JPH11294066A

JPH11294066A - 無拡幅ａｇｆ工法

Info

Publication number: JPH11294066A
Application number: JP12179498A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Wakamatsu; 忠行若松; Shinichi Okamoto; 伸一岡本; Shinichi Tokushige; 新一徳重; Masao Kamiya; 正夫神谷; Toshihiko Tanitsu; 利彦谷津; Mitsunari Sasaki; 光成佐々木
Original assignee: SASAKI GIKEN KK; Sanken Electric Co Ltd; Nishimatsu Construction Co Ltd; Okumura Corp; Katecs Co Ltd
Current assignee: SASAKI GIKEN KK; Sanken Electric Co Ltd; Nishimatsu Construction Co Ltd; Okumura Corp; Katecs Co Ltd
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JP2914957B1

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネルの掘削方法として、余掘りを必要と
しないように、鋼管をその後端部が切羽前方の掘削領域
外に位置するまで打ち込ん後、該鋼管内を通じて地山に
硬化材を確実に注入できる無拡幅ＡＧＦ工法の提供を課
題とする。【解決手段】鋼管１の拡径部に樹脂管２の先端部が接
続され、この樹脂管２の外側に鞘管３を嵌合し、該鞘管
３の後端部から加えられる荷重が鋼管１に伝達される状
態で、鋼管打込装置５によって鋼管１をその後端部が切
羽８前方の掘削領域１０外に位置するまで打ち込み、次
に、上記鞘管３を取り外した上で、切羽８の手前側に露
出する樹脂管２の後端部から鋼管１内を通じて地山９に
硬化材を注入し、その後、上記掘削領域１０内に残る樹
脂管２と共に上記切羽８を掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル（石油備
蓄用等の地下空洞等を含む）を掘削する無拡幅ＡＧＦ工
法に関し、トンネルの掘削技術分野に属する。なお、Ａ
ＧＦ（ＡｌｌＧｒｏｕｎｄＦａｓｔｅｎ）とは、ト
ンネルの壁面となる地山の脆弱な部分をしっかり固めて
補強するという意味である。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを掘削する場合、掘削されたト
ンネル壁面を形成する土砂または岩石、岩盤等の弛み防
止、及び施工の安全性を確保するために、掘削に先だっ
て、トンネルの掘削切羽前方の地山の補強を行ない、ト
ンネルを掘削する拡幅ＡＧＦ工法が用いられている。

【０００３】この工法は、図１２に示すように、鋼管打
込装置Ａによって鋼管Ｂの後端部を叩くことにより、ト
ンネルＣの掘削切羽Ｄの周辺部から地山Ｅ内に該トンネ
ルＣの軸方向やや外方に向けて鋼管Ｂを打ち込み、その
後、該鋼管Ｂの後端部からモルタルまたは地山硬化用の
薬液等をトンネルＣの掘削切羽Ｄ前方の地山Ｅに注入す
ることによる該地山Ｅの改良と、該鋼管Ｂの剛性とによ
って上記掘削切羽Ｄ前方の地山Ｅの補強を行ない、トン
ネルＣを掘削するものである。

【０００４】ところで、上記のように、鋼管打込装置Ａ
によって鋼管Ｂを地山Ｅに打ち込む場合、この鋼管打込
装置Ａの構造上、該鋼管Ｂの後端部がトンネルＣ側に突
出するので、これを回避しようとすると、予め、その鋼
管Ｂの後端部をトンネルＣとなる空間Ｆより大きく掘削
する余掘りが必要となる。つまり、トンネルＣ側に突出
した鋼管Ｂの後端部と余掘り部分Ｇとを覆うためにコン
クリートをトンネルＣとなる空間Ｆを確保する位置まで
打設する作業が別途必要となり、材料費や施工費が上昇
する問題が生じるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、余掘りを必
要としないように、鋼管をその後端部が切羽前方の掘削
領域外に位置するまで打ち込むことが考えられるが、鋼
管打込装置の構造上、該鋼管後端部が切羽前方の掘削領
域内に残るので、上記を実現することが困難であり、ま
た仮に何等かの方法により鋼管をその後端部が切羽前方
の掘削領域外に位置するまで打ち込むことができたとし
ても、その後に、該鋼管内を通じて該地山にモルタルま
たは地山硬化用の薬液等を注入するのだが、該鋼管後端
部が地山に埋もれてしまって注入することができない問
題がある。

