(57)【要約】【課題】高い剛性により優れた支保効果を発揮し、しかも余掘りを少なくして低コスト化及び工期短縮を可能とする掘削切羽の補強工法を提供する。【解決手段】掘削機で掘削されたトンネルＴの切羽上方のアーチ状面へ押込装置８に押込補助具７を介して装着した矢板１を掘進方向へ放射状に２５°傾斜させて押し込み、矢板１はその先端部で地盤Ｇに食い込みながら地山内に没入される。矢板１はトンネルＴ中心からアーチ状面のおよそ１２０°の角度に渡って等間隔に打設され、しかも前後の矢板１が千鳥状に配置されるように左右位置をずらして交互に打設される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを掘削する際、掘削切羽から前上方の地山内へ複数の矢板をその板面がトンネルの掘削内面と略並行となるように打設し、同各矢板の広面積の板面で地山の土圧を受けて地盤の緩みを防止できるようにした掘削切羽の補強工法。
【請求項２】
地山内に埋入される各矢板が千鳥状に配置されるように矢板を打設する請求項１記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項３】
矢板が、その板面に複数の穴を形成し、地山に埋入後土砂が穴を通じて地盤を連結して強固に補強できるようにしたものである請求項１又は２記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項４】
矢板が、その板面に押込方向と反対方向を逆止する複数の逆止爪を形成し、地山に埋入後前記逆止爪で地盤と掛止して強固に補強できるようにしたものである請求項１〜３いずれか記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項５】
矢板が、その先端部を鋭利に形成し、地山へ円滑に埋入できるようにしたものである請求項１〜４いずれか記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項６】
矢板が、その先端部にビットを取り付け、地山へ円滑に埋入できるようにしたものである請求項１〜５いずれか記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項７】
矢板が、その板面に凹所を長手方向へ沿って形成し、同凹所に複数の穴が形成された管部材を嵌着し、打設後に前記管部材で補強材を地盤へ注入して強固に補強できるようにしたものである請求項１〜６いずれか記載の掘削切羽の補強工法。
【請求項８】
油圧又は空気圧で矢板を押し込めることができる略Ｔ字状の押込補助具を脱着自在に取り付けた押込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘削する際、掘削切羽前方の地山を補強して地盤の緩みを防止する掘削切羽の補強工法に関し、詳しくは高い剛性により優れた支保効果を発揮し、しかも余掘りを低減できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特殊地山や不良地山等におけるトンネル掘削に際し、掘削切羽や天井面の地盤が自立しない地質、又は崩落の恐れのある地質の地山を補強して地盤の緩みを防止する補強工が行なわれている。
【０００３】
補強工としては、掘削切羽から中空の自穿孔ボルトや打込みボルト等のフォアパイリング用ロッドを斜め前方へ打設後ウレタンを圧入するフォアパイリング工法，掘削切羽の前方外周部に鋼管を斜め前方へ継足打設後セメント系薬液やウレタンを圧入するＡＧＦ工法，トンネルの掘削面外周に小口径の鋼管を水平に埋設してセメントミルクを注入するパイプルーフ工法が知られている。
【０００４】
ところで、これらの工法はいずれも押込部材として細長いロッド状の鋼材を用いるから、地山の土圧を受ける面積が小さくて剛性が低く、地盤の状態によっては支保効果が不十分となる場合があった。また、打設後にウレタンやセメント等の補強材を注入するから、作業工程が増えて工期が長期化していた。特にパイプルーフ工法では鋼管を水平に打設するから、打設箇所を確保するためにトンネル断面を拡幅する必要があり、余掘りが大きくなってより工期が長くなるとともに工費が高くなる問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、高い剛性により優れた支保効果を発揮し、しかも余掘りを少なくして低コスト化及び工期短縮を可能とする掘削切羽の補強工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  トンネルを掘削する際、掘削切羽から前上方の地山内へ複数の矢板をその板面がトンネルの掘削内面と略並行となるように打設し、同各矢板の広面積の板面で地山の土圧を受けて地盤の緩みを防止できるようにした掘削切羽の補強工法
