JP3824114B2 - 大断面トンネルの鯨骨工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル周辺地山を改良補強して人工地山アーチを造成し、トンネルを安全且つ迅速に掘進する工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱な地盤でトンネルを掘進する工法として、地山を補強して自立性を高め、崩落を防止するために、切羽からトンネルの周辺の地山に掘進方向に向けてボーリングを行い、ボーリング孔内に注入管を挿入し地盤硬化材を注入して周辺地山を補強し、補強された部分を掘削して支保覆工を行うという工程を繰り返しながら掘進するものがある（特開平１−１３７０９４号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような工法では、地山補強のためにボーリングと注入を行う作業と、トンネルの掘削と覆工を行う作業とを交互に繰り返して行わねばならないので作業が煩雑で能率が悪く、工期が長期化するという問題がある。
【０００４】
この発明は、トンネルの掘進におけるかかる問題を解決するものであって、トンネルの工区全長に亙り予め地山の補強改良を行うことにより、大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することのできる工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の大断面トンネルの鯨骨工法（ＷＢＲ工法）では、トンネルの工区全長に亙り導坑を掘進し貫通させた後、所定間隔で導坑からトンネルの断面の周縁に沿って曲がりボーリングを行ってボーリング孔内に注入管を設置し、注入管からトンネル周辺地山に注入材を注入して人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削し、型枠を前進させてコンクリートを打設し二次覆工を行うことによりトンネルを掘進するようにして上記課題を解決している。
【０００６】
この工法では、まず、トンネルの工区全長に亙り導坑を急速掘進し貫通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を導坑から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率よく作業ができる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、導坑は既に貫通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時に平行して行うことも可能であり、迅速に人工地山アーチが造成される。
【０００７】
人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削するので、掘削作業は安全に行うことができ、また、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので作業が煩雑化せず能率良く掘進することができる。
【０００８】
導坑を頂設導坑とすると、上部半断面先進工法でトンネルを掘進する場合に、上部に人工地山アーチを造成するのに好都合である。
導坑を上半側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば、軟弱地山の上半掘削に適用できる。
【０００９】
導坑を側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば全断面掘削を行うのに好都合である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の工法の実施の一形態を説明する頂設導坑を設けた大断面トンネルの断面図、図２は頂設導坑を設けた大断面トンネルの概要を示す斜視図である。
【００１１】
大断面のトンネル１を掘進する場合、まず、トンネル１の工区全長に亙り幅５ｍ程度の頂設導坑２を、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）や横型ロードヘッダー（ＲＨ）等の掘進機を用いて急速掘進し貫通させる。
【００１２】
その後、頂設導坑２から、曲がりボーリング装置を用いて、トンネル１の断面のアーチに沿って曲がりボーリングを行なう。このとき、注入管として直径２７０ｍｍの鋼管３を継ぎながらさく孔挿入する。単位鋼管長は１．５〜２ｍ程度とし、継手はアモルファス合金フィルムによる液相拡散法等で接合する。この鋼管３には注入用の孔が設けられている。トンネルの掘進方向への鋼管３の設置間隔は、地山条件に応じて１．５〜３ｍとする。
【００１３】
鋼管３設置後に、二重管ダブルパッカー等を利用し、鋼管３から外側の地山約２ｍの範囲が１軸圧縮強度σｇｄ＞３ＭＰａ程度となるように高圧のセメント系注入材を注入する。このようにして、図２に示すように、トンネル１の断面のアーチ上に鯨骨（Ｗｈａｌｅ Ｂｏｎｅ）状に人工地山アーチ４が造成される。
【００１４】
人工地山アーチ４の造成が終わると、トンネル１の上半部１Ａを１進行１．５〜３ｍづつ掘削する。強度１５０ＭＰａ級までの地山の掘削は、原則として大型ブレーカー（Ｂｋ）と横型ロードヘッダー（ＲＨ）による機械掘削とする。
【００１５】
掘削後直ちに、吊り型枠６を前進させ、鋼繊維を４０〜５０ｋｇ／ｍ3 混和した高流動急結コンクリートを厚さ４０〜７０ｃｍ打設してアーチ部７の二次覆工を終える。
【００１６】
下半部１Ｂの掘削も機械掘削が望ましいが、必要があればゆるめ爆破を併用する。側壁部８には吹付コンクリート９とロックボルト１０を施工する。側壁部８とインバート部１１の覆工も原則として鋼繊維補強コンクリートとするが、鋼繊維の量は適宜加減する。逆巻きとなる上下半の打継目については、必要があれば、予めプラスティック管等を設置しておいて、後で低粘性のアクリル酸塩系材料等を注入して止水する。
【００１７】
このように、まずトンネル１の工区全長に亙り頂設導坑２を急速掘進し貫通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を頂設導坑２から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率よく作業ができる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、頂設導坑２は既に貫通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時に平行して行うことも可能であり、迅速に人工地山アーチ４が造成される。
【００１８】
