JP2006037496A - 底設導坑先進アーチパイプルーフ工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 湧水の多い個所でトンネル構築工期の短縮を可能にすること。
【解決手段】 工法では、まず、トンネル本坑１０の掘削に先立ち、水抜き用の底設導坑１２が先進構築される。底設導坑１２が所定の長さだけ構築されると、次に、本坑１０のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する止水性のアーチパイルルーフ１４が設置される。ルーフ１４は、複数本の曲線管体１６と、この曲線管体１６の内部に充填される硬化性充填材１８とを有している。曲線管体１６は、その側面にジョイント部２０が設けられている。曲線管体１６は、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置され、この際には、トンネル軸方向に隣接する曲線管体１６は、ジョイント部２０を相互に嵌合させながら環状に配置される。曲線管体１６が設置されると、その内部に硬化性充填材１８を充填して、これを固化させる。ルーフ１４が形成されると、その内部を掘削して、本坑１０の構築が行われる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、底設導坑先進アーチパイプルーフ工法に関し、特に、地下水が比較的多く存在する地盤に効率よくトンネルを構築することができる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法に関するものである。

構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、小断面の導坑を先行掘削し、その後に、トンネル本坑の切広げを行う導坑先進工法が知られており、この種の工法のうち、トンネル本坑断面の底部に導坑を配置する先進工法があって、その一例が非特許文献１に底設導坑先進工法として記載されている。

この底設導坑先進工法は、湧水の多い地山において採用される工法であって、先進導坑が水抜き坑の役割を果たすので、地下水位を基盤面まで低下させた後に、トンネル本坑の掘削が行われ、地下水位の低下や排水上有利になるという利点がある。しかしながら、このような底設導坑先進工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
「土木工法事典 改訂Ｖ」２００１年９月４日産業調査会発行 ｐ５７９

すなわち、非特許文献１に記載されている底設導坑先進工法では、トンネル方向の底部に配置された先進導坑が水抜き坑となるが、単に、水抜き用の先進導坑を設置しただけでは、地下水位が基盤面以下に下がるまでに時間が掛かり、工期がその分長くなるという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、工期の短縮が可能になる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、前記底設導坑に地下水を集水して排出するとともに、前記底設導坑内から、前記本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、前記アーチパイプルーフ内を掘削して前記本坑を構築するようにした。

このように構成した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、底設導坑に地下水を集水して排出してするので、地下水位をトンネル基盤面以深まで低下させて、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができる。

また、本発明では、底設導坑内から、本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、アーチパイプルーフ内を掘削して本坑を構築するが、本坑掘削時には、アーチパイルルーフを閉合断面状に敷設しているので、事前に地山が改良補強され、切羽の安定化により掘削作業の安全性が向上し、また、地表面沈下の抑制により、周辺環境が保全される。さらに、アーチパイルルーフの付設作業と底設導坑の水抜き、および、本坑の掘削作業とを同時に並行作業として行えるので、工期の延伸の恐れもない。

前記アーチパイプルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って隣接設置する際に、各曲線管体の側面に設けられたジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することができる。

前記アーチパイルルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて隣接設置することができる。

前記アーチパイプルーフは、前記導坑内からスパイラル状管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を置いて設置し、その後に、前記スパイラル状管体内に硬化性充填材を充填して形成することができる。

前記スパイラル状管体は、側面にトンネル軸方向に隣接する部分で、相互に嵌合するジョイント部を備え、前記ジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することができる。

前記曲線管体、または、スパイラル状管体は、多孔管として構成し、その内部に前記硬化性充填材を充填することなく設置して、前記底設導坑を湧水導入用の集水管とすることができる。

本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、インバート部で水抜きとアーチパイプルーフの敷設とを同時並行に行えるので、工期の短縮が可能になる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図３は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第１実施例を示している。これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑１０の掘削に先立ち、図１に示すように、水抜き用の底設導坑１２が先進構築される。

本実施例の場合、底設導坑１２は、上部が円形断面で、下端側が凹状に形成されていて、底面を除く外周に集水用のドレーン孔１３が多数設けられている。底設導坑１２は、構築しようとする本坑１０のインバート部に対応するように配置されている。

