(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを構築する際に、複数のトンネル先受け工法の採用が可能な場合に、いずれの先受け工法を採用するかを決定するトンネル先受け工法の選定方法において、
予め複数の選定基準を設定し、
過去の施工実績から選択可能な複数の先受け工法を決定した後に、
トンネル構築現場の固有ファクターを前記選定基準に当てはめた現場評価と、  前記先受け工法の各固有ファクターを前記選定基準に当てはめた相対的な工法評価とを求め、
前記現場評価と前記相対的な工法評価との相関関係により、前記先受け工法のいずれか１つを選択することを特徴とするトンネル先受け工法の選定方法。
【請求項２】
前記複数の選定基準は、
トンネルの周辺環境，地形，坑口部の広さなどの立地条件と、
地質，強度，湧水などの地質条件と、
周辺構造物への影響規制値，予想される沈下量などの要求品質条件と、
断面形状，断面積などのトンネル緒元条件と、
施工機械，工期，工費などの経済性条件とから選択されることを特徴とする請求項１記載のトンネル先受け工法の選定方法。
【請求項３】
前記選定基準は、前記各条件に重み付けした段階数値で表示することを特徴とする請求項２記載のトンネル先受け工法の選定方法。
【請求項４】
トンネルを構築する際に、複数のトンネル先受け工法の採用が可能な場合に、いずれの先受け工法を採用するかを決定するトンネル先受け工法の選定方法において、
予め複数の選定基準を設定し、過去の施工実績から選択可能な複数の先受け工法を決定した後に、
前記複数の選定基準を逐次択一的に選択し、前記複数の先受け工法を逐次評価することにより、前記先受け工法のいずれか１つを選択することを特徴とするトンネル先受け工法の選定方法。
【請求項５】
前記先受け工法が、フォアポーリング工法，汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，水平ジェットグラウト工法から選択されるトンネル先受け工法であることを特徴とする請求項１または４記載のトンネル先受け工法の選定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル先受け工法の選定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築する際には、一般的に、構築現場の条件に応じて各種の補助工法が採用される。このような補助工法の一種として、例えば、トンネル掘削に先行して、掘削個所の上部の地山を支える先受け工法が知られている。
【０００３】
この先受け工法には、以下の図９に示すように、フォアポーリング工法などの複数の工法がある。このような複数の先受け工法の選択が可能な場合、従来は、同図に○ないしは◎で示した施工条件に対するランク付け評価を参考にして、いずれか１つを選定していた。
【０００４】
しかしながら、このような従来の先受け工法の選定方法には、以下に説明する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図９に示した表では、施工条件に対して、○，◎のランク付け評価が示されているが、同じ記号○，◎間に重み付けがなされておらず、そのため最終的な選択が技術者によって異なるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、技術者によって選択される先受け工法が異なることがないトンネル先受け工法の選定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トンネルを構築する際に、複数のトンネル先受け工法の採用が可能な場合に、いずれの先受け工法を採用するかを決定するトンネル先受け工法の選定方法において、予め複数の選定基準を設定し、過去の施工実績から選択可能な複数の先受け工法を決定した後に、トンネル構築現場の固有ファクターを前記選定基準に当てはめた現場評価と、前記先受け工法の各固有ファクターを前記選定基準に当てはめた相対的な工法評価とを求め、前記現場評価と前記相対的な工法評価との相関関係により、前記先受け工法のいずれか１つを選択するようにした。
このように構成したトンネル先受け工法の選定方法によれば、トンネル構築現場の固有ファクターを選定基準に当てはめた現場評価と、選択可能な複数の先受け工法の各固有ファクターを同じ選定基準に当てはめた相対的な工法評価とを求め、現場評価と相対的な工法評価との相関関係により、先受け工法のいずれか１つを選択するので、トンネル構築現場に最も適した先受け工法を一義的に選定することができる。従って、本発明の選定方法では、技術者によって選択される先受け工法が異なることがない。
