(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山を掘削してトンネルを形成した後、前記トンネル内周面に沿って支保工を固定し、
前記地山からの崩落土砂が前記トンネル内に落下するのを防止するため、前記トンネル内周面の所定の部分に網状部材を張り巡らすと共に、前記網状部材を前記支保工に取り付け、前記網状部材の内側から前記網状部材の網目を通して前記地山内に所定の深さまで注入パイプを挿入し、前記注入パイプを引き抜きながら前記注入パイプの先端部から放射方向に固結剤を噴出して、前記地山内及び前記地山と前記網状部材との間に介在する前記崩落土砂内に前記固結剤を注入し、前記地山と前記崩落土砂とを前記固結剤によって一体的に固結させることを特徴とするＴＢＭ用地山一体型支保工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＢＭ用地山一体型支保工に係り、特に崩落性地山をＮＡＴＭ工法又はＴＢＭ工法によって掘削してトンネルを形成する場合などに好適なＴＢＭ用地山一体型支保工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
崩落性地山をＮＡＴＭ（Ｎｅｗ  Ａｕｓｔｒｉａｎ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）工法又はＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｂｏｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）工法など、トンネル掘削後に地山が露出される工法で掘削する場合には、地山が崩落してトンネル内に落下することがある。
【０００３】
そのため、従来は、地山を掘削した後、地山に支保工を固定し、この支保工に金網を取り付けるか、或いは支保工間に木製又は鋼製の板部材を取り付けて、地山から崩落した土砂がトンネル内に落下するのを防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、崩落した土砂に含まれる比較的大きな小礫や土塊が地山と金網又は版部材との間に介在し、時間の経過に伴って小礫や土塊の間にある空間が原因となって地山に緩みが発生し、地山に固定されている支保工が変形してしまうことがあった。
【０００５】
このように地山が緩むと、坑内作業の安全性を確保できなくなる場合があり、また、崩落土砂に空隙が存在するとＴＢＭのグリッパ反力をとることができなくなるため、ＴＢＭの掘進が不可能になる。そのため、多大な費用と時間をかけて迂回トンネルを掘削することを余儀なくされる。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、地山とその崩落土砂の落下を防止する網部材との間に介在している小礫及び土塊などの崩落土砂を、地山と一体的に固結化することにより、地山のゆるみ及び支保工の変形防止と、ＴＢＭのグリップ反力をとることができ、これにより、坑内作業の安全性を確保できると共に、余分な費用をかけることなくＴＢＭ掘進を可能にするＴＢＭ用地山一体型支保工法を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はＴＢＭ用地山一体型支保工法であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明のＴＢＭ用地山一体型支保工法は、地山を掘削してトンネルを形成した後、前記トンネル内周面に沿って支保工を固定し、前記地山からの崩落土砂が前記トンネル内に落下するのを防止するため、前記トンネル内周面の所定の部分に網状部材を張り巡らすと共に、前記網状部材を前記支保工に取り付け、前記網状部材の内側から前記網状部材の網目を通して前記地山内に所定の深さまで注入パイプを挿入し、前記注入パイプを引き抜きながら前記注入パイプの先端部から放射方向に固結剤を噴出して、前記地山内及び前記地山と前記網状部材との間に介在する前記崩落土砂内に前記固結剤を連続的に注入し、前記地山と前記崩落土砂とを前記固結剤によって一体的に固結させることを特徴とする。
