JP2018131865A - トンネル支保工 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル支保工を建て込む際の手間の低減化を可能とし、ひいては、トンネル工事の工期短縮を図ることを可能としたトンネル支保工を提案する。【解決手段】複数の支保部材４１を連結することにより形成されたトンネル支保工４であって、支保部材４１の端部には継手板４３，４４が設けられており、支保部材４１同士は継手板４３，４４同士を突き合わせた状態で連結されており、一方の継手板４３には、突起４６が形成されていて、他方の継手板４４には突起４６が挿入される穴４７が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、トンネル支保工に関する。

ＮＡＴＭ等の山岳トンネル工法では、掘削により露出した地山面に吹き付けられた吹付けコンクリート、地山面に沿って組み立てられたトンネル支保工および地山に打設されたロックボルト等のトンネル支保構造により安全性を確保している。
トンネル支保工は、複数の支保部材同士を連結することにより所定の形状（アーチ状）に形成するのが一般的である。例えば、特許文献１には、支保工の端部に設けられた接続板同士をボルト接合する構成が開示されている。また、特許文献２には、一対のコンクリートプレキャスト板をトンネル頂部においてボルト接合する構成が開示されている。

トンネル支保工を建て込む（組み立てる）際には、エレクター台車やドリルジャンボ等の重機により支保部材を支持した状態で、隣り合う支保部材の接合部（継手板、接続板等）を突き合わせた状態でボルト接合する（例えば、特許文献３参照）。

特公平０３−０４４６４０号公報 実公平０６−０４９６７６号公報 特開平１１−２２９７９６号公報

重機を操作することによって、支保部材の接合部のボルト孔同士を重ね合わせる作業は、ボルト孔の位置決めに細かい調整が必要なため、重機の操作が難しく、工期短縮化の妨げとなっていた。
そのため、本発明は、トンネル支保工を建て込む際の手間の低減化を可能とし、ひいては、トンネル工事の工期短縮を図ることを可能としたトンネル支保工を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、複数の支保部材を連結することにより形成されたトンネル支保工であって、前記支保部材の端部には継手板が設けられており、前記支保部材同士は前記継手板同士を突き合わせた状態で連結されており、一方の支保部材の前記継手板には突起が形成されていて、他方の支保部材の前記継手板には前記突起が挿入される穴が形成されていることを特徴とする。なお、穴は有底であってもよいし、無底であってもよい。
かかるトンネル支保工によれば、一方の継手板の表面に形成された突起を他方の継手板の穴に挿入することで、支保部材の位置合わせが完了する。そのため、重機を利用したトンネル支保工の組み立て作業を簡易に行うことができ、その結果、工期短縮化に寄与する。また、支保部材同士の位置合わせが容易なため、支保部材同士を確実に連結することを目的としてボルト接合する際の施工性も向上する。

一方の前記継手板に前記突起が２つ以上形成されており、他方の前記継手板に前記穴が２つ以上形成されていれば、より簡易に位置合わせ作業を行うことが可能となる。なお、前記継手板には、突起および穴の両方が形成されていてもよい。
また、前記突起が半球状であれば、突起がガイドとなって、より簡易に支保部材同士の位置調整を行うことができる。また、前記穴が半球状の突起の直径と同等の直径を有していれば、突起と穴とが係合するため、支保部材同士の接合性が向上する。
さらに、支保部材同士は、前記突起または前記穴の坑口側に形成された貫通孔に挿通させたボルトにより前記継手板同士が接合すればよい。すなわち、突起と穴との係合によりせん断を負担するため、坑口側のみでボルト接合することで支保部材同士の接合性を確保することができる。そのため、ボルトの締結に要する手間を削減することで工期短縮化を図ることができる。

本発明のトンネル支保工によれば、建て込む際の手間の低減化を可能とし、ひいては、トンネル工事の工期短縮化を図ることが可能となる。

（ａ）は本実施形態に係るトンネルを示す断面図、（ｂ）はトンネル支保構造を示す縦断図である。 本実施形態のトンネル支保工を示す立面図である。 （ａ）は一方の継手板を示す断面図、（ｂ）は同継手板の正面図、（ｃ）は他方の継手板を示す断面図、（ｄ）は同継手板の正面図である。 （ａ）は支保部材同士の連結状況を示す横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

本実施形態では、図１（ａ）に示すように、ＮＡＴＭによりトンネル１を構築する場合において、掘削により露出した地山面に沿って形成されるトンネル支保構造２について説明する。本実施形態のトンネル支保構造２は、図１（ｂ）に示すように、吹付けコンクリート３、トンネル支保工４およびロックボルト５を備えている。
吹付けコンクリート３およびトンネル支保工４は、アーチ状（馬蹄形状）に形成されている。なお、吹付けコンクリート３およびトンネル支保工４の形状は限定されるものではなく、リング状であってもよい。

