JP2617105B2

JP2617105B2 - 地下空洞の支保構造

Info

Publication number: JP2617105B2
Application number: JP62176159A
Authority: JP
Inventors: 満久柏瀬; 亜夫竹林
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPS6421200A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、トンネル、あるいは地下発電所や石油の
岩盤内備蓄施設等の大規模地下空洞の支保構造に関する
ものである。

「従来の技術およびその問題点」上記のような地下空洞に対して採用される支保構造と
しては、アーチ部を掘削した後に鉄筋コンクリートによ
って巻き立てを行うものが従来最も一般的であるが、こ
のような支保構造では工期や工費の点で難があるので、
近年、いわゆるNATM（New Austrian Tunnelling Metho
d）理論に基づいて、吹付けコンクリートとロックアン
カーによって支保する構造も採用されるようになってき
ている。第５図、第６図にその支保構造の一例を示す。

第５図は地下空洞の断面を示し、図中の符号１は掘削
された岩盤Ｇ表面に吹き付けられて形成された吹付けコ
ンクリート、２…は空洞内部から岩盤内に打設された長
尺のロックアンカーである。

吹付けコンクリート１は第６図に示すように複数層
（第６図の場合は４層）から形成されており、第６図の
場合、表面側の第４層1aはスチールファイバを混入した
ファイバコンクリートが用いられていて剪断破壊に対す
る充分な強度が確保されているとともに、第３層1bと第
２層1cの間、第２層1cと第１層1dとの間には、吹付けコ
ンクリート１の靭性を高めるための溶接金網3,4がそれ
ぞれ配されている。また、ロックアンカー２…は、岩盤
Ｇに形成されたボアホール５内にシース管６を配し、そ
のシース管６内に配したPC鋼材７を緊張して定着するこ
とにより、その緊張力によって岩盤Ｇを支保するもので
ある。第６図における符号８はロックアンカー２の緊張
力に対する補強用鉄筋である。

ところで、上記の吹付けコンクリート１とロックアン
カー２を主体とする支保構造では、吹付けコンクリート
１とロックアンカー２とが各々独立して作用するもので
あってそれらの間で有効な相互作用が発揮されるもので
はなかった。そして、ロックアンカー２の支保力は岩盤
Ｇに対して点としてしか作用しないものであるので、そ
のロックアンカー２相互間における支保力を確保するた
めに、第６図に示すようなロックボルト９（第１図では
図示を省略している）を用いる必要があった。

以上のようなことから、上記従来の支保構造は必ずし
も合理的な構造であるとはいえないものであり、このた
め、永久的な支保構造としての信頼性をより向上させる
ことのできる合理的な支保構造の提供が望まれていた。

「問題点を解決するための手段」上記の事情に鑑み、この発明は、掘削された岩盤の表
面に吹付けコンクリートを形成するとともに、該吹付け
コンクリートを貫通させてロックアンカーを前記岩盤内
に打設して緊張することにより、該ロックアンカーの緊
張力を前記吹付けコンクリートを介して前記岩盤に伝達
せしめて該岩盤を支保するようにした地下空洞の支保構
造であって、所定寸法の溶接金網を前記岩盤の表面に沿
って配置して、その溶接金網のほぼ中心位置に中空筒状
のガイド部材を前記岩盤に対向させた状態で配置し、そ
れら溶接金網およびガイド部材を前記吹付けコンクリー
ト中に埋設させるとともに、前記ガイド部材の内部にお
いて前記ロックアンカーをそのガイド部材に対して定着
するものとし、前記ガイド部材は、その先端側が小径部
とされかつ基端側が大径部とされてそれら小径部と大径
部との間に段部が形成されているとともに、その全長が
前記吹付けコンクリートの厚みと略同等とされており、
該ガイド部材を前記地下空洞の内側からその先端側の小
径部を前記溶接金網を挿通させてその先端を前記岩盤を
臨むように配置するとともに、該ガイド部材の基端の位
置までコンクリートを打設して前記吹付けコンクリート
を形成し、前記ガイド部材の内側から前記岩盤内に前記
ロックアンカーを打設して該ロックアンカーを緊張する
とともに、該ロックアンカーの基端部を前記ガイド部材
の段部に係合させた状態に定着することにより、該ロッ
クアンカーの緊張力が前記ガイド部材の段部、前記吹付
けコンクリート、前記溶接金網を介して前記岩盤に伝達
されるように構成したことを特徴としている。