【０００８】
網状部材としては、その網目の大きさが、注入パイプを通すことができると共に、一定以上の大きさの小礫及び土塊が通過しない程度とする必要があり、例えば網目が５ｃｍ程度のエキスパンドメタルを例示できる。
【０００９】
また、急硬性固結剤としては、地山及び崩落土砂内に注入した後、トンネル内に落下する前にある程度まで硬化するものを使用する。このような急硬性固結剤は、一般に市販されているものを使用できる。
【００１０】
本発明によれば、網状部材の網目を通して地山内に注入パイプを挿入できるので、網状部材の多点から地山内に注入パイプを挿入でき、これにより、地山の広範囲に亘って固結剤を容易に注入できる。
【００１１】
また、急硬性の固結剤を使用するので、網状部材を使用しているにも拘わらず地山及び崩落土砂に注入された固結剤がトンネル内に落下するのを防止して、地山及び崩落土砂を確実に固結させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＴＢＭ用地山一体型支保工法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るＴＢＭ用地山一体型支保工法を説明する図である。このＴＢＭ用地山一体型支保工法は、例えばＴＢＭ１０（図２）を用いて崩落性の地山１１を掘削し、トンネル１２を形成する場合などに適用するものである。
【００１４】
この工法では、地山１１を所定の長さだけ掘削した後、図２に示すように、トンネル１２の内周面１４に沿って鋼製支保工１３を固定する。また、地山１１の崩落土砂１７がトンネル１２内に落下するのを防止するため、トンネル内周面１４の所定の部分に網状部材である例えばエキスパンドメタル１５を張り巡らし、このエキスパンドメタル１５を鋼製支保工１３に取り付ける。本実施の形態では、トンネル１２の水平中心より少し下側の部分から天井部分までエキスパンドメタル１５を連続的に張り巡らす。
【００１５】
次に、エキスパンドメタル１５の内側からエキスパンドメタル１５の網目を挿通させて注入パイプ１６を差し込み、その先端部分を地山１１内の所定の深さまで挿入する。そして、注入パイプ１６を引き抜きながら、その先端部から放射方向に固結剤１８を所定の圧力で噴出させる。
【００１６】
これにより、地山１１内及び地山１１からエキスパンドメタル１５上に崩落した崩落土砂１７内に固結剤１８が連続的に注入され、この固結剤１８の硬化に伴って、地山１１と崩落土砂１７とが一体的に固結される。
【００１７】
次に、上述した各構成要素について説明する。トンネル１２は、図２に示すように、その断面が円形のものを例示したが、断面が半円形、馬蹄形であってもよい。また、本発明は、ＴＢＭ１０でトンネル１２を掘削する場合に限らず、ＮＡＴＭ工法などトンネル１２の掘削後に地山１１が露出される場合に適用できる。
【００１８】
鋼製支保工１３は、トンネル内周面１４の所定の部分、すなわち、崩落土砂１７がトンネル１２内に落下するのを防止するために必要な部分に張り巡らしたエキスパンドメタル１５を固定するためのものであり、この鋼製支保工１３は互いに適宜な間隔を空けて複数固定される。
【００１９】
本実施形態では、鋼製支保工１３としてＨ形鋼を使用しているが、他の部材でもよい。また、鋼製支保工１３はトンネル内周面１４と同様に円形としたが、円弧状でもよい。
【００２０】
エキスパンドメタル１５は、崩落土砂１７がトンネル１２内に落下するのを防止するためのものであり、その網目の大きさが、崩落土砂１７に含まれる一定以上の大きさの小礫や土塊などを通さず、且つ注入パイプ１６をその網目から挿通させることができるものを選択する。このようなエキスパンドメタル１５としては、網目が約５ｃｍのものが好適である。
【００２１】
注入パイプ１６は、図３に示すように、エキスパンドメタル１５の網目を通過できる直径を有し、その先端部には、固結剤１８を放射方向に噴出するためのノズル孔１９が複数設けられている。この注入パイプ１６の後端部には、固結剤１８を一定の圧力で供給する供給装置（図示せず）が接続されている。
【００２２】