このような底設導坑１２は、例えば、シールド工法により構築され、本実施例の場合、本坑１０のインバート部から下方の一部が、下方に突出するように構築される。底設導坑１２では、ドレーン孔１３を介して、湧水が内部に取り込まれ、取り込まれた水は、外部に排出され、これにより地盤中の地下水位が徐々に低下する。

導坑１２が所定の長さだけ構築され、湧水を排水して、地下水位の低下を図りながら、次に、図１に示すように、本坑１０のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する止水性のアーチパイルルーフ１４が設置される。

本実施例の場合、このアーチパイルルーフ１４は、複数本の曲線管体１６と、この曲線管体１６の内部に充填される硬化性充填材１８とを有している。曲線管体１６は、図２にその要部断面を示すように、円形断面の中空鋼管であって、そのその側面には、ジョイント部２０が設けられている。

ジョイント部２０は、曲線管体１６の一方の側面に設けられた凹部２０ａと、他方の側面に設けられた凸部２０ｂであって、これらは相互に嵌合可能な形状になっている。この場合、ジョイント部２０は、例えば、曲線管体１６の長手軸方向に沿って、所定の間隔を隔てで間欠的に設けることにより、透水可能な状態になっている。

曲線管体１６の設置は、例えば、環状のものを複数に分断した比較的短尺の曲線管から構成し、底設導坑１２内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、順次後端側に曲線管を連結することて環状に形成されて、先端側は、再び底設導坑１２内に取り込まれることで、閉合断面とされる。

なお、図１に示した曲線管体１６は、底設導坑１２内で端部同士を連結して、完全な環状としているが、曲線管体１６は、一端側と他端側がともに底設導坑１２内にあれば、本坑１０の外周を覆う完全に閉合した状態になるので、導坑１２内で端部同士を必ずしも連結する必要はない。

このような曲線管体１６は、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置される。この際には、トンネル軸方向に隣接する曲線管体１６は、ジョイント部２０の凹部２０ａと凸部２０ｂとを相互に嵌合させながら環状に配置される。

この場合、最初の曲線管体１６を設置すると、それ以後の曲線管体１６は、ジョイント部２０の凹部２０ａと凸部２０ｂとを相互に嵌合させて設置することにより、前に設置されているものをガイドとして、密接した状態で環状に配置することができる。

所定本数の曲線管体１６が設置されると、その内部に硬化性充填材１８、例えば、モルタルを充填して、これを固化させる。なお、本実施例の場合、各曲線管体１６内に硬化性充填材１８を充填して、曲線管体１６の剛性を補強しているが、この硬化性充填材１８の充填は、例えば、曲線管体１６の直径が小さい場合や、あるいは、肉厚が厚い場合には、必ずしも必要としない。

曲線管体１６内に硬化性充填材１８を充填しない場合には、曲線管体１６を多孔管として、曲線管体１６を湧水の集水管として用いることもできる。また、多孔管からなる曲線管体１６を集水管とする場合も、初期期間だけ湧水導入用の集水管として用い、その後に、硬化性充填材１８を充填するようにしても良い。

以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ１４が形成されると、その内部を掘削して、図３に示すように、本坑１０の構築が行われる。本坑１０の構築では、まず、アーチパイプルーフ１４内の上半を掘削して、ルーフ１４の内面に支保工を設置することにより、本坑１０のアーチ部が形成される。次に、下半を掘削して、同様に支保工を設置して、本坑１０の側壁部が、アーチ部に連結するようにして形成される。

さらに、アーチパイプルーフ１４の下端側を掘削して支保工を設置することにより、本坑１０のインバート部が形成され、これにより本坑１０が所定長さ分だけ構築される。このような本坑１０の構築作業と併行して、図１に示したアーチパイプルーフ１４の形成作業が、先行して切羽側で行われ、以後は、順次このような本坑１０の構築作業と、アーチパイプルーフ１４の形成作業が行われて、所望のトンネルが構築される。

さて、以上ような工程で行われる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法によれば、構築しようとするトンネル本坑１０の掘削に先立ち、当該本坑１０の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑１２を先進構築し、底設導坑１２に地下水を集水して排出してするので、地下水位をトンネル基盤面以深まで低下させて、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができる。

