(57)【要約】  【課題】  簡易な構造で掘削孔の内面を安定的に支持することが可能な掘削孔内面の支持技術を提供すること。  【解決手段】  トンネル支持構造３０は、トンネル長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブ１０と、トンネル内においてトンネル長さ方向に配置され、複数のチューブ１０に夫々連通する管状体１１と、複数のチューブ１０及び管状体１１内に充填された流動性固化材とを有し、複数のチューブ１０は、トンネル周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、トンネル内面に密着している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブと、
掘削孔内において前記掘削孔の長さ方向に配置され、前記複数のチューブに夫々連通する管状体と、
前記複数のチューブ及び前記管状体内に充填された充填材とを有し、
前記複数のチューブは、掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、掘削孔内面に密着していることを特徴とする掘削孔の支持構造。
【請求項２】
前記管状体の管軸に関して対称な位置には、前記複数のチューブの両端部が夫々接続される複数対の接続部が形成され、
前記複数のチューブは、前記複数対の接続部から夫々掘削孔の周方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項３】
前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分と掘削孔内面との間に介装されたシート部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項４】
前記シート部材は、繊維製のネットであることを特徴とする請求項３に記載の掘削孔の支持構造。
【請求項５】
前記チューブは、自己保形性を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項６】
前記チューブは柔軟な筒状布帛であり、このチューブ内に可撓性を有する形状保持材が挿入されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項７】
前記掘削孔が、略水平方向に掘削されたトンネルであり、
前記管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の掘削孔の支持構造。
【請求項８】
可撓性を有する複数のチューブと、
前記複数のチューブに夫々連通し、前記複数のチューブに加圧流体を注入する為の注入口を有する管状体とを有し、
前記複数のチューブの両端部は、前記管状体の管軸に対称な位置に形成された複数対の接続部に夫々接続されていることを特徴とする掘削孔支持材。
【請求項９】
前記管状体及び前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分の表面を覆うシート部材を有することを特徴とする請求項８に記載の掘削孔支持材。
【請求項１０】
前記管状体は、その管軸を含む平面で分割された２つの管分割体を有し、
前記接続部において、前記チューブの両端部が２つの管分割体に挟み込まれた状態で前記管状体に接続されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の掘削孔支持材。
【請求項１１】
前記管状体の接続部には第１のネジ部が形成され、チューブの端部には、前記第１のネジ部に螺合可能な第２のネジ部を有する金具が装着されていることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の掘削孔支持材。
【請求項１２】
請求項８に記載の掘削孔支持材を用いて掘削孔の内面を支持する方法であって、
前記複数のチューブの両端部を前記管状体の複数対の接続部に夫々接続する工程と、
前記管状体が掘削孔の長さ方向に平行となるように、前記掘削孔支持材を掘削孔内に配置する工程と、
前記管状体の注入口から加圧流体を注入して前記複数のチューブに加圧流体を充填し、前記複数のチューブを掘削孔内面に密着させながら掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置する工程と、
を備えたことを特徴とする掘削孔の支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道、道路あるいは水路等の各種用途に用いられるトンネルや深礎工で掘削される立孔等の、掘削孔の内面を支持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道、道路あるいは水路等の各種用途に用いられるトンネルや深礎工で掘削される立孔等の、掘削孔の内面を覆工する方法として、地山や掘削孔の口径等に応じた種々の方法が提案されている。例えば、大口径のトンネルでは、地山が軟弱である場合、強度の高い鋼製セグメント等を掘削孔の内部で組み立てて掘削孔の内面を覆工することが多い。一方、ＴＢＭ（トンネル掘削機）により掘削される比較的小径の山岳トンネル等においては、地山が強固であることから、鋼製セグメントのような強度の高い部材は不要であることが多い。このような場合には、例えば、図２２に示すように、ＴＢＭ１００により掘削されたトンネルＴ内において、複数の鋼製リング１０２を間隔を隔てて組み立て、さらに、鋼製リング１０２と地山との間に矢板１０３を差し込んでトンネルＴの内面を覆工することが広く行われている。
