JPH0645998B2

JPH0645998B2 - トンネル用支保部材

Info

Publication number: JPH0645998B2
Application number: JP62187985A
Authority: JP
Inventors: 七夫川島
Original assignee: 有限会社川島鉄工所
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS6433400A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ロックボルトと吹付けコンクリートを重要な
支保部材として、地山のアーチ作用あるいはリング作用
を積極的に生成させる、トンネルの施工法として知られ
るＮＡＴＭ工法（New Austrian Tunneling Method工
法）に用いられる支保部材に関し、詳しくは、掘削及び
一次覆工における作業効率の向上を図ると共に、支保部
材のロスを抑えて経済的なトンネルの施工を可能とす
る、計測機能を有した中空材より成る半アーチ形支保部
材に関する。

従来の技術ＮＡＴＭ工法とは、掘削したトンネルにおける支保は根
本的には周囲の岩盤にあるとし、ロックボルト、吹付け
コンクリート及び鉄製支保部材で補強することによっ
て、掘削されたトンネルに地山のアーチ作用あるいはリ
ング作用を積極的に生成させるトンネル施工法の一種で
あり、掘削面の変形状態を実測しながら施工していくこ
とができるので合理的なトンネル施工法と評価されそれ
まで主流であったシールド工法と比較した場合であって
も、施工の省力化、工費の節減、地表面沈下の抑制など
の点において有利であることから、現在はトンネル施工
法として広く採用されている。ところで、ＮＡＴＭ工法
に用いられる鉄製支保部材としては、Ｈ型鋼を湾曲させ
たものが最も一般的であり、その他特殊溝型鋼（Ｖ型）
なども採用されてはいるが、鉄製支保部材の約90％がＨ
型鋼であると言われている。また、その使用に当たって
は、Ｈ型鋼支保部材をトンネルの内壁形状に応じて予め
弧状又はアーチ状に湾曲加工し、これらをトンネル内壁
に沿って相互に組付けつつトンネルの長さ方向に0.8〜
1.5ｍ間隔で設置し、例えばこれらに溶接金網等を連結
部材によって連結し、その上からロックボルトを打設
し、次に急結剤を混入した吹付けコンクリートを吹付け
て覆工を実施するものである。しかしながら、近年地山
の研究及びＮＡＴＭ工法におけるトンネル内の力学的解
明が深まるにつれ、地山の支持力を最大限に発揮させ、
人工的な支保をできる限り低減することにある当該工法
においては、前述のように広く採用されて来たＨ型鋼支
保部材の支保機能は、吹付けコンクリートが硬化し充分
な支保の役割を果たすまでの、即効的な支保効果と、落
石の防止や吹付けコンクリート層の補強に限定されるも
のであり、最近業界からは従来のＨ型鋼支保部材に代わ
り、上記支保機能を有し且つ、より作業性及び施工性に
優れた支保部材の提案が強く求められている。

