(57)【要約】【課題】  既設トンネル上方及び側方の地山を掘削する際にトンネルに異常をきたさないように、地山を補強する。【解決手段】  地盤（地山１）の予定掘削面Ｂから下方へ斜めあるいは垂直に延びる棒状部１２と、この棒状部１２の下端に設けられるアンカー体１１とからなり、前記棒状部１２及び前記アンカー体１１には緊張力の加えられた引張材１３が埋設されている地盤の補強構造１０である。下方に設けられたアンカー体１１により棒状部１２が地盤に固定されるとともに、棒状部１２及び前記アンカー体１１には緊張力の加えられた引っ張り材１３が埋設されているので、地盤と棒状部１２との付着力によって地盤に下向きの荷重を加えることができる。このため、地盤を掘削したときに、上載荷重が減少することによる掘削面の浮き上がりを制限することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の予定掘削面から下方へ斜めあるいは垂直に延びる棒状部と、この棒状部の下端に設けられるアンカー体とからなり、前記棒状部及び前記アンカー体には緊張力の加えられた引張材が埋設されていることを特徴とする地盤の補強構造。
【請求項２】
トンネルの上方からトンネルの側方かつ下方へ斜めあるいは垂直に延びる棒状部と、この棒状部の下端に設けられるアンカー体とからなり、前記棒状部及び前記アンカー体には緊張力の加えられた引張材が埋設されていることを特徴とする既設トンネル周囲の地山の補強構造。
【請求項３】
前記棒状部の上端に前記棒状部よりも太い支圧部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の既設トンネル周囲の地山の補強構造。
【請求項４】
地盤の掘削面から下方へアンカー用孔を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔に引張材を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させる工程と、引張材に緊張力を加える工程と、アンカー用孔の予定掘削面の深さまでグラウト材を注入し硬化させる工程とからなることを特徴とする地盤の補強方法。
【請求項５】
地山にトンネル上方からトンネルの側方かつ下方にアンカー用孔を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔に引張材を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させる工程と、引張材に緊張力を加える工程と、アンカー用孔の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させる工程とからなることを特徴とする既設トンネル周囲の地山の補強方法。
【請求項６】
前記アンカー用孔の底部及び所定の深さ近傍を拡径する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の既設トンネル周囲の地山の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の補強構造、地盤の補強方法、既設トンネル周囲の地山の補強構造、及び既設トンネル周囲の地山の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルは、地山を掘削した坑内に設けられる吹き付けコンクリートやロックボルト等からなる支保工と、支保工内部に設けられる覆工とにより、地山と一体に形成される。トンネルの耐荷重や支持能力は地山に大きく依存している（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、地山の弛みを防ぐ方法として、グラウンドアンカーを設ける方法がある。グラウンドアンカーは、図３に示すように、地山１を削孔したアンカー用孔の底部にグラウト材を充填して設けられたアンカー体３１と、アンカー体３１に一端が固定され表面をシース３２で覆われた引張材３３と、引張材３３の他端に取り付けられたアンカーヘッド３４とにより、構造物３５を地山１に押し付けるものである（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８１７６８号公報（第６図）
【非特許文献１】土木学会編，「土木工学ハンドブックII」，第四版，技報堂出版，１９９３年１１月２０日，ｐ．１１８６、１２９１−１２９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、土地の利用効率を向上させるため、既存のトンネル２の上方及び側方の地山を掘削し、建築物や道路等の地下構造物を設けることが検討されている。しかし、トンネル上方及び側方の地山を不用意に掘削すると、トンネル周辺の地盤が受ける上載荷重が軽減されることにより、地山が緩み、トンネルに異常をきたす恐れがある。
【０００５】
グラウンドアンカーを用いて地山を掘削面から押さえつけることもできるが、その場合には、地山を掘削するにつれて、引張材を緊張させたままアンカーヘッドを下降させねばならないため、作業が煩雑となる。
【０００６】
