(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
完成トンネルの設計断面より小断面の小トンネルを、前記完成トンネルの設置対象の地山に先行構築して貫通させる小トンネル構築工程と、
該小トンネル構築工程の後に、前記小トンネル内から、前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良施工を行う地山改良工程と、
前記地山改良工程と並行して、前記地山のうち改良施工が行われた部分の内方を順次掘削し、前記小トンネルを拡幅して前記完成トンネルを構築する完成トンネル構築工程と、を備え、
前記地山改良工程では、前記小トンネルの一方の坑口の外部に改良材の注入装置が設置され、一方の端部が前記注入装置に接続されて他方の端部側が前記小トンネルに挿入されたパイプを使用して、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって順次前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良材を注入し、
前記完成トンネル構築工程では、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって地山の掘削を行うことを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネルの構築方法であって、
前記地山改良工程では、改良施工は止水施工であり、前記改良材の注入装置は、止水材の注入設備であることを特徴とするトンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを構築するための方法に関し、特に、湧水性地山にトンネルを構築するためのものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、山岳トンネルのような岩盤内に形成されるトンネルを掘削するには、ＮＡＴＭ工法が用いられている。ＮＡＴＭ工法で、施工中においても止水を要求される場合、切羽面が湧水性地山に達したら、切羽の前方に対して止水剤を注入する等の予備工事を行って止水を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした場合、切羽進行を停止するとともに、トンネル内にボーリングマシンを導入して切羽付近から、切羽前方への削孔、止水剤注入を行う必要がある。この方法では、切羽に設置できるボーリングマシンの台数も制約され、このため、工期が大幅に遅延するとともに、施工が著しく煩雑となり、コスト面においても問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、湧水性地山、あるいは、軟弱性地山に対して、短工期で、かつ、施工の煩雑性が増大することなく止水トンネルを急速に構築することができるような方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載のトンネルの構築方法は、完成トンネルの設計断面より小断面の小トンネルを、前記完成トンネルの設置対象の地山に先行構築して貫通させる小トンネル構築工程と、該小トンネル構築工程の後に、前記小トンネル内から、前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良施工を行う地山改良工程と、前記地山改良工程と並行して、前記地山のうち改良施工が行われた部分の内方を順次掘削し、前記小トンネルを拡幅して前記完成トンネルを構築する完成トンネル構築工程と、を備え、前記地山改良工程では、前記小トンネルの一方の坑口の外部に改良材の注入装置が設置され、一方の端部が前記注入装置に接続されて他方の端部側が前記小トンネルに挿入されたパイプを使用して、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって順次前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良材を注入し、前記完成トンネル構築工程では、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって地山の掘削を行うことを特徴としている。
【０００６】
このような構成により、小トンネル拡幅時には、すでに地山が改良された状態となっているために、切羽を常に安定させておくことができ、切羽を停止して止水工事を行う等の必要がない。
【０００８】
このような構成により、改良施工と、小トンネルの拡幅を同時並行的に行うことができる。
【０００９】
請求項２記載のトンネルの構築方法は、請求項１に記載のトンネルの構築方法であって、前記地山改良工程では、改良施工は止水施工であり、前記改良材の注入装置は、止水材の注入設備であることを特徴としている。
【００１０】
これにより湧水性地山に良好に対処することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である構築方法が適用されたトンネル（完成トンネル）１の施工途中の断面図である。このトンネル１は、湧水性地山を含む地山Ｇ内に形成されるものであり、先進導坑としての小トンネル２を構築した後に、この小トンネル２を拡幅して形成されるものである。以下、トンネル１の構築手順の詳細について説明する。
