JP2697762B2 - トンネルの構造とその築造方法 - Google Patents

トンネルの構造とその築造方法

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JP2697762B2
JP2697762B2 JP6075456A JP7545694A JP2697762B2 JP 2697762 B2 JP2697762 B2 JP 2697762B2 JP 6075456 A JP6075456 A JP 6075456A JP 7545694 A JP7545694 A JP 7545694A JP 2697762 B2 JP2697762 B2 JP 2697762B2
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山 忠 小
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鉄建建設株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば都市トンネルや
その拡幅に好適なトンネルの構造と、その築造方法およ
び築造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば都市トンネルの掘削に際して、地
表面の沈下防止や切羽安定対策として、従来よりパイプ
ルーフ工法が知られている。このパイプルーフ工法は、
トンネルの掘削に先立ち、掘削断面の天端側に直管状の
鋼管を一般に水平ボーリングにより挿入して、トンネル
形状に合わせたルーフを形成し、トンネルの掘削に伴な
い上記ルーフを支保工で直接支持して、掘削による地山
の緩みを抑制し、安全にトンネルを施工するようにして
いる。
【0003】しかし、パイプルーフ工法は、ボーリング
の精度によって鋼管の配置状況が左右され、鋼管の長さ
に比例して誤差が大きくなるため、鋼管の配置設計が難
しく、また鋼管長さがボーリング精度に制約されるた
め、該工法の施工長さが制約される、という問題があっ
た。
【0004】このような水平ボーリングの問題を解決す
るものとして、近時、地中を曲線状に掘削する、いわゆ
る曲線ボーリングの技術が開発され、該ボーリングを利
用したトンネルの拡幅工法が提案されている。例えば特
開平4ー281990号公報では、シールドトンネルを
曲線ボーリングの発進基地として利用し、該トンネル内
に架設フレームを設置し、該フレームに上記ボーリング
の推進装置を組付け、該装置より拡幅部分に掘削装置を
推進させて、地中を曲線状にボーリングし、この掘削孔
に曲管を推進させて埋設するとともに、該管内に凍結管
を挿入し、拡幅部分の周囲に凍土壁を造成し、周辺の地
盤を改良後、拡幅部分を掘削するようにしている。
【0005】しかし、この拡幅工法は、既設のシールド
トンネルの利用を前提にしているため、該トンネルを当
初から利用し得ない山岳トンネルの築造には実用的では
なく、また凍土壁を拡幅部分の周囲に造成し、この凍土
壁の略中央に曲管を配置しているため、曲管が長尺化
し、能力の大きな曲線ボーリング装置を要するととも
に、曲管と覆工壁との間に地盤が介在しているため、曲
管と覆工壁との結合力が弱く、十分な支持強度を得られ
ないばかりか、凍土壁の凍結と掘削中の凍結維持に多大
の時間を要する上に、冷凍設備と冷媒配管とを要して、
工期の長期化と工費の高騰を助長する等の問題がある。
【0006】そして、そのようにして築造された拡幅部
のトンネルは、トンネル内のスペース確保上、シールド
トンネルの側方に大円弧状の曲管を突設したり、二つの
シールドトンネル間に上下一対の曲管を配置しているた
め、曲管の長尺化を招いて工費の高騰を助長する一方、
曲管の両端部をシールドトンネルの周壁に固定する構造
上、該固定部に地山からの荷重による水平反力やその曲
げモーメントが作用して、当該部の強度が不足する等の
問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、埋設管と覆工壁の端部に作用する水平反力
等を基礎桁で支持し、それらを既設のトンネル周壁等へ
負担させる不具合を解決し、また埋設管と覆工壁との結
合力を強化して、堅固な支持構造を得るとともに、埋設
管の短縮化を図って、工期の短縮と工費の低減を図れる
トンネル構造と、基地導坑を利用し、種々な条件下でト
ンネルを安全に築造できるトンネルの築造方法とを提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のトン
ネルの構造は、外方に突出する曲管状の埋設管をトンネ
ルの掘削方向と交差方向に複数配置し、該埋設管に隣接
して覆工壁を形成し、これら埋設管と覆工壁の両端部を
一対の基礎桁で支持したトンネルの構造において、前記
トンネルを複数隣接して配置し、該隣接位置の埋設管の
端部を互いに交差して配置し、かつそれらをトンネルの
掘削方向に近接して配置して、基礎桁の支持強度を強化
し、トンネルの隣接部を堅牢に構成して、トンネルの安
全な築造を促すとともに、これら隣接位置の埋設管の端
部と、前記隣接位置の各覆工壁の端部とを同一の基礎桁
で支持して、工期の短縮化と工費の低減を図るようにし
ている。また、本発明のトンネルの構造は、外方に突出
する曲管状の埋設管をトンネルの掘削方向と交差方向に
複数配置し、該埋設管に隣接して覆工壁を形成し、これ
ら埋設管と覆工壁の両端部を一対の基礎桁で支持した
ンネルの構造において、前記埋設管を基礎桁の対称位置
に対向して略環状に配置し、該埋設管の同側端部を近接
して配置し、トンネル工事の容易化を図るとともに、埋
設管の同側端部と覆工壁の同側端部とを同一の基礎桁で
支持して、工期の短縮化と工費の低減を図るようにして
いる。本発明のトンネルの構造は、複数の埋設管をトン
ネルの掘削方向に沿って略水平に配置し、縦方向に掘削
する人孔等のトンネルの築造を実現している。本発明の
トンネルの構造は、複数の埋設管をトンネルの掘削方向
に沿って略垂直に配置し、横方向に掘削するトンネルを
