JP4714928B2 - Tunnel excavation method - Google Patents
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Description
本発明は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山でのトンネルの掘削に好適なトンネル掘削方法に関する。 The present invention relates to a tunnel excavation method suitable for excavation of a tunnel in a soft ground consisting of an unconsolidated layer such as sandy soil or sandy soil, soft rock with high collapsibility, or the like.
従来、軟弱な地山でのトンネルの掘削には、一般的に、トンネルの切羽の上半部をベンチ上でトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程と、ベンチ部分である切羽の下半部の今回掘削した上半部の手前に位置する部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する工程とを交互に繰り返すショートベンチ工法が採用されている。ショートベンチ工法では、上半部の掘削が完了したところで、今回掘削した上半部の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込み、下半部の掘削後に下半部底面にインバートを築造して、前回の上半部の掘削後に建込んだ支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合することによりトンネル断面を閉合している。従って、閉合が上半部の掘削からかなり遅れることになる。そのため、上半部に建込んだ支保工の左右両側端部が沈下して、掘削後の内空変位が大きくなりやすく、支保工の建込みをやり直す等といった面倒な作業が必要になることが間々ある。 Conventionally, for excavation of a tunnel in a soft ground, generally, the upper half of the face of the tunnel is excavated for a predetermined length in the direction of the tunnel axis on the bench, and the lower half of the face that is the bench part. A short bench method is employed in which a portion located in front of the upper half excavated this time is excavated alternately for a predetermined length in the tunnel axis direction. In the short bench method, when excavation of the upper half was completed, an arch-shaped steel support was built from the ceiling surface of the upper half excavated this time to the left and right sides, and the lower half after excavation of the lower half The tunnel cross-section is closed by building an invert on the bottom and joining the left and right lower ends of the support built after the previous excavation of the upper half to the left and right sides of the invert. Therefore, the closure is considerably delayed from the upper half excavation. For this reason, the left and right ends of the support built in the upper half will sink, and the internal displacement after excavation tends to increase, requiring troublesome work such as rebuilding the support. There is a short time.
かかる不具合を解消するため、従来、上半部の掘削に先立ち、ベンチ地盤をグラウトの注入で改良し、上半部の掘削後に建込む支保工の下端をベンチの地盤改良部分に仮支持させるようにした方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。これによれば、支保工の支持剛性をある程度は高めることができる。然し、支保工の支持部の地盤沈下を確実に防止することはできず、支保工の建込みをやり直さざるを得なくなることがある。
本発明は、以上の点に鑑み、トンネル断面を可及的速やかに閉合して、支保工の建込みのやり直しを確実に回避できるようにしたトンネル掘削方法を提供することをその課題としている。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a tunnel excavation method in which a tunnel cross-section is closed as quickly as possible so that re-building of a support work can be avoided reliably.
上記課題を解決するために、本発明は、トンネルの切羽に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルトを打ち込むことにより第1のルーフを形成すると共に、第1のルーフより下側の切羽の部分に、トンネル断面の左右両側部に跨る、前記アーチ状の線より扁平なアーチ状の線に沿って所定間隔で複数のロックボルトを打ち込むことにより第2のルーフを形成した後、第2のルーフの形成部分より下側の切羽の部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第1掘削工程と、第1掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、切羽を第2のルーフの形成部分から第1のルーフの形成部分に亘ってトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第2掘削工程と、第2掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first method by driving a plurality of lock bolts at predetermined intervals along an arched line extending from a ceiling section of a tunnel cross section to left and right side sections in a tunnel face. A plurality of lock bolts are formed at predetermined intervals along an arch-shaped line that is flatter than the arch-shaped line and that spans the left and right sides of the tunnel cross-section at the face portion below the first roof and forms a roof After the second roof is formed by driving, the first excavation step of excavating the face portion below the formation portion of the second roof for a predetermined length in the tunnel axis direction is excavated in the first excavation step. An invert construction step for constructing an invert on the bottom surface of the portion, and a second excavation step for excavating the face in the tunnel axial direction from the second roof formation portion to the first roof formation portion, 2 The arch-shaped steel supports are built from the ceiling surface of the part excavated in the excavation process to the left and right sides, and the lower ends of the left and right sides of the steel support are connected to the left and right sides of the invert. The construction process is repeated in order.
