(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山岳トンネルを構築するにあたり、トンネル上半部を掘削し、トンネル上面およびトンネル側面に支保工を組み、上半部トンネルのトンネル底面におけるトンネル幅方向の中央部には、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントを１つまたは複数設置し、その両側部にはトンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントを設置するとともに、第１セグメント同士および第１セグメントとこれに隣接する第２セグメントとを着脱自在に締結し、第２セグメントとトンネル側面の支保工とを取り外し自在に連結し、前記第１、第２セグメントを組み立ててなる上半仮インバート上面に盛土を行い、トンネル掘削機を盛土上に走行させて上半部トンネルを掘進して行き、トンネル下半部の掘削時には前記盛土を撤去し、第１、第２セグメントを取り外して切羽側に搬送し、順次転用することを特徴とする山岳トンネルの施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の山岳トンネルの施工方法において用いられる、前記第１セグメントと第２セグメントからなる上半仮インバート用のセグメントであって、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントと、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントとを、固着具により着脱自在に締結可能に構成したことを特徴とする山岳トンネルの上半仮インバート用のセグメント。
【請求項３】
請求項２記載の山岳トンネルの施工方法において用いられるセグメントにおいて、前記第２セグメントの外側部に固着具を取り付け、この固着具をトンネル側面の支保工に連結可能に構成したことを特徴とする山岳トンネルの上半仮インバート用のセグメント。
【請求項４】
請求項２記載の山岳トンネルの施工方法において用いられるセグメントにおいて、前記第２セグメントの外側部に伸縮ジャッキを取り付け、この伸縮ジャッキの端部にボルト締結用ブラケットを取り付け、このボルト締結用ブラケットを前記支保工にボルトで連結可能に構成したことを特徴とする山岳トンネルの上半仮インバート用のセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上半仮インバート用特殊セグメントを用いた山岳トンネルの施工方法およびその上半仮インバート用のセグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
山岳トンネルを構築する場合、まず上半部を構築してから下半部を構築する場合がある。すなわち、山岳トンネルを構築する場合、全断面を掘削しようとすると、切羽、トンネル上部およびトンネル側壁面部の安定が保たれない地山において、上半部を掘削して構築することで一時的に安定を保ち、その後下半部を掘削し全断面として構築をしている。
【０００３】
図２０は従来における山岳トンネルの構築の様子を示す縦断面図、図２１は図２０中Ａ−Ａ線断面図を示す。
【０００４】
これらの図中１は地山、２は切羽、３Ａは上半掘削部、３Ｂは下半掘削部、３Ｄは下半掘削部３Ｂの底部に設けられた下半ストラット、３Ｃは上半掘削部３Ａの底部に構築された吹付コンクリートからなる上半盤、４Ａはトンネルの内面に構築された支保工、４Ｂは、この支保工４Ａの上半外側にフォアパイリング材Ａを介してアーチ状に設けられた補強材、Ｂは下半側に設けられたフットパイルである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来工法では上半盤３Ｃを吹き付けコンクリートで構成しており、上半掘削の後、下半掘削を行い、その掘進に伴い、図２０に示すように、上半盤３Ｃを取り壊さなければならず（図中左側は除去された状態を示す）、この取り壊し作業と、取り壊されたコンクリート片の除去作業を要するため、作業能率が悪い、という課題がある。
【０００６】
また、取り壊されたコンクリート片は再利用することができず、産業廃棄物として処分する必要があり、環境的に好ましくなく、かつ処理費を要し経済性も悪い、という課題がある。