【０００３】
また、支保工無しでは少々強度不足であるが、図２２に示すような鋼製リング１０２及び矢板１０３からなる構造ほどの高い強度が不要である場合には、透水性を有するホース又はチューブをトンネル内面に沿ってリング状あるいはスパイラル状に配置し、チューブ等にモルタル等の流動性を有する固化材を注入した後に、この固化材を固化させてトンネル内壁を支持する、簡易なトンネルの覆工方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。さらに、トンネル内に透水性の袋体を配置するとともに鋼製の内型枠等により袋体を支持した状態で、この袋体内にコンクリート等を注入して覆工体を形成して、トンネルの内面を覆工する方法も提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。また、鉛直方向に掘削された立孔の支持方法としては、例えば、自己保形性を有するチューブを立孔の内面に沿って螺旋状に配置し、このチューブ内に圧縮空気、水等の流体を注入してチューブを拡径させることにより立孔内面を支持する方法がある（例えば、特願２００３−１３６１６５号）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３８８９０号公報
【特許文献２】特開昭５９−２２８５９７号公報
【特許文献３】特許第２７８４５１１号公報
【特許文献４】特許第２７８４５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＴＢＭで掘削される比較的小径のトンネルを、特許文献１，２に記載されたチューブやホースを用いて覆工する場合には、地山が強固であるため、チューブやホースをトンネル長さ方向に密着させて配置する必要がなく、チューブやホースは、トンネル長さ方向に間隔を空けて配置される。しかし、このような場合に、地山の変形等に起因してチューブ等が一旦トンネル長さ方向にずれてしまうと、複数のチューブ等が将棋倒しのように一度に倒れてしまう虞があり、トンネルの内面を安定的に支持することが困難である。
【０００６】
特許文献３，４に記載されたトンネルの覆工方法においては、コンクリート等が袋詰された覆工体をトンネル内面に沿わせて支持するための堅固な型枠等が必要になり、このような型枠等の組み立て及び解体に工数がかかるため、施工効率を上げることが困難である。また、覆工体内部を全てコンクリート等で満たす必要があり、コンクリート等の充填量が多くなるため、注入時間がかかる上にコストも高くなる。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構造で掘削孔の内面を安定的に支持することが可能な掘削孔内面の支持技術を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１の発明の掘削孔の支持構造は、掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設され且つ可撓性を有する複数のチューブと、掘削孔内において前記掘削孔の長さ方向に配置され、前記複数のチューブに夫々連通する管状体と、前記複数のチューブ及び前記管状体内に充填された充填材とを有し、前記複数のチューブは、掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置され、且つ、掘削孔内面に密着していることを特徴とするものである。
【０００９】
この掘削孔の支持構造においては、掘削孔の長さ方向に間隔を空けて配設された複数のチューブが掘削孔長さ方向に延びる管状体により連結されており、複数のチューブ及び管状体にはモルタルやコンクリート等の流動性固化材や圧縮空気等が充填材として充填されている。そして、注入時の充填材の圧力によりチューブ全体が延びて、チューブが掘削孔の周方向に沿ってリング状に張り、掘削孔内面に密着した状態となっている。
【００１０】
従って、例えば、この掘削孔の支持構造を水平方向に延びる横孔状のトンネルに適用した場合には、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに略均等に伝達される。また、複数のチューブは、トンネル内面に密着しており、さらに、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、この掘削孔の支持構造によりトンネルの内面が安定的に支持される。さらに、複数のチューブと管状体は連通しているため、管状体を介して全てのチューブに一度に充填材を充填することができ、充填時間を短縮できる。また、チューブは可撓性を有するので、チューブをリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることが可能であるため、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを最小限に抑えることもできる。
【００１１】
第２の発明の掘削孔の支持構造は、前記第１の発明において、前記管状体の管軸に関して対称な位置には、前記複数のチューブの両端部が夫々接続される複数対の接続部が形成され、前記複数のチューブは、前記複数対の接続部から夫々掘削孔の周方向に延びていることを特徴とするものである。従って、例えば、この掘削孔の支持構造を水平方向に延びる横孔状のトンネルに適用した場合に、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、管状体及び複数のチューブに略均等に分散されて伝達されるため、トンネルの内面をより安定的に支持できる。
