JP6748918B2 - Tunnel face exploration method - Google Patents
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Description
本発明は、NATM工法による山岳トンネルの施工において好適なトンネル切羽前方探査方法に関し、特に、トンネル掘削機械の施工中振動を用いたトンネル切羽前方探査方法に関するものである。 The present invention relates to a front tunnel face exploration method suitable for the construction of a mountain tunnel by the NATM method, and more particularly to a front tunnel face exploration method using vibration during construction of a tunnel excavating machine.
従来、NATM工法による山岳トンネルの施工において、トンネル切羽前方の地山状況を推定する方法として、本発明者らが提案した特許文献1に記載の方法が知られている。この方法は、トンネル掘削機械が発する振動を、切羽前方の地山状況を推定するための物理探査用振動源として利用したものである。また、トンネル支保工の一つであるロックボルトを受振用探査子として利用したものとして、本発明者らが提案した特許文献2、3に記載の方法が知られている。これら特許文献1〜3に記載の技術を用いることによって、トンネル掘削作業を止めることなく、日常的に探査を実施・継続することが可能である。
Conventionally, in construction of a mountain tunnel by the NATM method, a method described in
ところで、上記の従来の特許文献1では、一連の掘削作業の中で探査を行うタイミングを、図2に示すように、こそく時(ステップS7)と、切羽への削孔・装薬時(ステップS9)としている。これは、切羽面への振動を直接的に加えることができるタイミングがここにあるからである。切羽面への直接的な振動は、切羽前方の状況を探査する上でより効果的である。
By the way, in the above-mentioned
しかし、一連の掘削作業の中で切羽面への直接的振動が加えられるタイミングは上記に限るものではなく、また上記のタイミングでないと探査が実行できないというものではない。作業を止めずに探査を行うタイミングについては、一連の掘削作業の中でより広く設定できる方が、切羽前方探査の実用性が向上するので好ましい。このため、探査を行うタイミングをより広く設定できる切羽前方探査方法が求められていた。 However, the timing at which the direct vibration is applied to the face face in the series of excavation work is not limited to the above, and the exploration cannot be executed unless it is the above timing. Regarding the timing of performing the exploration without stopping the work, it is preferable that the exploration can be performed more widely in a series of excavation work, because the practicality of the exploration ahead of the face improves. For this reason, there has been a demand for a method for exploring the face ahead of the face where the exploration timing can be set wider.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、探査を行うタイミングをより広く設定できるトンネル切羽前方探査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a tunnel face forward search method capable of setting a wider search timing.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るトンネル切羽前方探査方法は、NATM工法によるトンネル施工中に反射波地震探査法により切羽前方を探査する方法であって、切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔または支保工の少なくとも一方に受振センサを設置した後、切羽面の近傍に設置した施工機械で切羽面を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を前記受振センサで計測する打撃探査工程を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, a tunnel face forward exploration method according to the present invention is a method for exploring the face forward of a face face by a reflected wave seismic survey method during tunnel construction by the NATM method. After installing a vibration sensor in at least one of the sensor installation hole or support provided in the tunnel pit wall behind by a predetermined distance from, hit the face with a construction machine installed near the face, It is characterized by having a hitting exploration step of measuring the vibration propagating through the ground with the vibration receiving sensor.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法は、上述した発明において、前記打撃探査工程は、こそく作業の途中または終了後からトンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業までの間に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に受振センサを設置する工程と、吹付け作業中または終了後に切羽面の近傍に配置した前記施工機械としての均し機械による均し作業の途中または終了後に、この均し機械で切羽面を打撃する工程とを有することを特徴とする。 Further, another tunnel face forward exploration method according to the present invention, in the above-mentioned invention, the impact exploration step, during the scraping work or after the end until the concrete spraying work on the tunnel shaft wall A step of installing a vibration-receiving sensor in at least one of the sensor installation hole or the supporting structure, and during or after the leveling work as the construction machine placed near the face face during or after the spraying work. Later, a step of hitting a face face with this leveling machine is included.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法は、上述した発明において、発破およびズリ出しの終了後に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と破砕機械とに受振センサを設置し、前記破砕機械で切羽面をこそく作業中の振動を前記受振センサで計測するこそく時探査工程をさらに有することを特徴とする。 Further, the other tunnel face forward exploration method according to the present invention, in the above-mentioned invention, after installing the vibration sensor and at least one of the sensor installation hole or the supporting work and the crushing machine, the vibration sensor is installed, The present invention is characterized by further comprising an exploration step for measuring the vibration during the work of scraping the face face with the crushing machine by the vibration receiving sensor.