JPH1144190A - トンネルの支保構造及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＴＢＭの後端部分の通過後に地山崩落等のおそ
れがなく、また、地山に応じて部分的な支保を施すこと
ができ、それゆえ、安全かつ経済的に施工し得るトンネ
ルの支保構造及びその組立方法を提供する。 【解決手段】 繋ぎ材２ａにて前後が他の鋼製支保工２
に連結される一の鋼製支保工２と、当該鋼製支保工２の
外側曲面に中央部分が接合され、かつ、当該鋼製支保工
２の前後に係る地山を支える帯板（キーストンプレート
３）と、当該帯板（キーストンプレート３）と地山との
間の空隙部分に充填される充填材（豆砂利４）とからな
るトンネルの支保構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木技術を用いた
トンネルの構築において、トンネルボーリングマシン
（以下、ＴＢＭという）により掘削したトンネルの地山
を支え、安定に保つトンネルの支保構造及びその組立方
法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のトンネルの支保構造とし
て、例えば、リブ＆ラグ的支保と呼ばれるものを挙げる
ことができ、これは、図６（図６（ａ）：概略Ｃ−Ｃ断
面図、図６（ｂ）：概略側断面図）に示すように、繋ぎ
材１０１にて相互に連結される鋼製支保工１０２と、隣
接する鋼製支保工１０２同士の間であってその外側面に
架設され、かつ、キャンバー（図示外）にて背面が地山
に押圧される木矢板１０３とを一体に構成してなるもの
である。

【０００３】このリブ＆ラグ的支保には、木矢板１０３
の背面が地山から受けた力が直ちに鋼製支保工１０２に
伝達されることから、構造部材たる木矢板１０３及び鋼
製支保工１０２の双方の特性が生かされ、これにより、
充分な支保能力が発揮されることに加え、比較的安価に
実施できる、などの利点がある。

【０００４】ところが、このリブ＆ラグ的支保には、背
面を地山に押圧して木矢板１０３を鋼製支保工１０２に
固止する必要があることから、ＴＢＭ１０４の後端部が
通過後、当該支保構造を構築して支保機能を有効に発揮
するまでの間、地山崩落等が発生した場合、何らの対策
も講ずることができない、という欠点がある。

【０００５】また、他のトンネルの支保構造として、例
えばＮＡＴＭ的支保と呼ばれるものを挙げることがで
き、これは、図７（図７（ａ）：概略Ｄ−Ｄ断面図、図
７（ｂ）：概略側断面図）に示すように、繋ぎ材１１１
にて相互に連結される鋼製支保工１１２と、隣接する鋼
製支保工１１２の間の地山部分に所定の厚さ寸法で吹き
付られる吹付コンクリート１１３と、隣接する鋼製支保
工の間の中間部分から外側方向に打設されるロックボル
ト１１４とを一体に構成してなるものである。

【０００６】このＮＡＴＭ的支保には、支保部材として
吹付コンクリート１１３を採用するので、地山に対する
密着性がきわめて高く、また、ロックボルト１１４が地
山と一体となってその効果を発揮するので、地山の挙動
に応じた支保機能の発揮ができ、更に、ロックボルト１
１４及び吹付コンクリート１１３が地山から受けた力が
直ちに鋼製支保工１１２に伝達されるので、支保部材た
るロックボルト１１４、吹付コンクリート１１３、及び
鋼製支保工１１２の夫々の特性が生かされ、これによ
り、充分な支保能力が発揮される、という利点がある。

【０００７】ところが、このＮＡＴＭ的支保にも、前記
リブ＆ラグ的支保と同様、地山に対して吹付コンクリー
ト１１３を吹き付ける必要があることから、ＴＢＭ１１
５の後端部が通過後、当該支保構造を構築して支保機能
を有効に発揮するまでの間、地山崩落等が発生した場
合、何らの対策も講ずることができない、という欠点が
あり、また、吹き付け施工後、吹付コンクリート１１３
の強度が発現するまで相当の時間を要することから、迅
速な施工も困難である。

【０００８】そこで、上記欠点を解消する技術的手段と
して、通常、シールド工法によるトンネルの支保構造と
して採用されているライナー（セグメント）による支保
と呼ばれるものがあるが、これは、例えば図８（図８
（ａ）：概略Ｅ−Ｅ断面図、図８（ｂ）：概略側断面
図）に示すように、ライナー（セグメント）と呼ばれる
円弧形をした鋼製又は鉄筋コンクリート製のブロック片
のいくつかを集めて組み立て、これにより、円筒形の支
保部材１２１を形成すると共に、当該支保部材１２１と
地山との間の空隙部分に充填材１２２を充填して地山を
支えるというものである。