本発明によれば、第1のルーフでトンネル上載荷重を支持できると共に、第2のルーフにより切羽上半部の荷重を支持できるため、切羽下半部を掘削する第1掘削工程での切羽地山の崩落を防止できる。そして、第2掘削工程の前にインバートを築造するため、第2掘削工程中にインバートが十分に養生硬化する。従って、第2掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工の下端を養生硬化したインバートに結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになり、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。 According to the present invention, the load on the tunnel can be supported by the first roof, and the load on the upper half of the face can be supported by the second roof. Therefore, the face in the first excavation process for excavating the lower half of the face. Can prevent mountain collapse. And, since the invert is built before the second excavation process, the invert is sufficiently cured and cured during the second excavation process. Therefore, the tunnel cross section can be closed by connecting the lower end of the steel support to the cured and inverted in the support construction process after the second excavation process. In other words, the tunnel cross-section is closed simultaneously with the support construction process, and unlike the case where the steel support is temporarily supported on the part where there is a risk of lack of support strength, the construction of the support work is re-executed. You can definitely avoid falling.
また、本発明においては、インバート築造工程で、インバートの左右両側部に、第1掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿って第2のルーフの形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立上る立上り壁を形成しておき、支保工建込み工程で鋼製支保工の左右両側部の下端を立上り壁に結合することが望ましい。これによれば、第2掘削工程中に第1掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。 Further, in the present invention, in the invert construction process, the left and right sides of the invert are equivalent to the lower ends of the left and right sides of the formation part of the second roof along the left and right sides of the part excavated in the first excavation process. It is desirable to form a rising wall that rises to a height, and to connect the lower ends of the left and right sides of the steel support to the rising wall in the support construction process. Accordingly, it is possible to reliably prevent the side surface of the portion excavated in the first excavation step from collapsing during the second excavation step, which is advantageous.
図1及び図2を参照して、1は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山に掘削するトンネルを示している。トンネル1の掘削済みの部分の底面には、コンクリート製のインバート2が築造される。そして、トンネル1の内面に沿わせてアーチ状の鋼製支保工3を建込み、この鋼製支保工3の左右両側部の下端をインバート2の左右両側部に結合して、トンネル断面を閉合している。また、トンネル1の内面にコンクリートを吹き付けて支保コンクリート層4を形成している。更に、トンネル1の周囲の地山に、掘削した周壁面の支保用のロックボルト(図示省略)を支保コンクリート層4を通して放射状に複数打ち込むと共に、斜め前方にのびる先受け鋼管5を複数打設している。
Referring to FIGS. 1 and 2,
ところで、軟弱な地山では、トンネル1の切羽6の掘削時に切羽6が崩れることがある。そこで、切羽6に、トンネル断面の天井部から左右両側部に亘るアーチ状の線に沿って所定間隔で複数本のロックボルト7aを打ち込んで第1のルーフ7を形成し、更に、第1のルーフ7の形成部分より下側の切羽6の部分に、トンネル断面の左右両側部に跨る、上記アーチ状の線より扁平なアーチ状の線に沿って複数本のロックボルト8aを打ち込んで第2のルーフ8を形成している。尚、ここでいう第1及び第2のルーフ用ロックボルト7a,8aは棒状又は管状の剛性部材で構成されるものであり、必要に応じてその周囲に固化剤が注入される。
By the way, in a soft ground, the face 6 may collapse when excavating the face 6 of the
切羽6の掘削に際しては、先ず、図1(a)に示す状態から第2のルーフ8の形成部分より下側の切羽6の部分を図1(b)に示す如くトンネル軸方向に所定長さL掘削する(第1掘削工程)。この際、第1のルーフ7でトンネル上載荷重が支持されると共に、第2のルーフ8で切羽上半部の荷重が支持されるため、切羽下半部を掘削する第1掘削工程中に切羽地山が崩落することはない。 When excavating the face 6, first, from the state shown in FIG. 1A, a part of the face 6 below the portion where the second roof 8 is formed has a predetermined length in the tunnel axial direction as shown in FIG. L excavation (first excavation process). At this time, since the load on the tunnel is supported by the first roof 7 and the load of the upper half of the face is supported by the second roof 8, the face is cut during the first excavation process of excavating the lower half of the face. The natural ground will not collapse.