【００１２】
第３の発明の掘削孔の支持構造は、前記第１又は第２の発明において、前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分と掘削孔内面との間に介装されたシート部材を有することを特徴とするものである。このように、複数のチューブと掘削孔内面との間にシート部材が設けられていると、管状体に加えて、シート部材によっても、チューブの掘削孔の長さ方向への動きが規制されるため、チューブがずれにくくなる。また、このシート部材により、掘削孔内面から剥がれ落ちた岩石等が掘削孔内に落下するのを防止できる。
【００１３】
第４の発明の掘削孔の支持構造は、前記第３の発明において、前記シート部材は、繊維製のネットであることを特徴とするものである。従って、シート部材を軽量にしつつ、掘削孔内面から大きな岩石等が剥がれ落ちて掘削孔内に落下するのを防止できる。
【００１４】
第５の発明の掘削孔の支持構造は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記チューブは、自己保形性を有することを特徴とするものである。チューブが自己保形性を有することから、充填材が充填されていない状態でもチューブはある程度の自立性を有する。従って、充填材をチューブ内に充填する際に、簡単な構造の支持材でチューブを支持するだけで、チューブの自重や充填材の重量によりチューブが垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【００１５】
第６の発明の掘削孔の支持構造は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記チューブは柔軟な筒状布帛であり、このチューブ内に可撓性を有する形状保持材が挿入されていることを特徴とするものである。チューブが柔軟な筒状布帛であるので、コンパクトに折り畳むことが可能であり、チューブの搬入作業が容易になり、保管スペースを最小限に抑えることもできる。また、充填材が充填されていない状態でも、形状保持材によりチューブが保持されているため、充填材をチューブ内に充填する際に、簡単な構造の支持材でチューブを支持するだけで、チューブの自重や充填材の重量によりチューブが垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【００１６】
第７の発明の掘削孔の支持構造は、前記掘削孔が、略水平方向に掘削されたトンネルであり、前記管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていることを特徴とするものである。このように、前述の掘削孔の支持構造が略水平方向に掘削されたトンネルに適用された場合に、管状体がトンネル内の略上方の位置に配置されていると、トンネルの上部の地山に作用する荷重は、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに略均等に伝達される。また、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるだけでなく、複数のチューブが将棋倒しのように一度に倒れてしまうことがなくなり、トンネル内面がさらに安定的に支持される。
【００１７】
第８の発明の掘削孔支持材は、可撓性を有する複数のチューブと、前記複数のチューブに夫々連通し、前記複数のチューブに加圧流体を注入する為の注入口を有する管状体とを有し、前記複数のチューブの両端部は、前記管状体の管軸に対称な位置に形成された複数対の接続部に夫々接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この掘削孔支持材により掘削孔の内面を支持する場合に、管状体を掘削孔の長さ方向に配置してから、管状体の注入口から加圧流体を注入すると、管状体に連通する複数のチューブにも加圧流体が充填され、チューブが掘削孔の周方向に張ってリング状に形成され、チューブの外面が掘削孔内面に密着する。従って、例えば、この掘削孔支持材を水平方向に延びるトンネル内面を支持する場合に適用したときには、トンネルの上部の地山に作用する荷重が、トンネル内面に密着したリング状の複数のチューブに伝達される。このとき、複数のチューブは、管状体によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、トンネルの内面を安定的に支持できる。さらに、複数のチューブと管状体は連通しているため、管状体を介して全てのチューブに一度に加圧流体を充填することができ、充填時間を短縮できる。また、チューブは可撓性を有するので、チューブをリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることができ、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを小さくすることができる。
【００１９】
第９の発明の掘削孔支持材は、前記第８の発明において、前記管状体及び前記複数のチューブの少なくとも周方向一部分の表面を覆うシート部材を有することを特徴とするものである。この掘削孔支持材を掘削孔内に配設したときには、このシート部材は、管状体及び複数のチューブと掘削孔内面との間に設置される。従って、管状体に加えて、このシート部材によっても、チューブの掘削孔の長さ方向への動きが規制されるため、チューブがずれにくくなる。さらに、このシート部材により、掘削孔内面から剥がれ落ちた岩石等が掘削孔内に落下するのを防止できる。
