JPH02304196A - 立坑掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、立坑の掘削工法に係り、特に大深度の立坑を
掘削施工する際に利用されて好適な、立坑掘削工法に関
するものである。

「従来の技術」 一般に、地下に車両用や鉄道用トンネル或は地下大空間
などの各種地下構造物を構築する場合、資材の搬入・搬
出、換気、給排水、ケーブル施設孔等の目的で立坑を掘
削施工することを多々行っている。

従来、このような立坑を掘削施工する際に、その立坑を
掘削施工すべき地山が例えば軟岩である場合には、主と
してその地山の自立性などの諸点から、従来においては
比較的浅い立坑しか掘削施工していないのが現状である
。

一方、立坑を掘削施工すべき現場の地山が軟岩よりも自
立性のある硬岩或は破砕音である場合には、比較的深い
立坑の掘削施工も可能であるが、かかる場合には、地山
の補強又は止水を目的として、切羽前面の地山に地山改
良のための薬液等を注入しつつ立坑を掘削施工する方法
（薬液注入工法）がとられている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、この種の立坑は、近年における各種地下構造
物の大深度化の要求に伴い、その立坑自体も当然、大深
度のものを掘削施工する必要性が生じている。

ところが、このような大深度立坑を掘削施工すべき現場
の地山が必ずしも、大深度立坑の掘削に適した性質の地
山であるとは限らず、例えば軟岩の地山であることも十
分に想定できる。しかしながら、かかる場合においては
従来工法では立坑の掘削施工が困難となり、地下構造物
の構築に大きな制約をうけてしまうという問題があった
。

一方、硬岩や破砕層の地山に対して薬液等を６１人して
地山改良を行いつつ立坑を掘削する方法ては、軟岩に比
べ比較的深い立坑を掘削施工することができるものの、
それに使用する薬液等が高価であり、かつ、当該薬液等
が地山の間隙中に分散するために、大深度の立坑を掘削
するための施工経費が高額になり、経済性が悪いという
問題点があった。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、硬岩、
軟岩を問わず、かつ、薬液注入工法等に比べ安価に大深
度の立坑を掘削することができる立坑掘削工法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段」 本発明の要旨は、立坑掘削途中において、掘削すべき立
坑の周囲地山に対して、掘削した立坑内から、前記掘削
すべき立坑の掘削方向に沿って所定の角度で延びる複数
の斜孔を掘削し、前記各斜孔内に補強材を装填すること
により前記掘削すべき立坑の掘削方向の周囲地山を補強
しつつ前記立坑の掘削を進めることを特徴とする立坑掘
削工法に存在する。

［作用コ 立坑掘削途中において、掘削すべき立坑の周囲地山に対
して、前記掘削した立坑内から、前記掘削すべき立坑の
掘削方向に沿って所定の角度で延びるように掘削した複
数の斜孔は、補強材を装填することが可能な空間を形成
する。

前記補強材を前記斜孔に装填すると、前記補強材は地山
の土庄により生じる応力を負担する。

その結果、前記立坑側壁の崩壊を防止することが可能と
なる。

そして、前記立坑の掘削と、前記掘削すべき立坑の掘削
方向の周囲地山の補強とを繰り返し行うことにより大深
度の立坑を掘削することが可能となる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。ただし、本実施例に記載されている構成部品
の数値、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的
な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに
限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない
。

まず、一般的な゛工法を用いて地山Ａに大深度立坑Ｂの
掘削を開始する。

次に、前記大深度立坑Ｂの掘削途中において、掘削を中
断する。前記大深度立坑Ｂの最初の中断時期については
前記地山Ａの支持力等により定める。

そして、第１図に示すように、掘削すべき立坑Ｉｂの周
囲にある前記地山Ａに対して、立坑１ａの切羽３から、
前記掘削すべき立坑１ｂの掘削方向に沿って所定の角度
θで延びる４本の斜孔２を掘削する。

