JPS61142298A - トンネル建設法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地下構造物の構築方法に係り、特に移動式型枠
を用いてトンネルを建設する方法に関する。

本発明は輸送交通用トンネル、上下水道用トンネル、又
は鉱山の恒久坑道等を、コンクリート注入方式即ちトン
ネルの掘削作業と覆工を築く作業が分離され、覆工が掘
削面の相当後方で構築される方式でｉ１設する場合に応
用するものである。

〔従来技術及び問題点〕

従来広く行なわれて来たトンネル建設法では金属製のア
ーチ支保工が用いられ、この支保工は支柱と土止め部材
より成り、この支柱及び土止めは前記覆工の輪郭より外
側に設置される。この支保工の耐荷重力は前記全土圧に
対応させなければならない。この支保工は掘削面に掘削
直後に組み立てられる。

この方式の支保■の欠点は、永久的な覆工の構築に必要
な断面−積よりも大きい坑道を掘らなければならない点
にあり、然も、この支保工に使用した資材が覆工完成後
に無用となり、且つ再使用できない点にある。

また、従来のトンネルを掘削する方法には、ルーフボル
トとショットクリートにより掘削面に追随するように支
保工を形成し、これに前記覆工を接続共働するように築
く方式もある。この支保工も前記掘削面に、掘削直後に
形成される。この支保工の耐荷重力は前記全土圧に対応
するものでなければならない。

この方法の欠点は、作用面が滑らかで耐荷重力の大きい
支保工を形成するための工数が大きいことである。また
この方式による場合、作業現場の埃がひどいので作業員
保護のために特殊な装置が必要である。

また、従来のトンネル掘削法には、アーチリブで支保工
を作り、この支保工に接続共働するようにコンクリート
即ちショットクリートで覆工を築く方式もある。この支
保工は前記全土圧に対応する耐荷重力を有し、前記アー
チリブ組立後直ちに支保工としての作用をする。この支
保工は通常、覆工の計算強度を考慮して決められる。

このような覆■の欠点は大量の金属性アーチリブを使用
することである。その原因は前記アーチが覆工の非荷重
部分にあるために覆工と共働しないからである。

上述の従来の方法に共通の欠点は、覆工構築のために大
量の資材を消費することであり、その原因は前記覆工の
強度を計算する時に、現実には考えられないような極端
に大きい土圧を前提とすることにある。

最近は、新オーストラリヤ方式のトンネル建設法が広く
採用されている。この方法の特徴は、基本的には、掘削
面の天井を永久歪を生ずる支保工、例えばルーフボルト
とショットクリートで支持し、土圧増加の状況は測定装
置を用いて監視し、必要に応じて前記永久歪を生ずる支
保工を補強し、前記土圧安定後に覆工の内層を構築する
。この場合、前記支保工が前記土圧の増加によって変形
するから前記覆工内層の耐荷重力を最小土圧に対応させ
なければならない。この方法の実施のためには、前記支
保工の状態を継続的に監視する装置の開発が必要である
。この装置で得られるデータを用いて岩盤と支保工の状
態を判断し、必要に応じて前記支保工を補強する。経験
によれば、前記支保工を補強すべき期間は、前記覆工を
構築する期間の３乃至４倍になる。

この方法は前記従来の方法に較べれば、前記覆工構築用
、消耗材が少ないからトンネル建設費用は安価ではある
が、支保工の補強を迅速に行なわなければならないから
トンネル建設の工法が極めて複雑になるだけでなく、岩
盤及び支保工の歪及び応力を絶えず監視し、絶えず的確
に判断するためには、高価で精巧な測定装置と高度の技
術者が必要である。

然しながら、前記支保工の耐荷重力が前記全土圧よりも
常に小さいから、例えば前記技術者の技術レベルが低い
場合には、緊急事態が生ずる危険がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記欠点を除去し、強度の大きい支保
工を用いてトンネル建設工法を単純化し、然も安全に実
施し得るトンネル構築法を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記目的は、坑道掘削段階と、永久歪を生ずる支保工を
形成する段階と、これに引き続き且つ土圧安定後に永久
覆工の内層を形成する段階より成るトンネル建設法にお
いて、本発明に基き、前記永久歪を生ずる支保工はアー
チ型のリブを組み合わせて形成され、このリブの耐荷重
力は前記土圧の最大値より小さく、前記リブの間に型枠
パネルが取り付けられ、引き続いてコンクリートが環状
に打設され、このコンクリートの硬化後に永久覆工の外
層が構築され、この外層の耐荷重力と前記アーチリブの
耐荷重力との和が前記土圧の最大値より大きく、前記覆
工の外層の歪が前記覆工の内層のコンクリート打設前に
測定される全土圧の値によって決まり、前記覆工の所要
耐荷重力及びこの覆工の内層の厚さが前記全土圧の値に
基いて決定されることを特徴とするトンネル建設法によ
って達成される。

