JP4092647B2

JP4092647B2 - Tunnel support structure

Info

Publication number: JP4092647B2
Application number: JP2003174933A
Authority: JP
Inventors: 太楠本; 厚之木村; 聰水戸
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP2005009182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、扁平大断面トンネルのトンネル支保構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大断面トンネルの掘削は、図２に示すように、トンネル１０断面を上半１、下半２、インバート３に三分割して段階掘削している。この上半先進工法によって軟弱地山Ｇのトンネル１０掘削を行う場合、上半１掘削時に上半支保工９が開構造となり、力学的に不安定な構造となる。そのため、上半仮インバート４によって断面閉合を行うことにより、上半支保工９の安定を確保している。また、トンネル１０断面の上下半１、２外周に長尺先受工５を配設することにより、切羽の安定を確保している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３６８０号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトンネル支保構造では、トンネルの力学的安定性を確保しながら、上半仮インバートの撤去作業と下半の掘削作業を並行して行わなければならない。その結果、下半の掘削作業に制約が生じるとともに、上半の掘削作業にも悪影響が及ぶこととなる。また、従来のトンネル支保構造では、地下深部の粘土化した断層破砕帯地山などに対してトンネル支保構造の長期安定性を確保することは難しい。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保できるトンネル支保構造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】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル支保構造では、トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成されるトンネルの外周部に長尺先受工が施されたトンネル支保構造であって、前記トンネルのアーチ部を形成する前記トンネル周方向の第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧の中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第一範囲と、前記第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧に連なる前記トンネル周方向の第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第二範囲とに配設されるロックボルトが、前記トンネル周方向の他の範囲に配設されるロックボルトに比して密に配設されていることを特徴とする。
この際、前記第一範囲の所定角度を１５度とし、前記第二範囲の所定角度を２０度とするとともに、前記第一範囲および前記第二範囲に配設されるロックボルトの離間間隔を、前記トンネル周方向に０．５〜０．６ｍ、且つ、前記トンネル軸方向に０．７５〜１ｍとすることが好適である。
ここで、ロックボルトは、トンネル壁面に打設し、周辺地山と一体化することにより、吹付けコンクリートとあわせてトンネル周辺地山の安定を図るものである。また、長尺先受工は、掘削に先行して切羽から前方に向けてトンネル外周部にアーチ状に、長さ１０〜２５ｍ程度の鋼管を削孔・打設した後、鋼管内部およびその周囲に注入材を充填することにより、地山を補強するものである。
【０００６】
トンネル周方向円弧の曲率が変化する部分、言い換えれば、トンネル断面形状が変化する部分に応力集中が起こりやすい。そのため、本発明では、トンネル周方向円弧の曲率が変化する前記第一範囲および前記第二範囲をロックボルトによって密に補強することにより、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成される扁平大断面トンネルを、本発明に係るトンネル支保構造によって形成する一例を示したものである。この図に示すように、本実施形態によるトンネル支保構造では、従来のトンネル支保構造と同様に、上半１および下半２内周に、吹付けコンクリートと鋼アーチ支保工からなる上半支保工９が設置され、上半支保工９の外周部には長尺先受工５がトンネル周方向に所定の離間間隔をおいてトンネル軸方向と平行に配設されている。下半２外周部にはロックボルト６がトンネル軸直交方向に放射状に配設されている。また、上半支保工９の内側には覆工コンクリート８が設置され、インバート３内周にはインバートコンクリート１４が設置されている。
【０００８】
本実施形態によるトンネル支保構造では、従来のトンネル支保構造に加えて、トンネル１１のアーチ部を形成するトンネル１１周方向の第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧の中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする１５度の第一範囲１２と、前記第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧に連なるトンネル１１周方向の第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする２０度の第二範囲１３とに、トンネル１１周方向に０．５〜０．６ｍの離間間隔（ロックボルト６の略１／２の離間間隔）で、且つ、トンネル１１軸方向に０．７５〜１ｍの離間間隔で、破壊抑制ロックボルト７がトンネル軸直交方向に放射状に配設されている。以下、第一範囲１２および第二範囲１３に配設されるロックボルトを、トンネル１１周方向の他の範囲に配設されるロックボルトと区別するために破壊抑制ロックボルトと呼ぶ。
破壊抑制ロックボルト７の材質には、ねじり棒鋼、異形棒鋼、全ネジ棒鋼あるいは高耐力ボルトなどを使用する。本実施形態における破壊抑制ロックボルト７の直径は３０ｍｍ程度、長さはトンネル１１掘削幅の０．３〜０．５倍である。また、孔に定着材を充填した後、ボルトを挿入する充填式の破壊抑制ロックボルト７を使用するが、破砕質の地山Ｇに対しては、ボルトを挿入した後、定着材を注入する注入式の破壊抑制ロックボルト７が有効である。
【０００９】
また、本実施形態によるトンネル支保構造では、破壊抑制ロックボルト７と長尺先受工５が交錯する第一範囲１２について、長尺先受工５には鋼管ではなく塩ビ管などの樹脂管を使用し、破壊抑制ロックボルト７の削孔が可能となるようにする。
【００１０】
扁平大断面トンネルにおいては、トンネル１１周方向円弧の曲率が変化する部分、言い換えれば、トンネル１１断面形状が変化する部分に応力集中が起こりやすい。そこで、本実施形態によるトンネル支保構造では、トンネル１１周方向円弧の曲率が変化する第一範囲１２および第二範囲１３を破壊抑制ロックボルト７によって密に補強することにより、上半仮インバート４による上半１断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保することができる。
また、上半仮インバート４がないため、掘削時間を２０％程度短縮することができる。さらに、上半仮インバート４撤去作業に伴って生じる建設廃材の処分が不要となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル支保構造によれば、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル支保構造の実施形態の一例を示すトンネル断面図である。
【図２】従来のトンネル支保構造を示すトンネル断面図である。
【符号の説明】
１……上半
２……下半
３……インバート
４……上半仮インバート
５……長尺先受工
６……ロックボルト
７……破壊抑制ロックボルト
８……覆工コンクリート
９……上半支保工
１２……第一範囲
１３……第二範囲
１４……インバートコンクリート
Ｇ……地山[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel support structure for a flat large-section tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the excavation of a large section tunnel, as shown in FIG. 2, the tunnel 10 cross section is divided into an upper half 1, a lower half 2, and an invert 3 in stages. When excavating the tunnel 10 in the soft ground G by this upper half advanced method, the upper half support 9 becomes an open structure when the upper half 1 is excavated, resulting in a mechanically unstable structure. Therefore, the upper half support 9 is stable by closing the cross section with the upper half temporary invert 4. Moreover, the stability of a face is ensured by arrange | positioning the long tip receiving work 5 in the upper-lower half 1 and 2 outer periphery of the tunnel 10 cross section (for example, refer patent document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-3680 (page 2-3, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional tunnel support structure, the removal work of the upper half temporary invert and the excavation work of the lower half must be performed in parallel while ensuring the mechanical stability of the tunnel. As a result, the lower half of the excavation work is restricted, and the upper half of the excavation work is adversely affected. In addition, with the conventional tunnel support structure, it is difficult to ensure the long-term stability of the tunnel support structure against a clay-fractured fault fracture zone in the deep underground.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a tunnel support structure that can ensure the mechanical stability of the upper half support structure without temporary closing of the upper half section by the upper half temporary invert. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the tunnel support structure according to the present invention is a tunnel support structure in which a long tip receiving work is applied to the outer periphery of a tunnel formed by a plurality of arcs having different curvatures in the tunnel circumferential direction. Te, and the tunnel circumferential first arcuate center of each of the first arc from both ends of the first range of predetermined angle to the axis of the first circular arc center of curvature that forms an arch portion of said tunnel, the second circular arc side of the tunnel circumferential direction respectively from said first arcuate ends connected to the first circular arc, the lock disposed the respective second circular arc center of curvature and a second range of predetermined angle to the axis The bolts are arranged more densely than the lock bolts arranged in other ranges in the circumferential direction of the tunnel.
