(57)【要約】【課題】超大断面トンネルを掘削する場合でも、特別な重量鋼材を使用する必要がなく、また支保工形成の作業性を向上させたトンネル掘削方法を提供する。【解決手段】トンネル側部に相当する導坑を掘削し（Ｓ２１）、その外側及び内側に地山支持用の支保工及び中壁支保工を形成し、その間に導坑を上下に二分する水平支保工を形成する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。次に導坑内の地山支持用支保工上に覆工コンクリートを形成し（Ｓ２５）、導坑内空間の下半分に土を埋め戻し（Ｓ２６）、両導坑間の地山の上半分を掘削して、両導坑間の空間の上面と底面に地山支持用の支保工と水平支保工を形成する（Ｓ２７）。次に中壁支保工の露出部分を一部分ずつ撤去しながら、地山支持用の支保工上にコンクリートを打設して覆工コンクリートを一部分ずつ形成する（Ｓ２８）。次に水平支保工より下側の地山及び埋め戻した土を掘削し（Ｓ２９）、中壁支保工の残部及び水平支保工を撤去する（Ｓ３０）。【選択図】　　図１
2004052408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内空間の少なくとも上面及び側面が覆工コンクリートで覆われたトンネルの掘削方法であって、
掘削すべき前記トンネル内空間の両側部分に相当する導坑を掘削し、
前記導坑の外側に地山支持用の支保工を形成すると共に、内側に補強用の中壁支保工を形成し、
前記地山支持用の支保工と前記中壁支保工との間に、前記導坑内空間を上下に２分する補強用の水平支保工を形成し、
前記地山支持用の支保工における前記水平支保工より下側部分にコンクリートを打設して、前記覆工コンクリートの一部を形成し、
前記導坑の前記水平支保工より下側の部分に土を埋め戻し、
前記両導坑間における前記水平支保工より上側の地山を掘削し、
前記両導坑間に形成された空間の上面及び底面に、地山支持用の支保工び補強用の水平支保工を形成し、
前記水平支保工より上側の露出された前記中壁支保工を一部分ずつ撤去しながら、露出された前記地山支持用の支保工上にコンクリートを打設して、前記覆工コンクリートを一部分ずつ形成し、
前記覆工コンクリートがトンネル全長に亘って形成された後、前記水平支保工より下側の前記地山及び前記埋め戻した土を掘削し、
前記中壁支保工の残部及び前記水平支保工を撤去することを特徴とするトンネル掘削方法。
【請求項２】
前記両導坑間における前記水平支保工より上側の地山を掘削する際に、前記両中壁支保工間に別の中壁支保工を形成し、
これらの中壁支保工における前記水平支保工より上側の露出された部分を一部分ずつ撤去しながら、前記覆工コンクリートを一部分ずつ形成することを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超大断面トンネルの構築に好適なトンネル掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市部においては、交通量を確保するため超大断面トンネルの掘削が必要になっている。
【０００３】
従来、このような超大断面トンネルを掘削する場合には、トンネルを一定の長さずつ掘削し、その都度トンネル内面に鋼製支保工を取り付けると共に、この鋼製支保工上にコンクリートを吹き付けて、地山荷重を支える。
【０００４】
そして、トンネル全長に亘って掘削及び鋼製支保工の取り付けがなされた後、鋼製支保工上にコンクリートを打設して覆工コンクリートを形成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトンネル掘削方法では、掘削断面にかかる地山荷重を鋼製支保工と吹付コンクリートによって保持していたので、超大断面トンネルを掘削する場合には、鋼製支保工にかかる地山荷重が大きくなることから、鋼製支保工に用いるＨ形鋼などの鋼材を大型にする必要があり、このような重量鋼材は運搬や設置が著しく困難になるという問題があった。
【０００６】
また、通常の鋼材を使用する場合には、鋼製支保工の剛性を高くする必要性から、鋼材を重ねて使用するなどの工夫が必要であり、支保工形成作業が面倒になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、超大断面トンネルを掘削する場合でも、支保工として特別な重量鋼材を使用する必要がなく、支保工形成の作業性を向上させたトンネル掘削方法を提供することを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はトンネル掘削方法であり、上記技術的課題を解決するため以下のように構成されている。
【０００９】
すなわち、トンネル内空間の少なくとも上面及び側面が覆工コンクリートで覆われたトンネルの掘削方法であって、掘削すべき前記トンネル内空間の両側部分に相当する導坑を掘削し、前記導坑の外側に地山支持用の支保工を形成すると共に、内側に補強用の中壁支保工を形成し、前記地山支持用の支保工と前記中壁支保工との間に、前記導坑内空間を上下に２分する補強用の水平支保工を形成し、前記地山支持用の支保工における前記水平支保工より下側部分にコンクリートを打設して、前記覆工コンクリートの一部を形成し、前記導坑の前記水平支保工より下側の部分に土を埋め戻し、前記両導坑間における前記水平支保工より上側の地山を掘削し、前記両導坑間に形成された空間の上面及び底面に、地山支持用の支保工び補強用の水平支保工を形成し、前記水平支保工より上側の露出された前記中壁支保工を一部分ずつ撤去しながら、露出された前記地山支持用の支保工上にコンクリートを打設して、前記覆工コンクリートを一部分ずつ形成し、前記覆工コンクリートがトンネル全長に亘って形成された後、前記水平支保工より下側の前記地山及び前記埋め戻した土を掘削し、前記中壁支保工の残部及び前記水平支保工を撤去することを特徴とする。
