストビット（削孔中に残置する）であってもよい。さらに、長尺先受材２０の周囲の地山に地盤改良材を注入してもよい。
【００２４】
（打設制御部材）
図６は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
図６において、打設制御部材３０は、短尺の鋼管である制御管３１と、制御管３１を支持する制御管支持部材３２とから形成されている。制御管支持部材３２はＬ字状に曲げられ、制御管３１の側面に当接する略円弧状凹部３３が形成された垂直支持部３４と、支保工１３に当接する水平支持部３５と、から形成されている。制御管３１の軸心は水平支持部３５の下面に対して、所定の角度だけ傾斜している。
なお、図６において、垂直支持部３４と水平支持部３５とが直交して、制御管３１の軸心と垂直支持部３４とが所定の傾斜角を形成しているが、本発明はこれに限定するものではなく、垂直支持部３４４と水平支持部３５とが所定の傾斜角を形成して、制御管３１の軸心と垂直支持部３４とが直交してもよい。また、前記当接部の接合は溶接固定が好ましいがこれに限定するものではない。
【００２５】
［実施の形態２−現場上設置式］
（トンネル長尺先受け工法−その２）
実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法は、施工現場において打設制御部材３０を設置するものである。
すなわち、支保工１２よりも縮径した支保工１３を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に縮小して地山面９ｄを形成し、支保工１３を設置した後、支保工１３の外周面には打設制御部材３０を設置（たとえば、溶接固定）する点で、予め打設制御部材３０が設置されている支保工１３を設置する実施の形態１と相違し、その他の点で実施の形態１に共通するため、図示を省略する。
【００２６】
このため、支保工１３を複数の部材（アーチ状に形成されたＨ形鋼等）を連結して形成する場合、該部材の連結位置が支保工１３の頂点（対象面の位置に同じ）に一致しても、該頂点に打設制御部材３０を設置することができる。実施の形態１において、前記部材の端部（連結位置）に打設制御部材３０を予め設置したのでは、前記部材同士の連結に支障が生じるため、支保工１３の頂点に打設制御部材３０を配置することが困難である。したがって、実施の形態２においては、支保工１３の頂点の位置に長尺先受材２０を打設することが可能になる。つまり、アーチの頂点に打設された長尺先受材２０を含む面を、対称面として複数の長尺先受材２０を対称に打設することが可能になる。
【００２７】
［実施の形態３−事前下設置式］
図７〜図９は本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す、図７は側面視の断面図、図８は図７の一部を拡大して示す断面図、図９は正面視の断面図（図７におけるＡ−Ａ断面）である。図７〜図９において、実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法によって施工されたトンネル３００は、支保工１４の内周面（正確には、内周側フランジの内周側の面）に打設制御部材３０設置されている。
すなわち、実施の形態１のトンネル１００では、支保工１０と同じ径の支保工１３の外周面に打設制御部材３０が設置されるのに対し、実施の形態２のトンネル３００では、支保工１２よりも径の大きな支保工１４の内周面に打設制御部材３０が設置される点で、両者は相違している。以下、かかる相違点を主に説明し、共通する内容については説明を省略する。
【００２８】
（トンネル）
図７〜図９において、トンネル３００は、アーチ状に掘削された地山面９に沿って、Ｈ形鋼を用いてアーチ状に形成された支保工１０、１１、１２、１４が、掘削方向で所定の間隔をあけて複数設置され、これらを覆うように金網８が設置され、金網８の内側にＨ形鋼のウエブ高さ（梁せい）に略同じ厚さ（図中、２５０ｍｍ）の吹付コンクリート７が打設されている。支保工１４は支保工１２よりも拡径し、その内周面に打設制御部材４０が設置されている。
そして、吹付コンクリート７の拡径した範囲（支保工１０〜支保工１４）の内側には、擦付コンクリート６が設置され、吹付コンクリート７または擦付コンクリート６の内側に覆工コンクリート５（図中、厚さ３５０ｍｍ）が打設され、その内壁面によって、空間１（図中、半径４８００ｍｍと６７００ｍｍの複円弧から形成されている）が形成されている。
【００２９】
（トンネル長尺先受け工法−その３）
図１０および図１１は、本発明の実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図であって、図１０は空間を形成する要領、図１１は長尺先受材を設置する要領を説明するためのものである。
図１０において、実施の形態１（図４参照）と同様に、順番に、地山面９ａ形成して、支保工１０、金網８ａ、吹付コンクリート７ａを設置した後、地山面９ｂを形成して、支保工１１、金網８ｂ、吹付コンクリート７ｂを設置し、次に、地山面９ｃを形成して、支保工１２、金網８ｃ、吹付コンクリート７ｃを設置する。
【００３０】
さらに、今度は、支保工１２よりも拡径した支保工１４を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｅを形成し、支保工１４を設置する。地山面９ｅは支保工１４の外周面（正確には、外周側フランジの外周側の面）を収容する大きさになっている。そして、支保工１２と支保工１４とを覆うように金網８ｅを設置して、その内側に吹付コンクリート７ｅを設置する。このとき、吹付コンクリート７ｅは周方向で均一な厚さになっている。さらに、掘削前面（切り羽に同じ）４に吹付コンクリート３を設置する。
【００３１】
図１１において、実施の形態１（図５参照）と同様に、長尺先受材２０を、支保工１４に設置された打設制御部材４０によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