本発明の課題は、既設トンネル上方及び側方の地山を掘削する際にトンネルに異常をきたさないように、地山を補強することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、地盤の補強構造１０であって、地盤の予定掘削面Ｂから下方へ斜めあるいは垂直に延びる棒状部１２と、この棒状部１２の下端に設けられるアンカー体１１とからなり、前記棒状部１２及び前記アンカー体１１には緊張力の加えられた引張材１３が埋設されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、下方に設けられたアンカー体１１により棒状部１２が地盤（地山１）に固定されるとともに、棒状部１２及びアンカー体１１には緊張力の加えられた引っ張り材１３が埋設されているので、地盤と棒状部１２との付着力によって地盤に下向きの荷重を加えることができる。このため、地盤を掘削したときに、上載荷重が減少することによる掘削面の浮き上がりを制限することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、既設トンネル周囲の地山１の補強構造１０であって、トンネル２の上方からトンネル２の側方かつ下方へ斜めあるいは垂直に延びる棒状部１２と、この棒状部１２の下端に設けられるアンカー体１１とからなり、前記棒状部１２及び前記アンカー体１１には緊張力の加えられた引張材１３が埋設されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、トンネル２の側方かつ下方に設けられたアンカー体１１により棒状部１２が地山１に固定されるとともに、棒状部１２及びアンカー体１１には緊張力の加えられた引っ張り材１３が埋設されているので、地盤と棒状部１２との付着力によってトンネル２周辺の地山１に圧縮力を加えることができる。このため、トンネル２上方及び側方の地山１を掘削したときに、トンネル２周辺の地山１にかかる上載荷重が減少することによる地盤の浮き上がりを制限し、トンネル２の崩壊を避けることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の既設トンネル周囲の地山１の補強構造であって、例えば、図２に示すように、前記棒状部１２の上端に前記棒状部１２よりも太い支圧部１４が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、棒状部１２の上端に、棒状部１２よりも太い支圧部１４が設けられているので、支圧部１４からトンネル２上方及び側方の地盤に下向きの荷重を加えることができる。このため、トンネル２上方及び側方の地山１を掘削したときに、トンネル２周辺の地盤にかかる上載荷重が減少することによる地盤の浮き上がりを制限し、トンネル２の崩壊を避けることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、地盤の補強方法であって、地盤の掘削面（現地盤面Ａ）から下方へアンカー用孔を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔に引張材を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させる工程と、引張材に緊張力を加える工程と、アンカー用孔の予定掘削面Ｂの深さまでグラウト材を注入し硬化させる工程とからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、地盤の掘削面（現地盤面Ａ）から下方へアンカー用孔３を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔３に引張材１３を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させることで、アンカー用孔３との摩擦により強固に固定されるアンカー体１１を形成することができ、引張材１３に緊張力を加えるとともに、アンカー用孔３の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることにより棒状部１２を形成し引張材１３を埋設することができ、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、既設トンネル周囲の地山１の補強方法であって、地山１にトンネル２上方からトンネル２の側方かつ下方に至るアンカー用孔３を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔３に引張材１３を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させる工程と、引張材１３に緊張力を加える工程と、アンカー用孔３の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させる工程とからなることを特徴とする。
【００１６】