次に、第1掘削工程で掘削された部分の底面に、図1(c)に示す如く、コンクリートを打設または吹き付けしてインバート2を築造する(インバート築造工程)。尚、インバート築造工程では、インバート2の左右両側部に、第1掘削工程で掘削された部分の左右両側面に沿って第2のルーフ8の形成部分の左右両側部の下端と同等高さまで立ち上がる立上り壁2aを形成しておく。ここで、立上り壁2aは、インバート2の各側部に鋼製の短尺支保工3aを植設した後コンクリートを吹き付けることで形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, concrete is cast or sprayed on the bottom surface of the portion excavated in the first excavation process to construct the invert 2 (invert construction process). In the invert building process, the left and right sides of the invert 2 rise to the same height as the lower ends of the left and right sides of the portion where the second roof 8 is formed along the left and right sides of the portion excavated in the first excavation process. The rising
次に、切羽6を第2のルーフ8の形成部分から第1のルーフ7の形成部分に亘ってトンネル軸方向に上記所定長さL掘削する(第2掘削工程)。尚、この掘削で第2ルーフ8用のロックボルト8a及び第1ルーフ7用のロックボルト7aの後部が露出する。そこで、この露出長さ分だけロックボルト7a,8aを掘削後の切羽6に押し込んで次の掘削に備える。 Next, the face 6 is excavated by the predetermined length L in the tunnel axis direction from the formation portion of the second roof 8 to the formation portion of the first roof 7 (second excavation step). In this excavation, the lock bolt 8a for the second roof 8 and the rear part of the lock bolt 7a for the first roof 7 are exposed. Therefore, the lock bolts 7a and 8a are pushed into the face 6 after excavation by the exposed length to prepare for the next excavation.
次に、図1(d)に示す如く、第2掘削工程で掘削した部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工3を建込んで、この鋼製支保工3の左右両側部の下端をインバート2の左右両側部の立上り壁2aに結合すると共に、コンクリートの吹き付けで支保コンクリート層4を形成する(支保工建込み工程)。その後、上述した第1掘削工程とインバート築造工程と第2掘削工程と支保工建込み工程とを順に繰り返して、トンネル1の掘削を進めて行く。
Next, as shown in FIG. 1 (d), an arch-
ここで、本実施形態の掘削方法によれば、第2掘削工程の前にインバート2が築造されるため、第2掘削工程中にインバート2が十分に養生硬化する。従って、第2掘削工程後の支保工建込み工程で鋼製支保工3の下端を養生硬化したインバート2に結合して、トンネル断面を閉合することができる。即ち、支保工建込み工程と同時にトンネル断面が閉合されることになる。従って、鋼製支保工を支持耐力の不足の虞のある部分に仮支持させるものと異なり、支保工の建込みをやり直す事態に陥ることを確実に回避できる。これにより工期の短縮化を図ることが可能になる。
Here, according to the excavation method of the present embodiment, since the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インバート築造工程でインバート2の左右両側部に立上り壁2aを形成せずに、支保工建込み工程において鋼製支保工3の下端部を第1掘削工程で掘削された部分の側面に沿わせてインバート2の側部に結合することも可能である。但し、上記実施形態の如く立上り壁2aを形成しておけば、第2掘削工程中に第1掘削工程で掘削された部分の側面が崩れることを確実に防止でき、有利である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, without forming the rising
1…トンネル、2…インバート、2a…立上り壁、3…鋼製支保工、6…切羽、7…第1のルーフ、7a…ロックボルト、8…第2のルーフ、8a…ロックボルト。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第2のルーフの形成部分より下側の切羽の部分をトンネル軸方向に所定長さ掘削する第1掘削工程と、
第1掘削工程で掘削された部分の底面にインバートを築造するインバート築造工程と、
切羽を第2のルーフの形成部分から第1のルーフの形成部分に亘ってトンネル軸方向に前記所定長さ掘削する第2掘削工程と、
第2掘削工程で掘削された部分の天井面から左右両側面に亘りアーチ状の鋼製支保工を建込むと共に、この鋼製支保工の左右両側部の下端をインバートの左右両側部に結合する支保工建込み工程とを順に繰り返すことを特徴とするトンネル掘削工法。 A first roof is formed by driving a plurality of lock bolts at predetermined intervals along an arched line extending from the ceiling part of the tunnel cross section to the left and right side parts at the face of the tunnel, and below the first roof. A second roof is formed by driving a plurality of lock bolts at predetermined intervals along the arch-shaped line that is flatter than the arch-shaped line and straddles the left and right sides of the tunnel cross section at the side face. rear,
A first excavation step of excavating a portion of the face below the formation portion of the second roof in a tunnel axial direction by a predetermined length;
An invert construction process for constructing an invert on the bottom of the part excavated in the first excavation process;
A second excavation step of excavating the face in the tunnel axis direction from the second roof forming part to the first roof forming part;
An arch-shaped steel support is built from the ceiling surface of the part excavated in the second excavation process to the left and right sides, and the lower ends of the left and right sides of the steel support are connected to the left and right sides of the invert. A tunnel excavation method characterized by repeating the support construction process in order.
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