説明

掘削孔の支持構造、掘削孔支持材及び掘削孔の支持方法。

【課題】 簡易な構造で掘削孔の内面を安定的に支持することが可能な掘削孔内面の支持技術を提供すること。
【解決手段】 トンネル支持構造30は、トンネル長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブ10と、トンネル内においてトンネル長さ方向に配置され、複数のチューブ10に夫々連通する管状体11と、複数のチューブ10及び管状体11内に充填された流動性固化材とを有し、複数のチューブ10は、トンネル周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、トンネル内面に密着している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道、道路あるいは水路等の各種用途に用いられるトンネルや深礎工で掘削される立孔等の、掘削孔の内面を支持する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、鉄道、道路あるいは水路等の各種用途に用いられるトンネルや深礎工で掘削される立孔等の、掘削孔の内面を覆工する方法として、地山や掘削孔の口径等に応じた種々の方法が提案されている。例えば、大口径のトンネルでは、地山が軟弱である場合、強度の高い鋼製セグメント等を掘削孔の内部で組み立てて掘削孔の内面を覆工することが多い。一方、TBM(トンネル掘削機)により掘削される比較的小径の山岳トンネル等においては、地山が強固であることから、鋼製セグメントのような強度の高い部材は不要であることが多い。このような場合には、例えば、図22に示すように、TBM100により掘削されたトンネルT内において、複数の鋼製リング102を間隔を隔てて組み立て、さらに、鋼製リング102と地山との間に矢板103を差し込んでトンネルTの内面を覆工することが広く行われている。
【0003】
また、支保工無しでは少々強度不足であるが、図22に示すような鋼製リング102及び矢板103からなる構造ほどの高い強度が不要である場合には、透水性を有するホース又はチューブをトンネル内面に沿ってリング状あるいはスパイラル状に配置し、チューブ等にモルタル等の流動性を有する固化材を注入した後に、この固化材を固化させてトンネル内壁を支持する、簡易なトンネルの覆工方法が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。さらに、トンネル内に透水性の袋体を配置するとともに鋼製の内型枠等により袋体を支持した状態で、この袋体内にコンクリート等を注入して覆工体を形成して、トンネルの内面を覆工する方法も提案されている(例えば、特許文献3,4参照)。また、鉛直方向に掘削された立孔の支持方法としては、例えば、自己保形性を有するチューブを立孔の内面に沿って螺旋状に配置し、このチューブ内に圧縮空気、水等の流体を注入してチューブを拡径させることにより立孔内面を支持する方法がある(例えば、特願2003−136165号)。
【0004】
【特許文献1】特開2002−38890号公報
【特許文献2】特開昭59−228597号公報
【特許文献3】特許第2784511号公報
【特許文献4】特許第2784512号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
TBMで掘削される比較的小径のトンネルを、特許文献1,2に記載されたチューブやホースを用いて覆工する場合には、地山が強固であるため、チューブやホースをトンネル長さ方向に密着させて配置する必要がなく、チューブやホースは、トンネル長さ方向に間隔を空けて配置される。しかし、このような場合に、地山の変形等に起因してチューブ等が一旦トンネル長さ方向にずれてしまうと、複数のチューブ等が将棋倒しのように一度に倒れてしまう虞があり、トンネルの内面を安定的に支持することが困難である。
【0006】
特許文献3,4に記載されたトンネルの覆工方法においては、コンクリート等が袋詰された覆工体をトンネル内面に沿わせて支持するための堅固な型枠等が必要になり、このような型枠等の組み立て及び解体に工数がかかるため、施工効率を上げることが困難である。また、覆工体内部を全てコンクリート等で満たす必要があり、コンクリート等の充填量が多くなるため、注入時間がかかる上にコストも高くなる。
【0007】
本発明の目的は、簡易な構造で掘削孔の内面を安定的に支持することが可能な掘削孔内面の支持技術を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【0008】
第1の発明の掘削孔の支持構造は、掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブと、掘削孔内において前記掘削孔の長さ方向に配置され、前記複数のチューブに夫々連通する管状体と、前記複数のチューブ及び前記管状体内に充填された充填材とを有し、前記複数のチューブは、掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、掘削孔内面に密着していることを特徴とするものである。
【0009】
この掘削孔の支持構造においては、掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設された複数のチューブが掘削孔長さ方向に延びる管状体により連結されており、複数のチューブ及び管状体にはモルタルやコンクリート等の流動性固化材や圧縮空気等が充填材として充填されている。そして、注入時の充填材の圧力によりチューブ全体が延びて、チューブが掘削孔の周方向に沿ってリング状に張り、掘削孔内面に密着した状態となっている。