２）  地山内に埋入される各矢板が千鳥状に配置されるように矢板を打設する前記１）記載の掘削切羽の補強工法
３）  矢板が、その板面に複数の穴を形成し、地山に埋入後土砂が穴を通じて地盤を連結して強固に補強できるようにしたものである前記１）又は２）記載の掘削切羽の補強工法
４）  矢板が、その板面に押込方向と反対方向を逆止する複数の逆止爪を形成し、地山に埋入後前記逆止爪で地盤と掛止して強固に補強できるようにしたものである前記１）〜３）いずれか記載の掘削切羽の補強工法
５）  矢板が、その先端部を鋭利に形成し、地山へ円滑に埋入できるようにしたものである前記１）〜４）いずれか記載の掘削切羽の補強工法
６）  矢板が、その先端部にビットを取り付け、地山へ円滑に埋入できるようにしたものである前記１）〜５）いずれか記載の掘削切羽の補強工法
７）  矢板が、その板面に凹所を長手方向へ沿って形成し、同凹所に複数の穴が形成された管部材を嵌着し、打設後に前記管部材で補強材を地盤へ注入して強固に補強できるようにしたものである前記１）〜６）いずれか記載の掘削切羽の補強工法
８）  油圧又は空気圧で矢板を押し込めることができる略Ｔ字状の押込補助具を脱着自在に取り付けた押込装置
にある。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、掘削切羽のアーチ状面に沿って複数の矢板を斜め前方へ等間隔おいて打設することで、地山へアーチ状に埋入された各矢板の板面でもって土圧を受けて地盤の緩みを防止する。従って、土圧の受け面積が従来のロッド状の鋼材と比較して増大するから、矢板が有する高い剛性により支保効果が極めて優れ、補強材の注入を特段必要としないから工期が短縮され、矢板は斜め前方へ打設するから余掘りの必要がなく工期短縮及び低コスト化を図ることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の矢板は、埋入する複数の矢板が前後それぞれを横方向へ位置をずらして千鳥状に配置されるように打設すると、バランス良くより強固な補強が行える。矢板としては、軽量且つ高剛性の鋼製矢板が用いられ、寸法としては幅２００〜３００ｍｍ，長さ３ｍ程度が望ましい。
【０００９】
その矢板の板面には複数の穴を所定間隔おいて形成すると、地山に埋入後地盤が前記穴を通じて連結して埋入強度を向上できて好ましい。また、矢板の先端部を断面鋭角に形成したり先端部にビットを設けると、地盤が硬質でも低押込力で円滑に打設できる。さらに、矢板の板面に長手方向へ沿って凹みを形成し、同凹みに複数の穴が形成された管部材を取り付けると、打設時に前記管部材で補強材を地盤へ注入して埋入強度をより高めることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図１は実施例の地山の補強を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は実施例の矢板打設後の天井面の説明図、図４，５は実施例の矢板の平面図、図６は図４，５のＡ−Ａ断面図、図７は図４，５のＢ−Ｂ断面図、図８は実施例の管部材の一部切欠説明図、図９は実施例の押込装置の説明図、図１０は実施例の押込補助具の平面図である。
【００１１】
図中、１は矢板、２は鋭角部、２ａはビット、３は連通穴、４は逆止爪、５は凹所、６は管部材、６ａは中空部、６ｂは注出孔、６ｃは鋭角部、６ｄはネジ部、７は押込補助具、７ａは矢板取付部、７ｂは挿着部、８は押込装置、８ａは押込部、８ｂはガイド、９は補強材注入装置、９ａはパイプ、１０は補強材、Ｃはコンクリート、Ｇは地盤、Ｔはトンネルである。
【００１２】
本実施例の矢板は、図４〜８に示すように長さ３０００ｍｍ、幅２８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの長尺の軽量鋼板からなり、先端を４０〜５０°の角度に切断して鋭角部２を形成したり２０〜３０°の角度の刃先を有するビット２ａが取り付けられ、板面には直径６０ｍｍの連通孔３を長手中心に対して左右交互３００ｍｍ間隔で複数形成され、同各連通孔３には押込方向と反対方向を逆止する逆止爪４がそれぞれ形成され、長手中心部には約２２ｍｍの深さの凹所５が長手方向に渡って形成されている。
【００１３】
この凹所５には、直径２１．７ｍｍ、内径１４．３ｍｍ、長さ３０００ｍｍの中空部６ａを有する管部材６をその後端が矢板１より５０ｍｍ突出するように嵌着している。管部材６の外周には直径６ｍｍの注出孔６ｂが１００ｍｍ間隔で複数形成され、先端部には１２０°の角度に加工された鋭角部６ｃが形成され、後端部内面にはネジ部６ｄが螺刻されている。
