JPH1046978A - トンネル工法及びトンネル支保構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地山に大断面トンネルを構築することは
困難を極めていた。 【解決手段】 軟弱地山に大断面トンネルを構築するた
めのトンネル工法において、トンネル本坑１を掘削する
に先行して先進導坑２ａ、２ｂを掘削し、複数の曲線管
３を、先進導坑２ａ、又は２ｂから曲線ボーリングをお
こなうことで、トンネルの延在する方向に間隔を持つよ
うトンネル本坑１の断面形状の輪郭に沿って埋設した
後、トンネル本坑１を掘削することを特徴とし、トンネ
ル保持構造であって、空間部の形状の輪郭に沿って曲線
管３が、空間部の延在する方向に間隔をおいて地山中に
複数埋設され、曲線管３のトンネル本坑底部両側部に位
置する先端部分に、先端部分を保持する保持部４が設け
られていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地山に大断面
トンネルを構築するためのトンネル工法および、トンネ
ルに設けられるトンネル支保構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを構築する工法は、山岳トンネ
ル工法、シールドトンネル工法、開削トンネル工法、沈
埋工法に分類できるものがあるが、その中でも、道路ト
ンネルには、山岳トンネル工法が最も広く用いられてい
る。この、山岳トンネル工法は、掘削と支保構造物の構
築とを繰り返して、トンネルを完成するものである。従
来、軟弱地盤にトンネルを構築する場合や、大断面のト
ンネルを構築する場合、特に、軟弱地盤に大断面のトン
ネルを構築する場合には、切羽、天盤等地山の保持に困
難を生じている。

【０００３】一方、トンネルの工法としては、一般にＮ
ＡＴＭ工法等が広く採用されている。この、ＮＡＴＭ工
法は、トンネルを本質的に支えるのは、周辺の地山その
ものであると考えるもので、地山と密着した吹き付けコ
ンクリートと、地山を補強するロックボルトの働きによ
りトンネル周囲の地山内に支持リングを形成させる工法
である。そして、このＮＡＴＭ工法は、超大断面トンネ
ル（掘削幅約２０メートル、掘削高さ約１５メートル）
でない場合、施工速度が比較的速いこと、および、補助
工法が必要ないことから経済的であることが特徴であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超大断
面トンネルの場合、上記のＮＡＴＭ工法においては、地
山等級が道路トンネルを計画しているルート上で、軟弱
地山が比較的多いと予想される場合には、掘削する地山
等級の変化に対応して、地盤改良等の補助工法を施さな
けらばならない。その結果、工期を支配している地山の
掘削速度が低下してしまうという問題がある。

【０００５】また、ＮＡＴＭ工法ではなく、シールド工
法をおこなおうとした場合には、軟弱地山が適切でな
く、シールド掘削機のコストが比較的高いうえ、大断面
覆工のものは実施が難しいという問題がある。また、シ
ールドルーフ工法、リングシールド工法等、大断面トン
ネルに対応した工法も提案されているが、いずれもコス
トがかかるという点では大同小異である。

【０００６】また、超大断面トンネル工法では、基本工
法であるＮＡＴＭと各種補助工法との組み合わせが適用
されているが、いずれも地質的に不安定性が連続または
断続的に見込まれる場合には、掘進と先受け工法等の補
助工法の施工が交互となるため、施工速度の極端な低下
や、所要工期が長期化する可能性が大きいなど施工効率
の低下が予想されている。しかし、大断面トンネルを構
築する際には、特に、コスト面からも施工速度を向上す
ることが最も要求されている。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、地山の安定
と、施工の効率化が図れ、掘削速度を低下させず、コス
トを抑えることができて、施工効率が著しく向上できる
トンネル工法の提供を目的とする。また、本発明は、コ
ストを抑えることができて、施工効率が著しく向上で
き、構造が簡単で、発展性が高く、安定性の高いトンネ
ル支保構造の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のトンネル
工法においては、軟弱地山に大断面トンネルを構築する
ためのトンネル工法において、トンネル本坑を掘削する
に先行して先進導坑を掘削し、先進導坑の掘進時に判明
した軟弱地山部分を対象として、該先進導坑から曲線ボ
ーリングをおこなうことで、複数の曲線管を、該トンネ
ルの延在する方向に間隔を持つよう前記トンネル本坑の
断面形状の輪郭に沿って埋設した後、前記トンネル本坑
を掘削することを特徴とする。このトンネル工法では、
トンネル本坑の掘削が行われる前に、曲線ボーリングに
よって埋設された複数の曲線管が、支保工として作用す
るためトンネル本坑掘削部分および周囲の地山を安定さ
せる。

