JP3833403B2 - 大断面トンネルのいわし骨工法 - 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いわし骨工法（ＳＢＲ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、さく岩機と曲がり鋼管によって、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さく孔を行ない、さく孔内に注入管を挿入後曲がり鋼管を抜き、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、さく岩機と曲がり鋼管による曲がりさく孔と、注入管の挿入後の曲がり鋼管の抜出し、注入材の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、曲がりさく孔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。
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。
【０００８】
導坑を中段の壁導坑とし、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】
【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、図３はさく岩機と曲がり鋼管による曲がりさく孔の説明図である。
【００１０】
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。
その後、頂設導坑２から、通常のさく岩機２０と曲がり鋼管３を用いて、トンネル１の断面のアーチに沿って曲がりさく孔を行なう。このとき、直径１２０ｍｍ、単位長さ１．５〜２ｍ程度の曲がり鋼管３を継ぎながらさく孔する。
【００１１】
このさく孔内にマンシェットチューブ等の注入管（図示略）を挿入後曲がり鋼管３を抜出し、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４を造成する。
注入には、二重管ダブルパッカー等を利用し、注入管から外側の地山約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。トンネルの掘進方向への注入管の設置間隔は、地山条件に応じて１．５〜２ｍとする。曲がりさく孔の曲率の関係からさく孔方向を前後４５度程度まで斜めにすることもできる。
【００１２】
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いわし骨（Ｓａｒｄｉｎ Ｂｏｎｅ）状に人工地山アーチ４が造成される。
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。
【００１３】
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５０〜７０ｃｍ打設してアーチ部７の二次覆工を終える。
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。
【００１４】
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、さく岩機２０と曲がり鋼管３による曲がりさく孔と、注入管の挿入後の曲がり鋼管３の抜出し、注入材の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、曲がりさく孔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。
【００１５】
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１Ａ、下半部１Ｂ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。
【００１６】
なお、条件によっては導坑を中段の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、さく岩機と曲がり鋼管により、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さく孔を行ない、注入管を挿入後曲がり鋼管を抜出し、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する。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。
【００１７】
【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。
【００１８】
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軟弱地山の上半掘削に適用できる。
【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。
【図３】さく岩機と曲がり鋼管による曲がりさく孔の説明図である。
【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
２０ さく岩機

Claims (3)

  1. トンネルの工区全長に亙り導坑を掘進し貫通させた後、さく岩機と曲がり鋼管によって、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さく孔を行ない、さく孔内に注入管を挿入後曲がり鋼管を抜出し、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いわし骨工法。
  2. 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いわし骨工法。
  3. 導坑が中段の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いわし骨工法。
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