【0010】
従って、例えば、この掘削孔の支持構造を水平方向に延びる横孔状のトンネルに適用した場合には、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに略均等に伝達される。また、複数のチューブは、トンネル内面に密着しており、さらに、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、この掘削孔の支持構造によりトンネルの内面が安定的に支持される。さらに、複数のチューブと管状体は連通しているため、管状体を介して全てのチューブに一度に充填材を充填することができ、充填時間を短縮できる。また、チューブは可撓性を有するので、チューブをリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることが可能であるため、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを最小限に抑えることもできる。
【0011】
第2の発明の掘削孔の支持構造は、前記第1の発明において、前記管状体の管軸に関して対称な位置には、前記複数のチューブの両端部が夫々接続される複数対の接続部が形成され、前記複数のチューブは、前記複数対の接続部から夫々掘削孔の周方向に延びていることを特徴とするものである。従って、例えば、この掘削孔の支持構造を水平方向に延びる横孔状のトンネルに適用した場合に、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、管状体及び複数のチューブに略均等に分散されて伝達されるため、トンネルの内面をより安定的に支持できる。
【0012】
第3の発明の掘削孔の支持構造は、前記第1又は第2の発明において、前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分と掘削孔内面との間に介装されたシート部材を有することを特徴とするものである。このように、複数のチューブと掘削孔内面との間にシート部材が設けられていると、管状体に加えて、シート部材によっても、チューブの掘削孔の長さ方向への動きが規制されるため、チューブがずれにくくなる。また、このシート部材により、掘削孔内面から剥がれ落ちた岩石等が掘削孔内に落下するのを防止できる。
【0013】
第4の発明の掘削孔の支持構造は、前記第3の発明において、前記シート部材は、繊維製のネットであることを特徴とするものである。従って、シート部材を軽量にしつつ、掘削孔内面から大きな岩石等が剥がれ落ちて掘削孔内に落下するのを防止できる。
【0014】
第5の発明の掘削孔の支持構造は、前記第1〜第4の何れかの発明において、前記チューブは、自己保形性を有することを特徴とするものである。チューブが自己保形性を有することから、充填材が充填されていない状態でもチューブはある程度の自立性を有する。従って、充填材をチューブ内に充填する際に、簡単な構造の支持材でチューブを支持するだけで、チューブの自重や充填材の重量によりチューブが垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【0015】
第6の発明の掘削孔の支持構造は、前記第1〜第4の何れかの発明において、前記チューブは柔軟な筒状布帛であり、このチューブ内に可撓性を有する形状保持材が挿入されていることを特徴とするものである。チューブが柔軟な筒状布帛であるので、コンパクトに折り畳むことが可能であり、チューブの搬入作業が容易になり、保管スペースを最小限に抑えることもできる。また、充填材が充填されていない状態でも、形状保持材によりチューブが保持されているため、充填材をチューブ内に充填する際に、簡単な構造の支持材でチューブを支持するだけで、チューブの自重や充填材の重量によりチューブが垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【0016】
第7の発明の掘削孔の支持構造は、前記掘削孔が、略水平方向に掘削されたトンネルであり、前記管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていることを特徴とするものである。このように、前述の掘削孔の支持構造が略水平方向に掘削されたトンネルに適用された場合に、管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていると、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに略均等に伝達される。また、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるだけでなく、複数のチューブが将棋倒しのように一度に倒れてしまうことがなくなり、トンネル内面がさらに安定的に支持される。
【0017】
第8の発明の掘削孔支持材は、可撓性を有する複数のチューブと、前記複数のチューブに夫々連通し、前記複数のチューブに加圧流体を注入する為の注入口を有する管状体とを有し、前記複数のチューブの両端部は、前記管状体の管軸に対称な位置に形成された複数対の接続部に夫々接続されていることを特徴とするものである。
【0018】