発明が解決しようとする問題点。

前述のようにＮＡＴＭ工法によるトンネル内の覆工にお
いて、吹付けコンクリートが硬化した後の支保作用は、
主にロックボルトと吹付けコンクリートにあるので、支
保部材として高強度のＨ型鋼支保部材を使用すること
は、強度的に過剰設計となり易く不経済であるという問
題点がある。また、Ｈ型鋼支保部材は極めて重く、例え
ば二車線高速道路トンネル用のものでは、一基当たり50
0〜700kgにも達するため、専用の運搬車や組立装置を要
し、前記装置等が使用でき難い特に狭いトンネル内での
作業は難行を来し、作業効率を著しく低下させるという
問題点があった。また、ＮＡＴＭ工法による施工では、
掘削中の切羽からの距離に逆比例してトンネル内部の安
定性が急激に減少することから、当該切羽にできる限り
接近し、また早期に鉄製支保部材を組付け設置し、ロッ
クボルトや吹付けコンクリートを打設することが重要で
あるとされ、以上のような事情からも鉄製支保部材は施
工性に優れていることが必要とされるが、従来のＨ型鋼
支保部材によっては、上記のような組付け設置に対する
施工性が悪く長時間を要すため、切羽面付近の安定性の
低下を招来するという問題点もあった。さらに、掘削面
の変形状態を実測しながら施工することを特徴とするＮ
ＡＴＭ工法においては、従来の他の工法に比較し現場で
の測定結果が重要であるが、この際専用の計測装置によ
って計測する場合には、掘削及び履工作業に支障を与え
るとう問題があり、そこで支保部材に計測機能を付加す
ることで、簡易に計測を実施することが考えられるが、
従来Ｈ型鋼支保部材に限らず支保部材全般に、支保効果
のみにその機能が限定されているという問題点もある。
しかるに、本発明は以上のような事情に鑑み成されたも
のであり、上記の問題点を解決して、軽量にして運搬性
及び組付け設置時の施工性にも優れていると共に、計測
機能を付加することによって、例えばロックボルトの打
設角度や切羽面に表われた亀裂角度及び、ＴＢＭ等の掘
削機械によって切羽を掘削する際の掘削面積等の簡易計
測が可能な、中空材より成る半アーチ形支保部材を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、上記目的を達成するために以下のような構成
によった。前述のようにＮＡＴＭ工法によるトンネルの
支保においては、鉄製支保部材は吹付けコンクリートが
充分に硬化するまでの即効的な支保効果が求められるも
のであるから、敢て高強度のＨ型鋼支保部材を用いずと
も、荷重応力の設計値に適合した支保効果が得られれば
問題はない。そこで、本発明にあっては中空材に予め半
アーチ形の湾曲加工を施して支保部材と成し、続いて当
該支保部材の一方端にフランジ部を形成すると共に、他
の一方端には継手部を設けた。さらに当該支保部材の半
アーチのフランジ部を基端として当該支保部材に５度〜
10度ごとにメモリ及び角度を表示し、且つ当該支保部材
がトンネル内に立設される際の、当該支保部材のトンネ
ルの長さ方向に対する前後側面に複数のタイロッド受部
を有するようにした。一方、その使用に当たっては、既
にトンネルの内壁形状に湾曲加工された、本発明に係る
トンネル用支保部材を二基一組として、トンネルの内壁
に沿って起立させ、トンネルの高さ方向に対して対称に
ある相互の当該トンネル用支保部材は、連結部材等によ
って当該継手部で連結され、トンネルの長さ方向に設置
させた相互の当該トンネル用支保部材は、当該タイロッ
ド受部にタイロッドが挿入されることによって連結さ
れ、トンネルの長さ方向0.8〜1.5ｍ間隔に設置されるも
のである。また、本発明に係る半アーチ形支保部材には
中空鋼管を用いるものとし、一基当たりの重量も従来の
Ｈ型鋼支保部材に比較して非常に軽量となることから、
人的に持運び及び組付けが可能となり、施工性が改善さ
れることとなる。さらに、本発明に係る半アーチ形支保
部材には、メモリ及び角度が表示されているので、専用
装置による測定を待たずして、容易にロックボルトの打
設角度を選択して、切羽等の支保を実施することができ
る。また、切羽面（岩盤）の亀裂角度並びに亀裂本数
は、ＮＡＴＭ工法において掘削後の変形状態を予測する
上で重要な要素となるものであるが、これについても簡
易に測定し迅速に情報を提供することが可能である。

実施例以下実施例に基づき、更に本発明を詳説するものとす
る。まず、第１図、第２図、第３図は、本発明に係るト
ンネル用支保部材１のそれぞれ正面図、右側面図、正面
図中央縦断面図である。図示のように、当該支保部材１
は半アーチ形に湾曲加工され一方端にフランジ部３が成
形されると共に、他の一方端には継手部２が設けられて
いる。さらに、本実施例にあっては前記半アーチのフラ
ンジ部３を基端として10度ごとに、当該支保部材１にメ
モリ４及び角度５が表示されている他、四つのタイロッ
ド受部６が設けられている。またこの際、前記支保部材
１は中空角材であって、一般構造用角形鋼管（例えば、
600×600×23mm、4.06kg/m）が用いられている。次に第
４図は本発明に係るトンネル用支保部材１を二基一組と
してトンネルの内壁に沿って起立させ、さらに連結部材
等によって前記継手部２を連結した状態を示した図であ
る。図示のように、ＮＡＴＭ工法における切羽周辺の支
保にとって、最も重要なロックボルト７の打設に際して
も、当該支保部材１に表示されているメモリ４及び角度
５に従って、容易にその打設角度を選択することができ
るものであり、一方切羽面（岩盤）９上の亀裂８の角度
についても、当該支保部材１によれば簡易に測定するこ
とが可能である。（図中にあっては、亀裂間隔が密な右
下がり20゜の下層と亀裂間隔が疎な右下がり40゜の上層と
の、二層によって切羽面９が構成されていることが判
る。）ここで、施工の進捗状況に応じたトンネル縦断面
方向の挙動変化を把握する必要があるＮＡＴＭ工法にお
いては、切羽面９の亀裂８角度及び本数は切羽周辺の変
形状態を予測する上で重要な要素となるものである。さ
らに、第５図は本発明に係るトンネル用支保部材１を使
用してトンネル内の支保を実施した際の、トンネルの縦
断画図である。図示のように、当該支保部材１はトンネ
ルの長さ方向の設定間隔ごとに設置され、当該支保部材
１の相互に対応するタイロッド受部６にタイロッド10が
挿入されることによって連結されている。このように、
使用される支保部材１を軽量とし、且つ組付け・設置を
簡易とすることによって、迅速に支保を実施することが
でき、切羽面９周辺の安定を図ることができる。即ち、
従来のようなＨ型支保部材のように相当に大重量となる
支保部材によって支保を実施する場合には、専用の運搬
車、組付け装置を要す以外に、支保実施に長時間を必要
とするので、切羽の掘削に支保実施が遅滞ぎみとなり、
切羽周辺が無支保状態であるため、切羽面９に集中応力
が作用し易く不安定であった。