「作用」この発明の支保構造では、ロックアンカーの緊張力が
ガイド部材、吹付けコンクリート、溶接金網を介して岩
盤に伝達されるので、ロックアンカーと吹付けコンクリ
ートとが一体となってそれらの相互作用により岩盤Ｇの
広い範囲にわたって支保力が発揮される。

「実施例」以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図を参照
して説明する。第１図はこの実施例の支保構造の要部断
面図であり、第２図は第１図のII−II線斜図であるが、
この実施例において上述した従来の支保構造と同様の部
分については第６図と同一符号を付してある。

この実施例の場合、吹付けコンクリート１は第６図の
場合と同様に４層から形成されており、表面側の第４層
1aにはスチールファイバコンクリートが用いられてい
る。そして、この吹付けコンクリート１中に、鉄筋支保
工10、溶接金網11、ガイド部材12がそれぞれ埋設され、
そのガイド部材12内においてロックアンカー２が定着さ
れるようになっている。

鉄筋支保工10は、第３図に示すように、空洞の断面形
状に対応させて曲げ加工された４本の主鉄筋10a,10a,10
b,10bをつなぎ筋10c…で連結して角形断面のトラス状に
形成されたもので、従来一般に用いられているＨ型鋼の
支保工に代えて用いられるものである。この鉄筋支保工
10は地下空洞の長さ方向に所定の間隔で多数並べられて
おり（第１図、第２図ではそのうちの２つのみを図示し
てある）、第１図に示すように吹付けコンクリート１の
第４層1a中に表面側の２本の主鉄筋10a,10aが位置し、
第１層1d中に岩盤Ｇ側の２本の主鉄筋10b,10bが位置す
る状態で吹付けコンクリート１中に埋設されるようにな
っている。

上記の鉄筋支保工10のそれぞれには、上記の溶接金網
11が主鉄筋10b,10bの内側に位置して取り付けられてい
る。この溶接金網11は、直径10mm程度の鉄筋を溶接して
形成されたもので、岩盤Ｇの表面に沿うようにして配置
され、吹付けコンクリート１の第１層1d中に埋設される
ようになっている。なお、第１図、第２図では２つの溶
接金網11のみしか図示されていないが、これらの溶接金
網11は第１図において左右方向に多数配置されていると
ともに、第２図において上下方向にも同様に多数配置さ
れていて、それらの溶接金網11…によって岩盤Ｇ表面全
体がほぼ隙間なく覆われるようにされている。

また、鉄筋支保工10には上記のガイド部材12が取り付
けられている。このガイド部材12は、第４図に示すよう
に側面視において凸字状、すなわち基端側の大径部12a
と先端側の小径部12bとの間に段部12cが形成された中空
円筒状をなすとともに、その全長は第１図に示されるよ
うに上記吹付けコンクリート１の厚みとほぼ同等にされ
たものである。このガイド部材12は、地下空洞の内側か
ら小径部12bを溶接金網11を挿通させることにより各溶
接金網11のほぼ中心の位置でその先端が岩盤Ｇに臨むよ
うに配置され、このガイド部材12の基端の位置までコン
クリートが打設されて吹付けコンクリート１が形成され
るようになっている。そして、このガイド部材12内にお
いて岩盤Ｇに打設されたロックアンカー２が定着される
ようになっており、PC鋼材７はガイド部材12の段部12c
内側で支持されるようになっている。

