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トンネル
説明

トンネル

【課題】従来のトンネルによれば、トンネル孔内への地下水の流入を阻止する場合、薬液注入による地盤改良によって形成する止水層の厚さを厚くしなければならず、経済的に不利である。さらには、止水層を形成するために用いる水ガラスのような薬液は時間の経過に伴って地下水に溶けてしまうため、トンネル本体におけるトンネル内壁を形成するコンクリート壁を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成しなければならず、経済的に不利である。
【解決手段】本発明によるトンネルは、トンネル孔2の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層3を備え、トンネル孔2の内面4に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁7を備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、経済的なトンネルに関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル施工において、トンネル孔内への地下水の流入を阻止する場合、一般的には、トンネル孔の外周囲の地盤を改良して止水地盤層を形成する。また、トンネル孔の内面には二次覆工によるコンクリート壁が形成される。
【特許文献1】特開2001−32673号公報(図2)
【特許文献2】特開2003−307096号公報(図6)
【特許文献3】特開2004−238981号公報(図16)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来のトンネルによれば、薬液注入による地盤改良によって形成する止水層の厚さを厚くしなければならず、経済的に不利である。さらには、止水層を形成するために用いる水ガラスのような薬液は時間の経過に伴って地下水に溶けてしまうため、トンネル本体におけるトンネル内壁を形成するコンクリート壁を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成しなければならず、経済的に不利であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明によるトンネルは、トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備えたことを特徴とする。
トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備え、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたことも特徴とする。
難透水性層の透水係数が、原地盤の透水係数の1/10であることも特徴とする。
【発明の効果】
【0005】
本発明のトンネルによれば、トンネル孔の外周に難透水性層を備えたので、難透水性層の厚さを止水層に比べて薄くでき、薬液注入作業にかかる時間やコストを低減できるため、経済的に有利なトンネルとなる。また、難透水性層によってトンネル構造体に加わる水圧が小さくなるので、トンネル孔の内面に設けるコンクリート壁を、強度の小さい、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁とでき、経済的に有利なトンネルとなる。
また、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたので、経済的に有利なトンネルとなる。
また、難透水性層の透水係数を、原地盤の透水係数の1/10としたことで、トンネル構造体に加わる水圧を小さくできるので、トンネル孔の内面に設けるコンクリート壁を、強度の小さい、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁とでき、経済的に有利なトンネルとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
最良の形態によるトンネルの断面を示す図1を参照し、トンネルの構造を説明する。ここでは、山岳トンネル1を例にして説明する。山岳トンネル1は、トンネル孔2の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層3を備える。すなわち、トンネル孔2の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって、トンネル孔2の外周に、上記難透水性層3を形成した。トンネル孔2の内面4にはトンネル本体5を備える。トンネル本体5は、トンネル孔2の内面4に設置された図外の支保工、トンネル孔2の内面4に吹付けによって厚さ10〜25cm程度に形成された吹付けコンクリート層(一次覆工コンクリート)6、吹付けコンクリート層6を貫通して地山に突き刺さるように設置された図外のロックボルト、吹付けコンクリート層6の内面に貼り付けられた図外の防水シート、防水シートの内面に図外のセントルと呼ばれる型枠装置を用いて形成されたトンネル内壁としてのコンクリート壁(二次覆工コンクリート)7を備える。
【0007】
