JPH0374320B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は山岳トンネル等の施工方法に関し、詳
細にはNATM工法（New Austrian Tunneling
Method工法）におけるコンクリート一次覆工方
法に改良を加え、作業環境及び作業効率を改善し
得るばかりでなく使用材料のロスを抑えて経済性
を高めることのできるトンネル覆工方向に関する
ものである。

［従来の技術］ NATM工法はロツクボルト、鉄製支保工等を
用い、掘削するトンネル周辺の地山のもつ強度を
効果的に利用し、トンネルを構築するトンネル施
工法の１種であり、掘削による地山の変形状態等
を計測しながら施工する合理的な施工法として広
く採用されている。

第２図ａ〜ｃに代表的なNATM工法の工程順
序を示す。第２図ａは地山１の一部［第２図ａで
は左側に示す］を発破や機械によつて掘削しトン
ネル空洞を延設した状態を示しており、地山１が
掘削されたままの部分では掘削肌７が露出してお
り、吹付けコンクリート等による一次覆工が完了
した部分［第２図ａでは中央部より右側にかけて
の部分］ではコンクリート地肌４ａが表われてい
る。地山を削り取つたときに発生する掘削ずりは
トンネル外へ搬出し、次に第２図ｂに示す様にコ
ンクリートの一次吹付け（掘削肌７の予備処理）
が行なわれる。次いで第２図ｃに示す如く予備処
理された内周壁４ｂに沿つてアーチ型の支保工３
が配設される。アーチ型支保工としては、トンネ
ル覆工に合わせて湾曲加工された分割タイプのＨ
型鋼等の鋼製支保工を使用するのが一般的であ
り、該支保工はトンネルの長さ方向に約0.8〜1.5
ｍの間隔をあけて設置される。次いで覆工が完了
した側の支保工３と新たに設置されたアーチ支保
工３との間に、必要により補強用金網を添装した
後、第２図d₁，d₂に示す如く吹付けノズル６によ
つてコンクリートを吹付けて一次覆工を行なう。
吹付け用のコンクリートはトンネル施工現場近く
に設置されたコンクリートプラントからトンネル
内へ搬送され、専用のコンクリート吹付機により
高圧空気等と共に吹付けノズル６から噴出され
る。コンクリート吹付けによる一次覆工が完了し
た後、任意の位置、例えば、支保工３，３間の略
中間位置にロツクボルト５を打込む。但しロツク
ボルト５の打込みは、支保工３の配設前に地山へ
打込んでおく場合もあり、打込み位置も支保工同
士の中間位置だけでなく支保工配設位置の背面側
地山壁に打込む場合もある。又トンネル内空断面
に対して常に直交する方向へ打ち込むとは限ら
ず、これから掘削していく地山に向けて斜め方向
に打込む場合もある。第２図ｅは一時覆工及びロ
ツクボルトの打設が完了した状態を示し、第２図
ａの工程に戻つて切羽２を前方に向かつて掘削し
ていき、前記工程を繰返してトンネルを延設して
いく。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した様なNATM工法のトンネル掘削施工
法は、施工が比較的簡単であるばかりでなく掘削
した地山肌からの落石等が少ないので作業性が良
く、また掘進のスピードが速い等の特徴を有して
いるところから、最近広く利用されている。とこ
ろがNATM工法にも欠点がない訳ではなく次に
渇げる様な欠点がある。

(1) 掘削した地山の地肌に向かつて高圧空気を用
いてコンクリートを吹付けるという工法を採つ
ているので、吹付けコンクリートの一部が吹付
け面から跳ね返つて脱落してしまう量が多く、
所定の厚さまで吹付けコンクリートを付着させ
ようとすれば、計算量の約1.5〜２倍位のコン
クリート量が必要になる。

(2) 大量の吹付けコンクリートを噴出させること
が要求されるので、大型で高性能のコンクリー
ト吹付機等を使用しなければならず、設備や装
置に要する費用がかさむ。

