(57)【要約】【課題】地下空洞の全外周を事前補強する地下空洞の支保構造および支保工法を提供する。【解決手段】地下空洞１の掘進方向両端部には、第一立坑２および第二立坑３が設けられ、地下空洞１の頂部および底部には、第一立坑２と第二立坑３とを連結する頂設導抗４および底設導抗５が設けられている。頂設導抗４からは、掘進方向に所定間隔で、地下空洞１の上半および下半を包絡するように曲がり鋼管９が地山Ｇ内に配設されている。底設導抗５からは、掘進方向に所定間隔で、地下空洞１の底盤を包絡するように底部鋼管１０が地山Ｇ内に配設されている。地下空洞１の掘進方向両端部には、第一立坑２および第二立坑３からそれぞれ鉛直方向に所定間隔で、地下空洞１の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山Ｇ内に妻部鋼管８が配設されている。また、頂設導抗４および底設導抗５の上部外周面には長尺先受工６、７が施されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下空洞の頂部に位置し、前記地下空洞の掘進方向両端部にそれぞれ設けられた立坑同士を連結する頂設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の上半および下半を包絡するように地山内に配設された円弧状の鋼管と、前記地下空洞の底部に位置し、前記立坑同士を連結する底設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の底盤を包絡するように地山内に配設された鋼管とを備えることを特徴とする地下空洞の支保構造。
【請求項２】
前記立坑からそれぞれ鉛直方向に所定間隔で、前記地下空洞の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山内に配設された鋼管を備えることを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の支保構造。
【請求項３】
前記頂設導抗の外周部および前記底設導抗の外周部に先受工が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地下空洞の支保構造。
【請求項４】
地下空洞の掘進方向両端部にそれぞれ立坑を設ける第一工程と、
前記地下空洞の頂部位置で、前記立坑の一方から前記立坑の他方へ掘進し、前記立坑同士を連結する頂設導抗を設ける第二工程と、
前記頂設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の上半および下半を包絡するように円弧状の鋼管を地山内に配設する第三工程と、
前記地下空洞の底部位置で、前記立坑の一方から前記立坑の他方へ掘進し、前記立坑同士を連結する底設導抗を設ける第四工程と、
前記底設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の底盤を包絡するように鋼管を地山内に配設する第五工程とを備えることを特徴とする地下空洞の支保工法。
【請求項５】
前記第一工程とともに、前記立坑からそれぞれ鉛直方向に所定間隔で、前記地下空洞の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山内に鋼管を配設することを特徴とする請求項４に記載の地下空洞の支保工法。
【請求項６】
前記第二工程とともに、前記頂設導抗の外周部に先受工を施し、前記第四工程とともに、前記底設導抗の外周部に先受工を施すことを特徴とする請求項４又は５に記載の地下空洞の支保工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空洞の支保構造および支保工法に関し、特に、大規模地下空洞の支保構造および支保工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より用いられているＮＡＴＭ工法に代わる大断面トンネル工法として、ＷＢＲ工法（特許文献１参照。）やＳＢＲ工法（特許文献２参照。）が開発されている。ＷＢＲ工法は、トンネルの工区全長に亘り頂設導抗を貫通させた後、前記頂設導抗からトンネル周方向に、曲がりボーリング装置により曲がりボーリングを行って中口径鋼管を設置し、前記中口径鋼管からトンネル周辺地山に注入材を注入して人工地山アーチを造成してからトンネル掘削を行う工法である。