この掘削孔支持材により掘削孔の内面を支持する場合に、管状体を掘削孔の長さ方向に配置してから、管状体の注入口から加圧流体を注入すると、管状体に連通する複数のチューブにも加圧流体が充填され、チューブが掘削孔の周方向に張ってリング状に形成され、チューブの外面が掘削孔内面に密着する。従って、例えば、この掘削孔支持材を水平方向に延びるトンネル内面を支持する場合に適用したときには、トンネルの上部の地山に作用する荷重が、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに伝達される。このとき、複数のチューブは、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、トンネルの内面を安定的に支持できる。さらに、複数のチューブと管状体は連通しているため、管状体を介して全てのチューブに一度に加圧流体を充填することができ、充填時間を短縮できる。また、チューブは可撓性を有するので、チューブをリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることができ、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを小さくすることができる。
【0019】
第9の発明の掘削孔支持材は、前記第8の発明において、前記管状体及び前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分の表面を覆うシート部材を有することを特徴とするものである。この掘削孔支持材を掘削孔内に配設したときには、このシート部材は、管状体及び複数のチューブと掘削孔内面との間に設置される。従って、管状体に加えて、このシート部材によっても、チューブの掘削孔の長さ方向への動きが規制されるため、チューブがずれにくくなる。さらに、このシート部材により、掘削孔内面から剥がれ落ちた岩石等が掘削孔内に落下するのを防止できる。
【0020】
第10の発明の掘削孔支持材は、前記第8又は第9の発明において、前記管状体は、その管軸を含む平面で分割された2つの管分割体を有し、前記接続部において、前記チューブの両端部が2つの管分割体に挟み込まれた状態で管状体に接続されていることを特徴とするものである。従って、施工現場において、2つの管分割体によりチューブの端部を挟み込んでから2つの管分割体を連結するだけで、管状体とチューブとを確実に接続でき、接続作業が容易になる。
【0021】
第11の発明の掘削孔支持材は、前記第8〜第10の何れかの発明において、前記管状体の接続部には第1のネジ部が形成され、チューブの端部には、前記第1のネジ部に螺合可能な第2のネジ部を有する金具が装着されていることを特徴とするものである。従って、施工現場において、チューブの端部の金具を管状体の接続部に螺合させることにより、管状体とチューブとを容易且つ確実に接続できる。
【0022】
第12の発明の掘削孔の支持方法は、前記第8の発明の掘削孔支持材を用いて掘削孔の内面を支持する方法であって、前記複数のチューブの両端部を前記管状体の複数対の接続部に夫々接続する工程と、前記管状体が掘削孔の長さ方向に平行となるように、前記掘削孔支持材を掘削孔内に配置する工程と、前記管状体の注入口から加圧流体を注入して前記複数のチューブに加圧流体を充填し、前記複数のチューブを掘削孔内面に密着させながら掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【0023】
この掘削孔の支持方法では、まず、施工現場において、管状体に形成された1対の接続部に各チューブの両端部を接続して、チューブをリング状に形成する。次に、管状体が掘削孔の長さ方向に平行になるように、掘削孔支持材を掘削孔内に配置する。そして、管状体の注入口から加圧流体を注入して複数のチューブに加圧流体を充填し、チューブを掘削孔内面に密着させる。この掘削孔の支持方法によれば、前記第1の発明あるいは第8の発明と同様の効果が得られるため、その説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
本発明の実施の形態について説明する。この第1実施形態は、TBMにより掘削される比較的小径(例えば、口径約2000mm)のトンネルを覆工する場合に本発明を適用したものである。図1に示すように、先端部のカッターヘッド101を回転させながらTBM100を前進させて地山を所定距離掘削した後、掘削されたトンネルTの内面を覆工していく。
【0025】
この第1実施形態では、トンネルTの内面は、3本のチューブ10と管状体11とを有するトンネル支持材20に、モルタル、コンクリートあるいはセメントミルク等の流動性固化材12(充填材、加圧流体:図8参照)を注入して固化させることにより構成されたトンネル支持構造30により支持される。そして、このトンネル支持構造30をトンネルTの入口側から順次形成していくことにより、TBM100で掘削されたトンネルTの内面全体を覆工する。
【0026】
図2、図3に示すように、トンネル支持材20は、可撓性を有する3本のチューブ10と、これら3本のチューブ10に夫々連通し、3本のチューブ10に流動性固化材12を注入する為の注入口14を有する管状体11と、管状体11及び3本のチューブ10の表面を覆うシート部材13を有する。
【0027】
チューブ10は、自己保形性及び透水性を有する保形ホースからなる。この保形ホースとしては、例えば、直径70mm、経糸がPET(ポリエチレンテレフタレート)1670dtex/5、密度10.28本/cm、緯糸がPET直径1.8mm(36000dtex)、密度2.7本/cmのモノフィラメントからなるものを使用できる。この場合、チューブ10の経方向の強度が7431N/cmとなり、緯方向の強度2835N/cmよりも高くなっており、コンクリートが充填されたチューブ10に荷重が作用したときの曲げ耐力は、コンクリート単体の強度よりも高くなっている。