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法は、上述した発明において、トンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業前に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に設置してある受振センサを一旦撤去し、コンクリートの吹付け作業中または終了後再びトンネル坑壁の前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と削孔機械とに受振センサを設置し、前記削孔機械で発破孔を削孔中の振動を前記受振センサで計測する削孔時探査工程をさらに有することを特徴とする。 Further, another tunnel face forward exploration method according to the present invention is the above-mentioned invention, in which the vibration receiving is installed in at least one of the sensor installation hole or the support work before the concrete is sprayed onto the tunnel pit wall. Once the sensor is removed, and during or after the concrete spraying work, a vibration sensor is installed again on at least one of the hole for sensor installation or the support work on the tunnel pit wall and the drilling machine, and blasting with the drilling machine. The present invention is characterized by further comprising an exploration step during boring, in which vibration during boring of the hole is measured by the vibration sensor.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法は、上述した発明において、前記探査工程を繰り返し行うことでトンネル施工中を通じて連続的に切羽前方探査をすることを特徴とする。 Further, another tunnel face forward exploration method according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the face forward exploration is continuously performed during tunnel construction by repeating the exploration step.
本発明に係るトンネル切羽前方探査方法によれば、NATM工法によるトンネル施工中に反射波地震探査法により切羽前方を探査する方法であって、切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔または支保工の少なくとも一方に受振センサを設置した後、切羽面の近傍に設置した施工機械で切羽面を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を前記受振センサで計測する打撃探査工程を有するので、探査を行うタイミングを従来よりも広く設定することが可能であるという効果を奏する。 According to the tunnel face forward exploration method of the present invention, a method for exploring the face ahead of the face face by the reflected wave seismic survey method during the construction of the tunnel by the NATM method is provided on the tunnel wall behind the face face by a predetermined distance. After installing a vibration sensor in at least one of the sensor installation hole or support, strike the face with a construction machine installed in the vicinity of the face, and measure the vibration propagating through the ground by this impact with the above-mentioned sensor. Since the impact exploration step is performed, it is possible to set the exploration timing wider than before.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、前記打撃探査工程は、こそく作業の途中または終了後からトンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業までの間に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に受振センサを設置する工程と、吹付け作業中または終了後に切羽面の近傍に配置した前記施工機械としての均し機械による均し作業の途中または終了後に、この均し機械で切羽面を打撃する工程とを有するので、吹付け作業後の均し機械による均し作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができるという効果を奏する。 Further, according to another tunnel face forward exploration method according to the present invention, the impact exploration step is for installing the sensor during or after the scraping work and before the concrete spraying work on the tunnel wall. A step of installing a vibration receiving sensor in at least one of the hole or the supporting work, and during or after the leveling work by the leveling machine as the construction machine arranged near the face face during or after the spraying work, Since it has a step of striking the face face with a leveling machine, there is an effect that the face forward exploration can be performed by utilizing the timing of the leveling work by the leveling machine after the spraying work.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、発破およびズリ出しの終了後に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と破砕機械とに受振センサを設置し、前記破砕機械で切羽面をこそく作業中の振動を前記受振センサで計測するこそく時探査工程をさらに有するので、こそく作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができるという効果を奏する。 Further, according to another method for exploring a tunnel face according to the present invention, a vibration-receiving sensor is installed in at least one of the sensor installation hole or the supporting work and the crushing machine after the completion of blasting and slipping, and the crushing machine. Since there is further an exploration step for measuring the vibration during the work of scooping the face with the vibration-receiving sensor, there is an effect that the face forward exploration can be carried out by utilizing the timing of the scooping work. ..