ここで所定の深さとは、例えば地山１の予定掘削面Ｂの深さである。請求項５に記載の発明によれば、地山１にトンネル２上方からトンネル２の側方かつ下方に至るアンカー用孔３を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔３に引張材１３を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させることで、アンカー用孔３との摩擦により強固に固定されるアンカー体１１を形成することができ、引張材１３に緊張力を加えるとともに、アンカー用孔３の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることにより棒状部１２を形成し引張材１３を埋設することができ、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の既設トンネル周囲の地山の補強方法であって、前記アンカー用孔３の底部及び所定の深さ近傍を拡径する工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、アンカー用孔３の底部及び所定の深さ近傍を拡径し、アンカー用孔３の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることで、アンカー体１１及び支圧部１４を設けることができ、請求項３に記載の発明と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、下方に設けられたアンカー体により棒状部が地盤に固定されるとともに、棒状部及びアンカー体には緊張力の加えられた引っ張り材が埋設されているので、地盤と棒状部との付着力によって地盤に下向きの荷重を加えることができる。このため、地盤を掘削したときに、上載荷重が減少することによる掘削面の浮き上がりを制限することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、トンネルの側方かつ下方に設けられたアンカー体により棒状部が地山に固定されるとともに、棒状部及びアンカー体には緊張力の加えられた引っ張り材が埋設されているので、地盤と棒状部との付着力によってトンネル周辺の地山に圧縮力を加えることができる。このため、トンネル上方及び側方の地山を掘削したときに、トンネル周辺の地山にかかる上載荷重が減少することによる地盤の浮き上がりを制限し、トンネルの崩壊を避けることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、棒状部の上端に、棒状部よりも太い支圧部が設けられているので、支圧部からトンネル上方及び側方の地盤に下向きの荷重を加えることができる。このため、トンネル上方及び側方の地山を掘削したときに、トンネル周辺の地盤にかかる上載荷重が減少することによる地盤の浮き上がりを制限し、トンネルの崩壊を避けることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、地盤の掘削面から下方へアンカー用孔を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔に引張材を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させることで、アンカー用孔との摩擦により強固に固定されるアンカー体を形成することができ、引張材に緊張力を加えるとともに、アンカー用孔の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることにより棒状部を形成し引張材を埋設することができ、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。
請求項５に記載の発明によれば、地山にトンネル上方からトンネルの側方かつ下方に至るアンカー用孔を削孔し、削孔完了後のアンカー用孔に引張材を挿入し、底部にグラウト材を加圧注入し硬化させることで、アンカー用孔との摩擦により強固に固定されるアンカー体を形成することができ、引張材に緊張力を加えるとともに、アンカー用孔の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることにより棒状部を形成し引張材を埋設することができ、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、アンカー用孔の底部及び所定の深さ近傍を拡径し、アンカー用孔の所定の深さまでグラウト材を注入し硬化させることで、アンカー体及び支圧部を設けることができ、請求項３に記載の発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図を参照して本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
図１は、トンネル２が設けられた地山１の、トンネル２の前後方向から見た鉛直断面図である。この地山１を現地盤面Ａからトンネル２の上方の予定掘削面Ｂまで掘削する前に、補強構造１０が設けられる。なお地山１はトンネル２の上方のみでなく、側方を掘削してもよい。
【００２６】
本実施の形態の補強構造１０は、現地盤面Ａから、トンネル２よりも下方まで削孔されたアンカー用孔３内に設けられる。補強構造１０はトンネル２に対して左右に設けられ、アンカー体１１と、棒状部１２と、引張材１３とからなる。
【００２７】
アンカー体１１は、アンカー用孔３の底部に設けられる。アンカー体１１はアンカー用孔３に加圧注入されたグラウト材により形成されるため、アンカー体１１の外径は、アンカー用孔３の他の部分の内径よりも太くなる場合もある。
【００２８】
棒状部１２は、アンカー用孔３内のアンカー体１１の上端から予定掘削面Ｂまでの間に設けられている。
【００２９】