【０００７】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、吹付コンクリートにより構築する上半盤に代え、作業性が良く、かつ経済的な、上半仮インバート用特殊セグメントを用いた山岳トンネルの施工方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、前記施工方法を的確に実施するために有効な上半仮インバート用のセグメントを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、山岳トンネルを構築するにあたり、トンネル上半部を掘削し、トンネル上面およびトンネル側面に支保工を組み、上半部トンネルのトンネル底面におけるトンネル幅方向の中央部には、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントを１つまたは複数設置し、その両側部にはトンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントを設置するとともに、第１セグメント同士および第１セグメントとこれに隣接する第２セグメントとを着脱自在に締結し、第２セグメントとトンネル側面の支保工とを取り外し自在に連結し、前記第１、第２セグメントを組み立ててなる上半仮インバート上面に盛土を行い、トンネル掘削機を盛土上に走行させて上半部トンネルを掘進して行き、トンネル下半部の掘削時には前記盛土を撤去し、第１、第２セグメントを取り外して切羽側に搬送し、順次転用するようにして上記目的を達成している。
【００１０】
請求項１記載の山岳トンネルの施工方法において用いられる、前記第１セグメントと第２セグメントからなる上半仮インバート用のセグメントであって、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントと、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントとを、固着具により着脱自在に締結可能に構成して上記目的を達成している。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２記載の山岳トンネルの施工方法において用いられるセグメントにおいて、前記第２セグメントの外側部に固着具を取り付け、この固着具をトンネル側面の支保工に連結可能に構成したことに特徴を有している。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２記載の山岳トンネルの施工方法において用いられるセグメントにおいて、前記第２セグメントの外側部に伸縮ジャッキを取り付け、この伸縮ジャッキの端部にボルト締結用ブラケットを取り付け、このボルト締結用ブラケットを前記支保工にボルトで連結可能に構成して上記目的を達成している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、上半部のインバートを吹き付けコンクリートに代え、特殊セグメントを用いるようにし、またこの特殊セグメントを順次再利用可能とし、コンクリートの取り壊しや、破砕されたコンクリート片の除去作業を極力不要とするか完全に不要とし、作業性を良好にしている。
【００１４】
そして、この特殊セグメントは次位の掘削、上半部構築に際し、再び上半仮インバートを構築するために用いることができるため、産業廃棄物を大幅に軽減することができ、環境悪化の防止、経済性を良好としている。
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
【実施例１】
図１（ａ）〜（ｃ）は山岳トンネルの施工方法の実施例１における施工工程を示す図、図２は図１（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。そして、図３〜図８はこの実施例１で用いる特殊セグメントである第１セグメントの詳細を示す図、図９〜図１１は同実施例１で用いるもう一つの特殊セグメントである第２セグメントの詳細を示す図である。
【００１７】
山岳トンネルを構築するにあたり、まず上半部を先行して掘削し、その後に下半部を掘削する。
【００１８】
トンネルの上半部を掘削するには、図示しないトンネル掘削機である重機で図１（ａ）に示すように、地山１を掘削し、切羽２、トンネル上面１ａおよびトンネル側面１ｂに、図示しない吹き付けコンクリートを打設する。
【００１９】
なお、図１（ａ）に、掘削した上半掘削部を符号３ａで示し、後に掘削すべき下半掘削部をハッチングを施しかつ符号３ｂで示し、掘削された上半掘削部のトンネル底面を符号３ｃで示す。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すごとく、トンネル上面１ａおよびトンネル側面１ｂに、Ｈ形鋼等の鋼材からなる支保工４を組み、トンネル底面３ｃには、本発明ではインバート材として第１セグメント５ａおよび第２セグメント５ｂを設置する。第１セグメント５ａはトンネル底面３ｃにおけるトンネル幅方向の中央部にこの実施例では２つ並べて設置し、第２セグメント５ｂを、並置された第１セグメント５ａの両側部にそれぞれ設置する。そして、２つ並べて設置された第１セグメント５ａと、その両側部に設置された第２セグメント５ｂの組を、トンネル軸方向に複数列設置して行く。
