説明

底設導坑先進アーチパイプルーフ工法

【課題】 湧水の多い個所でトンネル構築工期の短縮を可能にすること。
【解決手段】 工法では、まず、トンネル本坑10の掘削に先立ち、水抜き用の底設導坑12が先進構築される。底設導坑12が所定の長さだけ構築されると、次に、本坑10のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する止水性のアーチパイルルーフ14が設置される。ルーフ14は、複数本の曲線管体16と、この曲線管体16の内部に充填される硬化性充填材18とを有している。曲線管体16は、その側面にジョイント部20が設けられている。曲線管体16は、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置され、この際には、トンネル軸方向に隣接する曲線管体16は、ジョイント部20を相互に嵌合させながら環状に配置される。曲線管体16が設置されると、その内部に硬化性充填材18を充填して、これを固化させる。ルーフ14が形成されると、その内部を掘削して、本坑10の構築が行われる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、底設導坑先進アーチパイプルーフ工法に関し、特に、地下水が比較的多く存在する地盤に効率よくトンネルを構築することができる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、小断面の導坑を先行掘削し、その後に、トンネル本坑の切広げを行う導坑先進工法が知られており、この種の工法のうち、トンネル本坑断面の底部に導坑を配置する先進工法があって、その一例が非特許文献1に底設導坑先進工法として記載されている。
【0003】
この底設導坑先進工法は、湧水の多い地山において採用される工法であって、先進導坑が水抜き坑の役割を果たすので、地下水位を基盤面まで低下させた後に、トンネル本坑の掘削が行われ、地下水位の低下や排水上有利になるという利点がある。しかしながら、このような底設導坑先進工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【非特許文献1】「土木工法事典 改訂V」2001年9月4日産業調査会発行 p579
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
すなわち、非特許文献1に記載されている底設導坑先進工法では、トンネル方向の底部に配置された先進導坑が水抜き坑となるが、単に、水抜き用の先進導坑を設置しただけでは、地下水位が基盤面以下に下がるまでに時間が掛かり、工期がその分長くなるという問題があった。
【0005】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、工期の短縮が可能になる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、前記底設導坑に地下水を集水して排出するとともに、前記底設導坑内から、前記本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、前記アーチパイプルーフ内を掘削して前記本坑を構築するようにした。
【0007】
このように構成した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、底設導坑に地下水を集水して排出してするので、地下水位をトンネル基盤面以深まで低下させて、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができる。
【0008】
また、本発明では、底設導坑内から、本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、アーチパイプルーフ内を掘削して本坑を構築するが、本坑掘削時には、アーチパイルルーフを閉合断面状に敷設しているので、事前に地山が改良補強され、切羽の安定化により掘削作業の安全性が向上し、また、地表面沈下の抑制により、周辺環境が保全される。さらに、アーチパイルルーフの付設作業と底設導坑の水抜き、および、本坑の掘削作業とを同時に並行作業として行えるので、工期の延伸の恐れもない。
【0009】
前記アーチパイプルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って隣接設置する際に、各曲線管体の側面に設けられたジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することができる。
【0010】
前記アーチパイルルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて隣接設置することができる。
【0011】
前記アーチパイプルーフは、前記導坑内からスパイラル状管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を置いて設置し、その後に、前記スパイラル状管体内に硬化性充填材を充填して形成することができる。
【0012】
前記スパイラル状管体は、側面にトンネル軸方向に隣接する部分で、相互に嵌合するジョイント部を備え、前記ジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することができる。
【0013】
前記曲線管体、または、スパイラル状管体は、多孔管として構成し、その内部に前記硬化性充填材を充填することなく設置して、前記底設導坑を湧水導入用の集水管とすることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、インバート部で水抜きとアーチパイプルーフの敷設とを同時並行に行えるので、工期の短縮が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例1】
【0016】
図1から図3は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第1実施例を示している。これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑10の掘削に先立ち、図1に示すように、水抜き用の底設導坑12が先進構築される。
【0017】
本実施例の場合、底設導坑12は、上部が円形断面で、下端側が凹状に形成されていて、底面を除く外周に集水用のドレーン孔13が多数設けられている。底設導坑12は、構築しようとする本坑10のインバート部に対応するように配置されている。
【0018】
このような底設導坑12は、例えば、シールド工法により構築され、本実施例の場合、本坑10のインバート部から下方の一部が、下方に突出するように構築される。底設導坑12では、ドレーン孔13を介して、湧水が内部に取り込まれ、取り込まれた水は、外部に排出され、これにより地盤中の地下水位が徐々に低下する。
【0019】
導坑12が所定の長さだけ構築され、湧水を排水して、地下水位の低下を図りながら、次に、図1に示すように、本坑10のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する止水性のアーチパイルルーフ14が設置される。
【0020】
本実施例の場合、このアーチパイルルーフ14は、複数本の曲線管体16と、この曲線管体16の内部に充填される硬化性充填材18とを有している。曲線管体16は、図2にその要部断面を示すように、円形断面の中空鋼管であって、そのその側面には、ジョイント部20が設けられている。
【0021】
ジョイント部20は、曲線管体16の一方の側面に設けられた凹部20aと、他方の側面に設けられた凸部20bであって、これらは相互に嵌合可能な形状になっている。この場合、ジョイント部20は、例えば、曲線管体16の長手軸方向に沿って、所定の間隔を隔てで間欠的に設けることにより、透水可能な状態になっている。
【0022】