(3) 吹付けコンクリートには硬化時間短縮のため
大抵の場合急結剤が配合されている。従つて吹
付け工程で床面に脱落したものについては、吹
付けコンクリートとして再使用することができ
ない。結果固結したコンクリートは無駄たなる
ばかりでなく、掘削ずりと同様坑外へ排出しな
ければならないので、余分な運搬作業が課せら
れる。又その処分についても問題が残る。

(4) Ｈ型鋼製の支保工を採用した場合、フランジ
面が立体的損害となつて該鋼材の背面側凹部の
奥部まで吹付けコンクリートが行き届かないこ
とが多く、Ｈ型鋼の凹部に空〓が残つてしま
い、支保工とコンクリートの一体性が悪くなる
ばかりでなく、該空〓部によつて一次覆工が実
体上は分断されることになり、漏水等を引き起
こす原因となる。

(5) コンクリート吹付け時に塵埃が発生するた
め、作業環境がすこぶる悪い。最近ではコンク
リート吹付機の自動化が進みロボツト等が採用
されているが、作業者が全く介入せずに施工で
きるまでには至つておらず、作業者に対する労
働衛生上の問題がある。

そこで本発明者らは、作業者の労働環境を改善
し、しかも覆工用コンクリートを無駄なく利用で
き、さらに支保工部及び掘削地山へ確実にコンク
リート覆工を行えるトンネル覆工法を開発しよう
と考え種々研究を積み重ねた結果、本発明を完成
するに至つた。

［課題を解決する為めの手段］ 本発明の要旨は、掘削されたトンネル内空断面
棒材及び結合部材によつて構成されるアーチ支保
工を順次配設し、該アーチ支保工の長手方向に沿
つて接続用フランジ部が設けられると共に、該接
続用フランジ部の立上り部より外側に突設したＬ
型鋼を備えたエキスパンド鋼板製曲げ板型枠を支
保工間に添設し、トンネル掘削地山と前記曲げ板
型枠の空〓部分に、該型枠に形成されたノズル挿
入用金具を介してコンクリートを打設し、上記ア
ーチ支保工、曲げ板型枠及びコンクリートを一体
化する点に要旨が存在する。

［作用］ 地山掘削後ただちにアーチ支保工を建込み、掘
削進行方向端に配設した該支保工とそれ以前に覆
工を終えている最先端支保工との間に、トンネル
内面曲率に沿つて湾曲したＬ字型のエキスパンド
鋼板製曲げ板型枠（以下単に曲げ板製型枠という
こともある）を添設し、前記型枠及び掘削地山に
よつて囲繞される空〓を形成する。この際曲げ板
型枠はＬ型鋼と支保工の結合部材であるＨ型鋼の
間で簡単に取付けることが可能である。そして該
空〓部分に速やかにコンクリートを打設して一次
覆工を行なう。上記の様な工法を採用することに
よりコンクリートの吹付け作業が不必要となつた
ので、従来コンクリートの吹付け作業に伴なつて
生じていた作業環境の悪化や吹付けコンクリート
の浪費等を防ぐことができる。また打設されるコ
ンクリートは上記曲げ板型枠の接続用フランジ部
によつてトンネル長手方向への漏出が防止される
と共に、棒材製支保工の間〓へもコンクリートが
確実に充填されて腔部を形成せず、安価な素材で
構成された支保工を埋設して強固なコンクリート
覆工を形成することができる。

［実施例］ 本発明に係る代表的な実施例を以下に示すが、
本発明は該実施例に限定されるものではなく、本
発明の主旨に沿つて種々変更を加えたものについ
ても、本発明の技術的範囲に含まれる。