また、本発明では、底設導坑１２内から、本坑１０のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフ１４をトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、アーチパイプルーフ１４内を掘削して本坑１０を構築するが、本坑１０の掘削時には、アーチパイルルーフ１４を閉合断面状に敷設しているので、事前に地山が改良補強され、切羽の安定化により掘削作業の安全性が向上し、また、地表面沈下の抑制により、周辺環境が保全される。

さらに、アーチパイルルーフ１４の敷設作業と底設導坑１２の水抜き、および、本坑１０の掘削作業とを同時に並行作業として行えるので、工期の延伸の恐れもない。

図４および図５は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑１０ａの掘削に先立ち、図４に示すように、ドレーン孔１３ａを設置した底設導坑１２ａが先進構築される。

底設導坑１２ａは、上記実施例と同様に、水抜き用のものであって、構築しようとする本坑１０ａのインバート部に対応するように配置され、底設導坑１２ａが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑１０ａのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面であって、透水可能なアーチパイルルーフ１４ａが設置される。

アーチパイルルーフ１４ａは、複数本の曲線管体１６ａと、この曲線管体１６ａの内部に充填される硬化性充填材１８ａとを有している。曲線管体１６ａは、第１実施例と異なり、側面には、ジョイント部２０が設けられていない。

曲線管体１６ａは、上記実施例と同様に、導坑１２ａ内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び導坑１２ａ内に取り込まれ、本坑１０の外周を覆う閉合した状態に設置される。各曲線管体１６ａ内には、上記実施例と同様に硬化性充填材１８ａを充填して、これを固化させる。

以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ１４ａが形成されると、その内部を掘削して、本坑１０ａの構築が行われ、以後は、実施例１と同様な工程が順次繰り返されることになり、このように構成した第２実施例でも、第１実施例と同等の作用効果を奏することができる。

なお、本実施例においても、硬化性充填材１８ａの充填は、必ずしも必要とせず、曲線管体１６ａ内に硬化性充填材１８ａを充填しない場合には、曲線管体１６ａを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。

図６および図７は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑１０ｂの掘削に先立ち、図６に示すように、底設導坑１２ｂが先進構築される。底設導坑１２ｂは、上記実施例と同様に、構築しようとする本坑１０ｂのインバート部に対応するように配置され、底設導坑１２ｂが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑１０ｂのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面で透水可能なアーチパイルルーフ１４ｂが設置される。

本実施例の場合、アーチパイルルーフ１４ｂは、１本のスパイラル状管体１６ｂと、この管体１６ｂの内部に充填される硬化性充填材１８ｂとを有している。スパイラル状管体１６ｂは、第１実施例と同様に、凹，凸部からなるジョイント部２０が側面に設けられている。

スパイラル状管体１６ｂは、上記実施例と同様に、底設導坑１２ｂ内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び底設導坑１２ｂ内に取り込まれ、本坑１０ｂの外周を覆う閉合した状態に設置される。

スパイラル状管体１６ｂは、トンネル軸方向に沿って、相互に隣接するようにして環状に設置され、この際には、トンネル軸方向に隣接する管体１６ｂは、ジョイント部２０の凹凸部を相互に嵌合させながら環状に配置される。ジョイント部２０は、長手方向に沿って間欠的に設けられていて、管体１６ｂ間は、透水可能な状態になっている。

所要のスパイラル状管体１６ｂが設置されると、管体１６ｂ内に硬化性充填材１８ｂを充填して、これを固化させる。以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ１４ｂが形成されると、その内部を掘削して、本坑１０ｂの構築が行われ、以後は、実施例１と同様な工程が順次繰り返されることになる。以上のように構成した第３実施例でも、第１実施例と同等の作用効果を奏することができる。

なお、本実施例においても、硬化性充填材１８ｂの充填は、必ずしも必要とせず、管体１６ｂ内に硬化性充填材１８ｂを充填しない場合には、スパイラル状管体１６ｂを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。

図８および図９は、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイプルーフ工法の第４実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

これらの図に示した底設導坑先進アーチパイプルーフ工法では、まず、トンネル本坑１０ｃの掘削に先立ち、図８に示すように、底設導坑１２ｃが先進構築される。底設導坑１２ｃは、上記実施例と同様に、構築しようとする本坑１０ｃのインバート部に対応するように配置され、導坑１２ｃが所定の長さだけ構築されると、次に、本坑１０ｃのアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲し、閉合した断面であって、透水可能なアーチパイルルーフ１４ｃが設置される。