曲線管体16の設置は、例えば、環状のものを複数に分断した比較的短尺の曲線管から構成し、底設導坑12内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、順次後端側に曲線管を連結することて環状に形成されて、先端側は、再び底設導坑12内に取り込まれることで、閉合断面とされる。
【0023】
なお、図1に示した曲線管体16は、底設導坑12内で端部同士を連結して、完全な環状としているが、曲線管体16は、一端側と他端側がともに底設導坑12内にあれば、本坑10の外周を覆う完全に閉合した状態になるので、導坑12内で端部同士を必ずしも連結する必要はない。
【0024】
このような曲線管体16は、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置される。この際には、トンネル軸方向に隣接する曲線管体16は、ジョイント部20の凹部20aと凸部20bとを相互に嵌合させながら環状に配置される。
【0025】
この場合、最初の曲線管体16を設置すると、それ以後の曲線管体16は、ジョイント部20の凹部20aと凸部20bとを相互に嵌合させて設置することにより、前に設置されているものをガイドとして、密接した状態で環状に配置することができる。
【0026】
所定本数の曲線管体16が設置されると、その内部に硬化性充填材18、例えば、モルタルを充填して、これを固化させる。なお、本実施例の場合、各曲線管体16内に硬化性充填材18を充填して、曲線管体16の剛性を補強しているが、この硬化性充填材18の充填は、例えば、曲線管体16の直径が小さい場合や、あるいは、肉厚が厚い場合には、必ずしも必要としない。
【0027】
曲線管体16内に硬化性充填材18を充填しない場合には、曲線管体16を多孔管として、曲線管体16を湧水の集水管として用いることもできる。また、多孔管からなる曲線管体16を集水管とする場合も、初期期間だけ湧水導入用の集水管として用い、その後に、硬化性充填材18を充填するようにしても良い。
【0028】
以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ14が形成されると、その内部を掘削して、図3に示すように、本坑10の構築が行われる。本坑10の構築では、まず、アーチパイプルーフ14内の上半を掘削して、ルーフ14の内面に支保工を設置することにより、本坑10のアーチ部が形成される。次に、下半を掘削して、同様に支保工を設置して、本坑10の側壁部が、アーチ部に連結するようにして形成される。
【0029】
さらに、アーチパイプルーフ14の下端側を掘削して支保工を設置することにより、本坑10のインバート部が形成され、これにより本坑10が所定長さ分だけ構築される。このような本坑10の構築作業と併行して、図1に示したアーチパイプルーフ14の形成作業が、先行して切羽側で行われ、以後は、順次このような本坑10の構築作業と、アーチパイプルーフ14の形成作業が行われて、所望のトンネルが構築される。
【0030】
さて、以上ような工程で行われる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、構築しようとするトンネル本坑10の掘削に先立ち、当該本坑10の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑12を先進構築し、底設導坑12に地下水を集水して排出してするので、地下水位をトンネル基盤面以深まで低下させて、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができる。
【0031】
また、本発明では、底設導坑12内から、本坑10のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフ14をトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、アーチパイプルーフ14内を掘削して本坑10を構築するが、本坑10の掘削時には、アーチパイルルーフ14を閉合断面状に敷設しているので、事前に地山が改良補強され、切羽の安定化により掘削作業の安全性が向上し、また、地表面沈下の抑制により、周辺環境が保全される。
【0032】
さらに、アーチパイルルーフ14の敷設作業と底設導坑12の水抜き、および、本坑10の掘削作業とを同時に並行作業として行えるので、工期の延伸の恐れもない。
【実施例2】
【0033】
図4および図5は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第2実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。
【0034】
これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑10aの掘削に先立ち、図4に示すように、ドレーン孔13aを設置した底設導坑12aが先進構築される。
【0035】
底設導坑12aは、上記実施例と同様に、水抜き用のものであって、構築しようとする本坑10aのインバート部に対応するように配置され、底設導坑12aが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑10aのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面であって、透水可能なアーチパイルルーフ14aが設置される。
【0036】
アーチパイルルーフ14aは、複数本の曲線管体16aと、この曲線管体16aの内部に充填される硬化性充填材18aとを有している。曲線管体16aは、第1実施例と異なり、側面には、ジョイント部20が設けられていない。
【0037】
曲線管体16aは、上記実施例と同様に、導坑12a内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び導坑12a内に取り込まれ、本坑10の外周を覆う閉合した状態に設置される。各曲線管体16a内には、上記実施例と同様に硬化性充填材18aを充填して、これを固化させる。
【0038】
以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ14aが形成されると、その内部を掘削して、本坑10aの構築が行われ、以後は、実施例1と同様な工程が順次繰り返されることになり、このように構成した第2実施例でも、第1実施例と同等の作用効果を奏することができる。
【0039】
なお、本実施例においても、硬化性充填材18aの充填は、必ずしも必要とせず、曲線管体16a内に硬化性充填材18aを充填しない場合には、曲線管体16aを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。
【実施例3】
【0040】
図6および図7は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第3実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。
【0041】
これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑10bの掘削に先立ち、図6に示すように、底設導坑12bが先進構築される。底設導坑12bは、上記実施例と同様に、構築しようとする本坑10bのインバート部に対応するように配置され、底設導坑12bが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑10bのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面で透水可能なアーチパイルルーフ14bが設置される。
【0042】
本実施例の場合、アーチパイルルーフ14bは、1本のスパイラル状管体16bと、この管体16bの内部に充填される硬化性充填材18bとを有している。スパイラル状管体16bは、第1実施例と同様に、凹,凸部からなるジョイント部20が側面に設けられている。
【0043】
スパイラル状管体16bは、上記実施例と同様に、底設導坑12b内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び底設導坑12b内に取り込まれ、本坑10bの外周を覆う閉合した状態に設置される。