【0028】
図4、図5に示すように、管状体11は、鉄製のパイプ(直径100mm)を、その管軸を含む平面で分割することにより形成された2つの管分割体11a,11bからなる。図2、図3に示すように、2つの管分割体11a,11bがボルト及びナット(図示省略)により連結された状態では、管状体11の一端(図2の左端)に管状体11内に流動性固化材12を注入する為の注入口14が形成され、一方、管状体11の他端(図2の右端)は閉塞されている。注入口14には、注入管15及びバルブ16が取り付けられる。また、管状体11の両端側部分と長さ方向略中央部において、管状体11の管軸に関して側面方向に対称な位置には、管状体11の長さ方向と直交する方向に突出する開口状の3対の接続部17が夫々形成されている。
【0029】
図5に示すように、接続部17には、略短筒状の接続金具18が装着される。この接続金具18の一端部は凹状に形成されて接続部17の先端部に係合し、一方、接続金具18の他端部には、チューブ10の端部がバンド19により固定される。そして、この接続金具18を介してチューブ10の両端部が接続部17に接続される。
【0030】
図3に示すように、シート部材13は平面視で略矩形状の繊維製の1枚のネットからなり、このシート部材13は、管状体11の接続部17に3本のチューブ10の両端部が接続された略円筒状の構造(図2参照)の上に、管状体11及び3本のチューブ10の上半部を覆うように被せられた状態で、その両側部において3本のチューブ10にバンド(図示省略)で固定されている。
【0031】
次に、このトンネル支持材20を用いてトンネル支持構造30を形成し、トンネルTの内面を支持する方法について説明する。
まず、トンネル支持材20を構成する3本のチューブ10、管分割体11a,11b、ロール状のシート部材13、さらには、これら各種構成部材を組み立てる為のボルト類やバンド等を、トンネルT内のTBM100(図1参照)のテール側の場所に搬入する。そして、管状体11が、トンネルT内の上部においてトンネル長さ方向に平行となるように配置し、管状体11の注入口14に注入管15とバルブ16を取り付ける。
【0032】
次に、図5に示すように、チューブ10の端部にバンド19により接続金具18を固定し、接続金具18の端部を2つの管分割体11a,11bに形成された接続部17に係合させた状態で、チューブ10の端部を2つの管分割体11a,11bで挟み込みながら、2つの管分割体11a,11bをボルトとナットを用いて連結する。このように、2つの管分割体11a,11bによりチューブ10の端部を挟み込んで2つの管分割体11a,11bを連結するだけで、管状体11にチューブ10の両端部を容易に接続できる。そして、管状体11の接続部17にチューブ10の両端部を接続することにより、チューブ10が略リング状に形成される。
【0033】
次に、図3に示すように、ネットからなるシート部材13を広げて、管状体11及び3本のチューブ10の上半部を覆うように被せて、バンドによりシート部材13の側端部をチューブ10に固定し、トンネル支持材20の組み立てを完了する。尚、トンネル支持材20をトンネルTの外で組み立てた後、組み立てられたトンネル支持材20をトンネルT内に搬入するようにしてもよい。
【0034】
次に、図6、図7に示すように、発泡ポリエチレン製ボード等の可撓性を有する多孔質のボード31を鉛直方向に延びる伸縮性のポール32に取り付け、伸縮性のポール32を伸ばすことにより、ボード31でチューブ10を下方から押し上げて、チューブ10をトンネルTの上部の内面に押しつける。この状態で、モルタル等の流動性固化材12を供給するポンプを注入ホース(図示省略)を介してバルブ16に接続してから、バルブ16を開放して、流動性固化材12を管状体11内に注入する。このとき、3本のチューブ10は、管状体11と連通した状態で接続部17から分岐しているため、図8に示すように、管状体11を介して3本のチューブ10にも流動性固化材12が注入される。
【0035】
このように、ボード31によりチューブ10を下方から支えた状態で流動性固化材12の注入作業を開始するため、注入作業初期にチューブ10の自重や流動性固化材12の重量によりチューブ10が垂れ下がることがない。ここで、チューブ10が自己保形性を有することから、簡単な構造の支持材(ボード31及びポール32)でチューブ10を支持するだけで、チューブ10の自重や充填材の重量によりチューブ10が垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【0036】
チューブ10への流動性固化材12の充填が進むにつれ、チューブ10内の圧力が次第に高まる。ここで、保形ホースからなるチューブ10の伸度は約10%程度であり、チューブ10内の流動性固化材12の圧力が高くなるとチューブ10全体が伸びてリング状に張り、チューブ10の外面がトンネルTの内面に密着する。
【0037】
このとき、チューブ10とトンネルTの内面との間にはネットからなるシート部材13が介在しているため、このシート部材13により、トンネルTの内面から剥がれ落ちた比較的大きな岩石等がトンネルT内に落下するのを防止できる。さらに、シート部材13は繊維製のネットからなる非常に軽量なものであるため、運搬や施工の面で有利である。
【0038】
