JPH11223099A - 大規模空洞構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支保工の大規模化の回避と岩盤崩落の防止 【解決手段】 大規模空洞構造物は、空洞部１０を掘削
して構築される。空洞部１０は、空洞天井部１０ａと、
空洞側壁部１０ｂとから構成されている。空洞部１０の
掘削前に、先進作業坑１２の掘削が先行して行われる。
先進作業坑１２は、大規模空洞構造物の構築予定個所の
近傍に設けられるものであって、空洞天井部１０ａのほ
ぼ中心軸上に設けられる。作業坑１２の内部から、空洞
天井部１０ａの掘削予定地に向けて放射状に延びる岩盤
支保工１４が埋設設置される。各岩盤支保工１４の上端
側は、作業坑１２の内部に固定される。岩盤支保工１４
を埋設設置すると、掘削する空洞天井部１０ａの上部側
の岩盤重量を、岩盤支保工１４により吊り支えた状態に
なっている。この後に空洞部１０の掘削が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、大規模空洞構造
物の構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地下発電所，エネルギー地下貯蔵設備な
どの空洞構造物は、例えば、岩盤を掘削した空洞部にア
ーチ状の天井部と、これに連なる側壁部とを鉄筋コンク
リートで形成することで構築される。

【０００３】このような空洞構造物のうち、アーチスパ
ンが３５ｍ以上で、断面積が１０００ｍ²を越えるよう
な大規模な構造物は、一度に空洞部を掘削すると、周辺
岩盤の緩みなどにより、地山が崩壊する恐れがある。

【０００４】そこで、このような大規模空洞構造物を構
築する際には、例えば、図６に示すような方法で構築さ
れていた。

【０００５】同図に示した構築方法では、まず、アーチ
側壁導抗ａを掘削し、その外壁面に側壁コンクリートｂ
を打設形成した後に、側壁コンクリートｂをプレストレ
スアンカーｃにより地山に固定する。

【０００６】次に、ロックボルトｇで支保しながらアー
チ頂設導抗ｄを掘削し、この導抗ｄの両側にアーチ切拡
げ掘削ｅを行い、アーチコンクリートｆを打設する。

【０００７】そして、この後に、コアー部の掘削ｈを行
い、この掘削の終了後に、側壁空洞部の掘削ｉを上部側
から段階的に順次行い、掘削ｉが終了する度に、吹付け
コンクリートｊを打設して、これをプレストレスアンカ
ーｃやロックボルトｇにより地山に固定する工程を複数
回繰り返す。

【０００８】しかしながら、このような従来の大規模空
洞構造物の構築方法には、以下に説明する技術的な課題
があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述した如
き大規模空洞構造物においては、例えば、空洞部の掘削
位置の外周に破砕帯などの岩盤不良区域があると、支保
工（プレストレスアンカーｃ，ロックボルトｇ）の効果
が発揮されるまでに、地山が崩壊する可能性がある。

【００１０】また、この種の大規模空洞構造物は、施工
実績が乏しく、掘削に伴う岩盤の緩みの予測も難しいの
で、岩盤の緩みに対する安全性を考慮すると、支保工の
埋設長を長大化する傾向があって、これらが大規模にな
り易いという問題点があった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、空
洞部の掘削位置の外周に破砕帯などの岩盤不良区域があ
っても、地山崩落を効果的に防止することができ、か
つ、支保工の大規模化を回避することができる大規模空
洞構造物の構築方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アーチ状の空洞天井部と、この空洞天井
部の下方に連なる空洞側壁部とからなる空洞部を掘削形
成する大規模空洞構造物の構築方法であって、前記空洞
部の掘削前に、前記空洞部の掘削予定個所の近傍に、当
該空洞部の延長方向に沿って延びる先進作業坑を先行形
成し、前記先進作業坑の内部から前記空洞部の掘削予定
地に延長され、一端が前記先進作業坑内に固定されるケ
ーブルボルトなどの岩盤支保工を埋設し、この後に前記
空洞部を掘削するようにした。このように構成した大規
模空洞構造物の構築方法によれば、空洞部の掘削予定個
所の近傍に、当該空洞部の延長方向に沿って延びる先進
作業坑を先行形成し、先進作業坑の内部から空洞部の掘
削予定地に延長され、一端が先進作業坑内に固定される
ケーブルボルトなどの岩盤支保工を埋設するので、岩盤
支保工により掘削する空洞部周辺の岩盤が補強されてお
り、空洞部の掘削に伴う岩盤の緩みが抑制され、支保工
の大規模化を防ぎつつ、岩盤の崩壊も回避することがで
きる。このような作用は、掘削する空洞部の周辺に破砕
帯などの岩盤不良区域がある場合に、より一層効果的と
なる。また、本発明の構築方法によれば、岩盤支保工に
より支持されている空洞部の内面には、コンクリート層
や内部側から支保工を設ける必要がないので、その分だ
け空洞部の掘削量の低減が図れるとともに、施工能率も
向上する。前記先進作業坑は、前記空洞部の天井部上に
配置することができる。この構成によれば、空洞部を掘
削する際に最初に掘削されるアーチ部分の安定性が確保
され、その後の施工が容易に行えるとともに、この部分
には、空洞側からアーチコンクリートの打設および内部
側から支保工を設置する必要がなくなる。前記先進作業
坑は、前記空洞部の外周を取り巻くように複数形成し、
前記岩盤定着支保工を前記空洞部の掘削予定地の下部を
除く全周に埋設することができる。この構成を採用する
と、空洞部の掘削予定地の外周全域が予め補強され、そ
の後の工程は、空洞部の掘削だけとなるので、従来のこ
の種の構築方法のように、掘削，コンクリート打設，支
保工の設置という、異なった工程を細かく繰り返す必要
がなくなり、施工能率が大幅に向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図３は、本発明にかかる大規模空洞構造物の構築方法
の第１実施例を示している。

