(57)【要約】【課題】上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保できるトンネル支保構造を提供する。【解決手段】従来のトンネル支保構造に加えて、トンネル１１アーチ部を形成するトンネル１１周方向第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする１５度の第一範囲１２と、前記第一円弧両端からそれぞれ前記第一円弧に連なるトンネル１１周方向第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする２０度の第二範囲１３とに、トンネル１１周方向に０．５〜０．６ｍの離間間隔で、且つ、トンネル１１軸方向に０．７５〜１ｍの離間間隔で、破壊抑制ロックボルト７がトンネル軸直交方向に放射状に配設されている。【選択図】    図１
2005009182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成されるトンネルの外周部に長尺先受工が施されたトンネル支保構造であって、
前記トンネルアーチ部を形成する前記トンネル周方向第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第一範囲と、前記第一円弧両端からそれぞれ前記第一円弧に連なる前記トンネル周方向第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第二範囲とに配設されるロックボルトが、前記トンネル周方向他の範囲に配設されるロックボルトに比して密に配設されていることを特徴とするトンネル支保構造。
【請求項２】
前記第一範囲の所定角度を１５度とし、前記第二範囲の所定角度を２０度とすることを特徴とする請求項１に記載のトンネル支保構造。
【請求項３】
トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成されるトンネルの外周部に長尺先受工が施されたトンネル支保構造であって、
前記トンネルアーチ部を形成する前記トンネル周方向第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする１５度の第一範囲と、前記第一円弧両端からそれぞれ前記第一円弧に連なる前記トンネル周方向第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする２０度の第二範囲とに配設されるロックボルトの離間間隔が、前記トンネル周方向に０．５〜０．６ｍ、且つ、前記トンネル軸方向に０．７５〜１ｍであることを特徴とするトンネル支保構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、扁平大断面トンネルのトンネル支保構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大断面トンネルの掘削は、図２に示すように、トンネル１０断面を上半１、下半２、インバート３に三分割して段階掘削している。この上半先進工法によって軟弱地山Ｇのトンネル１０掘削を行う場合、上半１掘削時に上半支保工９が開構造となり、力学的に不安定な構造となる。そのため、上半仮インバート４によって断面閉合を行うことにより、上半支保工９の安定を確保している。また、トンネル１０断面の上下半１、２外周に長尺先受工５を配設することにより、切羽の安定を確保している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３６８０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、従来のトンネル支保構造では、トンネルの力学的安定性を確保しながら、上半仮インバートの撤去作業と下半の掘削作業を並行して行わなければならない。その結果、下半の掘削作業に制約が生じるとともに、上半の掘削作業にも悪影響が及ぶこととなる。また、従来のトンネル支保構造では、地下深部の粘土化した断層破砕帯地山などに対してトンネル支保構造の長期安定性を確保することは難しい。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保できるトンネル支保構造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、トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成されるトンネルの外周部に長尺先受工が施されたトンネル支保構造であって、前記トンネルアーチ部を形成する前記トンネル周方向第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第一範囲と、前記第一円弧両端からそれぞれ前記第一円弧に連なる前記トンネル周方向第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする所定角度の第二範囲とに配設されるロックボルトが、前記トンネル周方向他の範囲に配設されるロックボルトに比して密に配設されていることを特徴とする。