また、チューブ10は自己保形性を有するため、リング状に張ったチューブ10の内周に大きなキンクが生じることがない。また、チューブ10に多孔質ボード31が下方から押しつけられていても、チューブ10の断面が変形して狭隘な箇所が形成されることがなく、流動性固化材12のチューブ10内への充填が阻害されない。また、チューブ10は透水性を有するため、流動性固化材12の注入圧力を上げると水分が排出され、流動性固化材12が早期に固化する。ここで、流動性固化材12の注入圧力は0.5MPa以上であることが好ましい。尚、チューブ10には、縫製部等の耐圧力の低い部分がないため、流動性固化材12の注入圧力を少々高くしても破断することはない。
【0039】
管状体11及びチューブ10内の流動性固化材12の圧力が所定の圧力に達すると、バルブ16を閉じて注入ホースを取り外し、流動性固化材12の注入を終了する。そして、その状態でしばらく放置して、流動性固化材12を固化させる。尚、流動性固化材12を高圧で注入して脱水させることにより、固化材を比較的速く固化させることができるため、早期にバルブ16及び注入管15を管状体11から取り外すことが可能である。
尚、バルブ16の代わりに管状体11に柔軟な短尺ホースを取り付けて、流動性固化材12の注入後にピンチ金具等により短尺ホースを締め付けて注入口14を閉塞するようにしてもよい。
【0040】
このように形成されたトンネル支持構造30においては、トンネルTの上部の地山に作用する荷重が、管状体11を介してトンネルTの内面に密着したリング状の複数のチューブ10に略均等に伝達されるため、トンネルTの内面を確実に支持することができる。また、3本のチューブ10は、トンネルTの内面に密着し、さらに、トンネルT内の略上方に配置された管状体11及びシート部材13によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、複数のチューブ10が将棋倒しのように一度に倒れてしまうことがなく、トンネルTの内面を安定的に支持できる。また、3本のチューブ10とトンネルTの内面との間にシート部材13が設けられているため、トンネルTの内面から剥がれ落ちた岩石等がトンネル内に落下するのを防ぐことができるとともに、前述の管状体11に加えて、このシート部材13によっても、チューブ10のトンネル長さ方向へのずれが規制されるため、チューブ10がより倒れにくくなる。
【0041】
また、3本のチューブ10と管状体11は連通しているため、管状体11を介して全てのチューブ10に一度に流動性固化材12を充填することができ、充填時間を短縮できる。さらに、チューブ10は可撓性を有するので、チューブ10をリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることができ、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを小さくすることができる。
【0042】
尚、シート部材13としては、前述の繊維製のネットに限られるものではなく、例えば、ネットよりも織り目の細かな織物や、合成樹脂等の可撓性材料で形成された隙間のないシートであってもよい。さらに、トンネルTの内面の崩落が生じる虞がほとんどない場合には、このシート部材13を省略することもできる。
【0043】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態のトンネル支持材は、前述の第1実施形態のトンネル支持材20と比較してチューブ及び管状体の構成が異なっており、その異なる点を中心に以下説明する。尚、前記第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【0044】
図9に示すように、この第2実施形態のトンネル支持材50は、可撓性を有する3本のチューブ40と、これら3本のチューブ40に夫々連通し、3本のチューブ40に流動性固化材12(第1実施形態の図8参照)を注入する為の注入口44を有する管状体41とを有する。尚、図9においては、第1実施形態のシート部材13(図3参照)が省略されているが、第1実施形態と同様に管状体41及びチューブ40を覆うようにシート部材13を設けてもよい。
【0045】
図10に示すように、チューブ40は、保形性を有しない柔軟な筒状織物45からなる。この筒状織物45としては、例えば、直径70mmの織物であって、スパンエステル20’S/6×2本、密度16本/cmの経糸42と、PET1100/4dtex、密度5本/cmの緯糸43を織成したものを使用できる。この場合、経方向の強度が3000N/cmで、緯方向の強度が1738N/cmとなっており、経方向の強度が緯方向の強度よりも強くなっている。
【0046】
ところで、このチューブ40は保形性を有しないため、トンネル支持材50をトンネルT内に配設する際には、図11に示すように、チューブ40内にはこのチューブ40に自立性を持たせる為の形状保持材46が挿入される。形状保持材46は、ポリエチレン(PE)等の可撓性を有する材料で形成されている。この形状保持材46の断面形状は、例えば矩形状に形成されている。ここで、流動性固化材12を注入する際に必要なチューブ40の自立性を確保するために、形状保持材46の長さは、チューブ40の長さの半分以上であることが好ましく、さらに、チューブ40の長さと略同じ長さであってもよい。尚、トンネルTの径が大きい場合には、必然的にチューブ40の長さが長くなるため、形状保持材46も長くする必要があるが、あまりにも形状保持材46が長いと形状保持材46をチューブ40に挿入しにくくなる。そのような場合には、形状保持材46を2以上の複数の分割体に分割し、チューブ40に挿入する際に分割体をチューブ40に挿入しながら継ぎ足していくことにより、長い形状保持材46をチューブ40内に挿入するようにしてもよい。