実現している。本発明のトンネルの構造は、埋設管に填
充部材を充填して、埋設管を補強し、トンネルの支持強
度を強化している。本発明のトンネルの構造は、埋設管
に填充部材を充填し、該填充部材に補強部材を埋設し
て、埋設管を補強し、トンネルの支持強度を強化してい
。本発明のトンネルの築造方法は、トンネルの掘削方
向に二つの基地導坑を掘削し、該導坑の一方から他方の
基地導坑に曲管状の埋設管を複数配置し、前記基地導坑
に基礎桁を設けて埋設管の端部を支持し、かつ前記埋設
管と基礎桁とで区画 した地山を掘削後、埋設管に隣接し
て覆工壁を形成するトンネルの築造方法において、複数
のトンネルの隣接位置に基地導坑を掘削し、該基地導坑
に隣接する他の基地導坑から前記埋設管を配置し、前記
隣接位置の基地導坑内に埋設管の端部を互いに交差し、
かつそれらをトンネルの掘削方向に近接して配置すると
ともに、これら隣接位置の埋設管の端部を同一の基礎桁
で支持し、該基礎桁と隣接する他の基礎桁と埋設管とで
区画する地山を掘削し、かつ前記隣接位置に配置する覆
工壁の端部を前記と同一の基礎桁で支持し、トンネルの
隣接部に位置する基礎桁の支持強度を強化し、トンネル
の隣接部を堅牢に構成し、その安全な築造を確保すると
ともに、工期の短縮化と工費の低減を図るようにしてい
る。本発明のトンネルの築造方法は、基礎桁の設置とと
もに、埋設管の直下位置に頂設導坑をトンネルの掘削方
向に掘削し、該導坑を介して埋設管を支持する支柱を立
設後、基礎桁と埋設管とで区画する地山を掘削し、前記
方法における掘削作業の安全性を確保するようにしてい
る。本発明のトンネルの築造方法は、トンネルの掘削方
向に二つの基地導坑を掘削し、該導坑の一方から他方の
基地導坑に曲管状の埋設管を複数配置し、前記基地導坑
に基礎桁を設けて埋設管の端部を支持し、かつ前記埋設
管と基礎桁とで区画した地山を掘削後、埋設管に隣接し
て覆工壁を形成するトンネルの築造方法において、前記
基地導坑から該導坑間の対称位置に埋設管を対向して略
環状に配置し、該埋設管をトンネルの掘削方向に沿って
対向かつ略環状に配置し、該対称に配置した埋設管の同
側端部を同一の基礎桁で支持し、前記埋設管と基礎桁と
で区画した地山を掘削後、前記埋設管に隣接して覆工壁
を対称に形成し、該覆工壁の同側端部を前記と同一の基
礎桁に支持し、トンネル工事の容易化を図るとともに、
工期の短縮化と工費の低減を図るようにしている。本発
明のトンネルの築造方法は、複数の埋設管をトンネルの
掘削方向に沿って略水平に配置し、縦方向に掘削する人
孔等のトンネルの築造を実現している。本発明のトンネ
ルの築造方法は、複数の埋設管をトンネルの掘削方向に
沿って略垂直に配置し、横方向に掘削するトンネルの築
造を実現している
【0009】
【作 用】請求項1の発明は、トンネルを複数隣接して
配置し、該隣接位置の埋設管の端部を互いに交差して配
置し、かつそれらをトンネルの掘削方向に近接して配置
して、基礎桁の支持強度を強化し、トンネルの隣接部を
堅牢に構成し、トンネル築造の安全性を促すこれら隣
接位置の埋設管の端部と、前記隣接位置の各覆工壁の端
部とを同一の基礎桁で支持して、工期の短縮化と工費の
低減を図る。請求項2の発明は、埋設管を基礎桁の対称
位置に対向して略環状に配置し、該埋設管の同側端部を
近接して配置し、トンネル工事の容易化を図るととも
に、埋設管の同側端部と覆工壁の同側端部とを同一の基
礎桁で支持して、工期の短縮化と工費の低減を図る。請
求項3の発明は、複数の埋設管をトンネルの掘削方向に
沿って略水平に配置し、縦方向に掘削する人孔等のトン
ネルの築造を実現する。請求項4の発明は、複数の埋設
管をトンネルの掘削方向に沿って略垂直に配置し、横方
向に掘削するトンネルを実現する。請求項5の発明は、
埋設管に填充部材を充填して、埋設管を補強し、トンネ
ルの支持強度を強化する。請求項6の発明は、埋設管に
填充部材を充填し、該填充部材に補強部材を埋設して、
埋設管を補強し、トンネルの支持強度を強化する。請求
項7の発明は、複数のトンネルの隣接位置に基地導坑を
掘削し、該基地導坑に隣接する他の基地導坑から前記埋
設管を配置し、前記隣接位置の基地導坑内に埋設管の端
部を互いに交差し、かつそれらをトンネルの掘削方向に
近接して配置して、トンネルの隣接部に位置する基礎桁
の支持強度を強化し、トンネルの隣接部を堅牢に構成
し、トンネル築造の安全性を促すこれら隣接位置の埋
設管の端部を同一の基礎桁で支持し、該基礎桁と隣接す
る他の基礎桁と埋設管とで区画する地山を掘削し、かつ
前記隣接位置に配置する覆工壁の端部を前記と同一の基
礎桁で支持し、トンネル工事の工期の短縮化と工費の低
減を図る。請求項8の発明は、基礎桁の設置とともに、
埋設管の直下位置に頂設導坑をトンネルの掘削方向に掘
削し、該導坑を介して埋設管を支持する支柱を立設後、
基礎桁と埋設管とで区画する地山を掘削し、前記方法に
おける掘削作業の安全性を確保する。請求項9の発明
は、基地導坑から該導坑間の対称位置に埋設管を対向し
て略環状に配置し、該埋設管をトンネルの掘削方向に沿
って対向かつ略環状に配置し、該対称に配置した埋設管
の同側端部を同一の基礎桁で支持し、前記埋設管と基礎
桁とで区画した地山を掘削後、前記埋設管に隣接して覆
工壁を対称に形成し、該覆工壁の同側端部を前記と同一
の基礎桁に支持し、トンネル工事の容易化を図るととも
に、工期の短縮化と工費の低減を図る。請求項10の発
明は、複数の埋設管をトンネルの掘削方向に沿って略水
平に配置し、縦方向に掘削する人孔等のトンネルの築造
を実現する。請求項11の発明は、複数の埋設管をトン
ネルの掘削方向に沿って略垂直に配置し、横方向に掘削
するトンネルの築造を実現する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
ると、図1乃至図10において1は都市部または山岳部
のトンネル掘削用地盤である地山で、該地山1の地盤中
の水平面上に複数の基地導坑2,3,4が平面上、互い
に平行に掘削されている。この場合、実施例では二つの
