JP2001003680A - トンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏平大断面を有するトンネルを構築する際に
おいて下半分を画成するトンネル側壁部の支保構造体が
不安定なものとならず、なおかつ、このトンネル側壁部
を構成する支保構造体の変位を良好に抑制することがで
きるようなトンネルの構築方法を提供する。 【解決手段】 地山Ｇにおけるトンネル１５の構築対象
領域のうち、トンネル１５の断面の上半部２０を先行掘
削するとともに、上半部２０を仮閉合し、その後、断面
の下半部２１を後行掘削することにより、これら上半部
２０および下半部２１を一体化させて断面を形成し、し
かる後に、断面内に支保工１６を建て込む構成となって
おり、下半部２１の後行掘削を行うにあたっては、下半
部２１を画成するトンネル側壁部２６の設置対象位置の
外方の地山Ｇに向けて長尺フリクションボルト２８を打
設しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地山を掘削してト
ンネルを構築するための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、山岳トンネルを構築する
にはＮＡＴＭ工法が多く用いられている。ＮＡＴＭ工法
の施工順序の一例を、図３を参照して以下に説明する。
まず、トンネル１の断面のうち上半分２を掘削し、ずり
出しを行う。そして、この上半分２に対して支保工３を
建て込むとともに、吹き付けコンクリート４を施工す
る。さらに、この支保工３の外方の地山Ｇにロックボル
ト５，…を打設して、地山Ｇの安定化を図る。

【０００３】さらに、トンネル１の下半分６にあたる断
面を掘削し、ずり出しを行う。そして、トンネルの下半
分を画成するトンネル側壁部７を構成する支保工８を建
て込むとともに、吹き付けコンクリート９を施工し、さ
らに、この側壁部７の外方に位置する地山にロックボル
ト１０を打設する。さらに、盤下げおよび掘削を行い、
掘削箇所の底面にインバートコンクリート１２を打設す
る。そしてインバートを埋め戻すことにより全断面を覆
工し、さらに中央排水溝１３等を設置する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年構築され
るトンネルは、その断面積が増大する傾向にあり、特
に、掘削断面積が１９０ｍ²を超えるような超大断面ト
ンネルにおいては、トンネルの内空断面積を縮小化して
施工費用の削減が求められていることから、トンネルの
断面形状が横長の偏平断面となることが多い。

【０００５】このような横長の偏平断面を有するトンネ
ルは、例えば、先に示したような円形断面を有する従来
のトンネル１に比較して、支保工を軸力構造系として構
築することが困難な点において、力学的に不利である。

【０００６】また、下半分を掘削する際には、この下半
分を保護するための支保構造においては、トンネルの掘
削幅が広くなることにより、軸力構造系の形成が不可能
となる。このため、強度が低く高い変形性を示す断層破
砕帯地山等において、トンネルを掘削する際には、軸力
構造系が形成されていない下半分の支保構造体が地山の
圧力によりトンネル内空側に大きく変形する懸念があ
り、支保構造体全体が不安定なものとなってしまう。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、偏平大断面を有するトンネルを構築する際
において下半分を画成するトンネル側壁部の支保構造体
が不安定なものとならず、なおかつ、このトンネル側壁
部を構成する支保構造体の変位を良好に抑制することが
できるようなトンネルの構築方法を提供することを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、以下の手段を採用した。すなわ
ち、請求項１記載のトンネルの構築方法は、地山を掘削
してトンネルを構築するための方法であって、前記地山
における前記トンネルの構築対象領域のうち、前記トン
ネルの断面の上半分にあたる部分を、先受け工を施した
後、先行掘削し、次に、該上半分を支保構造の建て込み
を含めて全周にわたって仮閉合し、その後、前記断面の
下半分に当たる部分を後行掘削することにより、これら
上半分および下半分を一体化させて前記断面を形成し、
しかる後に、該断面内に、さらに支保構造を建て込む構
成となっており、前記後行掘削を行うにあたっては、前
記下半分を画成するトンネル側壁部の外側の地山に対し
て先受部材を打設しておくことを特徴としている。

【０００９】このような構成とされるために、このトン
ネルの構築方法は、強度が低く高い変形能を示す地山へ
の適用性が高い。また、二重支保構造体が構築されるま
での間の地山およびトンネル側壁部の安定性の確保が可
能である。さらに、このトンネルの構築方法において
は、トンネル断面の下半分を画成するトンネル側壁部の
外方に位置する地山が、下半分を掘削する際に、トンネ
ル内空側に変位することを抑制できる。

【００１０】請求項２記載のトンネルの構築方法は、請
求項１記載のトンネルの構築方法であって、前記後行掘
削の終了後に、前記トンネル側壁部に摩擦ボルトを打設
し、しかる後に、前記支保構造を、前記摩擦ボルトの基
端部に固定させた状態で建て込むことを特徴としてい
る。