【００１８】
トンネル１を構築するには、図２に示すように、まず、その設置対象の地山Ｇに対して小トンネル２を形成する。この小トンネル２は、完成トンネル１の設計断面よりも小断面のものとされており、なおかつ、シールドタイプのトンネルボーリングマシン３を利用して施工される。ここで、小トンネル２掘削時に湧水性地山に遭遇した場合には、止水のためのセグメント覆工を行い、これにより、地山の水系を変えないようにする。
【００１９】
そして図３に示すように、小トンネル２の掘削が終了したら、図４に示すように、小トンネル２の一端側から順次、地山Ｇに向けて削孔を行って孔部４，４，…を形成し、これら孔部４，４，…を通じ、パイプ等を利用して、外部の注入設備５から地山Ｇの内部に向けて止水剤の注入を行っていく。この場合、止水剤の注入対象部分６は、構築すべき完成トンネル１の周壁面１ａの外方の部分とする。これにより、完成トンネル１の周壁面１ａの構築対象位置の外方の地山Ｇが止水改良されることとなる。また、この場合、孔部４，４，…の削孔時に湧水が確認された箇所にのみ止水剤の注入を行い、湧水が確認されない箇所には止水剤を注入しないこととする。
【００２０】
そして、図４に示したように、小トンネル２に沿って所定距離に亘って止水改良が完了したら、図１のように、それに後続する部分について小トンネル２の一端側から、地山Ｇのうち止水改良された部分７の内方を掘削していき、小トンネル２の拡幅を行う。これにより、小トンネル２の一端側から、完成トンネル１と同一断面のトンネルを形成していく。この場合、小トンネル２の拡幅には、ＮＡＴＭ工法を用いることとする。
【００２１】
そして、図５のように、止水改良および小トンネル２の拡幅を一定方向に向けて同時に進行していき、図６のように、地山Ｇの止水改良を小トンネル２に沿ったすべての部分について終了させるとともに、小トンネル２の拡幅掘削をさらに進行することにより、図７のように、完成トンネル１を地山Ｇに構築することができる。
【００２２】
上述のトンネル１の構築方法においては、完成トンネル１の設計断面より小断面の小トンネル２を、完成トンネル１の設置対象の地山Ｇに先行構築し、小トンネル２内から、完成トンネル１の周壁面１ａの構築対象位置の外方の地山Ｇに対して改良施工を行い、しかる後に、小トンネル２を拡幅して完成トンネル１を形成するようになっているために、小トンネル２拡幅時に、すでに地山Ｇのうちの掘削対象箇所を先行して止水した状態としておくことができる。これにより、完成トンネル１の掘削時に切羽を常に安定させておくことができ、また、従来と異なり切羽を停止して止水工事を行う等の必要がない。したがって、従来に比較して、工期を大幅に短縮することが可能であるとともに、施工手順の簡略化を図ることができ、これにより、コストの低減化に貢献することができる。
【００２３】
また、上述のトンネル１の構築方法によれば、小トンネル２から地山Ｇに向けての改良施工を小トンネル２に沿って一定方向に順次行うと同時に、それに後続する部分について地山Ｇを掘削することにより小トンネル２の拡幅を行うようになっているために、改良施工と、小トンネル２の拡幅とを同時並行的に行うことができ、より一層の工期の短縮化を図ることができる。
【００２４】
また、上述のトンネル１の構築方法においては、地山Ｇへの改良施工として、止水改良を行うようにしたために、湧水性地山におけるトンネル１の急速施工を可能とすることができる。
【００２５】
さらに、この場合、止水改良を行うにあたって、小トンネル２から地山Ｇに向けて削孔を行って孔部４，４，…を形成し、孔部４，４，…からの湧水が確認された場合のみに、止水剤を孔部４を通じて地山Ｇに注入するようにしたために、湧水性地山でない部分の止水工事を省略することができ、工期の短縮化およびコストの低減化に貢献することができる。
【００２６】
また、小トンネル２がトンネルボーリングマシーン３により施工されるために、小トンネル２を急速施工することができる、特に、シールドタイプのトンネルボーリングマシン３を用いたことにより、湧水性地山等においては、セグメント覆工を行うことにより対処が可能であり、地盤条件に対しての制約が少ない。
【００２７】
さらに、小トンネル２を拡幅する際には、ＮＡＴＭ工法を用いるようにしたために、小トンネル２の拡幅を、経済的かつ迅速に行うことができる。これにより、工期の縮小、およびコスト削減に貢献することができる。しかも、従来、ＮＡＴＭ工法の適用が困難であった地山についてもＮＡＴＭ工法を適用することができるために、ＮＡＴＭ工法の適用性を増大することが可能となる。
【００２８】
なお、上記実施の形態において、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用するようにしてもよい。
例えば、上記実施の形態においては、湧水性地山を含む地山Ｇにトンネル１を構築することとなっていたが、これに限らず、上述のようなトンネル１の構築方法を軟弱性地山を含む地山Ｇに対してトンネル１を構築する際に適用するようにしてもよい。この場合、止水剤に代えて、例えば、硬化剤等を注入するようにすればよい。
