(57)【要約】【課題】地山に密着し、地山支持面積を従来の５〜６倍にすることもでき、Ｈ型鋼製支保面のフランジ面とほぼ同一面に形成でき、簡単に曲げ加工ができ、固定・着脱自在が可能で、しかも、使用することによって支保工の機能が改善できるＨ型鋼製支保工の底板に代替する、地山荷重の支持装置を開発・提供する。【解決手段】トンネルのＨ型鋼製支保工の材端付近を含めて所定の位置に設置する地山荷重の支持装置であって、Ｈ型鋼製支保工Ｘの所定の位置に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジＹに、それぞれ跨がる底座１、１を坑口側Ａと切羽側Ｂに設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置であり、Ｈ型鋼製支保工を、切羽において建込むに当たり、坑口側Ａに、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジに底座を設け、切羽側Ｂには、該支保工のフランジ端面を覆う平板状の底板２を設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置。【選択図】　　　　　図２
2004137809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルのＨ型鋼製支保工の材端付近を含めて所定の位置に設置する地山荷重の支持装置であって、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）の所定の位置に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工（Ｘ）の上下フランジ（Ｙ）に、それぞれ跨がる底座（１）、（１）を坑口側（Ａ）と切羽側（Ｂ）に設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＨ型鋼製支保工を、切羽において建込むに当たり、坑口側（Ａ）に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジ（Ｙ）に底座（１）を設け、切羽側（Ｂ）には、該支保工（Ｘ）のフランジ（Ｙ）端面を覆う平板状の底板（２）を設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＨ型鋼製支保工を、切羽において建込むに当たり、坑口側（Ａ）に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジ（Ｙ）に底座（１）を設け、切羽側（Ｂ）には、該支保工（Ｘ）のフランジ（Ｙ）端側面を覆う平板状の側板（３）を設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置。
【請求項４】
トンネルのＨ型鋼製支保工に設置する地山荷重の支持装置であって、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）のフランジに、矩形の薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工（Ｘ）の上下フランジ（Ｙ）に、跨がる底座（１）、（１）を坑口側（Ａ）と切羽側（Ｂ）の両方、あるいは、片方に設けるに当たり、そのＵ字型に折り曲げた底座（１）の取り付け線（４）を描出したことを特徴とする地山荷重の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｈ型鋼製支保工に作用する地山荷重を広範囲に分散支持する支持装置に関するものであり、特に、底板に代替する薄鋼板のＵ字型底座からなる地山荷重の支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｈ型鋼製支保工は、トンネルの掘削直後に切羽の天盤から作用する荷重を支保工端の底板に伝達し、底板の反力によって掘削した地山を安定化するように使用している。支保工に作用する荷重は、時間の経過に伴う地山の緩みによって増加し、底板の反力も共に増加する。
【０００３】
Ｈ型鋼製支保工の材端に端面を覆うように設けた底板は、その底面に作用する支圧応力によって荷重をトンネル周辺の地山へ伝達するメカニズムになっている。
【０００４】
端面に底板を取付けたＨ型鋼製支保工は、底板に作用する支圧応力によって地山荷重に対抗するから、底板は面積を大きくする方が有利になる。しかし、支保工端の断面積を大きく超えるような底板は、通常使用しない。
【０００５】
これは、底板を大きくすればする程、底板は地山になじみにくくなり、地山との密着性が阻害されるようになるし、支保の運搬や切羽での建込みにも支障して、不利は免れないからである。
【０００６】
その上、底板が支保工の端面からはみ出す程、底板は変形しやすくなり、支保工は沈下して荷重支持にも影響すようになる。ウィングリブ支保工とウィングパイプ支保工は、軟弱地盤における大荷重用として、支持力の増大が図れる支保工である。底板付き支保工やウィングリブ支保工、ウィングパイプ支保工などは、地山条件に応じて選択、使用されている。
【０００７】