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、トンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業前に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に設置してある受振センサを一旦撤去し、コンクリートの吹付け作業中または終了後再びトンネル坑壁の前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と削孔機械とに受振センサを設置し、前記削孔機械で発破孔を削孔中の振動を前記受振センサで計測する削孔時探査工程をさらに有するので、装薬前の削孔作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができるという効果を奏する。 Further, according to another tunnel face forward exploration method according to the present invention, once the vibration receiving sensor installed in at least one of the sensor installation hole or the support structure is sprayed before the concrete is sprayed onto the tunnel wall. During removal of concrete and after concrete spraying, or after completion, install a vibration sensor on at least one of the hole for sensor installation or support of the tunnel shaft and the drilling machine, and drill the blast hole with the drilling machine. Since the method further includes the hole drilling exploration step of measuring the vibration in the hole with the vibration receiving sensor, there is an effect that the face front exploration can be performed by utilizing the timing of the drilling operation before the charging.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、前記探査工程を繰り返し行うことでトンネル施工中を通じて連続的に切羽前方探査をするので、一連の掘削作業の中で作業を中断することなく切羽前方探査を実施することができるという効果を奏する。 Further, according to another tunnel face exploration method according to the present invention, the face face exploration is continuously performed during tunnel construction by repeating the exploration step, so the work is interrupted in a series of excavation work. The effect is that the front face exploration can be carried out without any trouble.
以下に、本発明に係るトンネル切羽前方探査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a tunnel face forward exploration method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
本発明に係るトンネル切羽前方探査方法は、NATM工法によるトンネル施工中にトンネル掘削機械を用いた反射波地震探査法により切羽前方を探査する方法であって、探査を行うタイミングを、従来の方法(例えば、上記の特許文献1に記載の方法)よりも広く設定できるようにしたものである。 The tunnel face exploration method according to the present invention is a method for exploring the face ahead of the face face by the reflected wave seismic exploration method using a tunnel excavating machine during the tunnel construction by the NATM method, and the timing of the exploration is the conventional method ( For example, it can be set wider than the method described in Patent Document 1).
本実施の形態は、こそく時探査工程(以下、工程Aということがある。)と、吹付け・支保作業時探査工程(打撃探査工程。以下、工程Bということがある。)と、削孔・装薬時探査工程(削孔時探査工程。以下、工程Cということがある。)とを有する。工程A、工程Cは、それぞれ上記の特許文献1に記載の工程1、工程2に対応している。
In the present embodiment, an exploration time exploration process (hereinafter sometimes referred to as process A), a spraying/supporting work exploration process (striking exploration process; hereinafter sometimes referred to as process B), and a cutting process. A hole/charge exploration step (drilling exploration step; hereinafter sometimes referred to as step C). The process A and the process C correspond to the
工程A(こそく時探査工程)は、発破孔を削孔してからこの孔に装薬して発破するまでの間に、切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に受振センサを設置するためのセンサ設置用孔を形成し、次いで、発破およびズリ出しの終了後にセンサ設置用孔と破砕機械とに受振センサを設置し、破砕機械で切羽面をこそく作業中の振動を受振センサで計測するものである。 In step A (exploration step during squirt), a vibration sensor is installed on the tunnel wall behind the face by a predetermined distance from the time when the blast hole is drilled until the hole is charged and blasted. A hole for sensor installation for the crushing machine, and then, after blasting and slipping out, install a vibration sensor in the hole for sensor installation and the crushing machine. It is something to measure.
工程B(吹付け・支保作業時探査工程:打撃探査工程)は、切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔に受振センサを設置した後、切羽面の近傍に設置した施工機械で切羽面を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を受振センサで計測するものである。この工程Bは、こそく作業の途中または終了後からトンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業までの間に、センサ設置用孔に受振センサを設置する工程と、吹付け作業中または終了後に切羽面の近傍に配置した施工機械としての均し機械による均し作業の途中または終了後に、この均し機械で切羽面を打撃する工程とを有している。 Process B (blasting/supporting work exploration process: impact exploration process) is installed in the vicinity of the face of the face after installing the vibration sensor in the sensor installation hole in the tunnel wall behind the face of the face by a predetermined distance. The face of the face is struck by the construction machine, and the vibration that propagates through the ground due to the struck is measured by the vibration sensor. This step B is a step of installing a vibration-receiving sensor in the sensor installation hole during the scavenging work or after the completion of the concrete spraying work on the tunnel pit wall, and a face cutting process during or after the spraying work. And a step of hitting the face face with the leveling machine during or after the leveling work as a construction machine arranged near the surface.