【０００９】従って、このライナー（セグメント）によ
る支保によれば、ＴＢＭ１２３の後端部分の通過に先行
してＴＢＭ１２３の内部で地山を受ける支保部材１２１
を組み立てるので、ＴＢＭ１２３の後端部分の通過と同
時に地山を受けることができ、それゆえ、地山崩落等が
発生するおそれをなくすことができる。

【００１０】しかしながら、このライナー（セグメン
ト）による支保は、支保部材たるライナー（セグメン
ト）がそもそもかなり高価であるという欠点があること
に加え、トンネルの上部等、部分的な支保を施せば足り
る場合でも、必ずトンネルの周囲の全体に亘って一様に
組み立てる必要があるゆえ、過大な支保になり易く、ま
た、地山の変化に柔軟に対応できない、という欠点もあ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、Ｔ
ＢＭの後端部分の通過後において地山崩落等が発生する
おそれがなく、また、地山に応じて部分的な支保を施す
ことができ、それゆえ、安全かつ経済的に施工し得るト
ンネルの支保構造及びその組立方法を提供することを目
的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係るトン
ネルの支保構造は、繋ぎ材にて前後が他の鋼製支保工に
連結される一の鋼製支保工と、当該鋼製支保工の外側曲
面に中央部分が接合され、かつ、当該鋼製支保工の前後
に係る地山を支える帯板と、当該帯板と地山との間の空
隙部分に充填される充填材とからなることを特徴とする
ものである。

【００１３】このような技術的手段において、前記帯板
としては、中央部分が一の鋼製支保工（主桁）のみによ
って支持される場合において当該鋼製支保工の前後に係
る地山を支えるのに充分な剛性を有するものであれば、
その材質、形状等は適宜選定して差し支えなく、例え
ば、キーストンプレート、デッキプレート、鉄板を鋼製
支保工の外側曲面に沿って加工したものなどを用いるこ
とができるが、前後に隣接した対向する端辺同士の隙間
からの充填材の漏れを防止する観点からすれば、前後に
隣接した対向する端辺に係る部分同士が互いに重合して
いることが好ましい。

【００１４】一方、本発明に係るトンネルの支保構造の
組立方法は、鋼製支保工の外側曲面に当該鋼製支保工の
前後に係る地山を支える帯板を接合する帯板接合工程
と、トンネルボーリングマシンの内部で当該帯板が接合
された鋼製支保工を既設鋼製支保工に繋ぎ材にて連結し
て立設する連結立設工程と、この連結立設工程の後に、
少なくとも当該帯板の一部がトンネルボーリングマシン
の内部にある範囲内で当該トンネルボーリングマシンを
前進させるマシン前進工程と、このマシン前進工程の後
に、当該帯板と地山との間の空隙部分に充填材を充填す
る充填工程とを有することを特徴とするものである。

【００１５】この場合において、帯板接合工程と連結立
設工程との前後関係は現場の状況に応じて適宜選定して
差し支えなく、あらかじめ工場で帯板が接合された鋼製
支保工を既設鋼製支保工に繋ぎ材にて連結して立設して
もよいし、鋼製支保工を既設鋼製支保工に繋ぎ材にて連
結して立設してから、帯板を接合してもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図１は本発明の
トンネルの支保構造の一実施の形態を示す概略側断面図
である。

【００１７】同図において、符号１は図示矢印Ａ方向に
前進しながら地山を掘削する円筒形のＴＢＭであって、
先端に回転カッター（図示外）を備える前部円筒体１ａ
と、トンネルの両側部を押圧して推進反力を得るグリッ
パー１ｂを備える後部円筒体１ｃとの前後に分割された
構成になっていると共に、この前部円筒体１ａと後部円
筒体１ｃとが重合部分１ｄによって伸縮自在に接続され
ている。

【００１８】また、符号２はトンネルの上半部分に配設
すべき上半分割片２ｃとトンネルの下半部分に配設すべ
き下半分割片２ｄとに分割構成されると共に、繋ぎ材２
ａにて相互に連結されることにより立設される鋼製支保
工であって、後部円筒体１ｃの後部に位置する鋼製支保
工２は台木２ｂの上に載置されており、一方、後部円筒
体１ｃの内部に位置する鋼製支保工２は繋ぎ材２ａにて
連結され、宙に浮いた状態になっている。

【００１９】更に、符号３は鋼製支保工２の前後に係る
地山を支える帯板たるキーストンプレートであって、前
後に隣接した対向する端辺に係る部分３ａ同士が互いに
重合している。尚、帯板としては、鋼製支保工２の前後
に係る地山を支えるのに充分な剛性を有するものであれ
ば、キーストンプレート３に限られるものでなく、デッ
キプレート、鉄板を鋼製支保工２の外側曲面に沿って加
工したものなどでもよい。