底板が鋼板になる支保工は、支保工の建込みに当たり、底板の剛性によって地山との間に隙間が残り易く、荷重を地山へ伝達するには、底板が地山に密着するまで支保工に変位を許容しなければならない。この変位は、トンネルの施工に通常支障しないとして、許容されている。
【０００８】
しかし、トンネルの支保材として吹付けコンクリートが多用されるようになり、その長所が地山との密着性にあると認められるようになった現在では、吹付けコンクリートに併用するＨ型鋼製支保工の地山密着性が劣ることは好ましいことではない。
【０００９】
底板に作用する支圧応力は、地山の耐力以上には地山を支持できないから、トンネルを掘削する地山が軟弱になるにつれ、底板だけでは地山荷重に対応できなくなる。このような場合には、ウィングリブまたはウィングパイプの付いた支保工やウォールプレート、ウォールビームなどの補強材が使用される。これらは、いずれも支保工の地山支持面積を大きくして地山の支持力を増大しようとする手段に用いられる。
【００１０】
しかし、鋼材の多用になる支保部材は、剛性が大きいため、地山との密着性に難点の残ることは避けられない。薄鋼板を利用したウィングパイプ支保工は、ウィングパイプの中に吹付けコンクリートを吹込んで地山との密着性を向上させた支保工である。
【００１１】
トンネルの施工にＮＡＴＭが定着し、地山との密着性が評価される吹付けコンクリート工が主なる施工手段として採用されようになった現在では、吹付けコンクリートに併用される各種の支保材料は、地山との密着性の観点から見直されることが必要である。Ｈ型鋼製支保工がＮＡＴＭ以前の矢板工法時代の形態のままになっているところには、改善の余地がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明は、上記の欠点を除去し、地山に密着し、地山支持面積を従来の５〜６倍にすることもでき、Ｈ型鋼製支保面のフランジ面とほぼ同一面に形成でき、簡単に曲げ加工ができ、固定・着脱自在が可能で、しかも、使用することによって支保工の機能が改善できるＨ型鋼製支保工の底板に代替する、地山荷重の支持装置を開発・提供するものである。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】
この発明は、Ｈ型鋼製支保工に作用する地山荷重が、切羽で支保工を建込んだ直後は、小さく、時間の経過に伴って次第に増加する荷重であることに着目し、底板の在り方を当初から地山との密着性は良好であるが、その接地面積は小さく、時間が経過するにつれて接地面積が増えて支保工の地山支持力が増大する性質を持つようにした、矩形の薄鋼板の曲げ加工に成るＵ字型底座である。この底座は、支保工端部付近を含めて所定の位置に取付け、吹付けコンクリートをＵ字型底座内へ吹込み、地山との密着性のよい吹付けコンクリートと時間の経過に伴う強度発現性とによって地山を共同支持するものである。また、この底座は、支保工のフランジ面より突出することなく、トンネルの掘削断面を余掘りする必要がないよう構成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
そこで、この発明の一実施例を図１に従って詳述すると、トンネルのＨ型鋼製支保工の材端付近に設置する地山荷重の支持装置であって、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）の材端付近に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工（Ｘ）の上下フランジ（Ｙ）に、それぞれ跨がる底座（１）、（１）を坑口側（Ａ）と切羽側（Ｂ）に設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置から構成されるものである。底座（１）はフランジ面に沿っており、その地山支持面積は、トンネル軸方向によって確保する。
【００１５】
この実施例では、底板を用いず、Ｕ字型の底座をフランジ（Ｙ）間に、底開きに、それぞれ対称に取り付ける。支保工の建込みには、底板がないから地山の密着性はよいが、当初の地山支持力は小さい。この状態で、支保工に吹付けコンクリートが吹付けられる。Ｕ字型の底座内に吹き込まれた吹付けコンクリートは、底開きのＵ字型の底座による閉塞効果（アーチング）によって、吹付けコンクリートに未だ強度が発現しない段階でも地山支持力を発揮する。
【００１６】
時間の経過によって吹付けコンクリートに強度が発現すれば地山の支持能力は向上する。底開きのＵ字型の底座の底面積は、底板面積の２〜３倍にすることは容易である。しかも、Ｕ字型の底座の地山側外側面を支保工のフランジ面とほぼ同一面を形成するようになっているから、ウィングリブ付き支保工のように地山を掘り越して建込む必要がない。図２は、底座の地山支持面積を増大する必要がある場合、または、支保部材を継ぎ足す必要がある場合などにおいて、支保工の端部付近以外にも底座を設けた例である。吹付けコンクリートの投入により、共に一体化して地山を支持する。
【００１７】