【００２０】
第１０の発明の掘削孔支持材は、前記第８又は第９の発明において、前記管状体は、その管軸を含む平面で分割された２つの管分割体を有し、前記接続部において、前記チューブの両端部が２つの管分割体に挟み込まれた状態で管状体に接続されていることを特徴とするものである。従って、施工現場において、２つの管分割体によりチューブの端部を挟み込んでから２つの管分割体を連結するだけで、管状体とチューブとを確実に接続でき、接続作業が容易になる。
【００２１】
第１１の発明の掘削孔支持材は、前記第８〜第１０の何れかの発明において、前記管状体の接続部には第１のネジ部が形成され、チューブの端部には、前記第１のネジ部に螺合可能な第２のネジ部を有する金具が装着されていることを特徴とするものである。従って、施工現場において、チューブの端部の金具を管状体の接続部に螺合させることにより、管状体とチューブとを容易且つ確実に接続できる。
【００２２】
第１２の発明の掘削孔の支持方法は、前記第８の発明の掘削孔支持材を用いて掘削孔の内面を支持する方法であって、前記複数のチューブの両端部を前記管状体の複数対の接続部に夫々接続する工程と、前記管状体が掘削孔の長さ方向に平行となるように、前記掘削孔支持材を掘削孔内に配置する工程と、前記管状体の注入口から加圧流体を注入して前記複数のチューブに加圧流体を充填し、前記複数のチューブを掘削孔内面に密着させながら掘削孔の周方向に沿ってリング状に配置する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
この掘削孔の支持方法では、まず、施工現場において、管状体に形成された１対の接続部に各チューブの両端部を接続して、チューブをリング状に形成する。次に、管状体が掘削孔の長さ方向に平行になるように、掘削孔支持材を掘削孔内に配置する。そして、管状体の注入口から加圧流体を注入して複数のチューブに加圧流体を充填し、チューブを掘削孔内面に密着させる。この掘削孔の支持方法によれば、前記第１の発明あるいは第８の発明と同様の効果が得られるため、その説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について説明する。この第１実施形態は、ＴＢＭにより掘削される比較的小径（例えば、口径約２０００ｍｍ）のトンネルを覆工する場合に本発明を適用したものである。図１に示すように、先端部のカッターヘッド１０１を回転させながらＴＢＭ１００を前進させて地山を所定距離掘削した後、掘削されたトンネルＴの内面を覆工していく。
【００２５】
この第１実施形態では、トンネルＴの内面は、３本のチューブ１０と管状体１１とを有するトンネル支持材２０に、モルタル、コンクリートあるいはセメントミルク等の流動性固化材１２（充填材、加圧流体：図８参照）を注入して固化させることにより構成されたトンネル支持構造３０により支持される。そして、このトンネル支持構造３０をトンネルＴの入口側から順次形成していくことにより、ＴＢＭ１００で掘削されたトンネルＴの内面全体を覆工する。
【００２６】
図２、図３に示すように、トンネル支持材２０は、可撓性を有する３本のチューブ１０と、これら３本のチューブ１０に夫々連通し、３本のチューブ１０に流動性固化材１２を注入する為の注入口１４を有する管状体１１と、管状体１１及び３本のチューブ１０の表面を覆うシート部材１３を有する。
【００２７】
チューブ１０は、自己保形性及び透水性を有する保形ホースからなる。この保形ホースとしては、例えば、直径７０ｍｍ、経糸がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１６７０ｄｔｅｘ／５、密度１０．２８本／ｃｍ、緯糸がＰＥＴ直径１．８ｍｍ（３６０００ｄｔｅｘ）、密度２．７本／ｃｍのモノフィラメントからなるものを使用できる。この場合、チューブ１０の経方向の強度が７４３１Ｎ／ｃｍとなり、緯方向の強度２８３５Ｎ／ｃｍよりも高くなっており、コンクリートが充填されたチューブ１０に荷重が作用したときの曲げ耐力は、コンクリート単体の強度よりも高くなっている。
【００２８】
図４、図５に示すように、管状体１１は、鉄製のパイプ（直径１００ｍｍ）を、その管軸を含む平面で分割することにより形成された２つの管分割体１１ａ，１１ｂからなる。図２、図３に示すように、２つの管分割体１１ａ，１１ｂがボルト及びナット（図示省略）により連結された状態では、管状体１１の一端（図２の左端）に管状体１１内に流動性固化材１２を注入する為の注入口１４が形成され、一方、管状体１１の他端（図２の右端）は閉塞されている。注入口１４には、注入管１５及びバルブ１６が取り付けられる。また、管状体１１の両端側部分と長さ方向略中央部において、管状体１１の管軸に関して側面方向に対称な位置には、管状体１１の長さ方向と直交する方向に突出する開口状の３対の接続部１７が夫々形成されている。
【００２９】
図５に示すように、接続部１７には、略短筒状の接続金具１８が装着される。この接続金具１８の一端部は凹状に形成されて接続部１７の先端部に係合し、一方、接続金具１８の他端部には、チューブ１０の端部がバンド１９により固定される。そして、この接続金具１８を介してチューブ１０の両端部が接続部１７に接続される。
【００３０】