【０００９】請求項２記載のトンネル工法においては、
前記先進導坑を、前記トンネル本坑断面上部位置に設
け、前記複数の曲線管を、曲線ボーリングによって、前
記トンネル本坑の断面形状の輪郭に沿って前記トンネル
本坑底部位置まで埋設したことを特徴とする。このトン
ネル工法では、先進導坑から下方の位置に向かって、ト
ンネル本坑の断面形状の輪郭に沿って埋設された複数の
曲線管が、軟弱地山におけるトンネル本坑掘削部分およ
び周囲の地山を安定させる。

【００１０】請求項３記載のトンネル工法においては、
前記先進導坑を、側壁導坑として掘削し、前記複数の曲
線管を、曲線ボーリングによって、前記側壁導坑から前
記トンネル本坑外周上部に沿って埋設したことを特徴と
する。このトンネル工法では、先進導坑から上方に向か
って、トンネル本坑の断面形状の輪郭に沿って埋設され
た複数の曲線管が、トンネル本坑掘削部分および周囲の
地山を安定させる。

【００１１】請求項４記載のトンネル支保構造において
は、トンネルの空間部の延在する方向に対して直交する
断面における前記空間部の形状の輪郭に沿って曲線管
が、前記空間部の延在する方向に間隔をおいて地山中に
複数埋設されていることを特徴とする。このトンネル支
保構造では、トンネル周辺の地山の内部に、トンネルの
空間部の延在する方向に対して直交する断面における空
間部の形状の輪郭に沿って、間隔をおいて地山中に複数
埋設された曲線管が、トンネル支保工とされている。

【００１２】請求項５記載のトンネル支保構造において
は、前記曲線管の前記トンネル本坑底部両側部に位置す
る先端部分に、該先端部分を保持する保持部が設けられ
ていることを特徴とする。このトンネル支保構造では、
トンネルに作用する荷重を保持するために、曲線管の下
部に保持部が設けられ、支保工の安定性を向上してい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態を示す図であり、符号１はトンネル本坑である。ト
ンネル本坑１の周辺上部には、曲線管３と、複数のロッ
クボルト１２が支保工Ｄとして設けられ、トンネル本坑
１の表面には、覆工Ｃが形成されている。図２から図１
０において、トンネル本坑１を形成する方法を説明す
る。

【００１４】図２において、まず、地山のトンネル本坑
１の形成される位置の下方両側部に側壁導坑２ａ、２ｂ
（先進導坑）を掘削する。ここで、側壁導坑２ａ、２ｂ
は、ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）などを使用す
ることも可能である。

【００１５】そして、この側壁導坑２ａ、２ｂを掘削す
る際、同時に、地山状態を調査する。この調査におい
て、進行方向の地山の等級が、軟弱な地山の場合には、
図３に示すように、側壁導坑２ａから、側壁導坑２ｂに
向けて、トンネル本坑外周上部に沿って曲線ボーリング
を行い曲線管３を埋設する。

【００１６】そして、曲線管３を埋設した後、図４に示
すように、曲線管３の端部に、鉄筋コンクリートを打設
する等の手段でリーミング４（保持部）を設置する。

【００１７】次に図５から、図８に示すように、トンネ
ル本坑１内部空間の上半上部５、上半下部６、下半上部
７、下半下部８を順次掘削し、トンネル本坑１空間を形
成する。そして、図９に示すように、ＮＡＴＭ工法を施
してゆく。ＮＡＴＭ工法は、まず、図１、図１１におけ
る１次覆工としての吹き付けコンクリート９ａ、およ
び、ロックボルト１２等を施工する。そして、防水加工
等を含む２次覆工９ｂを施工し、９ａと９ｂの覆工によ
り覆工Ｃを形成する。

