JP2002242580A

JP2002242580A - トンネルの構築方法、水抜き工法およびトンネル

Info

Publication number: JP2002242580A
Application number: JP2001038645A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Fujimoto; 和義藤本; Koichi Oniki; 剛一鬼木; Shigeo Hosokawa; 茂夫細川; Hiroshi Oya; 博史大屋; Harukage Takahashi; 晴景高橋; Mitsuisa Iwata; 充功岩田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】地山内で集水し、トンネルの周囲の地山の地
下水位を効果的に低下させるトンネルの構築方法等を提
供すること。【解決手段】計画トンネル位置３の両側方に、れき層
２１に到達する改良体７を設け、地山からの湧水に対す
る遮水壁とし、先受け工１１の上部に水抜きチューブ１
７を設け、れき層２１からの湧水を集水して排水し、地
下水位を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの構築方
法、水抜き工法およびトンネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下水を含む地山でＮＡＴＭ工法
を適用する場合、切羽前方に砂礫層等が存在すると、施
工中に湧水が発生し、先受け工の造成が不完全となった
り、切羽が不安定となる。そこで、先受け工や地下水対
策工等の補助工法の利点を組み合わせ、天端の地山およ
び切羽の安定を保つ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル計画位置によっては、ディープウェル工法等の地上部
からの地下水対策は困難である。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、地山内で集水し、
トンネルの周囲の地山の地下水位を効果的に低下させる
トンネルの構築方法、水抜き工法およびトンネルを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための第１の発明は、掘削・支保作業を交互に行うトン
ネルの構築方法であって、計画トンネル位置の両側方部
に地盤改良体を設ける工程と、前記計画トンネル位置の
上方に補助工と水抜き管を設ける工程とを具備すること
を特徴とするトンネルの構築方法である。第１の発明で
は、計画トンネル位置の両側方に地盤改良体を設け、計
画トンネル位置の上方に補助工と水抜き管を設け、支保
して掘削する工程を繰り返す。地盤改良体と補助工によ
り計画トンネル位置周囲の地山の地下水を遮断し、水抜
き管により、地山からの湧水を集水し、排出する。

【０００６】第２の発明は、計画トンネル位置周辺の地
山からの湧水に対する水抜き工法であって、地山に削孔
して、孔が設けられた鋼管を設置する工程と、前記鋼管
の内部にパイプを挿入する工程と、前記地山と前記鋼
管、前記鋼管と前記パイプの空隙を充填材で充填する工
程と、前記パイプに導水管を接続する工程とを具備し、
前記地山からの湧水が前記パイプから前記導水管を伝っ
て排出されることを特徴とする水抜き工法である。第２
の発明では、地山に有孔の鋼管を設置し、鋼管の内部に
パイプを挿入し、地山と鋼管、鋼管とパイプの空隙を充
填材で充填し、パイプに導水管をつなぐ。地山からの湧
水は、パイプの先端で集水され、パイプと導水管の内部
を通って排出される。

【０００７】第３の発明は、第１の発明のトンネルの構
築方法により構築されたことを特徴とするトンネルであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施例を詳細に説明する。図１は、改良体７設置後の断
面図である。改良体７は、例えばクロスジェット工法を
用いて形成し、計画トンネル位置の側方部の地盤を改良
する。まず、計画トンネル位置３の掘削に先行して、図
１に示すように、地表面１に削孔機５を設置する。そし
て、削孔機５で所定の深さまでガイドホール６を削孔し
た後、削孔機５を撤去して造成機を設置する。さらに、
ガイドホール６に三重管を挿入し、地盤を切削してスラ
イムを排出しつつ、硬化材を充填して改良体７を構築す
る。

【０００９】図２は、図３のＡ―Ａ断面図、図３は先受
け工１１および水抜きチューブ１７設置後のトンネル５
０の側面図である。図２および図３に示すように、切羽
１５を安定させるために鏡補強工９を施工する。鏡補強
工９には、例えば、切羽１５に吹付けコンクリートを施
した後、ロディンジェット工法を用いる。ロディンジェ
ット工法とは、地山を所定の深度まで削孔した後、ロッ
ドの先端から硬化材を超高圧で噴射しつつ引き抜くこと
で地山を切削・混合して円柱状の改良体を造成するもの
である。削孔穴から出水する場合、必要に応じて、セメ
ントミルクの代わりに水ガラス系の材料を噴射して孔壁
を安定させる等の湧水対策を行う。