【0044】
スパイラル状管体16bは、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置され、この際には、トンネル軸方向に隣接する管体16bは、ジョイント部20の凹凸部を相互に嵌合させながら環状に配置される。ジョイント部20は、長手方向に沿って間欠的に設けられていて、管体16b間は、透水可能な状態になっている。
【0045】
所要のスパイラル状管体16bが設置されると、管体16b内に硬化性充填材18bを充填して、これを固化させる。以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ14bが形成されると、その内部を掘削して、本坑10bの構築が行われ、以後は、実施例1と同様な工程が順次繰り返されることになる。以上のように構成した第3実施例でも、第1実施例と同等の作用効果を奏することができる。
【0046】
なお、本実施例においても、硬化性充填材18bの充填は、必ずしも必要とせず、管体16b内に硬化性充填材18bを充填しない場合には、スパイラル状管体16bを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。
【実施例4】
【0047】
図8および図9は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第4実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。
【0048】
これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑10cの掘削に先立ち、図8に示すように、底設導坑12cが先進構築される。底設導坑12cは、上記実施例と同様に、構築しようとする本坑10cのインバート部に対応するように配置され、導坑12cが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑10cのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面であって、透水可能なアーチパイルルーフ14cが設置される。
【0049】
本実施例の場合、アーチパイルルーフ14cは、1本のスパイラル状管体16cと、この管体16cの内部に充填される硬化性充填材18cとを有している。スパイラル状管体16cは、第3実施例と異なり、ジョイント部は、側面に設けられていない。
【0050】
スパイラル状管体16cは、上記実施例と同様に、底設導坑12c内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び底設導坑12c内に取り込まれ、本坑10cの外周を覆う閉合した状態に設置される。
【0051】
スパイラル状管体16cは、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて、隣接設置され、所要の管体16cが設置されると、トンネル軸方向に隣接配置された管体16c内には、硬化性充填材18cが充填される。
【0052】
以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ14cが形成されると、その内部を掘削して、本坑10cの構築が行われ、以後は、実施例1と同様な工程が順次繰り返されることになる。以上のように構成した第4施例でも、第1実施例と同等の作用効果を奏することができる。
【0053】
なお、本実施例においても、硬化性充填材18cの充填は、必ずしも必要とせず、管体16c内に硬化性充填材18cを充填しない場合には、スパイラル状管体16cを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイルルーフ工法によれば、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができるので、湧水の多い個所でのトンネル構築に有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第1実施例を示す初期工程の説明図である。
【図2】図1の要部断面拡大図である。
【図3】図1の工程に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図4】本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第2実施例を示す工程説明図である。
【図5】図4の要部断面拡大図である。
【図6】本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第3実施例を示す工程説明図である。
【図7】図6の要部断面拡大図である。
【図8】本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第4実施例を示す工程説明図である。
【図9】図8の要部断面拡大図である。
【符号の説明】
【0056】
10,10a〜10c 本坑
12,12a〜12c 底設導坑
14,14a〜14c アーチパイプルーフ
16 曲線管体
18 硬化性充填材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、前記底設導坑に地下水を集水して排出するとともに、前記底設導坑内から、前記本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、前記アーチパイプルーフ内を掘削して前記本坑を構築することを特徴とする底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
【請求項2】
前記アーチパイプルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、
前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って隣接設置する際に、各曲線管体の側面に設けられたジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することを特徴とする請求項1記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
【請求項3】
前記アーチパイルルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、
前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて隣接設置することを特徴とする請求項1記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
【請求項4】
前記アーチパイプルーフは、前記導坑内からスパイラル状管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を置いて設置し、その後に、前記スパイラル状管体内に硬化性充填材を充填して形成することを特徴とする請求項1記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
【請求項5】
前記スパイラル状管体は、側面にトンネル軸方向に隣接する部分で、相互に嵌合するジョイント部を備え、前記ジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することを特徴とする請求項5記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
【請求項6】
前記曲線管体、または、スパイラル状管体は、多孔管として構成し、その内部に前記硬化性充填材を充填することなく設置して、前記底設導坑を湧水導入用の集水管とすることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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