At this time, the predetermined angle of the first range is 15 degrees, the predetermined angle of the second range is 20 degrees, and the spacing between the lock bolts disposed in the first range and the second range is It is preferable that the distance is 0.5 to 0.6 m in the tunnel circumferential direction and 0.75 to 1 m in the tunnel axis direction.
Here, the rock bolt is placed on the tunnel wall surface and integrated with the surrounding natural ground, thereby stabilizing the ground surrounding the tunnel together with the shotcrete. In addition, long tip receiving work is performed in the surroundings of the steel pipe after drilling and placing a steel pipe with a length of about 10 to 25 m in an arch shape on the outer periphery of the tunnel from the face to the front prior to excavation. The ground is reinforced by filling the material with an injection material.
[0006]
Stress concentration tends to occur at a portion where the curvature of the arc in the tunnel circumferential direction changes, in other words, at a portion where the tunnel cross-sectional shape changes. Therefore, in the present invention, the first range and the second range in which the curvature of the tunnel circumferential arc is changed are closely reinforced by a lock bolt, so that the upper half cross section is not temporarily closed by the upper half temporary invert. This ensures mechanical stability of the half-open support structure.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example in which a flat large-section tunnel formed from a plurality of arcs having different curvatures in the tunnel circumferential direction is formed by the tunnel support structure according to the present invention. As shown in this figure, in the tunnel support structure according to the present embodiment, the upper half support work composed of shotcrete and steel arch support work is provided on the inner periphery of the upper half 1 and the lower half 2 similarly to the conventional tunnel support structure. 9 is installed, and a long tip receiving work 5 is arranged on the outer peripheral portion of the upper half supporting work 9 in parallel with the tunnel axis direction at a predetermined spacing in the tunnel circumferential direction. Lock bolts 6 are radially arranged on the outer periphery of the lower half 2 in the direction perpendicular to the tunnel axis. In addition, lining concrete 8 is installed inside the upper half supporting work 9, and invert concrete 14 is installed on the inner periphery of the invert 3.
[0008]
In the tunnel support structure according to the present embodiment, in addition to the conventional tunnel support structure, the first arc extends from both ends of the first arc in the circumferential direction of the tunnel 11 forming the arch portion of the tunnel 11 to the center side of the first arc. The first range 12 of 15 degrees with the center of curvature of the arc as the axis, and the center of curvature of each second arc from the both ends of the first arc to the second arc side in the circumferential direction of the tunnel 11 connected to the first arc. And a second range 13 of 20 degrees around the axis, with a spacing of 0.5 to 0.6 m in the circumferential direction of the tunnel 11 (a spacing of about a half of the locking bolt 6) and in the axial direction of the tunnel 11 The breakage-inhibiting lock bolts 7 are radially arranged in the direction perpendicular to the tunnel axis at intervals of 0.75 to 1 m. Hereinafter, the lock bolts disposed in the first range 12 and the second range 13 are referred to as breakage suppression lock bolts in order to distinguish them from the lock bolts disposed in other ranges in the circumferential direction of the tunnel 11.
As the material of the fracture inhibiting lock bolt 7, a torsion bar, a deformed bar, a full thread bar, a high strength bolt, or the like is used. The diameter of the fracture inhibiting lock bolt 7 in this embodiment is about 30 mm, and the length is 0.3 to 0.5 times the tunnel 11 excavation width. In addition, a filling type fracture prevention lock bolt 7 in which a bolt is inserted after the hole is filled with a fixing material is used, but for the ground material G of crushed material, the fixing material is injected after the bolt is inserted. An injection type breakage suppression lock bolt 7 is effective.
[0009]
In the tunnel support structure according to the present embodiment, for the first range 12 where the fracture-suppressing lock bolt 7 and the long tip receiver 5 cross each other, the long tip receiver 5 is not a steel pipe but a resin pipe such as a vinyl chloride pipe. Used so that the fracture-suppressing lock bolt 7 can be drilled.
[0010]
In a flat large-section tunnel, stress concentration tends to occur in a portion where the curvature of the circular arc in the circumferential direction of the tunnel 11 changes, in other words, in a portion where the cross-sectional shape of the tunnel 11 changes. Therefore, in the tunnel support structure according to the present embodiment, the first range 12 and the second range 13 in which the curvature of the circular arc of the tunnel 11 changes are closely reinforced by the fracture suppression lock bolt 7, thereby The mechanical stability of the upper half support structure can be secured without temporary closing of the upper half cross section.
Moreover, since there is no upper half temporary invert 4, excavation time can be reduced by about 20%. Furthermore, it is not necessary to dispose of the construction waste material that accompanies the work for removing the upper half temporary invert 4.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel support structure of the present invention, it is possible to ensure the mechanical stability of the upper half open support structure without temporary closing of the upper half section by the upper half temporary invert.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a tunnel showing an example of an embodiment of a tunnel support structure according to the present invention.
FIG. 2 is a tunnel cross-sectional view showing a conventional tunnel support structure.
[Explanation of symbols]
1 …… Upper half 2 …… Lower half 3 …… Invert 4 …… Upper half temporary invert 5 …… Long tip receiving work 6 …… Lock bolt 7 …… Destruction suppression lock bolt 8 …… Cover concrete 9 …… Upper half support 12 …… First range 13 …… Second range 14 …… Invert concrete G …… Mt.