【００１１】このような構成とされるために、このトン
ネルの構築方法においては、トンネル側壁部を構成する
支保構造を、摩擦ボルトを用いてトンネルの掘削の影響
のない深部地山に縫い付けて、その変位を拘束すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１に示すものは、本発明の一
実施の形態であるトンネルの構築方法が適用されたトン
ネル１５の断面Ｓを示す図、図２は、トンネル１５の縦
断図である。

【００１３】これら図中に示すトンネル１５は、地下深
部の粘土化した断層破砕帯地山Ｇに対して構築されたも
のであり、偏平形状を有する大断面トンネルとして形成
されている。

【００１４】また、このトンネル１５においては、支保
工１６が、二重支保構造を有する構成とされている。す
なわち、支保工１６は、吹き付けコンクリートおよび鉄
製支保工からなる内側支保構造体１７および外側支保構
造体１８が二重に配置されることにより、高い支保耐力
が十分に発揮されるようになっており、これにより、強
度が低く高い変形性を有する断層破砕帯地山Ｇに良好に
対応できるようになっている。

【００１５】また、このトンネル１５は、トンネルボー
リングマシーン（以下、ＴＢＭという。）によりあらか
じめ先進導坑１９が掘削され、この先進導坑１９の周囲
に位置する上半部（トンネル断面の上半分にあたる部
分）２０を拡幅して掘削し、さらに、トンネル１５の下
半部（トンネル断面の下半分にあたる部分）２１を掘削
し、次いで、下半部２１から盤下げを行うとともにイン
バートコンクリート２２を打設することにより形成され
たものである。

【００１６】さらに、支保工１６の周囲には長尺先受工
（先受部材）２４，…が打設されている。この長尺先受
工２４，…は、図１に示すように、トンネルの上半部２
０をアーチ状に囲む天井部２５およびトンネルの下半部
２１を画成する側壁部２６の外側周囲に全面にわたって
打設されている。

【００１７】この長尺先受工２４，…は、既に掘削され
た箇所から、トンネル１５の掘削の推進方向（図２中ｘ
方向）に向けて、未掘削の地山Ｇに対して打設されたも
のであり、トンネル１５の未掘削部分（例えば、図２
中、符号Ａで示した部分）における、天井部２５および
側壁部２６の外側の地山Ｇに対して、上半部２０および
下半部２１の拡幅掘削に先行して設けられる。

【００１８】このように、長尺先受工２４，…を上半部
２０および下半部２１の拡幅掘削に先行して設けること
により、上半部２０および下半部２１掘削時の地山Ｇの
先行変位をあらかじめ抑制し、安全に工事が進められる
ようにしている。

【００１９】また、トンネル１５の側壁部２６からは、
地山Ｇの深部に向けて、長尺フリクションボルト（摩擦
ボルト）２８が、トンネル５の延在方向と直交する方向
に打設されている。この長尺フリクションボルト２８
は、地山Ｇとの摩擦力により地山Ｇの深部に対して固定
されるようになっており、なおかつ、その基端部２８ａ
がトンネル１５の側壁部２６に固定されている。

【００２０】次に、このトンネル１５の構築方法につい
て説明する。まず、このトンネル１５を構築するには、
地山Ｇにおけるトンネル１５の構築対象領域のうちのト
ンネル１５の断面の上半部２０を先行掘削する。これに
は、まず上半部２０の略中央の位置に、図１に示したよ
うにＴＢＭによる先進導坑１９を掘削し、さらに、天井
部２５の外側の地山Ｇに対して、長尺先受工２４，…を
打設しておく。この場合、図２中、符号Ａで示す部分の
ような状況が実現される。

【００２１】次に、ＴＢＭによる先進導坑１９を拡幅掘
削することにより、上半部２０を全域にわたって掘削す
る。そして、天井部２５に対しては、吹き付けコンクリ
ートと併せて鉄製支保工を配設することにより、外側支
保構造体１８を形成し、上半部２０の底盤部２０ａに対
しては、吹き付けコンクリートを配設することにより掘
削面全体にわたって仮閉合する。これにより、図２中、
符号Ｂで示す部分のような状況が実現される。

【００２２】続いて、未掘削のトンネル下半部２１を画
成するトンネル側壁部２６の外側地山に対して、図２に
示したように長尺先受工２４を打設する。そして、トン
ネル下半部２１のうち、トンネル１５の外周側に位置す
る土平３０，３０（図１参照）を掘削する。これによ
り、図２中、符号Ｃで示す部分のような状況が実現され
る。

