(57)【要約】【課題】工期短縮化を図ることが可能で、かつ、切羽周辺の地山の損傷を抑制することが可能なトンネル掘削工法を提案する。【解決手段】切羽１に対して複数の発破孔２を削孔し、この発破孔２内に爆薬を装填する準備工程と、発破孔２内の爆薬を起爆させて掘進する掘削工程とを備えるトンネル掘削工法であって、掘削工程の前に、トンネルの計画断面の外周に沿ってウォータージェットにより切削して切り溝３を形成する切溝工程を備えている。ウォータージェットは、岩盤の種類に応じてハイドロタイプとアブレイシブショットタイプとを使い分ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽に対して複数の発破孔を削孔して前記発破孔内に爆薬を装填する準備工程と、
前記爆薬を起爆させて掘進する掘削工程と、を備えるトンネル掘削工法であって、
前記掘削工程の前に、トンネルの計画断面の外周に沿って切り溝を切削する切溝工程を備えていることを特徴とする、トンネル掘削工法。
【請求項２】
前記切溝工程では、ウォータージェットにより切削することを特徴とする、請求項１に記載のトンネル掘削工法。
【請求項３】
少なくとも前記切り溝の近傍の前記発破孔内に装填された前記爆薬による掘進距離が、前記切り溝の深さよりも小さいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトンネル掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削工法は、機械掘削工法と発破掘削工法とに大きく分けられる。いずれの掘削工法を採用した場合であっても、掘削面は掘削時の衝撃や振動を受けているため、素掘り面からの肌落ちが懸念される。
【０００３】
特許文献１には、機械掘削工法において掘削時の振動を抑制することを可能とした掘削工法として、トンネル掘削面に対してウォータージェットで多数の切り溝を形成し、この切り溝にくさび状の破壊具を押し込んで岩盤を順次破壊する工法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、発破掘削工法において、余掘り量を抑制することを目的として、外周の発破孔に装填する爆薬量を調節するスムースブラスティング工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１２５８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の機械掘削工法は、発破掘削工法に比べて、切羽周辺の地山の損傷は少ないものの、掘削速度が遅く、工期短縮化の妨げとなっていた。
【０００７】
特許文献２のスムースブラスティング工法は、最外周に設置された発破の量を調節して余掘り発生量を削減しているものの、発破の影響による外周部への影響は避けられず、切羽周辺の地山に損傷が生じる可能性がある。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであって、発破を行いながらも切羽周辺の地山の損傷を抑制することが可能なトンネル掘削工法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明は、切羽に対して複数の発破孔を削孔して前記発破孔内に爆薬を装填する準備工程と、前記爆薬を起爆させて掘進する掘削工程とを備えるトンネル掘削工法であって、前記掘削工程の前に、トンネルの計画断面の外周に沿って切り溝を切削する切溝工程を備えていることを特徴としている。
【００１０】
かかるトンネル掘削工法によれば、トンネル外周部が切り溝により予め縁が切られているため、発破によるトンネルの素掘り面への衝撃や振動を抑制することができ、ひいては、切羽周辺の地山の損傷を抑制できる。
【００１１】
また、余掘りの発生量を削減することができる。
また、トンネル外周部の発破が不要となるため、爆薬の量を削減することができ、施工費の低減化も可能である。
【００１２】
前記切溝工程における切削を、ウォータージェットにより行えば、切削に伴う振動等を低減させることが可能となる。
なお、ウォータージェットは、岩盤の種類に応じてハイドロタイプとアブレイシブショットタイプとを使い分けるのが望ましい。
【００１３】
なお、少なくとも前記切り溝の近傍の前記発破孔（外周側の発破孔）内に装填された前記爆薬による掘進距離は、前記切り溝の深さよりも小さくするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のトンネルの掘削工法によれば、発破を行いながらも切羽周辺の地山の損傷を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネルの切羽を示す正面図である。
【図２】図１に示すトンネルの縦断面図である。
【図３】同トンネルの支保構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態のトンネル掘削工法は、山岳トンネルの掘削を行うものであって、準備工程と、切溝工程と、掘削工程とを備えている。
【００１７】
準備工程は、図１に示すように、切羽１に対して複数の発破孔２を削孔して、この発破孔２内に爆薬を装填する工程である。
発破孔２の削孔には、ドリルジャンボ等の削岩機（図示省略）を使用する。
【００１８】
発破孔２の深さ、配置および数量は、岩盤の種類や強度、トンネルの断面形状等に応じて適宜設定する。
また、発破孔２に装填される爆薬の量は、発破による掘進距離が切り溝の深さ以下（１ｍ以下）となるように調整する。
【００１９】