トンネルが平行に配置されているため、それらを区画す
る基地導坑を平行に掘削しているが、トンネルが異方向
へ分かれるときは、隣接する基地導坑を平面上、交差し
て掘削する。このうち、基地導坑2,3は同形の縦長矩
形に形成され、基地導坑4は基地導坑2,3間に位置
し、基地導坑2,3よりも大形の縦長矩形に形成されて
いて、その上部にアーチ部4aを形成している。
【0011】基地導坑2,3は、鋼材を矩形に組み付け
た支保工5で支持され、また基地導坑4は鋼アーチ支保
工(図示略)で支持されていて、それらの底部中央に一
対のガイドレール(図示略)が基地導坑2,3,4の全
域に亙って敷設され、該レールに沿って作業架台6が、
移動かつ相互に乗り入れ可能に設置されている。この場
合、後述する曲線ボーリングを基地導坑2,3から施工
する場合は、基地導坑4に対するガイドレールと作業架
台6の設置を省略することができる。
【0012】作業架台6は縦枠7と横枠8とを櫓状に組
み付けて構成され、その上下位置に油圧シリンダーから
なる左右一対のアウトリガー9,10が上下方向へ伸縮
可能に設けられ、またその側部の前後位置に、油圧シリ
ンダーからなる左右一対のサイドジャッキ11,12が
側方へ伸縮可能に設けられている。
【0013】作業架台6には、例えば特開平4ー281
990号公報と同様な、公知の曲線ボーリング装置13
を構成する推進装置14が取付けられ、該装置14は油
圧シリンダーからなる推進シリンダー(図示略)と、後
述する掘削装置を備え、該シリンダーは把持装置15を
介して曲管である埋設管16を把持し、そのシリンダー
ロッド(図示略)の伸長作動を介して、埋設管16を地
山1方向へ送出可能にしている。埋設管16は弓形に湾
曲形成され、その内部に曲管状の内管(図示略)が挿入
され、該内管はウォータースイベル(図示略)に連結さ
れた内外管固定装置(図示略)に連係され、そのシリン
ダーロッド(図示略)の伸長作動を介して、埋設管16
と同方向へ送出可能にされている。
【0014】内管の先端部には前述した掘削装置(図示
略)が連結され、該装置は油圧モータと首振り装置と減
速機と掘削ビットとを備え、油圧モータの回転駆動力を
減速機を介して掘削ビットに伝え、その際首振り装置を
介して掘削ビットの一定の揺動を可能にしている。図
中、17は埋設管16の周面を挟持可能な曲管ホルダ
ー、18は下部の横枠8に回転自在に取付けた走行車
輪、19は地山1に形成した推進孔口である。
【0015】埋設管16の外周面の直径方向位置には、
管継手20,20が溶接等適宜手段で固定され、該管継
手20,20は埋設管16と同様な曲率を有する小径な
曲管で構成され、それらの外周面に切欠溝21,22を
上向きまたは下向きに形成していて、該切欠溝21,2
2に隣接する埋設管16と一体の管継手20を係合し
て、複数の埋設管16を互いに拘束して埋設可能にして
いる。
【0016】図12〜14は複数の埋設管16を一体的
に埋設する他の実施例を示し、この場合は埋設管16の
外周面の直径方向位置に、管継手23,23を溶接等適
宜手段で固定している。管継手20,20は埋設管16
と同様な曲率を有する小径な曲管で構成され、それらの
外周面に切欠溝24,24を側方に開口していて、該切
欠溝24,24に隣接する埋設管16と一体の管継手2
5を係入して、複数の埋設管16を一体的に埋設可能に
している。管継手25,25は埋設管16と同様な曲率
を有する板体で構成され、これを埋設管16の外周面の
直径方向位置に溶接等適宜手段で固定している。
【0017】したがって、この管継手23,25は、地
山推進時における抵抗が上述の実施例に比べて小さく、
その分推進装置14の負担を軽減できるとともに、管継
手23,25相互の抜き差し操作が上述の実施例に比べ
て容易であり、また管継手23,25を側方へ近接離反
することで、隣接する埋設管16,16の間隔を適宜調
整し得るから、作業架台6の停止位置のずれを管継手2
3,25の調整操作によって補正し得る利点がある。こ
の場合、基地導坑4内で互いに交差する埋設管16,1
6に対しては、管継手23,25を省略する。
【0018】図15は埋設管16の内部にモルタルまた
はコンクリート等の填充部材26を充填し、埋設管16
の強度を改善した実施例を示し、図16は上記填充部材
26中に埋設管16と同様な曲率に湾曲形成したIビー
ム等の補強部材27を埋め込み、埋設管16の強度を更
に改善した実施例を示している。
【0019】図17は複数の埋設管16を互いに拘束さ
せずに埋設した実施例を示しているしたがって、この場
合は埋設管16に管継手を設ける必要がなく、その分工
費の低減を図れるとともに、間隔を適宜調整すること
で、埋設管16の使用量を低減し、工費の低減を増進し
得る。すなわち、この実施例は埋設16に作用する土
被り荷重や上載荷重が小さく、その埋設数を低減し得る
場合に適用可能である。
【0020】図18は図17の実施例において、埋設管
16の内部にモルタルまたはコンクリート等の填充部材
26を充填し、埋設管16の強度を改善した実施例を示
している。この場合、図16の実施例のように、填充部
材26中に埋設管16と同様な曲率に湾曲形成したIビ
ーム等の補強部材を埋め込めば、埋設管16の剛性を一
層改善し得る。
【0021】図19,20は埋設管16の剛性改善によ
っても十分な結果が得られず、土被り荷重や上載荷重に
対する支持強度に不安がある場合の対策を示している。
すなわち、この実施例では埋設管16の中央直下に頂設
導坑28を設け、該導坑28を利用して支柱29を下方
に打ち込み、該支柱29の上端にIビーム等の載架フレ
ーム30を固定し、該フレーム30上に複数の埋設管1
6を載置してこれらを支持し、地山を掘削し、かつ後述
の覆工コンクリートを打設後、支柱29と載架フレーム
30を撤去するようにしている。
【0022】この他、図中31は支保工5の上部に連結
した口元管で、埋設管16の推進開始位置に形成した推
進孔口19に連通して配置され、32,33,34は基
地導坑2,3,4にコンクリートを打設して形成した基
