(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の先受け材をトンネル掘削前面上方付近からトンネル掘削方向に打設して、
設置した先受け材で包囲された地盤を掘削するトンネルの掘削工法において、
先受け部材を打設するための特殊支保工はＨ型材より構成し、
そのＨ型材の腹板に穴を開け、
その穴には、補強器具を取り付け、
その補強器具は、
ほぼ中央に穴の開いた補強板と、
補強筒とより構成し、
穴には、所定の角度で補強筒を貫通して取り付け、
補強板は、上縁と下縁で同一方向に折り曲げ、
補強板の高さは、取り付ける対象のＨ型鋼材の腹板と同程度の高さに形成した補強器具であり、
補強板の折り曲げ部分を支保工であるＨ型材に溶接することによって穴を開けたＨ型材の断面欠損を補強して行う、
トンネル先受け工法。
【請求項２】
長尺状の先受け材をトンネル掘削前面上方付近からトンネル掘削方向に打設して、
設置した先受け材の下方の地盤を掘削するトンネル先受け工法に使用する支保工の補強器具であって、
ほぼ中央に穴の開いた補強板と、
補強筒とより構成し、
穴には、所定の角度で補強筒を貫通して取り付け、
補強板は、上縁と下縁で同一方向に折り曲げ、
補強板の高さは、取り付ける対象のＨ型鋼材の腹板と同程度の高さに形成した、
補強器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺の先受け工法を適用したトンネルの先受け工法とその工法に用いる補強器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の長尺の先受け工法を適用したトンネルの掘削工法は、トンネル掘削における補助工法として行われるもので、トンネルを鋼管ａの打設角度に合わせて拡幅掘削し、支保工ｂの外側（上方）から掘削方向に長尺の鋼管ａを打ち込んでグラウンドアーチを形成する方法である（図６参照）。
その他にも、掘削前面ｄの掘削断面内に支保工の内側（下方）から掘削方向に先受け材を打ち込む方法がある。この場合、掘削断面に配置される先受け材は、機械掘削の支障とならない塩化ビニール管、グラスファイバ管などが使用される。
さらに、支保工に穴をあけ、ガイドパイプを溶接し、支保工を貫通させて掘削方向に先受け材を打ち込む方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のトンネルの先受け工法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞支保工の外側から掘削方向に鋼管を打ち込む方法では、トンネルを拡幅して掘削する必要があり、掘削量が増加する。このため、施工期間及び工事費が増加する。
＜ロ＞支保工の内側から掘削方向に先受け材を打ち込む方法では、掘削の支障とならないように剛性の小さい塩化ビニール管等を使用する。このため、鋼管を使用する場合に比べて、高価な注入材を併用するなどの補強が必要となり、工事費が増加する。
＜ハ＞支保工に穴をあけ、ガイドパイプを溶接し、支保工を貫通させて掘削方向に先受け材を打ち込む方法では、支保工に断面欠損部が生じる。
＜ニ＞上記した従来の先受け工法を適用したトンネルの先受け工法は、先受け材の打設角度が大きくなるため、先受け材が掘削面を支保する効果が低減される。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、安全で、正確かつ経済的に実施できるトンネルの先受け工法と補強器具を提供することを目的とする。
さらに、先受け材を打設する有孔の支保工に対しても支保工としての充分な性能が期待できるトンネルの先受け工法と補強器具を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のトンネルの先受け工法は、長尺状の先受け材をトンネル掘削前面上方付近からトンネル掘削方向に打設して、設置した先受け材で包囲された地盤を掘削するトンネルの掘削工法において、先受け部材を打設するための特殊支保工はＨ型材より構成し、そのＨ型材の腹板に穴を開け、その穴には、補強器具を取り付け、その補強器具は、ほぼ中央に穴の開いた補強板と、補強筒とより構成し、穴には、所定の角度で補強筒を貫通して取り付け、補強板は、上縁と下縁で同一方向に折り曲げ、補強板の高さは、取り付ける対象のＨ型鋼材の腹板と同程度の高さに形成した補強器具であり、補強板の折り曲げ部分を支保工であるＨ型材に溶接することによって穴を開けたＨ型材の断面欠損を補強して行う、トンネル先受け工法特徴とする方法である。