前記複数の選定基準は、トンネルの周辺環境，地形，坑口部の広さなどの立地条件と、地質，強度，湧水などの地質条件と、周辺構造物への影響規制値，予想される沈下量などの要求品質条件と、断面形状，断面積などのトンネル緒元条件と、施工機械，工期，工費などの経済性条件とから選択することができる。
また、前記選定基準は、前記各条件に重み付けした段階数値で表示することができる。
この構成を採用すると、先受け工法相互間の相関関係を判断する際に、明確かつ簡単に行える。
さらに、本発明は、トンネルを構築する際に、複数のトンネル先受け工法の採用が可能な場合に、いずれの先受け工法を採用するかを決定するトンネル先受け工法の選定方法において、予め複数の選定基準を設定し、過去の施工実績から選択可能な複数の先受け工法を決定した後に、前記複数の選定基準を逐次択一的に選択し、前記複数の先受け工法を逐次評価することにより、前記先受け工法のいずれか１つを選択するようにした。
この構成によれば、複数の選定基準を逐次択一的に選択し、複数の先受け工法を逐次評価することにより、先受け工法を特定するので、技術者によって選択される先受け工法が異なることがない。
本発明の選定方法は、フォアポーリング工法，汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，水平ジェットグラウト工法から選択されるトンネル先受け工法に適用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図４は、本発明にかかるトンネル先受け工法の選定方法の一実施例を示している。
【０００９】
同図に示した選定方法は、トンネルを構築する際に、複数のトンネル先受け工法の採用が可能な場合に、いずれの先受け工法を採用するかを決定する際に採用される手法であって、図１に示した手順に従って行われる。
【００１０】
選定方法を適用する際には、まず、ステップｓ１で、選定基準が決定される。この選定基準は、（１）立地条件（トンネル周辺環境，地形，坑口部のヤードの広さなど）、（２）土被り条件、（３）地質条件（地質，強度，湧水の有無，量など）、（４）要求品質条件（周辺構造物への影響規制値，表面沈下対策の要否，重要近接構造物の有無，予想される現象（推定沈下量）など）、（５）トンネル緒元条件（断面形状，断面積など）、（６）経済的条件（専用施工機械の要否，工期，工費，施工シフトの多少など）から選択される。
【００１１】
そして、選定基準が決定すると、次のステップｓ２で、選定基準から選択された各条件の段階数値表示が行われる。この段階数値表示は、重要度に応じて、各条件が相対的に比較できるような指標が設定されている。
【００１２】
図２にこの段階数値表示の一例を示している。同図では、選定基準（１）〜（６）中の、（１）−１トンネル周辺環境、（１）−２地形、（２）土被り、（３）−１地質、（３）−２湧水、（４）−１周辺構造物への影響規制値、（５）トンネル断面積、（６）−１工期、（６）−２工費の９個の選定基準が設定されている。
【００１３】
また、同図に示した段階数値表示では、各条件の上段に示した内容が、各条件が相対的に比較できるような指標であり、例えば、（１）−１トンネル周辺環境には、未使用，私有地，民家，住宅地，重要構造物に区分されていて、これらに５段階の重み付けがなされている。
【００１４】
このようにして、各選定条件の段階数値表示が得られると、ステップｓ３で、過去の施工実績から選択可能な複数の先受け工法を決定する。
【００１５】
この先受け工法には、Ａ汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，Ｃ水平ジェットグラウト工法がある。
【００１６】
先受け工法が決定すると、続くステップｓ４では、決定した先受け工法のそれぞれに関して、固有のファクターに基づいて、各先受け工法に対応してそれぞれの工法評価が求められる。各先受け工法の工法評価は、固有のファクターを選定基準に当てはめることにより求められる。
【００１７】
ここで、前述した３種類の先受け工法の固有のファクターについて簡単に説明する。Ａ汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法は、鋼管と注入材によってトンネル切羽前方の地山を先行補強する注入式の長尺フォアパイリングの一種で、地山の先行変位を抑制し、施工の安全，周辺環境を保護する。
【００１８】
特徴は、通常の油圧ドリルジャンボで施工できること、鋼管（３〜３．５ｍ）をつないで施工する。特殊な技術者を必要としないことなどである。
【００１９】
Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法は、Ａ工法と同様に注入式の長尺フォアパイリングの一種で、地山の先行変位を抑制し、施工の安全，周辺環境を保護する。
【００２０】
