JPH1037657A - トンネルの施工方法と補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地山の崩壊防止に挿入した地盤補強材を、簡単
に除去しながら切羽の掘削や周囲の地盤の切り広げを行
うことのでき、安価な材料を使用できる、トンネルの施
工方法と補強材を提供することを目的とする。 【解決手段】トンネル周囲の地盤に削孔し、孔内に地盤
補強材１を挿入するに際して、地盤補強材を、地盤の固
結の機能を有する補強部１１と、破壊しやすい材料で形
成した除去部１２とによって構成し、補強部１１と除去
部１２とを、結合材２で連結しておき、この地盤補強材
を孔内に挿入し、トンネルの掘削に際しては、地盤補強
材の除去部１２を破壊、切断することによって除去部１
２を除去し、その後に掘削を行う、トンネルの施工方
法、およびそこに使用する地盤補強材を特徴としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの施工方
法と補強材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを掘削した場合に、周囲の地盤
がゆるむと崩壊が生じる。そのような事故の発生を避け
るために、切羽の掘削以前に前方に向けて削孔し、この
孔内に地盤補強材などの棒状体を挿入する補助工法が利
用されている。挿入した棒状体が中空である場合にはそ
の内部を通してセメントミルクなどを注入し、棒状体の
固定と、周囲の地盤の補強を行う方法である。この補助
工法は、断面の小さいトンネルを先行して掘削し、その
後に切り広げる工法では、天端、側壁に向けて削孔、挿
入する場合もある。削孔内部に挿入する棒状体は、鋼製
の地盤補強材に限らず、スチールワイヤ撚線、炭素繊維
束、アラミド繊維束、ガラス繊維束などを編み込んでロ
ープ状、棒状にしたものなどが使用されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】前記した従来のトン
ネルの施工方法にあっては、次のような問題点がある。 ＜イ＞地山の崩壊防止に挿入した棒状体は、トンネル切
羽の掘削、あるいは切り広げに際しては徐々に端部が露
出してきて、掘削、切り広げの障害となる。そのため
に、露出した部分だけガスバーナーや高速カッターで切
断して除去するという、掘削作業を妨げるわずらわしい
作業が必要となる。 ＜ロ＞鋼棒、スチールワイヤー撚線などは地山を固結す
る目的から、その材質が硬質である。そのために掘削部
に露出した棒状体の除去に際しては、ガスバーナ溶断機
やカッターを高所まで持ち上げて行わなければならず、
多大な労力を要するものであった。 ＜ハ＞炭素繊維束、アラミド繊維束、ガラス繊維束など
を編み込んでロープ状、棒状にしたものなどは、カッタ
ーで切断が可能である。しかし価格が高価であるために
一般的に使用することは困難である。さらにロープ状の
部材は露出した部分がのたうち回り、その扱い、切断作
業に余分の手数を要する。

【０００４】本発明は上記したような従来の問題を解決
するためになされたもので、地山の崩壊防止に挿入した
地盤補強材を、簡単に除去しながら切羽の掘削や周囲の
地盤の切り広げを行うことのできる、トンネルの施工方
法と補強材を提供することを目的とする。さらに本発明
は、安価な材料で構成した地盤補強材を使用して地山を
保持することができ、掘削、切り広げに際しては除去作
業が簡単な、トンネルの施工方法と補強材を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明のトンネルの施工方法は、トンネル
周囲の地盤に削孔し、孔内に地盤補強材を挿入するに際
して、地盤補強材を、地盤の固結の機能を有する補強部
と、破壊しやすい材料で形成した除去部とによって構成
し、補強部と除去部とを、結合材で連結しておき、この
地盤補強材を孔内に挿入し、トンネルの掘削に際して
は、地盤補強材の除去部を破壊、切断することによって
除去部を除去し、その後に掘削を行う、トンネルの施工
方法を特徴としたものである。さらに本発明の補強材
は、地盤の固結の機能を有する補強部と、破壊しやすい
材料で形成した除去部とによって構成し、補強部と除去
部とを、結合材で連結した、地盤補強材を特徴としたも
のである。

【０００６】

【本発明の実施の態様】以下図面を参照しながら本発明
のトンネルの施工方法と補強材の実施例について説明す
る。

【０００７】＜イ＞地盤補強材の構成。 前記したように従来トンネルの施工に使用されている地
盤補強材は、全長を同一の材料によって構成していた。
最も一般的には鋼製の地盤補強材であるが、最先端から
尾端まですべて同一の鋼材によって構成してある。しか
し本発明の施工方法に使用する地盤補強材１は、補強部
１１と、除去部１２の２部材によって構成する点を特徴
とする。