【００１８】その後、図１０に示すように、トンネル底
部１０を形成した後、トンネルの利用目的に沿ったその
他の内装をおこない、トンネル形成を完了する。

【００１９】上記のトンネル工法においては、トンネル
本坑１が掘削される前に、側壁導坑２ａ、又は２ｂから
曲線ボーリングをおこない、曲線管３を埋設し、支保工
Ｄを形成している。同時に、リーミング４を設けたこと
で、曲線管３を支保工Ｄとして安定させているため、周
辺地山が安定した状態となる。

【００２０】その結果、天盤、切羽、鏡面等の保持が可
能となり、掘削を行うことが容易となる。したがって、
軟弱地盤にＮＡＴＭ工法を用いる際に、掘削速度を低下
させずに施工することができる。

【００２１】また、側壁導坑２ａ、２ｂを掘削した後に
曲線管３を埋設するので、周辺地盤状態によって、曲線
管３のトンネル延長方向の設置間隔をコントロールする
ことが可能であり、あるいは、地盤状態の良好な場合に
は施工をおこなわない等、現場状態による選択の幅を格
段に広げることができる。その結果、掘削以前に知り得
る情報が制限され、また、地山の性質を定量的に把握す
るのが困難であるトンネル工法において、設計変更等に
よるコストを大幅に削減することができる。

【００２２】そして、さらに地山状態が悪劣で曲線管３
のみでは地山が支持できない場合には、曲線管３を用い
て、注入工、あるいは凍結工なども実施することが可能
であり、トンネル本坑掘削前に、ＮＡＴＭ工法の施工速
度を落とさないよう、周辺地山の地盤改良をおこなうこ
ともできる。また、その際、周辺の地山状態によって、
曲線管３のトンネル延長方向の設置間隔、あるいは、地
盤改良の施工実施の有無をコントロールすることによ
り、必要な部分だけを地盤改良することができ、総合的
なコスト削減をおこなうことができる。

【００２３】なお、必要に応じて、鋼製支保工等で支保
工Ｄを補強することもできる。そして、中壁を用いる、
掘削途中にアンカーボルトを用いる等、いったん設置し
た構造を破壊してトンネルを構築するということがない
ので、極めて経済性がよい。また、地山を保持し、支保
工Ｄをなす曲線管３を、側壁導坑２ａ内部のみから設置
できるので、トンネル本坑掘削に影響を与えずに済み、
掘削速度を低下させることがない。さらに、通常のＮＡ
ＴＭ工法をおこなう装置と、曲線ボーリング用の装置だ
けで済み、シールド装置のように高価なものを発注する
必要がない。そして、シールド工法のように、円形断面
でなく、略半円断面で掘削、トンネル形成ができるため
無駄な余堀りを少なくすることができ、コストを抑える
ことができる。

【００２４】図１および図１１に示すように、上記のト
ンネル工法によって、形成されたトンネルは、トンネル
上部周辺の地山内部に、トンネルの延在する方向に対し
て直交する断面形状に沿って、該延在する方向に間隔を
持って埋設された曲線管３と、この曲線管３と略直交す
るようにロックボルト１２が埋設され、支保工Ｄとされ
ている。そして、曲線管３の下端には、リーミング４が
設けられ、曲線管３を保持する保持部とされている。ま
た、吹き付けコンクリート９ａ、および２次覆工９ｂが
覆工Ｃとされている。支保工Ｄ、および覆工Ｃは、支保
構造を形成している。

【００２５】上記の構造のトンネルでは、曲線管３が、
周辺地山からトンネルに作用する荷重を支えており、リ
ーミング４が曲線管を支えているため、トンネル内部空
間を保持することが容易となる。

【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態を、図面
に基づいて説明する。図１２から、図２０は、本発明の
第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と
同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略す
る。図１２において、符号２ｃ、は、頂設導坑（先進導
坑）である。先ず、この頂設導坑２ｃを先行してトンネ
ル本坑１の上部位置に掘削しておく。

【００２７】次に、図１３に示すように、曲線ボーリン
グを行うことで、頂設導坑２ｃからトンネル本坑外周上
部に沿ってトンネル底部まで曲線管３を埋設する。

【００２８】次に、図１４に示すようにリーミング４を
設置する。この際、頂設導坑２ｃから、曲線管３の先端
において、コンクリート打設等をおこなう。そして、図
１５から図１８に示すように、トンネル本坑１内部空間
の上半上部５、上半下部６、下半上部７、下半下部８を
順次掘削し、トンネル本坑空間１を形成する。その後、
図１９に示すように覆工Ｃ等支保構造として、図２０に
示すようにその他の内装をおこなう。

