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

トンネル工法及びトンネル支保構造

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JPH1046978A
JPH1046978A JP20625796A JP20625796A JPH1046978A JP H1046978 A JPH1046978 A JP H1046978A JP 20625796 A JP20625796 A JP 20625796A JP 20625796 A JP20625796 A JP 20625796A JP H1046978 A JPH1046978 A JP H1046978A
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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。
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