JP2014227739A - Construction method for tunnel, and tunnel - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction method for a tunnel that can prevent an increase in displacement of a tunnel and pitch face breaking during tunnel construction, and also suppresses an increase in construction costs.SOLUTION: A construction method for tunnel by an upper half cross section advancing excavation method, includes: a process (S11) of forming an advancing excavation part 10 by excavating both lower side parts of an upper half part of a tunnel excavation cross section in advance to a predetermined length in the axial direction of the tunnel; a process (S12) of forming an advancing concrete layer by subjecting a ground excavation surface of the advancing excavation part 10 to primary spray concrete construction; a process (S13) of providing a leg part reinforcement part 20 by installing a leg-part reinforcement pile 21 formed into a hollow tube shape obliquely downward in the ground 1 from a bottom face part 10a of the advancing excavation part 10 and then injecting a temporal solidifying material into the tube of the installed leg part reinforcement pile 21; and a process (S14) of forming an upper half part of the tunnel to the predetermined length by widening and excavating the advancing excavation part 10.

Description

本発明は、トンネルの構築方法及び当該トンネル構築方法により構築されたトンネルに関し、例えば、上部半断面先進工法によるトンネルの構築方法及び当該トンネル構築方法により構築されたトンネルに関する。   The present invention relates to a tunnel construction method and a tunnel constructed by the tunnel construction method, for example, a tunnel construction method by an upper half section advanced construction method and a tunnel constructed by the tunnel construction method.

上部半断面先進工法によるトンネル掘削工事においては、トンネルの上半部を形成する工程において、支保工の沈下が懸念される場合には、支保工脚部近傍の地中に鋼製パイル(鋼管)を打設し、この打設した鋼製パイルの内部に固化材を注入し形成した脚部補強工を設けている。   In tunnel excavation work using the upper half-section advanced method, if there is concern about the settlement of the support in the process of forming the upper half of the tunnel, a steel pile (steel pipe) will be buried in the ground near the support leg. And a leg portion reinforcing work formed by injecting a solidifying material into the cast steel pile.

また、上部半断面先進工法で脚部補強工を設ける場合、トンネル上半部の形成は、例えば、図10に示す施工手順で行われている。具体的には、先ず、トンネルの上半部を掘削する(S101)。次に、トンネルの上半部掘削で形成された地山掘削面に、一次吹付けコンクリート施工を行い、トンネル内壁面に一次吹き付け層を形成する(S102)。次に、設置予定の鋼製支保工の脚部近傍の位置から地中に脚部補強パイルを打設し、この打設した脚部補強パイルの内部に固化材を注入して脚部補強工を設ける(S103)。次に、鋼製支保工建込み施工を行い、鋼製支保工を設置する(S104)。鋼製支保工が設置されると、鋼製支保工のアーチ形状に沿って、鋼製支保工の内側フランジの位置まで、二次吹付けコンクリート施工を行い(S105)、地山掘削面に二次吹き付け層を形成し、その後、二次吹き付け層にロックボルトを打設する(S106)。   Moreover, when providing a leg part reinforcement by an upper half cross-section advanced construction method, formation of a tunnel upper half part is performed by the construction procedure shown, for example in FIG. Specifically, first, the upper half of the tunnel is excavated (S101). Next, primary spray concrete construction is performed on the ground excavation surface formed by excavation of the upper half of the tunnel, and a primary spray layer is formed on the inner wall surface of the tunnel (S102). Next, a leg reinforcement pile is placed in the ground from a position near the leg of the steel support that is to be installed, and a solidifying material is injected into the placed leg reinforcement pile, thereby reinforcing the leg reinforcement. Is provided (S103). Next, steel support construction is performed and a steel support is installed (S104). When the steel support is installed, secondary shot concrete construction is performed along the arch shape of the steel support to the position of the inner flange of the steel support (S105). A next spraying layer is formed, and then a rock bolt is driven into the secondary spraying layer (S106).

また、特許文献1には、上部半断面先進工法において、トンネル上半部を施工する際、トンネルの切羽から前方に、斜め下向きに曲がり削孔を設け、この曲がり削孔に鋼管を挿入して脚部補強工を設けることが提案されている。   In addition, in Patent Document 1, in the upper half section advanced construction method, when constructing the upper half of the tunnel, a bending hole is provided obliquely downward in the forward direction from the face of the tunnel, and a steel pipe is inserted into the bending hole. It has been proposed to provide leg reinforcement.

具体的には、特許文献1に記載のトンネル構築方法では、図11に示すように、トンネル上半部を施工する際、切羽125まで地山123を掘削すると、「曲がりボーリングマシン」により、切羽125から前方の地山123(未掘削部分の地山123)に、下方に向かって湾曲した曲がり削孔128−(n+1)を設ける。この曲がり削孔128−(n+1)に、曲がり削孔128−(n+1)と同様の曲率で曲げた鋼管を挿入し、セメントミルク系やウレタン系の注入材を注入して杭体である脚部補強工129−(n+1)を設ける。   Specifically, in the tunnel construction method described in Patent Document 1, when constructing the upper half of the tunnel, as shown in FIG. 11, when excavating the natural ground 123 up to the face 125, the “turning boring machine” A bent hole 128- (n + 1) that is curved downward is provided in the natural ground 123 ahead of 125 (the unexcavated natural ground 123). A steel pipe bent with the same curvature as that of the bending hole 128- (n + 1) is inserted into the bending hole 128- (n + 1), and a cement milk-based or urethane-based injection material is injected to form a leg portion that is a pile body. Reinforcing work 129- (n + 1) is provided.