図３に示すように、シート部材１３は平面視で略矩形状の繊維製の１枚のネットからなり、このシート部材１３は、管状体１１の接続部１７に３本のチューブ１０の両端部が接続された略円筒状の構造（図２参照）の上に、管状体１１及び３本のチューブ１０の上半部を覆うように被せられた状態で、その両側部において３本のチューブ１０にバンド（図示省略）で固定されている。
【００３１】
次に、このトンネル支持材２０を用いてトンネル支持構造３０を形成し、トンネルＴの内面を支持する方法について説明する。
まず、トンネル支持材２０を構成する３本のチューブ１０、管分割体１１ａ，１１ｂ、ロール状のシート部材１３、さらには、これら各種構成部材を組み立てる為のボルト類やバンド等を、トンネルＴ内のＴＢＭ１００（図１参照）のテール側の場所に搬入する。そして、管状体１１が、トンネルＴ内の上部においてトンネル長さ方向に平行となるように配置し、管状体１１の注入口１４に注入管１５とバルブ１６を取り付ける。
【００３２】
次に、図５に示すように、チューブ１０の端部にバンド１９により接続金具１８を固定し、接続金具１８の端部を２つの管分割体１１ａ，１１ｂに形成された接続部１７に係合させた状態で、チューブ１０の端部を２つの管分割体１１ａ，１１ｂで挟み込みながら、２つの管分割体１１ａ，１１ｂをボルトとナットを用いて連結する。このように、２つの管分割体１１ａ，１１ｂによりチューブ１０の端部を挟み込んで２つの管分割体１１ａ，１１ｂを連結するだけで、管状体１１にチューブ１０の両端部を容易に接続できる。そして、管状体１１の接続部１７にチューブ１０の両端部を接続することにより、チューブ１０が略リング状に形成される。
【００３３】
次に、図３に示すように、ネットからなるシート部材１３を広げて、管状体１１及び３本のチューブ１０の上半部を覆うように被せて、バンドによりシート部材１３の側端部をチューブ１０に固定し、トンネル支持材２０の組み立てを完了する。尚、トンネル支持材２０をトンネルＴの外で組み立てた後、組み立てられたトンネル支持材２０をトンネルＴ内に搬入するようにしてもよい。
【００３４】
次に、図６、図７に示すように、発泡ポリエチレン製ボード等の可撓性を有する多孔質のボード３１を鉛直方向に延びる伸縮性のポール３２に取り付け、伸縮性のポール３２を伸ばすことにより、ボード３１でチューブ１０を下方から押し上げて、チューブ１０をトンネルＴの上部の内面に押しつける。この状態で、モルタル等の流動性固化材１２を供給するポンプを注入ホース（図示省略）を介してバルブ１６に接続してから、バルブ１６を開放して、流動性固化材１２を管状体１１内に注入する。このとき、３本のチューブ１０は、管状体１１と連通した状態で接続部１７から分岐しているため、図８に示すように、管状体１１を介して３本のチューブ１０にも流動性固化材１２が注入される。
【００３５】
このように、ボード３１によりチューブ１０を下方から支えた状態で流動性固化材１２の注入作業を開始するため、注入作業初期にチューブ１０の自重や流動性固化材１２の重量によりチューブ１０が垂れ下がることがない。ここで、チューブ１０が自己保形性を有することから、簡単な構造の支持材（ボード３１及びポール３２）でチューブ１０を支持するだけで、チューブ１０の自重や充填材の重量によりチューブ１０が垂れ下がるのを防止することができ、充填作業のコストを低減できる。
【００３６】
チューブ１０への流動性固化材１２の充填が進むにつれ、チューブ１０内の圧力が次第に高まる。ここで、保形ホースからなるチューブ１０の伸度は約１０％程度であり、チューブ１０内の流動性固化材１２の圧力が高くなるとチューブ１０全体が伸びてリング状に張り、チューブ１０の外面がトンネルＴの内面に密着する。
【００３７】
このとき、チューブ１０とトンネルＴの内面との間にはネットからなるシート部材１３が介在しているため、このシート部材１３により、トンネルＴの内面から剥がれ落ちた比較的大きな岩石等がトンネルＴ内に落下するのを防止できる。さらに、シート部材１３は繊維製のネットからなる非常に軽量なものであるため、運搬や施工の面で有利である。
【００３８】
また、チューブ１０は自己保形性を有するため、リング状に張ったチューブ１０の内周に大きなキンクが生じることがない。また、チューブ１０に多孔質ボード３１が下方から押しつけられていても、チューブ１０の断面が変形して狭隘な箇所が形成されることがなく、流動性固化材１２のチューブ１０内への充填が阻害されない。また、チューブ１０は透水性を有するため、流動性固化材１２の注入圧力を上げると水分が排出され、流動性固化材１２が早期に固化する。ここで、流動性固化材１２の注入圧力は０．５ＭＰａ以上であることが好ましい。尚、チューブ１０には、縫製部等の耐圧力の低い部分がないため、流動性固化材１２の注入圧力を少々高くしても破断することはない。
【００３９】
管状体１１及びチューブ１０内の流動性固化材１２の圧力が所定の圧力に達すると、バルブ１６を閉じて注入ホースを取り外し、流動性固化材１２の注入を終了する。そして、その状態でしばらく放置して、流動性固化材１２を固化させる。尚、流動性固化材１２を高圧で注入して脱水させることにより、固化材を比較的速く固化させることができるため、早期にバルブ１６及び注入管１５を管状体１１から取り外すことが可能である。
尚、バルブ１６の代わりに管状体１１に柔軟な短尺ホースを取り付けて、流動性固化材１２の注入後にピンチ金具等により短尺ホースを締め付けて注入口１４を閉塞するようにしてもよい。
【００４０】