【００２１】
ところで、前記第１セグメント５ａは、図３〜図８に示すように、いずれも鋼材製の複数の主桁１０と、複数のリブ１２と、２枚のピース継手板１３とを組み合わせて、矩形に形成されたフレームを有している。
【００２２】
前記フレームの一方の面には坑内側スキンプレート１１ａが取り付けられ、他方の面には地山側プレート１１ｂが取り付けられている。
【００２３】
前記矩形のフレームの４隅には、それぞれボルト孔９を有するピース継手ボルトボックス８が設けられている。
【００２４】
そして、この第１セグメント５ａはトンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった鋼製板状に作製されている。
【００２５】
一方、前記第２セグメント５ｂは、図９〜図１１に示すように、いずれも鋼材製の複数の主桁１０と、複数のリブ１２と、外側のエンドプレート１３’と、内側のピース継手板１３とを組み合わせ、側面から見て外側に向かって緩い凹円弧に曲成され、かつ平面から見て矩形に形成されたフレームを有している。なお、前記第１セグメント５ａは、この第２セグメント５ｂより、さらに緩い凹円弧状に曲成されている。
【００２６】
前記フレームの一方の面には坑内側スキンプレート１１ａが取り付けられ、他方の面には地山側スキンプレート１１ｂが取り付けられている。
【００２７】
前記フレームにおけるピース継手板１３側の２隅には、ボルト孔９を有するピースボルトボックス８が設けられている。
【００２８】
しかして、この第２セグメント５ｂは、上述のように、外側に向かって緩い凹円弧に形成され、かつトンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった鋼製板状に作製されている。
【００２９】
前述のごとく作製された第１、第２セグメント５ａ、５ｂのうちの、第１セグメント５ａをトンネル幅方向の中央部に２つ並べて設置し、その両側部に第２セグメント５ｂを設置した後、第１セグメント５ａ、５ａ同士を、ピース継手ボルトボックス８に設けられたボルト孔９に、図示しないボルト（固着具）を通して締結し、第１セグメント５ａとこれに隣接する第２セグメント５ｂとをピース継手ボルトボックス８に設けられたボルト孔９に、図示しないボルトを通して締結する。
【００３０】
このように、第１セグメント５ａと第２セグメント５ｂとを組み合わせてなるセグメント列を、トンネル軸方向に複数列設置して行き、上半仮インバート５を組み立てる。なお、トンネル軸方向に隣接する第１セグメント５ａ、５ａ同士、および第２セグメント５ｂ、５ｂ同士はボルトで締結しても、しなくても良い。
【００３１】
前記トンネル側面１ｂの支保工４と、セグメント列の第２セグメント５ｂとの連結部に、図１（ｂ）から分かるように、連結部吹き付けコンクリート６を打設する。
【００３２】
ついで、図１（ｃ）に示すように、前記上半仮インバート５上に盛土７を行い、重機等が走行できるようにする。
【００３３】
そして、盛土７上に重機等を走行させ、トンネルの上半掘削を行い、上半掘削部３ａを構築して行く。
【００３４】
ついで、トンネルの下半掘削時には、盛土７および連結部吹き付けコンクリート６を撤去し、上半仮インバート５の第１セグメント５ａと第２セグメント５ｂを分解して取り外す。
【００３５】
取り外した第１セグメント５ａと第２セグメント５ｂをそれぞれ切羽２側に搬送し、順次転用して行き、トンネルの下半掘削を行い、山岳トンネルを構築して行く。
【００３６】
以上説明した実施例１によれば、上半仮インバート５を吹き付けコンクリートに代えて、第１、第２セグメント５ａ、５ｂを組み合わせて構成しているので、従来技術では必要であった吹き付けコンクリートの取り壊しや、破砕されたコンクリート片の除去作業を省略できるので、作業性を向上させることができるし、産業廃棄物を大幅に削減できるため、環境悪化を防止できるほか、産業廃棄物の処理費を節減することができる。
【００３７】
また、上半仮インバート５を構成している第１、第２セグメント５ａ、５ｂとを、トンネルの下半掘削時に分解して取り外し、切羽２側に搬送して再利用するようにしているので、資材費を節減することもできる。
【００３８】
【実施例２】
次に、図１２〜図１５は本発明の実施例２を示すもので、図１２はトンネルの上半掘削部を掘削し上半仮インバートを構築した状態の断面図、図１３は図１２のＦ−Ｆ線横断面図、図１４は図１３のＧ−Ｇ線切断拡大断面図、図１５は図１３のＨ部分の拡大断面図である。
【００３９】
前述の実施例１では第２セグメント５ｂとトンネル側面１ｂの支保工４との間に連結部吹き付けコンクリート６を設けたが、これらの図に示す実施例２では、吹き付けコンクリートを排したことに特徴を有し、第２セグメント５ｂの外側端部に、図示しないボルト孔を有する支保工継手ボックス１４が設けられている。