本実施例の場合、アーチパイルルーフ１４ｃは、１本のスパイラル状管体１６ｃと、この管体１６ｃの内部に充填される硬化性充填材１８ｃとを有している。スパイラル状管体１６ｃは、第３実施例と異なり、ジョイント部は、側面に設けられていない。

スパイラル状管体１６ｃは、上記実施例と同様に、底設導坑１２ｃ内により、その側壁を貫通するようにして、外部の地山側に突出させた後に、再び底設導坑１２ｃ内に取り込まれ、本坑１０ｃの外周を覆う閉合した状態に設置される。

スパイラル状管体１６ｃは、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて、隣接設置され、所要の管体１６ｃが設置されると、トンネル軸方向に隣接配置された管体１６ｃ内には、硬化性充填材１８ｃが充填される。

以上のような工程により、所定長さのアーチパイプルーフ１４ｃが形成されると、その内部を掘削して、本坑１０ｃの構築が行われ、以後は、実施例１と同様な工程が順次繰り返されることになる。以上のように構成した第４施例でも、第１実施例と同等の作用効果を奏することができる。

なお、本実施例においても、硬化性充填材１８ｃの充填は、必ずしも必要とせず、管体１６ｃ内に硬化性充填材１８ｃを充填しない場合には、スパイラル状管体１６ｃを多孔管として湧水の集水管として用いることもできる。

以上、詳細に説明したように、本発明にかかる底設導坑先進アーチパイルルーフ工法によれば、本坑掘削時の湧水トラブルを殆どなくすことができるので、湧水の多い個所でのトンネル構築に有効に活用することができる。

本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第１実施例を示す初期工程の説明図である。 図１の要部断面拡大図である。 図１の工程に引き続いて行われる工程の説明図である。 本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第２実施例を示す工程説明図である。 図４の要部断面拡大図である。 本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第３実施例を示す工程説明図である。 図６の要部断面拡大図である。 本発明にかかるある導坑先進アーチパイルルーフ工法の第４実施例を示す工程説明図である。 図８の要部断面拡大図である。

符号の説明

１０，１０ａ〜１０ｃ 本坑
１２，１２ａ〜１２ｃ 底設導坑
１４，１４ａ〜１４ｃ アーチパイプルーフ
１６ 曲線管体
１８ 硬化性充填材

Claims (6)

1. 構築しようとするトンネル本坑の掘削に先立ち、当該本坑の概略インバート部に対応させて水抜き用の底設導坑を先進構築し、前記底設導坑に地下水を集水して排出するとともに、前記底設導坑内から、前記本坑のアーチ部およびインバート部を含み、その全周を包囲する閉合断面の透水可能なアーチパイプルーフをトンネル軸方向に沿って設置し、しかる後に、前記アーチパイプルーフ内を掘削して前記本坑を構築することを特徴とする底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
2. 前記アーチパイプルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、
   前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って隣接設置する際に、各曲線管体の側面に設けられたジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することを特徴とする請求項１記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
3. 前記アーチパイルルーフは、前記導坑内から複数の曲線管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように設置し、その後に、前記曲線管体内に硬化性充填材を充填して形成され、
   前記曲線管体は、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて隣接設置することを特徴とする請求項１記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
4. 前記アーチパイプルーフは、前記導坑内からスパイラル状管体を構築しようとする前記本坑の外周を周回するように、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を置いて設置し、その後に、前記スパイラル状管体内に硬化性充填材を充填して形成することを特徴とする請求項１記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
5. 前記スパイラル状管体は、側面にトンネル軸方向に隣接する部分で、相互に嵌合するジョイント部を備え、前記ジョイント部を介して、相互に連結しながら設置することを特徴とする請求項５記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。
6. 前記曲線管体、または、スパイラル状管体は、多孔管として構成し、その内部に前記硬化性充填材を充填することなく設置して、前記底設導坑を湧水導入用の集水管とすることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の底設導坑先進アーチパイプルーフ工法。

Images