JP2002220990A - トンネルの掘削方法及び補強器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全で、正確かつ経済的に実施できるトンネ
ルの掘削方法を提供すること。 【解決手段】 長尺状の先受け材１をトンネル掘削前面
４付近からトンネル掘削方向に打設して、設置した先受
け材の下方の地盤を掘削するトンネルの掘削方法におい
て、先受け材を打設するための特殊支保工２及びその後
方に設置する２つの一般支保工３の高さを基準高さ５よ
り上げて設置し、特殊支保工を貫通して先受け材を打設
すること特徴とする方法である。また、上記発明におい
て、前記特殊支保工には、Ｈ型材２２の腹板２２ａに前
記先受け材の打設間隔に合わせて穴を開け、その穴に有
孔の補強器具２１を取り付け、前記補強器具の孔を通し
て先受け材を打設してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺の先受け工法
を適用したトンネルの掘削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の長尺の先受け工法を適用したトン
ネルの掘削方法は、トンネル掘削における補助工法とし
て行われるもので、トンネルを鋼管ａの打設角度に合わ
せて拡幅掘削し、支保工ｂの外側（上方）から掘削方向
に長尺の鋼管ａを打ち込んでグラウンドアーチを形成す
る方法である（図６参照）。その他にも、掘削前面ｄの
掘削断面内に支保工の内側（下方）から掘削方向に先受
け材を打ち込む方法がある。この場合、掘削断面に配置
される先受け材は、機械掘削の支障とならない塩化ビニ
ール管、グラスファイバ管などが使用される。さらに、支
保工に穴をあけ、ガイドパイプを溶接し、支保工を貫通さ
せて掘削方向に先受け材を打ち込む方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のトンネ
ルの掘削方法にあっては、次のような問題点がある。 ＜イ＞支保工の外側から掘削方向に鋼管を打ち込む方法
では、トンネルを拡幅して掘削する必要があり、掘削量が
増加する。このため、施工期間及び工事費が増加する。 ＜ロ＞支保工の内側から掘削方向に先受け材を打ち込む
方法では、掘削の支障とならないように剛性の小さい塩
化ビニール管等を使用する。このため、鋼管を使用する
場合に比べて、高価な注入材を併用するなどの補強が必
要となり、工事費が増加する。 ＜ハ＞支保工に穴をあけ、ガイドパイプを溶接し、支保工
を貫通させて掘削方向に先受け材を打ち込む方法では、
支保工に断面欠損部が生じる。 ＜ニ＞上記した従来の先受け工法を適用したトンネルの
掘削方法は、先受け材の打設角度が大きくなるため、先受
け材が掘削面を支保する効果が低減される。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記したような従来の問題を解
決するためになされたもので、安全で、正確かつ経済的
に実施できるトンネルの掘削方法を提供することを目的
とする。特に、先受け材を水平に近い角度で打設して、効
果的な先受けによって掘削面を支保できるトンネルの掘
削方法を提供することを目的とする。また、トンネルの
拡幅掘削量を最小限に抑えることができるトンネルの掘
削方法を提供することを目的とする。さらに、先受け材
を打設する有孔の支保工に対しても支保工としての充分
な性能が期待できるトンネルの掘削方法を提供すること
を目的とする。本発明は、これらの目的の少なくとも一
つを達成するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明のトンネルの掘削方法は、長尺状の
先受け材をトンネル掘削前面付近からトンネル掘削方向
に打設して、設置した先受け材の下方の地盤を掘削する
トンネルの掘削方法において、先受け材を打設するため
の特殊支保工及びその後方に設置する２つの一般支保工
の高さを基準高さより上げて設置し、特殊支保工を貫通
して先受け材を打設すること特徴とする方法である。こ
こで基準高さとは、拡幅を行わないトンネル掘削部に設
置する一般支保工の設置高さをいう。また、上記発明に
おいて、前記特殊支保工には、Ｈ型材の腹板に前記先受
け材の打設間隔に合わせて穴を開け、その穴に有孔の補
強器具を取り付け、前記補強器具の孔を通して先受け材
を打設してもよい。さらに、打設する先受け材の打設角
度を略水平とすることもできる。ここで打設角度が略水
平とは、水平に対して１０度以下の角度であることをい
う。そして、本発明の補強器具は、前記特殊支保工を構
成する補強器具であって、略中央に穴の開いた補強板
に、所定の角度で補強管を通して取り付けたことを特徴
としたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態について説明する。

