JP2002242581A - トンネルの掘削工法 - Google Patents
トンネルの掘削工法Info
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Abstract
ネルを安全且つ迅速に掘進できるようにする。 【解決手段】 トンネル1の掘削部位に頂設導坑2を掘
削し、注入口を有する曲がり鋼管3を頂設導坑2からト
ンネル断面の周縁部に挿入した後、曲がり鋼管3内に注
入管を挿入して注入材を吐出させ、曲がり鋼管3の注入
口を通してトンネル周辺の地山に注入して地山を補強す
ることにより、曲がり鋼管3と注入材とで人工地山アー
チ4を造成し、その後トンネルの掘進を行う。
Description
材とでトンネル周辺地山を改良補強して人工地山アーチ
を造成し、トンネルを安全且つ迅速に掘進するトンネル
の掘削工法に関するものである。
予め地山を補強して自立性を高め、崩落を防止すること
が望ましい。このために、従来、主にトンネルのアーチ
部分の地山を薬液注入により補強する工法が用いられて
いたが、近年は、いわゆるパイプルーフ工法やフォアパ
イリングあるいはその改良工法が開発されている。
あるが、何れも補強とトンネルの掘進とを交互に行うも
のであるため、施工作業煩雑で能率が悪く工期が長期化
するという問題がある。そこで、先進導坑を利用して注
入材を注入し、地山を補強した人工地山アーチを造成す
る工法が開発されている(特開2000−160980
号参照)。
は、曲がり鋼管によって曲がりさく孔を行い、さく孔内
に注入管を挿入後曲がり鋼管を抜出してから注入を行っ
て人工地山アーチを造成するものであるため、人工地山
アーチの強度が十分でない場合がある。この発明は、ト
ンネルの掘進におけるかかる問題を解決するものであっ
て、強度の大きい人工地山を造成することができ、大断
面トンネルを安全且つ迅速に掘進することのできるトン
ネルの掘削工法を提供することを目的とする。
工法では、トンネルの掘削部位に先進導坑を掘削し、注
入口を有する曲がり鋼管を先進導坑からトンネル断面の
周縁部に挿入した後、曲がり鋼管内に注入管を挿入して
注入材を吐出させ、曲がり鋼管の注入口を通してトンネ
ル周辺の地山に注入して地山を補強することにより、曲
がり鋼管と注入材とで人工地山アーチを造成し、その後
トンネルの掘進を行うことにより、上記課題を解決して
いる。
部位に先進導坑を掘削した後、先進導坑から曲がり鋼管
の挿入と、注入による人工地山アーチの造成を行なうの
で、トンネル掘進作業の合間に切羽から地山補強作業を
行なう場合と異なり、能率よく作業ができる。また、曲
がり鋼管の挿入と注入とを複数箇所で同時に平行して行
うことも可能であり、迅速に人工地山アーチを造成でき
る。
ンネルを掘削するので、掘削作業は安全に行うことがで
き、また、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行う
ので作業が煩雑化せず能率良く掘進することができる。
その上、注入口を有する曲がり鋼管を挿入した後、曲が
り鋼管内に注入管を挿入して注入材を吐出させ、曲がり
鋼管の注入口を通してトンネル周辺の地山に注入を行う
ので、注入管として吐出口の前後にパッカーを備えた単
一流路管を用いることができ、注入手段が簡素かつ安価
なものとなる。
曲がり鋼管と注入材とによって人工地山アーチを造成す
るので、人工地山アーチの強度が大きくなる。トンネル
の半径方向の内側と外側に、複数の曲がり鋼管を、トン
ネルの掘進方向に間隔をおき、内側と外側の曲がり鋼管
が平面視において互いに交差するよう挿入して人工地山
アーチを造成すると、内側と外側の曲がり鋼管で網目状
の支持構造が形成されるので、人工地山アーチの強度が
さらに大きくなる。
に曲がり鋼管を挿入し、注入材を注入して地山を補強し
た後、左右の曲がり鋼管を剛性部材で連結すると、左右
の曲がり鋼管が一体となってより高い強度の支持構造が
えられる。
るトンネルの掘削工法を、図面を参照し説明する。図1
はこの工法の先進導坑から人工地山アーチを造成する段
階を示す概要図、図2は曲がり鋼管の挿入状態を示す正
面図、図3は内側と外側の曲がり鋼管の配置状態を示す
正面図、図4は内側と外側の曲がり鋼管の配置状態を示
す平面図、図5は注入管による注入状態の説明図、図6
は曲がり鋼管の横断面図、図7はトンネルの掘進段階を
示す概要図、図8は頂設導坑を設けたトンネルの概要を
示す斜視図である。
ず、トンネル1の工区全長あるいは所定長に亙り、先進
導坑、例えば幅5m程度の頂設導坑2を、トンネルボー
リングマシンや横型ロードヘッダー等の掘進機を用いて
急速掘進する。その後、頂設導坑2から、通常のさく孔
機20と曲がり鋼管3を用いて、トンネル1の断面のア
ーチに沿って曲がりさく孔を行なうことにより曲がり鋼
管3を地山に挿入する。このとき、直径120mm、単
位長さ1.5〜2m程度の曲がり鋼管3を継ぎながらさ
く孔する。
中心線の方向に間隔をおいて複数挿入される。また、図
3及び図4に示すようにトンネル1の半径方向の内側と
外側に、内側と外側の曲がり鋼管3B、3Aが平面視に
おいて互いに交差するよう挿入することが好ましい。こ
こでは、内側の曲がり鋼管3Bがトンネル中心線と平行
に設けられている頂設導坑2の支持矢板2aに対して4
5度、外側の曲がり鋼管3Aが支持矢板2aに対して1
35度となるように配置されている。なお、この角度は
