JP2000303797A - 支保工継手およびそれを用いた支保工構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山が安定するまでの所定の地山変形を良好
に許容できると共に、地山が或る程度安定した後は地山
を強固に支持することができる支保工継手およびそれを
用いた支保工構造を提供する。 【解決手段】 本発明による支保工継手１０は、一対の
基板１１，１２間に軸線方向に圧縮変形可能な可縮筒体
１３を設け、その可縮筒体の圧縮変形を規制する規制筒
体１４〜１７を上記基板に一体的に設けたことを特徴と
する。また本発明による支保工構造は、支保工１を複数
個の支保工材１ａで構成し、その隣り合う支保工材間
に、上記の支保工継手１０を介在させたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は例えばＮＡＴＭ工法
等でトンネルを構築する場合などに用いる支保工継手お
よびそれを用いた支保工構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来たとえばＮＡＴＭ工法等でトンネル
を構築する場合には、図５〜図７に示すように掘削した
地山Ｍの坑壁面Ｗの内側に、地山の荷重を支持するため
の支保工１をトンネル軸線方向に所定間隔をおいて順次
設置していく。その支保工としては、地山の荷重が吹付
コンクリート２等を介して良好に伝達されるように、Ｕ
型鋼、Ｈ型鋼、或いは異形棒鋼による組立て鉄筋（ラチ
スガーダー）等を掘削断面と相似なアーチ状に形成した
鋼製支保工が多く用いられている。図中、３はロックボ
ルト、４は覆工、Ｓはトンネル空間、Ｃは切羽を示す。

【０００３】しかし、膨張性地山の場合には、トンネル
掘削後に地山変形が生じ、周囲の地山がトンネル内方に
向かって押し出してくる。すると、支保工１には図７に
示すように矢印方向の過大な圧力Ｐが掛かって、支保工
１が同図鎖線示のように大きく変形したり、破壊する等
のおそれがある。

【０００４】そこで、これに対応する手段として、アー
チ状の支保工１を長さ方向（アーチ方向）に収縮可能に
構成した可縮支保工が提案されている。従来の可縮支保
工は、例えば図８に示すように複数本のＵ型鋼等で構成
し、その隣り合う端部を所定長さづつ重ね合わせて図に
省略したＵボルトや係止具等でスライド可能に連結した
構成である。

【０００５】上記の構成により、周囲の地山がトンネル
内空に向かって押し出してきて、アーチ状の支保工１
に、前記図７に示すようような矢印方向の過大な圧力Ｐ
が掛かると、支保工１にはアーチ方向に縮む方向の力
（軸力）Ｆが作用し、支保工１の重ね合わさった部分が
スライドして支保工１がアーチ方向に収縮する。それに
よって地山変形を吸収して支保工が変形したり、破壊さ
れるのを防止することができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
可縮支保工には、アーチ方向の収縮を制御する手段がな
いため地山が安定した後も支保工が収縮可能な状態にあ
り、地山を支持する剛性が不足する等の不具合があっ
た。また前記のようなＵ型鋼をＵボルトや係止具等でス
ライド可能に連結するものは、そのスライド動作を許容
した上で連結部分の強度を充分に確保するのが難しく、
例えばＵボルトを締め付け過ぎるとスライドしにくくな
り、締め付け力が弱いと連結部分での座屈や曲げ破壊に
繋がる等の問題もあった。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みて提案された
もので、前記のような地山変形を良好に吸収できると共
に、地山が安定した後は地山を強固に支持することので
きる支保工継手およびそれを用いた支保工構造を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による支保工継手およびそれを用いた支保工
構造は、以下の構成としたものである。

【０００９】即ち、本発明による支保工継手は、一対の
基板間に軸線方向に圧縮変形可能な可縮筒体を設け、そ
の可縮筒体の圧縮変形を規制する規制筒体を上記基板に
一体的に設けたことを特徴とする。その規制筒体は、少
なくとも可縮筒体の一端側の内外両側に設けるとよい。

【００１０】また本発明による支保工構造は、支保工を
複数個の支保工材で構成し、その隣り合う支保工材間
に、上記の支保工継手を介在させたことを特徴とする。
その支保工がトンネル用のアーチ状のものにあっては、
そのアーチ状支保工の両肩部に上記支保工継手を配置す
るとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による支保工継手お
よびそれを用いた支保工構造を図に示す実施形態に基づ
いて具体的に説明する。