工程C(削孔・装薬時探査工程)は、トンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業前にセンサ設置用孔に設置してある受振センサを一旦撤去し、コンクリートの吹付け作業の終了後再びトンネル坑壁のセンサ設置用孔と削孔機械とに受振センサを設置し、削孔機械で発破孔を削孔中の振動を受振センサで計測するものである。 In process C (drilling/exploration process during charging), the vibration-receiving sensor installed in the sensor installation hole is temporarily removed before the concrete is sprayed onto the tunnel shaft, and after the concrete spraying work is completed. The vibration receiving sensor is installed again in the hole for sensor installation in the tunnel pit wall and the drilling machine, and the vibration during the drilling of the blast hole is measured by the vibration receiving sensor by the drilling machine.
なお、上記の工程A〜Cにおいては、センサ設置用孔に受振センサを設置する代わりに、または、これに加えて、トンネル坑壁に設けたロックボルトなどの支保工に受振センサを設置して振動計測してもよい。ロックボルトに受振センサを設置する場合の振動計測方法は、例えば上記の特許文献2、3に記載の方法を用いることができる。 In the above-mentioned steps A to C, instead of installing the vibration receiving sensor in the sensor installation hole, or in addition to this, installing the vibration receiving sensor in support work such as a lock bolt provided in the tunnel pit wall. Vibration may be measured. As the vibration measuring method when the vibration receiving sensor is installed on the lock bolt, for example, the methods described in Patent Documents 2 and 3 can be used.
本実施の形態では、トンネル掘進に伴い上記の工程A〜Cを必要に応じて繰り返し行うことでトンネル施工中を通じて連続的に切羽前方探査をすることができる。以下、図1のNATM工法による山岳トンネル施工の工程図を参照しながら本実施の形態に係るトンネル切羽前方探査方法をより具体的に説明する。なお、図1では、ステップS7が工程Aに相当し、ステップS8−1が工程Bに相当し、ステップS9が工程Cに相当する。 In the present embodiment, the above-mentioned steps A to C are repeatedly performed as necessary along with the tunnel excavation, so that the front face exploration can be continuously performed during the tunnel construction. Hereinafter, the tunnel face forward exploration method according to the present embodiment will be described more specifically with reference to the process diagram of the mountain tunnel construction by the NATM method in FIG. 1. In FIG. 1, step S7 corresponds to step A, step S8-1 corresponds to step B, and step S9 corresponds to step C.
図1に示すように、まず、トンネル切羽において発破を行い(ステップS1)、ズリ出しを行う(ステップS2)。続いて、トンネル10内に支保工を建て込むとともに坑壁にコンクリートを吹付ける(ステップS3)。次に、発破孔を削孔してこの孔に装薬する(ステップS4)。ここで、発破孔を削孔してからこの孔に装薬して発破するまでの間に、切羽面12から所定距離(例えば10〜15m程度。すなわち切羽前面に配置する削孔機械の長さ程度)だけ後方のトンネル坑壁に受振センサを設置するためのセンサ設置用孔14を削孔しておく。なお、図1では3つのセンサ設置用孔14を5m毎に設置した場合を例示している。
As shown in FIG. 1, first, a tunnel face is blasted (step S1), and a slipping out is performed (step S2). Subsequently, a support work is built in the
次に、切羽において発破を行い(ステップS5)、ズリ出しを行う(ステップS6)。この発破およびズリ出しの終了後、油圧ブレーカー16(破砕機械)による切羽面のこそく作業を行うが(ステップS7)、こそく作業の開始前に、センサ設置用孔14と油圧ブレーカー16(破砕機械)とに受振センサ28、18をそれぞれ設置するとともに記録および解析装置20との配線を行っておく。
Next, blasting is performed on the face (step S5), and slipping is performed (step S6). After the completion of the blasting and the slipping out, the face of the face is scooped by the hydraulic breaker 16 (crushing machine) (step S7), but before the scooping work is started, the
そして、ステップS7において、油圧ブレーカー16で切羽面をこそくし、このこそく作業中の振動を受振センサ28、18で計測する(工程A:こそく時探査工程)。計測した振動データは配線ケーブルを通じて記録および解析装置20に記録される。このデータを例えば上記の特許文献1や特許文献2で示した探査方法で解析処理することによって、切羽前方地山の状況を探査する。