また本発明の補強器具は、長尺状の先受け材をトンネル掘削前面上方付近からトンネル掘削方向に打設して、設置した先受け材の下方の地盤を掘削するトンネル先受け工法に使用する支保工の補強器具であって、ほぼ中央に穴の開いた補強板と、補強筒とより構成し、穴には、所定の角度で補強筒を貫通して取り付け、補強板は、上縁と下縁で同一方向に折り曲げ、補強板の高さは、取り付ける対象のＨ型鋼材の腹板と同程度の高さに形成した補強器具を特徴としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞先受け材
先受け材１は、トンネル掘削前面４の外周に掘削方向に向けて打設される中空管である。
先受け材１には鋼管などが使用できる。
先受け材１は、短い場合は１本の鋼管を使用することもできるが、通常は所定の長さの鋼管を繋ぎ合わせて必要な長さの先受け材とする。ここで鋼管の接続は、地山に打設した鋼管の後方から逐次継ぎ足していく方式が好ましい。
【０００８】
＜ロ＞特殊支保工
特殊支保工２は、先受け材１を打設するためのガイドとなる支保工である。
例えば、Ｈ型材２２の腹板２２ａに穴を開け、その穴に補強管２１ａを挿入してＨ型材２２と一体化させることによって形成する。
ここで、Ｈ型材２２に設ける穴は、先受け材１の打設間隔に従って形成する（図２参照）。また、 Ｈ型材２２に設ける穴は、腹板２２ａの高さ方向に長い長穴とするのが好ましい。こうすることによって、補強管２１ａの取り付け角度を容易に調節することができる。
補強管２１ａは、Ｈ型材２２に取り付けたときにＨ型材２２から突出しない長さにすることが好ましい（図３参照）。補強管２１ａには鋼管などを使用する。
【０００９】
補強管２１ａをＨ型材２２に取り付けるために、補強管２１ａと補強板２１ｂで構成する補強器具２１を使用してもよい（図４参照）。
補強板２１ｂは、略中央に補強管２１ａを通して取り付けるための穴を有する板材である。この穴もＨ型材２２の腹板２２ａに設ける穴と同様に高さ方向に長い長穴とするのが好ましい。
補強板２１ｂは、上端と下端を同一方向に折り曲げて、Ｈ型材の腹板２２ａと同程度の高さに形成する。この折り曲げた部分を利用してＨ型材２２に溶接、ボルトなどで取り付ける。
上記した補強管２１ａや補強板２１ｂを取り付けることによって、穴を開けたＨ型材２２の欠損部を補強することができる。このため、特殊支保工２は一般支保工３に比べて強度などの性能が劣ることがない。
【００１０】
＜ハ＞一般支保工
一般支保工３は、特殊支保工２以外の支保工をいう。
一般支保工３は、Ｈ型鋼材等を組み合わせて掘削断面の形状に合うように形成する。
一般支保工３の高さを調整するために、脚部に調整材３１を設置してもよい。調整材３１を使用することで、特殊支保工２やその後方に設置する一般支保工３の高さを高くすることができる。
【００１１】
以下図面を参照しながら本発明のトンネルの先受け工法について説明する。
【００１２】
＜イ＞一般支保工の設置
大分部分のトンネル掘削は、通常のトンネル断面の掘削と一般支保工３の設置によって行う。一般支保工３を設置した後は、吹き付けコンクリート７を所定の厚さに吹付ける。
【００１３】
＜ロ＞特殊支保工の設置
特殊支保工２を設置する２つ前の一般支保工３ａが通常部の一般支保工３の設置高さより高くなるように、トンネルをわずかに拡幅して掘削する。
特殊支保工２を設置する１つ前の一般支保工３ｂは、その前に設置した一般支保工３ａよりさらに嵩上げして設置する。
そして、特殊支保工２は、その直前に設置した一般支保工３ｂより低く、その次に設置する一般支保工３ｃより高い位置に設置する。
