JP2009057804A

JP2009057804A - トンネル掘削方法

Info

Publication number: JP2009057804A
Application number: JP2007228227A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamura; 英樹中村; Tomoaki Shimizu; 智明清水
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP4714928B2

Abstract

【課題】トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供する。
【解決手段】切羽６に上下２段にロックボルト７ａ，８ａを打ち込むことにより、上側の第１ルーフ７と下側の第２ルーフ８とを形成する。その後、第２ルーフ８より下側の切羽６の部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバート２を築造するインバート築造工程と、第２ルーフ８から第１ルーフ７に亘る切羽６の部分をトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込むと共に、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山でのトンネルの掘削に好適なトンネル掘削方法に関する。

従来、軟弱な地山でのトンネルの掘削には、一般的に、トンネルの切羽の上半部をベンチ上でトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程と、ベンチ部分である切羽の下半部の今回掘削した上半部の手前に位置する部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程とを交互に繰り返すショートベンチ工法が採用されている。ショートベンチ工法では、上半部の掘削が完了したところで、今回掘削した上半部の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込み、下半部の掘削後に下半部底面にインバートを築造して、前回の上半部の掘削後に建込んだ支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合することによりトンネル断面を閉合している。従って、閉合が上半部の掘削からかなり遅れることになる。そのため、上半部に建込んだ支保工の左右両側端部が沈下して、掘削後の内空変位が大きくなりやすく、支保工の建込みをやり直す等といった面倒な作業が必要になることが間々ある。

かかる不具合を解消するため、従来、上半部の掘削に先立ち、ベンチ地盤をグラウトの注入で改良し、上半部の掘削後に建込む支保工の下端をベンチの地盤改良部分に仮支持させるようにした方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、支保工の支持剛性をある程度は高めることができる。然し、支保工の支持部の地盤沈下を確実に防止することはできず、支保工の建込みをやり直さざるを得なくなることがある。
特開２０００−１２０３６９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことにより第１のルーフを形成すると共に、第１のルーフより下側の切羽の部分に、トンネル断面の左右両側部に跨る、前記アーチ状の線より扁平なアーチ状の線に沿って所定間隔で複数のロックボルトを打ち込むことにより第２のルーフを形成した後、第２のルーフの形成部分より下側の切羽の部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、切羽を第２のルーフの形成部分から第１のルーフの形成部分に亘ってトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とする。

本発明によれば、第１のルーフでトンネル上載荷重を支持できると共に、第２のルーフにより切羽上半部の荷重を支持できるため、切羽下半部を掘削する第１掘削工程での切羽地山の崩落を防止できる。そして、第２掘削工程の前にインバートを築造するため、第２掘削工程中にインバートが十分に養生硬化する。従って、第２掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工の下端を養生硬化したインバートに結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになり、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。

また、本発明においては、インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿って第２のルーフの形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁を形成しておき、支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することが望ましい。これによれば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。

図１及び図２を参照して、１は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山に掘削するトンネルを示している。トンネル１の掘削済みの部分の底面には、コンクリート製のインバート２が築造される。そして、トンネル１の内面に沿わせてアーチ状の鋼製支保工３を建込み、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部に結合して、トンネル断面を閉合している。また、トンネル１の内面にコンクリートを吹き付けて支保コンクリート層４を形成している。更に、トンネル１の周囲の地山に、掘削した周壁面の支保用のロックボルト（図示省略）を支保コンクリート層４を通して放射状に複数打ち込むと共に、斜め前方にのびる先受け鋼管５を複数打設している。

ところで、軟弱な地山では、トンネル１の切羽６の掘削時に切羽６が崩れることがある。そこで、切羽６に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルト７ａを打ち込んで第１のルーフ７を形成し、更に、第１のルーフ７の形成部分より下側の切羽６の部分に、トンネル断面の左右両側部に跨る、上記アーチ状の線より扁平なアーチ状の線に沿って複数本のロックボルト８ａを打ち込んで第２のルーフ８を形成している。尚、ここでいう第１及び第２のルーフ用ロックボルト７ａ，８ａは棒状又は管状の剛性部材で構成されるものであり、必要に応じてその周囲に固化剤が注入される。

切羽６の掘削に際しては、先ず、図１（ａ）に示す状態から第２のルーフ８の形成部分より下側の切羽６の部分を図１（ｂ）に示す如くトンネル軸方向に所定長さＬ掘削する（第１掘削工程）。この際、第１のルーフ７でトンネル上載荷重が支持されると共に、第２のルーフ８で切羽上半部の荷重が支持されるため、切羽下半部を掘削する第１掘削工程中に切羽地山が崩落することはない。

次に、第１掘削工程で掘削された部分の底面に、図１（ｃ）に示す如く、コンクリートを打設または吹き付けしてインバート２を築造する（インバート築造工程）。尚、インバート築造工程では、インバート２の左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿って第２のルーフ８の形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立ち上がる立上り壁２ａを形成しておく。ここで、立上り壁２ａは、インバート２の各側部に鋼製の短尺支保工３ａを植設した後コンクリートを吹き付けることで形成される。

次に、切羽６を第２のルーフ８の形成部分から第１のルーフ７の形成部分に亘ってトンネル軸方向に上記所定長さＬ掘削する（第２掘削工程）。尚、この掘削で第２ルーフ８用のロックボルト８ａ及び第１ルーフ７用のロックボルト７ａの後部が露出する。そこで、この露出長さ分だけロックボルト７ａ，８ａを掘削後の切羽６に押し込んで次の掘削に備える。

次に、図１（ｄ）に示す如く、第２掘削工程で掘削した部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工３を建込んで、この鋼製支保工３の左右両側部の下端をインバート２の左右両側部の立上り壁２ａに結合すると共に、コンクリートの吹き付けで支保コンクリート層４を形成する（支保工建込み工程）。その後、上述した第１掘削工程とインバート築造工程と第２掘削工程と支保工建込み工程とを順に繰り返して、トンネル１の掘削を進めて行く。

ここで、本実施形態の掘削方法によれば、第２掘削工程の前にインバート２が築造されるため、第２掘削工程中にインバート２が十分に養生硬化する。従って、第２掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工３の下端を養生硬化したインバート２に結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになる。従って、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。これにより工期の短縮化を図ることが可能になる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インバート築造工程でインバート２の左右両側部に立上り壁２ａを形成せずに、支保工建込み工程において鋼製支保工３の下端部を第１掘削工程で掘削された部分の側面に沿わせてインバート２の側部に結合することも可能である。但し、上記実施形態の如く立上り壁２ａを形成しておけば、第２掘削工程中に第１掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。

本発明の実施形態の掘削方法を示すトンネルの縦断面図。トンネルの横断面図。

符号の説明

１…トンネル、２…インバート、２ａ…立上り壁、３…鋼製支保工、６…切羽、７…第１のルーフ、７ａ…ロックボルト、８…第２のルーフ、８ａ…ロックボルト。

Claims

トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことにより第１のルーフを形成すると共に、第１のルーフより下側の切羽の部分に、トンネル断面の左右両側部に跨る、前記アーチ状の線より扁平なアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことにより第２のルーフを形成した後、
第２のルーフの形成部分より下側の切羽の部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第１掘削工程と、
第１掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、
切羽を第２のルーフの形成部分から第１のルーフの形成部分に亘ってトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第２掘削工程と、
第２掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とするトンネル掘削工法。
前記インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第１掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿って第２のルーフの形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁２ａを形成しておき、前記支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削方法。