前記アーチリブの全部又は一部を、前記全土圧の測定結
果及び覆工外層の耐荷重力に基いて前記覆工内層のコン
クリート打設前に分解除去するのが好ましい。

本発明に基くトンネル建設法は、前記土圧増加時期に永
久歪を生じ得る支保工を用いることにより、この支保工
の下で行なわれる作業を安全に保護すると共に前記永久
覆工を構築するための資材を最少にできる。

本発明の特徴は概ね次のとおりである。

鉱業の分野では、支保工が坑道の掘削面に隣接して組み
立てられた直後に最大の荷重を受けることは公知である
。この時期に耐力が小さく永久歪を生ずるアーチ型の支
保工を使用すれば、前記岩盤の最大荷重を耐荷重力最少
の支保工で受けるから、この支保工は永久歪を生じて支
持力を失うが、それと同時に岩盤を保持して落下させな
い。前記コンクリートが硬化するにつれて前記支保工の
剛性と耐荷重力が増加するが、その時には土圧の増加は
概ね終了する。このコンクリートとアーチリブの応力に
関する研究の結果、この応力値は各材料の最大応力に較
べれば極めて小さく、前記覆工外層が前記掘削面を取り
囲む岩盤の強度を増大させ、この岩盤の耐荷重力を大き
くする作用をすることが判った。この耐荷重力を最大に
しなければならないから、前記アーチリブを覆工のコン
クリートの中の中に留めて、このリブに覆工を補強させ
る。従って、前記アーチリブはコンクリートと共働して
鉄とコンクリートより成る耐荷重力の大きい構造体を形
成し、この構造体が覆工構築を含むトンネル建設作業を
安全に保護する。前記覆工の内層をコンクリート構築す
る前に支保工の歪の測定を行なうことにより、各種岩盤
モデルに基く特殊な電子計算機ソフトウェアを用いて実
際の土圧評価が可能になる。

前記実際の土圧の値を用いて前記アーチリブをどの程度
取り外すかを決定することも、前記岩盤モデルに基くあ
らゆる付加的なファクタを加えて前記覆工の最終厚さを
計算することもできる。

従って、測定作業量は概ね減少し、その測定は前記永久
覆工の外層をコンクリート構築した初期と、前記永久覆
工の内層をコンクリート構築する前に行なうだけで足り
る。

必要に応じて、例えば、岩盤のクリープ特性を求めるた
めに、前記測定を随時行なっても差し支えない。

前記支保工の緊急補強を行なう必要はないし、前記掘削
面と建設されたトンネルの全長に亘る前記内層のコンク
リート部分との間の支保工の状態を連続的に評価する必
要もない。このような評価は、コンクリートで構築され
る前記覆工内層の一部のみについて行なうべきである。

（実施例） トンネルの掘削面が掘り進められれば、引き続いてその
周囲の壁が所定の坑道断面寸法になるように削り取られ
る。その後に例えば梁からなる金属性のアーチリブ１が
組み立てられ、その縁２が第２図に示す如く坑道周囲の
岩盤を支持する。このアーチリブ１の耐荷重力は土圧の
最大値より小さくしなければならない。引き続き、支保
工を形成するパネル３が前記アーチリブ１の間に挿入さ
れてコンクリート４が環状に打設される。このコンクリ
ート層の厚さは前記アーチリブの耐荷車力とコンクリー
ト壁の耐荷重力との和が前記土圧の最大値より大きくな
るように選定される。前記コンクリートの第１層即ち内
層４が打設された後、このコンクリートの表面で第１次
測定がなされ、引続いて第３図に示す如く測定が行われ
る。前記掘削面がコンクリートミキサ（可動型）の長さ
に応じて掘り進められ、コンクリート打設部位で第２次
測定が行なわれ、その結果は土圧の評価に利用され、次
いで、支保工のアーチリプ１の全部又は一部が第４図の
如く取り払われる。次いで前記トンネルの覆工外層に内
層としてコンクリートが第５図に示す如く打設され、こ
の内層５の厚さは所要の永久覆工の厚さとアーチとコン
クリート支保工からなるコンクリート層の厚さとの差に
等しい厚さで形成される。