礎桁で、それらの上端部に埋設管16の端部を埋め込
み、または一体に固定している。35は埋設管16の下
面に直接または吹付コンクリートを介して被覆した覆工
壁である覆工コンクリートで、それらの端部を基礎桁3
2〜34の上端部に接合しており、36は基地導坑4に
到達した埋設管16,16で区画された略扇形の空スペ
ースで、例えば基地導坑2,3,4のコンクリート打設
と同時期にコンクリートを打ち込まれる。
【0023】37,38は基礎桁33,34および3
2,34の各間に打設した基礎コンクリートで、このう
ち基礎コンクリート38の一端に境界壁39が立設さ
れ、該壁39の上端は覆工コンクリート35に水密に接
合していて、該壁39と基礎桁3とで水路40を区画
形成している。41,42は基礎コンクリート37,3
8上に設けたアスファルト等の道路壁で、基礎桁34の
両側に車道43,44を形成しており、この一方の道路
壁41の側端にガードパイプ45を立設し、該パイプ4
5と基礎桁33との間に歩道46を区画している。
【0024】図21乃至図26は本発明の他の実施例を
示し、前述の構成と対応する部分には同一の符号を用い
ている。この実施例は、横方向、つまり略水平方向に築
造する上述のトンネルの代わりに、縦方向、つまり略垂
直方向に築造するトンネルの一形態としての人孔(マン
ホール)に本発明を適用している。
【0025】この人孔の築造に際しては、先ず図23の
ように基地導坑2,3を略垂直かつ互いに平行に所定深
さ掘削し、この基地導坑2,3の何れか一方に作業架台
6を搬入し、該架台6を上下方向に移動可能に設置す
る。この場合、既設の人孔またはトンネルを基地導坑と
して使用し得るときは、単一の基地導坑を掘削すること
もあり得る。
【0026】次に作業架台6をボーリング開始位置、例
えば基地導坑2の最上または最下位置に移動し、当該位
置をアウトリガー9,10およびサイドジャッキ11,
12で保持し、曲線ボーリング装置13を駆動して曲線
状の掘削孔を水平面上に掘削し、同時に該掘削孔に曲管
状の埋設管16を埋設する。上記埋設後、埋設管16の
埋設ピッチ分作業架台6を移動し、該架台6を再度保持
して曲線ボーリング装置13を駆動し、曲線状の掘削孔
を水平面上に掘削すると同時に該掘削孔に曲管状の埋設
管16を埋設する。
【0027】以下、この作業を繰り返し、埋設管16を
所定数埋設したところで、作業架台6を当該基地導坑2
内で180°位置を変えて据え付け、既に埋設した埋設
管16と反対側の地山1に曲線状の掘削孔を水平面上に
掘削し、同時に該掘削孔に曲管状の埋設管16を埋設す
る。上記埋設後、埋設管16の埋設ピッチ分作業架台6
を移動し、該架台6を再度保持して曲線ボーリング装置
13を駆動し、曲線状の掘削孔を水平面上に掘削すると
同時に該掘削孔に曲管状の埋設管16を埋設する。
【0028】上記作業を繰り返し、埋設管16を所定数
埋設したところで、作業架台6を基地導坑2から搬出す
る。この状況は図24のようで、基地導坑2,3を基準
にして埋設管16,16が平面上リング状に埋設され
る。この後、図25のように基地導坑2,3にコンクリ
ートを打設して、基礎桁32,33を垂直に立設し、こ
れが固化後に埋設管16,16で包囲した地山1を掘削
し、図26のように掘削し終えたところで掘削面に覆工
コンクリートを打設し、覆工壁35を形成する。
【0029】このように上記実施例では曲管状の埋設管
16を平面上リング状に埋設し、かつその端部を固定し
て、掘削部外周を強化し、この後それらで包囲した地山
1を掘削するようにしているから、掘削の安全性が向上
する。そして、このように築造された人孔ないしトンネ
ルは、アーチ梁を形成する複数の埋設管16によって内
面を支持し、また埋設管16に覆工壁35を被覆させて
それらの接合力を強化し、これらで土圧等の側圧に対抗
させているから、堅固な人孔ないしトンネルを得られ
る。
【0030】なお、上述した実施例は埋設管16の両端
部を基礎桁32〜34に固定しているが、その一端のみ
を基礎桁に固定し、他端を基礎桁以外の例えばトンネル
周壁や岩盤、既設の堅牢な構築物または造成物に固定し
てもよく、そのようにすることで、基地導坑ないし基礎
桁の作製を省略し、工期の短縮化と工費の低減を図れる
とともに、トンネルの拡幅を合理的に行える。
【0031】このように構成したトンネルの築造方法に
よってトンネルを築造する場合は、トンネル築造予定の
地山1内部に所定数の基地導坑2,3,4を所定位置に
掘削する。実施例では3つの基地導坑2,3,4を同一
水平面上で互いに平行かつ等間隔に掘削し、このうち両
側に配置した基地導坑2,3を同形の矩形に掘削し、中
央に配置した基地導坑4を基地導坑2,3よりも若干大
形の矩形に掘削し、その上部に半円状のアーチ部4aを
形成している。
【0032】基地導坑2,3,4の掘削後、それらの内
面に止水板(図示略)を取付け、坑内への水または土砂
の流入を防止するとともに、支保工5を架設して基地導
坑2,3,4を支持する。また、基地導坑2,3,4の
底部にコンクリートを打設し、この上に例えばIビーム
を敷設し、その上面に同様な一対のガイドレール(図示
略)を架設して、これらのガイドレールに作業架台6を
相互に乗り入れ可能にする。この場合、後述する曲線ボ
ーリングを基地導坑2,3から施工するときは、基地導
坑4に対するガイドレールと作業架台6の設置を省略す
ることができる。
【0033】次に作業架台6をボーリング施工予定の基
地導坑2,3,4、実施例では両側に配置した基地導坑
2または3に搬入する。作業架台6は縦枠7と横枠8と
を櫓状に組み付けて構成され、その前後位置に左右一対
のアウトリガー9,10を備え、またその側部に前後一
対のサイドジャッキ11,12を備えていて、その走行
車輪18を前記ガイドレールに沿って移動可能に設置す
る。
【0034】この場合、基地導坑の代わりに、例えば既
設のトンネルや構築物を利用してボーリングを行う場合
は、それらの内部に作業架台6の収容スペースとその移