【００２９】このトンネル工法において、上述のトンネ
ル工法と異なる点は、トンネル本坑１上部に頂設導坑２
ｃを掘削し、頂設導坑２ｃから、トンネル底部付近に向
けて曲線ボーリングにより、曲線管３を埋設した点であ
る。

【００３０】その結果、上述のトンネル工法と同様の作
用効果を得ることができる他、もし、曲線ボーリングを
行っている際に出水があった場合にも、処置がしやすい
という効果がある。そして、リーミング４が、トンネル
本坑の掘削以前に設置できるため、地山の保持が、より
確実にできる。

【００３１】なお、上記のトンネル工法においては、曲
線管３を、略同一の円周上に配置したが、それぞれを、
中心点の位置や、半径が異なる円の円周上に位置させて
もよい。したがって、略半円断面だけでなく、縦長の断
面形状から横長の断面形状まで、断面形状がコントロー
ル自在とできる。しかも、掘削、拡幅といった手順を経
ずに、１段階で様々な断面形状の施工ができる。その結
果、道路用のトンネルにおける合流、分岐の施工等が極
めて簡単に実施できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のトンネル工法によれば、軟弱地
山の部分は予め、先進導坑から曲線ボーリングをおこな
い曲線管を設置したので、掘削をおこなうに先立って、
地山の安定が図れるため先受け工法等の補助工法が不要
となり、施工の効率化が図れ、掘削速度を低下させず連
続して切羽での掘削が図れ、コストを抑えることができ
て、施工効率が著しく向上できるという効果を奏する。
また、予め天盤が保持されているため切羽での安全性が
確保される合理的なトンネル工法であるといえる。

【００３３】本発明のトンネル支保構造では、曲線管を
地山中に埋設したので、コストを抑えることができて、
施工効率が著しく向上でき、構造が簡単で、発展性が高
く、安定性を向上することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態のトンネル支保構
造を示す断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図３】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図４】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図５】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図６】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図７】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図８】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図９】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法の
手順を示す断面図である。

【図１０】 本発明の第１の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１１】 図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図１２】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１３】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１４】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１５】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１６】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１７】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１８】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図１９】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【図２０】 本発明の第２の実施の形態のトンネル工法
の手順を示す断面図である。

【符号の説明】

１…トンネル本坑 ２ａ、２ｂ…側壁導坑（先進導坑） ２ｃ…頂設導坑（先進導坑） ３…曲線管 ４…リーミング（保持部）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱地山に大断面トンネルを構築するた
   めのトンネル工法において、 トンネル本坑を掘削するに先行して先進導坑を掘削し、 複数の曲線管を、該先進導坑から曲線ボーリングをおこ
   なうことで、該トンネルの延在する方向に間隔を持つよ
   う前記トンネル本坑の断面形状の輪郭に沿って埋設した
   後、 前記トンネル本坑の天盤から地山の崩落を防止するた
   め、吹き付け、ロックボルト工を施工して掘削すること
   を特徴とするトンネル工法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトンネル工法において、 前記先進導坑を、前記トンネル本坑断面上部位置に設
   け、 前記複数の曲線管を、曲線ボーリングによって、 前記トンネル本坑の断面形状の輪郭に沿って前記トンネ
   ル本坑底部位置まで埋設したことを特徴とするトンネル
   工法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のトンネル工法において、 前記先進導坑を、側壁導坑として掘削し、 前記複数の曲線管を、曲線ボーリングによって、 前記側壁導坑から前記トンネル本坑外周上部に沿って埋
   設したことを特徴とするトンネル工法。
4. 【請求項４】 トンネルの空間部の延在する方向に対し
   て直交する断面における前記空間部の形状の輪郭に沿っ
   て曲線管が、前記空間部の延在する方向に間隔をおいて
   地山中に複数埋設されていることを特徴とするトンネル
   支保構造。
5. 【請求項５】 請求項４記載のトンネル支保構造におい
   て、 前記曲線管の前記トンネル本坑底部両側部に位置する先
   端部分に、 該先端部分を保持する保持部が設けられていることを特
   徴とするトンネル支保構造。