発明の効果上記のように、本発明に係るトンネル用支保部材は、一
般構造用鋼管（例えば、600×600×23mm、4.06kg/m）で
ある中空材を用いるので、当該支保部材を廉価にして軽
量と成すことができるので、特に狭いトンネル内での鉄
製支保部材による支保作業であっても、人的に運搬並び
に組付け・設置が可能であるという効果がある。また、
上記効果に付随して、従来のような大重量によるＨ型鋼
支保部材によって前記支保作業を実施する場合には、切
羽面の掘削に対して支保作業が遅滞ぎみとなって、無支
保状態である切羽周辺の面積が拡大されて、当該切羽面
に集中応用が発生しやすくなるので、当該切羽周辺の安
定性が低いという問題点があったが、本発明に係るトン
ネル用支保部材によれば施工性の問題を解決して切羽周
辺の安定性を改善することができるという効果もある。
また、本発明に係るトンネル用支保部材には、半アーチ
のフランジ部を基端として５度〜10度ごとにメモリ及び
角度が表示されており、計測機能を有しているので、Ｎ
ＡＴＭ工法において重要な支保効果が求められるロック
ボルトの打設の際には、前記メモリ及び角度の表示によ
って、ロックボルトの打設角度を容易に選択して実施で
きるという効果がある。また、同様にして切羽面の亀裂
角度の計測にあっても簡易に実施でき、掘削後の切羽周
辺の挙動変化を予測するための情報を速やかに得ること
ができるという効果もある。さらに、ＴＢＭ等の掘削機
械によって切羽面を掘削する場合であっても、予め設計
されてトンネル内壁に沿うように湾曲加工された、当該
支保部材の外形をガイドに見立て容易に切羽の掘削面を
設定することができるという効果もある。また、上記効
果に伴いＮＡＴＭ工法においては掘削後の挙動変化を積
極的に許容していることから、他の工法に比較した場
合、掘削面積を設計値よりも大きく設定すべきであうと
されているが、最終的に掘削過剰部分は吹付コンクリー
トによって履工されることとなり、吹付コンクリートは
トンネル支保の力学的分析から十数センチが良好とさ
れ、掘削過剰は吹付コンクリートの吹付幅を広げ、履工
経費を増大させるばかりかトンネル内壁強度を十分に発
揮できないものと成すものであって、予め厳密に掘削後
の切羽周辺の挙動変化を予測した上で、適切な掘削面積
によって切羽面を形成することが求められ、本発明に係
るトンネル用支保部材によれば、適切な掘削面を設定し
易いという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図……本発明に係るトンネル用支保部材の正面図。
第２図……本発明に係るトンネル用支保部材の右側面
図。第３図……本発明に係るトンネル用支保部材の正面
図中央縦断面図。第４図……本発明に係るトンネル用支
保部材を二基一組として、連結した状態を示した図。第
５図……本発明に係るトンネル用支保部材を使用してト
ンネル内壁に連設した際の、トンネルの縦断面図。１…
…トンネル用支保部材。２……継手部。３……フランジ
部。４……メモリ。５……角度。６……タイロッド受
部。７……ロックボルト。８……亀裂。９……切羽面。
10……タイロッド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル掘削工法の一つであるＮＡＴＭ工
法に使用される鉄製支保部材において、中空鋼管に予め
半アーチ形の湾曲加工を施して支保部材と成し、当該支
保部材の一方端にフランジ部を形成すると共に、他端に
は継手部を設け、前記半アーチのフランジ部を基端とし
て５度〜10度ごとに、当該支保部材にメモリ及び角度を
表示し、且つ当該支保部材がトンネル内に立設される際
の、当該支保部材のトンネルの長さ方向に対する前後側
面に複数のタイロッド受部を有することを特徴とする、
トンネル用支保部材。