【００２０】更にまた、符号４は当該帯板と地山との間
の空隙部分に充填される充填材たる豆砂利を示してい
る。

【００２１】即ち、本実施の形態に係るトンネルの支保
構造は、図１及び図２（Ｂ−Ｂ断面図）に示すように、
繋ぎ材２ａにて前後が他の鋼製支保工２に連結され、か
つ、台木２ｂの上に載置される一の鋼製支保工２と、当
該鋼製支保工２の外側曲面に中央部分が溶接部分１２で
もって溶接接合され（図３）、かつ、当該鋼製支保工２
の前後に係る地山を支えるキーストンプレート３と、当
該キーストンプレート３と地山との間の空隙部分に充填
される豆砂利４とからなるものである。

【００２２】また、本実施の形態において、キーストン
プレート３及び豆砂利４による支保構造は、トンネルの
上部に位置する施工範囲Ｘにしか適用されておらず、ト
ンネルの側部及び下部には適用されていないのだが、こ
れは、以下の理由によるものである。

【００２３】即ち、本実施の形態に係る地山は、ＴＢＭ
１による掘進に適している岩盤であって比較的安定して
いることから、トンネルの側部及び下部について鋼製支
保工２のみによる支保構造を構築すれば足りるが、反
面、亀裂性を有するために地山崩落等が発生するおそれ
があり、また、初期的な地山の弛みを防止する必要もあ
ることから、トンネルの上部について鋼製支保工２によ
る支保構造のみならず、キーストンプレート３及び豆砂
利４による支保構造をも併せて構築することとし、トン
ネル内にて作業を行う作業者の安全を確保したのであ
る。

【００２４】更に、本実施の形態において、前記キース
トンプレート３の前後に隣接した対向する端辺に係る部
分３ａには、図３に示すように、前後に隣接した対向す
る端辺同士の隙間からの豆砂利４の漏れを防止するフラ
ットバー１１があらかじめ溶接されており、前部キース
トンプレート３ｂには前部フラットバー１１ａが、後部
キーストンプレート３ｃには後部フラットバー１１ｂ
が、それぞれ溶接されており、当該端辺に係る部分３ａ
同士が互いに重合している。

【００２５】尚、端辺に係る部分３ａ同士が互いに重合
する構成であって、前後に隣接した対向する端辺同士の
隙間からの豆砂利４の漏れを防止できれば、フラットバ
ー１１の如く別個の部材を取り付けなくてもよく、例え
ば、キーストンプレート３の端辺に係る部分３ａを折り
曲げるなどして互いに重合させるようにしてもよい。

【００２６】次に、本実施の形態に係るトンネルの支保
構造の組立プロセスについて図４及び図５を用いて説明
する。但し、後部円筒体１ｃの内部では、新たな鋼製支
保工２がまだ連結されていないものとして説明を開始す
る（図４の最上図の状態）。

【００２７】（ａ）帯板接合工程 先ず、あらかじめ工場において鋼製支保工２の上半分割
片２ｃ（図１、図２）の外側曲面に、当該鋼製支保工２
の前後に係る地山を支えるキーストンプレート３を、適
宜箇所を溶接することによって接合する。このとき、キ
ーストンプレート３が波付けされた形状を有している
（図２）ことから、適当に曲げて分割片２ｃの外側曲面
に容易に沿わせて溶接加工をすることができる。

【００２８】（ｂ）連結立設工程（図４（ｂ）参照） 次に、作業者が、後部円筒体１ｃの内部において、エレ
クター（図示外）を用いて、キーストンプレート３が接
合された当該上半分割片２ｃ、及びキーストンプレート
３が接合されていない下半分割片２ｄ（図１、図２）を
組み立てると共に、これを所定の高さ及び位置に持ち上
げた状態としながら、当該新たに組み立てた鋼製支保工
２を既設の鋼製支保工２に繋ぎ材２ａをボルト止めする
ことによって連結すると、当該鋼製支保工２は、後部円
筒体１ｃの内部で宙に浮いた状態となって立設される。

【００２９】このとき、当該上半分割片２ｃと下半分割
片２ｄとを組み立てることによって、キーストンプレー
ト３の端辺に係る部分３ａに溶接されたフラットバー１
１ａが互いに重合するようになっている。

【００３０】（ｃ）マシン前進工程（図５（ｃ）参照） 次に、少なくとも当該キーストンプレート３の一部がト
ンネルボーリングマシンの内部に残る範囲内であって、
当該鋼製支保工２が後部円筒体１ｃの内部から外部に位
置するようになるまで、掘削を行いＴＢＭ１を前進さ
せ、直ちに、後部円筒体１ｃの外部に位置することとな
った当該鋼製支保工２の下端部と地山との間に台木２ｂ
を介設して沈下を防止する。

【００３１】このとき、キーストンプレート３が、後部
円筒体１ｃの内壁と当該キーストンプレート３との間に
少なくとも余裕幅２１を有するように接合されているこ
とから、キーストンプレート３が接合された当該鋼製支
保工２がＴＢＭ１の前進に支障をきたすことはない。