【００１０】そして、切羽１５から計画トンネル位置３
の上方を削孔し、先受け工１１を設置する。先受け工１
１には、例えばロディンチューブ工法を用いる。ロディ
ンチューブ工法とは、地山に注入用鋼管を建て込んで注
入材を注入し、地山を改良するものである。建て込んだ
鋼管からの湧水量により、ウレタンまたはセメント系の
注入材を選出する。図２、図３に示されるように、複数
の先受け工１１がトンネル５０の上方の地山に向けて所
定の間隔で設けられる。

【００１１】次に、切羽１５から計画トンネル位置３の
上方に水抜きチューブ１７を設置する。図４は水抜きチ
ューブ１７の詳細図である。まず、切羽１５から、地山
を、先受け工１１の掘削長をさらに数メートル延長して
削孔し、鋼管３３を打設する。鋼管３３は、複数の孔４
１を有し、先受け工１１と同等かそれ以上の長さであ
る。そして、鋼管３３の内部に塩化ビニル製パイプなど
の水抜き管２９を設置する。

【００１２】水抜き管２９は、鋼管３３の内部の導水部
２９ａと、その先の集水部２９ｂからなり、導水部２９
ａの先端近くに穴３５を有する。集水部２９ｂの先端
は、れき層２１に到達する。れき層２１が切羽１５の内
部に下がってきた場合は、水抜き管２９の場所を適宜下
方にシフトする。

【００１３】さらに、鋼管３３の口元をコーキングし、
水抜き管（導水部）２９ａと鋼管３３の隙間に充填材３
７を注入する。充填材３７が鋼管３３の先端まで充填さ
れ、水抜き管２９の穴３５から逆流したところで注入を
終了する。鋼管３３は全長にわたり孔４１を有するた
め、鋼管３３と地山４２の隙間にも充填材３７ａが充填
される。充填材３７、充填材３７ａには、セメント系硬
化材等を用いる。そして、水抜き管（導水部）２９ａの
切羽１５側に導水管４０を接続する。

【００１４】鋼管３３を先受け工１１と同等以上の長さ
とすることにより、先受け工１１の設置区間は不透水区
間となる。また、充填材３７と充填材３７ａは、れき層
２１からの湧水が、地山４２と鋼管３３の隙間や鋼管３
３と水抜き管２９の隙間から切羽１５へ流れこむのを防
ぐ。れき層２１からの湧水は、水抜き管（集水部）２９
ｂで集水され、水抜き管２９の内部のみを通って、導水
管４０から排出される。水抜きチューブ１７の作用によ
る地下水位の経時変化は、観測井２５で観測される。
尚、図２、図３に示されるように、水抜きチューブ１７
は、トンネル５０の上方の地山に向けて設けられる。

【００１５】改良体７は、計画トンネル位置３の両側方
に連続して形成され、計画トンネル位置３の側方の粘土
層２３から、地層境界１９を越えてれき層２１に達す
る。粘土層２３は透水性が悪く、改良体７をれき層２１
まで延長することにより、計画トンネル位置３上部のれ
き層２１における地下水の流れを抑え、切羽１５や切羽
１５の天端からの地下水の浸透を防ぐことができる。こ
のように、改良体７は、支保工１３を支え、透水層であ
るれき層２１の地下水を遮断し、透水係数を低下させ
る。

【００１６】先受け工１１は、計画トンネル位置３の上
部の地山（粘土層２３とれき層２１）の崩壊を防止し、
地下水を遮断し、透水係数を低下させる。水抜きチュー
ブ１７は、れき層２１の地下水を排水し、地下水位を低
下させる。

【００１７】計画トンネル位置３への湧水をＱとする
と、Ｑ＝Ａ×ｋ×ｈ／Ｌで表せる。Ａは透水ゾーンと接
している面積、ｋは補助工法で形成したゾーンの透水係
数、ｈは補助工法で形成したゾーンの上部の地下水高
さ、Ｌは補助工法で形成したゾーンの厚さである。ここ
で、補助工法とは改良体７と先受け工１１である。改良
体７と先受け工１１は、ｋを小さくしたゾーン（厚さ
Ｌ）を形成する。また、水抜きチューブ１７はｈを小さ
くする。よって、湧水Ｑは少なくなる。