【００１２】図１は本発明による支保工継手の一実施形
態を示すもので、同図（ａ）は支保工継手の縦断正面
図、同図（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図であ
る。

【００１３】図示例の支保工継手１０は、一対の基板１
１，１２と、その両基板間に配設され軸線方向に圧縮変
形可能な可縮筒体１３と、その可縮筒体１３の圧縮変形
を規制する規制筒体１４〜１７とよりなる。

【００１４】上記規制筒体１４〜１７は基板に一体的に
設けるもので、図の場合は規制筒体１４，１５を基板１
１と、また規制筒体１６，１７を基板１２とそれぞれ金
属鋼材等で一体に形成したものであるが、上記各規制筒
体１４〜１７と基板１１，１２とをそれぞれ別体に形成
して溶接等で一体的に固着してもよい。また可縮筒体１
３は金属鋼管等で断面円形に形成され、上記基板１１，
１２の対向面に溶接等で一体的に固着されている

【００１５】上記規制筒体１４〜１７は、それぞれ可縮
筒体１３と同心状に配置され、基板１１側の規制筒体１
４，１５と、基板１２側の規制筒体１６，１７とは、そ
れぞれ可縮筒体１３の軸線方向の圧縮変形を許容し得る
ように所定の間隔ｄを置いて対向して配置されている。
また可縮筒体１３の内側の規制筒体１４，１６と、外側
の規制筒体１５，１７との間には、それぞれ可縮筒体１
３が軸線方向に圧縮変形したときの径方向の変位を許容
し且つ所定以上の変位を規制する隙間ｇが形成されてい
る。

【００１６】図２および図３は上記の支保工継手１０を
トンネル構築時のトンネル坑壁面の補強用支保工に適用
した例を示すもので、図２は支保工構造の一実施形態を
示す横断面図、図３は図２における鎖線領域Ａの拡大図
である。

【００１７】構築中のトンネルＴには、トンネル進行方
向（図３で紙面と交叉方向）に所定の間隔をおいて支保
工１が建て込まれており、その各支保工１はトンネル内
面形状に沿うアーチ状に形成されている。

【００１８】その各支保工１は、図示例においてはＨ型
鋼からなる支保工材１ａをアーチ方向に複数本設け、隣
り合う支保工材１ａを上記の支保工継手１０で連結した
構成であり、その支保工継手１０と支保工材１ａとの間
には、図３および図４（ａ）に示すようにＨ型鋼を所定
長さにカットした連結片１ｂが介在されている。その連
結片１ｂと支保工材１ａとは溶接等で一体的に固着さ
れ、連結片１ｂと支保工継手１０とは溶接もしくはボル
ト等で連結する構成である。

【００１９】上記支保工継手１０の設置個数や設置位置
は適宜であるが、上記のようなアーチ状の支保工にあっ
ては両肩部、すなわちアーチ状支保工（トンネル横断
面）における上部中央部と両側部との中間付近に設ける
とよく、本実施形態においては図２に示すように左右の
肩部に各々３箇所ずつ、左右合わせて６個の支保工継手
が設けられている。

【００２０】なお、トンネル内面には前記従来例と同様
に掘削壁面を覆うように吹付コンクリート２が施され、
支保工設置後、支保工材１ａおよび連結片１ｂも吹付コ
ンクリート中に埋まるが、支保工継手部分は図３に示す
ように低強度モルタルや弾性材料等の支保工継手の収縮
を阻害しない被覆材２１で覆われている。

【００２１】上記の構成において、支保工施工後に周囲
の地山がトンネル内方に向かって押し出してきて、アー
チ状の支保工１に、図３および図４（ａ）に示すようよ
うな矢印方向の圧力Ｐが掛かると、支保工１にはアーチ
方向に縮む方向の力（軸力）Ｆが作用する。その力Ｆが
所定の限度以下のときは支保工継手１０の可縮筒体１３
は圧縮変形することなく、上記の状態を維持する。

【００２２】一方、上記の圧力Ｐが強く、支保工１に所
定の限度以上の力Ｆが作用すると、可縮筒体１３は、図
４（ｂ）に示すように、例えばその一端側、図の場合は
基板２側の端部が内外規制筒体１６・１７間においてベ
ローズ状（蛇腹状）に圧縮変形する。なお、そのとき上
記規制筒体１６，１７は、可縮筒体１３が上記のように
ベローズ状に圧縮変形するのを許容すると共に、所定以
上に拡径もしくは縮径するのを防止する。