【００３２】（ｄ）充填工程（図５（ｄ）参照） そして、後部円筒体１ｃの後端部が所定の位置まで前進
した時点において掘削を停止させ、その後、直ちに当該
キーストンプレート３と地山との間の空隙部分に豆砂利
４を圧送して充填すると、この豆砂利４を介して当該鋼
製支保工２の前後に係る地山をキーストンプレート３に
よって受けることになり、地山崩落等の発生や初期的な
地山の弛みなどが、未然に防止される。尚、このとき、
最前部分には豆砂利４を充填しないようにして当該部分
から豆砂利４が漏れないようにする。

【００３３】従って、本実施の形態に係るトンネルの支
保構造の組立プロセスによれば、ＴＢＭ１の後部円筒体
１ｃの内部において、キーストンプレート３が接合され
た鋼製支保工２の上半分割片２ｃと、キーストンプレー
ト３が接合されていない鋼製支保工２の下半分割片２ｄ
とを組み立てて新たな鋼製支保工２を形成し、更に当該
鋼製支保工２を既設の鋼製支保工２に連結して立設する
と共に、ＴＢＭ１を前進させると直ちに当該キーストン
プレート３と地山との間に豆砂利４を充填するので、Ｔ
ＢＭ１の後端部分の通過後において地山崩落等が発生す
るおそれがなく、作業者の安全を確保することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るトン
ネルの支保構造によれば、繋ぎ材にて前後が他の鋼製支
保工に連結される一の鋼製支保工と、当該鋼製支保工の
外側曲面に中央部分が接合され、かつ、当該鋼製支保工
の前後に係る地山を支える帯板と、当該帯板と地山との
間の空隙部分に充填される充填材とからなることとした
ので、ＴＢＭの後端部分の通過後において地山崩落等が
発生するおそれがなく、また、地山に応じて部分的な支
保を施すことができ、それゆえ、安全かつ経済的な組立
方法の実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネルの支保構造の一実施の形態を
示す概略側断面図である。

【図２】本発明のトンネルの支保構造の一実施の形態を
示す概略横断面図である。

【図３】本発明のトンネルの支保構造の一実施の形態に
おける帯板の重合部分を示す概略側断面図である。

【図４】本発明のトンネルの支保構造の一実施の形態の
組立プロセスを示す説明図である。

【図５】本発明のトンネルの支保構造の一実施の形態の
組立プロセスを示す説明図である。

【図６】従来のトンネルの支保構造の一実施の形態を示
す概略Ｃ−Ｃ断面図及び概略側断面図である。

【図７】従来のトンネルの支保構造の一実施の形態を示
す概略Ｄ−Ｄ断面図及び概略側断面図である。

【図８】従来のトンネルの支保構造の一実施の形態を示
す概略Ｅ−Ｅ断面図及び概略側断面図である。

【符号の説明】

１…ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン） １ａ…前部円筒体 １ｂ…グリッパー １ｃ…後部円筒体 １ｄ…重合部分 ２…鋼製支保工 ２ａ…繋ぎ材 ２ｂ…台木 ２ｃ…上半分割片 ２ｄ…下半分割片 ３…キーストンプレート ３ａ…端辺に係る部分 ３ｂ…前部キーストンプレート ３ｃ…後部キーストンプレート ４…豆砂利 １１…フラットバー １１ａ…前部フラットバー １１ｂ…後部フラットバー １２…溶接部分 ２１…余裕幅 Ａ…矢印 Ｘ…施工範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島屋 進 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繋ぎ材にて前後が他の鋼製支保工に連結
   される一の鋼製支保工と、 当該鋼製支保工の外側曲面に中央部分が接合され、当該
   鋼製支保工の前後に係る地山を支える帯板と、 当該帯板と地山との間の空隙部分に充填される充填材と
   からなることを特徴とする、トンネルの支保構造。
2. 【請求項２】 前記帯板は、前後に隣接した対向する端
   辺に係る部分同士が互いに重合していることを特徴とす
   る、請求項１に記載のトンネルの支保構造。
3. 【請求項３】 鋼製支保工の外側曲面に当該鋼製支保工
   の前後に係る地山を支える帯板を接合する帯板接合工程
   と、 トンネルボーリングマシンの内部で当該帯板が接合され
   た鋼製支保工を既設鋼製支保工に繋ぎ材にて連結して立
   設する連結立設工程と、 この連結立設工程の後に、少なくとも当該帯板の一部が
   トンネルボーリングマシンの内部にある範囲内で当該ト
   ンネルボーリングマシンを前進させるマシン前進工程
   と、 このマシン前進工程の後に、当該帯板と地山との間の空
   隙部分に充填材を充填する充填工程とを有することを特
   徴とする、トンネルの支保構造の組立方法。