【０００６】そこで、本発明は、トンネルの掘削方法と
して、余掘りを必要としないように、鋼管をその後端部
が切羽前方の掘削領域外に位置するまで打ち込ん後、該
鋼管内を通じて地山に硬化材を確実に注入できる無拡幅
ＡＧＦ工法の提供を課題とする。なお、本発明に係る無
拡幅ＡＧＦ工法においては、トンネルとして石油備蓄用
等の地下空洞等を含む。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【０００８】まず、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、トンネルの掘削切羽の周辺部から
地山内に該トンネルの軸方向やや斜め外方に向けて複数
の鋼管を打ち込んだ後、上記切羽を掘削する無拡幅ＡＧ
Ｆ工法に関するものであって、上記鋼管として、後端部
の内側に樹脂管が嵌合可能なように該後端部がベル加工
によりその前方より滑らかに拡径されたものを用い、ま
ず、該鋼管の後端部の拡径部に樹脂管を接続すると共
に、この樹脂管の外側に鞘管を嵌合し、該鞘管後方から
加えられる荷重が鋼管に伝達される状態で、該鞘管の樹
脂管後端面より後方に突出する後端部を叩くことによっ
て、該鋼管をその後端部が上記切羽前方の掘削領域外に
位置するまで打ち込み、次に、上記鞘管を取り外した上
で、切羽の手前側に露出する樹脂管後端部から鋼管内を
通じて地山に硬化材を注入し、その後、上記掘削領域内
に残る樹脂管と共に上記切羽を掘削することを特徴とす
る。

【０００９】また、請求項２に係る発明（以下、第２発
明という）は、上記第１発明の無拡幅ＡＧＦ工法に関す
るものであって、トンネルの軸方向に直交するいずれの
断面でも、該トンネルの周囲に少なくとも内外２段以上
に重なるように、鋼管の打ち込み角度とその長さと上記
軸方向の打ち込み間隔とを決定して、該鋼管を地山内に
打ち込むことを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に係る発明（以下、第３発
明という）は、上記第１発明の無拡幅ＡＧＦ工法に関す
るものであって、樹脂管は、その内径が鋼管後端部の拡
径部以外の内径とほぼ同一のものを用いることを特徴と
する。

【００１１】上記の構成によれば、次のような作用が得
られる。

【００１２】まず、第１発明によれば、鋼管として、後
端部の内側に樹脂管が嵌合可能なように該後端部がベル
加工によりその前方より滑らかに拡径されたものを用い
るので、該樹脂管をその外側が鋼管の拡径部となるよう
に該鋼管に接続することができる。そして、鋼管後端部
の拡径部に樹脂管を接続すると共に、この樹脂管の外側
に鞘管を嵌合し、該鞘管後方から加えられる荷重が鋼管
に伝達される状態で、該鞘管の樹脂管後端面より後方に
突出する後端部を叩くことによって、打込荷重が上記鞘
管を介して直接鋼管に伝達されるので、該打込荷重が樹
脂管に伝達されずに該鋼管をその後端部が切羽前方の掘
削領域外に位置するまで打ち込むことができる。したが
って、上記樹脂管は破壊されないで掘削領域内に残って
いるので、樹脂管から鞘管を取り外しても樹脂管が地山
に埋まってしまうことがない。その結果、該樹脂管後端
部が切羽の手前側に露出するので、樹脂管後端部から鋼
管内を通じて地山に硬化材を注入することができる。し
かも、上記掘削領域内に残っているのは樹脂管なので、
該樹脂管と共に上記切羽を掘削することができる。ま
た、鋼管後端部の拡径部がその前方より滑らかに拡径さ
れているので、該拡径部が地山内で引っ掛かることなく
スムーズに鋼管を打ち込むことができる。

【００１３】また、第２発明によれば、トンネルの軸方
向に直交するいずれの断面でも、該トンネルの周囲に少
なくとも内外２段以上に重なるように、鋼管の打ち込み
角度とその長さと上記軸方向の打ち込み位置の間隔を決
定して、該鋼管を地山内に打ち込むので、地山内の鋼管
はトンネルの周囲に少なくとも内外２段以上に重なって
打ち込まれることになる。したがって、樹脂管後端部か
ら鋼管内を通じて地山に注入される硬化材も重なり合う
ことになるので、該硬化材による地山の改良層が一体と
なると共に、その改良層を厚くすることができる。

【００１４】また、第３発明によれば、樹脂管は、その
内径が鋼管後端部の拡径部以外の内径とほぼ同一のもの
を用いるので、該鋼管と樹脂管との接続部の内壁面にで
きる凹凸が小さいものとなる。したがって、上記樹脂管
から鋼管内部に挿入して地山を削孔するためのドリルを
使う場合、上記接続部の内壁面で引っ掛かることがない
ので、該ドリルをスムーズに挿入或は、回収することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
無拡幅ＡＧＦ工法によるトンネルの掘削について説明す
る。