第１図ａ，ｂは鋼板によつて形成される曲げ板
型枠の正面及び側面を示す概略図である。図例を
曲げ板型枠としては、全面にスリツトを千鳥状に
形成した後エキスパンド加工によつて微少スリツ
トと凹凸を全面に設けたエキスパンド鋼板を用い
ている。この鋼板は、トンネル一次覆工の内径曲
率に合わせて湾曲加工した湾曲部８ａと、長手方
向の一端を外測に垂直に折れ曲げた接続用フラン
ジ部８ｂ（溶接、その他の接合手段によつて取付
けたものであつてもよい）とによつて形成され
る。長手方向の幅はトンネルの大きさによつて異
なるが通常は鉄製支保工設置間隔である約0.8〜
1.5ｍに設定され、トンネル内周面に対して２分
割以上に分割されてトンネル内へ搬入し易い大き
さとする。接続用フランジ部８ｂと反対側の湾曲
部８ａと端部にはボルト挿入用長孔１２を複数個
穿設し、長手方向略中央部にはコンクリート供給
用のノズル取付け用金具１０及びロツクボルト貫
通用孔１１を設ける。これらノズル取付け用金具
１０及びロツクボルト貫通用孔１１の位置及び個
数は第１図ａに示した例に限らず任意に変更する
ことができる。鋼板の接続用フランジ部８ｂは、
湾曲部８ａの曲率に合わせて帯状に形成され、該
フランジ部８ｂの立上り部外側にはこれも湾曲部
８ａと同一の曲率に湾曲加工したＬ型鋼９が接合
突設される。

Ｌ型鋼９には隣接する曲げ板型枠の湾曲部８ａ
のボルト挿入用孔１２をボルト締めする為の螺設
孔１３がボルト挿入孔１２と対応する位置に配設
される。

第１図に示す様な曲げ板製型枠を支保工と組合
わせてトンネルの一時覆工を行なう方法を第３図
（一時断面斜視図）により説明する。尚図示した
支保工３は、２以上（図では４本）の棒材３ｂを
略平行に配列し、これらを少なくとも１つの結合
部材（図ではＨ型鋼の切断片）３ａで組付けて一
体化して構成されるものであり、このような形状
のアーチ支保工は先に本出願人らによつて特許出
願されている。

まず掘削された地山内壁にアーチ支保工を所定
の覆工距離を取つて立設し、アーチ支保工の内周
側に第１図に示した様な曲げ板型枠を組付けてい
く。

アーチ支保工と曲げ板型枠との接続は第３図に
示す様に行なう。即ち一次覆工が完了した側の支
保工にはＬ型鋼９が突出しているので、該Ｌ型鋼
９の内周面に沿つて鋼板の湾曲部８ａの端部を重
ね合わせ、螺設孔１３にボルト挿入用孔１２を合
わせてボルト締めする。長手方向の他方端では接
続用フランジ部８ｂの支保工接続用孔１５ａにボ
ルト１５を挿し込み、アーチ支保工の結合部材で
あるＨ型鋼片に設けられたねじ孔に締結して固定
する。この様にして曲げ板型枠をトンネル掘削面
に沿つて一次覆工内面を覆う様に配設する。こう
して第４図に示す如く掘削地山１と曲げ板製型枠
の湾曲部８ａ及び支保工３を挟んで２つの接続用
フランジ部８ｂ，８ｂで囲繞される覆工空〓１８
を形成する。

次いで曲げ板型枠の湾曲部８ａから湾曲内面側
に突出させたノズル取付用金具１０にコンクリー
ト打設ノズル１６（第６図参照）を接合し、圧送
器によつて搬送されるコンクリートを覆工空〓１
８内に速やかに流し込んで行く。尚第５図ａにノ
ズル取付用金具１０とコンクリート打設ノズル１
６先端との嵌合手段の一例を示す。即ちノズル取
付用金具１０の受口側及びコンクリート打設ノズ
ル１６先端側に夫々テーパ付きストツパー１０
ａ，１６ａを設けて所謂バヨネツト構造とし、ノ
ズル取付用金具１０にコンクリート打設ノズル１
６を挿入した後矢印に示す如く少し回転させるこ
とによつてノズル取付用金具１０とコンクリート
打設ノズル１６が抜けない様に係合する。第５図
ａの係合手段の他、ねじ式や嵌め合い式の接合手
段を採用しても構わない。ところで曲げ板型枠の
湾曲部８ａには、前述の様にロツクボルト用孔１
１が穿設されているので、該孔１１からコンクリ
ートが漏出する恐れがある。そこで本例では該ロ
ツクボルト用孔１１を第５図ｂに示す様な合成樹
脂製キヤツプ１７を塞ぐことによつてコンクリー
トの漏出を防止している。尚ロツクボルトを挿入
するときには、該合成樹脂製キヤツプを突き破つ
てロツクボルトを貫通すればよい。第６図はコン
クリート打設ノズル１６からコンクリートを覆工
空間１８へ充填している状態を示すもので、右側
半分はコンクリート充填がほぼ終了した状態を示
し左側半分はコンクリート充填中であることを示
す。尚破線で示すロツクボルト５はコンクリート
の打設が終了してから穿孔機によつて一次覆工層
及び地山１を貫いて打込む。

