JPS6217298A - トンネルの一次覆工方法 - 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］ 本発明は山岳トンネル等の施工方法に関し、詳細にはＮ
ＡＴＭ工法（ＮＨＡｌｇｌｙｉａｎ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎ
ｇＭｅｔｈｏｄ工法）におけるコンクリート−法覆工方
法に改良を加え、作業環境及び作業効率を改善し得るば
かりでなく使用材料のロスを抑えて経済性を高めること
のできるトンネル覆工方法に関するものである。

［従来の技術］ ＮＡＴＭ工法とは、掘削したトンネルにおける地山強度
をロックボルト、鉄製支保工及び吹イ・１けコンクリー
ト等で補強することによって土砂の崩落を防止しながら
トンネルを掘り進めていく工法の１種であり、掘削面の
変形状態を実測しながら施工していくことができるので
、合理的な工法として広く採用されている。

第２図（ａ）〜（ｃ）に代表的なＮＡＴＭ工法の工程順
序を示す、第２図（ａ）は地山ｌの一部［第２図（ａ）
では左側に示すＪを発破や機械によって掘削しトンネル
空洞を延設した状態を示しており、地山ｌが掘削された
ままの部分では掘削肌７が露出しており、吹付はコンク
リート等による一次覆工が完了した部分［第２図（ａ）
では中央部より右側にかけての部分］ではコンクリート
地肌４ａが表われている。地山を削り取ったときに発生
する掘削すりはトンネル外へ搬出し、次に第２図（ｂ）
に示す様にコンクリートの一次吹付け（掘削肌７の予備
処理）が行なわれる０次いで第２図（Ｃ）〈示す如く予
備処理された内周壁４ｂに沿ってアーチ型の支保工３が
配設される。アーチ型支保工としては、トンネル内周壁
の曲率に合わせて湾曲加工された分割タイプのＨ型鋼等
の鋼製支保工を使用するのが一般的であり、該支保工は
トンネルの長さ方向に約０．８〜１．５　ｍの間隔をあ
けて設置される０次いで覆工が完了した側の支保工３と
新たに設置されたアーチ支保工３との間に、必要により
補強用金網を添装した後、第２図（ｄ＋）　（ｄ２）に
示す如く吹付はノズル６によってコンクリートを吹付け
て一次覆工を行なう、吹付は用のコンクリートはトンネ
ル施工現場近くに設置されたコンクリートプラントから
トンネル内へ搬入され、専用のコンクリート吹付機（よ
り高圧空気等と共に吹付はノズル６から噴出される。コ
ンクリート吹付けによる一次覆工が完了した後、任意の
位置、例えば、支保工３．３間の略中間位置にロックボ
ルト５を打込む、但しロックボルト５の打込みは、支保
工３の配設前に地山へ打込んでおく場合もあり、打込み
位置も支保工同士の中間位置だけでなく支保工配設位置
の背面側地山壁に打込む場合もある。又トンネル内空断
面に対して常に直交する方向へ打込むとは限らず、これ
から掘削していく地山に向けて斜め方向に打込む場合も
ある。

第２図（ｅ）は一時覆工及びロックボルトの埋設が完了
した状態を示し、第２図（ａ）の工程に戻って切羽２を
前方に向かって掘削していき、前記工程を繰返してトン
ネルを延設していく。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した様なＮＡＴＭＴ法のトンネル掘削施工法は、施
工が比較的簡単であるばかりでなく掘削した地山肌から
の落石等が少ないので作業性が良く、また掘進のスピー
ドが速い等の特徴を有しているところから、最近広く利
用されている。ところがＮＡＴ桑工法にも欠点がない訳
ではなく次に掲げる様な欠点が存在する。

（り掘削した地山の地肌に向かって高圧空気を用いてコ
ンクリートを吹付けるという工法を採っているので、吹
付はコンクリートの一部が吹付は面から跳ね返って脱落
してしまう量が多く、所定の厚さまで吹付はコンクリー
トを付着させようとすれば、計算量の約１．５〜２倍位
のコンクリート量が必要になる。