上記の支保構造を施工するには、岩盤Ｇを掘削した
後、鉄筋支保工10を建て込み、その鉄筋支保工10のそれ
ぞれに溶接金網11およびガイド部材12を取り付ける。こ
れにより、溶接金網11、ガイド部材12を所望の位置に容
易に配置することができる。そして、吹付けコンクリー
ト１を４層に分けて施工して溶接金網11、鉄筋支保工1
0、ガイド部材12を吹付けコンクリート１中に埋設す
る。その後、ガイド部材12の内側から岩盤Ｇに対してボ
ーリングを行ってボアホール５を形成し、その内部にPC
鋼材７を配置して緊張、定着し、最後にガイド部材12内
にグラフト13を充填する。

上記構造によれば、ロックアンカー２と吹付けコンク
リート１とが一体となってそれらの相互作用により岩盤
Ｇに対する支保力が発揮される。すなわち、ロックアン
カー２の緊張力はガイド部材12の段部12cによって吹付
けコンクリート１に伝達され、その吹付けコンクリート
１から溶接金網11に伝達され、さらにその溶接金網11に
よりロックアンカー２を中心とする広い範囲にわたって
岩盤Ｇに伝達される。したがって、ロックアンカー２の
定着部が支点となってそれらの間の緩んだ岩盤Ｇが吹付
けコンクリート１によって支保される。このため、ロッ
クアンカー２と吹付けコンクリート１とが各々独立して
作用しているためにロックアンカー２の緊張力が１点に
のみしか作用しない従来の構造に比して、信頼性の高い
支保構造が実現される。

ところで、ロックアンカー２を先行施工して緊張して
から吹付けコンクリート１を後施工することも考えられ
ようが、その場合には先行して緊張させられるロックア
ンカー２の緊張力はガイド部材12を介して岩盤Ｂの一点
に対してのみ直接的に伝達され、後施工される吹付けコ
ンクリート１に対しては緊張力は何等伝達されないの
で、そのようなことは好ましくない。この点で、上記構
造では、溶接金網11とガイド部材12を埋設した状態で吹
付けコンクリート１を先行施工してから、ガイド部材12
の内側からロックアンカー２を後施工して緊張すること
が可能であるので、既に述べたように先行施工された吹
付けコンクリート１に対してロックアンカー２の緊張力
を十分にかつ広範囲にわたって伝達させることができる
ものである。

すなわち、上記構造では、ガイド部材12の全長を吹付
けコンクリート１の厚みと同等にしておいて、ガイド部
材12の先端を岩盤Ｇに臨ませるとともにその基端の位置
までコンクリートを打設して吹付けコンクリート１を形
成するようにしたことで、ガイド部材12の基端が吹付け
コンクリート１の表面に自ずと露出した状態で吹付けコ
ンクリート１が施工され、したがって、吹付けコンクリ
ート１を施工した後においてもガイド部材12の内側から
ロックアンカー２の施工を行うことが可能なのであり、
それにより上記のような施工手順の採用が可能になった
ものである。換言すれば、上記のようなガイド部材12を
採用することなく単に吹付けコンクリート１中に埋設し
てしまうようなガイド部材を用いるとすると、ロックア
ンカー２の後施工は事実上不可能であり、したがってロ
ックアンカー２を吹付けコンクリート１よりも先行施工
せざるを得ないことになり、後施工される吹付けコンク
リート１に対してロックアンカー２の緊張力を伝達する
ことができないのである。

なお、溶接金網11はロックアンカー２の緊張力を広い
範囲に伝達するばかりでなく、吹付けコンクリート１の
補強材としても作用する。また、鉄筋支保工10は曲げ補
強材として作用するとともに、ロックアンカー２の緊張
力に起因する吹付けコンクリート１の剪断破壊に対する
補強筋としても作用する。さらに、この鉄筋支保工10
は、従来一般のＨ型鋼からなる支保工に比して軽量であ
るし、吹付けコンクリート１との一体性に優れていると
いう利点も有している。