人工地山アーチ４を必要箇所に造成してからトンネル１を掘削するので、掘削作業は安全に行うことができる。また、上半部、下半部は各々専進させ、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので作業が煩雑化せず能率良く急速に掘進することができる。
【００１９】
なお、条件によっては導坑を側壁導坑とすることもできる。この場合には、側壁部に導坑を掘進し、この導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なって鋼管を設置し注入を行う。このとき左右の鋼管の先端部の位置は必ずしも一致せずともよい。この場合、人工地山アーチが下半部から上半部まで造成されるので、掘削を行うのに好都合である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工法によれば、トンネルの工区全長に亙り予め地山の補強改良を行うことにより、大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することができる。
【００２１】
導坑を頂設導坑とすると、上部半断面先進工法でトンネルを掘進する場合に、上部に人工地山アーチを造成するのに好都合である。
導坑を側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば全断面掘削を行うのに好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工法の実施の一形態を説明する頂設導坑を設けた大断面トンネルの断面図である。
【図２】頂設導坑を設けた大断面トンネルの概要を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ トンネル
１Ａ 上半部
１Ｂ 下半部
２ 頂設導坑
３ 鋼管
４ 人工地山アーチ
６ 吊り型枠
７ アーチ部
８ 側壁部
９ 吹付コンクリート
１０ ロックボルト
１１ インバート部
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル周辺地山を改良補強して人工地山アーチを造成し、トンネルを安全且つ迅速に掘進する工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱な地盤でトンネルを掘進する工法として、地山を補強して自立性を高め、崩落を防止するために、切羽からトンネルの周辺の地山に掘進方向に向けてボーリングを行い、ボーリング孔内に注入管を挿入し地盤硬化材を注入して周辺地山を補強し、補強された部分を掘削して支保覆工を行うという工程を繰り返しながら掘進するものがある（特開平１−１３７０９４号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような工法では、地山補強のためにボーリングと注入を行う作業と、トンネルの掘削と覆工を行う作業とを交互に繰り返して行わねばならないので作業が煩雑で能率が悪く、工期が長期化するという問題がある。
【０００４】
この発明は、トンネルの掘進におけるかかる問題を解決するものであって、トンネルの工区全長に亙り予め地山の補強改良を行うことにより、大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することのできる工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の大断面トンネルの鯨骨工法（ＷＢＲ工法）では、トンネルの工区全長に亙り導坑を掘進し貫通させた後、所定間隔で導坑からトンネルの断面の周縁に沿って曲がりボーリングを行ってボーリング孔内に注入管を設置し、注入管からトンネル周辺地山に注入材を注入して人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削し、型枠を前進させてコンクリートを打設し二次覆工を行うことによりトンネルを掘進するようにして上記課題を解決している。
【０００６】
この工法では、まず、トンネルの工区全長に亙り導坑を急速掘進し貫通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を導坑から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率よく作業ができる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、導坑は既に貫通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時に平行して行うことも可能であり、迅速に人工地山アーチが造成される。
【０００７】
人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削するので、掘削作業は安全に行うことができ、また、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので作業が煩雑化せず能率良く掘進することができる。
【０００８】
導坑を頂設導坑とすると、上部半断面先進工法でトンネルを掘進する場合に、上部に人工地山アーチを造成するのに好都合である。
導坑を上半側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば、軟弱地山の上半掘削に適用できる。
【０００９】
導坑を側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば全断面掘削を行うのに好都合である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の工法の実施の一形態を説明する頂設導坑を設けた大断面トンネルの断面図、図２は頂設導坑を設けた大断面トンネルの概要を示す斜視図である。
【００１１】
大断面のトンネル１を掘進する場合、まず、トンネル１の工区全長に亙り幅５ｍ程度の頂設導坑２を、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）や横型ロードヘッダー（ＲＨ）等の掘進機を用いて急速掘進し貫通させる。
【００１２】
その後、頂設導坑２から、曲がりボーリング装置を用いて、トンネル１の断面のアーチに沿って曲がりボーリングを行なう。このとき、注入管として直径２７０ｍｍの鋼管３を継ぎながらさく孔挿入する。単位鋼管長は１．５〜２ｍ程度とし、継手はアモルファス合金フィルムによる液相拡散法等で接合する。この鋼管３には注入用の孔が設けられている。トンネルの掘進方向への鋼管３の設置間隔は、地山条件に応じて１．５〜３ｍとする。
【００１３】