Then, in step S7, the face of the cutting face is scraped by the
続いて、トンネル10内に支保工を建て込むとともに坑壁にコンクリートを吹付ける(ステップS8)。ここで、トンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業前にセンサ設置用孔14に設置してある受振センサ28および配線ケーブル類を一旦撤去して後方に退避させておくものとする。
Subsequently, a support work is built in the
吹付け作業の終了後、地山やロックボルトなどの支保工に余分に付着したコンクリートを、鏝(こて)状の道具を用いて平滑に均す作業を行う(ステップS8−1)。この均し作業は、切羽面12の近傍に配置した油圧ブレーカー16(均し機械、施工機械)に取り付けた鏝32を用いて行う。鏝32は、油圧ブレーカー16の屈折式のアーム16aの先端のチゼル30(岩を打撃破砕するためのノミ状に先端が尖った金属棒)に臨時的に装着されるものであり、アーム16aを動かすことによって均し作業を行う。このように本実施の形態では、吹付け・支保作業後の均し作業時において油圧ブレーカー16が切羽面12に接近するタイミングを利用して切羽前方探査を行う(工程B:吹付け・支保作業時探査工程)。その具体的手順は以下のとおりである。
After the spraying work is completed, the concrete excessively attached to the support work such as the ground and rock bolts is smoothed using a trowel-shaped tool (step S8-1). This leveling work is performed using a
(1)ステップS7のこそく作業時からステップS8の吹付け・支保作業時までの間に、受振用センサ28を地山に設置するとともに記録および解析装置20との配線を行う。受振用センサ28の設置方法は、上記のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔14に設置する方式でもよいし、例えば上記の特許文献2、特許文献3のように既設のロックボルトなどの支保工に受振用センサ28を取り付ける方式でもよく、あるいは両方式を併用してもよい。
(1) From the time of the scooping work of step S7 to the time of the spraying/supporting work of step S8, the vibration-receiving sensor 28 is installed on the ground and wiring with the recording and
(2)吹付け作業や支保工の建込み作業の終了後、均し作業のために鏝32を装着した油圧ブレーカー16を切羽面12の付近に投入する。この均し作業の途中または終了時に、一時的に鏝32をチゼル30から取り外し、チゼル30にて切羽面12を短時間打撃する。この鏝32は、チゼル30に単純に挿入して装着されるのが一般的であり、脱着は極めて容易である。この打撃によって地山を伝播する振動を受振用センサ28にて計測し、計測データを例えば上記の特許文献1や特許文献2で示した探査方法で解析処理することによって、切羽前方地山の状況を探査する。
(2) After the completion of the spraying work and the construction work of the support work, the
続いて、必要に応じて削孔・装薬作業時(ステップS9)にも計測・探査を行うことができる。この場合、トンネル坑壁のセンサ設置用孔14と切羽面12の付近に配置したドリルジャンボ22(削孔機械)とに受振センサ28、24をそれぞれ設置するとともに記録および解析装置20との配線を行っておく。そして、ドリルジャンボ22で発破孔を削孔し、この削孔中の振動を受振センサ28、24で計測する(工程B:削孔・装薬時探査工程)。計測した振動データは配線ケーブルを通じて記録および解析装置20に記録される。このデータを例えば上記の特許文献1や特許文献2で示した探査方法で解析処理することによって、切羽前方地山の状況を探査する。なお、上述したように、センサ設置用孔14に受振センサ28を設置する代わりに、または、これに加えて、トンネル坑壁に施工したロックボルトなどの支保工に受振センサ28を設置して振動計測してもよい。
Subsequently, if necessary, measurement/exploration can be performed even during drilling/charging work (step S9). In this case, the
なお、次回のシフトでも計測を行う場合には、この間に次回測定用のセンサ設置用孔26を切羽面から前回のシフト計測時と同距離の位置に削孔しておき、以降この作業を繰り返すようにする。例えば、トンネル掘削工程の1シフト毎に計測を行う場合には、ステップS5に戻ってステップS5〜S9を繰り返すようにする(ステップS10)。また、トンネル掘削工程の2シフト毎に計測を行う場合には、ステップS1に戻り、ステップS1〜S9を繰り返すようにする(ステップS11)。 In addition, when the measurement is performed in the next shift, the sensor installation hole 26 for the next measurement is drilled at the same distance from the face face as in the previous shift measurement during this time, and this work is repeated thereafter. To do so. For example, when the measurement is performed for each shift in the tunnel excavation process, the process returns to step S5 and steps S5 to S9 are repeated (step S10). When the measurement is performed every two shifts in the tunnel excavation process, the process returns to step S1 and steps S1 to S9 are repeated (step S11).