このように形成されたトンネル支持構造３０においては、トンネルＴの上部の地山に作用する荷重が、管状体１１を介してトンネルＴの内面に密着したリング状の複数のチューブ１０に略均等に伝達されるため、トンネルＴの内面を確実に支持することができる。また、３本のチューブ１０は、トンネルＴの内面に密着し、さらに、トンネルＴ内の略上方に配置された管状体１１及びシート部材１３によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、複数のチューブ１０が将棋倒しのように一度に倒れてしまうことがなく、トンネルＴの内面を安定的に支持できる。また、３本のチューブ１０とトンネルＴの内面との間にシート部材１３が設けられているため、トンネルＴの内面から剥がれ落ちた岩石等がトンネル内に落下するのを防ぐことができるとともに、前述の管状体１１に加えて、このシート部材１３によっても、チューブ１０のトンネル長さ方向へのずれが規制されるため、チューブ１０がより倒れにくくなる。
【００４１】
また、３本のチューブ１０と管状体１１は連通しているため、管状体１１を介して全てのチューブ１０に一度に流動性固化材１２を充填することができ、充填時間を短縮できる。さらに、チューブ１０は可撓性を有するので、チューブ１０をリール等で巻取ったりしてサイズをコンパクトにすることができ、施工場所への搬送が容易になるし、保管スペースを小さくすることができる。
【００４２】
尚、シート部材１３としては、前述の繊維製のネットに限られるものではなく、例えば、ネットよりも織り目の細かな織物や、合成樹脂等の可撓性材料で形成された隙間のないシートであってもよい。さらに、トンネルＴの内面の崩落が生じる虞がほとんどない場合には、このシート部材１３を省略することもできる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態のトンネル支持材は、前述の第１実施形態のトンネル支持材２０と比較してチューブ及び管状体の構成が異なっており、その異なる点を中心に以下説明する。尚、前記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００４４】
図９に示すように、この第２実施形態のトンネル支持材５０は、可撓性を有する３本のチューブ４０と、これら３本のチューブ４０に夫々連通し、３本のチューブ４０に流動性固化材１２（第１実施形態の図８参照）を注入する為の注入口４４を有する管状体４１とを有する。尚、図９においては、第１実施形態のシート部材１３（図３参照）が省略されているが、第１実施形態と同様に管状体４１及びチューブ４０を覆うようにシート部材１３を設けてもよい。
【００４５】
図１０に示すように、チューブ４０は、保形性を有しない柔軟な筒状織物４５からなる。この筒状織物４５としては、例えば、直径７０ｍｍの織物であって、スパンエステル２０’Ｓ／６×２本、密度１６本／ｃｍの経糸４２と、ＰＥＴ１１００／４ｄｔｅｘ、密度５本／ｃｍの緯糸４３を織成したものを使用できる。この場合、経方向の強度が３０００Ｎ／ｃｍで、緯方向の強度が１７３８Ｎ／ｃｍとなっており、経方向の強度が緯方向の強度よりも強くなっている。
【００４６】
ところで、このチューブ４０は保形性を有しないため、トンネル支持材５０をトンネルＴ内に配設する際には、図１１に示すように、チューブ４０内にはこのチューブ４０に自立性を持たせる為の形状保持材４６が挿入される。形状保持材４６は、ポリエチレン（ＰＥ）等の可撓性を有する材料で形成されている。この形状保持材４６の断面形状は、例えば矩形状に形成されている。ここで、流動性固化材１２を注入する際に必要なチューブ４０の自立性を確保するために、形状保持材４６の長さは、チューブ４０の長さの半分以上であることが好ましく、さらに、チューブ４０の長さと略同じ長さであってもよい。尚、トンネルＴの径が大きい場合には、必然的にチューブ４０の長さが長くなるため、形状保持材４６も長くする必要があるが、あまりにも形状保持材４６が長いと形状保持材４６をチューブ４０に挿入しにくくなる。そのような場合には、形状保持材４６を２以上の複数の分割体に分割し、チューブ４０に挿入する際に分割体をチューブ４０に挿入しながら継ぎ足していくことにより、長い形状保持材４６をチューブ４０内に挿入するようにしてもよい。
【００４７】
図１２、図１３に示すように、管状体４１は断面矩形状の角パイプからなり、管状体４１の一端（図９の左端）には雄ネジ部４７ａを有する接続部４７が突出状に設けられており、この接続部４７に管状体４１内に流動性固化材１２を注入する為の注入口４４が形成されている。一方、管状体４１の他端（図９の右端）は閉塞されている。また、管状体４１の両端側部分と長さ方向略中央部において、管状体４１の管軸に関して対称な位置（管状体の両側面）には、管状体４１の長さ方向と直交する方向に突出する開口状の３対の接続部４８が夫々形成されている。
【００４８】
これら３対の接続部４８の表面には夫々雄ネジ部４８ａ（第１のネジ部）が形成されている。一方、チューブ４０の端部には、略短筒状の接続金具４９がバンド５１により固定されている。接続金具４９のチューブ４０と反対側の端部にはフランジ部４９ａが形成されており、このフランジ部４９ａには短筒状で且つ接続金具４９よりも大径の金具５２が係合している。この金具５２の内面には、接続部４８の雄ネジ部４８ａに螺合可能な雌ネジ部５２ａ（第２のネジ部）が形成されている。そして、接続部４８の雄ネジ部４８ａに金具５２の雌ネジ部５２ａを螺合させた状態で金具５２を回すことにより、接続金具４９及び金具５２を介して、管状体４１の接続部４８にチューブ４０の両端部を容易且つ確実に接続することができる。
