JP3804444B2 - 山岳トンネル工事における下方先受け工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、山岳トンネル工事における下方先受け工法に関し、特に、地質不良地山の掘削施工に適した工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の山岳トンネル工事においては、ＮＡＴＭ工法が主流になっている。ＮＡＴＭ工法では、掘削直後の地山変形を極力小さくするために、従来、図４に示すように、加背割りと呼ばれる方法により断面を分割し、かつ、周辺地山強度を積極的に利用するために、掘削面に沿って支保部材を設置し、トンネルの安定性を図っている。
【０００３】
図４に示した加背割りの例では、トンネル横断面は、▲１▼上半，▲２▼仮インバート，▲３▼下半（その１），▲４▼下半（その２），▲５▼インバートに分割されている。
【０００４】
また、この種の工法では、支保部材の増大に伴う経済性を考慮して、掘削断面の早期閉合による安定性を第一義としている。
【０００５】
一方、加背割りには、地山の状態により異なった分割状態が選択され、全断面を掘削する全断面工法、上半を先行掘削する上半先進工法、側壁導抗先進工法などの複数の掘削工法がある。
【０００６】
また、支保部材には、吹付けコンクリート、ロックボルト、鋼製支保工などが一般に採用されている。
【０００７】
ところで、例えば、上半先進工法で、膨張性地山など地質が不良な個所にトンネルを構築する際には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、地質不良地での上半先進工法の施工では、盤膨れなどにより、掘削面に当初計画した以上に変形が発生する場合があるが、このような場合には、インバートの早期閉合の観点から、当該断面での仮インバートの設置や、最終掘削断面における本インバートの施工を早期に行う必要がある。
【０００９】
ところが、仮インバートを設置しても、いずれその撤去が必要になり、トンネルの安定を確認しながら仮インバートの撤去作業と下半の掘削作業とが交錯すると、下半のトンネル軸方向の掘削施工長に制約が発生し、その結果、上半の掘削作業にも悪影響を及ぼす。
【００１０】
また、本インバートの施工を早期に行う場合には、トンネルの軸および横断面方向での分割施工を余儀なくされることがあり、分割施工をする際には、小規模施工による施工機械の制約，少量掘削，少量コンクリート打設など施工性の低下や、コストアップの要因となる。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、仮インバートの設置や本インバートの早期施工を要することなく、地質不良地で安全に施工するができる山岳トンネル工事における下方先受け工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、膨張性地山などの地質不良地山における山岳トンネル工事で、上半を掘削した後に、下半を掘削する前に、上半盤の上面側から下方に向けて、パイルまたはロックボルトなどの補強材を、前記上半盤を貫通して、先端が本インバート下面の地盤に到達するように打設して、前記上半盤を前記本インバート下面の地盤に縫付けた擬似インバート部を形成し、しかる後に、前記上半の延長掘削ないしは下半の掘削を行うようにした。
【００１３】
このように構成した山岳トンネル工事における下方先受け工法によれば、上半を掘削した後に、下半を掘削する前に、上半盤の上面側から下方に向けて、パイルまたはロックボルトなどの補強材を、下半掘削前の上半盤を貫通して、先端が本インバート下面の地盤に到達するように打設して、上半盤を本インバート下面の地盤に縫付けた擬似インバート部を形成するので、この時点で掘削された断面は、擬似インバート部により閉合されて安定化する。
【００１４】
従って、膨張性地質などの不良地山においても、仮インバートの設置や、本インバートの早期施工をする必要がなくなる。
【００１５】
本発明の仮インバート部は、下半掘削前の上半盤を貫通して、先端が本インバート下面の地盤に到達するように打設して、上半盤を本インバート下面の地盤に縫付けて形成されるので、下半を掘削した段階、および、本インバートを形成するために、その形成個所を掘削した段階、さらには、本インバート形成後の段階のそれぞれの場合でも、その一部が残留して、掘削断面を閉塞しているので、これらの各掘削段階においても、掘削断面の安定性に寄与する。
【００１６】
前記補強材は、前記上半盤の全面において、トンネル軸方向および横断面方向に、それぞれ所定の間隔を隔てて複数設置することができる。
【００１７】
この構成によれば、上半盤の全域において掘削断面の安定化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる山岳トンネル工事における下方先受け工法の一実施例を示している。
【００１９】
本実施例の下方先受け工法は、膨張性地山などの地質不良地山に好適に採用それる方法であって、図１〜図３に示した下方先受け工法は、本発明を上半先進ショートベンチ工法に適用した場合を示している。
【００２０】
本実施例の下方先受け工法では、まず、上半先進工法により、図１に示すように、トンネル軸方向に沿って所定長さを有し、横断面がほぼ半円状の上半１０が掘削される。
【００２１】
このような形状の上半１０を掘削する際には、その掘削直後の掘削面に吹付けコンクリートを形成したり、あるいは、掘削面に沿ってアーチ鋼材を設置することなどにより支保工１２が設置される。
【００２２】
本実施例の場合には、この段階で、上半１０の掘削により露出した上半盤１４から補強材１６が、下方のほぼ鉛直方向を指向するようにして打設される。
【００２３】
この補強材１６は、鋼管，繊維強化合成樹脂製パイプ，超硬質塩ビ管などの中空パイルや、中実状のロックボルト、さらには、小径の杭であって、これらの補強材１６は、上半盤１４と、後述する本インバート１８の形成予定部分の地盤を貫通し、本インバート１８の下方地盤、すなわち、本インバート下面の地盤２０に先端が到達するように打設する。