（２）大量の吹付はコンクリートを噴出させることが要
求されるので、大型で高性能のコンクリート吹付機等を
使用しなければならず、設備や装置に要する費用がかさ
む。

（３）吹付はコンクリートには硬化時間短縮のため大抵
の場合急結剤が配合されている。従って吹付は工程で床
面に脱落したものについては、吹付はコンクリートとし
て再使用することができない、結局固結したコンクリー
トは無駄となるばかりでなく、掘削ずりと同様坑外へ排
出しなければならないので、余分な運搬作業が課せられ
る。又その処分についても問題が残る。

（４）Ｈ型鋼製の支保工を採用した場合、フランジ面が
立体的障害となって背面側四部の中まで吹付はコンクリ
ートが行き届かないことが多く、Ｈ型鋼の四部に空隙が
残ってしまい、支保工とコンクリートの一体性が悪くな
るばかりでなく、該空隙部によって一次覆工壁が実体上
は分断されることになり、漏水等を引き起こす原因とな
る。

（５）コンクリート吹付は時に塵埃が発生するため、作
業環境がすこぶる悪い、最近ではコンクリート吹付機の
自動化が進みロボット等が採用されているが、作業者が
全く介入せずに施工できるまでには至っておらず、作業
者に対する労働衛生上の問題がある。

そこで本発明者らは、作業者の労働環境を改善し、しか
もｍ工用コンクリートを無駄なく利用することのできる
トンネル覆工法を開発しようと考え種々研究を積み重ね
た結果、本発明を完成するに至った。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明の要旨は、トンネルの一次覆工々程において以下
の工法を適用する点に存在する。即ち掘削されたトンネ
ル内空断面に７−チ支保工を介して曲げ板製型枠を張設
し、トンネル掘削地山と曲げ板製型枠の空間部分にコン
クリートを打設する工程を含む点に要旨が存在する。

［作用］ 地山掘削後ただちにアーチ支保工を建込み、掘削進行方
向端に配設した該支保工とそれ以前に覆工を終えている
最先端支保工との間に、トンネル内面曲率に沿って湾曲
した曲げ板製型枠を張設し１曲げ板製型枠、掘削地山及
び支保工によって囲繞される空洞を形成する。そして該
空洞部分に速やかにコンクリートを打設して一次覆工を
行なう、上記の様な工法を採用することによりコンクリ
ートの吹付は作業が不必要となったので、従来コンクリ
ートの吹付は作業に伴なって生じていた作業環境の悪化
や吹付はコンクリートの浪費等を防ぐことができる。

［実施例］ 本発明に係る代表的な実施例を以下に示すが、本発明は
該実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に沿
って種々変更を加えたものについても１本発明の技術的
範囲に含まれる。

第１図（ａ）　、　（ｂ）は鋼板によって形成される曲
げ板製型枠の正面及び側面を示す概略図である。

図例の曲げ板製型枠としては、前面にスリットを千鳥状
に形成した後エキスバンド加工によって微少スリットと
凹凸を全面に設けたエキスバンド鋼板を用いている。こ
の鋼板は、トンネル−法覆工の内径曲率に合わせて湾曲
加工した湾曲部８ａと、長手方向の一端を外側に垂直に
折り曲げた接続フランジ部８ｂ（溶接、その他の接合手
段によって取付けたものであってもよい）とによって形
成される。長手方向の幅はトンネルの大きさによって異
なるが通常は鉄製支保工設置間隔である約０．８〜１．
５ｍに設定され、トンネル内周面に対して２分割以上に
分割されてトンネル内へ搬入し易い大きさとする。接続
フランジ部８ｂと反対側の湾曲部８ａの端部にはボルト
挿入用長孔１２を複数個穿設し、長子方向略中央部には
コンクリート供給用のノズルの取付は用金具１０及びロ
ックボルト貫通用孔１１を設ける。これらノズル取付は
用金具１０及びロックポル）ｆｆ通用孔１１の位置及び
個数は第１図（ａ）に示した例に限らず任意に変更する
ことができる。鋼板の接続用フランジ部８ｂは、湾曲部
８ａの曲率に合わせて帯状に形成され、該フランジ部８
ｂの内周面側にはこれも湾曲部８ａと同一の曲率に湾曲
加工したＨ型鋼９が接合される。