【００４９】
次に、このトンネル支持材５０を用いてトンネル支持構造６０を形成する方法について説明する。
まず、図１３に示すように、チューブ４０の両端部に夫々バンド５１で接続金具４９を固定し、さらに、接続金具４９に金具５２を取り付ける。次に、図１１、図１２に示すように、管状体４１の両側面に形成された対の接続部４８に形状保持材４６を挿通させて、形状保持材４６の、接続部４８から外側へ出た部分を、チューブ４０の両端部から夫々チューブ４０内に挿入する。このとき、形状保持材４６の長さ方向中央部が管状体４１の内部に位置するようにして、少なくともチューブ４０の上半部に形状保持材４６が挿入された状態にする。
【００５０】
この状態で、接続部４８の雄ネジ部４８ａに金具５２の雌ネジ部５２ａを螺合させて金具５２を回すことにより、金具５２及び接続金具４９を介して、チューブ４０の両端部を夫々接続部４８に接続する。そして、前記第１実施形態と同様に、３本のチューブ４０をリング状に形成し、管状体４１がトンネルＴ内の上部においてトンネル長さ方向に平行となるように配置する。
【００５１】
ここで、チューブ４０は柔軟な筒状織物４５からなるためにそれ自体は保形性を有しないが、その内部に挿入された形状保持材４６により、チューブ４０にはある程度の自立性が備わっている。従って、管状体４１及びチューブ４０内に流動性固化材１２を注入する際には、例えば、図１４に示す伸縮性ポール等の簡単な構造の支持材５３で管状体４１をトンネルＴ内面に押しつけるだけでも、チューブ４０が流動性固化材１２の自重により垂れ下がるのを防止することが可能である。その後、前記第１実施形態と同様に、注入口４４から流動性固化材１２を注入して固化させることにより、トンネル支持構造６０を形成する。
【００５２】
この第２実施形態のトンネル支持構造６０においては、前記第１実施形態と同様に、トンネルＴの上部に作用した荷重は、管状体４１を介して３本のチューブ４０に略均等に伝達されるため、トンネルＴの内面を確実に支持することができる。また、３本のチューブ４０は、管状体４１によりトンネル長さ方向にずれないように規制されるため、トンネルの内面を安定的に支持できる。
【００５３】
さらに、チューブ４０が柔軟な筒状布帛であるので、コンパクトに折り畳むことが可能であり、チューブ４０の搬入や保管の面で有利である。また、チューブ４０に流動性固化材１２が充填されていない状態でも、形状保持材４６によりチューブ４０が保持されているため、簡単な構造の部材でもトンネルＴ内でチューブ４０を確実に保持することが十分可能となり、充填作業のコストを低減できる。
【００５４】
次に、前記第１、第２実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。
１］前記第１、第２実施形態のように、トンネル支持材の構造は、チューブの両端部が管状体の両側面の接続部に夫々接続され、チューブが管状体から分岐する構造に限られるものではない。例えば、図１５、図１６に示すように、トンネル支持材８０において、管状体７１がリング状のチューブ７０の内周側に取り付けられ、且つ、管状体７１が３本のチューブ７０に夫々連通した構造であってもよい。このトンネル支持材８０においても、３本のチューブ７０が、管状体７１によりトンネル長さ方向にずれないように規制される。
【００５５】
２］チューブと管状体は必ずしも別部材で構成する必要はなく、チューブと管状体と互いに連通した状態で一体形成されていてもよい。
３］１つのトンネル支持材を構成するチューブの本数は３本に限るものではなく、トンネルの径や長さ、あるいは、トンネル支持材の組立方法や運搬方法等の種々の条件により適宜変更可能である。また、管状体の本数も１本に限られるものではなく、適宜変更可能である。
【００５６】
４］本発明は、前記第１、第２実施形態のような、水平に延びる横孔状のトンネルだけでなく、鉛直に延びる立孔にも適用できるものである。例えば、以下のように、山岳地での橋梁や送電線鉄塔の杭基礎、地滑り抑止杭、建築の杭基礎等の立孔を掘削する際の土留め用型枠に適用できる。従来の工法では、立孔の内面にライナープレートを設置しながらジャッキを張り、ライナープレートと立孔の内面との間に裏込め材を注入して硬化させて、立孔の内面を安定させるようにしている。
【００５７】
一方、本発明を適用した場合には、まず、図１７（ａ）に示すように、所定深さの立孔９７を掘削した後、立孔９７の壁面にモルタル等の裏込め材９６を吹きつけてから、図１７（ｂ）に示すように、支持材９０をクレーンで吊り下げて立孔９７内に搬入する。ここで、図１８、図１９に示すように、支持材９０は、可撓性を有する複数のチューブ９１と、これら複数のチューブ９１に夫々連通し、立孔９７の長さ方向に延びる管状体９２とを有する。チューブ９１は自己保形性を有する保形ホース（例えば、６５〜９０ｍｍ程度の径のホース）からなる。
【００５８】
図２０、図２１に示すように、管状体９２は上下両端が開放された鉄製のパイプからなる。この管状体９２には、その軸心に対して対称な位置（図２０における左右両側の位置）に、管状体９２の長さ方向に並ぶ複数の連通穴９４が形成されている。さらに、管状体９２には、開放された上下両端及び複数の連通穴９４に夫々連通し、管状体９２の長さ方向に並ぶ複数の筒状の接続部９５が溶接等により固着されている。これら接続部９５の表面には複数の溝９５ａが形成されている。また、管状体９２の上端側の接続部９５には、管状体９２内に加圧流体が注入する為の注入口９３が形成されている。そして、接続部９５がチューブ９１の端部内に挿入された状態で、チューブ９１の上から複数の溝９５ａにバンド等がはめられて接続部９５にチューブ９１が固定される。そして、チューブ９１が接続部９５を介して管状体９２に連通した状態で接続され、チューブ９１がリング状に形成される。尚、この支持材９０においては、複数のチューブ９１の間隔を小さくするために、管状体９２とチューブ９１とを接続する接続部９５が狭い間隔（例えば、１０ｍｍ）で管状体９２に設けられている。