動スペースを確保し、それらの内部に作業架台6を搬入
する。
【0035】作業架台6の搬入と前後して、基地導坑2
の内面上部に推進孔口1aを掘削し、該推進孔口19
を基準として、推進装置14を移動架台6に据え付け
る。そして、作業架台6をボーリング施工位置に移動
し、アウトリガー9,10とサイドジャッキ11,12
とを伸長操作して、それらの接地部を基地導坑2の内面
に反力受(図示略)を介して張り出し、作業架台6と推
進装置14を堅固に固定する。
【0036】この後、支保工5の上端部の所定位置に口
元管31を連結し、該管3を推進孔口19に連通させ
るとともに、該管31に埋設管16を挿入し、これを曲
管ホルダー17で保持する。埋設管16の内部には内管
が坑外で予め挿入されており、該管16の後端部にバキ
ューマーとウオータスイベル(共に図示略)とを取り付
け、該ウオータスイベルに給水ポンプに連通する給水ホ
ース(共に図示略)を接続する。
【0037】このような準備作業後、掘削装置を駆動
し、掘削ビットを駆動回転して掘削を開始するととも
に、推進装置14を駆動して、内管を収容した埋設管1
6を掘削孔へ送り出す。その際、掘削時には掘削装置の
先端から多量の水が噴射され、掘削ビットを冷却すると
ともに、噴射水と掘削土砂とがバキューマーに吸引さ
れ、これらが埋設管16と内管との間隙に導かれて埋設
管16の後端部から排出される。この場合、周面に管継
手20,23,25を接続した埋設管16を使用すると
きは、掘削ビットを拡大させ、埋設管16の外径よりも
大径の掘削孔を形成する
【0038】こうして、最初の埋設管16を所定距離推
進したところで、該管16に取り付けたウオータースイ
ベルを取り外し、予め坑外で内管を組み込んで置いた継
ぎ足し用の埋設管16を坑内に搬入し、これを推進装置
14の後部側にセットし、その油圧ホース類を接続後、
内管を接続する。上記セットした埋設管16は、その管
端部を先行の埋設管16の管端部に位置合わせ後に溶接
されて接続される。
【0039】以下、上記作業を繰り返して埋設管16を
次第に増設し、これを順次地山1へ送り込み、所定長さ
に増設した埋設管16の先端部が基地導坑4に到達し、
これが更に導坑4から所定長さ突出したところで、当該
埋設管16に対する推進を完了し、この後基地導坑4側
から先導管を取り外して回収し、内管は推進装置14の
油圧ホルダーを介して、推進孔口19から引き抜く。し
たがって、図3のように地山1内に埋設管16が取り残
されて埋設され、それらの両端が所定長さ基地導坑2,
4から突出している。
【0040】こうして、所定長さの埋設管16を埋設
後、アウトリガー9,10とサイドジャッキ11,12
を縮小し、作業架台6と推進装置14との拘束を解除し
て、作業架台6を所定距離坑内へ移動し、再度アウトリ
ガー9,10とサイドジャッキ11,12とを伸長させ
て、作業架台6と推進装置14とを拘束する。そして、
基地導坑2の内面上部に推進孔口19を掘削し、また支
保工5の上端部の所定位置に口元管31を連結して、該
管31を推進孔口19に連通させるとともに、該管31
に埋設管16を挿入し、これを曲管ホルダー17で保持
する。
【0041】埋設管16の内部には内管が坑外で予め挿
入されており、該管16の後端部にバキューマーとウオ
ータスイベル(共に図示略)とを取り付け、該ウオータ
スイベルに給水ポンプに連通する給水ホース(共に図示
略)を接続する。このような準備作業後、掘削装置を駆
動し、掘削ビットを駆動回転して掘削を開始するととも
に、推進装置14を駆動して埋設管16を掘削孔へ送り
出し、該管16を所定距離送り出したところで、その後
端部に埋設管16を継ぎ足し、以降これらの作業を繰り
返して、所定長さの埋設管16を地山1に埋設し、その
両端部を基地導坑2,4に突出させる。
【0042】この場合、図11または図12,13の管
継手20,23,25を備えた埋設管16を使用する場
合、該管16の埋設ピッチの2ピッチ相当分、作業架台
6を移動し、当該位置で埋設管16を埋設後、作業架台
6を埋設終了後の埋設管16,16の間に移動し、隣接
の管継手20,20または23,25を連結して、当該
埋設管16を推進し埋設する。
【0043】こうして、作業架台6を順次移動して埋設
管16を埋設し、作業架台6が基地導坑2の終端位置、
換言すれば築造予定のトンネルの坑口に到達したところ
で、該架台6を同側の基地導坑3に移動し、これを基地
導坑3のガイドレールに乗り入れ、前述と同様な要領で
作業架台6を順次移動し、埋設管16を基地導坑4に向
けて順次推進して送り出し、その先端部を所定長さ基地
導坑4から突出させるこの状況は図3,9のようで、基
地導坑2,3の上部に多数の埋設管16の一端が突出
し、その他端が基地導坑4の中高部に突出して互いに交
差し、その交差部の直上に扇形の空スペース36を区画
している。
【0044】そして、作業架台6が基地導坑の終端位
置、換言すれば築造予定のトンネルの坑口に到達したと
ころで、一連の埋設工程を終了し、上記架台6を坑外へ
移動して各部を取り外し、それらを地上へ搬出する。次
に基地導坑2,3,4内に所定形状の型枠を組み立て、
これに所要の鉄筋を配置して、上記型枠と空スペース3
6内にコンクリートを順次打ち込み、該コンクリート内
に各導坑2,3,4内の支保工5と、埋設管16と口元
管31とを埋め込み、また空スペース36を充填して、
基礎桁32,33,34を構築するとともに、空スペー
ス36を充填固化する。
【0045】この状況は図4のようで、基礎桁32,3
3,34は基地導坑2,3,4の一部を残し、その大半
をコンクリートで充填して異形に成形され、このうち基
礎桁32,33は基地導坑2,3の残部に臨ませて、上
下二段の段部を対向して形成し、その上側の段部に埋設
管16を埋め込み、一方、基礎桁34は左右に基地導坑
4の残部を配して略逆T字形状に成形され、その上半部
に埋設管16,16を埋め込んでいる。
【0046】こうして、地山1に埋設された埋設管16
は、図9のように平面上互いに平行に配置され、またそ