【００１８】トンネル５０の施工は、図３に示すよう
に、スパン長２７ごとに支保と掘削を繰り返して進め
る。図５は、トンネル上半部４７の掘削時の断面図であ
る。掘削機４５を用いて計画トンネル位置３の上半部を
掘削し、支保工１３を建て込む。図６は、トンネル下半
部５１の掘削時の断面図である。掘削機４９を用いて計
画トンネル位置３の下半部を掘削し、支保工５５を建て
込む。

【００１９】図７はインバート５３施工時の断面図、図
８は覆工コンクリート５５施工時の断面図である。トン
ネル下半部５１の下部にインバート５３を施工し、トン
ネル５０内部の覆工コンクリート５５を打設して、トン
ネル５０を完成する。

【００２０】このように、水抜きチューブ１７を設けて
れき層２１からの湧水を排水することにより、切羽１５
からの湧水を防ぐことができる。また、改良体７をトン
ネル計画位置３の両側方に遮水壁として設けることによ
り、先受け工１１の区間を不透水ゾーンとでき、計画ト
ンネル位置３の上部の地山への地下水の供給を遮断でき
る。

【００２１】なお、本実施の形態では、改良体７をれき
層２１に到達させたが、支保工１３を支えられるまでの
長さとしてもよい。すなわち、先受け工１１の支保工１
３が乗るレベルに到達させる。また、改良体７の設置、
先受け工１１、鏡補強工９などの各補助工法は、同等の
補助工法で置き換えてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、地山内で集水し、トンネルの周囲の地山の地下水
位を効果的に低下させるトンネルの構築方法、水抜き工
法およびトンネルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】改良体７設置後の断面図

【図２】図３のＡ―Ａ断面図

【図３】先受け工１１および水抜きチューブ１７設置後
のトンネル５０の側面図

【図４】水抜きチューブ１７の詳細図

【図５】トンネル上半部４７の掘削時の断面図

【図６】トンネル下半部５１の掘削時の断面図

【図７】インバート５３施工時の断面図

【図８】覆工コンクリート５５施工時の断面図

【符号の説明】

１………地表面３………計画トンネル位置７………改良体１１………先受け工１３………支保工１５………切羽１７………水抜きチューブ２１………れき層２７………スパン長２９ａ、２９ｂ………水抜き管３３………鋼管４１………孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細川茂夫東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者大屋博史東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者高橋晴景東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者岩田充功東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D054 AC15 AC20 AD23 FA02 FA06 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削・支保作業を交互に行うトンネルの
構築方法であって、計画トンネル位置の両側方部に地盤改良体を設ける工程
と、前記計画トンネル位置の上方に補助工と水抜き管を設け
る工程と、を具備することを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項２】前記地盤改良体の上部は、前記先受け工
の支保工が乗るレベルに到達することを特徴とする請求
項１記載のトンネルの構築方法。
【請求項３】前記地盤改良体の上部は、湧水層に到達
することを特徴とする請求項１記載のトンネルの構築方
法。
【請求項４】前記補助工は先受け工であることを特徴
とする請求項１記載のトンネルの構築方法。
【請求項５】地山内の前記水抜き管の長さを補助工の
長さより長くすることを特徴とする請求項１記載のトン
ネルの構築方法。
【請求項６】計画トンネル位置周辺の地山からの湧水
に対する水抜き工法であって、地山に削孔して、孔が設けられた鋼管を設置する工程
と、前記鋼管の内部にパイプを挿入する工程と、前記地山と前記鋼管、前記鋼管と前記パイプの空隙を充
填材で充填する工程と、前記パイプに導水管を接続する工程と、を具備し、前記地山からの湧水が前記パイプから前記導水管を伝っ
て排出されることを特徴とする水抜き工法。
【請求項７】前記パイプの先端が、前記湧水層に到達
することを特徴とする請求項５記載の水抜き工法。
【請求項８】請求項１記載のトンネルの構築方法によ
り構築されたことを特徴とするトンネル。