【0047】
図12、図13に示すように、管状体41は断面矩形状の角パイプからなり、管状体41の一端(図9の左端)には雄ネジ部47aを有する接続部47が突出状に設けられており、この接続部47に管状体41内に流動性固化材12を注入する為の注入口44が形成されている。一方、管状体41の他端(図9の右端)は閉塞されている。また、管状体41の両端側部分と長さ方向略中央部において、管状体41の管軸に関して対称な位置(管状体の両側面)には、管状体41の長さ方向と直交する方向に突出する開口状の3対の接続部48が夫々形成されている。
【0048】
これら3対の接続部48の表面には夫々雄ネジ部48a(第1のネジ部)が形成されている。一方、チューブ40の端部には、略短筒状の接続金具49がバンド51により固定されている。接続金具49のチューブ40と反対側の端部にはフランジ部49aが形成されており、このフランジ部49aには短筒状で且つ接続金具49よりも大径の金具52が係合している。この金具52の内面には、接続部48の雄ネジ部48aに螺合可能な雌ネジ部52a(第2のネジ部)が形成されている。そして、接続部48の雄ネジ部48aに金具52の雌ネジ部52aを螺合させた状態で金具52を回すことにより、接続金具49及び金具52を介して、管状体41の接続部48にチューブ40の両端部を容易且つ確実に接続することができる。
【0049】
次に、このトンネル支持材50を用いてトンネル支持構造60を形成する方法について説明する。
まず、図13に示すように、チューブ40の両端部に夫々バンド51で接続金具49を固定し、さらに、接続金具49に金具52を取り付ける。次に、図11、図12に示すように、管状体41の両側面に形成された対の接続部48に形状保持材46を挿通させて、形状保持材46の、接続部48から外側へ出た部分を、チューブ40の両端部から夫々チューブ40内に挿入する。このとき、形状保持材46の長さ方向中央部が管状体41の内部に位置するようにして、少なくともチューブ40の上半部に形状保持材46が挿入された状態にする。
【0050】
この状態で、接続部48の雄ネジ部48aに金具52の雌ネジ部52aを螺合させて金具52を回すことにより、金具52及び接続金具49を介して、チューブ40の両端部を夫々接続部48に接続する。そして、前記第1実施形態と同様に、3本のチューブ40をリング状に形成し、管状体41がトンネルT内の上部においてトンネル長さ方向に平行となるように配置する。
【0051】
ここで、チューブ40は柔軟な筒状織物45からなるためにそれ自体は保形性を有しないが、その内部に挿入された形状保持材46により、チューブ40にはある程度の自立性が備わっている。従って、管状体41及びチューブ40内に流動性固化材12を注入する際には、例えば、図14に示す伸縮性ポール等の簡単な構造の支持材53で管状体41をトンネルT内面に押しつけるだけでも、チューブ40が流動性固化材12の自重により垂れ下がるのを防止することが可能である。その後、前記第1実施形態と同様に、注入口44から流動性固化材12を注入して固化させることにより、トンネル支持構造60を形成する。
【0052】
この第2実施形態のトンネル支持構造60においては、前記第1実施形態と同様に、トンネルTの上部に作用した荷重は、管状体41を介して3本のチューブ40に略均等に伝達されるため、トンネルTの内面を確実に支持することができる。また、3本のチューブ40は、管状体41によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、トンネルの内面を安定的に支持できる。
【0053】
さらに、チューブ40が柔軟な筒状布帛であるので、コンパクトに折り畳むことが可能であり、チューブ40の搬入や保管の面で有利である。また、チューブ40に流動性固化材12が充填されていない状態でも、形状保持材46によりチューブ40が保持されているため、簡単な構造の部材でもトンネルT内でチューブ40を確実に保持することが十分可能となり、充填作業のコストを低減できる。
【0054】
次に、前記第1、第2実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
1]前記第1、第2実施形態のように、トンネル支持材の構造は、チューブの両端部が管状体の両側面の接続部に夫々接続され、チューブが管状体から分岐する構造に限られるものではない。例えば、図15、図16に示すように、トンネル支持材80において、管状体71がリング状のチューブ70の内周側に取り付けられ、且つ、管状体71が3本のチューブ70に夫々連通した構造であってもよい。このトンネル支持材80においても、3本のチューブ70が、管状体71によりトンネル長さ方向にずれないように規制される。
【0055】
2]チューブと管状体は必ずしも別部材で構成する必要はなく、チューブと管状体と互いに連通した状態で一体形成されていてもよい。
3]1つのトンネル支持材を構成するチューブの本数は3本に限るものではなく、トンネルの径や長さ、あるいは、トンネル支持材の組立方法や運搬方法等の種々の条件により適宜変更可能である。また、管状体の本数も1本に限られるものではなく、適宜変更可能である。
【0056】