切溝工程は、トンネルの計画断面の外周に沿って切り溝３を切削する工程である。
本実施形態では、図２に示すように、切り溝３をウォータージェットにより切削する。なお、図２において、符号８は、ウォータージェットのノズルである。
【００２０】
ウォータージェットは、地山状況（岩盤の種類等）に応じて、水のみのハイドロタイプと、水に研磨剤が混入されたアブレイシブショットタイプとを使い分けるとよい。
なお、ウォータージェットによる切削は、必ずしも複数のタイプを使い分けて行うこと必要はなく、１種類のタイプのみで実施してもよい。
【００２１】
切り溝３は、図１に示すように、底辺（インバート）以外の外周面（天端および側壁部分）に沿って形成する。
本実施形態では、切り溝３として、深さ１ｍ程度の溝を切削する。なお、切り溝３の深さは限定されるものではなく、地山状況に応じて適宜設定すればよいが、発破による掘削深度以上となるように設定するとよい。また、切り溝３の幅も限定されるものではない。
【００２２】
切り溝３は、切羽１から削孔する。削孔方向は、トンネル掘進方向に略平行であるが、トンネル横断面の外側に広がるように、わずかに傾斜している。そのため、トンネル掘削後の素掘り面（トンネルの内周面）は、切り溝３の先端側（孔口と反対側）が、切溝３の基端側（孔口側）よりもわずかに大きく形成されていて、トンネルの縦断方向に沿って段差を有している。なお、切り溝３の傾斜角は限定されない。
【００２３】
掘削工程は、発破孔２に設置された爆薬を起爆（発破）させて掘進する工程である。
発破により切羽１を切り崩したら、坑内からズリを搬出する。なお、ズリの搬出方法は限定されるものではなく、例えば、運搬車や搬出用台車を使用してもよいし、連続ベルトコンベアを利用してもよい。
【００２４】
次に、トンネルの素掘り面（側壁および天端）に対して、吹き付けコンクリート４の吹き付けを行うとともに、必要に応じてロックボルト５の打設や鋼製支保工６の設置等を行う。
【００２５】
以下、準備工程、切溝工程および掘削工程を繰り返すことで、トンネルをさらに掘進する。
トンネルの掘進が完了または、所定の距離まで進行したら、図３に示すように、覆工コンクリート７を打設する。
【００２６】
本実施形態のトンネル掘削工法の作用効果は次の通りである。
トンネル外周部が切り溝３により予め縁が切られているため、発破によるトンネルの素掘り面への衝撃や振動を抑制することができる。そのため、切羽１周辺の地山の損傷を抑制でき、素掘り面からの岩盤等の抜け落ちが抑制され、施工中の安全性が向上する。
【００２７】
また、余掘りの発生量を削減することができるため、従来の発破工法に比べて、搬出土量の削減や吹き付けコンクリートのコンクリート量の削減が可能となり、経済的である。
また、衝撃や振動を抑制することにより、近隣への影響も少ない。
【００２８】
さらに、予め切削溝が形成されているため、平滑な切削面を確保することができる。そのため、支保構造等を比較的容易に構築できる。
【００２９】
また、発破工法を採用しているため、機械掘り工法に比べて、工期の短縮化も可能である。
加えて、トンネル外周部の発破が不要となるため、爆薬の量を削減することができ、施工費の低減化も可能である。
【００３０】
切り溝３の切削を、ウォータージェットにより行っているため、粉塵の飛散や、切削に伴う振動等を低減させることが可能となる。
また、ウォータージェットは、地山状況（岩盤の種類等）に応じてハイドロタイプとアブレイシブショットタイプとを使い分けているため、効率的な施工が可能である。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、いわゆる馬蹄形状のトンネルについて説明したが、トンネルの断面形状は限定されるものではなく、例えば、卵型断面、円形断面、楕円形断面、矩形断面であってもよい。
【００３２】
前記実施形態では、ウォータージェットを利用して切り溝を切削する場合について説明したが、切り溝の切削手段は限定されるものではなく、例えば、ドリルにより削孔を連続して形成することで、切り溝を形成してもよい。
【００３３】
前記実施形態では、準備工程の後に切溝工程を実施する場合について説明したが、切溝工程は、準備工程の前に実施してもよい。
【００３４】
前記実施形態では、切り溝を天端および側壁部分に形成するものとし、トンネルの底辺（インバート部分）については、切り溝を形成しないものとしてが、底辺に対しても切り溝を形成してもよい。また、切り溝は、スプリングラインよりも上部のみや、天端部分（肩部よりも上方）のみに形成してもよい。
【００３５】
前記実施形態では、全ての発破孔２に装填される爆薬の量を、発破による掘進距離が切り溝の深さ以下（１ｍ以下）となるように調整するものとしたが、少なくとも切り溝３の近傍に形成された発破孔（外周側の発破孔）２に装填される爆薬の量を、発破による掘進距離が切り溝３の深さ以下となるように調整すればよく、必ずしも全ての発破孔２の発破による掘進距離を切り溝３の深さ以下にする必要はない。つまり、トンネル中央部の発破孔２による発破の掘進距離は、切り溝３の深さよりも大きくてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  切羽
２  発破孔
３  切り溝
４  吹き付けコンクリート
５  ロックボルト
６  鋼製支保工
７  覆工コンクリート
８  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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