【００４０】
そして、前記支保工継手ボックス１４に設けられたボルト孔にボルト１５を通し、このボルト１５により、トンネル側面１ｂの支保工４と、第１、第２セグメント５ａ、５ｂを組み合わせてなるセグメント列の第２セグメント５ｂとを締結するようにしたことに特徴を有している。
【００４１】
したがって、この実施例２では、支保工４と第２セグメント５ｂとを、連結部吹き付けコンクリートに代えてボルト１５で締結しており、連結部吹き付けコンクリートの打設および取り壊し作業を省略できるので、支保工４と第２セグメント５ｂとの連結および連結部分の取り外しをより一層容易に行うことができるし、産業廃棄物を少なくすることができる。
【００４２】
この実施例２では、Ｋ型ピースを用いていないが、Ｋ型ピースを用いても良い。
【００４３】
この実施例２の他の構成、作用は、前記実施例１と同様である。
【００４４】
【実施例３】
ついで、図１６〜図１９は本発明の実施例３を示すもので、図１６はトンネルの上半掘削部を掘削し上半仮インバートを構築した状態の断面図、図１７は図１６のＩ−Ｉ線横断面図、図１８（ａ）、（ｂ）はトンネル側面の支保工と第２セグメントの連結前、後の関係を示す拡大断面図であり、図１８（ｂ）は図１７のＪ−Ｊ線切断拡大断面図、図１９は図１７のＫ部分の拡大断面図である。
【００４５】
これらの図に示す実施例３では、トンネル側面１ｂの支保工４と第２セグメント５ｂと間を伸縮ジャッキ１６で連結したことに特徴を有している。すなわち、第２セグメント５ｂの外側端部に伸縮ジャッキ１６が取り付けられ、この伸縮ジャッキ１６の伸縮ロッド１６ａの端部には、図示しないボルト孔を有するボルト締結用ブラケット１７が設けられている。このボルト締結用ブラケット１７は、ほぼバケット型に形成されている。
【００４６】
この実施例３では、トンネル側面１ｂの支保工４と、第１、第２セグメント５ａ、５ｂを組み合わせてなるセグメント列の第２セグメント５ｂとを連結するときは、第２セグメント５ｂに取り付けられた伸縮ジャッキ１６を図１８（ａ）に示す収縮させた状態から伸長させ、伸縮ジャッキ１６のロッド１６ａに設けられたボルト締結用ブラケット１７を支保工４に当接させる。
【００４７】
ついで、ボルト締結用ブラケット１７に設けられたボルト孔から支保工４側にボルト１８を通し、図１８（ｂ）から分かるように、このボルト１８を締結し、トンネル側面１ｂの支保工４に、第１、第２セグメント５ａ、５ｂを組み合わせたセグメント列の第２セグメント５ｂを連結する。
【００４８】
この実施例３では、トンネル側面１ｂの支保工４と、第１、第２セグメント５ａ、５ｂを組み合わせたセグメント列の第２セグメント５ｂとの連結および取り外しに、伸縮ジャッキ１６を利用するようにしているので、これらの作業を省力化でき、容易にかつ安全に行うことができる。
【００４９】
この実施例３における他の構成、作用については、前記実施例１と同様である。
【００５０】
【その他の実施例】
なお、前記第１、第２セグメント５ａ、５ｂとも、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもっていれば、坑内側スキンプレート１１ａと地山側スキンプレート１１ｂの一方または双方を省略してもよい。
【００５１】
また、前記第１、第２セグメントには、鋼製セグメントに限らず、鉄筋コンクリート製セグメントやダクタイル製セグメントを用いても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法によれば山岳トンネルを構築するにあたり、トンネル上半部を掘削し、トンネル上面およびトンネル側面に支保工を組み、上半部トンネルのトンネル底面におけるトンネル幅方向の中央部には、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントを１つまたは複数設置し、その両側部にはトンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントを設置するとともに、第１セグメント同士および第１セグメントとこれに隣接する第２セグメントとを着脱自在に締結し、第２セグメントとトンネル側面の支保工とを取り外し自在に連結し、前記第１、第２セグメントを組み立ててなる上半仮インバート上面に盛土を行い、トンネル掘削機を盛土上に走行させて上半部トンネルを掘進して行き、トンネル下半部の掘削時には前記盛土を撤去し、第１、第２セグメントを取り外して切羽側に搬送し、順次転用するようにしており、インバートを吹き付けコンクリートで構築する従来技術では避けられなかった吹き付けコンクリート製のインバートの取り壊し作業、取り壊されたコンクリート片の除去作業、および取り壊されたコンクリート片の廃棄処分を、本発明方法では省略できるので、トンネル上半部のインバートの構築および分解、取り外しのための作業を容易にかつ経済的に行い得る効果がある。さらに、本発明方法によれば、産業廃棄物を大幅に減少させ得るので、環境破壊の防止に寄与し得る効果を有するほか、トンネル下半部の掘削時に、第１、第２セグメントを取り外して再利用するようにしているので、資材費を節減でき、この点でも経済性に優れた効果がある。