トンネル支保構造２は、地山Ｇの掘削により露出した地山Ｇに対して一次吹付け３１（吹付けコンクリート３の一部）を行った後、トンネル支保工４を建て込み、さら二次吹付け３２（吹付けコンクリート３の残り部分）およびロックボルト５の打設を行うことにより形成する。吹付けコンクリート３の吹付け厚さ（一次吹付け３１および二次吹付け３２の吹付け厚さ）や、吹付けコンクリート３の配合等は、地山状況に応じて適宜変更することが可能である。また、吹付けコンクリート３は、必ずしも複数の層（一次吹付け３１および二次吹付け３２）に分ける必要はない。

ロックボルト５の打設は、トンネル１の周囲の地山に対してロックボルト孔（図示せず）を穿孔し、このロックボルト孔にロックボルト５を挿入することにより行う。なお、ロックボルト５は、必要に応じて施工すればよく、地山状況によっては省略してもよい。また、ロックボルト５に代えてフォアポーリング工法やＡＧＦ工法等を採用してもよい。さらに、必要に応じて補助工法を組み合わせてもよい。また、ロックボルト５は、一次吹付け３１の施工後に、トンネル支保工４の建て込みとともに打設してもよい。

トンネル支保工４は、前回の施工サイクルで建て込まれたトンネル支保工４から所定の間隔をあけて建て込む。なお、トンネル支保工４の配設ピッチや鋼材寸法等は、地山状況に応じて適宜変更することが可能である。
本実施形態のトンネル支保工４は、図２に示すように、複数の支保部材４１，４２を連結することによりアーチ状に形成されている。本実施形態の支保部材４１，４２は、所定の曲率で加工されたＨ形鋼により構成されている。なお、支保部材４１，４２を構成する材料はＨ形鋼に限定されるものではなく、溝形鋼やＩ形鋼等の他の鋼材により構成してもよい。

本実施形態では、上半部分に配設される一対の上半用支保部材４１，４１と、下半部分に配設される一対の下半用支保部材４２，４２を備えている。上半用支保部材４１の一方の端部（上端部）は、他方の上半用支保部材４１に連結されており、上半用支保部材４１の他方の端部（下端部）は、下半用支保部材４２の上端に連結されている。
各支保部材４１，４２の端部には、それぞれ継手板４３，４４が設けられている。隣り合う支保部材４１，４２同士は、継手板４３，４４同士を突き合わせた状態で、ボルト接合されている。継手板４３，４４は、矩形状の鋼板により構成されていて、支保部材（Ｈ形鋼）４１，４２の端部に溶接されている。

一方の支保部材４１（４２）に設けられた一方の継手板４３には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ボルト孔４５，４５が２箇所において貫通しているとともに、２つの突起４６，４６が他方の支保部材４１側（支保部材４１の反対側）に突出している。
ボルト孔４５は、継手板４３の中心線（支保部材４１，４２のウェブ）を挟んで対向する位置にそれぞれ形成されている。なお、ボルト孔４５の配置および数は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

２つの突起４６，４６は、継手板４３の中心線（支保部材４１，４２のウェブ）よりも切羽側に並設されている。なお、突起４６の配置および数は限定されるものではなく、例えば、３つ以上形成してもよいし、継手板４３の中心線（支保部材４１，４２のウェブ）を挟んで対向する位置に突起４６を形成してもよい。本実施形態の突起４６は、半球状の頭部４６ａと、軸部４６ｂとを備えている。突起４６は、軸部４６ｂを継手板４３に形成されたネジ孔に螺合することにより、継手板４３に固定されている。なお、突起４６のうちの継手板４３から突出する部分（頭部４６ａ）の形状は半球状に限定されるものではなく、例えば、柱状や錐台状であってもよい。また、また、突起４６の頭部４６ａには、必要に応じて、ネジ孔に螺合する際に工具を差し込むための工具孔（溝）が形成されていてもよい。さらに、突起４６の形成方法（固定方法）はねじ込み式に限定されるものではなく、例えば、溶接固定してよいし、エンボス加工により形成してもよい。

他方の支保部材４１（４２）に設けられた他方の継手板４４には、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、ボルト孔４５，４５が２箇所において貫通しているとともに、２つの穴４７，４７が形成されている。
他方の継手板４４に形成されたボルト孔４５は、一方の継手板４３に形成されたボルト孔４５に対応するように、継手板４４の中心線（支保部材４１，４２のウェブ）を挟んで対向する位置にそれぞれ形成されている。

２つの穴４７，４７は、突起４６の位置に対応して、継手板４４の中心線（支保部材４１，４２のウェブ）よりも切羽側に並設されている。本実施形態の穴４７は、継手板４４を貫通しているが、穴４７は有底であってもよい。穴４７は、継手板４４を削孔することにより形成してもよいし、継手板４４にディンプル加工を施すことにより形成してもよい。穴４７は、突起４６の直径と同等の直径を有した円形を呈している。なお、穴４７の形状は、突起４６の少なくとも一部を挿入可能であれば、限定されるものではない。