【０００７】＜イ＞先受け材 先受け材１は、トンネル掘削前面４の外周に掘削方向に
向けて打設される中空管である。先受け材１には鋼管な
どが使用できる。先受け材１は、短い場合は１本の鋼管
を使用することもできるが、通常は所定の長さの鋼管を
繋ぎ合わせて必要な長さの先受け材とする。ここで鋼管
の接続は、地山に打設した鋼管の後方から逐次継ぎ足し
ていく方式が好ましい。

【０００８】＜ロ＞特殊支保工 特殊支保工２は、先受け材１を打設するためのガイドと
なる支保工である。例えば、Ｈ型材２２の腹板２２ａに
穴を開け、その穴に補強管２１ａを挿入してＨ型材２２
と一体化させることによって形成する。ここで、Ｈ型材
２２に設ける穴は、先受け材１の打設間隔に従って形成
する（図２参照）。また、 Ｈ型材２２に設ける穴は、腹
板２２ａの高さ方向に長い長穴とするのが好ましい。こ
うすることによって、補強管２１ａの取り付け角度を容
易に調節することができる。補強管２１ａは、Ｈ型材２
２に取り付けたときにＨ型材２２から突出しない長さに
することが好ましい（図３参照）。補強管２１ａには鋼
管などを使用する。

【０００９】補強管２１ａをＨ型材２２に取り付けるた
めに、補強管２１ａと補強板２１ｂで構成する補強器具
２１を使用してもよい（図４参照）。補強板２１ｂは、
略中央に補強管２１ａを通して取り付けるための穴を有
する板材である。この穴もＨ型材２２の腹板２２ａに設
ける穴と同様に高さ方向に長い長穴とするのが好まし
い。補強板２１ｂは、上端と下端を同一方向に折り曲げ
て、Ｈ型材の腹板２２ａと同程度の高さに形成する。こ
の折り曲げた部分を利用してＨ型材２２に溶接、ボルト
などで取り付ける。上記した補強管２１ａや補強板２１
ｂを取り付けることによって、穴を開けたＨ型材２２の
欠損部を補強することができる。このため、特殊支保工
２は一般支保工３に比べて強度などの性能が劣ることが
ない。

【００１０】＜ハ＞一般支保工 一般支保工３は、特殊支保工２以外の支保工をいう。一
般支保工３は、Ｈ型鋼材等を組み合わせて掘削断面の形
状に合うように形成する。一般支保工３の高さを調整す
るために、脚部に調整材３１を設置してもよい。調整材
３１を使用することで、特殊支保工２やその後方に設置
する一般支保工３の高さを高くすることができる。

【００１１】以下図面を参照しながら本発明のトンネル
の掘削方法について説明する。

【００１２】＜イ＞一般支保工の設置 大分部分のトンネル掘削は、通常のトンネル断面の掘削
と一般支保工３の設置によって行う。一般支保工３を設
置した後は、吹き付けコンクリート７を所定の厚さ吹付
ける。

【００１３】＜ロ＞特殊支保工の設置 特殊支保工２を設置する２つ前の一般支保工３ａが通常
部の一般支保工３の設置高さより高くなるように、トン
ネルをわずかに拡幅して掘削する。特殊支保工２を設置
する１つ前の一般支保工３ｂは、その前に設置した一般
支保工３ａよりさらに嵩上げして設置する。そして、特
殊支保工２は、その直前に設置した一般支保工３ｂより
低く、その次に設置する一般支保工３ｃより高い位置に
設置する。例えば、一般支保工３を設置する高さを基準
高さ５とすると、特殊支保工２を設置する２つ前の一般
支保工３ａを１００ｍｍ、特殊支保工２を設置する１つ
前の一般支保工３ｂを２００ｍｍ、特殊支保工２を１０
０ｍｍだけ基準高さ５より高く設置する。これらの支保
工を高い位置に設置するための拡幅掘削量は、掘削誤差
程度の量であるため、掘削量及び工事費の大幅な増加に
つながるものではない。

【００１４】＜ハ＞先受け材の打設 特殊支保工２を設置し、掘削前面４に吹付けコンクリー
ト７を吹付けた後に、先受け材１を打設する。特殊支保
工２には、先受け材１を打設する位置に補強管２１ａが
取り付けてあるため、先受け材１を打設するための高所
でのマーキング作業が不要となる。補強管２１ａは、先
受け材１を打設するときのガイド管の役割も果たす。先
受け材１の先端には、ビット１１を取り付け、ビット１
１はロッド６２を介してドリルジャンボ６１などの掘削
機に接続する。このように、掘削機の打撃力がロッド６
２を通じて直接、先端のビット１１に伝わる構造とする
ことで、先受け材１の打設時の破損を防ぐことができ
る。また、この場合の先受け材１の性能は、地山を受け
ることが出来ればそれで足りるため、先受け材１の肉厚
を薄くするなどして材料費を削減できる。