また、ＳＢＲ工法は、曲がりボーリング装置により曲がりボーリングを行って中口径鋼管を設置することに代えて、削岩機により曲がり削孔を行って小口径鋼管を設置するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５９２７５号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−１６０９８０号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＷＢＲ工法やＳＢＲ工法はいずれも、地下空洞の上半のみ事前補強するものであり、地下空洞の下半については、下半掘削と並行して吹付けコンクリートとロックボルトによる補強を行っている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、地下空洞の全外周を事前補強する地下空洞の支保構造および支保工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル支保構造では、地下空洞の頂部に位置し、前記地下空洞の掘進方向両端部にそれぞれ設けられた立坑同士を連結する頂設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の上半および下半を包絡するように地山内に配設された円弧状の鋼管と、前記地下空洞の底部に位置し、前記立坑同士を連結する底設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の底盤を包絡するように地山内に配設された鋼管とを備えることを特徴とする。
本発明では、地下空洞の上下半および底盤を事前補強することにより、本坑掘削による地山の緩みや塑性化を抑制することができる。
また、本発明に係るトンネル支保構造では、前記立坑からそれぞれ鉛直方向に所定間隔で、前記地下空洞の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山内に配設された鋼管を備えていてもよい。
本発明では、地下空洞の上下半および底盤に加えて、地下空洞の掘進方向両端部を事前補強することにより、本坑掘削による地山の緩みや塑性化をより一層抑制することができる。
また、本発明に係るトンネル支保構造では、前記頂設導抗の外周部および前記底設導抗の外周部に先受工が施されていてもよい。
本発明では、頂設導抗の外周部および底設導抗の外周部に先受工を施すことにより、安全に頂設導抗および底設導抗の掘進を行うことができる。
【０００６】
本発明に係るトンネル支保工法では、地下空洞の掘進方向両端部にそれぞれ立坑を設ける第一工程と、前記地下空洞の頂部位置で、前記立坑の一方から前記立坑の他方へ掘進し、前記立坑同士を連結する頂設導抗を設ける第二工程と、前記頂設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の上半および下半を包絡するように円弧状の鋼管を地山内に配設する第三工程と、前記地下空洞の底部位置で、前記立坑の一方から前記立坑の他方へ掘進し、前記立坑同士を連結する底設導抗を設ける第四工程と、前記底設導抗から掘進方向に所定間隔で、前記地下空洞の底盤を包絡するように鋼管を地山内に配設する第五工程とを備えることを特徴とする。
本発明では、立坑、頂設導抗、底設導抗、上半部および下半部を原則的にそれぞれ専進させるので、作業の単純急速化が可能となる。したがって、工期の短縮および工費の削減を図ることができる。加えて、本発明では、本坑掘削に先駆けて頂設導抗および底設導抗の掘削を行うことにより、地質や地下水に関する詳細な情報を本坑掘削前に把握することができる。
また、本発明に係るトンネル支保工法では、前記第一工程とともに、前記立坑からそれぞれ鉛直方向に所定間隔で、前記地下空洞の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山内に鋼管を配設してもよい。
また、本発明に係るトンネル支保工法では、前記第二工程とともに、前記頂設導抗の外周部に先受工を施し、前記第四工程とともに、前記底設導抗の外周部に先受工を施してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る地下空洞の支保構造の一例を示したものである。
図１に示すように、地下空洞１の掘進方向両端部には、直径６ｍ程の第一立坑２および第二立坑３が設けられ、地下空洞１の頂部および底部には、第一立坑２と第二立坑３とを連結する幅５ｍ程の頂設導抗４および底設導抗５が設けられている。
頂設導抗４からは、掘進方向に略１２００ｍｍ間隔で、地下空洞１の上半および下半を包絡するように曲がり鋼管９が地山Ｇ内に配設されている。曲がり鋼管９の口径は８００ｍｍ程度であり、曲がり鋼管９内には注入材が充填されている。一方、底設導抗５からは、掘進方向に曲がり鋼管９と同じ所定間隔で、地下空洞１の底盤を包絡するように底部鋼管１０が地山Ｇ内に配設されている。底部鋼管１０の口径は２００ｍｍ程度である。また、地下空洞１の掘進方向両端部には、第一立坑２および第二立坑３からそれぞれ鉛直方向に略６００ｍｍ間隔で、地下空洞１の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山Ｇ内に妻部鋼管８が配設されている。妻部鋼管８の口径は２００ｍｍ程である。