したがって、長尺先受材２０は打設制御部材４０によってガイドされているから、所定の方向に正確に打設されることになる。また、地山の状況（たとえば、転石の存在）や削孔トラブル等によっては、長尺先受材２０を予め定めた位置に打設することができない場合が生じるが、かかる場合には、当該位置の打設制御部材４０を移動したり、あるいは、当該位置から偏位した（ズラした）位置に別の打設制御部材４０を設置したりすることが容易にできるから、かかる場合であっても、長尺先受材２０の配置が歯抜けになることがない。さらに、支保工１３に貫通孔を設ける必要がないから、支保工１３の剛性が低下することがない。よって、施工の信頼性が高く、また、異常時の対応にも優れている。
そして、支保工１４自体（たとえば、Ｈ形鋼のウエブ部）に貫通孔が形成されないから、支保工の剛性が維持され、打設された複数の長尺先受材２０によって地山の崩落が防止された状態で、掘削を継続することができる（図７および図８参照）。
【００３２】
（打設制御部材）
図１２は、本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
図１２において、打設制御部材４０自体は、実施の形態１（図６参照）の打設制御部材４０に準じるものであって、短尺の鋼管である制御管４１と、制御管４１を支持する制御管支持部材４２とから形成されている。制御管支持部材４２はＬ字状に曲げられ、制御管４１の側面に当接する略円弧状凹部４３が形成された垂直支持部４４と、支保工１４に当接する水平支持部４５と、から形成されている。制御管４１の軸心は水平支持部４５の上面に対して、所定の角度だけ傾斜している。
なお、打設制御部材４０の形態は、図６に示すものに限定するものではない。また、前記当接部の接合は溶接固定が好ましいがこれに限定するものではない。
【００３３】
［実施の形態４−現場下設置式］
（トンネル長尺先受け工法−その４）
実施の形態４に係るトンネル長尺先受け工法は、施工現場において打設制御部材３０を支保工の内周面に設置するものである。
すなわち、支保工１２よりも拡径した支保工１４を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｅを形成し、支保工１４を設置した後、支保工１４の内周面には打設制御部材４０を設置（たとえば、溶接固定）する点で、予め打設制御部材４０が設置されている支保工１４を設置する実施の形態３と相違し、その他の点で実施の形態３に共通するため、図示を省略する。
【００３４】
このため、支保工１４を複数の部材（アーチ状に形成されたＨ形鋼等）を連結して形成する場合、該部材の連結位置が支保工１４の頂点（対象面の位置に同じ）に一致しても、該頂点に打設制御部材４０を設置することができる。実施の形態３において、前記部材の端部（連結位置）に打設制御部材４０を予め設置したのでは、前記部材同士の連結に支障が生じるため、支保工１４の頂点（正確には頂点位置の内周面）に打設制御部材４０を配置することが困難である。したがって、実施の形態４においては、支保工１４の頂点の位置に長尺先受材２０を打設することが可能になる。つまり、アーチの頂点に打設された長尺先受材４０を含む面を、対称面として複数の長尺先受材２０を対称に打設することが可能になる（実施の形態２に同じ）。
【００３５】
［実施の形態５−二点制御式］
（トンネル長尺先受け工法−その５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図である。図１３において、トンネル５００は、トンネル１００（実施の形態１）における支保工１２の内面側に打設制御部材４０が設置されたものに同じである。
すなわち、支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９を形成した後、支保工１２を設置する。このとき、予め内周面に打設制御部材４０が固定されている支保工１２を用いても（実施の形態３参照）、あるいは、支保工１２を設置した後に、その内周面に打設制御部材４０を固定（実施の形態４参照）してもよい。
【００３６】
そして、長尺先受材２０を、支保工１２に設置された打設制御部材４０と支保工１３に設置された打設制御部材３０との両方によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
そうすると、実施の形態５は実施の形態１または２の作用効果に加え、長尺先受材２０が打設制御部材４０と打設制御部材３０との両方によってガイドされるから、長尺先受材２０の打設方向がさらに一層正確になる。また、打設制御部材４０は擦付コンクリート６内に収容されるため、覆工コンクリート５の打設の支障になることはない。
【００３７】
［実施の形態６−二点制御式］
（トンネル長尺先受け工法−その６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図である。図１４において、トンネル６００は、トンネル３００（実施の形態３）における支保工１２の内面側に打設制御部材４０が設置されたものに同じである。
すなわち、支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９を形成した後、支保工１２を設置する。このとき、予め内周面に打設制御部材４０が固定されている支保工１２を用いても（実施の形態３参照）、あるいは、支保工１２を設置した後に、その内周面に打設制御部材４０を固定（実施の形態４参照）してもよい。
【００３８】
そして、長尺先受材２０を、支保工１２に設置された打設制御部材４０と支保工１４に設置された打設制御部材４０との両方によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
そうすると、実施の形態６は実施の形態３または４の作用効果に加え、長尺先受材２０が一対の打設制御部材４０の両方によってガイドされるから、長尺先受材２０の打設方向がさらに一層正確になる。また、打設制御部材４０は擦付コンクリート６内に収容されるため、覆工コンクリート５の打設の支障になることはない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、支保工の剛性低下がなく、長尺先受材を正確な位置および方向に打設することができると共に、必要に応じ打設位置を容易に変更することできるから、各種地山に対応したトンネル長尺先受け工法として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す側面視の断面図。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図４】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（空間を形成する要領）。