まず、前記斜孔２を１本掘削する。前記切羽３に前記斜
孔２を掘削する位置は、前記切羽３の中心を通る４等分
線上に、前記斜孔２の横断面の中心が通る位置とする。

前記所定の角度θは、後記する補強材４の、補強効果を
高めるためなるべく小さいほうが望ましい。ずなわち、
前記斜孔２の先端が、前記掘削すべき立坑１ｂから離れ
ないようにして、前記地山Ａが高い補強効果を得ること
ができるようにするためである。しかし、前記所定の角
度θをあまりに小さくすると、前記斜孔２を設は前記斜
孔２内に後記する補強材４を装填した後、再び前記大深
度立坑Ｂの掘削を開始したときに、前記掘削すべき立坑
１ｂを掘削するための掘削機等の振動イこより、前記斜
孔２と前記掘削すべき立坑１ｂとの間に存する前記地山
Ａが損壊したりする。故に、前記所定の角度θは、前記
補強材４の補強効果及び前記地山Ａの支持力等を考慮し
て定める。また、前記斜孔２の長さはなるべく長いほう
が望ましい。前記斜孔２の長さが短い場合よりも、当該
長さが長い場合のほうが、前記大深度立坑Ｂの掘削期間
を短くすることができ、かつ、前記大深度立坑Ｂの掘削
に要する労力等も減少することができるからである。蓋
し、後述のとおり、前記大深度立坑Ｂの中断時期は前記
掘削すべき立坑１ｂの長さにより定まり、前記掘削すべ
き立坑１ｂの長さは前記斜孔２の長さを考慮して定まる
ので、前記斜孔２の長さを長くすれば、前記大深度立坑
Ｂの掘削途中における中断回数を減らすことができ、そ
の結果、前記斜孔２の長さを短くした場合よりも、当該
長さを長くした場合のほうが前記大深度立坑Ｂの掘削期
間を短縮することができるからである。しかし、前記斜
孔２の長さがあまりに長くなると、前記斜孔２の先端が
前記掘削すべき立坑１ｂから離れてしまい、後記する補
強材４の、補強効果が減少する。故に、前記大深度立坑
Ｂの掘削施工期間及び掘削に要する労力等と、前記補強
材４の補強効果とを考慮して１１［ｊ肥料孔２の長さを
定める。ただし、前記斜孔２の先端は、次ぎに掘削する
前記掘削すべき立坑１ｂの新たな切羽３°よりも深い位
置にあることが望ましい。前記掘削すべき立坑１ｂの横
断面において、前記斜孔２が重複する部分を設けること
により後記する、補強材４の補強効果を高めるためであ
る。また、前記斜孔２の孔径は、前記斜孔２の側壁５と
後記する鋼棒４ａとの間にコンクリート４ｂを充填する
ことが可能な間隙を設けることができるような孔径とす
る。なお、本実施例においては、前記斜孔２を掘削する
位置を、前記切羽３の中心を通る４等分線上に、前記斜
孔２の横断面の中心が通る位置としたが、かかる位置に
は限定する趣旨ではなく、前記地山Ａが所要の補強効果
を得ることができる位置に設ければ良い。また、前記斜
孔２の掘削工法については一般的な掘削工法を用いて行
えばよい。

次に、第２図及び第３図に示すように、前記斜孔２内に
補強材４を装填することにより前記掘削すべき立坑１ｂ
の掘削方向の周囲にある前記地山Ａを補強する。本実施
例においては、前記補強材４として、鋼棒４ａ及びコン
クリート４ｂを用いている。前記補強月４を前記斜孔２
内に装填するには、以下のように行う。

まず、第２図に示すように前記斜孔２内に、前記補強材
４の−である鋼棒４ａを遊挿する。前記鋼棒４ａの長さ
は切羽３の前部に、遊挿した前記鋼棒４λが存在するこ
とのないような長さとする。

前記補強材４を装填した後、再び前記大深度立坑Ｂを掘
削する際に、当該掘削の支障とならないようにするため
である。また、前記鋼棒４ａの直径は補強効果と経済性
とを考慮して定める。

次いで、第３図に示すように前記鋼棒４ａと前記斜孔２
との間隙に、前記他の補強材４としてのコンクリート４
ｂを充填する。

以上の如く行うことにより、補強材４としての前記鋼棒
４ａ及び前記コンクリート４　ｂの前記斜孔２への装填
をすることができる。

次に、第４図に示すように前記他の３本の斜孔２を掘削
し、前記斜孔２に前記補強材４としての前記鋼棒４ａ及
び前記コンクリート４ｂを上記と同様の方法により装填
する。

なお、前記４本の斜孔２は同時に掘削してもよいし、順
次掘削してもよい。

次に、第５図に示すように前記補強材４により補強した
前記大深度立坑Ｂの掘削方向の前記地山Ａに前記大深度
立坑Ｂの掘削を開始する。

次に、第６図に示すように、前記大深度立坑Ｂの掘削を
中断する。前記大深度立坑Ｂの中断時期については前記
掘削すべき立坑１ｂの長さにより定め、前記掘削すべき
立坑１ｂの長さは前記斜孔２の長さを考慮して定める。

次いで、上記と同様に、前記掘削すべき立坑１ｂの新た
な切羽３°から前記斜孔２を掘削し、前記補強材４を前
記斜孔２内に装填する。

なお、切羽３に掘削する前記斜孔２の位置については、
第６図に示すように、前段で掘削した前記斜孔２の位置
と周方向においてずれるようにすることが望ましい。前
記大深度立坑Ｂを全体として見た場合に、前記大深度立
坑Ｂの全周に前記補強材４が存在するようにず゛るため
である。また、本実施例における前記掘削ずべき立坑１
ｂ及び前記鋼棒４ａの長さは、前記斜孔２の長さを基塾
として定めたが、それらのうちのいずれを基準とするこ
ともできる。また、前記斜孔２の孔径は前記鋼棒４ａの
直径を基準にして定めたが、前記斜孔２の孔径を基準と
して前記鋼棒４ａの直径を定めることもできる。但し、
かかる場合において前記鋼棒４ａの直径は、前記地山Δ
が補強効果を得られる」；うな直径でなければならない
。

