JPH0649981B2

JPH0649981B2 - 地山掘削面補強工法

Info

Publication number: JPH0649981B2
Application number: JP22565786A
Authority: JP
Inventors: 亜夫竹林; 三郎石井; 孝志河田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPS6383319A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、開削工事における山留工、あるいはトンネル
及び地下空洞の一次履工、二次履工に用いられて好適な
地山掘削面補強工法に関する。

「従来の技術」従来、トンネルあるいは地下空洞の掘削面を補強する工
法の一つとして、この掘削面に吹付コンクリートを吹き
付けて施工し、さらに掘削面周囲の地山に、この掘削面
に直交するようにロックボルトを打設し、このロックボ
ルトを介して前記吹付コンクリートと前記地山を一体化
させることで、掘削面の補強を行うような工法（ＮＡＴ
Ｍ工法…New Austrian Tunnel Method）が知られてい
る。また、開削工事における法面等の掘削面を補強する
工法にも、前記ロックボルトが適用され、吹付コンクリ
ートを前記掘削面に施工すると共に、この掘削面の略直
交するように、ロックボルトを地山に打設することで、
このロックボルト及び吹付コンクリートにより前記掘削
面表面に擬似擁壁を形成して、掘削面の補強が行なわれ
る。

これら工法におけるロックボルトの作用は、以下に示す
ようなものである。

緩む恐れのある岩塊を緩む恐れのない地山に固定する
（吊り下げ作用）。

水平な成層岩盤を貫通するようにロックボルトを打設
することで、これら各層を結合して一体化した梁を形成
する（梁形成作用）。

不連続面を有し、ブロック化された岩盤にロックボル
トを打設して、この岩盤を石積アーチにおけるキースト
ーンの如く作用させ、掘削面全体を安定させる（キース
トーン効果）。

適応力状態の岩盤の脆性破壊あるいは塑性変形の進行
を抑制し、岩盤の分離脱落を防止する（補強作用）。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、前記従来の掘削面補強工法においては、
ロックボルトがこの掘削面に略直交するように打設され
ていたので、このロックボルト打設作業はトンネルある
いは法面等の掘削終了後でなければ施工できず、従っ
て、ロックボルト打設終了までに掘削面周囲の地山に相
当量の緩みが発生してしまう、という問題点を抱えてい
た。

また、前記及びの作用効果を期待してロックボルト
を打設する場合、このロックボルトを緩みあるいは破壊
の恐れのない岩盤に定着する必要がある。前記掘削面周
囲の岩盤の緩み域の範囲は、有限要素法（Ｆ．Ｅ．
Ｍ．）解析等により算出できるものの、その値は非常に
不確実なものである。従って、実際のロックボルト施工
に当たっては、十分に余裕を持った長さのロックボルト
が打設されることとなり、不経済である、という問題点
を抱えていた。

さらに、前記ロックボルトの作用〜は、そのいずれ
もが、掘削面周囲の地山が持つ地山強度を積極的に利用
してこの掘削面を安定させる、という観点に立脚してお
らず、前記ＮＡＴＭ工法の思想を必ずしも全面的に展開
していないものであった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、掘
削面周囲の岩盤緩みを抑制すると共に、ロックボルトの
経済的な施工を可能とし、さらに、掘削面周囲の地山強
度を利用してこの掘削面を安定させることの可能な掘削
面補強工法の提供を、その目的としている。

「問題点を解決するための手段」本発明のうち第１の発明は、掘削すべき地山の周囲に、
この地山の掘削に伴って形成される掘削面に沿って延在
するロックボルト又はグラウンドアンカーを、前記地山
掘削に先立って打設するような地山掘削面補強工法を構
成して、前記問題点を解決している。

また、第２の発明は、地山を掘削しつつ、この地山の周
囲に、該地山の掘削に伴って形成される掘削面の進行方
向前方に延在するロックボルト又はグラウンドアンカー
を打設するような地山掘削面補強工法を構成して、前記
問題点を解決している。