【００１６】この無拡幅ＡＧＦ工法に用いる鋼管１は、
図１に示すように、先端部１ａから長手方向に所定の間
隔をおいて複数の注入孔１ｂ…１ｂと、後端部の内側に
樹脂管２が嵌合可能なように該後端部がその前方から滑
らかに拡径された拡径部１ｃとを有する形状となってい
る。

【００１７】そして、上記鋼管１の拡径部１ｃの内側
に、樹脂管２の先端部２ａが嵌合されて、該樹脂管２の
先端部２ａの外側が鋼管１の拡径部１ｃとなるように該
鋼管１に樹脂管２が接続されている。また、該樹脂管２
は、その内径が鋼管１の内径とほぼ同一ものが用いられ
ている。

【００１８】つぎに、この鋼管１を用いた無拡幅ＡＧＦ
工法によるトンネルの掘削工程について説明する。

【００１９】まず、第１工程について説明すると、図２
に示すように、上記鋼管１に接続された樹脂管２の外側
に円筒状の鞘管３が嵌合されて取り付けられる。なお、
この鞘管３は、該樹脂管２から取り外しが可能となって
いる。

【００２０】そして、この鞘管３は、該鞘管３の先端面
３ａを上記鋼管１の拡径部１ｃの後端面１ｄに当接した
状態で、該鞘管３の後端部３ｂが該樹脂管２の後端面２
ｂより後方に突出すると共に、鋼管１の拡径部１ｃの外
径と鞘管３の外径がほぼ同一とされている。

【００２１】つぎに、第２工程について説明すると、上
記鋼管１に接続した樹脂管２の外側に鞘管３が取り付け
られた状態で、図３、４に示すように、該鞘管３の後端
部３ｂから鋼管１の内部にロッド４を介して鋼管打込装
置５に連結されたドリル６を挿入すると共に、該鋼管１
が該鋼管打込装置５にセットされる。そして、上記鋼管
打込装置５にセットされた鋼管１の先端部１ａがトンネ
ル７の掘削切羽８の周辺部に押し当てられる。

【００２２】なお、上記ドリル６は拡縮可能な刃部６ａ
…６ａを有し、上記鋼管１の内部にとどまっている時
は、鋼管１の内部を進退移動できるように該刃部６ａ…
６ａが縮径するようになっており、地山９に突入する時
は、刃部６ａ…６ａが鋼管１の外径より大きく拡径する
ようになっている。また、このドリル６は、ロッド４を
介して鋼管打込装置５から回転力が与えられて、地山９
を削孔するようになっている。

【００２３】つぎに、第３工程について説明すると、図
５、図６に示すように、上記鋼管１の先端部１ａから上
記鋼管打込装置５に連結されたドリル６が地山９に突入
すると共に、該ドリル６の拡径した刃部６ａ…６ａによ
って地山９を削孔する。そして、該鋼管打込装置５によ
って鞘管３の後端部３ｂに加えられた打込荷重が、該鞘
管３の先端面３ａから鋼管１の拡径部１ｃの後端面１ｄ
に伝わり、鋼管１は地山９内にトンネル７軸方向外方に
向けて、鋼管１の拡径部１ｃの後端面１ｄが掘削切羽８
前方の掘削領域１０外に位置するまで打ち込まれる。

【００２４】つぎに、第４工程について説明すると、図
７に示すように、上記地山９内に打ち込まれた鋼管１の
内部に挿入されたドリル６が回収されると共に、該鋼管
１に接続した樹脂管２から鞘管３が取り外されて、掘削
切羽８前方の掘削領域１０内に該樹脂管が残り、その後
端部２ｂが切羽８の手前側に露出する。なお、上記ドリ
ル６が地山９内から鋼管１の内部にもどる時は、刃部６
ａ…６ａが鋼管１の内径より縮径されている。

【００２５】つぎに、第５工程について説明すると、図
８に示すように、上記樹脂管２の後端部２ｂから注入装
置（図示せず）にセットされた注入管１１を挿入すると
共に、該注入装置から供給される地山硬化用の硬化材１
２が該注入管１１に設けられた複数の成形孔１１ａ…１
１ａを通って、鋼管１に設けられた複数の注入孔１ｂ…
１ｂから地山９に注入され、該地山９の硬化が行われ
る。なお、上記注入管１１は、トンネル７が掘削される
と同時に取り除くことができる材質とされている。