【図５】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（長尺先受材を設置する要領）。
【図６】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す断面図および正面図。
【図７】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す側面視の断面図。
【図８】図７の一部を拡大して示す断面図。
【図９】図７におけるＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（空間を形成する要領）。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（長尺先受材を設置する要領）。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す断面図および正面図。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図。
【図１４】本発明の実施の形態６に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１ 空間
３ 吹付コンクリート
４ 掘削前面（切り羽）
５ 覆工コンクリート
６ 擦付コンクリート
７ 吹付コンクリート
８ 金網
９ 地山面
１０ 支保工
１１ 支保工
１２ 支保工
１３ 支保工（実施の形態１）
１４ 支保工（実施の形態３）
２０ 長尺先受材
２１ 先端管
２２ 中間管
２３ 中間管
２４ 端末管
３０ 打設制御部材（実施の形態１）
３１ 制御管
３２ 制御管支持部材
３３ 略円弧状凹部
３４ 垂直支持部
３５ 水平支持部
４０ 打設制御部材（実施の形態３）
４１ 制御管
４２ 制御管支持部材
４３ 略円弧状凹部
４４ 垂直支持部
４５ 水平支持部
５０ 掘削装置
５１ 掘削駆動部
６０ 掘削ロッド
９０ ロックボルト
１００ トンネル（実施の形態１）
３００ トンネル（実施の形態３）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル切羽の斜め前方に長尺の先受け材を設置するトンネル長尺先受け工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル長尺先受け工法（長尺先受鋼管工法、ＡＧＦ−Φ工法に同じ）は、トンネル切羽部に支保工を設置し、該支保工に孔を空けて、該孔にガイドパイプを溶接し、該ガイドパイプに先受け材を貫通させるものである。すなわち、先受け材に掘削手段を挿入し、先受け材の先端部において掘削しながら先受け材を深く推し進めるものである。このため、軟弱地盤であっても、先受け材を正確な設置に、確実に深く推し進めることができるという特徴がある反面、支保工の剛性が低下するという問題があった。
そこで、かかる剛性低下を補う目的で、支保工に形成された孔の周囲を補剛する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５８６１２号（第３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明は、支保工であるＨ形鋼に補強器具を接合するものであって、補強器具が、上端および下端が同一方向に折り曲げられた補強板と、該補強板を貫通する補強管とから構成され、該補強管をＨ形鋼のウエブに形成された孔に挿入し、前記折り曲げ部をＨ形鋼のフランジ内面に溶接接合するため、以下の問題があった。
（ｉ）Ｈ形鋼は掘進方向に垂直な面内でアーチ状に形成されているため、掘進方向に平行した面内で二次元的に曲げられた補強板の折り曲げ部とＨ形鋼のフランジ内面との距離は一定でない。そのため、溶接接合の作業が繁雑になり施工コストが高くなるだけでなく、品質が低下して所望の補剛効果が得られない。
（ｉｉ）所望の補剛効果を得るため前記距離を一定にしようとすると、前記補強板の折り曲げ加工が複雑になり、製造コスト（結果として施工コスト）が高くなる。
（ｉｉｉ）Ｈ形鋼の補強器具が予め溶接接合されているから、たとえば、地山の状態によって掘削が困難になり、掘削位置を僅かに変更したい（ズラしたい）場合であっても、これができない。このため、長尺先受材を欠く部分が生じる（ワンピッチ分が歯抜けになる）ことが生じ、当該工法自体の信頼性が損なわれるおそれがある。
（ｉｖ）通常、支保工を複数のＨ形鋼によって形成する際、線対称に分割されたＨ形鋼を突き合わせるため、アーチの最上部に補強器具を配置することができない。このため、アーチの最上部に長尺先受材を配置した上で、左右対称に長尺先受材を配置することができない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、支保工（たとえば、Ｈ形鋼）の剛性を低下することなく、予め定めた位置あるいは適宜選定した位置に長尺先受材を正確に配置することができ、しかも、施工コストを高くしないトンネル長尺先受け工法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】
（１）本発明に係るトンネル長尺先受け工法は、略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された支保工を設置する工程と、
該支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程と、
該打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【０００７】
（２）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程と、