次に、切羽125の前方の地山123を距離lだけ掘削し、既に構築されている脚部補強工129−(n+1)の上部に支保工127−(n+1)を設ける。脚部補強工129−(n+1)は、支保工127−(n+1)の建て込み前に構築されているため、支保工127−(n+1)の建て込み時から支保工127−(n+1)の脚部が補強され、支保工127−(n+1)の脚部沈下が効果的に抑制される。   Next, a natural ground 123 in front of the face 125 is excavated by a distance l, and a support 127- (n + 1) is provided above the already constructed leg reinforcement 129- (n + 1). Since the leg reinforcement work 129- (n + 1) is constructed before the support work 127- (n + 1) is built, the leg of the support work 127- (n + 1) is built from the time when the support work 127- (n + 1) is built. A part is reinforced and leg part settlement of support 127- (n + 1) is suppressed effectively.

特開2002−147164号公報JP 2002-147164 A

しかしながら、上述した従来技術は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、図10に示した従来技術の施工方法では、支保工が完全に構築されていない状態(トンネルの上半部の掘削により形成された地山掘削面に一次吹付けコンクリートだけが吹付けられた状態)で、脚部補強工が施工されている。そのため、上記の従来技術の施工方法は、脚部補強工施工中に、地山の緩みが拡大し易く、トンネルの変位増大や切羽崩壊を招く虞があるという課題を有している。また、この施工方法では、吹付けコンクリートの強度が十分発現されるまで地山荷重が脚部補強工に伝達されないため、支保工の脚部沈下が進行する虞があった。
また、特許文献1に記載のトンネル構築方法(図11参照)は、他の工程に利用できない専用装置(曲がりボーリングマシン)を準備して施工する必要があると共に、曲がり削孔と同様の曲率に曲げた鋼管を製作する必要があり、施工コストを増大させるという課題を有している。
However, the above-described conventional technology has the following technical problems.
Specifically, in the construction method of the prior art shown in FIG. 10, the state where the support work is not completely constructed (only the primary shotcrete is applied to the ground excavation surface formed by excavation of the upper half of the tunnel). In the sprayed state), leg reinforcement work is being performed. Therefore, the above-described conventional construction method has a problem that the looseness of the natural ground tends to expand during the leg reinforcement work, and there is a risk of increasing the displacement of the tunnel and collapsing the face. Moreover, in this construction method, since the ground load is not transmitted to the leg reinforcement until the strength of the shotcrete is sufficiently developed, there is a possibility that the leg settlement of the support works.
In addition, the tunnel construction method described in Patent Document 1 (see FIG. 11) needs to prepare and construct a dedicated device (curved boring machine) that cannot be used in other processes, and has the same curvature as that of a curved hole. It is necessary to manufacture a bent steel pipe, which has a problem of increasing the construction cost.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、トンネル施工中に、トンネルの変位増大や切羽崩壊を招くことを防止できると共に、施工コストの増加を抑制したトンネルの構築方法及び当該トンネルの構築方法により構築されたトンネルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to prevent a tunnel displacement increase and face collapse during tunnel construction, and a tunnel construction method that suppresses construction cost increase. And providing a tunnel constructed by the tunnel construction method.

上記課題を解決するための本発明は、上部半断面先進工法によるトンネル構築方法であって、トンネル掘削断面の上半部の下方両側部を、トンネルの軸方向に所定長さ先行掘削して先行掘削部を形成する工程と、前記先行掘削部の底面部から地山に斜め下向きに、中空管状に形成された脚部補強パイルを打設する工程と、前記先行掘削部を拡幅掘削してトンネルの上半部を前記所定長さ形成する工程とを有することを特徴とする。   The present invention for solving the above-mentioned problems is a tunnel construction method by the upper half-section advanced construction method, and the two sides below the upper half of the tunnel excavation section are preceded by excavating a predetermined length in the axial direction of the tunnel. A step of forming an excavation portion, a step of placing a leg reinforcement pile formed in a hollow tubular shape obliquely downward from a bottom surface portion of the preceding excavation portion to a natural ground, and a tunnel excavating and widening the preceding excavation portion And forming the upper half of the predetermined length.