【００１４】同図に示した大規模空洞構造物の構築方法
は、例えば、アーチスパンが３５ｍ以上で、断面積が１
０００ｍ²を越えるような大規模なものを構築する際に
採用される方法であって、大規模空洞構造物は、図１に
点線で示した、空洞部１０を掘削して構築される。

【００１５】空洞部１０は、上部側に位置するアーチ状
の空洞天井部１０ａと、この空洞天井部１０ａの下端両
側に連なる空洞側壁部１０ｂとから構成されている。

【００１６】大規模空洞構造物を構築する際には、空洞
部１０の掘削が行われるが、本実施例の場合には、空洞
部１０の掘削前に、先進作業坑１２の掘削が先行して行
われる。

【００１７】この先進作業坑１２は、大規模空洞構造物
の構築予定個所の近傍に設けられるものであって、本実
施例の場合には、空洞天井部１０ａのほぼ中心軸上に設
けられる。

【００１８】先進作業坑１２は、掘削する空洞部１０の
延長方向に沿って延び、例えば、空洞部１０の周辺に亀
裂や破砕帯などの岩盤不良区域Ａが存在する場合には、
このような岩盤不良区域Ａを避けた良質な岩盤部分に形
成される。

【００１９】先進作業坑１２の形成がある程度進行した
段階、ないしは、その形成が終了すると、先進作業坑１
２の内部から、空洞部１０の掘削予定地、本実施例の場
合には、アーチ状の空洞天井部１０ａの掘削予定地に向
けて、岩盤不良区域Ａを貫通するようにして放射状に延
びる岩盤支保工１４が埋設設置される。

【００２０】この岩盤支保工１４は、プレストレスアン
カー，ロックボルト，ケーブルボルトなどから選択さ
れ、各岩盤支保工１４の下端は、図２，３に示すよう
に、天井部１０ａの掘削予定線よりも下方に位置するよ
うに配置される。

【００２１】岩盤支保工１４を埋設する際には、先進作
業坑１２内から空洞天井部１０ａ側を指向するボルト孔
を削孔し、削孔されたボルト孔内に、硬化性注入材（セ
メント系，樹脂系など）およびボルト材（ケーブルボル
ト，ＰＣ鋼線，グラスファイバー，アラミドないしは炭
素繊維束）を挿入して、岩盤に定着する。

【００２２】各岩盤支保工１４の上端側は、図２，３に
示すように、桁ないしは梁状の定着鋼材１６に定着板１
８を装着して固定し、かつ、定着鋼材１６をコンクリー
ト２０により先進作業坑１２の下面に固着する。

【００２３】このようにして岩盤支保工１４を埋設設置
すると、掘削する空洞天井部１０ａの上部側の岩盤重量
が、岩盤支保工１４により吊り支えられた状態になって
いる。

【００２４】この場合、図１ないしは図２に示すよう
に、空洞天井部１０の直上に岩盤不良区域Ａが存在して
いるような場合には、岩盤支保工１４の吊り支えによる
補強効果が有効に発揮されて、不良区域Ａの崩壊を防ぐ
ことができる。