【００１０】
地山支持用の支保工、中壁支保工及び水平支保工は、通常の鋼材、例えばＨ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ形鋼などを使用できる。
【００１１】
本発明は、まずトンネルの両側部に相当する導坑を所定長ずつ、又はトンネル全長に亘って掘削し、その外内側に地山支持用の支保工及び補強用の中壁支保工を所定長ずつ又は全長に亘って形成した後、両導坑間の地山を掘削するので、両導坑間の地山掘削時における支保工全体の耐荷重は従来より増大している。
【００１２】
また、水平支保工より上側における覆工コンクリートの打設は、中壁支保工を一部分ずつ撤去しながら行うので、コンクリート打設場所周辺の地山荷重を、地山支持用の支保工と、コンクリート打設場所の後方に形成された覆工コンクリートと、コンクリート打設場所の前方における中壁支保工の未撤去部分とで支持するので、従来より大きな地山荷重を保持できる。
【００１３】
従って、超大断面トンネルを掘削する場合でも、従来に比べて各支保工に要求される強度及び剛性を小さく抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル掘削方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明に係るトンネル掘削方法は、図１１に示すように、トンネル内空間１０の少なくとも上面及び側面が、覆工コンクリート１１で覆われているトンネル１の構築に適用される。なお、ここではトンネル１の底面もインバートコンクリート１３で覆われている。
【００１６】
次に、図１のフローチャート及び図２〜図８の施工図を参照して、超大断面トンネル１の掘削方法を説明する。この場合は、図１に示すように、まず掘削すべきトンネル内空間１０の両側部分に相当する導坑４０，４０（図２参照）を、例えば１ｍ程度の所定長だけ掘削する（ステップ２１）。これらの導坑４０，４０の形状及び断面積は、超大断面トンネル１の形状、大きさ、施工条件などに応じて適宜設定する。
【００１７】
次に、これらの導坑４０，４０の外側に、地山４５を支持するべく地山支持用の支保工４１，４１を形成すると共に、内側に補強用の中壁支保工４２，４２を形成する（ステップ２２）。
【００１８】
上記地山支持用の支保工４１，４１及び中壁支保工４２，４２、並びにこれ以降の説明で使用する各支保工は、通常の大きさのトンネル掘削で使用されている鋼材を使用する。この鋼材としては、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ形鋼などが使用されている。
【００１９】
次に、地山支持用の支保工４１，４１と中壁支保工４２，４２との間に、導坑４０，４０を上下に２分する補強用の水平支保工４４，４４を形成する（ステップ２３）。
【００２０】
この後、上記導坑４０，４０の所定長の掘削（ステップ２１）、地山支持用の支保工４１，４１及び中壁支保工４２，４２の形成（ステップ２２）、水平支保工４４，４４の形成（ステップ２３）を繰り返し行い、トンネル全長に亘って各支保工４１，４２，４４を形成する（ステップ２４）。
【００２１】
次に、上記で形成した地山支持用の支保工４１，４１のうち、水平支保工４４，４４より下側部分４１ａ，４１ａにコンクリートを打設して（図３参照）、覆工コンクリート１１の一部１１ａ，１１ａを形成する（ステップ２４）。
【００２２】
次に、導坑４０，４０の水平支保工４４，４４より下側部分に土４６，４６（図４参照）を埋め戻す（ステップ２５）。これによって、水平支保工４４，４４の耐荷重が増大する。
【００２３】
次に、両導坑４０，４０間における地山４５のうち、略上半分、すなわち、水平支保工４４，４４より上側の部分を掘削し（図５及び図６参照）、掘削により形成された両導坑４０，４０間の空間４７における上面と底面に、地山支持用の支保工４８と補強用の水平支保工４９とを形成すると共に、地山支持用の支保工４８と水平支保工４９間に、補強用の中壁支保工５０を形成する（ステップ２６）。この中壁支保工５０は、トンネル断面積に応じて１又は２以上設けることができるが、場合によっては設けなくてもよい。
【００２４】
次に、導坑４０，４０内における中壁支保工４２，４２のうち、水平支保工４４，４４より上側の露出された部分４２ａ，４２ａ（図７参照）、及び導坑４０，４０間の中壁支保工５０を、掘削方向に対する後側から一部分ずつ、例えば１ｍ程度の所定長さＬずつ撤去しながら（図８参照）、水平支保工４９，４９より上側の露出された地山支持用の支保工４１，４８上にコンクリートを打設して（図９参照）、覆工コンクリート１１を一部分ずつ、ここでは所定長さＬずつ形成する（ステップ２７）。
【００２５】
この作業を繰り返して、覆工コンクリート１１をトンネル全長に亘って形成する。なお、中壁支保工４２ａ，５０の一部撤去は、その前行程で形成した覆工コンクリート１１の強度発現後に行う。