なお、上記実施例では吹付けコンクリート１を４層に
分けて形成するようにしたが、もちろん４層に限るもの
ではなく、一般には２層〜５層程度とすれば良い。ま
た、上記実施例で用いた鉄筋支保工10は不要であれば必
ずしも設けることはなく、その場合、溶接金網11および
ガイド部材12を適宜の手段により岩盤Ｇ表面の所定位置
に直接的に取り付ければ良い。

「発明の効果」以上で詳細に説明したように、この発明によれば、溶
接金網およびガイド部材を吹付けコンクリート中に埋設
させるとともに、ガイド部材の内部においてロックアン
カーをそのガイド部材の段部に対して定着するようにし
たので、ロックアンカーと吹付けコンクリートとが一体
となり、ロックアンカーの緊張力がガイド部材の段部、
吹付けコンクリート、溶接金網を介して岩盤に伝達され
るから、それらの相互作用によって岩盤の広い範囲にわ
たってロックアンカーの支保力が伝達され、したがっ
て、それらが各々別に作用する従来の支保構造に比し
て、合理的で信頼性の高い支保構造が実現できる。

特に、上記構造では、ガイド部材の全長を吹付けコン
クリートの厚みと同等にしておくことにより、そのガイ
ド部材を埋設した状態で吹付けコンクリートを施工した
後においてもガイド部材の内側からロックアンカーの施
工を行うことが可能であり、したがってロックアンカー
よりも吹付けコンクリートを先行施工することが可能と
なり、その結果、先行施工した吹付けコンクリートに対
してロックアンカーの緊張力を十分に伝達させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の実施例を示すもので、
第１図はこの実施例の支保構造の要部拡大断面図、第２
図は第１図のII−II線視図、第３図は鉄筋支保工の形状
を示す図、第４図はガイド部材の形状を示す斜視図であ
る。第５図および第６図は従来の支保構造の一例を示すもの
で、第５図は地下空洞の断面図、第６図は要部拡大断面
図である。Ｇ……岩盤、１……吹付けコンクリート、２……ロック
アンカー、10……鉄筋支保工、11……溶接金網、12……
ガイド部材。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削された岩盤の表面に吹付けコンクリー
トを形成するとともに、該吹付けコンクリートを貫通さ
せてロックアンカーを前記岩盤内に打設して緊張するこ
とにより、該ロックアンカーの緊張力を前記吹付けコン
クリートを介して前記岩盤に伝達せしめて該岩盤を支保
するようにした地下空洞の支保構造であって、所定寸法の溶接金網を前記岩盤の表面に沿って配置し
て、その溶接金網のほぼ中心位置に中空筒状のガイド部
材を前記岩盤に対向させた状態で配置し、それら溶接金
網およびガイド部材を前記吹付けコンクリート中に埋設
させるとともに、前記ガイド部材の内部において前記ロ
ックアンカーをそのガイド部材に対して定着するものと
し、前記ガイド部材は、その先端側が小径部とされかつ基端
側が大径部とされてそれら小径部と大径部との間に段部
が形成されているとともに、その全長が前記吹付けコン
クリートの厚みと略同等とされており、該ガイド部材を前記地下空洞の内側からその先端側の小
径部を前記溶接金網を挿通させてその先端を前記岩盤を
臨むように配置するとともに、該ガイド部材の基端の位
置までコンクリートを打設して前記吹付けコンクリート
を形成し、前記ガイド部材の内側から前記岩盤内に前記ロックアン
カーを打設して該ロックアンカーを緊張するとともに、
該ロックアンカーの基端部を前記ガイド部材の段部に係
合させた状態に定着することにより、該ロックアンカー
の緊張力が前記ガイド部材の段部、前記吹付けコンクリ
ート、前記溶接金網を介して前記岩盤に伝達されるよう
に構成したことを特徴とする地下空洞の支保構造。