【００１４】
押込補助具７は、図１０に示すように前部は前記矢板１の後端が当接できる平板状の矢板取付部７ａが形成され、後部は従来のドリルジャンボ等に備えられるロックボルトを押し込む押込装置８のロッド状の押込部８ａを挿入して連結できる挿着部７ｂが形成されている。又、押込装置８の先端部には矢板１を支持するガイド８ｂが取り付けられている。
【００１５】
本実施例では、図１に示すように掘削機で掘削されたトンネルＴの切羽上方のアーチ状面へ押込装置８に押込補助具７を介して装着した矢板１を掘削方向へ放射状に２５°傾斜させて押し込み、矢板１はその先端部の鋭角部２で地盤Ｇに食い込みながら地山内へ没入される。
【００１６】
矢板１は、図２に示すようにトンネルＴ中心からアーチ状面のおよそ１２０°の角度に渡って５００ｍｍ間隔に打設され、しかも図３に示すように前後の矢板１が千鳥状に配置されるように左右位置をずらして１列当たり２５枚と２４枚交互に前後１０００ｍｍ間隔で打設される。
【００１７】
矢板１の打設後は、必要に応じて管部材６のネジ部６ｄに補強材注入装置９のパイプ９ａを接続してウレタン等の発泡合成樹脂やセメントミルク等の補強材１０を所要量圧入し、管部材６の中空部６ａを通って各注出孔６ｂから注出された補強材１０が地盤Ｇ内に浸透硬化し、地山が強固に補強される。この工程を掘削とともに継続して地盤Ｇの緩みのない補強されたトンネルＴが構築される。
【００１８】
本実施例はこのように構成したから、掘削切羽のアーチ状面に沿って複数の矢板１を斜め前方へ等間隔おいて打設することで、地山へアーチ状に埋入された各矢板１の板面でもって土圧を受けて地盤Ｇの緩みが防止される。従って、土圧の受け面積が従来のロッド状の鋼材と比較して著しく増大するから、矢板１が有する高い剛性により支保効果が極めて優れ、矢板１は斜め前方へ打設するから余掘りの必要がなく工期短縮及び低コスト化を図ることが可能となった。
【００１９】
また、地山内に埋入される各矢板１を千鳥状に配置したからバランス良くより強固に補強され、矢板の板面に形成した複数の連通穴３により地山に埋入後土砂が連通穴３を通じて地盤Ｇを連結して強固に補強でき、しかも矢板１の板面に形成した複数の逆止爪４により地山に埋入後前記逆止爪４で地盤Ｇと掛止して強固に補強でき、さらに矢板の先端部を鋭利に形成したから地山に円滑に埋入でき、押込力を低減できた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば高い剛性により優れた支保効果を発揮し、しかも余掘りを少なくして低コスト化及び工期短縮を同時に可能とする掘削切羽の補強工法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の地山の補強を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例の矢板打設後の天井面の説明図である。
【図４】実施例の矢板の平面図である。
【図５】実施例の他の例の矢板の平面図である。
【図６】図４，５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図４，５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】実施例の管部材の一部切欠説明図である。
【図９】実施例の押込装置の説明図である。
【図１０】実施例の押込補助具の平面図である。
【符号の説明】
１  矢板
２  鋭角部
２ａ  ビット
３  連通孔
４  逆止爪
５  凹所
６  管部材
６ａ  中空部
６ｂ  注出孔
６ｃ  鋭角部
６ｄ  ネジ部
７  押込補助具
７ａ  矢板取付部
７ｂ  挿着部
８  押込装置
８ａ  押込部
８ｂ  ガイド
９  補強材注入装置
９ａ  パイプ
１０  補強材
Ｃ  コンクリート
Ｇ  地盤
Ｔ  トンネル
【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】
2004250999.tif 000009
【図８】
2004250999.tif 000010
【図９】
2004250999.tif 000011
【図１０】
2004250999.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月25日(2003.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004250999.tif 000013