また、上記実施の形態においては、地山Ｇの止水改良および小トンネル２の拡幅を、小トンネル２の一端側から行うようになっていたが、これに限らず、これらを小トンネル２の両端側から同時に行うようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るトンネルの構築方法においては、完成トンネルの設計断面より小断面の小トンネルを、前記完成トンネルの設置対象の地山に先行構築して貫通させる小トンネル構築工程と、該小トンネル構築工程の後に、前記小トンネル内から、前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良施工を行う地山改良工程と、前記地山改良工程と並行して、前記地山のうち改良施工が行われた部分の内方を順次掘削し、前記小トンネルを拡幅して前記完成トンネルを構築する完成トンネル構築工程と、を備え、前記地山改良工程では、前記小トンネルの一方の坑口の外部に改良材の注入装置が設置され、一方の端部が前記注入装置に接続されて他方の端部側が前記小トンネルに挿入されたパイプを使用して、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって順次前記完成トンネルの周壁面の構築対象位置の外方の地山に対して改良材を注入し、前記完成トンネル構築工程では、前記小トンネルの他方の坑口から一方の坑口に向かって地山の掘削を行うようになっているために、小トンネル拡幅時に、すでに、地山の掘削対象箇所を先行して改良された状態としておくことができる。これにより、切羽を常に安定させておくことができ、切羽を停止して止水工事を行う等の必要がない。しかも、先行の小トンネル内で地山を改良する機械の設置台数は、小トンネルの延長方向にいくらでも設置することができるので、小トンネルの拡幅施工の能力に合わせて、適宜設置台数を決定すればよい。したがって、改良のための拡幅掘削の施工待ちが無く、従来に比較して、工期を大幅に短縮することが可能であるとともに、施工手順の簡略化を図ることができ、これにより、コストの低減化に貢献することができる。
【００３０】
また、改良施工と、小トンネルの拡幅を同時並行的に行うことができ、より一層の工期の短縮化を図ることができる。
【００３１】
請求項２に係るトンネルの構築方法によれば、前記地山改良工程では、改良施工は止水施工であり、前記改良材の注入装置は、止水材の注入設備であるために、湧水性地山におけるトンネルの急速施工を可能とすることができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態によるトンネルの構築方法によれば、止水改良を行うにあたって、小トンネルから地山に向けて削孔を行って孔部を形成し、孔部からの湧水が確認された場合のみに、止水剤を孔部を通じて地山に注入するようにしたために、湧水性地山でない部分の止水工事を省略することができ、工期の短縮化およびコストの低減化に貢献することができる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態によるトンネルの構築方法によれば、小トンネルがトンネルボーリングマシーンにより施工されるために、小トンネルを急速施工することができ、また、この場合、シールドタイプのトンネルボーリングマシーンを用いるようにすれば、湧水性地山等においても、セグメント覆工を行うことにより対処できるために、地山条件への適用性が高い。
【００３４】
また、本発明の実施の形態によるトンネルの構築方法によれば、小トンネルを拡幅する際に、ＮＡＴＭ工法を用いるようにしたために、小トンネルの拡幅を、経済的かつ迅速に行うことができる。これにより、工期の縮小、およびコスト削減に貢献することができる。さらに、従来、ＮＡＴＭ工法の適用が困難であった地山についてもＮＡＴＭ工法を適用することができるために、ＮＡＴＭ工法の適用性を増大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の一実施の形態を模式的に示す図であって、構築途中のトンネルにおける図４の次工程の状態を示す立断面図である。
【図２】   本発明の一実施の形態であるトンネルの構築方法を示す工程図であって、地山に小トンネルを構築する際の状況を示す立断面図である。
【図３】   図２の次工程を示す図であって、小トンネルの構築が完成した状態を示す立断面図である。
【図４】   図３の次工程を示す図であって、小トンネルの一端側から、地山に向けて止水改良を順次行う際の状況を示す立断面図である。
【図５】   図１の次工程を示す図であって、地山のうち止水改良された部分の内方の掘削をさらに進行していった際の状態を示す立断面図である。
【図６】   図５の次工程を示す立断面図である。
【図７】   図６の次工程を示す図であって、トンネルの構築が完成した際の状態を示す立断面図である。
【符号の説明】
１  トンネル（完成トンネル）
１ａ  周壁面
２  小トンネル
３  トンネルボーリングマシン
４  孔部
Ｇ  地山
【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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