【０００８】＜ロ＞補強部１１。 地盤補強材１の先端側を補強部１１として構成する。補
強部１１の材料は、それ自身で一定の強度を有する素材
を使用する。例えば次のような材料であり、切断などの
困難な材料、あるは高価な材料を使用することができ
る。鋼材、スチールワイヤ撚線、炭素繊維束、アラミド
繊維束、ガラス繊維束などを編み込んでロープ状、棒状
にしたものなど。なお、グラウトを行う場合には上記の
材料で構成した棒状体の中心に貫通孔を開口しておく。

【０００９】＜ハ＞除去部１２。 地盤補強材１の後端側を除去部１２として構成する。除
去部１２は、前記の補強部１１と一直線状に接続する。
除去部１２は、強度の小さい、破壊しやすい、あるいは
安価な材料によって構成する。例えば合成樹脂の棒状
体、繊維のロープ、ような材料である。

【００１０】＜ニ＞結合材。 上記のように本発明の地盤補強材１は、材質が異なり、
価格の異なる補強部１１と除去部１２とによって構成し
てある。したがってその両者を一直線状に連結する結合
材２が必要である。この結合材２は、結合が容易であれ
ば使用が可能である場合。

【００１１】＜ニ−１＞らせん巻き付け材。 補強部１１と除去部１２との結合する機構として例えば
図３に示すような結合材２を使用する。これはらせん状
に形成した鋼線である。らせん部の直径は、補強部１
１、除去部１２の外径よりも小さく形成してある。した
がって直径を拡大しても強固に元の直径にまで収縮す
る。この機能を生かして、らせん巻き付け材の直径を拡
大した状態で補強部１１の端部と除去部１２の端部の外
周に巻き付け、その後に開放すると、急激にかつ強固に
直径を縮小する。するとらせん巻き付け材の内面と、部
材の外面とが密着し、密着面に摩擦力が発生して両部材
を一直線状に一体化することができる。さらに巻き付け
材の内面に摩擦増加材を接着しておくと、結合効果をよ
り良好とすることができる。この巻き付け材を使用する
と、補強部１１と除去部１２との間に離れる側の力が作
用した場合に、巻き付け材の内径が縮小する方向に作用
するから、締め付け強度がより増加し、両部材の結合は
より強固となる。

【００１２】＜ニー２＞可縮筒。 補強部１１と除去部１２とを一体化する他の構成も結合
材２として、図６に示す可縮筒を使用する。この可縮筒
は、補強部１１、除去部１２の外径よりも多少大きい内
径を備えた筒体である。そして外部からの油圧などの圧
力によって容易に内径を縮小することのできる材料によ
って構成してある。この可縮筒の両側から補強部１１と
除去部１２との端部を挿入し、その後に可縮筒の外周を
油圧ジャッキなどで加圧する。すると可縮筒を介して、
その両側の補強部１１と除去部１２とを強固に一体化す
ることができる。

【００１３】＜ニ−３＞補強部１１と除去部１２とを一
体化する他の構成として、図７に示すねじ込み筒を使用
する。このねじ込み筒は、ねじの回転によって内径が縮
小して両部材を拘束する構造を呈する。

【００１４】＜ホ＞地盤補強材１の設置。 トンネルの全断面を掘削する工法の場合には、その切羽
３から前方に向けて斜め方向に削孔する。（図１） 全断面を一時に掘削せず、それよりも小さい断面の導坑
４を先行して掘進する工法の場合にはその天井面、壁面
に向けて放射方向に削孔する。（図２） こうして削孔した孔内に、前記した構成の地盤補強材１
を挿入する。ただし地盤補強材１を内で地盤の固結に機
能する補強部１１は、最後まで掘削することのない範囲
に位置させ、掘削範囲、切り広げ範囲には除去部１２を
位置させた状態で配置する。したがって掘削予定線５の
内部に、補強部１１と除去部１２の境界、すなわち結合
材２が位置することになる。その際に、グラウトの注入
を行う場合には中空口を貫通した補強部１１と除去部１
２とを使用する。