【００２３】さらに、この掘削された土平３０の部分か
ら、トンネル１５の側部の地山の深部に向けて、長尺フ
リクションボルト２８を打設する。さらに、このように
して掘削されたトンネル断面に対し、外側支保構造体１
８のうちの側壁部２６に位置する部分を建て込み、その
後、上半部２０を含めた掘削壁面全体に内側支保構造体
１７を建て込み、これにより、二重支保構造体である支
保工１６を形成する。この場合、支保工１６を、長尺フ
リクションボルト２８の基端部２８ａに対して固定す
る。その後、トンネル下半部２１のうち大背３１（図１
参照）を掘削することにより、図２中、符号Ｄで示す部
分のような状況が実現される。

【００２４】さらに、トンネル下半部２１の下方の部分
を掘削してトンネル１５の断面形を形成する。そして、
このように形成したトンネル１５の底面にコンクリート
を打設することにより、インバートコンクリート２２を
形成する。これにより二重支保構造体である支保工１６
とインバートコンクリート２２とによって、トンネル断
面が閉合される。これより、図１および図２中符号Ｅで
示す部分のような構造を得る。

【００２５】以上説明したトンネルの構築方法において
は、トンネル１５の下半部２１を掘削する以前に、トン
ネル側壁部２６の外方に位置する地山Ｇに向けて長尺先
受工２４，…を打設するようにしたために、この部分の
地山Ｇが、トンネル下半部２１の掘削に伴い、トンネル
１５の内空側に変位することを避けることができる。こ
れにより、地山Ｇの先行変位を抑制することができ、下
半部２１の後行掘削に伴い上半部２０の支保工１６へ悪
影響が及ぼされることを防ぐことができる。

【００２６】また、上記構築方法においては、トンネル
側壁部２６の設置対象位置から外方の地山Ｇに向けて長
尺フリクションボルト２８を打設しておき、さらに、支
保工１６を建て込む際に、長尺フリクションボルト２８
の基端部２８ａに支保工１６を固定したため、トンネル
側壁部７を形成するにあたって、側壁部７の構造体を、
長尺フリクションボルト２８を用いてトンネルの掘削の
影響の少ない深部地山に縫い付け、その変位を拘束する
ことができる。

【００２７】そして、このように側壁部７の変位を拘束
した状態で、二重支保構造体である支保工１６を形成す
るようにしたため、地山Ｇおよび側壁部７の安定性を確
保しつつ、高い支保耐力を有する二重支保構造体を形成
することができる。これにより、本実施の形態のような
粘土化した断層破砕帯地山に対して良好にトンネル１５
を構築することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るト
ンネルの構築方法においては、トンネルの下半分を掘削
する以前に、トンネル側壁部の外側の地山に対して先受
部材を打設するようにしたために、この部分の地山がト
ンネル下半分の掘削に伴い、トンネル内空側に変位する
ことを避けることができる。これにより、地山の先行変
位を抑制し、下半部の後行掘削に伴いトンネル上半分の
支保構造へ悪影響が及ぼされることを防ぐことができ
る。

【００２９】請求項２に係るトンネルの構築方法におい
ては、トンネル側壁部の設置対象位置から外方の地山に
向けて長尺フリクションボルトを打設しておき、さら
に、支保構造を建て込む際に、長尺フリクションボルト
の基端部に支保構造を固定させたため、トンネル側壁部
を形成するにあたって、側壁部の構造体を、長尺フリク
ションボルトを用いてトンネルの掘削の影響の少ない深
部地山に縫い付け、その変位を拘束することができる。
これにより、下半分の支保構造体が地山の圧力によりト
ンネル内空側に変形することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態である構築方法が適用
されたトンネルの断面図である。

【図２】 同、縦断図である。

【図３】 本発明の従来の技術を示すトンネルの断面図
である。

【符号の説明】

１５ トンネル １６ 支保工 ２０ 上半部（上半分） ２１ 下半部（下半分） ２４ 長尺先受工（先受部材） ２８ 長尺フリクションボルト（摩擦ボルト） ２８ａ 基端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山を掘削してトンネルを構築するため
   の方法であって、 前記地山における前記トンネルの構築対象領域のうち、
   前記トンネルの断面の上半分にあたる部分を先受け工を
   施した後、先行掘削し、次に、該上半分を支保構造の建
   て込みを含めて全周にわたって仮閉合し、その後、前記
   断面の下半分に当たる部分を後行掘削することにより、
   これら上半分および下半分を一体化させて前記断面を形
   成し、しかる後に、該断面内に、さらに支保構造を建て
   込む構成となっており、 前記後行掘削を行うにあたっては、前記下半分を画成す
   るトンネル側壁部の外側の地山に対して先受部材を打設
   しておくことを特徴とするトンネルの構築方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトンネルの構築方法であ
   って、前記後行掘削の終了後に、前記トンネル側壁部に
   摩擦ボルトを打設し、しかる後に、前記支保構造を、前
   記摩擦ボルトの基端部に固定させた状態で建て込むこと
   を特徴とするトンネルの構築方法。