地山の状況等により任意選択できる。
ように、注入管30を曲がり鋼管3内に挿入して注入材
を注入する。注入管30は単一流路管であり、吐出口3
0aの前後にパッカー31を備えている。曲がり鋼管3
は長さ方向に所定の間隔で複数の注入口3aが設けられ
ている。注入口3aには、注入材の逆流防止のために、
可撓性材料、例えばゴムにスリットを形成した円盤弁3
bが設けられている。
複数個所で注入を実施する。注入管30の吐出口30a
から高圧で吐出された注入材は、曲がり鋼管3の注入口
3aを通って周辺地山に注入され、残置される曲がり鋼
管3と共に人工地山アーチ4を造成する。注入材として
は、注入管30から外側の地山約2mの範囲が1軸圧縮
強度σgd>3MPa程度となるように例えばセメント
系注入材を注入する。トンネルの掘進方向への注入管の
設置間隔は、地山条件に応じて1.5〜2mとする。
の曲がり鋼管3を剛性部材、例えば鋼材の型枠などで連
結すると、左右の曲がり鋼管が一体となり、より高い強
度の支持構造がえられる。このようにして、トンネル1
の断面のアーチ上に図8に示すような人工地山アーチ4
が造成される。
ネル1の上半部1Aを1進行1.5〜3mづつ掘削す
る。強度150MPa級までの地山の掘削は、原則とし
て大型ブレーカーと横型ロードヘッダーによる機械掘削
とする。掘削後直ちに、吊り型枠6を前進させ、鋼繊維
を40〜50kg/m3 混和した高流動急結コンクリー
トを厚さ50〜70cm打設してアーチ部7の二次覆工
を終える。
が、必要があればゆるめ爆破を併用する。側壁部8には
吹付コンクリート9とロックボルト10を施工する。側
壁部8とインバート部11の覆工も原則として鋼繊維補
強コンクリートとするが、鋼繊維の量は適宜加減する。
逆巻きとなる上下半の打継目については、必要があれ
ば、予めプラスティック管等を設置しておいて、後で低
粘性のアクリル酸塩系材料等を注入して止水する。
たは所定長に亙り頂設導坑2を急速掘進した後、さく孔
機20と曲がり鋼管3による曲がりさく孔と、注入管3
0の挿入、注入材の注入による地山の改良補強の作業を
頂設導坑2から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行
う場合と異なり能率よく作業ができる。また、地山の改
良補強の作業を行なうときには、頂設導坑2は既に先進
して掘削されているので、曲がりさく孔と注入を複数箇
所で同時に平行して行うことも可能であり、迅速に人工
地山アーチ4が造成される。
らトンネル1を掘削するので、掘削作業は安全に行うこ
とができる。また、上半部1A、下半部1Bは各々専進
させ、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので
作業が煩雑化せず能率良く急速に掘進することができ
る。なお、条件によっては先進導坑を中段の側壁導坑と
することもできる。この場合には、側壁部に先進導坑を
掘進し、この先進導坑から、さく孔機と曲がり鋼管によ
り、上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲
がりさく孔を行ない、注入管を挿入後、注入管からトン
ネル周辺地山に注入材を注入して人工地山アーチを造成
する。このとき左右の鋼管の先端部の位置は必ずしも一
致せずともよい。
の掘削工法によれば、曲がり鋼管を抜出さずに残置し、
曲がり鋼管と注入材とによって人工地山アーチを造成す
るので、強度の大きい人工地山を造成することができ、
大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することができ
る。
の曲がり鋼管を、トンネルの掘進方向に間隔をおき、内
側と外側の曲がり鋼管が平面視において互いに交差する
よう挿入して人工地山アーチを造成すると、内側と外側
の曲がり鋼管で網目状の支持構造が形成されるので、人
工地山アーチの強度がさらに大きくなる。先進導坑を頂
設導坑とし、頂設導坑の左右に曲がり鋼管を挿入し、注
入材を注入して地山を補強した後、左右の曲がり鋼管を
剛性部材で連結すると、左右の曲がり鋼管が一体となっ
てより高い強度の支持構造がえられる。
人工地山アーチを造成する段階を示す概要図である。
図である。
図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 トンネルの掘削部位に先進導坑を掘削
し、注入口を有する曲がり鋼管を先進導坑からトンネル
断面の周縁部に挿入した後、曲がり鋼管内に注入管を挿
入して注入材を吐出させ、曲がり鋼管の注入口を通して
トンネル周辺の地山に注入して地山を補強することによ
り、曲がり鋼管と注入材とで人工地山アーチを造成し、
その後トンネルの掘進を行うことを特徴とするトンネル
の掘削工法。 - 【請求項2】 トンネルの半径方向の内側と外側に、複
数の曲がり鋼管を、トンネルの掘進方向に間隔をおき、
内側と外側の曲がり鋼管が平面視において互いに交差す
るよう挿入して人工地山アーチを造成することを特徴と
する請求項1記載のトンネルの掘削工法。 - 【請求項3】 先進導坑を頂設導坑とし、頂設導坑の左
右に曲がり鋼管を挿入し、注入材を注入して地山を補強
した後、左右の曲がり鋼管を剛性部材で連結することを
特徴とする請求項1または請求項2記載のトンネルの掘
削工法。
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