このように、本発明のトンネル構築方法によれば、トンネル掘削断面の上半部より加背割が小さい先行掘削部を先行掘削した状態で、脚部補強パイルを打設して脚部補強工を施工するため、図10に示した従来技術と比べ、脚部補強工施工中の地山の緩みが防止される。その結果、本発明によれば、脚部補強工施工中におけるトンネルの変位増大や切羽崩壊が防止される。
また、本発明のトンネル構築方法では、図11に示す従来技術のように、曲線状の曲がり削孔を設け、この曲がり削孔と同様の曲率をもつように曲げた鋼管を挿入する方法ではなく、脚部補強工を施工できる必要な大きさの先行掘削部を形成した上で、脚部補強工を設けている。そのため、本発明では、複数種の工程で利用できる汎用装置(例えば、ドリルジャンボ)により、発破のための削孔や脚部補強パイルの打設を行うことができる。また、本発明では、曲がり削孔と同様の曲率に曲げた鋼管を製作する必要が無い。その結果、本発明は、上述した図11に示す従来技術のトンネル構築方法と比べ、施工コストが抑制される。
As described above, according to the tunnel construction method of the present invention, in a state where the preceding excavation portion having a smaller back split than the upper half portion of the tunnel excavation cross section has been excavated in advance, the leg reinforcement pile is provided by placing the leg reinforcement pile. Therefore, compared with the prior art shown in FIG. 10, loosening of the natural ground during the leg reinforcement work is prevented. As a result, according to the present invention, an increase in the displacement of the tunnel and the collapse of the face during the leg reinforcement work are prevented.
Further, the tunnel construction method of the present invention is not a method of providing a curved bent hole and inserting a bent steel pipe having the same curvature as the bent hole as in the prior art shown in FIG. The leg reinforcement work is provided after the preceding excavation part of a necessary size capable of constructing the leg reinforcement work is formed. Therefore, in the present invention, a drilling hole for blasting or a leg reinforcement pile can be placed by a general-purpose apparatus (for example, a drill jumbo) that can be used in a plurality of types of processes. Moreover, in this invention, it is not necessary to manufacture the steel pipe bent by the curvature similar to the bending hole. As a result, the construction cost of the present invention is suppressed as compared with the conventional tunnel construction method shown in FIG.

また、前記脚部補強パイルを打設する工程では、複数の脚部補強パイルを地山に打設すると共に、複数の脚部パイルの上端部を支持鋼板により連結し、鋼製支保工を建込む工程で、鋼製支保工の脚部を、脚部補強パイルを連結した支持鋼板の上に設置することが望ましい。
このように、本発明では、地山に打設された複数の脚部補強パイルを支持鋼板により連結して、その支持鋼板上に鋼製支保工を設置している。その結果、本発明によれば、上半先進掘削工程において、鋼製支保工の建込み直後から地山荷重が脚部補強工に伝達されて、脚部補強工による支持力が発揮されるため、鋼製支保工の脚部沈下の抑制効果を高めることができる。
Further, in the step of placing the leg reinforcement piles, a plurality of leg reinforcement piles are placed on the ground and the upper ends of the plurality of leg piles are connected by a supporting steel plate to construct a steel support construction. It is desirable to install the legs of the steel support on the supporting steel plate to which the leg reinforcement piles are connected.
As described above, in the present invention, a plurality of leg portion reinforcing piles placed on a natural ground are connected by a supporting steel plate, and a steel support is installed on the supporting steel plate. As a result, according to the present invention, in the upper half advanced excavation process, since the natural ground load is transmitted to the leg reinforcement work immediately after the steel support construction, the supporting force by the leg reinforcement work is exhibited. Moreover, the inhibitory effect of the leg subsidence of the steel support can be enhanced.

また、複数の前記脚部補強パイルは、それぞれ異なる打設角度で地中に打設され、前記脚部補強パイルを打設する工程では、前記打設された脚部補強パイルの各々の上端部に球面座金を取り付け、複数の前記脚部補強パイルの上端部を、該球面座金を介して支持鋼板により連結することが望ましい。
このように、複数の脚部補強パイルの上端部を、球面座金を介して支持鋼板により連結することにより、異なる打設角度で地中に打設された脚部補強パイルを、支持鋼板で連結することができる。
The plurality of leg portion reinforcing piles are driven into the ground at different driving angles, and in the step of driving the leg portion reinforcing piles, the upper end portions of each of the placed leg portion reinforcing piles It is desirable that a spherical washer is attached to the upper end portions of the plurality of leg portion reinforcing piles with a supporting steel plate via the spherical washer.
In this way, by connecting the upper ends of a plurality of leg reinforcement piles with a support steel plate via a spherical washer, the leg reinforcement piles placed in the ground at different placement angles are connected with the support steel plate. can do.

本発明によれば、トンネル施工中に、トンネルの変位増大や切羽崩壊を招くことを防止できると共に、施工コストの増加を抑制したトンネルの構築方法及び当該トンネルの構築方法により構築されたトンネルを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while constructing a tunnel, it is possible to prevent an increase in displacement of the tunnel and collapse of the face, and provide a tunnel construction method that suppresses an increase in construction cost and a tunnel constructed by the tunnel construction method. can do.