この際、前記第一範囲の所定角度を１５度とし、前記第二範囲の所定角度を２０度とするとともに、前記第一範囲および前記第二範囲に配設されるロックボルトの離間間隔を、前記トンネル周方向に０．５〜０．６ｍ、且つ、前記トンネル軸方向に０．７５〜１ｍとすることが好適である。
ここで、ロックボルトは、トンネル壁面に打設し、周辺地山と一体化することにより、吹付けコンクリートとあわせてトンネル周辺地山の安定を図るものである。また、長尺先受工は、掘削に先行して切羽から前方に向けてトンネル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、地山を補強するものである。
【０００６】
トンネル周方向円弧の曲率が変化する部分、言い換えれば、トンネル断面形状が変化する部分に応力集中が起こりやすい。そのため、本発明では、トンネル周方向円弧の曲率が変化する前記第一範囲および前記第二範囲をロックボルトによって密に補強することにより、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保するものである。
【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、トンネル周方向について異なる曲率を有する複数の円弧から形成される扁平大断面トンネルを、本発明に係るトンネル支保構造によって形成する一例を示したものである。この図に示すように、本実施形態によるトンネル支保構造では、従来のトンネル支保構造と同様に、上半１および下半２内周に、吹付けコンクリートと鋼アーチ支保工からなる上半支保工９が設置され、上半支保工９の外周部には長尺先受工５がトンネル周方向に所定の離間間隔をおいてトンネル軸方向と平行に配設されている。下半２外周部にはロックボルト６がトンネル軸直交方向に放射状に配設されている。また、上半支保工９の内側には覆工コンクリート８が設置され、インバート３内周にはインバートコンクリート１４が設置されている。
【０００８】
本実施形態によるトンネル支保構造では、従来のトンネル支保構造に加えて、トンネル１１アーチ部を形成するトンネル１１周方向第一円弧の両端からそれぞれ前記第一円弧中央側に、前記第一円弧の曲率中心を軸とする１５度の第一範囲１２と、前記第一円弧両端からそれぞれ前記第一円弧に連なるトンネル１１周方向第二円弧側に、前記各第二円弧の曲率中心を軸とする２０度の第二範囲１３とに、トンネル１１周方向に０．５〜０．６ｍの離間間隔（ロックボルト６の略１／２の離間間隔）で、且つ、トンネル１１軸方向に０．７５〜１ｍの離間間隔で、破壊抑制ロックボルト７がトンネル軸直交方向に放射状に配設されている。以下、第一範囲１２および第二範囲１３に配設されるロックボルトを、トンネル１１周方向他の範囲に配設されるロックボルトと区別するために破壊抑制ロックボルトと呼ぶ。
破壊抑制ロックボルト７の材質には、ねじり棒鋼、異形棒鋼、全ネジ棒鋼あるいは高耐力ボルトなどを使用する。本実施形態における破壊抑制ロックボルト７の直径は３０ｍｍ程度、長さはトンネル１１掘削幅の０．３〜０．５倍である。また、孔に定着材を充填した後、ボルトを挿入する充填式の破壊抑制ロックボルト７を使用するが、破砕質の地山Ｇに対しては、ボルトを挿入した後、定着材を注入する注入式の破壊抑制ロックボルト７が有効である。
【０００９】
また、本実施形態によるトンネル支保構造では、破壊抑制ロックボルト７と長尺先受工５が交錯する第一範囲１２について、長尺先受工５には鋼管ではなく塩ビ管などの樹脂管を使用し、破壊抑制ロックボルト７の削孔が可能となるようにする。
【００１０】
扁平大断面トンネルにおいては、トンネル１１周方向円弧の曲率が変化する部分、言い換えれば、トンネル１１断面形状が変化する部分に応力集中が起こりやすい。そこで、本実施形態によるトンネル支保構造では、トンネル１１周方向円弧の曲率が変化する第一範囲１２および第二範囲１３を破壊抑制ロックボルト７によって密に補強することにより、上半仮インバート４による上半１断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保することができる。
また、上半仮インバート４がないため、掘削時間を２０％程度短縮することができる。さらに、上半仮インバート４撤去作業に伴って生じる建設廃材の処分が不要となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル支保構造によれば、上半仮インバートによる上半断面の仮閉合無しに、上半開支保構造の力学的安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル支保構造の実施形態の一例を示すトンネル断面図である。
【図２】従来のトンネル支保構造を示すトンネル断面図である。
【符号の説明】
１……上半
２……下半
３……インバート
４……上半仮インバート
５……長尺先受工
６……ロックボルト
７……破壊抑制ロックボルト
８……覆工コンクリート
９……上半支保工
１２……第一範囲
１３……第二範囲
１４……インバートコンクリート
Ｇ……地山
【図１】
2005009182.tif 000003
【図２】
2005009182.tif 000004