【００１５】＜ヘ＞掘削。 その後に掘削、切り広げを行うが、その範囲には除去部
１２が位置している。除去部１２は合成樹脂のような破
壊しやすい材料で形成してあるから、手持ちのカッター
のような簡易な器具を使用して切断して除去することが
できる。機械的に掘削する場合には、掘削機によって除
去部１２をそのまま破壊して掘削を行うことができる。
また除去部１２は補強部１１に比較して安価な材料で形
成してあるから、掘削土砂などとともに廃棄しても不経
済ではない。

【００１６】

【本発明の効果】本発明のトンネルの施工方法と補強材
１は以上説明したようになるから次のような効果を得る
ことができる。 ＜イ＞トンネルの掘削、切り広げにおいて、地盤補強材
１の端部が露出してくるが、切断しがたい鋼材系の補強
部１１は掘削範囲の外に存在し、掘削部に露出してくる
部分は破壊しやすい部材である。したがって補強部１１
によって地盤の補強を十分に行えることはもちろん、そ
の後の掘削に際してはハンドカッターなどの簡易な機材
で、露出部分を簡単に切断して除去することができる。
そのために従来のトンネルの施工のような高所での不安
定な作業を大幅に減らすことができる。 ＜ロ＞トンネルの掘削、切り広げにおいて、地盤補強材
１の端部が露出してくるが、他のタイプにおいてば露出
してくる部分が補強部１１との解体、分離が容易であ
る。したがって補強部１１によって地盤の補強を十分に
行えることはもちろん、その後の掘削に際しては掘削、
切り広げの直線に補強部１１との結合を解除して分離
し、引き抜いておくことができる。そのために従来のよ
うな高所での不安定で困難な作業を大幅に減らすことが
できる。 ＜ハ＞最終的にトンネル周囲の地盤に残る補強部１１に
は品質の高い材料を使用し、掘削、切り広げの範囲に位
置する除去部１２は品質の低い、安価な材料を使用する
ことができる。このように目的に応じて使い分けを行う
ことができるから、経済的な面からも大きな効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネルの施工方法の実施例の説明図

【図２】本発明のトンネルの施工方法の実施例の説明図

【図３】補強材の結合方法の説明図

【図４】補強材の結合方法の説明図

【図５】補強材の結合方法の説明図

【図６】補強材の結合方法の説明図

【図７】補強材の結合方法の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 達生 東京都新宿区西新宿３丁目２番26号 立花 新宿ビル ブイ・エス・エル・ジャパン株 式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル周囲の地盤に削孔し、 孔内に地盤補強材を挿入するに際して、 地盤補強材を、 地盤を補強する機能を有する補強部と、 破壊しやすい材料で形成した除去部とによって構成し、 補強部と除去部とを、結合材で連結しておき、 この地盤補強材を孔内に挿入し、 トンネルの掘削に際しては、地盤補強材の除去部を破
   壊、切断することによって除去部を除去し、 その後に掘削を行う、 トンネルの施工方法
2. 【請求項２】補強部の端部と除去部の端部とに、 らせん状の結合材を巻き付け、 補強部と除去部とを一体化した地盤補強材を使用して行
   う、 請求項１記載のトンネルの施工方法
3. 【請求項３】補強部の端部と除去部の端部とを、 １本の筒体の両側から挿入し、 その後に筒体の外周を加圧して、 補強部と除去部とを一体化した地盤補強材を使用して行
   う、 請求項１記載のトンネルの施工方法
4. 【請求項４】補強部の端部と除去部の端部とを、 回転によって内径の縮小する１本の筒体の両側から挿入
   し、 その後に筒体の内径を縮小して、 補強部と除去部とを一体化した地盤補強材を使用して行
   う、 請求項１記載のトンネルの施工方法
5. 【請求項５】地盤の固結の機能を有する補強部と、 破壊しやすい材料で形成した除去部とによって構成し、 補強部と除去部とを、結合材で連結した、 地盤補強材
6. 【請求項６】補強部の端部と除去部の端部とに、 らせん状の結合材を巻き付け、 補強部と除去部とを一体化した、 請求項５記載の地盤補強材
7. 【請求項７】補強部の端部と除去部の端部とを、 １本の筒体の両側から挿入し、 その後に筒体の外周を加圧して、 補強部と除去部とを一体化した、 請求項５記載の地盤補強材
8. 【請求項８】補強部の端部と除去部の端部とを、 回転によって内径の縮小する１本の筒体の両側から挿入
   し、 その後に筒体の内径を縮小して、 補強部と除去部とを一体化した、 請求項５記載の地盤補強材