ここで、前記両発明においては、前記地山を掘削しつ
つ、前記ロックボルト等の延在する方向に略直交するロ
ックボルト又はグラウンドアンカーを、この地山の周囲
に打設することが好ましい。また、必要により、前記掘
削面に吹付コンクリートを施工する場合もある。

「作用」本発明では、地山の掘削に伴って形成される掘削面の周
囲に、この掘削面の進行方向前方に延在する前記ロック
ボルト等を鉄筋に、また、このロックボルト等の周囲の
地山をコンクリートに擬してなる擬似鉄筋コンクリート
壁が形成される。

「実施例」以下、本発明のうち第１の発明の一実施例である地山掘
削面補強工法について、第１図ないし第２図を参照して
説明する。

第１図は、この地山掘削面補強工法により山留工が施工
された地山を示す図である。第１図において、符号Ｇは
地山であり、この地山Ｇは、その掘削面３が鉛直方向に
延在するように、地表面１から床付面２まで掘削されて
いる。また、この掘削面３表面には、吹付コンクリート
６が一定厚さだけ吹き付けられている。地山Ｇには、そ
の掘削面３に沿うように、ロックボルト４、５が鉛直に
打設されており、また、このロックボルト４、５に略直
交するように、ロックボルト７が前記吹付コンクリート
６を貫通して複数本打設されている。前記ロックボルト
４、５の先端は、前記床付面２よりも深い位置にまで延
在されている。そして、これらロックボルト４、５、７
が地山Ｇに打設、定着されることで、前記掘削面３周囲
の地山Ｇに擬似擁壁８が形成され、これにより掘削面３
の補強、安定が図られている。

次に、第１図ないし第２図を参照して、この地山掘削面
補強工法について工程順に説明すれば、まず、地山Ｇ掘
削に先立って、この地山Ｇの掘削に伴って形成されるべ
き掘削面３に沿うように、ロックボルト４、５を地表面
１から地中に打設し、そして、これらロックボルト４、
５と地山Ｇとの間にモルタルペースト等を注入して、ロ
ックボルト４、５の地山Ｇへの接着を図る。なお、この
実施例で使用されるロックボルト４、５は、従来慣用さ
れている、いわゆる全面接着タイプのロックボルトが好
ましいが、この接着の前後にプレストレスを導入するか
否かは、地質等施工条件等により適宜勘案されれば良
い。また、ロックボルト４、５の本数及びその打設位置
等も、同様に施工条件等により適宜決定されれば良い
が、これらロックボルト４、５により前述の擬似擁壁８
を形成するという観点から見れば、この擬似擁壁８の厚
さ方向に複数本打設されるのが好ましく、また、前記ロ
ックボルト４、５の先端は、前記床付面２よりも深く延
在されているのが好ましい。

次に、この地山Ｇを、１〜２ｍずつ掘削すると共に、こ
の掘削に伴って形成される掘削面３に吹付コンクリート
６を吹き付け、さらにこの吹付コンクリート６を貫通し
て、前記ロックボルト４、５に略直交するようにロック
ボルト７を打設し、この後、前述の如くモルタルペース
ト等により地山Ｇとの接着を図る。この、吹付コンクリ
ート６は、掘削面３における小岩塊の脱落を防止する目
的で施工されるが、地山Ｇの状態によっては必ずしも必
須のものではなく、すなわち、吹付コンクリート６の施
工を行わずに地山Ｇの掘削を行っても良い。

そして、以上の工程を繰り返して、前記床付面２まで地
山Ｇを掘削して、第１図に示すような山留工が行なわれ
るのである。

以上説明したように、前記第１の発明の一実施例である
地山掘削面補強工法は、ロックボルト４、５、７及び吹
付コンクリート６により、掘削面３周囲の地山Ｇに擬似
擁壁８を形成し、これにより掘削面３の補強、安定を図
るような工法である。そこで、この擬似擁壁８の作用効
果について、第３図を参照して詳細に説明する。