頂設導抗４および底設導抗５の上部外周面には長尺先受工６、７が施されている。ここで、長尺先受工６、７は、掘削に先行して切羽から前方に向けて地下空洞１外周部にアーチ状に、長さ１０〜２５ｍ程度の鋼管を削孔・打設した後、鋼管内部およびその周囲に注入材を充填することにより、地山Ｇを補強するものである。
【０００８】
本実施形態による地下空洞の支保構造では、地下空洞１の全外周を事前補強することにより、本坑掘削による地山Ｇの緩みや塑性化を抑制することができる。
【０００９】
図２乃至図５は、本発明に係る地下空洞の支保工法の一例を示したものである。図３以降、重複すると見づらくなるため、妻部鋼管８については一部図示していないが、地下空洞１の掘進方向両端の妻部全面に亘って、妻部鋼管８が設置されている。なお、図２以降の図において、図１と同一の構成要素には同一の符号を用いて説明を省略する。
先ず、図２に示すように、地下空洞１の掘進方向両端部に、地下空洞１の頂部位置までの深さを有する第一立坑２および第二立坑３を設ける。その後、地下空洞１の頂部位置で、第一立坑２から第二立坑３に向けて長尺先受工６を施しながら、自由断面掘削機などの掘進機を用いて急速掘進し、第一立坑２と第二立坑３とを連結する頂設導抗４を設ける。
次に、図３に示すように、第一立坑２および第二立坑３を地下空洞１の底部まで掘削しながら、第一立坑２および第二立坑３からそれぞれ鉛直方向に略６００ｍｍ間隔で、地下空洞１の掘進方向両端部をそれぞれ覆うように地山Ｇ内に妻部鋼管８を配設する。また、頂設導抗４から掘進方向に略１２００ｍｍ間隔で、地下空洞１の上半および下半を包絡するように曲がりボーリングを行い、曲がり鋼管９を地山Ｇ内に配設する。曲がり鋼管９内には注入材を充填する。
第一立坑２および第二立坑３を地下空洞１の底部まで掘削し終えた後、図４に示すように、地下空洞１の底部位置で、第一立坑２から第二立坑３に向けて長尺先受工７を施しながら、自由断面掘削機などの掘進機を用いて急速掘進し、第一立坑２と第二立坑３とを連結する底設導抗５を設ける。
引き続き、図５に示すように、底設導抗５から掘進方向に曲がり鋼管９と同じ所定間隔で、地下空洞１の底盤を包絡するように底部鋼管１０を地山Ｇ内に配設する。その後、本坑の掘削を開始するが、頂設導抗４付近で、第一立坑２および第二立坑３側から地下空洞１内部に向かって切り広げ掘進する。この工程を下方に向かって所定の高さごと順次繰返すことで掘削を進めていき、最終的に、底設導抗５付近まで掘削して地下空洞１が形成される。
【００１０】
本実施形態によるトンネル支保工法では、第一立坑２、第二立坑３、頂設導抗４、底設導抗５、上半部および下半部を原則的にそれぞれ専進させるので、作業の単純急速化が可能となる。したがって、工期の短縮および工費の削減を図ることができる。加えて、本実施形態によるトンネル支保工法では、本坑掘削に先駆けて頂設導抗４および底設導抗５の掘削を行うことにより、地質や地下水に関する詳細な情報を本坑掘削前に把握することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る地下空洞の支保構造および支保工法によれば、地下空洞の全外周を事前補強する地下空洞の支保構造および支保工法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地下空洞の支保構造の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る地下空洞の支保工法の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る地下空洞の支保工法の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る地下空洞の支保工法の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る地下空洞の支保工法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１……地下空洞
２……第一立坑
３……第二立坑
４……頂設導抗
５……底設導抗
６、７……長尺先受工
８……妻部鋼管
９……曲がり鋼管
１０……底部鋼管
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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