このように、本実施の形態によれば、トンネル掘削機械が発する振動を利用して作業を止めずに切羽前方探査を実施するタイミングを、一連の掘削作業の中で工程A(ステップS7)、工程B(ステップS8−1)、工程C(ステップS9)に設定することができる。つまり、従来の上記の特許文献1では探査のタイミングを工程A、工程Cで行うものとして限定していたが、本実施の形態では探査のタイミングを工程Bに設定することもできる。このため、探査のタイミングを、従来よりも広く設定することが可能である。現場の作業状況に応じて支障がより少ないタイミングを柔軟に選べるようになるので、切羽前方探査の実用性が向上する。
As described above, according to the present embodiment, the timing at which the face forward exploration is performed without stopping the work by using the vibration generated by the tunnel excavating machine is the process A (step S7) in the series of excavating work, The process B (step S8-1) and the process C (step S9) can be set. That is, in the above-mentioned
なお、上記の実施の形態では、打撃探査工程を吹付け・支保作業時探査工程である工程B(ステップS8−1)に設定した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、一連の掘削作業の中で、打撃による振動を付与可能な施工機械を切羽面12の近傍に設置する機会であれば、この機会を利用して切羽前方探査を行うことが可能である。この場合、あらかじめ切羽面12から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔14またはロックボルトなどの支保工の少なくとも一方に受振センサ28を設置した後、切羽面12の近傍に設置した施工機械で切羽面12を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を受振センサ28で計測し、上記の探査方法で解析処理することによって、切羽前方地山の状況を探査すればよい。
In the above embodiment, the case where the hitting exploration step is set to the step B (step S8-1) which is the exploration step during the blowing/supporting work has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Absent. That is, in a series of excavation work, if there is an opportunity to install a construction machine capable of imparting vibrations by impact in the vicinity of the
また、振動発生用に用いる機材としてNATM工法によるトンネル施工において坑壁の浮石等の除去に用いる油圧ブレーカー(破砕機械)や発破孔削孔用のドリルジャンボ(削孔機械)などの掘削機械による振動を振動源とすることから、切羽前方探査のための特殊な機材を必要とせず、かつ、受振センサ位置を掘進に伴って動かすのみの短時間作業で実施することができ、切羽前方探査のための計測を通常の施工サイクルに完全に組み込むことができる。 In addition, as the equipment used for generating vibration, vibration by excavating machines such as a hydraulic breaker (crushing machine) used for removing floating stones from the pit wall in tunnel construction by the NATM method and a drill jumbo (drilling machine) for blast hole drilling Since it is used as a vibration source, it does not require special equipment for front face exploration and can be performed in a short time only by moving the position of the vibration sensor along with the excavation. Can be fully integrated into the normal construction cycle.
また、切羽前方探査のために特別な時間を要しないので、切羽の進行を止める必要がなく、かつ、切羽の進行に合わせて連続的に測定を実施することができる。したがって、通常の施工サイクルも乱さずに切羽前方の地山不良部等の反射面の位置を推定することができる。 Further, since no special time is required for exploring the front of the face, it is not necessary to stop the progress of the face, and the measurement can be continuously performed according to the progress of the face. Therefore, it is possible to estimate the position of the reflection surface such as the ground defect portion in front of the face without disturbing the normal construction cycle.