Claims

A tunnel support structure in which a long tip receiving work is applied to the outer periphery of a tunnel formed from a plurality of arcs having different curvatures in the tunnel circumferential direction,
A first range having a predetermined angle with the center of curvature of the first arc as an axis from both ends of the first arc in the circumferential direction of the tunnel forming the arch portion of the tunnel to the center side of the first arc; the second circular arc side of the tunnel circumferential direction respectively connected to the first circular arc from a circular arc at both ends, the lock bolt is arranged each of said second arc of curvature centered on a second range of predetermined angle to axis A tunnel support structure characterized in that the tunnel support structure is arranged denser than the lock bolts arranged in other ranges in the circumferential direction of the tunnel.

The tunnel support structure according to claim 1, wherein the predetermined angle of the first range is 15 degrees, and the predetermined angle of the second range is 20 degrees.

A tunnel support structure in which a long tip receiving work is applied to the outer periphery of a tunnel formed from a plurality of arcs having different curvatures in the tunnel circumferential direction,
A first range of 15 degrees with the center of curvature of the first arc as an axis from both ends of the first arc in the circumferential direction of the tunnel forming the arch portion of the tunnel to the center side of the first arc; the second circular arc side of the tunnel circumferential direction respectively connected to the first circular arc from a circular arc at both ends of the lock bolt disposed the respective second circular arc center of curvature and a second range of 20 degrees to the axis A tunnel support structure characterized in that a separation interval is 0.5 to 0.6 m in the tunnel circumferential direction and 0.75 to 1 m in the tunnel axis direction.