【００２６】つぎに、第６工程について説明すると、上
記注入された硬化材１２が硬化した後、図９に示すよう
に、掘削機（図示せず）によって掘削切羽８前方の掘削
領域１０内に残る樹脂管２と注入管１１と共にトンネル
７の掘削切羽８が掘削される。

【００２７】そして、第１工程から第６工程を繰り返す
ことによってトンネル７が掘削されるとになる。この
時、次の鋼管１は、図３、図１０に示すように、トンネ
ル７の軸方向に直交するいずれの断面でも、該トンネル
７の周囲に少なくとも内外２段以上重なるように、鋼管
１の打ち込み角度θとその長さＬと上記軸方向の打ち込
み位置の間隔Ｐを決定して、該鋼管１が地山９内に打ち
込まれる。

【００２８】なお、地山９内の鋼管１の配列は、図１０
に示すように、トンネル７の中心から放射状に鋼管が少
なくとも内外２段以上重なる場合だけとは限らず、図１
１に示すように、鋼管が千鳥状に鋼管が少なくとも内外
２段以上重なる場合もある。

【００２９】以上のように、この無拡幅ＡＧＦ工法によ
れば、上記鞘管３の後端部３ｂを叩くことによって、打
込荷重が該鞘管３を介して鋼管１に伝達されるので、該
打込荷重が樹脂管２に伝達されずに、該鋼管１を鋼管１
の拡径部１ｃの後端面１ｄが掘削切羽８前方の掘削領域
１０外に位置するまで打ち込むことができる。したがっ
て、上記樹脂管２は破壊されないで掘削領域１０内に残
っているので、該樹脂管２から鞘管３を取り外しても樹
脂管２が地山９に埋まってしまうことがない。その結
果、該樹脂管２の後端部２ｂが切羽８の手前側に露出す
るので、該樹脂管２の後端部２ｂから鋼管１内を通じて
地山９に硬化材１２を注入することができる。しかも、
掘削切羽８前方の掘削領域１０内に残っているのは樹脂
管２なので、該樹脂管２と共に上記切羽８を掘削するこ
とができる。また、鋼管１の拡径部１ｃがその前方より
滑らかに拡径されているので、該拡径部１ｃが地山９内
で引っ掛かることなくスムーズに鋼管１を打ち込むこと
ができる。

【００３０】また、トンネル７の軸方向に直交するいず
れの断面でも、該トンネルの周囲に少なくとも内外２段
以上に重なるように、鋼管１の打ち込み角度θとその長
さＬと上記軸方向の打ち込み位置の間隔Ｐを決定して、
該鋼管１を地山９内に打ち込むので、地山内９の鋼管１
はトンネル７の周囲に少なくとも内外２段以上に重なっ
て打ち込まれることになる。したがって、樹脂管２の後
端部２ｂから鋼管１内を通じて地山９に注入される硬化
材１２も重なり合うことになるので、該硬化材１２によ
る地山の改良層が一体となると共に、その改良層を厚く
することができる。

【００３１】さらに、上記鋼管１と樹脂管２の内径がほ
ぼ同一なので、該鋼管１と樹脂管２との接続部の内壁面
にできる凹凸が小さいものとなる。したがって、上記樹
脂管２の後端部２ｂから鋼管１内部に挿入して地山９を
削孔するためのドリル６が上記接続部の内壁面で引っ掛
かることがないので、該ドリル６をスムーズに挿入或
は、回収することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、まず、第１発明によれ
ば、鋼管として、後端部の内側に樹脂管が嵌合可能なよ
うに該後端部がベル加工によりその前方より滑らかに拡
径されたものを用いるので、該樹脂管をその外側が鋼管
の拡径部となるように該鋼管に接続することができる。
そして、鋼管後端部の拡径部に樹脂管を接続すると共
に、この樹脂管の外側に鞘管を嵌合し、該鞘管後方から
加えられる荷重が鋼管に伝達される状態で、該鞘管の樹
脂管後端面より後方に突出する後端部を叩くことによっ
て、打込荷重が上記鞘管を介して直接鋼管に伝達される
ので、該打込荷重が樹脂管に伝達されずに該鋼管をその
後端部が切羽前方の掘削領域外に位置するまで打ち込む
ことができる。したがって、上記樹脂管は破壊されない
で掘削領域内に残っているので、樹脂管から鞘管を取り
外しても樹脂管が地山に埋まってしまうことがない。そ
の結果、該樹脂管後端部が切羽の手前側に露出するの
で、樹脂管後端部から鋼管内を通じて地山に硬化材を注
入することができる。しかも、上記掘削領域内に残って
いるのは樹脂管なので、該樹脂管と共に上記切羽を掘削
することができる。このことによって、余掘りを必要と
しないでトンネルを掘削することができるので、機材費
や施工費等を抑えることが可能となる。