また、計測の結果、確度の高い反射面が見出せた場合には、先進ボーリング等のより詳細な調査を実施すべき位置を選定することが可能となり、先進ボーリングなどと組み合わせることによって、より正確な反射面の位置・形状等を把握することが可能となる。 In addition, if a highly accurate reflective surface is found as a result of measurement, it is possible to select a position where a more detailed survey such as advanced boring should be performed. It is possible to grasp the position and shape of the reflecting surface.
また、掘削の進行毎に計測できるため、切羽と反射面の距離の異なる多数のデータを利用して、連続的に計測された探査結果を比較することにより、施工中は常に反射波が発生する位置を特定することが可能となり、反射面の位置の推定確度を向上させていくことができる。 In addition, since it can be measured as the excavation progresses, a large number of data with different distances between the face and the reflecting surface are used to compare the exploration results that are continuously measured, so that reflected waves are always generated during construction. The position can be specified, and the estimation accuracy of the position of the reflecting surface can be improved.
なお、上記の特許文献1に示される探査方法としては、切羽前面からの一次反射波を測定する方法と、切羽前面の反射面と切羽間の多重反射を測定する方法がある。これらの方法の測定原理はいずれも既往のものであるが、本発明による方法により連続して計測データを取得できるため、複数の計測データの比較から常に反射面が発生する位置の特定が可能となり、単発的な振動を放出して測定した際のノイズや人為的誤差による誤判定を少なくすることができる。
As the exploration method disclosed in
また、例えば振動源として火薬を用いる方法における特殊な測定機器なども必要とせず、施工に伴うモニタリングとしてデータを取得することが可能である。このようなモニタリングデータの中から、常に反射面が発生する位置が特定できれば、できる限りそれに接近した段階で短切な先進ボーリングを別途実施することによって切羽前方の地山状況を実際に確認することも容易となる。 Further, for example, it is possible to acquire data as monitoring accompanying construction without requiring special measuring equipment in the method of using explosive as a vibration source. If the position where the reflective surface occurs can always be identified from such monitoring data, it is possible to actually check the ground condition in front of the cutting face by separately performing short cutting advanced boring at the stage as close as possible to it. It will be easy.
以上説明したように、本発明に係るトンネル切羽前方探査方法によれば、NATM工法によるトンネル施工中に反射波地震探査法により切羽前方を探査する方法であって、切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔または支保工の少なくとも一方に受振センサを設置した後、切羽面の近傍に設置した施工機械で切羽面を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を前記受振センサで計測する打撃探査工程を有するので、探査を行うタイミングを従来よりも広く設定することが可能である。 As described above, the tunnel face forward exploration method according to the present invention is a method for exploring the face forward of the face face by the reflected wave seismic exploration method during tunnel construction by the NATM method, which is a predetermined distance behind the face face. After installing a vibration sensor in at least one of the sensor installation hole or support provided in the tunnel wall, hit the face with a construction machine installed near the face, and the vibration that propagates through the ground by this impact Since there is a hitting exploration step of measuring the vibration with the vibration sensor, it is possible to set the exploration timing wider than before.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、前記打撃探査工程は、こそく作業の途中または終了後からトンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業までの間に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に受振センサを設置する工程と、吹付け作業中または終了後に切羽面の近傍に配置した前記施工機械としての均し機械による均し作業の途中または終了後に、この均し機械で切羽面を打撃する工程とを有するので、吹付け作業後の均し機械による均し作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができる。 Further, according to another tunnel face forward exploration method according to the present invention, the impact exploration step is for installing the sensor during or after the scraping work and before the concrete spraying work on the tunnel wall. A step of installing a vibration receiving sensor in at least one of the hole or the supporting work, and during or after the leveling work by the leveling machine as the construction machine arranged near the face face during or after the spraying work, Since the step of hitting the face face with the leveling machine is included, the front face exploration can be performed by utilizing the timing of the leveling work by the leveling machine after the spraying work.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、発破およびズリ出しの終了後に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と破砕機械とに受振センサを設置し、前記破砕機械で切羽面をこそく作業中の振動を前記受振センサで計測するこそく時探査工程をさらに有するので、こそく作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができる。 Further, according to another method for exploring a tunnel face according to the present invention, a vibration-receiving sensor is installed in at least one of the sensor installation hole or the supporting work and the crushing machine after the completion of blasting and slipping, and the crushing machine. Since the method further includes a scooping exploration step of measuring the vibration during the scooping work on the face by the vibration-receiving sensor, it is possible to carry out the exploration ahead of the cut face by utilizing the timing of the scooping work.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、トンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業前に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に設置してある受振センサを一旦撤去し、コンクリートの吹付け作業中または終了後再びトンネル坑壁の前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方と削孔機械とに受振センサを設置し、前記削孔機械で発破孔を削孔中の振動を前記受振センサで計測する削孔時探査工程をさらに有するので、装薬前の削孔作業のタイミングを利用して、切羽前方探査を実施することができる。 Further, according to another tunnel face forward exploration method according to the present invention, once the vibration receiving sensor installed in at least one of the sensor installation hole or the support structure is sprayed before the concrete is sprayed onto the tunnel wall. During removal of concrete and after concrete spraying, or after completion, install a vibration sensor on at least one of the hole for sensor installation or support of the tunnel shaft and the drilling machine, and drill the blast hole with the drilling machine. Since the method further includes a hole drilling exploration step in which vibrations in the hole are measured by the vibration receiving sensor, the face forward exploration can be performed using the timing of the drilling operation before charging.