次に、この発明の他の実施例を図３に従って詳述すると、請求項１に記載のＨ型鋼製支保工を、切羽において建込むに当たり、坑口側（Ａ）に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジ（Ｙ）に底座（１）を設け、切羽側（１）には、該支保工（Ｘ）のフランジ（Ｙ）端面を覆う平板状の底板（２）を設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置から構成されるものである。
【００１８】
この発明は、Ｈ型鋼製支保工の切羽側にＵ字型の底座を用いず、平板状の底板（２）、即ち、半截の底板を取付け、坑口側にだけ、Ｕ字型の底座（１）を設けたものである。　この平板状の底板（２）は、小さくとも従来型の底板を用いることにより、支保工（Ｘ）の建込みに際し、地山へのめり込みを減らすよう意図したものである。　この発明は、前述の実施例に比べて地山支持力は減少するが、いずれを用いるかは地山条件から定まるものである。
【００１９】
さらに、この発明の他の実施例を図４に従って詳述すると、請求項１に記載のＨ型鋼製支保工を、切羽において建込むに当たり、坑口側（Ａ）に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工の上下フランジ（Ｙ）に底座（１）を設け、切羽側（１）には、該支保工（Ｘ）のフランジ（Ｙ）端側面を覆う平板状の側板（３）を設けたことを特徴とする地山荷重の支持装置から構成されるものである。
【００２０】
この発明の場合、平板状の側板（３）とフランジ内面およびウェブ側面に囲まれた空間の吹付けコンクリートには閉塞効果が小さい。しかし、支保工を切羽の鏡面に接して建込むことを可能にする利点がある。
【００２１】
さらに、この発明になる底座を図５に従って詳述すると、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）の材端付近を含めて所定の位置に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工（Ｘ）の上下フランジ（Ｙ）に、それぞれ跨がる底座（１）、（１）を坑口側（Ａ）と切羽側（Ｂ）の両方、あるいは片方に設けるに当たり、そのＵ字型に折り曲げた底座（１）の取り付け線（４）を描出し、矩形の薄鋼板になるＵ字型の底座を底開きになるように取付け可能にしたことを示したものである。
【００２２】
尚、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）の材端付近を含めて所定の位置に、薄鋼板をＵ字型に折り曲げて、該支保工（Ｘ）の上下フランジ（Ｙ）を取り付ける手段は、溶接、ボルト・ナットで締めつけ固定する等、固定手段は特に限定しない。また、底開きに取付けた底座（１）内には、吹付けコンクリートが充填されるものである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によると、Ｕ字型の底座（１）内に吹き込まれた吹付けコンクリートは、地山に密着しているから、地山荷重は建込み直後から支保工（Ｘ）に作用し、これによって、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）は、吹付けコンクリートと協力して地山支持効果を発揮するものである。
【００２４】
また、Ｕ字型の底座（１）は、複数箇所用いることにより、地山支持面積を従来の底板の５〜６倍にすることは容易であり、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）の地山支持能力が向上する。
【００２５】
さらに、Ｕ字型の底座（１）の地山側外側面は、Ｈ型鋼製支保工（Ｘ）のフランジ面とほぼ同一面に位置するから、支保工の建て込みにあたって、地山を掘り越す必要がなく、トンネルの掘削に余掘りを作らない。
【００２６】
そして、Ｕ字型の底座（１）は、矩形の薄鋼板の曲げ加工によって、作成できるため、製造は容易、かつ少量の使用鋼材で面積の大きいＵ字型の底座を得ることができる。
【００２７】
また、Ｕ字型の底座（１）は、溶接にて容易に取り付けができ、ボルト・ナットを用いれば、着脱可能な取り付けができる。
【００２８】
さらに、Ｕ字型の底座（１）の使用によって支保工の機能が改善でき、しかも支保工の制作費は、底板付き支保工に同様である等極めて有益なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】この発明の取付けの態様を示す説明図である。
【図６】この発明の全体像を示す説明図である。
【符号の説明】
１　底座
２　平板状の底板
３　平板状の側板
４　底座（１）の取り付け線
Ａ　坑口側
Ｂ　切羽側
Ｘ　Ｈ型鋼製支保工
Ｙ　フランジ
【図１】
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【図２】
2004137809.tif 000004
【図３】
2004137809.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004137809.tif 000007
【図６】
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