の側断面上は垂直に配置されていて、複数の小管を継ぎ
足し全体的には一体のアーチ状を呈しており、これが地
山1に保持され、またその両端を基礎桁32,33,3
4によって支持されている。したがって、埋設管16は
地山の荷重や土圧を種々の方向から受け、これが該管1
6にその円周方向に作用する軸圧縮力を生成させて、一
種のプレストレス状態を形成し、上記外力に対抗するよ
うになる。
【0047】しかも、埋設管16は、上記のように地山
1の地盤に緊密に挿入されて保持されているから、該管
16と地山1の地盤との間の辷りや歪の発生の余地が無
く、またはその発生を抑止するから、埋設管16やその
継ぎ足し部分における曲げモーメントや、それに伴う曲
げ応力の発生を阻止する。また、埋設管16の両端は、
上記のように基礎桁32,33,34に強固に支持さ
れ、十分な強度を備えているから、該管16の両端に発
生する水平反力やその曲げモーメントにも十分対抗し得
る。
【0048】このような状況の下で、図5のように埋設
管16,16と基礎桁32,33,34との間の地山1
を掘削し、これを除去すると、上記外力が埋設管16や
基礎桁32,33,34に直接作用し、それらに曲げ応
力や水平反力およびその曲げモーメントが発生する。し
かしながら、埋設管16は前記生成された軸圧縮力が上
記外力に対抗し、また水平反力やその曲げモーメントに
対しては、基礎桁32,33,34が対抗して当該部を
強固に支持するから、強度上の不安はなく、このために
従来採用される凍結工法を省略し得、その分工費の高騰
と工期の長期化を防止する。
【0049】この場合、上記地山1の掘削に際して、埋
設管16の強度や支持強度に不安があるときは、次のよ
うな補強手段を講ずる。すなわち、地山1に埋設した埋
設管16に対し、図15または図18のようにモルタル
またはコンクリート等の填充部材26を適宜手段で充填
し、該管16の強度を増強し、更には図16のように填
充部材26に加えて補強部材27を埋め込み、埋設管1
6の強度を更に増強することで達成する。これらの手段
は、埋設管16自体を増強するものであるから、比較的
作業が容易で、大掛かりにならずに済む利点がある。
【0050】また、別の手段としては上記地盤の掘削前
に、図19のように埋設管16の直下に頂設導坑28を
トンネルの全域に亙って掘削し、該導坑28を利用して
複数の支柱29を適宜間隔で下方に打ち込み、それらの
上端に所定長さの載架フレーム30を複数掛け渡し、該
フレーム30上に複数の埋設管16を載せ、これを支持
した後、図20のように地山1を掘削し、後述の覆工壁
35,35を形成後に載架フレーム29を撤去する。
【0051】このように上記手段は、埋設管16を基礎
桁32,33,34と載架フレーム30との三点位置で
支持するから、埋設管16の支持強度が増強され、地盤
の掘削とその除去作業を安全に行なえる。更に、これら
の手段を複合的に使用し、填充部材26を充填した埋設
管16、または填充部材26に補強部材27を埋め込ん
だ埋設管16の直下に頂設導坑28を掘削し、該管16
を載架フレーム30で支持させれば、埋設管16の強度
が強化し、その支持強度が一層改善される。
【0052】こうして地山1を掘削し、これを除去した
後、埋設管16,16の直下に型枠(図示略)を据え付
け、該枠内に覆工コンクリート35,35を打ち込み、
その固化後に型枠を撤去する。この状況は図6のよう
で、アーチ状の覆工コンクリート35,35の一端を基
礎桁32,33の上側段部に接合し、その他端を基礎桁
の上端に接合していて、これらを埋設管16に被覆
している。この場合、埋設管16と覆工コンクリート3
5,35との間に、必要に応じて地山安定用の吹付けコ
ンクリート(図示略)を介在させる場合がある。したが
って、曲管の周囲に凍土壁を形成し、この凍土壁を介し
て覆工する従来のトンネル築造工法ないし拡幅工法に比
べて、曲管、つまり埋設管16の短縮化を図れ、その分
工費の低減と工期の短縮を図れるとともに、埋設管16
と覆工コンクリート35,35との結合が強化され、そ
の支持強度が増強する。
【0053】この後、基礎桁32,34および33,3
4の基部間に、図7のように基礎コンクリート37,3
8を打ち込み、基礎コンクリート38の一端に境界壁3
9を突設し、その上端を覆工コンクリート35の水密に
接合して、該壁39と基礎桁3との間に水路40を形
成する。また、基礎コンクリート37,38上に道路壁
41,42を造成し、これらを車道43,44に造成す
るとともに、道路壁41の一端にガードパイプ45ない
しガードレールを立設して、基礎桁33とガードパイプ
45との間に歩道46を区画する。
【0054】こうして築造したトンネルは図1のよう
で、埋設管16,16と覆工コンクリート35,35と
が略同心円状のアーチ形に形成され、それらの両端部が
基礎桁32,33,34に固定されている。したがっ
て、埋設管16,16と覆工コンクリート35,35の
両端に作用する水平反力と、その曲げモーメントとが、
基礎桁32,33,34に支持され、これらがトンネル
周壁に作用することがないから、上記反力等を既設のト
ンネル周壁に負担させる従来のトンネルの不具合を解決
し、トンネル周壁の強度不足を招来する惧れがない。ま
た、前述のように埋設管16が短縮され、その分その軽
量化を促せるから、前記水平反力とその曲げモーメント
が低減され、また工期の短縮と工費の低減を図れる。
【0055】また、本発明は地山1に基地導坑2,3,
4を形成し、それらの内部に曲線ボーリング装置13を
搬入して、曲線ボーリングを施工しているから、既設の
トンネルを利用した拡幅に限らず、種々の条件下でのト
ンネルの築造が可能になり、また埋設管16を地山1に
埋設後、該管16の端部を基礎桁32,33,34で支
持固定して、埋設管16の支持強度を強化した後、埋設
管16と基礎桁31,32,33との間の地盤を掘削し
ているから、掘削作業を安全に行なえる。
【0056】更に、本発明は曲線ボーリング装置13を
据え付け可能な作業架台6を基地導坑2,3,4に搬入