【００２５】以上のようにして、先進作業坑１２および
岩盤支保工１４の設置が終了すると、空洞部１０の掘削
が行われる。この掘削は、本実施例の場合には、図１に
示すように、空洞天井部１０ａの一方のアーチ切拡げ部
(１)の掘削、他方のアーチ切拡げ部(２)の掘削、頂設導
抗(３)の掘削の順に行われる。

【００２６】この掘削により空洞天井部１０ａの掘削形
成が終了すると、形成された空洞天井部１０ａの掘削内
面には、アーチコンクリートの打設および内面側からの
支保工の設置は、原則として行わない。

【００２７】つまり、従来のこの種の構築方法のよう
に、空洞天井部の崩壊を防止する目的のアーチコンクリ
ートの打設形成および支保工の設置は、本実施例の場合
には行わないが、例えば、空洞天井部１０ａの内面を平
滑化するための薄いコンクリート層の吹付けなどは行う
場合がある。

【００２８】空洞天井部１０ａの形成が終了すると、空
洞側壁部１０ｂの掘削が行われる。この掘削は、従来の
構築方法と同様に、複数段階に分けて行われ、図１に示
した例では、(４)〜（１４）までの１１段階に設定され
ている。

【００２９】これらの各段階での掘削が終了すると、そ
の掘削内面側にコンクリート層２２が形成され、各コン
クリート層２２は、プレストレスアンカーやロックボル
トなどの支保工２４により岩盤に固定される。

【００３０】そして、最終段の掘削およびコンクリート
層２２の形成，支保工２４の設置が完了すると、大規模
空洞構造物が構築される。

【００３１】さて、以上のように構成された大規模空洞
構築物の構築方法によれば、空洞部１０の掘削予定個所
の近傍に、空洞部１０の延長方向に沿って延びる先進作
業坑１２を先行形成し、先進作業坑１２の内部から空洞
天井部１０ａの掘削予定地に延長され、一端が先進作業
坑１２内に固定される岩盤支保工１４を埋設するので、
岩盤支保工１４により掘削する空洞天井部１０ａの周辺
の岩盤が補強されており、空洞天井部１０ａの掘削に伴
う岩盤の緩みが規制され、支保工の大規模化を防ぎつ
つ、岩盤の崩壊も回避することができる。

【００３２】このような作用は、掘削する空洞部１０の
周辺に破砕帯などの岩盤不良区域Ａがある場合に、より
一層効果的となる。

【００３３】また、本実施例の場合には、先進作業坑１
２は、空洞部１０の空洞天井部１０ａ上に配置している
ので、空洞部１０を掘削する際のに最初に掘削されるア
ーチ部分の安定性が確保され、この部分には、空洞側か
らアーチコンクリートの打設および支保工を内部側から
設置する必要がないので、その後の施工が容易に行え、
施工能率が向上すると同時に、アーチ部分の掘削量も低
減することができる。

【００３４】図４は、本発明にかかる大規模空洞構造物
の構築方法の第２実施例を示しており、上記実施例と同
一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説
明を省略するとともに、以下に、その特徴点についての
み説明する。

【００３５】同図に示した実施例では、空洞天井部１０
ａの直上に上記実施例と同様に、先進作業坑１２を設け
ると共に、空洞側壁部１０ｂの一方の外側部近傍に第２
先進作業坑１２ａを形成している。

【００３６】この第２先進作業坑１２ａは、構築しよう
とする構造物の空洞側壁部１０ｂと斜交するようにし
て、破砕帯などの岩盤不良区域Ａが存在しているので、
岩盤不良区域Ａを避けた良質な岩盤部分に形成される。

【００３７】第２先進作業坑１２ａ内からは、空洞側壁
部１０ｂの掘削予定地に向けて放射状に延びる岩盤支保
工１４ａが、空洞部１０の掘削前に埋設設置される。

【００３８】各岩盤支保工１４ａは、上記実施例と同様
な手段により第２先進作業坑１２ａ内に定着固定され
る。岩盤支保工１４，１４ａの設置が終了すると、上記
実施例と同様な工程により空洞部１０の掘削が行われ
る。

【００３９】この場合、空洞側壁部１０ｂの岩盤支保工
１４ａが設置されている部分には、コンクリート層２２
の形成および支保工２４の設置を行う必要はく、岩盤支
保工１４ａが設けられていない側の空洞側壁部１０ｂ側
にのみコンクリート層２２の形成および支保工２４の設
置が行われる。