前記打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【０００８】
（３）前記（１）または（２）において、前記支保工を、Ｈ形鋼によって形成し、
前記長尺先受材を、鋼管または樹脂管によって形成し、
前記打設制御部材を、前記鋼管または樹脂管が貫通自在な制御管と、該制御管を所定の角度で支持する制御管支持部材とから構成し、
該制御管支持部材を、前記Ｈ形鋼のフランジ外面に溶接接合することを特徴とする。
【０００９】
（４）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に略円弧状に形成された後方支保工を設置する工程と、
該後方支保工の上面または下面に複数の後方打設制御部材を固定する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された前方支保工を設置する工程と、
該前方支保工の上面または下面に複数の前方打設制御部材を固定する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【００１０】
（５）略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の後方打設制御部材が固定された後方支保工を設置する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の前方打設制御部材が固定された前方支保工を設置する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るトンネル長尺先受け工法は以上であるから、以下の効果を奏する。
（ｉ）支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程を有するから、支保工に孔を形成する必要がないため剛性を低下することなく、打設制御部材を所望の位置に設置することができるため、予め定めた位置あるいは適宜選定した位置に長尺先受材を正確に配置することができ、しかも、施工が容易であるため施工コストを低く抑えることができる。
（ｉｉ）上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程を有するから、現場における施工の迅速化を図ることができる。
（ｉｉｉ）また、打設制御部材を制御管と制御管支持部材とから構成し、制御管支持部材を支保工であるＨ形鋼のフランジ外面に溶接接合するから、部材の製造が安価であって、施工コストを低く抑えることができる。
（ｉｖ）さらに、後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を打設する工程を有するから、打設方向の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施の形態１−事前上設置式］
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す、図１は側面視の断面図、図２は図１の一部を拡大して示す断面図、図３は正面視の断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）である。なお、以下の説明において、同じ部分または相当する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。また、同じ部材でありながら、配置される位置が相違するものを区別して説明する場合には符号に小番「ａ、ｂ・・・」を付す場合がある。さらに、前記図は各部材を模式的に示すため、正確な寸法を表すものではない。
【００１３】
（トンネル）
図１〜図３において、トンネル１００は、アーチ状に掘削された地山面９に沿って、Ｈ形鋼を用いてアーチ状に形成された支保工１０が、掘削方向で所定の間隔をあけて複数設置されている。支保工１０の外周には隣接する支保工１０に跨ってこれらを覆うように金網８が設置され、金網８の内側にＨ形鋼のウエブ高さ（梁せい）に略同じ厚さ（図中、２５０ｍｍ）の吹付コンクリート７が打設されている。さらに、所定の間隔で、支保工１０より拡径して支保工１１、１２と、外面に打設制御部材３０が設置された支保工１３と、が配置され、前記と同様に支保工１０、１１、１２、１３を覆う金網８が設置され、金網８の内側に擦付コンクリート６が設置されている。
【００１４】
そして、吹付コンクリート７または擦付コンクリート６の内側に覆工コンクリート５（図中、厚さ３５０ｍｍ）が打設され、その内壁面によって、空間１（図中、半径４８００ｍｍと６７００ｍｍの複円弧から形成されている）が形成されている。
【００１５】
支保工１０の周方向で上方約２／３の範囲（図中、１２４°）に、周方向に所定間隔で長尺先受材２０が略放射状に打設され、該範囲を除く下方に、周方向に所定間隔でロックボルト９０が略放射状に打設されている。
長尺先受材２０は先端管２１と、中間管２２、２３と、端末管２４とが、連結されたものであって、支保工１１に設置された打設制御部材３０にガイドされながら打設されたものである（これについては別途詳細に説明する）。なお、長尺先受材２０の長さや連結形態、打設される本数や間隔、範囲等は図示するものに限定するものではない。同様に、ロックボルト９０の長さや打設される本数や間隔、範囲等は図示するものに限定するものではない。
【００１６】
支保工１３ａの外周面（正確には、外周側フランジの外周側の面）には打設制御部材３０ａが設置され、打設制御部材３０ａにガイドされて長尺先受材２０ａが打設されている。同様に、所定の距離をあけて、支保工１３ｂの外周面には打設制御部材３０ｂが設置され、打設制御部材３０ｂにガイドされて長尺先受材２０ｂが打設されている。
そして、図１において、長尺先受材２０ａの先端管２１ａの下方に、長尺先受材２０ｂの端末管２４ｂが位置している。なお、正確には、先端管２１ａと端末管２４ｂとは周方向で位相が相違し、隣接する端末管２４ｂの中間位置の放射方向に先端管２１ａが位置している。
【００１７】
（トンネル長尺先受け工法−その１）
図４および図５は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図であって、図４は空間を形成する要領、図５は長尺先受材を設置する要領を説明するためのものである。