アンカー体１１、及び棒状部１２の中には、引張材１３が埋設されている。引張材１３としては、鋼棒や鋼線等を用いることができる。
【００３０】
補強構造１０の施工方法は以下のとおりである。まず、現地盤面Ａからトンネル２の側方かつ下方に至るアンカー用孔３を削孔する。次にアンカー用孔３の底部まで引張材１３を挿入する。
【００３１】
次にアンカー用孔３の底部にグラウト材を加圧注入し、アンカー体１１を形成する。加圧注入の方法としては、ケーシング管を用いるものやパッカーを用いるものなどがあるが、周囲の地盤の性質を充分に把握した上で行う。
【００３２】
アンカー用孔３の底部は、グラウト材が加圧注入されると、他の部分よりも内径が大きくなる場合もある。
【００３３】
グラウト材が硬化すると、引張材１３の下端がアンカー体１１に固定される。この状態で、引張材１３に図示しないジャッキ等で引っ張り、緊張力を加える。このときアンカー体１１は引張材１３により上方へ引っ張られるが、アンカー体１１は地山１との摩擦により、アンカー用孔３を上昇せず地山１に固定されたままである。
【００３４】
この状態で、アンカー用孔３のアンカー体１１から予定掘削面Ｂまでの間にグラウト材を注入し、硬化させる。棒状部１２のグラウト材が硬化したら引張材１３の緊張力を解放する。以上のようにして棒状部１２が形成される。このように施工された補強構造１０の棒状部１２には、引張材１３に加えられていた緊張力により、圧縮力が加えられるので、耐久性、水密性に優れている。
【００３５】
以上のようにして補強構造１０が施工されたら、地山１を現地盤面Ａから予定掘削面Ｂまで掘削していく。このとき、地山１の予定掘削面Ｂよりも下部の地盤が受ける上載荷重が減少するため、トンネル２周辺の地盤は徐々に浮き上がろうとするが、棒状部１２と地盤との付着力によって地盤の変位を制限し、トンネル２の崩壊を避けることができる。
【００３６】
予定地盤面Ｂまで地山１を掘削したら、その上に建築物や道路等の地下構造物を建てる。これにより、トンネル２周辺の地盤に上載荷重が加わり、地山１は安定化する。
【００３７】
図２は補強構造１０の第２の実施の形態を示す鉛直断面図である。本実施の形態の補強構造１０もまた、現地盤面Ａから、トンネル２よりも下方まで削孔されたアンカー用孔３内に設けられるが、本実施の形態の補強構造１０では、棒状部１２の上端に、棒状部１２の他の部分よりも太い支圧部１４が設けられている。なお本実施の形態の補強構造１０もまた、トンネル２に対して左右に設けられる。
【００３８】
本実施の形態の補強構造１０の施工方法は以下のとおりである。まず、現地盤面Ａからトンネル２の背面付近を通るアンカー用孔３を削孔する。次に、アンカー用孔３の底部と、アンカー用孔３の予定掘削面Ｂの近傍かつ予定掘削面Ｂよりも下の部分とを拡径し、下部拡径部４、及び上部拡径部５を形成する。下部拡径部４、上部拡径部５はグラウト材を注入されてそれぞれアンカー体１１、支圧部１４となる。
【００３９】
次に、アンカー用孔３の底部まで引張材１３を挿入し、下部拡径部４にグラウト材を加圧注入し、アンカー体１１を形成する。グラウト材が硬化したら、第１の実施の形態と同様に、引張材１３に緊張力を加えたまま、グラウト材をアンカー体１１の上端から上部拡径部５まで注入し、棒状部１２、及び支圧部１４を形成する。グラウト材が硬化したら、引張材１３の緊張力を解放する。
【００４０】
以上のようにして、トンネル２に対して左右に補強構造１０を形成する。本実施の形態の補強構造１０の棒状部１２及び支圧部１４には、引張材１３に加えられていた緊張力により、圧縮力が加えられるので、耐久性、水密性に優れている。また、支圧部１４とアンカー体１１との間の地盤に圧縮力を加えることができる。
【００４１】
したがって本実施の形態の補強構造１０によれば、地盤が棒状部１２との付着力の弱い軟質地盤であっても、支圧部１４とアンカー体１１との間に働く圧縮力により、地盤の変位を制限することができ、トンネル２の崩壊を避けることができる。
【００４２】
なお、以上の実施の形態においては、補強構造１０を左右に配置することとしたが、前後方向に互い違いに配置してもよい。また、補強構造１０は左右独立に施工してもよいし、左右の補強構造１０が上端で一体となるようにしてもよい。
【００４３】
また支圧部１４の形状等も任意である。その他の具体的な細部構造等についても、トンネル２の構造等に応じて適宜変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す鉛直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の構成を示す鉛直断面図である。
【図３】従来のグラウンドアンカーを示す模式図であり、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）はその要部概念図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    地山
２    トンネル
３    アンカー用孔
１０  補強構造
１１  アンカー体
１２  棒状部
１３  引張材
１４  支圧部
Ａ    現地盤面
Ｂ    予定掘削面
【図１】
2005042503.tif 000003
【図２】
2005042503.tif 000004
【図３】
2005042503.tif 000005