山岳トンネル1の施工方法を説明する。まず、ジャンボと呼ばれる図外の掘削機械によってトンネル施工領域の地山に図外の孔を形成していき、この孔内に爆薬を装填して爆薬を爆破させることによってトンネル孔2を形成する。そして、上記掘削機械を使用してトンネル孔2の内面4よりトンネル孔2の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって難透水性層3を形成する。薬液としては、コロイダイルシリカやシリカレジンを含有した劣化しないシリカ系の薬液を用いる。シリカ系の薬液を用いることによって、地盤改良前の原地盤より水を通過させにくくかつ水の通過を許容する機能(以下、「難透水機能」という)を恒久的に維持する難透水性層3を容易に形成できる。この際、薬液の量や濃さを調整して難透水性層3の透水係数a及び層厚bを設定する。難透水性層3の透水係数a(cm/sec)は、原地盤の透水係数の1/10に設定する。難透水性層3の透水係数aを原地盤の透水係数の1/10に設定するための薬液の量や難透水性層3の層厚bは予め試験や予測解析などで求めておく。なお、難透水性層3の透水係数aは、原地盤の透水係数の1/10に近い値であればよく、原地盤の透水係数の1/10より極端に離れた値でなければよい。たとえば、原地盤の透水係数の1/9〜1/11の範囲程度に設定してもよい。
【0008】
難透水性層3を形成した後に、トンネル孔2の内面4にトンネル本体5を構築する。すなわち、トンネル孔2の内面4に図外の支保工を設置し、トンネル孔2の内面4にコンクリートを吹付けて吹付けコンクリート層6を形成した後、吹付けコンクリート層6の内面から図外のロックボルトを地山に突き刺して、トンネル孔2の崩壊を防ぐ。その後、吹付けコンクリート層6の内面に図外の防水シートを貼り付け、裏面排水構造及び横断排水構造を形成し、防水シートの内面にコンクリート壁7を形成する。
【0009】
最良の形態によれば、トンネル孔2の外周に、難透水機能が恒久的に維持された難透水性層3を備え、従来工法による止水層の厚さに比べて難透水性層3の厚さを薄くできるので、薬液注入作業にかかる時間やコストを低減することが可能となるので、経済的なトンネルが得られる。
【0010】
最良の形態によれば、トンネル孔2の外周に、難透水機能が恒久的に維持された難透水性層3を備え、トンネル孔2側への地下水の流入が制限されるので、コンクリート壁7を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成する必要がなくなり、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁7を形成すれば足りるようになる。よって、トンネル孔2の外周に難透水性層3を備え、トンネル孔2の内面4には、二次覆工によるコンクリート壁7として地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁7を形成することによって、コンクリート壁7の施工に要する施工時間及び施工コストも低減できるので、経済的な山岳トンネル1が得られる。特に、トンネル孔2の周囲の原地盤を薬液によって改良することで形成する難透水性層3の透水係数aを原地盤の透水係数の1/10に設定したことによって、トンネル本体5に加わる水圧を小さくできるので、トンネル孔2の内面4に設けるコンクリート壁7をより簡単で地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造とでき、経済的に有利な山岳トンネル1が得られる。
【0011】
最良の形態によれば、図1に示すように、トンネル施工領域21の上方に位置する地表面11に構造物12が存在している場合に、難透水性層3を備えることによってトンネル孔2の周囲の地盤の透水機能を低下させ、トンネル孔2内への地下水の流入を制限できるので、構造物12の沈下量を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0012】
トンネル施工領域21にトンネル孔2を掘削し、トンネル孔2の内面4よりトンネル孔2の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって、トンネル孔2の外周に、原地盤より水を通過させにくく、かつ、水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層3を形成した後に、トンネル孔2の内面4にトンネル本体5を構築するに際して、トンネル本体5におけるトンネル内壁として地下水圧に対する力学的抵抗機能を持たせた構造のコンクリート壁を形成してもかまわない。この場合でも、難透水性層3の厚さを従来の止水層に比べて薄くできるので、経済的なトンネルを実現できる。
本発明のトンネルの構造は、山岳トンネル以外でも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】トンネルの断面図(最良の形態)。
【符号の説明】
【0014】
1 山岳トンネル、2 トンネル孔、3 難透水性層、4 トンネル孔の内面、
5 トンネル本体、7 コンクリート壁。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備えたことを特徴とするトンネル。
【請求項2】
トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備え、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたことを特徴とするトンネル。
【請求項3】
難透水性層の透水係数が、原地盤の透水係数の1/10であることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載のトンネル。

【図1】
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【公開番号】特開2007−162264(P2007−162264A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−357583(P2005−357583)
【出願日】平成17年12月12日(2005.12.12)
【出願人】(000001317)株式会社熊谷組 (551)
【Fターム(参考)】