例えば、一般支保工３を設置する高さを基準高さ５とすると、特殊支保工２を設置する２つ前の一般支保工３ａを１００ｍｍ、特殊支保工２を設置する１つ前の一般支保工３ｂを２００ｍｍ、特殊支保工２を１００ｍｍだけ基準高さ５より高く設置する。これらの支保工を高い位置に設置するための拡幅掘削量は、掘削誤差程度の量であるため、掘削量及び工事費の大幅な増加につながるものではない。
【００１４】
＜ハ＞先受け材の打設
特殊支保工２を設置し、掘削前面４に吹付けコンクリート７を吹付けた後に、先受け材１を打設する。
特殊支保工２には、先受け材１を打設する位置に補強管２１ａが取り付けてあるため、先受け材１を打設するための高所でのマーキング作業が不要となる。補強管２１ａは、先受け材１を打設するときのガイド管の役割も果たす。
先受け材１の先端には、ビット１１を取り付け、ビット１１はロッド６２を介してドリルジャンボ６１などの掘削機に接続する。
このように、掘削機の打撃力がロッド６２を通じて直接、先端のビット１１に伝わる構造とすることで、先受け材１の打設時の破損を防ぐことができる。また、この場合の先受け材１の性能は、地山を受けることが出来ればそれで足りるため、先受け材１の肉厚を薄くするなどして材料費を削減できる。
【００１５】
本発明においては、特殊支保工２の後方に配置する一般支保工（３ｂ、３ａ）が嵩上げして設置されているため、先受け材１を水平に近い角度で打設しても、ドリルジャンボ６１が一般支保工（３ｂ、３ａ）に接触することがない。
また、特殊支保工２の高さも、次に設置する一般支保工３ｃの高さより高いため、先受け材１を水平に近い角度で打設しても、一般支保工３ｃの設置の支障にならない。
この結果、先受け材１を水平に対して１０度以下の水平に近い角度で打設することができ、先受け材１の効果を充分に発揮させることができる。
【００１６】
所定の位置まで先受け材１を打設した後に、ビット１１とロッド６２を先受け材１から引き抜いて回収する。ここで、ビット１１を中心部と環状部の二重構造とすることで、先受け材１の先端に取り付けた環状部のみを地山に残し、中心部を回収することができる。
【００１７】
＜ニ＞先受け材の打設後の掘削
特殊支保工２の前方の掘削前面４を掘削する。この地山は先受け材１で支持されているため、安全にトンネルの掘削を行うことができる。
次に長尺の先受け材１を打設する位置まで、トンネルの掘削と一般支保工３の設置を繰り返す。
【００１８】
【その他の実施の形態】
以下図５を参照しながらその他のトンネルの先受け工法について説明する。
上記した実施の形態では、特殊支保工２の高さを基準高さ５より高くしていたが、特殊支保工２の高さを基準高さ５としてもよい。
この場合は、先受け材１の打設角度が特殊支保工２を嵩上げする場合より大きくなるが、地山掘削量は減らすことができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のトンネルの先受け工法と補強器具は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞先受け材の打設位置が明確な特殊支保工を使用する。このため、マーキングなどの高所作業が不要となり、かつ正確に先受け材を設置することができる。
＜ロ＞特殊支保工は先受け材を打設するための穴を有するが、補強器具によって補強されている。このため、一般支保工に比べて強度などの性能が劣ることもなく、通常の支保工としての役割が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネルの先受け工法の実施例の縦断面図
【図２】本発明のトンネルの先受け工法の実施例の横断面図
【図３】特殊支保工の実施例の断面図
【図４】補強器具の実施例の正面図
【図５】トンネルの先受け工法のその他の実施の形態の縦断面図
【図６】従来の長尺の先受け工法を適用したトンネルの先受け工法の縦断面図
【符号の説明】
１・・・先受け材
２・・・特殊支保工
２１・・補強器具
２１ａ・・補強管
２１ｂ・・補強板
２２・・Ｈ型材
２２ａ・・腹板
３・・・一般支保工
４・・・掘削前面
５・・・基準高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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