図４において、略円弧状に掘削された地山面９ａに沿って支保工１０が設置され、隣接する支保工１０同士の外周面を覆うように金網８ａが設置されている。
次に、金網８ａの内側に吹付コンクリート７ａを設置した後、支保工１１を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大し、地山面９ｂを形成している。このとき、既に掘削した空間１（図中、支保工１０よりも左側）に地山面９ａから土砂が侵入することがない。
【００１８】
次に、前記拡径した地山面９ｂに沿って、支保工１０より拡径した支保工１１を設置した後、支保工１０と支保工１１とを覆うように金網８ｂを設置し、その内側に吹付コンクリート７ｂを設置する。
次に、同様に、支保工１１よりも拡径した支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｃを形成し、支保工１２を設置する。
【００１９】
次に、今度は、支保工１２よりも縮径した支保工１３を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に縮小して地山面９ｄを形成し、支保工１３を設置する。支保工１３の外周面には打設制御部材３０が設置（たとえば、溶接固定）されているため、地山面９ｄは打設制御部材３０を収容する大きさになっている。そして、支保工１２と支保工１３とを覆うように金網８ｄを設置して、その内側に吹付コンクリート７ｄを設置する。
【００２０】
吹付コンクリート７ｄは周方向で均一な厚さではなく、打設制御部材３０と周方向で位相が同じ位置は、長尺先受材２０を打設するためのスペースを確保する目的で、吹き付け厚さが薄かったり、殆ど吹き付けられていなかったりしている（図３に、吹き付け厚さがテーパ状に変動するものを例示している）。一方、打設制御部材３０と周方向で位相が異なる位置では、吹付コンクリート７ａ、７ｂ、７ｃと同様に略均一な厚さになっている。
さらに、掘削前面（切り羽に同じ）４に吹付コンクリート３を設置する。
【００２１】
図５において、長尺先受材２０を、支保工１３に設置された打設制御部材３０によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
すなわち、先端に掘削手段（たとえば、掘削ビット）が固定されている掘削ロッド（たとえば、鋼管）６０を長尺先受材２０に貫通させ、その先端部において両者を連結し、掘削ロッド６０の尾端部を掘削駆動部５１に連結する。
そして、掘削ロッド６０が内部を貫通した状態の長尺先受材２０（二重管の状態になっている）を、打設制御部材３０に挿入し、掘削駆動部５１を駆動して、地山の掘削と長尺先受材２０の打設を並行して実行する。
【００２２】
このとき、長尺先受材２０は打設制御部材３０によってガイドされているから、所定の方向に正確に打設されることになる。また、地山の状況（たとえば、転石の存在）や削孔トラブル等によっては、長尺先受材２０を予め定めた位置に打設することができない場合が生じるが、かかる場合には、当該位置の打設制御部材３０を移動したり、あるいは、当該位置から偏位した（ズラした）位置に別の打設制御部材３０を設置したりすることが容易にできるから、かかる場合であっても、長尺先受材２０の配置が歯抜けになることがない。さらに、支保工１３に貫通孔を設ける必要がないから、支保工１３の剛性が低下することがない。よって、施工の信頼性が高く、また、異常時の対応にも優れている。
【００２３】
そして、複数の長尺先受材２０は略円錐の一部を形成するように地山に串刺しになった状態で、吹付コンクリート３および掘削前面４を掘削し、所定距離だけ掘り進んだときに、支保工１０を設置する。さらに、前記と同様に、支保工１３と支保工１０との間に金網８、吹付コンクリート７および覆工コンクリート５を設置する。
よって、支保工１３自体（たとえば、Ｈ形鋼のウエブ部）に貫通孔が形成されないから、支保工の剛性が維持され、打設された複数の長尺先受材２０によって地山の崩落が防止された状態で、掘削を継続することができる（図１および図２参照）。
なお、本発明は、掘削装置５０や掘削駆動部５１の形式は限定するものではなく、回転式、打撃式、両者の併用式であってもよい。また、掘削手段は回収ビットでも、ロストビット（削孔中に残置する）であってもよい。さらに、長尺先受材２０の周囲の地山に地盤改良材を注入してもよい。
【００２４】
（打設制御部材）
図６は、本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
図６において、打設制御部材３０は、短尺の鋼管である制御管３１と、制御管３１を支持する制御管支持部材３２とから形成されている。制御管支持部材３２はＬ字状に曲げられ、制御管３１の側面に当接する略円弧状凹部３３が形成された垂直支持部３４と、支保工１３に当接する水平支持部３５と、から形成されている。制御管３１の軸心は水平支持部３５の下面に対して、所定の角度だけ傾斜している。
なお、図６において、垂直支持部３４と水平支持部３５とが直交して、制御管３１の軸心と垂直支持部３４とが所定の傾斜角を形成しているが、本発明はこれに限定するものではなく、垂直支持部３４４と水平支持部３５とが所定の傾斜角を形成して、制御管３１の軸心と垂直支持部３４とが直交してもよい。また、前記当接部の接合は溶接固定が好ましいがこれに限定するものではない。
【００２５】
［実施の形態２−現場上設置式］
（トンネル長尺先受け工法−その２）
実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法は、施工現場において打設制御部材３０を設置するものである。
すなわち、支保工１２よりも縮径した支保工１３を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に縮小して地山面９ｄを形成し、支保工１３を設置した後、支保工１３の外周面には打設制御部材３０を設置（たとえば、溶接固定）する点で、予め打設制御部材３０が設置されている支保工１３を設置する実施の形態１と相違し、その他の点で実施の形態１に共通するため、図示を省略する。
【００２６】