【００２３】上記のようにして可縮筒体１３が圧縮変形
することによって、支保工１がアーチ方向に収縮し、そ
れによって地山の変形を許容すると共に、支保工が変形
したり、破壊されるのを防止することができる。

【００２４】また上記のように地山が変形した後は次第
に地山が安定化すると共に、支保工継手１０の対向する
規制筒体１４，１５および１６，１７の端部が互いに当
接して可縮筒体１３および支保工１の過度の収縮が防止
されて地山が緩むのを防ぐことができる。しかも、可縮
筒体１３が上記のようにベローズ状に圧縮変形したと
き、規制筒体１７には図４（ｂ）に示すように外向きの
力Ｑが付勢されているため、支保工周囲の地山から掛か
る前記の圧力Ｐに対して非常に強い抵抗力を発揮して地
山を安定かつ強固に支持することができるものである。

【００２５】上記のように本発明による支保工継手は、
所定の設定した範囲内でのみ収縮して地山の変形を許容
すると共に、所定の地山変形が終了して地山が或る程度
安定化した後は収縮することなく地山を強固に支持する
ことができるもので、特に図示例のようにアーチ状支保
工の両肩部に支保工継手を設けると、その両肩部は地山
の力が大きく働き支保工が破壊しやすい部分なので、こ
こで支保工の変形を良好に吸収し、吸収した後は強い剛
性力で支持することにより一層効果的な地山支保機能を
発揮することができるものである。

【００２６】なお上記実施形態においては、可縮筒体１
３の両端部に規制筒体を設けたが、いずれか一方の端部
側にのみ規制筒体を設けてもよい。また図示例は支保工
継手を、連結片１ｂを介して支保工材１ａに連結した
が、支保工材１ａに直接連結するようにしてもよい。

【００２７】さらに上記実施形態は、トンネルの支保工
に適用した例を示したが、各種の地下空洞や共同溝その
他の洞道等の支保工にも適用できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明による支保工
継手およびそれを用いた支保工構造は上記の構成である
から、例えば膨張性地山の支保工に用いた場合にも、支
保工継手が収縮して地山の変形を許容し、支保工が変形
したり破壊されるのを未然に防止できると共に、地山が
安定した後は支保工継手が収縮することなく地山を強固
に支持することができるもので、耐久性および安定性の
よう支保工構造を提供できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による支保工継手の一実施形態
を示す縦断正面図。（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断
面図。

【図２】上記支保工継手を用いた支保工構造の一実施形
態を示すトンネルの横断面図。

【図３】上記図２における鎖線部分の拡大図。

【図４】（ａ）は支保工継手と支保工材との連結状態を
示す縦断面図。（ｂ）は可縮筒体が圧縮変形した状態の
同上図。

【図５】（ａ）は従来の支保工の施工例を示すトンネル
の横断面図。（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。

【図６】従来の支保工の施工例を示す斜視図。

【図７】地山変形により支保工に掛かる圧力の説明図。

【図８】従来の可縮支保工継手の一部の斜視図。

【符号の説明】

１ 支保工 ２ 吹付コンクリート ３ ロックボルト １０ 支保工継手 １１，１２ 基板 １３ 可縮筒体 １４〜１７ 規制筒体 Ｍ 地山 Ｗ トンネル坑壁面 Ｓ トンネル空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に軸線方向に圧縮変形可能
   な可縮筒体を設け、その可縮筒体の圧縮変形を規制する
   規制筒体を上記基板に一体的に設けたことを特徴とする
   支保工継手。
2. 【請求項２】 前記規制筒体は、少なくとも可縮筒体の
   一端側の内外両側に設けてなる請求項１に記載の支保工
   継手。
3. 【請求項３】 支保工を複数個の支保工材で構成し、そ
   の隣り合う支保工材間に、前記請求項１または２に記載
   の支保工継手を介在させたことを特徴とする支保工構
   造。
4. 【請求項４】 前記支保工は、トンネル用のアーチ状支
   保工であり、そのアーチ状支保工の両肩部に前記支保工
   継手を配置してなる請求項３に記載の支保工構造。