以」二のように、前記掘削すべき立坑１ｂの掘削方向の
周囲にある前記地山Ａを補強しつつ前記大深度立坑Ｂの
掘削を進めると、前記大深度立坑Ｉ３を掘削することが
可能となる。

すなわち、」二記のように前記大深度立坑Ｂを掘削する
と、前記大深度立坑Ｉ３の掘削途中において、掘削ずへ
き前記掘削ずべき立坑１［）の周囲にある前記地山Ａに
対して、前記掘削した立坑Ｉａから、前記掘削すべき立
坑１ｂの掘削方向に沿って所定の角度θで延びるように
掘削した４本の前記斜孔２は、前記補強材４を装填する
ことが可能な空間を形成する。

前記補強材４として前記斜孔２内に充填したコンクリー
ト４ｂは、前記鋼棒４λを前記斜孔２内に定着し、かつ
、前記地山Ａの応力を前記鋼棒４ａに伝達する。

前記補強材４としての前記鋼棒４ａは、前記コンクリー
ト４ｂが伝達する前記応力を負担する。

その結果、前記掘削ずべき立坑１ｂの側壁５の崩壊を防
止することが可能となる。

そして、前記大深度立坑Ｂの掘削と、前記掘削すべき立
坑１ｂの掘削方向の周囲にある地山Ａの補強とを繰り返
し行うと、前記大深度立坑Ｂを掘削することが可能とな
る。

本実施例は以上のように構成しているので、本実施例に
かかる立坑掘削工法を硬岩、軟岩を問わず使用すること
ができ、かつ、当該工法を使用すれば薬液注入工法等に
比へ安価に大深度立坑Ｂを掘削することができる。

なお、本実施例においては、前記斜孔２を、前記各切羽
３．３°から掘削したが、第８図に示すように側壁５か
ら掘削することもてきる。かかる場合においては、前記
鋼棒４ａの長さを前記斜孔２の長さと同一にする。

また、本実施例おいては前記斜孔２の数を各切羽３．３
′について４本としたが前記地山Ａの状態等に応じて１
及び４本以外の本数とすることも可能である。

また、本実施例においては前記補強材４として鋼棒４ａ
及びコンクリート４ｂを用いたが、Ｉ（鋼、鋼管等の鋼
棒４ａ以外の鋼材を用いることができる。前記補強材４
について、鋼管又はＩ−Ｉ鋼を用いるとコンクリート４
ｂ等との付着力が増加する。

その結果、前記補強材４の補強効果を増加することがで
きる。

また、鉄筋コンクリート４ｂを打設して前記補強材４と
することもできる。

また、コンクリート４ｂの他にモルタルを用いることも
できる。

さらに、前記補強材４として鋼材のみ或はコンクリート
４ｂ若しくはモルタルのみを用いることかできる。前記
鋼棒４ａ又は前記鋼管のみを用い、前記コンクリート４
ｂ等を充填しない場合には、前記斜孔２の孔径を前記鋼
棒４ａ等の直径と同一にし、前記鋼棒４ａ等を圧入する
。圧入した前記鋼棒４ａ等は、前記地山Ａの応力を直接
負担する。

また、前記補強材４に前記鋼棒４ａ又は前記鋼管のみを
用いた場合は、コンクリート４ｂ等を打設するために要
する時間、労力及び経費を削減することが可能となる。

その結果、前記大深度立坑Ｂの掘削に要する時間、労力
及び経費を削減することができる。

「発明の効果」 本発明は、以」二のように構成しているので、本発明に
かかる立坑掘削工法を硬岩、軟岩を問わず使用すること
ができ、かつ、当該工法を使用すれば薬液注入工法等に
比べ安価に大深度の立坑を掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明に懸かる実施例を示す断面斜
視図であり、第１図乃至第６図は工程図、第７図は横断
面透視図、第８図は立坑側壁から斜孔を掘削した状態を
示す断面斜視図である。 Ａ　・地山、 Ｂ　・・大深度立坑 θ　・・立坑掘削方向と斜孔掘削方向とのなす角、 Ｉａ・・・・・・掘削した立坑、 Ｉｂ−・・掘削ずべき立坑、 ２・・・・斜孔、 ３・　切羽 ３゛・・・・・新たな切羽 ４　　・補強材、 ４ａ・・・・・鋼棒、 ４ｂ・・・・コンクリート、 ５・・・側壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 立坑掘削途中において、掘削すべき立坑の周囲地山に対
   して、掘削した立坑内から、前記掘削すべき立坑の掘削
   方向に沿って所定の角度で延びる複数の斜孔を掘削し、
   前記各斜孔内に補強材を装填することにより前記掘削す
   べき立坑の掘削方向の周囲地山を補強しつつ前記立坑の
   掘削を進めることを特徴とする立坑掘削工法。