4]本発明は、前記第1、第2実施形態のような、水平に延びる横孔状のトンネルだけでなく、鉛直に延びる立孔にも適用できるものである。例えば、以下のように、山岳地での橋梁や送電線鉄塔の杭基礎、地滑り抑止杭、建築の杭基礎等の立孔を掘削する際の土留め用型枠に適用できる。従来の工法では、立孔の内面にライナープレートを設置しながらジャッキを張り、ライナープレートと立孔の内面との間に裏込め材を注入して硬化させて、立孔の内面を安定させるようにしている。
【0057】
一方、本発明を適用した場合には、まず、図17(a)に示すように、所定深さの立孔97を掘削した後、立孔97の壁面にモルタル等の裏込め材96を吹きつけてから、図17(b)に示すように、支持材90をクレーンで吊り下げて立孔97内に搬入する。ここで、図18、図19に示すように、支持材90は、可撓性を有する複数のチューブ91と、これら複数のチューブ91に夫々連通し、立孔97の長さ方向に延びる管状体92とを有する。チューブ91は自己保形性を有する保形ホース(例えば、65〜90mm程度の径のホース)からなる。
【0058】
図20、図21に示すように、管状体92は上下両端が開放された鉄製のパイプからなる。この管状体92には、その軸心に対して対称な位置(図20における左右両側の位置)に、管状体92の長さ方向に並ぶ複数の連通穴94が形成されている。さらに、管状体92には、開放された上下両端及び複数の連通穴94に夫々連通し、管状体92の長さ方向に並ぶ複数の筒状の接続部95が溶接等により固着されている。これら接続部95の表面には複数の溝95aが形成されている。また、管状体92の上端側の接続部95には、管状体92内に加圧流体が注入する為の注入口93が形成されている。そして、接続部95がチューブ91の端部内に挿入された状態で、チューブ91の上から複数の溝95aにバンド等がはめられて接続部95にチューブ91が固定される。そして、チューブ91が接続部95を介して管状体92に連通した状態で接続され、チューブ91がリング状に形成される。尚、この支持材90においては、複数のチューブ91の間隔を小さくするために、管状体92とチューブ91とを接続する接続部95が狭い間隔(例えば、10mm)で管状体92に設けられている。
【0059】
そして、図17(b)に示すように、管状体92とこの管状体92に連通する複数のチューブ91内に、注入口93から圧縮空気等の排出が容易な加圧流体(注入圧力:最大で1MPa程度)を充填してチューブ91を立孔97内面の裏込め材96の層に密着させ、この裏込め材96の層を複数のチューブ91で押圧しておく。このように、複数のチューブ91により立孔97内面が支持されるため、図17(c)に示すように、この状態からさらに立孔97の掘削を進めることができる。そして、先ほどの工程と同様に、この掘削された立孔97の部分に裏込め材96を吹き付けてから支持材90を搬入して、図17(d)に示すように、支持材90により立孔97の内面を支持して、立孔97の掘削を順次進めていく。尚、立孔97の内面から鉄筋等の突起物が突出している場合があるが、このような場合は、支持材90のチューブ91間に隙間をもたせておいたり、あるいは、長さの短い(チューブ91の数の少ない)支持材90を用いることにより対応することが可能である。
【0060】
このように、立孔の内面を支持する場合に本発明を適用すれば、ジャッキ等の掘削作業の邪魔になる部材を使用しない簡易な構造で掘削孔内面のモルタル等の裏込め材を押圧しておくことができる。従って、裏込め材が硬化する前に次の掘削作業を開始することができ、掘削工期を短縮して施工コストを削減することができる。また、充填材として排出が容易な圧縮空気等を使用することで、裏込め材の硬化後に不要になった支持材を立孔壁面から取り外すこともできる。尚、本発明の支持材及びその支持方法は、立孔の掘削長さが短い場合に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の第1実施形態に係るトンネルの支持構造の概略斜視図である。
【図2】トンネル支持材(シート部材未装着状態)の斜視図である。
【図3】トンネル支持材(シート部材装着状態)の斜視図である。
【図4】管状体端部の拡大斜視図である。
【図5】管状体の接続部近傍における部分断面図である。
【図6】流動性固化材注入前のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の斜視図である。
【図7】流動性固化材注入時のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の斜視図である。
【図8】トンネル長さ方向に垂直な平面におけるトンネル支持構造の断面図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るトンネル支持材(トンネル支持構造)の斜視図である。
【図10】チューブ(筒状織物)の部分拡大斜視図である。
【図11】トンネル支持材の側面図である。
【図12】管状体端部の拡大斜視図である。
【図13】管状体の接続部近傍における部分断面図である。
【図14】流動性固化材注入時のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の側面図である。
【図15】変更形態に係るトンネル支持材の斜視図である。
【図16】図15のトンネル支持材の側面図である。
【図17】立孔を掘削する場合に本発明を適用したときの、立孔の掘削工程を示す図であり、(a)は最初に掘削された部分に裏込め材を吹きつける工程、(b)は最初に掘削された部分に支持材を搬入する工程、(c)は次に掘削された部分に裏込め材を吹きつける工程、(d)は次に掘削された部分に支持材を搬入する工程を夫々示す。
【図18】立孔内に支持材が搬入される状態を示す図である。