Ｈ型鋼９には隣接する曲げ板製型枠の湾曲部８ａのボル
ト挿入用孔１２をボルト締めする為の螺設孔１３がボル
ト挿入孔１２と対応する位置に配設される。

第１図に示す様な曲げ板製型枠を支保工と組合わせてト
ンネルの一時榎工を行なう方法を第３図（一部断面斜視
図）により説明する。尚図示した支保工３は、２以上（
図では４本）の棒材３ｂを略平行に配列し、これらを少
なくとも１つの結合部材（図ではＨ型鋼の切断片）３ａ
で組付けて一体化して構成されるものであり、このよう
な形状のアーチ支保工は先に本出願人らによって特許出
願されている。

まず掘削された地山内壁にアーチ支保工を所定の覆工距
離を取って立設し、アーチ支保工の内周側に第１図に示
した様な曲げ板製型枠を組付けていく。

アーチ支保工と曲げ板製型枠との接続は第３図に示す様
に行なう、即ち一次覆工が完了した側の支保１にはＨ型
鋼９が突出しているので、該り型鋼の内周面に沿って鋼
板の湾曲部８ａの端部を屯ね合わせ、螺設孔１３にボル
ト挿入用孔１２を合わせてボルト締めする。長手方向の
他方端で接続用フランジ部８ｂの支保工接続用孔１５ａ
にポル１”“Ｌ′ｉ″′・７−＋ｉ４％Ｉｏ！＆Ｊｆｌ
ＨＪｊ！！ｍ　　　　　　　１部材に設けられたねじ孔
に締結して固定する。この様にして曲げ板製型枠をトン
ネル掘削面に沿って一次覆工内面を覆う様に配設する。

こうして第４図に示す如く掘削地山ｌと曲げ板製型枠の
湾曲部８ａ及び支保工３を挟んで２つの接続用フランジ
横部８ｂ、８ｂで囲繞される覆工空間１８を形成する。

次いで曲げ板製型枠の湾曲部８ａから湾曲内面側に突出
させたノズル取付用金具ｌＯにコンクリート打設ノズル
１６（第６図参照）を接合し。

圧送器によって搬送されるコンクリートを田工空間１８
内に速やかに流し込んで行く、尚第５図。

（ａ）にノズル取付用金具ｌＯとコンクリート打設ノズ
ル１６先端との嵌合手段の一例を示す、即ちノズル取付
用金具１０の受口側及びコンクリート打設ノズル１６先
端側に夫々テーパ付さストッパー１０ａ、１６ａを設け
て所謂バヨネット構造とし、ノズル取付用金具１０にコ
ンクリート打設ノズル１６を挿入した後矢印に示す如く
少し回転させることによってノズル取付用金具１０とコ
ンクリート打設ノズル１６が抜けない様に係合する。第
５図（ａ）の保合手段の他、ねじ式や嵌め合い式の接合
手段を採用しても構わない、ところで曲げ板製型枠の湾
曲部８ａには、前述の様にロックボルト用孔１１が穿設
されているので、鎖孔１１からコンクリートが漏出する
恐れがある。