このため、支保工１３を複数の部材（アーチ状に形成されたＨ形鋼等）を連結して形成する場合、該部材の連結位置が支保工１３の頂点（対象面の位置に同じ）に一致しても、該頂点に打設制御部材３０を設置することができる。実施の形態１において、前記部材の端部（連結位置）に打設制御部材３０を予め設置したのでは、前記部材同士の連結に支障が生じるため、支保工１３の頂点に打設制御部材３０を配置することが困難である。したがって、実施の形態２においては、支保工１３の頂点の位置に長尺先受材２０を打設することが可能になる。つまり、アーチの頂点に打設された長尺先受材２０を含む面を、対称面として複数の長尺先受材２０を対称に打設することが可能になる。
【００２７】
［実施の形態３−事前下設置式］
図７〜図９は本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す、図７は側面視の断面図、図８は図７の一部を拡大して示す断面図、図９は正面視の断面図（図７におけるＡ−Ａ断面）である。図７〜図９において、実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法によって施工されたトンネル３００は、支保工１４の内周面（正確には、内周側フランジの内周側の面）に打設制御部材３０設置されている。
すなわち、実施の形態１のトンネル１００では、支保工１０と同じ径の支保工１３の外周面に打設制御部材３０が設置されるのに対し、実施の形態２のトンネル３００では、支保工１２よりも径の大きな支保工１４の内周面に打設制御部材３０が設置される点で、両者は相違している。以下、かかる相違点を主に説明し、共通する内容については説明を省略する。
【００２８】
（トンネル）
図７〜図９において、トンネル３００は、アーチ状に掘削された地山面９に沿って、Ｈ形鋼を用いてアーチ状に形成された支保工１０、１１、１２、１４が、掘削方向で所定の間隔をあけて複数設置され、これらを覆うように金網８が設置され、金網８の内側にＨ形鋼のウエブ高さ（梁せい）に略同じ厚さ（図中、２５０ｍｍ）の吹付コンクリート７が打設されている。支保工１４は支保工１２よりも拡径し、その内周面に打設制御部材４０が設置されている。
そして、吹付コンクリート７の拡径した範囲（支保工１０〜支保工１４）の内側には、擦付コンクリート６が設置され、吹付コンクリート７または擦付コンクリート６の内側に覆工コンクリート５（図中、厚さ３５０ｍｍ）が打設され、その内壁面によって、空間１（図中、半径４８００ｍｍと６７００ｍｍの複円弧から形成されている）が形成されている。
【００２９】
（トンネル長尺先受け工法−その３）
図１０および図１１は、本発明の実施の形態２に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図であって、図１０は空間を形成する要領、図１１は長尺先受材を設置する要領を説明するためのものである。
図１０において、実施の形態１（図４参照）と同様に、順番に、地山面９ａ形成して、支保工１０、金網８ａ、吹付コンクリート７ａを設置した後、地山面９ｂを形成して、支保工１１、金網８ｂ、吹付コンクリート７ｂを設置し、次に、地山面９ｃを形成して、支保工１２、金網８ｃ、吹付コンクリート７ｃを設置する。
【００３０】
さらに、今度は、支保工１２よりも拡径した支保工１４を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｅを形成し、支保工１４を設置する。地山面９ｅは支保工１４の外周面（正確には、外周側フランジの外周側の面）を収容する大きさになっている。そして、支保工１２と支保工１４とを覆うように金網８ｅを設置して、その内側に吹付コンクリート７ｅを設置する。このとき、吹付コンクリート７ｅは周方向で均一な厚さになっている。さらに、掘削前面（切り羽に同じ）４に吹付コンクリート３を設置する。
【００３１】
図１１において、実施の形態１（図５参照）と同様に、長尺先受材２０を、支保工１４に設置された打設制御部材４０によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
したがって、長尺先受材２０は打設制御部材４０によってガイドされているから、所定の方向に正確に打設されることになる。また、地山の状況（たとえば、転石の存在）や削孔トラブル等によっては、長尺先受材２０を予め定めた位置に打設することができない場合が生じるが、かかる場合には、当該位置の打設制御部材４０を移動したり、あるいは、当該位置から偏位した（ズラした）位置に別の打設制御部材４０を設置したりすることが容易にできるから、かかる場合であっても、長尺先受材２０の配置が歯抜けになることがない。さらに、支保工１３に貫通孔を設ける必要がないから、支保工１３の剛性が低下することがない。よって、施工の信頼性が高く、また、異常時の対応にも優れている。
そして、支保工１４自体（たとえば、Ｈ形鋼のウエブ部）に貫通孔が形成されないから、支保工の剛性が維持され、打設された複数の長尺先受材２０によって地山の崩落が防止された状態で、掘削を継続することができる（図７および図８参照）。
【００３２】
（打設制御部材）
図１２は、本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
図１２において、打設制御部材４０自体は、実施の形態１（図６参照）の打設制御部材４０に準じるものであって、短尺の鋼管である制御管４１と、制御管４１を支持する制御管支持部材４２とから形成されている。制御管支持部材４２はＬ字状に曲げられ、制御管４１の側面に当接する略円弧状凹部４３が形成された垂直支持部４４と、支保工１４に当接する水平支持部４５と、から形成されている。制御管４１の軸心は水平支持部４５の上面に対して、所定の角度だけ傾斜している。
なお、打設制御部材４０の形態は、図６に示すものに限定するものではない。また、前記当接部の接合は溶接固定が好ましいがこれに限定するものではない。
【００３３】
［実施の形態４−現場下設置式］
（トンネル長尺先受け工法−その４）
実施の形態４に係るトンネル長尺先受け工法は、施工現場において打設制御部材３０を支保工の内周面に設置するものである。