第３図は、前記擬似擁壁８のみを取り出して示した図で
ある。この擬似擁壁８には、掘削面３形成途中より、矢
印Ａ方向で示される地山Ｇの土圧による曲げモーメント
が作用される。すなわち、この擬似擁壁８には、その中
立軸９を境として、圧縮歪域１０及び引張歪域１１が発
生する。この曲げモーメントに対して、引張歪域１１で
は、掘削面３に沿うロックボルト５が抵抗し、また、圧
縮歪域１０では、ロックボルト４及びこの圧縮歪域１０
内の地山Ｇが抵抗する。つまり、地山Ｇが鉄筋コンクリ
ート壁におけるコンクリートの如く圧縮歪を受け持ち、
ロックボルト５が鉄筋コンクリート壁における鉄筋の如
く引張歪を受け持って、この擬似擁壁８に作用する曲げ
モーメントに対抗するのである。すなわち、前記地山Ｇ
の掘削面３周囲には、擬似鉄筋コンクリート壁たる擬似
擁壁８が形成され、この擬似擁壁８の作用により、掘削
面３の補強、安定が図られる。

また、前記掘削面３に略直交するように打設されたロッ
クボルト７は、前述した従来のロックボルトの作用を果
たすと共に、前記吹付コンクリート６と相俟って、圧縮
歪域１０での地山Ｇの脱落を防止する一方、この圧縮歪
域１０内での圧縮歪を拘束して、地山Ｇの見掛け上の強
度を増加させる。また、これらロックボルト７は、前記
引張歪域１１内での、前記ロックボルト５の地山Ｇから
の引き抜き抵抗を増加させ、ロックボルト５の見掛け上
の強度を増加させる。

つまり、第１の発明の一実施例である地山掘削面補強工
法は、掘削面３周囲の地山Ｇに擬似鉄筋コンクリート壁
たる擬似擁壁８を形成し、この擬似擁壁８により掘削面
３の補強、安定を図る工法であるので、この地山Ｇが本
来有する地山強度を有効にかつ積極的に利用することが
可能となる。また、おの補強工法では、地山Ｇ掘削前に
ロックボルト４、５を打設しているので、地山Ｇの緩み
を可能な限り抑制した状態で、この地山Ｇの掘削を行う
ことができる。さらに、前記掘削面３に沿って打設され
るロックボルト４、５は、前述の如くこの掘削面３に沿
った長さと根入れ長があれば十分であり、従って、全体
として使用されるロックボルトの長さが短縮されること
で、経済的施工が可能となる。よって、掘削面周囲の地
山Ｇの岩盤緩みを抑制すると共に、ロックボルトの経済
的な施工を可能とし、さらに、掘削面周囲の地山強度を
利用してこの掘削面を安定させることの可能な掘削面補
強工法を実現することができる。

次に、本発明のうち第２の発明の一実施例である地山掘
削面補強工法を、第４図ないし第５図を参照して説明す
る。なお、前記第１の発明の一実施例と同一の構成要素
については同一の符号を付し、その説明を省略する。

前記第１の発明の一実施例との相異点は、ロックボルト
４が掘削面３の斜め外方に向って複数本打設されている
と共に、これらロックボルト４に直交する方向に延在す
るロックボルト７が、地山Ｇに複数本打設されている点
である。また、この掘削面３には、アースアンカー１３
が打設され、掘削面３全体の安定が図られている。な
お、このアースアンカー１３に代えて、切梁等を設置し
て掘削面３の安定を図ってもよいし、このアースアンカ
ー１３の設置の有無も、施工条件等により適宜決定され
ればよいことは勿論である。

この地山掘削面補強工法を、第４図ないし第５図を参照
して工程順に説明すれば、まず、地山Ｇを地表面１から
１〜２ｍ掘削した後、掘削によって形成された掘削面３
に吹付コンクリート６を吹き付け、さらに、この吹付コ
ンクリート６を貫通して、前記掘削面３の斜め外方、す
なわち、掘削面３の進行方向（ここでは地山Ｇの鉛直方
向）前方に延在するように、ロックボルト４を打設し、
地山Ｇに接着する。そして、以上の工程を繰り返すと共
に、前記ロックボルト４に直交し、かつこれらロックボ
ルト４を複数本横切るように、ロックボルト７を打設、
接着して、第４図に示すような山留工が行なわれるので
ある。