そこで本例では該ロックボルト用孔ｌｌを第５図（ｂ）
に示す様な合成樹脂製キャップ１７で塞ぐことによって
コンクリートの漏出を防止している。

尚ロックボルトを挿入するときには、該合成樹脂製キャ
ップを突き破ってロックボルトを貫挿すればよい、第６
図はコンクリート打設ノズル１６からコンクリートを覆
工空間１８へ充填している状態を示すもので、右側半分
はコンクリート充填がほぼ終了した状態を示し左側半分
はコンクリート充填中であることを示す、尚破線で示す
ロックボルト５はコンクリートの打設が終了してから穿
孔機によって一次覆工層及び地山ｌを貫いて打込む。

上述した実施例では棒材３ｂと結合用Ｈ型鋼３ａの組合
わせによって形成されたアーチ支保工にエキスバンド鋼
板製型枠を用いた例を示したが、本発明はこれらを用い
た場合のみに限定されるものではなく、この他Ｈ型鋼や
チャンネル鋼だけでアーチ支保工を形成するものや、棒
材や結合用板材を種々に組合わせて構成する支保工を用
いても良く、これら各種支保工の構造等の相違によって
曲げ板製型枠との締結手段等を適宜変更し得ることも当
然である。また曲げ板製型枠としてエキスバンド鋼板を
用いた場合は、コンクリート打設時に該鋼板の空隙より
極少篭のコンクリートモルタルが鋼板表面へにじみ出て
くるので、覆工空間１８内へどの程度までコンクリート
が充填されたかを知ることができる。しかも表面に形成
された無数の凹凸によってコンクリートとの接合力が高
められるので、コンクリートと一体となって頑強な強化
壁を得ることができる。尚曲げ板製型枠についてもＬ記
説明したものに限定されず一般鋼板等の曲げ板材を用い
ても構わない。

［発明の効果１ コンクリート吹付法に代えて本発明の一次覆工法を採用
することにより、コンクリート材料であるセメントや骨
材を浪費することなく有効に利用することができるよう
になり、施工費用を低減させることができる。またコン
クリート吹付作業に伴う塵埃の発生等がなくなり１作業
環境を悪化させることもないので、労働衛生面の改善が
はかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明に利用する鋼製型枠
の実施例を示す説明図、第２図（ａ）〜（ｅ）は従来の
ＮＡＴＭ工法を示す説明図、第３図はアーチ支保工と曲
げ板製型枠の接合状態を示す一部破断斜視図、第４図は
アーチ支保工間に型６１′を組込んだ状態を示す説明図
、第５図（ａ）はノズル挿込金具とコンクリート打設ノ
ズルの嵌合例を示す説明図、第５図（ｂ）は合成樹脂製
キャップを示す斜視図、第６図は本発明の一次！！２丁
へのコンクリート打設状態を示す説明図である。 ｌ・・・地山　　　　　　　２・・・切羽３・・・アー
チ支保工　　　３ａ・・・結合用Ｈ型鋼３ｂ・・・棒材
　　　　　　　４ａ・・・コンクリート地肌４ｂ・・・
−次吹付面　　　　５・・・ロックポルト６・・・吹付
ノズル　　　　７・・・掘削肌８ａ・・・湾曲部 ８ｂ・・・接続用フランジ部 ９・・・Ｌ型鋼　　　　　　１０・・・ノズル挿入用金
具１１・・・ロックボルト用孔　１２・・・ボルト挿入
用孔１３・・・螺設孔　　　　　　１４．１５・・・ボ
ルトノス１ル １Ｂ・・・コンクリート打設雀ｒ０ １７・・・合成樹脂製キャー２プ ！８・・・覆工空間 昭和６１年８月１３日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ２、発明の名称 トンネルの一次覆工方法 ４、代理人 住　所　大阪市北区室島２丁目３番７号シシコーいル４
０７５、補正命令の日付 昭和　年　月　日　　（自発） ７、補正の内容 別紙「正誤表」の通り訂正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 掘削されたトンネル内空断面にアーチ支保工を介して曲
   げ板製型枠を張設し、トンネル掘削地山と曲げ板製型枠
   の空間部分にコンクリートを打設する工程を含むことを
   特徴とするトンネルの一次覆工方法。