JP2007162264A - トンネル - Google Patents

Abstract

【課題】従来のトンネルによれば、トンネル孔内への地下水の流入を阻止する場合、薬液注入による地盤改良によって形成する止水層の厚さを厚くしなければならず、経済的に不利である。さらには、止水層を形成するために用いる水ガラスのような薬液は時間の経過に伴って地下水に溶けてしまうため、トンネル本体におけるトンネル内壁を形成するコンクリート壁を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成しなければならず、経済的に不利である。
【解決手段】本発明によるトンネルは、トンネル孔２の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層３を備え、トンネル孔２の内面４に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁７を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、経済的なトンネルに関する。

トンネル施工において、トンネル孔内への地下水の流入を阻止する場合、一般的には、トンネル孔の外周囲の地盤を改良して止水地盤層を形成する。また、トンネル孔の内面には二次覆工によるコンクリート壁が形成される。
特開２００１−３２６７３号公報（図２） 特開２００３−３０７０９６号公報（図６） 特開２００４−２３８９８１号公報（図１６）

従来のトンネルによれば、薬液注入による地盤改良によって形成する止水層の厚さを厚くしなければならず、経済的に不利である。さらには、止水層を形成するために用いる水ガラスのような薬液は時間の経過に伴って地下水に溶けてしまうため、トンネル本体におけるトンネル内壁を形成するコンクリート壁を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成しなければならず、経済的に不利であるという課題があった。

本発明によるトンネルは、トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備えたことを特徴とする。
トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備え、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたことも特徴とする。
難透水性層の透水係数が、原地盤の透水係数の１／１０であることも特徴とする。

本発明のトンネルによれば、トンネル孔の外周に難透水性層を備えたので、難透水性層の厚さを止水層に比べて薄くでき、薬液注入作業にかかる時間やコストを低減できるため、経済的に有利なトンネルとなる。また、難透水性層によってトンネル構造体に加わる水圧が小さくなるので、トンネル孔の内面に設けるコンクリート壁を、強度の小さい、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁とでき、経済的に有利なトンネルとなる。
また、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたので、経済的に有利なトンネルとなる。
また、難透水性層の透水係数を、原地盤の透水係数の１／１０としたことで、トンネル構造体に加わる水圧を小さくできるので、トンネル孔の内面に設けるコンクリート壁を、強度の小さい、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁とでき、経済的に有利なトンネルとなる。

最良の形態によるトンネルの断面を示す図１を参照し、トンネルの構造を説明する。ここでは、山岳トンネル１を例にして説明する。山岳トンネル１は、トンネル孔２の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層３を備える。すなわち、トンネル孔２の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって、トンネル孔２の外周に、上記難透水性層３を形成した。トンネル孔２の内面４にはトンネル本体５を備える。トンネル本体５は、トンネル孔２の内面４に設置された図外の支保工、トンネル孔２の内面４に吹付けによって厚さ１０〜２５ｃｍ程度に形成された吹付けコンクリート層（一次覆工コンクリート）６、吹付けコンクリート層６を貫通して地山に突き刺さるように設置された図外のロックボルト、吹付けコンクリート層６の内面に貼り付けられた図外の防水シート、防水シートの内面に図外のセントルと呼ばれる型枠装置を用いて形成されたトンネル内壁としてのコンクリート壁（二次覆工コンクリート）７を備える。

山岳トンネル１の施工方法を説明する。まず、ジャンボと呼ばれる図外の掘削機械によってトンネル施工領域の地山に図外の孔を形成していき、この孔内に爆薬を装填して爆薬を爆破させることによってトンネル孔２を形成する。そして、上記掘削機械を使用してトンネル孔２の内面４よりトンネル孔２の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって難透水性層３を形成する。薬液としては、コロイダイルシリカやシリカレジンを含有した劣化しないシリカ系の薬液を用いる。シリカ系の薬液を用いることによって、地盤改良前の原地盤より水を通過させにくくかつ水の通過を許容する機能（以下、「難透水機能」という）を恒久的に維持する難透水性層３を容易に形成できる。この際、薬液の量や濃さを調整して難透水性層３の透水係数ａ及び層厚ｂを設定する。難透水性層３の透水係数ａ（ｃｍ／ｓｅｃ）は、原地盤の透水係数の１／１０に設定する。難透水性層３の透水係数ａを原地盤の透水係数の１／１０に設定するための薬液の量や難透水性層３の層厚ｂは予め試験や予測解析などで求めておく。なお、難透水性層３の透水係数ａは、原地盤の透水係数の１／１０に近い値であればよく、原地盤の透水係数の１／１０より極端に離れた値でなければよい。たとえば、原地盤の透水係数の１／９〜１／１１の範囲程度に設定してもよい。