【００１５】本発明においては、特殊支保工２の後方に
配置する一般支保工（３ｂ、３ａ）が嵩上げして設置さ
れているため、先受け材１を水平に近い角度で打設して
も、ドリルジャンボ６１が一般支保工（３ｂ、３ａ）に
接触することがない。また、特殊支保工２の高さも、次
に設置する一般支保工３ｃの高さより高いため、先受け
材１を水平に近い角度で打設しても、一般支保工３ｃの
設置の支障にならない。この結果、先受け材１を水平に
対して１０度以下の水平に近い角度で打設することがで
き、先受け材１の効果を充分に発揮させることができ
る。

【００１６】所定の位置まで先受け材１を打設した後
に、ビット１１とロッド６２を先受け材１から引き抜い
て回収する。ここで、ビット１１を中心部と環状部の二
重構造とすることで、先受け材１の先端に取り付けた環
状部のみを地山に残し、中心部を回収することができ
る。

【００１７】＜ニ＞先受け材の打設後の掘削 特殊支保工２の前方の掘削前面４を掘削する。この地山
は先受け材１で支持されているため、安全にトンネルの
掘削を行うことができる。次に長尺の先受け材１を打設
する位置まで、トンネルの掘削と一般支保工３の設置を
繰り返す。

【００１８】

【その他の実施の形態】以下図５を参照しながらその他
のトンネルの掘削方法について説明する。上記した実施
の形態では、特殊支保工２の高さを基準高さ５より高く
していたが、特殊支保工２の高さを基準高さ５としても
よい。この場合は、先受け材１の打設角度が特殊支保工
２を嵩上げする場合より大きくなるが、地山掘削量は減
らすことができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のトンネルの掘削方法は以上説明
したようになるから次のような効果を得ることができ
る。 ＜イ＞先受け材の打設位置が明確な特殊支保工を使用す
る。このため、マーキングなどの高所作業が不要とな
り、かつ正確に先受け材を設置することができる。 ＜ロ＞特殊支保工は先受け材を打設するための穴を有す
るが、補強器具によって補強されている。このため、一
般支保工に比べて強度などの性能が劣ることもなく、通
常の支保工としての役割が期待できる。 ＜ハ＞特殊支保工及びその後方に設置する２つの一般支
保工の高さを基準高さより上げて設置する。このため、
先受け材を水平に近い角度で打設することができる。こ
の結果、先受け材の効果を充分に発揮させることができ
る。 ＜ニ＞特殊支保工及びその後方に設置する２つの一般支
保工を設置するための拡幅掘削量は、掘削誤差程度のわ
ずかな量である。このため、トンネルの拡幅掘削量を最
小限に抑えることができ、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネルの掘削方法の実施例の縦断面
図

【図２】本発明のトンネルの掘削方法の実施例の横断面
図

【図３】特殊支保工の実施例の断面図

【図４】補強器具の実施例の正面図

【図５】トンネルの掘削方法のその他の実施の形態の縦
断面図

【図６】従来の長尺の先受け工法を適用したトンネルの
掘削方法の縦断面図

【符号の説明】

１・・・先受け材 ２・・・特殊支保工 ２１・・補強器具 ２１ａ・・補強管 ２１ｂ・・補強板 ２２・・Ｈ型材 ２２ａ・・腹板 ３・・・一般支保工 ４・・・掘削前面 ５・・・基準高さ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺状の先受け材をトンネル掘削前面付近
   からトンネル掘削方向に打設して、設置した先受け材の
   下方の地盤を掘削するトンネルの掘削方法において、 先受け材を打設するための特殊支保工及びその後方に設
   置する２つの一般支保工の高さを基準高さより上げて設
   置し、 特殊支保工を貫通して先受け材を打設すること特徴とす
   る、 トンネルの掘削方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のトンネルの掘削方法におい
   て、 前記特殊支保工には、Ｈ型材の腹板に前記先受け材の打
   設間隔に合わせて穴を開け、 その穴に有孔の補強器具を取り付け、 前記補強器具の孔を通して先受け材を打設することを特
   徴とする、 トンネルの掘削方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のトンネルの掘削方法
   において、 打設する先受け材の打設角度が略水平であることを特徴
   とする、 トンネルの掘削方法。
4. 【請求項４】前記特殊支保工を構成する補強器具であっ
   て、 略中央に穴の開いた補強板に、所定の角度で補強管を通
   して取り付けた、 補強器具。