本実施形態のトンネル構築方法の施工手順を示したフローチャートであり、トンネル上半部掘削の施工手順を示している。It is the flowchart which showed the construction procedure of the tunnel construction method of this embodiment, and has shown the construction procedure of tunnel upper half excavation. 本実施形態のトンネル構築方法の施工手順を示したフローチャートであり、トンネル下半部掘削の施工手順を示している。It is the flowchart which showed the construction procedure of the tunnel construction method of this embodiment, and has shown the construction procedure of tunnel lower half excavation. 本実施形態のトンネル構築方法に用いられるドリルジャンボを示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the drill jumbo used for the tunnel construction method of this embodiment. 本実施形態のトンネル構築方法におけるトンネル上半部の先行掘削工程を説明するためのトンネル上半部の横断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the cross section of the upper half part of the tunnel for demonstrating the prior | preceding excavation process of the upper half part of the tunnel in the tunnel construction method of this embodiment. 本実施形態のトンネル構築方法におけるトンネル上半部の先行掘削工程を説明するためのトンネル縦断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the tunnel longitudinal cross-section for demonstrating the prior | preceding excavation process of the upper half part of the tunnel in the tunnel construction method of this embodiment. 本実施形態のトンネル構築方法におけるトンネル上半部の先行掘削工程を説明するためのトンネル縦断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the tunnel longitudinal cross-section for demonstrating the prior | preceding excavation process of the upper half part of the tunnel in the tunnel construction method of this embodiment. 本実施形態のトンネル構築方法において、地中に打設した複数の脚部パイルの連結構造を示した模式図である。In the tunnel construction method of this embodiment, it is the schematic diagram which showed the connection structure of the some leg pile piled up in the ground. 本実施形態のトンネル構築方法におけるトンネル上半部の先行掘削工程を説明するためのトンネル横断面を示した模式図であり、掘削したトンネル上半部に支保工が設置されている状態を示した模式図である。It is the model which showed the tunnel cross section for demonstrating the prior | preceding excavation process of the upper half part of the tunnel in the tunnel construction method of this embodiment, and showed the state where the support work was installed in the excavated tunnel upper half part It is a schematic diagram. 本実施形態のトンネル構築方法におけるトンネル下半部の掘削工程を説明するためのトンネル横断面を示した模式図であり、先行掘削したトンネル上半部に対応するトンネル下半部を掘削した状態を示した模式図である。It is the model which showed the tunnel cross section for demonstrating the excavation process of the lower half part of the tunnel in the tunnel construction method of this embodiment, The state which excavated the lower half part of the tunnel corresponding to the upper half part of the tunnel excavated ahead It is the shown schematic diagram. 従来技術のトンネル構築方法におけるトンネル上半部を構築するための施工手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the construction procedure for constructing | assembling the upper half part of a tunnel in the tunnel construction method of a prior art. 従来技術のトンネル構築方法におけるトンネル上半部の施工手順を説明するためのトンネル縦断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the tunnel longitudinal cross-section for demonstrating the construction procedure of the upper half part of the tunnel in the tunnel construction method of a prior art.

以下、本発明の実施形態のトンネル構築方法について図面を用いて説明する。
本実施形態のトンネル構築方法は、上部半断面先進工法によるトンネル構築方法であり、「図1に示す上半先進掘削工程」及び「図2に示す下半掘削工程」を順次繰り返すことにより、所望長さのトンネルを構築するものである。また、本実施形態では、図3に示すドリルジャンボDにより、発破のための削孔及び脚部補強パイル21の打設を行うようになっており、上述した図11に示す従来技術のトンネル構築方法のように、専用装置(曲がりボーリングマシン)を用いる必要がない施工方法を採用している。
Hereinafter, a tunnel construction method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The tunnel construction method of the present embodiment is a tunnel construction method based on the upper half cross-section advanced construction method, and is desired by sequentially repeating the “upper half advanced excavation step shown in FIG. 1” and the “lower half excavation step shown in FIG. 2”. Build a long tunnel. Further, in the present embodiment, the drill jumbo D shown in FIG. 3 is used to pierce the hole for blasting and the leg reinforcement pile 21, and the above-described conventional tunnel construction shown in FIG. A construction method that does not require the use of a dedicated device (curved boring machine) is adopted.

また、本実施形態のトンネル構築方法は、図1に示す上半先進掘削工程(特に、S11〜S14)に特徴があり、上半先進掘削工程以外は、周知技術と同じである。そのため、以下では、本実施形態の特徴的な工程を詳細に説明し、周知技術と同じ工程の説明を簡略化する。   The tunnel construction method of the present embodiment is characterized by the upper half advanced excavation process (particularly, S11 to S14) shown in FIG. 1 and is the same as the well-known technique except for the upper half advanced excavation process. Therefore, below, the characteristic process of this embodiment is demonstrated in detail and description of the same process as a well-known technique is simplified.

先ず、図1に示す上半先進掘削工程を説明する。
図示するように、本実施形態のトンネル構築方法では、上半先進掘削工程において、掘削予定となっているトンネル掘削断面の上半部(トンネル上半部)全体の掘削に先立って、上半部の下方両側部を先行掘削し(S11)、トンネル上半部の下方両側にそれぞれ先行部(先行掘削部)10を形成する。
First, the upper half advanced excavation process shown in FIG. 1 will be described.
As shown in the figure, in the tunnel construction method of the present embodiment, in the upper half advanced excavation process, prior to excavation of the entire upper half of the tunnel excavation section (upper half of the tunnel) scheduled to be excavated, the upper half Are preceded excavation (S11), and leading portions (preceding excavation portions) 10 are respectively formed on both lower sides of the upper half of the tunnel.

具体的には、S11では、図4(a)及び図5に示すように、掘削予定のトンネル上半部のうち、その下方両側部を、トンネルの軸方向(図示するZ方向)に所定長さ寸法(t1)、先行掘削して先行部10を形成する。この所定長さ寸法(t1)は、トンネル上半部の軸方向に所定間隔を開けて複数設置される鋼製支保工31の建込み間隔(t2)と同じ長さになっている(図5(b)参照)。なお、鋼製支保工31は、例えば、「t1=t2=1000mm」の間隔で設置される。   Specifically, in S11, as shown in FIG. 4A and FIG. 5, the lower both sides of the upper half of the tunnel to be excavated have a predetermined length in the axial direction of the tunnel (Z direction in the figure). The leading portion 10 is formed by leading excavation with a length (t1). This predetermined length dimension (t1) is the same length as the installation interval (t2) of a plurality of steel supporters 31 installed at predetermined intervals in the axial direction of the upper half of the tunnel (FIG. 5). (See (b)). The steel support 31 is installed at intervals of “t1 = t2 = 1000 mm”, for example.