支保部材４１同士を連結する際には、エレクター等の重機により支保部材４１を支持した状態で、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、継手板４３，４４同士を突き合わせるとともにボルト接合する。継手板４３，４４同士を突き合わせると、突起４６が穴４７に挿入されることで、突起４６と穴４７とが係合される。突起４６は半球状を呈しているため、継手板４３，４４同士の間に突起４６の大きさ程度のずれが生じている場合であっても、突起４６がガイドとなって、ズレが修復される。すなわち、継手板４３，４４同士のズレにより、継手板４３，４４同士を突き合わせた際に穴４７の縁が突起４６の表面に接している場合には、継手板４３，４４同士を互いに近づけることで、穴４７の縁が突起４６表面に沿って摺動するため、突起４６が穴４７に挿入されるように継手板４３，４４同士のずれが修復される。

継手板４３，４４同士を突き合わせたら、両継手板４３，４４の坑口側のボルト孔４５にボルト６の軸を挿通させるとともに、当該軸にナット７を締着することにより継手板４３，４４同士を接合する。なお、切羽側のボルト孔４５を利用したボルト接合は、必要に応じて行えばよい。

以上、本実施形態のトンネル支保工４によれば、一方の継手板４３の表面に形成された突起４６を他方の継手板４４の穴４７に挿入するだけで、支保部材の位置合わせが完了する。そのため、重機を利用した支保部材４１（４２）同士の組み立て作業を簡易に行うことができ、その結果、工期短縮化に寄与する。また、ボルト接合により、支保部材４１（４２）同士を確実に連結することができる。

半球状の突起４６によって継手板４３，４４同士のずれを修復することができるため、重機の操作が容易である。
また、穴４７が半球状の突起４６の直径と同等の直径を有しているため、突起４６と穴４７とが係合したときに、継手板４３，４４同士にずれが生じることがない。そのため、ボルト６の締め込み不足を生じることがなく、支保部材４１（４２）同士の接合性が高い。

また、２つの突起４６と２つ穴４７とを互いに係合させているので、継手板４３（４４）同士をずれなく突き合わせることができる。継手板４３（４４）同士は、突起４６と穴４７によって、切羽側において係合されているため、ボルト接合は、坑口側のボルト孔４５を利用して行えばよい。すなわち、突起４６と穴４７との係合によりせん断を負担するため、坑口側のみでボルト接合しても支保部材４１同士の接合性を確保することができる。そのため、ボルト６とナット７との締結に要する手間を削減することが可能となり、ひいては、トンネル工事の工期短縮化を図ることができる。また、切羽側での作業を減らすことで、施工時の安全性が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、本発明のトンネル支保工４が適用可能なトンネル工法は、ＮＡＴＭに限定されるものではない。
また、前記実施形態では、一方の継手板４３と他方の継手板４４にそれぞれ突起４６と穴４７が２箇所ずつ形成されている場合について説明したが、突起４６と穴４７の数は限定されるものではない。例えば、突起４６および穴４７は、各継手板４３，４４に１箇所ずつあるいは３カ所以上形成されていてもよい。また、各継手板４３，４４に突起４６と穴４７の両方が形成されていてもよい。
突起４６は、支保部材４１，４２同士を接合した後、継手板４３から取り外して、他の支保部材４１，４２に転用してもよい。
前記実施形態では、継手板４３，４４を貫通するボルト６を利用して支保部材４１同士をボルト接合する場合について説明したが、支保部材４１同士は、必ずしもボルト接合する必要はない。例えば、良好な地山の場合はボルト６を省略してもよい。

１ トンネル
２ トンネル支保構造
３ 吹付けコンクリート
４ トンネル支保工
４１，４２ 支保部材
４３，４４ 継手板
４５ ボルト孔
４６ 突起
４７ 穴
５ ロックボルト
６ ボルト
７ ナット

Claims (5)

1. 複数の支保部材を連結することにより形成されたトンネル支保工であって、
   前記支保部材の端部には継手板が設けられており、
   前記支保部材同士は、前記継手板同士を突き合わせた状態で連結されており、
   一方の支保部材の前記継手板には、突起が形成されていて、
   他方の支保部材の前記継手板には、前記突起が挿入される穴が形成されていることを特徴とする、トンネル支保工。
2. 一方の前記継手板に前記突起が２つ以上形成されており、他方の前記継手板に前記穴が２つ以上形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル支保工。
3. 前記突起が半球状であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトンネル支保工。
4. 前記穴が前記突起の直径と同等の直径を有していることを特徴とする、請求項３に記載のトンネル支保工。
5. 前記突起または前記穴の坑口側に形成された貫通孔に挿通させたボルトにより前記継手板同士が接合されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のトンネル支保工。

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