【００５９】
そして、図１７（ｂ）に示すように、管状体９２とこの管状体９２に連通する複数のチューブ９１内に、注入口９３から圧縮空気等の排出が容易な加圧流体（注入圧力：最大で１ＭＰａ程度）を充填してチューブ９１を立孔９７内面の裏込め材９６の層に密着させ、この裏込め材９６の層を複数のチューブ９１で押圧しておく。このように、複数のチューブ９１により立孔９７内面が支持されるため、図１７（ｃ）に示すように、この状態からさらに立孔９７の掘削を進めることができる。そして、先ほどの工程と同様に、この掘削された立孔９７の部分に裏込め材９６を吹き付けてから支持材９０を搬入して、図１７（ｄ）に示すように、支持材９０により立孔９７の内面を支持して、立孔９７の掘削を順次進めていく。尚、立孔９７の内面から鉄筋等の突起物が突出している場合があるが、このような場合は、支持材９０のチューブ９１間に隙間をもたせておいたり、あるいは、長さの短い（チューブ９１の数の少ない）支持材９０を用いることにより対応することが可能である。
【００６０】
このように、立孔の内面を支持する場合に本発明を適用すれば、ジャッキ等の掘削作業の邪魔になる部材を使用しない簡易な構造で掘削孔内面のモルタル等の裏込め材を押圧しておくことができる。従って、裏込め材が硬化する前に次の掘削作業を開始することができ、掘削工期を短縮して施工コストを削減することができる。また、充填材として排出が容易な圧縮空気等を使用することで、裏込め材の硬化後に不要になった支持材を立孔壁面から取り外すこともできる。尚、本発明の支持材及びその支持方法は、立孔の掘削長さが短い場合に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネルの支持構造の概略斜視図である。
【図２】トンネル支持材（シート部材未装着状態）の斜視図である。
【図３】トンネル支持材（シート部材装着状態）の斜視図である。
【図４】管状体端部の拡大斜視図である。
【図５】管状体の接続部近傍における部分断面図である。
【図６】流動性固化材注入前のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の斜視図である。
【図７】流動性固化材注入時のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の斜視図である。
【図８】トンネル長さ方向に垂直な平面におけるトンネル支持構造の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るトンネル支持材（トンネル支持構造）の斜視図である。
【図１０】チューブ（筒状織物）の部分拡大斜視図である。
【図１１】トンネル支持材の側面図である。
【図１２】管状体端部の拡大斜視図である。
【図１３】管状体の接続部近傍における部分断面図である。
【図１４】流動性固化材注入時のチューブ支持状態を示すトンネル支持材の側面図である。
【図１５】変更形態に係るトンネル支持材の斜視図である。
【図１６】図１５のトンネル支持材の側面図である。
【図１７】立孔を掘削する場合に本発明を適用したときの、立孔の掘削工程を示す図であり、（ａ）は最初に掘削された部分に裏込め材を吹きつける工程、（ｂ）は最初に掘削された部分に支持材を搬入する工程、（ｃ）は次に掘削された部分に裏込め材を吹きつける工程、（ｄ）は次に掘削された部分に支持材を搬入する工程を夫々示す。
【図１８】立孔内に支持材が搬入される状態を示す図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図である。
【図２０】管状体及び接続部の側面図である。
【図２１】図１９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２２】従来のトンネルの覆工構造の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｔ  トンネル
１０  チューブ
１１ａ，１１ｂ  管分割体
１１  管状体
１２  流動性固化材
１３  シート部材
１４  注入口
１７  接続部
２０  トンネル支持材
３０  トンネル支持構造
４０  チューブ
４１  管状体
４２  経糸
４３  緯糸
４４  注入口
４５  筒状織物
４６  形状保持材
４８  接続部
４８ａ  雄ネジ部
５０  トンネル支持材
５２  金具
５２ａ  雌ネジ部
６０  トンネル支持構造
７０  チューブ
７１  管状体
８０  トンネル支持材
９０  支持材
９１  チューブ
９２  管状体
９３  注入口
９５  接続部
９７  立孔
【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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【図２２】
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