難透水性層３を形成した後に、トンネル孔２の内面４にトンネル本体５を構築する。すなわち、トンネル孔２の内面４に図外の支保工を設置し、トンネル孔２の内面４にコンクリートを吹付けて吹付けコンクリート層６を形成した後、吹付けコンクリート層６の内面から図外のロックボルトを地山に突き刺して、トンネル孔２の崩壊を防ぐ。その後、吹付けコンクリート層６の内面に図外の防水シートを貼り付け、裏面排水構造及び横断排水構造を形成し、防水シートの内面にコンクリート壁７を形成する。

最良の形態によれば、トンネル孔２の外周に、難透水機能が恒久的に維持された難透水性層３を備え、従来工法による止水層の厚さに比べて難透水性層３の厚さを薄くできるので、薬液注入作業にかかる時間やコストを低減することが可能となるので、経済的なトンネルが得られる。

最良の形態によれば、トンネル孔２の外周に、難透水機能が恒久的に維持された難透水性層３を備え、トンネル孔２側への地下水の流入が制限されるので、コンクリート壁７を地下水圧に耐える強度を持つ構造に形成する必要がなくなり、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁７を形成すれば足りるようになる。よって、トンネル孔２の外周に難透水性層３を備え、トンネル孔２の内面４には、二次覆工によるコンクリート壁７として地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁７を形成することによって、コンクリート壁７の施工に要する施工時間及び施工コストも低減できるので、経済的な山岳トンネル１が得られる。特に、トンネル孔２の周囲の原地盤を薬液によって改良することで形成する難透水性層３の透水係数ａを原地盤の透水係数の１／１０に設定したことによって、トンネル本体５に加わる水圧を小さくできるので、トンネル孔２の内面４に設けるコンクリート壁７をより簡単で地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造とでき、経済的に有利な山岳トンネル１が得られる。

最良の形態によれば、図１に示すように、トンネル施工領域２１の上方に位置する地表面１１に構造物１２が存在している場合に、難透水性層３を備えることによってトンネル孔２の周囲の地盤の透水機能を低下させ、トンネル孔２内への地下水の流入を制限できるので、構造物１２の沈下量を抑えることができる。

トンネル施工領域２１にトンネル孔２を掘削し、トンネル孔２の内面４よりトンネル孔２の周囲の原地盤に薬液を注入して地盤を改良することによって、トンネル孔２の外周に、原地盤より水を通過させにくく、かつ、水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層３を形成した後に、トンネル孔２の内面４にトンネル本体５を構築するに際して、トンネル本体５におけるトンネル内壁として地下水圧に対する力学的抵抗機能を持たせた構造のコンクリート壁を形成してもかまわない。この場合でも、難透水性層３の厚さを従来の止水層に比べて薄くできるので、経済的なトンネルを実現できる。
本発明のトンネルの構造は、山岳トンネル以外でも適用可能である。

トンネルの断面図（最良の形態）。

符号の説明

１ 山岳トンネル、２ トンネル孔、３ 難透水性層、４ トンネル孔の内面、
５ トンネル本体、７ コンクリート壁。

Claims (3)

1. トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備えたことを特徴とするトンネル。
2. トンネル孔の外周に、原地盤より透水係数が低くかつ水の通過を許容する機能を恒久的に維持する難透水性層を備え、トンネル孔の内面に、地下水圧に対して力学的抵抗機能を持たない構造のコンクリート壁を備えたことを特徴とするトンネル。
3. 難透水性層の透水係数が、原地盤の透水係数の１／１０であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のトンネル。

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