〔作用〕

本発明に基くトンネル構築法は次の如く作用する。

〔実施例第１〕 断面積が約１００ＴＩｔの複線用トンネルの一部を本発
明に基くトンネル構築法によって構築した実例を示す。

地質的条件は割れ目のある花崗岩及び砕かれた角閃岩で
、地下水がなく、その地域の地震の起きやすさは９ポイ
ントである。

トンネルの掘削面はドリルジャンボを用いて所定寸法一
杯に約２．５ｍｌす、ずりはパケット０−ダーで取り除
き、ダンプトラックで搬出した。

前記ずつ除去後、直ちに前記ドリルジャンボに挿着した
装置を用いて、Ｈ形型材で作られたアーチリブを１．２
５ｍ間隔で立てた。このアーチリプの耐荷重力は８トン
／ｍとし、このリーブの間に木製パネルを入れた。コン
クリート層の厚さは、計算では１０１と出たが工事の状
況を考慮して２０ＣｒＲとした。コンクリート打設はコ
ンクリートミキサー車と空気作動型コンクリートポンプ
を用いて行なった。このようにして作られたアーチリプ
とコンクリートより成る支保工の耐荷重力はコンクリー
ト打設四週間後で３５トン／ｄであった。

前記アーチリプとコンクリートより成る支保工の変形量
は高精度の測地用測定装置を用いて測定した。

この方法を採用した結果、従来の覆工構築が遅延すれば
抗水圧潰が頻発し、大量の資材を消費する支柱型支保工
使用方式の方法よりも、トンネルの長さ１１ＭＩ！当り
で、１３７ｄのコンクリートと２トンの金属性資材を節
約することができた。前記本発明に基く方法でトンネル
を建設している間、アーチ型リブやコンクリート内壁の
圧潰や外側への破裂は全く生じなかった。

〔実施例第２〕 単線の鉄道用の断面積６０７＋１のトンネルを部分的に
本発明に基づく方法で構築した実例を示す。

地質的条件は無数の転位構造及び縞状構造を有する花崗
岩及び安山岩の永久凍土であり、地下水がなく、その地
域の地震の起きやすさは９ポイントである。岩盤が硬い
部分では網とともにルーフボルトを使用し、岩盤に転位
のある部分では杭木組立式のアーチ型板枠を使用し、そ
して前記実施例第１で説明したアーチリプ及びコンクリ
ートより成る支保工とを使用した。杭木で支持した部分
は永久凍土が解けて外側への破裂と圧潰があったのに対
して、前記支保工を使用した部分は安定していた。

〔発明の効果〕

以上の廠工例から明らかな如く、本発明に基くトンネル
構築法は従来の方法に較べて多くの長所を有り−る。即
ち、前記新オーストラリヤ方式のトンネル構築法に較べ
ると、前記仮枠を最初に最少の耐力とし、この仮枠を逐
次補強して恒久コンクリート壁の最適壁厚を決めるので
はなく、アーチ型のリブを除去して前記支保工を弱め且
つ前記永久覆工のコンクリート内層の厚さを最適値にす
ることにより決まるので、安全性が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く方法を工程順に示す略図、第２図
は第１図の線■−■に沿う断面図、第３図は第１図の線
■−■に沿う断面図、第４図は第１図の線ＩＶ−ＩＶに
沿う断面図、第５図は第１図の線Ｖ−ｖに沿う断面図で
ある。 １・・・アーチリプ、２・・・縁、３・・・支保エバネ
ル、４・・・生コンクリート、５・・・覆工。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清０発　明　者　
　アナトリー、イワノウ　　ソ連国ブリイツチ、ポドザ
レイ　　　カルスフ、 スカヤ、３ ０出　願　人　　フセソユーズヌイ、ナ　　ソ連国モス
ウチノーイスレドワー チェルスキー、インク チツート、トランスポ ルトノボ、ストロイチ ェルストワ ■出　願　人　　ウプラフレニエ、スト　　ソ連国ブリ
口イチェルストワ、　　　　カルスキー′６バムトンネ
ルストロ　　　り、“バムイ”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、坑道掘削段階と、永久歪を生ずる支保工を形成する
   段階と、これに引き続く永久覆工内層構築段階とを有す
   るトンネル建設法において、前記支保工はアーチ型リブ
   （１）の組立により形成され、このリブ（１）の耐荷重
   力は土圧の最大値より小さく、このリブ（１）の間に支
   保工のパネル（３）が取り付けられ、引き続いてコンク
   リートが環状に注入され、このコンクリートの硬化後に
   更にコンクリートによつて前記永久覆工の外層が形成さ
   れ、この外層と前記アーチ型リブとの耐荷重力の和が前
   記土圧の最大値より大きく、前記永久覆工の外層の歪が
   前記覆工内層のコンクリート構築前に測定される全土圧
   に基いて定められ、前記永久覆工の内層及び外層の耐荷
   重力と前記内層の厚さが前記全土圧に基いて定められる
   ことを特徴とするトンネル建設法。 ２、前記リブ（１）は、前記永久覆工の内層形成前に、
   前記全土圧の測定値と前記外層の耐荷重力に基いて、完
   全に又は部分的に取り外されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のトンネル建設法。