特徴は、専用の削孔打設機械を使用すること、継手なしの鋼管を使用するため、強度損失がなく、また、作業の省力化が図れること、削孔打設機械，注入プランがシステム化されていることなどである。
【００２１】
Ｃ水平ジェットグラウト工法は、芯材としての鋼管で補強された高圧噴射改良体によるフォアパイルを、トンネル切羽前方に構築し、いわゆるアーチゾーンを形成する工法で、連続的に造成された剛性の高いアーチシェルにより、切羽前方地山を効果的に先受けすることができ、地表面沈下抑制に対しても信頼性が高い。
【００２２】
特徴は、高圧噴射改良と同時に鋼管を打設することができること、地山と硬化材を攪拌，置換するので信頼性が高く、安定した改良体が造成できること、二重管削孔により、造成中の地山内圧力に上昇を防止できることなどである。
【００２３】
図３は、Ａ汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法の固有のファクターを、図２に示した選定基準に当てはめて工法評価を作成し、グラフ化したものである。
【００２４】
また、図４は、Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法の固有のファクターを、図２に示した選定基準に当てはめて工法評価を作成し、グラフ化したものである。
【００２５】
さらに、図５は、Ｃ水平ジェットグラウト工法の固有のファクターを、図２に示した選定基準に当てはめて工法評価を作成し、グラフ化したものである。一方、ステップｓ５では、トンネル構築現場の固有ファクターに基づいて現場評価が作製される。
【００２６】
現場評価は、トンネル構築現場の固有ファクターを選定基準に当てはめて作成される。図６にこの現場評価の一例を示している。この例に示したトンネル構築現場の固有ファクターは、都市部に位置し、周辺は住宅地になっている。
【００２７】
地質は、殆どの部分が砂質土であり、比較的安定しているものの、トンネル直上に存在する家屋への地表面沈下の影響が懸念される。このトンネルは、２車線の道路トンネルであるが、国道からの合流部が含まれていて、坑口付近は、大断面トンネルとなっている。トンネル総延長は、約１０００ｍである。
【００２８】
図６は、このようなトンネル構築現場の固有ファクターを、図２に示した選定基準に当てはめて作成したグラフである。以上の工法および現場評価がそれぞれ求められると、続くステップｓ６で現場条件に最も適した先受け工法の選定が行われる。
【００２９】
この選定は、工法および現場評価の相関関係に基づいて行われ、最も相関がよいものが選定される。図７には、上記した各工法評価（図３〜図５）と現場評価（図６）とをすべて重ね合せたものであり、この図に示した状態では、現場評価（−○−）と相関が最もよいのが、Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法評価（−◎−）なので、この先受け工法が選択される。
【００３０】
このようにして先受け工法の１つが選択されると、解析の必要があれば、解析を実施して、研究内容と併せて解析結果を評価する（ステップｓ８，９）。そして、選択された先受け工法は、現場へ適用され、施工結果から得られるデータの収集，整理をして、解析結果と施工結果の比較検討を行い、選択採用した先受け工法の評価をして、必要があれば、選定基準の見直しを行い、次回の選定に備える（ステップｓ１０〜１３）。
【００３１】
なお、本発明の場合には、ステップｓ８〜１３は、必ずしも必要とせず、ステップｓ７で終了させてもよい。また、以上のような選定手順は、例えば、選択手順や選定条件などをパソコンに記憶させておくことができ、施工現場に適応した場合の評価や解析に基づいて、選定基準を多数の施工により更新すると、より一層適確な先受け工法の選択が可能になる。
【００３２】
さて、以上のように構成したトンネル先受け工法の選定方法によれば、トンネル構築現場の固有ファクターを選定基準に当てはめた現場評価と、選択可能な複数の先受け工法の各固有ファクターを同じ選定基準に当てはめた相対的な工法評価とを求め、現場評価と工法評価との相関関係により、先受け工法のいずれか１つを選択するので、トンネル構築現場に最も適した先受け工法を一義的に選定することができる。
【００３３】
従って、本発明の選定方法では、技術者によって選択される先受け工法が異なることがない。
【００３４】
また、本実施例の選定基準は、前記各条件に重み付けした段階数値で表示しているので、先受け工法相互間の相関関係を判断する際に、明確かつ簡単に行える。
【００３５】
図８は、本発明にかかるトンネル先受け工法の選定方法の他の実施例を示している。同図に示した選定方法では、トンネル先受け工法を選択する際に本発明を適用した場合を示している。
【００３６】