【図19】図18のA−A線断面図である。
【図20】管状体及び接続部の側面図である。
【図21】図19のB−B線断面図である。
【図22】従来のトンネルの覆工構造の概略斜視図である。
【符号の説明】
【0062】
T トンネル
10 チューブ
11a,11b 管分割体
11 管状体
12 流動性固化材
13 シート部材
14 注入口
17 接続部
20 トンネル支持材
30 トンネル支持構造
40 チューブ
41 管状体
42 経糸
43 緯糸
44 注入口
45 筒状織物
46 形状保持材
48 接続部
48a 雄ネジ部
50 トンネル支持材
52 金具
52a 雌ネジ部
60 トンネル支持構造
70 チューブ
71 管状体
80 トンネル支持材
90 支持材
91 チューブ
92 管状体
93 注入口
95 接続部
97 立孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブと、
掘削孔内において前記掘削孔の長さ方向に配置され、前記複数のチューブに夫々連通する管状体と、
前記複数のチューブ及び前記管状体内に充填された充填材とを有し、
前記複数のチューブは、掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、掘削孔内面に密着していることを特徴とする掘削孔の支持構造。
【請求項2】
前記管状体の管軸に関して対称な位置には、前記複数のチューブの両端部が夫々接続される複数対の接続部が形成され、
前記複数のチューブは、前記複数対の接続部から夫々掘削孔の周方向に延びていることを特徴とする請求項1に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項3】
前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分と掘削孔内面との間に介装されたシート部材を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項4】
前記シート部材は、繊維製のネットであることを特徴とする請求項3に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項5】
前記チューブは、自己保形性を有することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項6】
前記チューブは柔軟な筒状布帛であり、このチューブ内に可撓性を有する形状保持材が挿入されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項7】
前記掘削孔が、略水平方向に掘削されたトンネルであり、
前記管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項8】
可撓性を有する複数のチューブと、
前記複数のチューブに夫々連通し、前記複数のチューブに加圧流体を注入する為の注入口を有する管状体とを有し、
前記複数のチューブの両端部は、前記管状体の管軸に対称な位置に形成された複数対の接続部に夫々接続されていることを特徴とする掘削孔支持材。
【請求項9】
前記管状体及び前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分の表面を覆うシート部材を有することを特徴とする請求項8に記載の掘削孔支持材。
【請求項10】
前記管状体は、その管軸を含む平面で分割された2つの管分割体を有し、
前記接続部において、前記チューブの両端部が2つの管分割体に挟み込まれた状態で前記管状体に接続されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の掘削孔支持材。
【請求項11】
前記管状体の接続部には第1のネジ部が形成され、チューブの端部には、前記第1のネジ部に螺合可能な第2のネジ部を有する金具が装着されていることを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の掘削孔支持材。
【請求項12】
請求項8に記載の掘削孔支持材を用いて掘削孔の内面を支持する方法であって、
前記複数のチューブの両端部を前記管状体の複数対の接続部に夫々接続する工程と、
前記管状体が掘削孔の長さ方向に平行となるように、前記掘削孔支持材を掘削孔内に配置する工程と、
前記管状体の注入口から加圧流体を注入して前記複数のチューブに加圧流体を充填し、前記複数のチューブを掘削孔内面に密着させながら掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする掘削孔の支持方法。

【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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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【公開番号】特開2006−45805(P2006−45805A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−225061(P2004−225061)
【出願日】平成16年8月2日(2004.8.2)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】(000117135)芦森工業株式会社 (447)
【Fターム(参考)】