すなわち、S11では、掘削予定のトンネル上半部のうち、その下方両側部を、トンネル上半部に設置する鋼製支保工31の建込み間隔(t2)と同じ長さ寸法(t1)分だけ、切羽11からトンネルの軸方向(Z方向)に向けて先行掘削する。先行部10の掘削はブレーカー及びバックホウで行う。尚、図5(a)は、上半先進掘削工程において、脚部補強工20及び鋼製支保工31が設けられる前に、地山1に先行掘削部10を形成した状態を示している。また、図5(b)は、切羽11まで脚部補強工20及び鋼製支保工31が設けられた状態において、切羽11から先行部10を掘削した状態を示している。   That is, in S11, among the upper half part of the tunnel scheduled to be excavated, the lower both side parts are the same length dimension (t1) as the installation interval (t2) of the steel support 31 installed in the upper half part of the tunnel. The preceding excavation is performed from the face 11 toward the axial direction of the tunnel (Z direction). The leading portion 10 is excavated by a breaker and a backhoe. 5A shows a state in which the preceding excavation part 10 is formed in the natural ground 1 before the leg reinforcement 20 and the steel support 31 are provided in the upper half advanced excavation process. FIG. 5B shows a state in which the leading portion 10 is excavated from the face 11 in a state where the leg reinforcement 20 and the steel support 31 are provided up to the face 11.

また、S11において形成する先行部(先行掘削部)10の高さ寸法(h1)及び幅寸法(W1)は、特に限定されるものではないが(図4(a)参照)、例えば、「h1=2000mm」程度とし、「W1=2000mm」程度とするとよい。このように、先行部(先行掘削部)10の高さ寸法(h1)及び幅寸法(W1)を設定すると、ドリルジャンボD(図3参照)により脚部補強パイル21を打設する際の作業領域が確保できる(脚部補強工20を設置するために必要な最小限の作業領域が確保できる)。   Further, the height dimension (h1) and the width dimension (W1) of the leading portion (preceding excavation portion) 10 formed in S11 are not particularly limited (see FIG. 4A), but for example, “h1 = 2000 mm "and" W1 = 2000 mm ". As described above, when the height dimension (h1) and the width dimension (W1) of the leading part (preceding excavation part) 10 are set, the work when the leg reinforcing pile 21 is driven by the drill jumbo D (see FIG. 3). An area can be secured (a minimum work area necessary for installing the leg reinforcement 20 can be secured).

そして、S11の先行掘削により先行部10を形成すると、次に、先行部10に一次吹付けコンクリート施工を行う(S12)。具体的には、S11の先行掘削により形成された先行部10の地山掘削面に一次吹き付けコンクリート施工を行い、先行部10の内壁面に、一次吹き付けコンクリート層(説明の便宜上、「先行部コンクリート層」という)を形成する。なお、先行掘削部分の地山1に崩壊の虞がない場合には、先行部10に吹付けコンクリート施工を行う本工程(S12)を省略することができる。   And if the preceding part 10 is formed by the preceding excavation of S11, next, a primary shotcrete construction will be performed to the preceding part 10 (S12). Specifically, primary spray concrete construction is performed on the ground excavation surface of the preceding portion 10 formed by the preceding excavation of S11, and the primary spray concrete layer (for convenience of explanation, “preceding portion concrete” is applied to the inner wall surface of the preceding portion 10. Layer)). In addition, when there is no possibility of collapse in the natural ground 1 of a preceding excavation part, this process (S12) which performs spray concrete construction to the preceding part 10 can be abbreviate | omitted.

S12により先行部10に先行部コンクリート層が形成されると、次に、先行部10の底面部10aに脚部補強パイル21を打設すると共に、この打設した脚部補強パイル21の管内に経時固化材を注入して脚部補強工20を設ける(S13)。   When the preceding concrete layer is formed on the leading portion 10 by S12, next, the leg reinforcing pile 21 is placed on the bottom surface portion 10a of the leading portion 10, and the leg reinforcing pile 21 is placed in the pipe. A time-strengthening material is injected to provide a leg reinforcement 20 (S13).

具体的には、S13では、図6(a)に示すように、先行掘削して形成された先行部(先行掘削部)10の底面部10aから地山1(地中)に斜め下向きに、複数の脚部補強パイル21を打設する。図示する例では、3本の脚部補強パイル21を、それぞれ、異なる打設角度で地中に打設している。
この脚部補強パイル21は、例えば、両端が貫通した中空管状に形成されており(中空円筒状の鋼管などで形成されており)、その周壁に吐出孔が複数穿設されている。尚、脚部補強パイル21の打設は、例えば、2重管工法により行われる。
Specifically, in S13, as shown in FIG. 6A, the bottom portion 10a of the preceding portion (preceding excavation portion) 10 formed by preceding excavation is inclined obliquely downward to the natural ground 1 (underground). A plurality of leg portion reinforcing piles 21 are provided. In the illustrated example, the three leg portion reinforcing piles 21 are respectively placed in the ground at different placement angles.
The leg reinforcing pile 21 is formed, for example, in a hollow tubular shape with both ends penetrating (formed of a hollow cylindrical steel pipe or the like), and a plurality of discharge holes are formed in the peripheral wall thereof. The leg reinforcing pile 21 is placed by, for example, a double pipe method.