すなわち、支保工１２よりも拡径した支保工１４を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９ｅを形成し、支保工１４を設置した後、支保工１４の内周面には打設制御部材４０を設置（たとえば、溶接固定）する点で、予め打設制御部材４０が設置されている支保工１４を設置する実施の形態３と相違し、その他の点で実施の形態３に共通するため、図示を省略する。
【００３４】
このため、支保工１４を複数の部材（アーチ状に形成されたＨ形鋼等）を連結して形成する場合、該部材の連結位置が支保工１４の頂点（対象面の位置に同じ）に一致しても、該頂点に打設制御部材４０を設置することができる。実施の形態３において、前記部材の端部（連結位置）に打設制御部材４０を予め設置したのでは、前記部材同士の連結に支障が生じるため、支保工１４の頂点（正確には頂点位置の内周面）に打設制御部材４０を配置することが困難である。したがって、実施の形態４においては、支保工１４の頂点の位置に長尺先受材２０を打設することが可能になる。つまり、アーチの頂点に打設された長尺先受材４０を含む面を、対称面として複数の長尺先受材２０を対称に打設することが可能になる（実施の形態２に同じ）。
【００３５】
［実施の形態５−二点制御式］
（トンネル長尺先受け工法−その５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図である。図１３において、トンネル５００は、トンネル１００（実施の形態１）における支保工１２の内面側に打設制御部材４０が設置されたものに同じである。
すなわち、支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９を形成した後、支保工１２を設置する。このとき、予め内周面に打設制御部材４０が固定されている支保工１２を用いても（実施の形態３参照）、あるいは、支保工１２を設置した後に、その内周面に打設制御部材４０を固定（実施の形態４参照）してもよい。
【００３６】
そして、長尺先受材２０を、支保工１２に設置された打設制御部材４０と支保工１３に設置された打設制御部材３０との両方によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
そうすると、実施の形態５は実施の形態１または２の作用効果に加え、長尺先受材２０が打設制御部材４０と打設制御部材３０との両方によってガイドされるから、長尺先受材２０の打設方向がさらに一層正確になる。また、打設制御部材４０は擦付コンクリート６内に収容されるため、覆工コンクリート５の打設の支障になることはない。
【００３７】
［実施の形態６−二点制御式］
（トンネル長尺先受け工法−その６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図である。図１４において、トンネル６００は、トンネル３００（実施の形態３）における支保工１２の内面側に打設制御部材４０が設置されたものに同じである。
すなわち、支保工１２を設置するために掘削を続けてトンネル内径を除々に拡大して地山面９を形成した後、支保工１２を設置する。このとき、予め内周面に打設制御部材４０が固定されている支保工１２を用いても（実施の形態３参照）、あるいは、支保工１２を設置した後に、その内周面に打設制御部材４０を固定（実施の形態４参照）してもよい。
【００３８】
そして、長尺先受材２０を、支保工１２に設置された打設制御部材４０と支保工１４に設置された打設制御部材４０との両方によってガイドしながら、掘削装置５０を用いて斜め前方に向けて打設している。
そうすると、実施の形態６は実施の形態３または４の作用効果に加え、長尺先受材２０が一対の打設制御部材４０の両方によってガイドされるから、長尺先受材２０の打設方向がさらに一層正確になる。また、打設制御部材４０は擦付コンクリート６内に収容されるため、覆工コンクリート５の打設の支障になることはない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、支保工の剛性低下がなく、長尺先受材を正確な位置および方向に打設することができると共に、必要に応じ打設位置を容易に変更することできるから、各種地山に対応したトンネル長尺先受け工法として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す側面視の断面図。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図４】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（空間を形成する要領）。
【図５】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（長尺先受材を設置する要領）。
【図６】本発明の実施の形態１に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す断面図および正面図。
【図７】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を示す側面視の断面図。
【図８】図７の一部を拡大して示す断面図。
【図９】図７におけるＡ−Ａ断面を示す断面図。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（空間を形成する要領）。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法を、工程を追って説明する側面視の断面図（長尺先受材を設置する要領）。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るトンネル長尺先受け工法に用いられる打設制御部材を示す断面図および正面図。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図。
【図１４】本発明の実施の形態６に係るトンネル長尺先受け工法を用いて施工したトンネルの一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１ 空間
３ 吹付コンクリート
４ 掘削前面（切り羽）
５ 覆工コンクリート
６ 擦付コンクリート
７ 吹付コンクリート
８ 金網