鋼管３設置後に、二重管ダブルパッカー等を利用し、鋼管３から外側の地山約２ｍの範囲が１軸圧縮強度σｇｄ＞３ＭＰａ程度となるように高圧のセメント系注入材を注入する。このようにして、図２に示すように、トンネル１の断面のアーチ上に鯨骨（Ｗｈａｌｅ Ｂｏｎｅ）状に人工地山アーチ４が造成される。
【００１４】
人工地山アーチ４の造成が終わると、トンネル１の上半部１Ａを１進行１．５〜３ｍづつ掘削する。強度１５０ＭＰａ級までの地山の掘削は、原則として大型ブレーカー（Ｂｋ）と横型ロードヘッダー（ＲＨ）による機械掘削とする。
【００１５】
掘削後直ちに、吊り型枠６を前進させ、鋼繊維を４０〜５０ｋｇ／ｍ3 混和した高流動急結コンクリートを厚さ４０〜７０ｃｍ打設してアーチ部７の二次覆工を終える。
【００１６】
下半部１Ｂの掘削も機械掘削が望ましいが、必要があればゆるめ爆破を併用する。側壁部８には吹付コンクリート９とロックボルト１０を施工する。側壁部８とインバート部１１の覆工も原則として鋼繊維補強コンクリートとするが、鋼繊維の量は適宜加減する。逆巻きとなる上下半の打継目については、必要があれば、予めプラスティック管等を設置しておいて、後で低粘性のアクリル酸塩系材料等を注入して止水する。
【００１７】
このように、まずトンネル１の工区全長に亙り頂設導坑２を急速掘進し貫通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を頂設導坑２から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率よく作業ができる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、頂設導坑２は既に貫通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時に平行して行うことも可能であり、迅速に人工地山アーチ４が造成される。
【００１８】
人工地山アーチ４を必要箇所に造成してからトンネル１を掘削するので、掘削作業は安全に行うことができる。また、上半部、下半部は各々専進させ、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので作業が煩雑化せず能率良く急速に掘進することができる。
【００１９】
なお、条件によっては導坑を側壁導坑とすることもできる。この場合には、側壁部に導坑を掘進し、この導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なって鋼管を設置し注入を行う。このとき左右の鋼管の先端部の位置は必ずしも一致せずともよい。この場合、人工地山アーチが下半部から上半部まで造成されるので、掘削を行うのに好都合である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工法によれば、トンネルの工区全長に亙り予め地山の補強改良を行うことにより、大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することができる。
【００２１】
導坑を頂設導坑とすると、上部半断面先進工法でトンネルを掘進する場合に、上部に人工地山アーチを造成するのに好都合である。
導坑を側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば全断面掘削を行うのに好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工法の実施の一形態を説明する頂設導坑を設けた大断面トンネルの断面図である。
【図２】頂設導坑を設けた大断面トンネルの概要を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ トンネル
１Ａ 上半部
１Ｂ 下半部
２ 頂設導坑
３ 鋼管
４ 人工地山アーチ
６ 吊り型枠
７ アーチ部
８ 側壁部
９ 吹付コンクリート
１０ ロックボルト
１１ インバート部
Claims (3)
- トンネルの工区全長に亙り導坑を掘進し貫通させた後、所定間隔で導坑からトンネルの断面の周縁に沿って曲がりボーリングを行ってボーリング孔内に注入管を設置し、注入管からトンネル周辺地山に注入材を注入して人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削し、型枠を前進させてコンクリートを打設し二次覆工を行うことにより、トンネルを掘進する大断面トンネルの鯨骨工法。
- 導坑が頂設導坑であることを特徴とする請求項１記載の大断面トンネルの鯨骨工法。
- 導坑が側壁導坑であることを特徴とする請求項１記載の大断面トンネルの鯨骨工法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32853197A JP3824114B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 大断面トンネルの鯨骨工法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP32853197A JP3824114B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 大断面トンネルの鯨骨工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11159275A JPH11159275A (ja) | 1999-06-15 |
| JP3824114B2 true JP3824114B2 (ja) | 2006-09-20 |
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ID=18211338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32853197A Expired - Fee Related JP3824114B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 大断面トンネルの鯨骨工法 |
Country Status (2)
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1997
- 1997-11-28 JP JP32853197A patent/JP3824114B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1998-03-25 WO PCT/JP1998/001302 patent/WO1999028595A1/ja active Application Filing
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