【００２４】
この場合、補強材１６の先端側や側面の一部にモルタルなどを充填して、補強材１６を本インバート下面の地盤２０に定着させてもよい。
【００２５】
このような補強材１６は、本実施例の場合には、上半盤１４のほぼ半分の面（切羽２１の後方側の半分）において、トンネル軸方向および横断面方向に所定の間隔を隔てて複数設置する。なお、この場合、補強材１６は、図１に示した、上半盤１４の全面において、前記した場合と同様な間隔で打設してもよい。
【００２６】
上半盤１４に、このような補強材１６を打設設置すると、下半２２を掘削する前に、図２に示すように、上半盤１４の上面側から下方に向けて補強材１６を、上半盤１４を貫通して、先端が本インバート下面の地盤２０に到達するように打設することで、上半盤１４を本インバート下面の地盤２０に縫付けた擬似インバート部２４が形成される。
【００２７】
本実施例の場合には、この擬似インバート部２４は、上半盤１４に相当する部分Ａと、本インバート１８の形成予定部分Ｂと、本インバート下面の地盤２０に貫入した部分Ｃとから構成され、これらが深度方向に順次連なった形態になっている。
【００２８】
このような安定化が図れると、まず、擬似インバート部２４（Ａ，Ｂ，Ｃ）を形成した段階で、上半１０を掘削した断面は、支保工１２の下端部分間に、この擬似インバート部２４が結合された状態になり、その結果、この時点で掘削された断面は、擬似インバート部２４により閉合されて安定化する。
【００２９】
従って、膨張性地質などの不良地山においても、仮インバートの設置や、本インバートの早期施工をする必要がなくなり、地質不良地においても、施工性の低下やコストアップを招くことなく、安全に施工するができる。
【００３０】
そして、擬似インバート部２４の形成が終了すると、次に、図３に示すように、擬似インバート部２４が形成されている上半盤１４を掘削除去し、本インバート１８を形成する部分の掘削、すなわち、下半２２の掘削が行われる。
【００３１】
本実施例では、この下半２２の掘削と同時に、上半盤１４の切羽１３に近接した側の半分の面に、上記と同様に、補強材１６の打設設置が、トンネル軸方向および横断面方向にそれぞれ所定の間隔を隔て行われる。
【００３２】
ここで、本実施例の場合には、特に、図２に示すように、下半２２の掘削により、擬似インバート部２４の上半盤１４に相当する部分Ａはなくなるが、この下方の、本インバート１８の形成予定部分Ｂと、本インバート下面の地盤２０に貫入した部分Ｃとが残置しており、この結果、上半盤１４を掘削除去する掘削作業中も、掘削断面が残置している部分により閉合されて、掘削断面の安定性が確保されている。
【００３３】
また、下半２２の掘削がさらに進行して、本インバート１８を形成する部分の掘削が終了すると、擬似インバート部２４は、本インバート１８の形成予定部分Ｂがなくなるが、まだその下方の、本インバート下面の地盤２０に貫入した部分Ｃが残置しており、この結果、本インバート１８を形成するための掘削中および本インバート１８を形成した後にも、掘削断面が残置している部分により閉合されて、掘削断面の安定性が確保されている。
【００３４】
そして、本インバート１８を形成する際には、これと支保工１２とを連結する側壁部２４を、本インバート１８の両端に形成する。
【００３５】
このようにして、下半２２の掘削から本インバート１８の形成に至る一連の工程が終了すると、切羽１３の前方をさらに掘削して、現在の上半盤１４の前方にこれを延長して、上述した工程を繰り返すことにより、所望のトンネルが構築される。
【００３６】
さて、以上のように構成された下方先受け工法によれば、上半１０を掘削した後に、下半２２を掘削する前に、上半盤１４の上面側から下方に向けて補強材１６を、上半盤１４を貫通して、先端が本インバート下面の地盤２０に到達するように打設して、上半盤１４を本インバート下面の地盤２０に縫付けた擬似インバート部２４を形成するので、掘削された断面は、擬似インバート部２４により閉合されて安定化する。
【００３７】
従って、膨張性地質などの不良地山においても、仮インバートの設置や、本インバートの早期施工をする必要がなくなり、施工の効率が向上し、コストアップも招かない。
【００３８】
この場合、補強材１６は、パイルまたはロックボルトで構成されているので、下半２２や本インバート１８を形成するための掘削の際に障害とならない。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる山岳トンネル工事における下方先受け工法によれば、仮インバートの設置や本インバートの早期施工を要することなく、地質不良地で安全に施工するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる山岳トンネル工事における下方先受け工法の一実施例を示す施工初期の説明図である。
【図２】図１の要部縦断面図図である。
【図３】図１に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図４】従来のトンネル断面の分割状態の説明図である。
【符号の説明】
１０ 上半
１２ 支保工
１４ 上半盤
１６ 補強材
１８ 本インバート
２０ 本インバート下面の地盤
２２ 下半
２４ 擬似インバート部

Claims (2)

1. 膨張性地山などの地質不良地山における山岳トンネル工事で、上半を掘削した後に、
   下半を掘削する前に、上半盤の上面側から下方に向けて、パイルまたはロックボルトなどの補強材を、前記上半盤を貫通して、先端が本インバート下面の地盤に到達するように打設して、前記上半盤を前記本インバート下面の地盤に縫付けた擬似インバート部を形成し、
   しかる後に、前記上半の延長掘削ないしは下半の掘削を行うことを特徴とする山岳トンネル工事における下方先受け工法。
2. 前記補強材は、前記上半盤の全面において、トンネル軸方向および横断面方向に、それぞれ所定の間隔を隔てて複数設置することを特徴とする請求項１記載の山岳トンネル工事における下方先受け工法。

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