選択可能な先受け工法は、Ａ汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法，Ｃ水平ジェットグラウト工法，Ｄ短尺先受け工法であるフォアポーリング工法の４種類が設定されている。
【００３７】
この実施例の選定方法では、まず、手順を実行する前に、選定基準が設定される。この実施例では、前述した選定基準（１）〜（６）のうち、（２）土被り条件、（４）−２表面沈下対策の要否、（４）−３重要近接構造物の有無、（４）−４予想される現象（推定沈下量）、（６）−１工期、（６）−３施工シフトの多少が選択されている。
【００３８】
手順がスタートすると、まず、ステップｓ５０で、対象区間が坑口部であるか否かが判断され、坑口部である場合には、ステップｓ５１に移行する。ステップｓ５１では、（４）−２表面沈下対策の要否が判断され、対策が不要であれば、次のステップｓ５２に移行する。
【００３９】
この場合の（４）−２表面沈下対策の要否の判断基準は、例えば、坑口部付近に構造物がある場合には、一般的には、対策を必要とするが、土被りが小さい場合でも、トンネル上部が耕作地や荒れ地であれば必要としない。
【００４０】
ステップｓ５２では、切羽の安定性に対して、先受け長さが５ｍ以上必要か否かが判断され、先受け長さが５ｍ以上必要としない場合には、短尺先受け工法としてＤフォアポーリング工法が選択される。
【００４１】
この場合の判断基準は、良く用いられている「村山の式」で行う。この式の演算結果により、切羽前方に滑り面が生じる場合は、先受け工法が必要になり、概ねその長さが５ｍ以上必要な場合には、鋼管長尺工法が選択される。
【００４２】
一方、ステップｓ５０で坑口部でないと判断された場合には、対象区間が標準部であると判断して、ステップｓ５４で、（２）土被りが十分が否かが判断され、土被りが十分でないと判断された場合には、ステップｓ５１に移行する。
【００４３】
ステップｓ５４で（２）土被りが十分あると判断された場合には、ステップｓ５２に移行する。そして、ステップｓ５１で、（４）−２地表面の沈下対策が必要であると判断された場合には、ステップｓ５５が実行される。
【００４４】
ステップｓ５５では、（４）−３重要近接構造物があるか否かが判断され、重要構造物がある場合には、ステップｓ５６で、（４）−４推定沈下量が大きいか否かが判断され、沈下量が大きい場合には、Ｃ水平ジェットグラウト工法が選択される（ステップｓ５７）。
【００４５】
この場合の沈下量は、例えば、ＦＥＭ解析などの２次元解析や、その他の計算方で算出する。
【００４６】
そして、ステップｓ５５で（４）−３重要近接構造物がないと判断された場合と、ステップｓ５２で、先受け長さが５ｍ以上必要であると判断された場合には、ステップｓ５８が実行される。
【００４７】
ステップｓ５８では、（６）−１工期の長短と（６）−３施工シフトの多少とが判断され、これらを満足しない場合には、Ａ汎用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法が選択されるとともに、これらを満足した場合には、Ｂ専用機を用いる長尺鋼管フォアパイリング工法が選択される（ステップｓ５９，６０）。
【００４８】
さて、以上のようにして行われるトンネル先受け工法の選定方法によれば、選定基準を逐次択一的に選択することにより、先受け工法を特定するので、技術者によって選択される先受け工法が異なることがない。
【００４９】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかるトンネル先受け工法の選定方法によれば、技術者によって選択される先受け工法が異なることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトンネル先受け工法の選定方法の一実施例を示す選定手順のフローチャート図である。
【図２】本発明の選定方法で設定する選定基準の説明図である。
【図３】本発明で選択される汎用機を用いる鋼管長尺先受け工法の工法評価を示すグラフである。
【図４】本発明で選択される専用機を用いる鋼管長尺先受け工法の工法評価を示すグラフである。
【図５】本発明で選択される水平ジェットグラウト工法の工法評価を示すグラフである。
【図６】トンネル構築現場の現場評価を示すグラフである。
【図７】本発明の選定方法で先受け工法を選択する際に、現場評価と工法評価との相関を示すグラフである。
【図８】本発明にかかるトンネル先受け工法の選定方法の他の実施例を示す選定手順のフローチャート図である。
【図９】従来のトンネル先受け工法の選定方法に用いる表である。
【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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