【００３３】また、第２発明によれば、トンネルの軸方
向に直交するいずれの断面でも、該トンネルの周囲に少
なくとも内外２段以上に重なるように、鋼管の打ち込み
角度とその長さと上記軸方向の打ち込み位置の間隔を決
定して、該鋼管を地山内に打ち込むので、地山内の鋼管
はトンネルの周囲に少なくとも内外２段以上に重なって
打ち込まれることになる。したがって、樹脂管後端部か
ら鋼管内を通じて地山に注入される硬化材も重なり合う
ことになるので、該硬化材による地山の改良層が一体と
なると共に、その改良層を厚くすることができる。この
ことによって、地山をしっかり固めるので、強度の高い
補強をすることができる。

【００３４】また、第３発明によれば、樹脂管は、その
内径が鋼管の内径とほぼ同一のものを用いるので、該鋼
管と樹脂管との接続部の内壁面にできる凹凸が小さいも
のとなる。したがって、上記樹脂管から鋼管内部に挿入
して地山を削孔するためのドリルを使う場合、上記接続
部の内壁面で引っ掛かることがないので、該ドリルをス
ムーズに挿入或は、回収することができる。このことに
よって、該ドリルの取り換え作業能率の向上が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る無拡幅ＡＧＦ工法
に用いる鋼管の形状を示す断面図である。

【図２】本発明の無拡幅ＡＧＦ工法によるトンネルの
掘削の第１工程を説明する断面図である。

【図３】同じく第２工程を説明する断面図である。

【図４】図３の要部拡大断面図である。

【図５】本発明の無拡幅ＡＧＦ工法によるトンネルの
掘削のの第３工程を説明する断面図である。

【図６】図５の要部拡大断面図である。

【図７】本発明の無拡幅ＡＧＦ工法によるトンネルの
掘削のの第４工程を説明する要部拡大断面図である。

【図８】同じく第５工程を説明する要部拡大断面図で
ある。

【図９】同じく第６工程を説明する要部拡大断面図で
ある。

【図１０】図３のア−ア線による鋼管の配列を示す断
面図である。

【図１１】同じく他の鋼管の配列を示す断面図であ
る。

【図１２】従来の拡幅ＡＧＦ工法によるトンネルの掘
削を説明する断面図である。

【符号の説明】

１鋼管２樹脂管３鞘管７トンネル８掘削切羽９地山１０掘削領域１１硬化材注入管１２硬化材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598006646 株式会社ササキ技建大阪府柏原市玉手町25番32号 (71)出願人 594169400 三建貿易株式会社大阪市中央区淡路町１丁目４番５号 (72)発明者若松忠行大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者岡本伸一大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者徳重新一大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者神谷正夫東京都港区虎ノ門１丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者谷津利彦東京都港区虎ノ門１丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者佐々木光成大阪府柏原市玉手町25番32号株式会社ササキ技建内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネルの掘削切羽の周辺部から地山内
に該トンネルの軸方向やや斜め外方に向けて複数の鋼管
を打ち込んだ後、上記切羽を掘削する無拡幅ＡＧＦ工法
であって、上記鋼管として、後端部の内側に樹脂管が嵌
合可能なように該後端部がベル加工によりその前方より
滑らかに拡径されたものを用い、まず、該鋼管の後端部
の拡径部に上記樹脂管を接続すると共に、この樹脂管の
外側に鞘管を嵌合し、該鞘管後方から加えられる荷重が
鋼管に伝達される状態で、該鞘管の樹脂管後端面より後
方に突出する後端部を叩くことによって、該鋼管をその
後端部が上記切羽前方の掘削領域外に位置するまで打ち
込み、次に、上記鞘管を取り外した上で、切羽の手前側
に露出する樹脂管後端部から鋼管内を通じて地山に硬化
材を注入し、その後、上記掘削領域内に残る樹脂管と共
に上記切羽を掘削することを特徴とする無拡幅ＡＧＦ工
法。
【請求項２】トンネルの軸方向に直交するいずれの断
面でも、該トンネルの周囲に少なくとも内外２段以上に
重なるように、鋼管の打ち込み角度とその長さと上記軸
方向の打ち込み間隔とを決定して、該鋼管を地山内に打
ち込むことを特徴とする請求項１に記載の無拡幅ＡＧＦ
工法。
【請求項３】樹脂管は、その内径が鋼管後端部の拡径
部以外の内径とほぼ同一のものを用いることを特徴とす
る請求項１に記載の無拡幅ＡＧＦ工法。