また、S13では、地中に脚部補強パイル21を打設すると、この打設された脚部補強パイル21の上端部開口から、脚部補強パイル21の管内にセメントモルタル等の経時固化材を充填する。この経時固化材は、脚部補強パイル21の管内に充填され固化すると共に、脚部補強パイル21の周壁に形成した吐出孔から脚部補強パイル21の外周囲に吐出し、地山1内に固化材が浸透固化される。これにより図4(b)に示すように、脚部補強工20が構築される。   In S13, when the leg reinforcing pile 21 is placed in the ground, a time-solidifying material such as cement mortar is introduced into the pipe of the leg reinforcing pile 21 from the upper end opening of the placed leg reinforcing pile 21. Fill. This time-solidified material is filled in the pipe of the leg reinforcement pile 21 and solidified, and is discharged from the discharge hole formed in the peripheral wall of the leg reinforcement pile 21 to the outer periphery of the leg reinforcement pile 21 and into the natural ground 1. The solidified material is permeated and solidified. Thereby, as shown in FIG.4 (b), the leg reinforcement 20 is constructed | assembled.

また、S13では、地中に打設した複数本の脚部補強パイル21の頭部を、矩形板状の支持鋼板40(例えば、厚さ寸法が20mm程度の支持鋼板40)により連結する作業が行われる。具体的には、図7に示すように、地中に打設した各脚部補強パイル21の頭部に(頭部の筒内に)、球面座金50を設置し、設置した球面座金50の一方面に支持鋼板40を取り付ける(溶接等により取り付ける)。これにより、打設角度の異なる複数の脚部補強パイル21が、矩形板状の支持鋼板40により連結される。すなわち、各先行部10の底面部10aから地山1に打設された3本の脚部補強パイル21が、1枚の支持鋼板により連結される。
また、支持鋼板40の上面には、下記に示す上半拡幅掘削後に、鋼製支保工(上半鋼製支保工)31が建込まれる。なお、図7の符号61は、上半先進掘削工程の後に行われるトンネル下半部掘削工程において建込まれる鋼製支保工(下半鋼製支保工)を示している。
Moreover, in S13, the operation | work which connects the head of the several leg part reinforcement pile 21 laid in the ground with the rectangular steel plate support steel 40 (for example, the support steel plate 40 about 20 mm in thickness dimension) is carried out. Done. Specifically, as shown in FIG. 7, a spherical washer 50 is installed at the head of each leg reinforcing pile 21 placed in the ground (in the cylinder of the head), and the installed spherical washer 50 A support steel plate 40 is attached to one side (attached by welding or the like). Thereby, the several leg part reinforcement pile 21 from which a placement angle differs is connected by the support steel plate 40 of rectangular plate shape. That is, the three leg reinforcement piles 21 that are driven from the bottom surface portion 10a of each preceding portion 10 to the natural ground 1 are connected by one supporting steel plate.
A steel support (upper half steel support) 31 is built on the upper surface of the support steel plate 40 after the upper half widening excavation shown below. In addition, the code | symbol 61 of FIG. 7 has shown the steel support work (lower half steel support work) built in the tunnel lower half excavation process performed after an upper half advanced excavation process.

S13により脚部補強工20が設けられると、次に、上半拡幅掘削工程を行い、先行部10の幅及び高さが広げられ、図4(c)に示すように、切羽11から所定長さ寸法t1だけ掘削されたトンネルの上半部が形成(掘削)される(S14)。これにより、図6(a)に示す切羽11は、トンネル軸方向(Z方向)に、所定長さ寸法(t1=t2)分だけ前進して、図6(b)に示す状態になる。
尚、S14の上半拡幅掘削工程において、先行部10に形成された先行部コンクリート層は取り除かれる。
When the leg portion reinforcement work 20 is provided by S13, the upper half widening excavation process is performed next, and the width and height of the leading portion 10 are widened. As shown in FIG. The upper half of the tunnel excavated by the length t1 is formed (excavated) (S14). As a result, the face 11 shown in FIG. 6A moves forward by a predetermined length dimension (t1 = t2) in the tunnel axis direction (Z direction) and enters the state shown in FIG. 6B.
In the upper half widening excavation step of S14, the preceding concrete layer formed in the preceding part 10 is removed.

そして、S14によりトンネル上半部が掘削されると、S15〜S18の各工程が行われる。   And if the upper half part of a tunnel is excavated by S14, each process of S15-S18 will be performed.

具体的には、S15では、S14により掘削されたトンネル上半部の地山掘削面に一次吹き付けコンクリート施工を行い、地山掘削面に一次吹き付けコンクリート層(図示せず)を薄く形成する。   Specifically, in S15, primary spray concrete construction is performed on the ground excavation surface of the upper half of the tunnel excavated in S14, and a primary spray concrete layer (not shown) is thinly formed on the natural ground excavation surface.