かつ移動可能に設け、該架台6にアウトリガー9,10
とサイドジャッキ11,12とを設けて、上記架台6を
所定位置で固定し、ボーリング時の反力に堪えられるよ
うにしたから、該ボーリングを安全かつ正確に行なえ
る。しかも、埋設管16の短小化によって埋設時の推進
力を低減でき、小能力の曲線ボーリング装置13の使用
を実現して、設備費の低減を図れる。
【0057】
【発明の効果】本発明のトンネルの構造は、トンネルを
複数隣接して配置し、該隣接位置の埋設管の端部を互い
に交差して配置し、かつそれらをトンネルの掘削方向に
近接して配置したから、トンネルの隣接部に位置する基
礎桁の支持強度を強化し、該隣接部を堅牢に構成できる
とともに、トンネル築造の安全性を促すことができる。
そして、これら隣接位置の埋設管の端部と、前記隣接位
置の各覆工壁の端部とを同一の基礎桁で支持したから、
それらを別々の基礎桁で支持する場合に比べて、工期の
短縮化と工費の低減を図ることができる。また、本発明
のトンネルの構造は、埋設管を基礎桁の対称位置に対向
して略環状に配置し、該埋設管の同側端部を近接して配
置したから、トンネル工事の容易化を図れるとともに、
埋設管の同側端部と覆工壁の同側端部とを同一の基礎桁
で支持して、工期の短縮化と工費の低減を図ることがで
きる。本発明のトンネルの構造は、複数の埋設管をトン
ネルの掘削方向に沿って略水平に配置したから、縦方向
に掘削する人孔等のトンネルの築造を実現することがで
きる。更に本発明のトンネルの構造は、複数の埋設管を
トンネルの掘削方向に沿って略垂直に配置したから、横
方向に掘削するトンネルを実現することができ。本発
明のトンネルの構造は、埋設管に填充部材を充填して、
埋設管を補強し、トンネルの支持強度を強化することが
できる。本発明のトンネルの構造は、埋設管に填充部材
を充填し、該填充部材に補強部材を埋設して、埋設管を
補強し、トンネルの支持強度を強化することできる。本
発明のトンネルの築造方法は、複数のトンネルの隣接位
置に基地導坑を掘削し、該基地導坑に隣接する他の基地
導坑から前記埋設管を配置し、前記隣接位置の基地導坑
内に埋設管の端部を互いに交差し、かつそれらをトンネ
ルの掘削方向に近接して配置するとともに、トンネルの
隣接部に設けた基礎桁の支持強度を強化し、トンネルの
隣接部を堅牢に構成して、トンネル築造の安全性を確保
することができるまた、前記隣接位置の埋設管の端部を
同一の基礎桁で支持し、該基礎桁と隣接 する他の基礎桁
と埋設管とで区画する地山を掘削し、かつ前記隣接位置
に配置する覆工壁の端部を前記と同一の基礎桁で支持し
たから、トンネル工事の工期の短縮化と工費の低減を図
ることができる。本発明のトンネルの築造方法は、基礎
桁の設置とともに、埋設管の直下位置に頂設導坑をトン
ネルの掘削方向に掘削し、該導坑を介して埋設管を支持
する支柱を立設後、基礎桁と埋設管とで区画する地山を
掘削したから、前記方法における掘削作業の安全性を確
することができる。本発明のトンネルの築造方法は、
基地導坑から該導坑間の対称位置に埋設管を対向して略
環状に配置し、該埋設管をトンネルの掘削方向に沿って
対向かつ略環状に配置し、該対称に配置した埋設管の同
側端部を同一の基礎桁で支持し、前記埋設管と基礎桁と
で区画した地山を掘削後、前記埋設管に隣接して覆工壁
を対称に形成し、該覆工壁の同側端部を前記と同一の基
礎桁に支持したから、トンネル工事の容易化と工期の短
縮化並びに工費の低減を図ることができる。本発明のト
ンネルの築造方法は、複数の埋設管をトンネルの掘削方
向に沿って略水平に配置したから、縦方向に掘削する人
孔等のトンネルの築造を実現することができる。本発明
のトンネルの築造方法は、複数の埋設管をトンネルの掘
削方向に沿って略垂直に配置したから、横方向に掘削す
るトンネルの築造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】図2〜7は本発明方法を適用してトンネルを築
造する過程を順に示す断面図で、このうち図2は地山に
基地導坑を掘削した状況を示している。
【図3】本発明方法を適用してトンネルを築造する過程
を順に示す断面図で、基地導坑を利用して埋設管を埋設
した状況を示している。
【図4】本発明方法を適用してトンネルを築造する過程
を順に示す断面図で、基地導坑内に基礎桁を構築した状
況を示している。
【図5】本発明方法を適用してトンネルを築造する過程
を順に示す断面図で、埋設管と基礎桁とで区画する地盤
を掘削した後の状況を示している。
【図6】本発明方法を適用してトンネルを築造する過程
を順に示す断面図で、埋設管に覆工壁を被覆した状況を
示している。
【図7】本発明方法を適用してトンネルを築造する過程
を順に示す断面図で、基礎桁の間に基礎コンクリートを
造成した状況を示している。
【図8】本発明の一実施例を示す正面図で、基地導坑に
据え付けた状況を示している。
【図9】図3のAーA線に沿う断面図である。
【図10】図9のBーB線に沿う断面図で、拡大して示
している。
【図11】図10に示す埋設管を拡大して示す正面図で
ある。
【図12】本発明に適用した埋設管の他の実施例を示す
正面図である。
【図13】本発明に適用した埋設管の他の実施例を示す
正面図で、図12のものと同時に使用される。
【図14】図12と図13の埋設管を使用した埋設状況
を示す断面図である。
【図15】本発明に適用した埋設管の別の実施例を示す
断面図で、それらの埋設状況を示している。
【図16】本発明に適用した埋設管の更に他の実施例を
示す断面図で、それらの埋設状況を示している。
【図17】本発明に適用した埋設管の応用例を示す断面
図で、それらの埋設状況を示している。
【図18】本発明に適用した埋設管の別の応用例を示す
断面図で、それらの埋設状況を示している。
【図19】本発明に適用したトンネルの築造方法を示す
断面図で、頂設導坑の掘削と支柱の立設後の状況を示し
ている。
【図20】本発明に適用したトンネルの築造方法を示す
断面図で、図19の状態から地盤を掘削した後の状況を
示している。