９ 地山面
１０ 支保工
１１ 支保工
１２ 支保工
１３ 支保工（実施の形態１）
１４ 支保工（実施の形態３）
２０ 長尺先受材
２１ 先端管
２２ 中間管
２３ 中間管
２４ 端末管
３０ 打設制御部材（実施の形態１）
３１ 制御管
３２ 制御管支持部材
３３ 略円弧状凹部
３４ 垂直支持部
３５ 水平支持部
４０ 打設制御部材（実施の形態３）
４１ 制御管
４２ 制御管支持部材
４３ 略円弧状凹部
４４ 垂直支持部
４５ 水平支持部
５０ 掘削装置
５１ 掘削駆動部
６０ 掘削ロッド
９０ ロックボルト
１００ トンネル（実施の形態１）
３００ トンネル（実施の形態３）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された支保工を設置する工程と、
該支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程と、
該打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項２】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程と、
前記打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項３】
前記支保工を、Ｈ形鋼によって形成し、
前記長尺先受材を、鋼管または樹脂管によって形成し、
前記打設制御部材を、前記鋼管または樹脂管が貫通自在な制御管と、該制御管を所定の角度で支持する制御管支持部材とから構成し、
該制御管支持部材を、前記Ｈ形鋼のフランジ外面に溶接接合することを特徴とする請求項１または２記載のトンネル長尺先受け工法。
【請求項４】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に略円弧状に形成された後方支保工を設置する工程と、
該後方支保工の上面または下面に複数の後方打設制御部材を固定する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された前方支保工を設置する工程と、
該前方支保工の上面または下面に複数の前方打設制御部材を固定する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項５】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の後方打設制御部材が固定された後方支保工を設置する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の前方打設制御部材が固定された前方支保工を設置する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項１】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された支保工を設置する工程と、
該支保工の上面または下面に複数の打設制御部材を固定する工程と、
該打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項２】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の打設制御部材が固定された支保工を設置する工程と、
前記打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項３】
前記支保工を、Ｈ形鋼によって形成し、
前記長尺先受材を、鋼管または樹脂管によって形成し、
前記打設制御部材を、前記鋼管または樹脂管が貫通自在な制御管と、該制御管を所定の角度で支持する制御管支持部材とから構成し、
該制御管支持部材を、前記Ｈ形鋼のフランジ外面に溶接接合することを特徴とする請求項１または２記載のトンネル長尺先受け工法。
【請求項４】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に略円弧状に形成された後方支保工を設置する工程と、
該後方支保工の上面または下面に複数の後方打設制御部材を固定する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成された前方支保工を設置する工程と、
該前方支保工の上面または下面に複数の前方打設制御部材を固定する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【請求項５】
略円弧状に掘削されたトンネルの掘削面に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の後方打設制御部材が固定された後方支保工を設置する工程と、
前記掘削面に沿ってトンネル内径を拡大する工程と、
該拡大された位置に、略円弧状に形成され、かつ、上面または下面に複数の前方打設制御部材が固定された前方支保工を設置する工程と、
前記後方打設制御部材および前方打設制御部材によって打設方向を制御された長尺先受材を、トンネルの掘削方向の前方上部地盤に打設する工程と、
を有するトンネル長尺先受け工法。
【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】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２４８５２８（Ｐ２００８−２４８５２８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８９１３３（Ｐ２００７−８９１３３）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０７１０２５０６）日豊株式会社 (1)
【出願人】（５９６１４７３６７）株式会社ティーエフティー (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０７１０２５０６）日豊株式会社 (1)
【出願人】（５９６１４７３６７）株式会社ティーエフティー (11)
【Ｆターム（参考）】
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