また、本発明に係る他のトンネル切羽前方探査方法によれば、前記探査工程を繰り返し行うことでトンネル施工中を通じて連続的に切羽前方探査をするので、一連の掘削作業の中で作業を中断することなく切羽前方探査を実施することができる。 Further, according to another tunnel face exploration method according to the present invention, the face face exploration is continuously performed during tunnel construction by repeating the exploration step, so the work is interrupted in a series of excavation work. It is possible to carry out exploration ahead of the working face without any need.
以上のように、本発明に係るトンネル切羽前方探査方法は、NATM工法による山岳トンネル施工における切羽前方探査方法に有用であり、特に、探査専用の特別な機材を要せず、かつ、施工サイクルを乱さずに連続的な計測を行うのに適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the tunnel face exploration method according to the present invention is useful as a face exploration method in mountain tunnel construction by the NATM method, and in particular, does not require special equipment dedicated to exploration and requires a construction cycle. It is suitable for continuous measurement without disturbance.
10 トンネル
12 切羽面
14,26 センサ設置用孔
16 油圧ブレーカー(破砕機械、均し機械、施工機械)
16a アーム
18,24,28 受振センサ
20 記録および解析装置
22 ドリルジャンボ(削孔機械)
30 チゼル
32 鏝
工程A こそく時探査工程
工程B 吹付け・支保作業時探査工程(打撃探査工程)
工程C 削孔・装薬時探査工程(削孔時探査工程)
10
30
Process C Drilling and charging exploration process (drilling exploration process)
Claims (4)
切羽面から所定距離だけ後方のトンネル坑壁に設けたセンサ設置用孔または支保工の少なくとも一方に受振センサを設置した後、切羽面の近傍に設置した施工機械で切羽面を打撃して、この打撃により地山を伝播する振動を前記受振センサで計測する打撃探査工程を有し、
前記打撃探査工程は、こそく作業の途中または終了後からトンネル坑壁へのコンクリートの吹付け作業までの間に前記センサ設置用孔または前記支保工の少なくとも一方に受振センサを設置する工程と、
吹付け作業中または終了後に切羽面の近傍に配置した前記施工機械としての均し機械による均し作業の途中または終了後に、この均し機械で切羽面を打撃する工程とを有することを特徴とするトンネル切羽前方探査方法。 A method for exploring the front of the face by the reflected wave seismic survey method during tunnel construction by the NATM method,
After installing a vibration sensor in at least one of the sensor installation hole or support provided in the tunnel wall behind the face by a predetermined distance, hit the face with a construction machine installed near the face, the vibrations propagating natural ground by striking have a striking exploration step of measuring by the geophone sensor,
The impact exploration step, a step of installing a vibration-receiving sensor in at least one of the sensor installation hole or the supporting work between the end of the scavenging work or after the end of the operation of spraying concrete onto the tunnel pit wall,
Spraying work during or after completion during or after completion of the leveling leveling by mechanical working as the construction machine which is arranged in the vicinity of the working face surface, a Rukoto which have a a step of striking the working face surface in this leveling machine Characteristic tunnel front face exploration method.
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