【００４０】このように構成した第２実施例において
は、上記実施例の作用効果に加えて、岩盤不良区域Ａが
その側方から埋設されている岩盤支保工１４ａにより支
えられ、側方への移動が規制されるので、空洞部１０を
掘削した際に、岩盤不良区域Ａの崩壊や膨らみが防止さ
れる。

【００４１】図５は、本発明にかかる大規模空洞構造物
の構築方法の第３実施例を示しており、上記実施例と同
一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説
明を省略するとともに、以下に、その特徴点についての
み説明する。

【００４２】同図に示した実施例では、空洞天井部１０
ａの上部に一対の第３，４先進作業坑１２ｂ，１２ｃを
設けると共に、空洞側壁部１０ｂの近傍に第５〜第８先
進作業坑１２ｄ〜１２ｇを合計４個設けている。

【００４３】第３〜第８先進作業坑１２ｂ〜１２ｇ内か
らは、空洞天井部１０ａおよび空洞側壁部１０ｂの掘削
予定地に向けて放射状に延びる岩盤支保工１４ｂ〜１４
ｇが、空洞部１０の掘削前に埋設設置される。

【００４４】各岩盤支保工１４ｂ〜１４ｇは、上記実施
例と同様な手段により各先進作業坑１２ｂ〜１２ｇ内に
定着固定される。岩盤支保工１４ｂ〜１４ｇの設置が終
了すると、上記実施例と同様な工程により空洞部１０の
掘削が行われる。

【００４５】この場合、掘削された空洞天井部１０ａと
空洞側壁部１０ｂの内面側近傍には、それぞれ岩盤支保
工１４ｂ〜１４ｇが予め埋設設置されているので、コン
クリート層２２の形成および支保工２４の設置を全く行
う必要はない。

【００４６】以上のように構成された構築方法によれ
ば、先進作業坑１２ｂ〜１２ｇは、空洞部１０の外周を
取り巻くように複数形成され、岩盤支保工１４ｂ〜１４
ｇを、空洞部１０の掘削予定地の下部を除く全周に埋設
している。

【００４７】従って、空洞部１０の掘削予定地の外周全
域が予め補強され、その後の工程は、空洞部１０の掘削
だけとなるので、従来のこの種の構築方法のように、掘
削，コンクリート打設，支保工の設置という、異なった
工程を細かく繰り返す必要がなくなり、施工能率が大幅
に向上する。

【００４８】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる大規模空洞構造物の構築方法によれば、
空洞部の掘削位置の外周に破砕帯などの岩盤不良区域が
あっても、地山崩落を効果的に防止することができ、か
つ、支保工の大規模化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる大規模空洞構造物の構築方法の
第１実施例を示す断面説明図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。

【図４】本発明にかかる大規模空洞構造物の構築方法の
第２実施例を示す断面説明図である。

【図５】本発明にかかる大規模空洞構造物の構築方法の
第３実施例を示す断面説明図である。

【図６】従来の大規模空洞構造物の構築方法の一例を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１０ 空洞部 １０ａ 空洞天井部 １０ｂ 空洞側壁部 １２，１２ａ〜１２ｇ 先進作業坑 １４，１４ａ〜１４ｇ 岩盤支保工 １６ 定着鋼材 １８ 定着板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーチ状の空洞天井部と、この空洞天井
   部の下方に連なる空洞側壁部とからなる空洞部を掘削形
   成する大規模空洞構造物の構築方法であって、 前記空洞部の掘削前に、前記空洞部の掘削予定個所の近
   傍に、当該空洞部の延長方向に沿って延びる先進作業坑
   を先行形成し、 前記先進作業坑の内部から前記空洞部の掘削予定地に延
   長され、一端が前記先進作業坑内に固定されるケーブル
   ボルトなどの岩盤支保工を埋設し、 この後に前記空洞部を掘削することを特徴とする大規模
   空洞構造物の構築方法。
2. 【請求項２】 前記先進作業坑は、前記空洞部の天井部
   上に配置することを特徴とする請求項１記載の大規模空
   洞構造物の構築方法。
3. 【請求項３】 前記先進作業坑は、前記空洞部の外周を
   取り巻くように複数形成し、前記岩盤支保工を前記空洞
   部の掘削予定地の下部を除く全周に埋設することを特徴
   とする請求項１記載の大規模空洞構造物の構築方法。