【００２６】
次に、水平支保工４４，４９より下側の地山４５、及び埋め戻した土４６，４６を掘削する（図９参照）（ステップ２８）。続いて、中壁支保工４２，４２の残部分４２ｂ，４２ｂ、及び水平支保工４４，４９を完全に撤去する（ステップ２９）。これにより、トンネル内空間１０が全体的に形成される（図１０参照）。
【００２７】
本実施形態では、次に、上記形成されたトンネル内空間１０の底面にコンクリートを打設して、インバートコンクリート１３を形成する（図１１参照）（ステップ３０）。これにより、超大断面トンネル１の構築が完成する。
【００２８】
このように、本発明のトンネル掘削方法によれば、まずトンネルの両側部に相当する導坑４０，４０を１ｍ程度の所定長掘削し、その外内側に地山支持用の支保工４１及び補強用の中壁支保工４２，５０を形成した後、両導坑４０，４０間の地山４５を掘削するので、従来に比べて掘削時における支保工全体の耐荷重が増大する。
【００２９】
また、覆工コンクリート１１のコンクリート打設作業は、中壁支保工４２，５０を一部分ずつ撤去しながら行うので、コンクリート打設場所周辺の地山荷重を、コンクリート打設近傍の地山支持用の支保工４１，４８と、コンクリート打設場所より後方における既設の覆工コンクリート１１と、コンクリート打設場所より前方における中壁支保工４２，５０の未撤去部分とで支持するので、従来より大きな地山荷重を保持できる。
【００３０】
従って、横幅２０ｍ程度以上、高さ１０ｍ程度以上、総掘削断面積２００ｍ２程度以上の超大断面トンネルを掘削する場合でも、従来に比べて各支保工に要求される強度及び剛性を小さく抑えることができる。
【００３１】
そのため、支保工として特別な重量鋼材を使用する必要がなく、通常の鋼材を使用できるので、支保工用鋼材の運搬及び設置が容易になると共に、鋼材を重ねて使用するなどの工夫が不要になるので、支保工形成作業が容易になり、コストダウンが可能になる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、導坑４０，４０を所定長ずつ掘削して、その都度地山支持用の支保工４１及び中壁支保工４２を形成する場合について説明したが、場合によっては導坑４０，４０をトンネル全長に亘って掘削した後、地山支持用の支保工４１及び中壁支保工４２を形成することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、まずトンネルの両側部に相当する導坑を掘削し、その外内側に地山支持用の支保工及び補強用の中壁支保工を形成した後、両導坑間の地山を掘削するので、支保工全体の耐荷重が増大する。
【００３４】
また、覆工コンクリートのコンクリート打設は、中壁支保工を一部分ずつ撤去しながら行うので、コンクリート打設場所周辺の地山荷重を、その周辺の地山支持用の支保工と、コンクリート打設場所の後方における既設の覆工コンクリートと、コンクリート打設場所の前方における中壁支保工の未撤去部分とで支持するので、大きな地山荷重を保持できる。
【００３５】
従って、超大断面トンネルを掘削する場合でも、従来に比べて各支保工に要求される強度及び剛性を小さく抑えることができるので、支保工用鋼材として特別な重量鋼材を使用する必要がなく、通常の鋼材を使用できる。
【００３６】
これにより、支保工用鋼材の運搬及び設置が容易になると共に、各支保工の施工に際して鋼材を重ねて使用するなどの工夫が不要になるので、支保工形成の作業性を向上させることができ、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル掘削方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図３】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図４】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図５】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図６】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図７】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図１０】本発明に係るトンネル掘削方法の作業工程を示す図である。
【図１１】本発明に係るトンネル掘削方法を適用した超大断面トンネルを示す断面図である。
【符号の説明】
１　超大断面トンネル
１０　トンネル内空間
１１　覆工コンクリート
４０　導坑
４１，４８　地山支持用の支保工
４２，５０　中壁支保工
４４，４９　水平支保工
４５　地山
４６　埋め戻した土
【図１】
2004052408.tif 000003
【図２】
2004052408.tif 000004
【図３】
2004052408.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004052408.tif 000009
【図８】
2004052408.tif 000010
【図９】
2004052408.tif 000011
【図１０】
2004052408.tif 000012
【図１１】
2004052408.tif 000013