上述した実施例では棒材３ｂと結合部材３ａの
組合わせによつて形成されたアーチ支保工にエキ
スバンド鋼板製型枠を用いた例を示したが、本発
明はこれらを用いた場合に限定されるものではな
く、この他棒材の結合部材としてはチヤンネル鋼
やＬ型鋼を用いてアーチ支保工を形成するもの
や、或は他の断面形状の棒材や結合部材を種々に
組合わせて構成する支保工を用いても良く、これ
ら各種支保工の構造等の相違によつて曲げ板型枠
との締結手段等を適宜変更し得ることも当然であ
る。また曲げ板型枠としてエキスパンド鋼板を用
いた場合は、コンクリート打設時に該鋼板の〓間
より極少量のコンクリートモルタルが鋼板表面へ
にじみ出てくるので、覆工空〓１８内へどの程度
までコンクリートが充填されたかを知ることがで
きる。しかも表面に形成された無駄の凹凸によつ
てコンクリートとの接合力が高められるので、コ
ンクリートと一体となつて頑強な強化壁を得るこ
とができる。

［発明の効果］ コンクリート吹付法に代えて本発明の一次覆工
法を採用することにより、コンクリート材料であ
るセメントや骨材を浪費することなく有効に利用
することができるようになり、施工費用を低減さ
せることができる。またコンクリート吹付作業に
伴う塵埃の発生等がなくなり、作業環境を悪化さ
せることもないので、労働衛生面の改善がはかれ
る。

さらに支保工及び型枠材の配設作業は簡単に行
える様になり、また打設コンクリートは安価な支
保工を埋設すると共に、型枠の接続用フランジ間
へ確実に充填され強固な一次覆工を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明に利用する鋼製型枠の実
施例を示す説明図、第２図ａ〜ｅは従来の
NATM工法を示す説明図、第３図はアーチ支保
工と曲げ板型枠の接合状態を示す一部破断斜視
図、第４図はアーチ支保工間に型枠を組込んだ状
態を示す説明図、第５図ａはノズル挿入金具とコ
ンクリート打設ノズルの嵌合例を示す説明図、第
５図ｂは合成樹脂製キヤツプを示す斜視図、第６
図は本発明の一次覆工へのコンクリート打設状態
を示す説明図である。 １……地山、２……切羽、３……アーチ支保
工、３ａ……結合部材、３ｂ……棒材、４ａ……
コンクリート地肌、４ｂ……一次吹付面、５……
ロツクボルト、６……吹付ノズル、７……掘削
肌、８ａ……湾曲部、８ｂ……接続用フランジ
部、９……Ｌ型鋼、１０……ノズル挿入用金具、
１１……ロツクボルト用孔、１２……ボルト挿入
用孔、１３……螺設孔、１４，１５……ボルト、
１６……コンクリート打設孔、１７……合成樹脂
製キヤツプ、１６……覆工空〓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 掘削されたトンネル内空断面に棒材及び結合
   部材によつて構成されるアーチ支保工を順次配設
   し、該アーチ支保工の長手方向に沿つて接続用フ
   ランジ部が設けられると共に、該接続用フランジ
   部の立上り部より外側に突設したＬ型鋼を備えた
   エキスパンド鋼板製曲げ板型枠を支保工間に添設
   し、トンネル掘削地山と前記曲げ板型枠の空〓部
   分に、該型枠に形成されたノズル挿入用金具を介
   してコンクリートを打設し、上記アーチ支保工、
   曲げ板型枠及びコンクリートを一体化する工程を
   含むことを特徴とするトンネルの一次覆工方法。