また、S16では、一次吹き付け層の内面側に、トンネル上半部の内壁面(地山掘削面)に沿った形状に湾曲したアーチ状の鋼製支保工31を密着するように設置する。
尚、アーチ状の鋼製支保工31は、H鋼により形成されており、その下端両側には、脚部31a(図7参照)が設けられている。そして、鋼製支保工31の脚部31aが、地中に打設された脚部補強パイル21に連結された支持鋼板40の上面に建込まれる。
Moreover, in S16, it installs so that the arch-shaped steel support 31 curved in the shape along the inner wall surface (ground excavation surface) of an upper half part of a tunnel may closely_contact | adhere to the inner surface side of a primary spray layer.
In addition, the arch-shaped steel support 31 is formed of H steel, and leg portions 31a (see FIG. 7) are provided on both sides of the lower end thereof. And the leg part 31a of the steel support 31 is built in the upper surface of the support steel plate 40 connected with the leg reinforcement pile 21 cast | placed in the ground.

また、S17では、二次吹き付けコンクリート施工が行われ、トンネル上半部の内壁面に所定厚みの二次吹き付けコンクリート層35が形成される(図8参照)。このとき鋼製支保工31は、その表面が二次吹き付けコンクリート層35の表面と略一致するように埋設される(鋼製支保工31のアーチ形状に沿って、鋼製支保工31の内側フランジの位置まで、二次吹き付け層35が形成される)。   In S17, secondary spray concrete construction is performed, and a secondary spray concrete layer 35 having a predetermined thickness is formed on the inner wall surface of the upper half of the tunnel (see FIG. 8). At this time, the steel support 31 is embedded so that the surface thereof substantially coincides with the surface of the secondary sprayed concrete layer 35 (in accordance with the arch shape of the steel support 31, the inner flange of the steel support 31 is The secondary spray layer 35 is formed up to the position of

S18では、二次吹き付けコンクリート層35を貫通するようにしてロックボルト45が打設され、その内端に締着板(図示せず)を装着して、ロックボルト45を固定する(図8参照)。尚、図8(後述する図9も同様)では、図面を見易くするために、トンネル上半部の左右両側に、ロックボルト45が各1本打設されているが、実際には複数本のロックボルト45が打設される(ロックボルト45は、トンネル上半部の掘削周面から外方に地山1に放射状に打設して、地山1に縫着される)。   In S18, a lock bolt 45 is driven so as to penetrate the secondary sprayed concrete layer 35, and a fastening plate (not shown) is attached to the inner end thereof to fix the lock bolt 45 (see FIG. 8). ). In FIG. 8 (the same applies to FIG. 9 to be described later), in order to make the drawing easier to see, one lock bolt 45 is provided on each of the left and right sides of the upper half of the tunnel. A rock bolt 45 is driven (the lock bolt 45 is radially driven to the natural ground 1 outward from the excavation peripheral surface of the upper half of the tunnel and is sewn to the natural ground 1).

そして、S15〜S18の各工程が行われた結果、トンネル上半部が所定距離L(例えば、30m〜50m)の長さになると、図2のトンネル下半部掘削工程に移行し、S21のトンネルの下部掘削が行われる(図9参照)。その後、掘削されたトンネル下半部の地山掘削面にコンクリートを吹付ける一次吹き付けコンクリート工程(S22)と、S22により形成された一次吹き付け層に、鋼製支保工(下半鋼製支保工)を建込む工程(S23)と、下半鋼製支保工の内側フランジの位置まで、コンクリートを吹付ける二次吹付けコンクリート工程(S24)と、二次吹付け層にロックボルトを打設する工程(S25)とが順番に行われる。
尚、図2の下部掘削工程は、トンネル下半部が所定距離Lの長さまで形成されるまで行われ、トンネル下半部が所定距離Lの長さまで形成されると図1の上半先進掘削工程に戻る。
And as a result of each process of S15-S18, when the upper half part of a tunnel becomes the length of predetermined distance L (for example, 30m-50m), it will transfer to the tunnel lower half part excavation process of FIG. The lower part of the tunnel is excavated (see FIG. 9). After that, the primary spraying concrete process (S22) in which concrete is sprayed onto the ground excavation surface in the lower half of the excavated tunnel, and the steel support (lower half steel support) in the primary spray layer formed by S22 Step (S23), a secondary spraying concrete step (S24) for blowing concrete to the position of the inner flange of the lower half steel support, and a step for placing a lock bolt on the secondary spraying layer (S25) are performed in order.
2 is performed until the lower half of the tunnel is formed to a length of a predetermined distance L. When the lower half of the tunnel is formed to a length of a predetermined distance L, the upper half advanced excavation in FIG. Return to the process.

このように、本実施形態では、上半先進掘削工程において、上半部全体の掘削に先立って、トンネル上半部より加背割が小さい先行部10を掘削する。また、トンネル上半部より加背割が小さい先行部10を掘削した状態で、脚部補強工20を施工するため、図10に示した従来技術と比べ、脚部補強工20施工中の地山の緩みが防止される。その結果、本実施形態によれば、脚部補強工20施工中におけるトンネルの変位増大や切羽崩壊が防止される。   Thus, in this embodiment, in the upper half advanced excavation process, prior to excavation of the entire upper half, the leading portion 10 having a lower back split than the upper half of the tunnel is excavated. Further, in order to construct the leg reinforcement 20 in a state where the leading portion 10 having a smaller profile than the upper half of the tunnel is excavated, the ground during the leg reinforcement 20 construction is compared with the conventional technique shown in FIG. Mountain loosening is prevented. As a result, according to the present embodiment, an increase in tunnel displacement and face collapse during construction of the leg reinforcement 20 is prevented.