【図21】本発明の他の実施例を示す横断面図で、人孔
の築造に適用している。
【図22】図21のAーA線に沿う断面図である。
【図23】図23〜26は本発明方法を適用して人孔を
築造する過程を順に示す断面図で、このうち図23は地
山に基地導坑を掘削した状況を示している。
【図24】本発明方法を適用して人孔を築造する過程を
順に示す断面図で、基地導坑を利用して埋設管を埋設し
た状況を示している。
【図25】本発明方法を適用して人孔を築造する過程を
順に示す断面図で、基地導坑にコンクリートを打設して
基礎桁を造成した状況を示している。
【図26】本発明方法を適用して人孔を築造する過程を
順に示す断面図で、基礎桁造成後、埋設管で包囲した地
山を掘削した状況を示している。
【符号の説明】
1 地山 2,3,4 基地導坑 6 作業架台 9,10 アウトリガー 11,12 サイドジャッキ 13 曲線ボーリング装置 14 推進装置 16 埋設管 20,23,25 管継手 26 填充部材 27 補強部材 28 頂設導坑 29 支柱 32,33,34 基礎桁 35 覆工壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山 下 正 行 東京都千代田区三崎町2丁目5番3号 鉄 建 建 設 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平3−279600(JP,A) 特開 平4−64697(JP,A) 特開 平4−281990(JP,A)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外方に突出する曲管状の埋設管をトンネ
    ルの掘削方向と交差方向に複数配置し、該埋設管に隣接
    して覆工壁を形成し、これら埋設管と覆工壁の両端部を
    一対の基礎桁で支持したトンネルの構造において、前記
    トンネルを複数隣接して配置し、該隣接位置の埋設管の
    端部を互いに交差して配置し、かつそれらをトンネルの
    掘削方向に近接して配置するとともに、これら隣接位置
    の埋設管の端部と、前記隣接位置の各覆工壁の端部と
    を、同一の基礎桁で支持したことを特徴とするトンネル
    の構造。
  2. 【請求項2】 外方に突出する曲管状の埋設管をトンネ
    ルの掘削方向と交差方向に複数配置し、該埋設管に隣接
    して覆工壁を形成し、これら埋設管と覆工壁の両端部を
    一対の基礎桁で支持したトンネルの構造において、前記
    埋設管を基礎桁の対称位置に対向して略環状に配置し、
    該埋設管の同側端部を近接して配置するとともに、該埋
    設管の同側端部と覆工壁の同側端部とを同一の基礎桁で
    支持したことを特徴とするトンネルの構造。
  3. 【請求項3】 複数の埋設管をトンネルの掘削方向に沿
    って略水平に配置し、トンネルを縦方向に掘削した請求
    2記載のトンネルの構造。
  4. 【請求項4】 複数の埋設管をトンネルの掘削方向に沿
    って略垂直に配置し、トンネルを横方向に掘削した請求
    2記載のトンネルの構造。
  5. 【請求項5】 埋設管に填充部材を充填した請求項1
    たは請求項2記載のトンネルの構造。
  6. 【請求項6】 埋設管に填充部材を充填し、該填充部材
    に補強部材を埋設した請求項5記載のトンネルの構造。
  7. 【請求項7】 トンネルの掘削方向に二つの基地導坑を
    掘削し、該導坑の一方から他方の基地導坑に曲管状の埋
    設管を複数配置し、前記基地導坑に基礎桁を設けて埋設
    管の端部を支持し、かつ前記埋設管と基礎桁とで区画し
    た地山を掘削後、埋設管に隣接して覆工壁を形成するト
    ンネルの築造方法において、複数のトンネルの隣接位置
    に基地導坑を掘削し、該基地導坑に隣接する他の基地導
    坑から前記埋設管を配置し、前記隣接位置の基地導坑内
    に埋設管の端部を互いに交差し、かつそれらをトンネル
    の掘削方向に近接して配置するとともに、これら隣接位
    置の埋設管の端部を同一の基礎桁で支持し、該基礎桁と
    隣接する他の基礎桁と埋設管とで区画する地山を掘削
    し、かつ前記隣接位置に配置する覆工壁の端部を前記と
    同一の基礎桁で支持したことを特徴とするトンネルの築
    造方法
  8. 【請求項8】 前記基礎桁の設置とともに、埋設管の直
    下位置に頂設導坑をトンネルの掘削方向に掘削し、該導
    坑を介して埋設管を支持する支柱を立設後、基礎桁と埋
    設管とで区画する地山を掘削した請求項記載のトンネ
    ルの築造方法
  9. 【請求項9】 トンネルの掘削方向に二つの基地導坑を
    掘削し、該導坑の一方から他方の基地導坑に曲管状の埋
    設管を複数配置し、前記基地導坑に基礎桁を設けて埋設
    管の端部を支持し、かつ前記埋設管と基礎桁とで区画し
    た地山を掘削後、埋設管に隣接して覆工壁を形成するト
    ンネルの築造方法において、前記基地導坑から該導坑間
    の対称位置に埋設管を対向して略環状に配置し、該埋設
    管をトンネルの掘削方向に沿って対向かつ略環状に配置
    し、該対称に配置した埋設管の同側端部を同一の基礎桁
    で支持し、前記埋設管と基礎桁とで区画した地山を掘削
    後、前記埋設管に隣接して覆工壁を対称に形成し、該覆
    工壁の同側端部を前記と同一の基礎桁に支持させたこと
    を特徴するトンネルの築造方法
  10. 【請求項10】 複数の埋設管をトンネルの掘削方向に
    沿って略水平に配置し、トンネルを縦方向に掘削する請
    求項9記載のトンネルの築造方法。
  11. 【請求項11】 複数の埋設管をトンネルの掘削方向に
    沿って略垂直に配置し、トンネルを横方向に掘削する請
    求項9載のトンネルの築造方法。
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