【００５３】
また、本発明セグメントでは、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第１セグメントと、トンネル施工時荷重に耐え得る強度をもった板状の第２セグメントとを、固着具により着脱自在に締結可能に構成しているので、本発明のセグメントを利用することにより、前記本発明方法を的確に実施し得る効果がある。
【００５４】
さらに、本発明セグメントでは、前記第２セグメントの外側部に固着具を取り付け、この固着具をトンネル側面の支保工に連結可能に構成しているので、トンネル側面の支保工と、第１、第２セグメントを組み合わせてなるセグメント列の第２セグメントとの連結および取り外しを容易に行い得る効果がある。
【００５５】
そして、本発明セグメントでは、前記第２セグメントの外側部に伸縮ジャッキを取り付け、この伸縮ジャッキの端部にボルト締結用ブラケットを取り付け、このボルト締結用ブラケットを前記支保工にボルトで連結可能に構成しているので、トンネル側面の支保工と、第１、第２セグメントを組み合わせてなるセグメント列の第２セグメントとの連結および取り外しをより一層容易に、かつ安全に行い得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１を示すもので、山岳トンネルの施工工程を断面で示した図である。
【図２】図１（ｃ）のＡ−Ａ線横断面図である。
【図３】トンネルの上半仮インバートを構成している第１セグメントの一部破断拡大平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図であって、第１セグメントの一部破断拡大正面図である。
【図５】同第１セグメントの一部破断拡大底面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図３のＤ−Ｄ矢視図であって、第１セグメントの一部破断拡大側面図である。
【図８】図３のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】トンネルの上半仮インバートを構成している第２セグメントの一部破断拡大平面図である。
【図１０】同第２セグメントの縦断拡大正面図である。
【図１１】同第２セグメントの縦断拡大側面図である。
【図１２】本発明の実施例２を示すもので、上半掘削部を掘削した状態におけるトンネルの縦断面図である。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ線横断面図である。
【図１４】図１３のＧ−Ｇ線拡大断面図である。
【図１５】図１３のＨ部分の拡大断面図である。
【図１６】本発明の実施例３を示すもので、上半掘削部を掘削した状態におけるトンネルの縦断面図である。
【図１７】図１６のＩ−Ｉ線横断面図である。
【図１８】図１８（ａ）、（ｂ）はトンネル側面の支保工と第２セグメントの連結前、後の関係を示す拡大断面図である。
【図１９】図１７のＫ部分の拡大断面図である。
【図２０】従来における山岳トンネルの構築の様子を示す縦断面図。
【図２１】図２０中Ａ−Ａ線。
【符号の説明】
１    地山
１ａ  トンネル上面
１ｂ  トンネル側面
２    切羽
３ａ  トンネルの上半掘削部
３ｂ  トンネルの下半掘削部
３ｃ  上半掘削部のトンネル底面
４    支保工
５    上半仮インバート
５ａ  第１セグメント
５ｂ  第２セグメント
６    支保工と第２セグメントとの連結部吹き付けコンクリート
７    盛土
８    ピース継手ボルトボックス
９    ピース継手ボルトボックスに設けられたボルト孔
１０  セグメントの主桁
１１ａ、１１ｂ  セグメントの坑内側、地山側スキンプレート
１２  セグメントのリブ
１３  セグメントのピース継手板
１３’  第２セグメントのエンドプレート
１４  エンドプレートに設けられた支保工継手ボルトボックス
１５  ボルト
１６  第２セグメントに取り付けられた伸縮ジャッキ
１６ａ  伸縮ジャッキのロッド
１７  伸縮ジャッキに設けられたボルト締結用ブラケット
１８  ボルト
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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