また、本実施形態のトンネル構築方法によれば、上半先進掘削工程において、鋼製支保工21の建込み直後から地山荷重が脚部補強工20に伝達されて、脚部補強工20による支持力が発揮されるため、鋼製支保工21の脚部沈下の抑制効果を高めることができる。
また、本実施形態のトンネル構築方法は、図11に示す従来技術のように「曲線状の曲がり削孔を設け、この曲がり削孔に、曲がり削孔と同じ曲率で曲げた鋼管を挿入する工程」を採用したものではないため、図11に示す従来技術のトンネル構築方法と比べ、施工コストが抑制される。
Further, according to the tunnel construction method of the present embodiment, in the upper half advanced excavation process, the ground load is transmitted to the leg reinforcement 20 immediately after the steel support 21 is built, and the leg reinforcement 20 Since the supporting force is exhibited, the effect of suppressing the leg settlement of the steel support 21 can be enhanced.
Moreover, the tunnel construction method of this embodiment is a process of “providing a curved curved hole and inserting a steel pipe bent at the same curvature as the curved hole into the curved hole, as in the prior art shown in FIG. Therefore, the construction cost is reduced as compared with the conventional tunnel construction method shown in FIG.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible within the range of the summary.

例えば、本実施形態では、上半先進掘削工程において、先行掘削する所定長さ寸法(t1)が、トンネル上半部の軸方向(図4に示すZ方向)に所定間隔を開けて複数設置される鋼製支保工31の建込み間隔(t2)と同じ長さになされているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、先行掘削する所定長さ寸法(t1)が、前記鋼製支保工31の建込み間隔(t2)の2倍や3倍程度の長さ寸法であってもよい。
また、先行部10の高さ寸法(h1)及び幅寸法(W1)は、脚部補強工20を設置するために必要な最小限の作業領域が確保できる大きさであればよい。
For example, in the present embodiment, in the upper half advanced excavation process, a plurality of predetermined length dimensions (t1) to be excavated are set at predetermined intervals in the axial direction (Z direction shown in FIG. 4) of the upper half of the tunnel. However, the present invention is not particularly limited to this length. For example, the predetermined length dimension (t1) for the excavation may be a length dimension that is about twice or three times the erection interval (t2) of the steel support 31.
Moreover, the height dimension (h1) and the width dimension (W1) of the preceding part 10 should just be a magnitude | size which can ensure the minimum work area | region required in order to install the leg part reinforcement work 20. FIG.

1・・・地山
10・・・先行部(先行掘削部)
10a・・・底面部
11・・・切羽
20・・・脚部補強工
21・・・脚部補強パイル
31・・・鋼製支保工
31a・・・脚部
35・・・二次吹き付けコンクリート層
40・・・支持鋼板
45・・・ロックボルト
1 ... natural ground 10 ... preceding part (preceding excavation part)
10a ... bottom 11 ... face 20 ... leg reinforcement 21 ... leg reinforcement pile 31 ... steel support 31a ... leg 35 ... secondary sprayed concrete layer 40 ... support steel plate 45 ... lock bolt

Claims (4)

上部半断面先進工法によるトンネル構築方法であって、
トンネル掘削断面の上半部の下方両側部を、トンネルの軸方向に所定長さ先行掘削して先行掘削部を形成する工程と、
前記先行掘削部の底面部から地山に斜め下向きに、中空管状に形成された脚部補強パイルを打設する工程と、
前記先行掘削部を拡幅掘削してトンネルの上半部を前記所定長さ形成する工程とを有することを特徴とするトンネル構築方法。
It is a tunnel construction method by the upper half section advanced construction method,
A step of pre-excavating a predetermined length in the axial direction of the tunnel on both lower sides of the upper half of the tunnel excavation section to form a pre-excavation portion;
Placing a leg reinforcing pile formed in a hollow tubular shape obliquely downward from a bottom surface of the preceding excavation part to a natural ground; and
And a step of widening the preceding excavation part to form the upper half of the tunnel with the predetermined length.
前記脚部補強パイルを打設する工程では、複数の脚部補強パイルを地山に打設すると共に、複数の脚部パイルの上端部を支持鋼板により連結し、
鋼製支保工を建込む工程で、鋼製支保工の脚部を、脚部補強パイルを連結した支持鋼板の上に設置することを特徴とする請求項1記載のトンネル構築方法。
In the step of placing the leg reinforcement piles, the plurality of leg reinforcement piles are placed on the ground, and the upper ends of the plurality of leg piles are connected by a supporting steel plate,
The tunnel construction method according to claim 1, wherein, in the step of building the steel support, the legs of the steel support are installed on the support steel plate to which the leg reinforcement piles are connected.
複数の前記脚部補強パイルは、それぞれ異なる打設角度で地中に打設され、
前記脚部補強パイルを打設する工程では、前記打設された脚部補強パイルの各々の上端部に球面座金を取り付け、複数の前記脚部補強パイルの上端部を、該球面座金を介して支持鋼板により連結することを特徴とする請求項2記載のトンネル構築方法。
The plurality of leg portion reinforcing piles are driven into the ground at different driving angles,
In the step of placing the leg reinforcing pile, a spherical washer is attached to each upper end of the placed leg reinforcing pile, and the upper ends of the plurality of leg reinforcing piles are interposed via the spherical washers. The tunnel construction method according to claim 2, wherein the tunnels are connected by a supporting steel plate.
請求項1〜3のいずれかに記載のトンネル構築方法により構築されたトンネル。

A tunnel constructed by the tunnel construction method according to claim 1.

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