以上説明した地山掘削面補強工法によれば、掘削面３周
囲の地山Ｇに擬似擁壁８を多数形成することで、全体と
して大きな擬似擁壁を形成することができるため、前記
第１の発明の一実施例たる地山掘削面補強工法と同様の
効果を得ることができる。ここで、この地山掘削面補強
工法では、地山Ｇ掘削に先立ってロックボルト４、５は
打設されないが、ロックボルト４を掘削面３の斜め外方
に向って打設することにより、これから掘削されるべき
地山Ｇの周囲に擬似擁壁８が形成されるので、結果的に
は前記第１の発明の一実施例と同様の効果を得ることが
できる。

なお、本発明の地山掘削面補強工法は、前記実施例に限
定されない。例えば、この補強工法の適用範囲は、前記
実施例の如く開削工法での山留工に限定されず、トンネ
ル、地下空洞等の掘削面への一次履工に好適に用いられ
ることは勿論である。また、前記実施例においてはロッ
クボルトが使用されているが、地山Ｇに対してほぼ同様
の効果を奏するグラウンドアンカーであっても良く、要
は地山Ｇと一体化して擬似鉄筋コンクリート壁（擬似擁
壁８）を形成しうる部材であれば、周知の手段から適宜
選択されればよい。さらに言えば、前記擬似擁壁８の厚
さ方向に延在するロックボルト７は必須のものではな
く、地山Ｇが自立性の高い岩盤であれば、このロックボ
ルト７は不要である。

「発明の効果」以上詳細に説明したように、本発明の地山掘削面補強工
法によれば、これから掘削すべき地山の掘削面の周囲
に、掘削面の進行方向前方に延在するロックボルト又は
グラウンドアンカーを鉄筋に、また、このロックボルト
等の周囲の地山をコンクリートに擬してなる擬似鉄筋コ
ンクリート壁が形成され、これによりこの地山が本来有
する地山強度を有効にかつ積極的に利用しうると共に、
この地山の緩みを可能な限り抑制した状態で地山の掘削
を行うことができ、さらに、全体として使用されるロッ
クボルト等の長さが短縮されることで、経済的施工が可
能となる。よって、掘削面周囲の地山の岩盤緩みを抑制
すると共に、ロックボルト等の経済的な施工を可能と
し、さらに、掘削面周囲の地山強度を利用してこの掘削
面を安定させることの可能な掘削面補強工法を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は本発明のうち第１の発明の一実施
例である地山掘削面補強工法を説明するための図であっ
て、第１図は施工完了状態を示す図、第２図は施工途中
の状態を示す図、第３図は本発明の作用効果を説明する
ための図、第４図ないし第５図は本発明のうち第２の発
明の一実施例である地山掘削面補強工法を説明するため
の図であって、第４図は施工完了状態を示す図、第５図
は施工途中の状態を示す図である。Ｇ……地山、３……掘削面、４、５、７……ロックボル
ト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削すべき地山の周囲に、この地山の掘削
に伴って形成される掘削面に沿って延在するロックボル
ト又はグラウンドアンカーを、前記地山掘削に先立って
打設して、前記掘削面を補強することを特徴とする地山
掘削面補強工法。
【請求項２】前記地山を掘削しつつ、前記ロックボルト
等の延在する方向に略直交するロックボルト又はグラウ
ンドアンカーを、この地山の周囲に打設することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の地山掘削面補強工
法。
【請求項３】地山を掘削しつつ、この地山の周囲に、該
地山の掘削に伴って形成される掘削面の進行方向前方に
延在するロックボルト又はグラウンドアンカーを打設し
て、この掘削面を補強することを特徴とする地山掘削面
補強工法。
【請求項４】前記地山を掘削しつつ、前記ロックボルト
等の延在する方向に略直交するロックボルト又はグラウ
ンドアンカーを、この地山の周囲に打設することを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の地山掘削面補強工
法。