なお、エキスパンドメタル１５をトンネル内周面１４に沿って張り巡らす前に、地山１１の固結すべき場所に複数のボーリング穴２０を設けておき、このボーリング穴２０に注入パイプ１６を挿入して固結剤１８を噴出するようにする。
【００２３】
崩落土砂１７には、大小さまざな粒径の土砂が含まれるが、エキスパンドメタル１５の網目より小さな粒径の土砂は殆どトンネル１２内に落下し、主として網目より大きな粒径の小礫及び土塊が地山１１とエキスパンドメタル１５との間に介在する。これらの小礫及び土塊の間には空間が存在し、そのまま放置すればこの空間が地山１１の緩む原因となる。
【００２４】
急硬性の固結剤１８としては、地山１１及び崩落土砂１７内に注入された後、トンネル１２内に落下する前に、例えば（発明者の方へ：硬化する時間を入れてください）分程度である程度の硬さまで硬化するものを使用する。このような急硬性の固結剤１８は、一般的に市販されている各種のものを使用できる。
【００２５】
この固結剤１８を地山１１及び崩落土砂１７内に注入する場合は、図３に示すように、まず地山１１の固結すべき場所に設けられたボーリング穴２０に対応するエキスパンドメタル１５の網目から注入パイプ１６を差し込み、崩落土砂１７を通過させてボーリング穴２０の穴底まで挿入する。
【００２６】
次に、注入パイプ１６のノズル孔１９から固結剤１８を所定の圧力で噴出させる。そうすると、ノズル孔１９から放射方向に噴出された固結剤１８が、地山１１のある程度の範囲まで注入される。
【００２７】
このようにして固結剤１８を注入しながら、図４に示すように、注入パイプ１６を少しづつ引き抜く。そうすると、固結剤１８の注入範囲がボーリング穴２０の穴底付近からトンネル内周面１４側にかけて連続的に広がる。そして、注入パイプ１６のノズル孔１９が崩落土砂１７の内部まで移動すると、崩落土砂１７内にも固結剤１８が注入され、崩落土砂１７内の空間が埋められる。
【００２８】
固結剤１８は急硬化性であるため、一定時間経過すると、必要な硬さまで硬化する。これにより、地山１１と崩落土砂１７とが固結剤１８によって一体的に固結される。
【００２９】
固結剤１８の注入は、エキスパンドメタル１５の略全面に亘って多数の位置で行われる。これにより、トンネル１２の略全長に亘って地山１１と崩落土砂１７とが一体的に固結されると共に、崩落土砂１７内の空間が固結剤１７によって埋められる。
【００３０】
従って、時間の経過に伴って地山１１が崩落土砂１７内の空間が原因で緩むのを防止できると共に、地山１１に固定されている鋼製支保工１３が変形するのを防止できるので、坑内作業の安全性を確保できる。
【００３１】
また、図２に示すように、ＴＢＭ１０の反力受け機構であるメイングリッパ１０ａを鋼製支保工１３背面の安定化した地山１１に当てて所定の反力を得ることができるので、従来のように余分な費用をかけることなくＴＭＢ１０を使用してトンネル掘削を続けることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＴＢＭ用地山一体型支保工法によれば、トンネル内周面に張り巡らした網状部材の網目から注入パイプを差し込んで地山内に挿入し、この注入パイプから地山と網状部材間に介在する崩落土砂及び地山内に固結剤を注入するので、地山と崩落土砂とを一体的に固結できると共に、地山と網状部材との間に介在する崩落土砂内の空間を固結剤で埋めることができる。
【００３３】
従って、崩落土砂内の空間を原因として地山が緩むのを防止できると共に、ＴＢＭのグリップ位置の崩落土砂も固結されるのでグリップ反力をとることができる。また、地山に固定された支保工が変形するのを防止できるので、ＴＢＭ掘進が円滑にでき、坑内作業の安全性も確保できる。
【００３４】
また、ＴＭＢによってトンネル掘削を行う場合には、そのグリッパ反力を支保工背面の地山から得ることができるので、従来のように支保工の変形を修復するために余分な費用をかけることなく、ＴＢＭによる掘削作業を行うことができる。
【００３５】
また、本発明では急硬性の固結剤を使用するので、地山及び崩落土砂内に注入した固結剤が網状部材の網目からトンネル内に落下する前にある程度の硬さまで硬化するため、固結剤がトンネル地山内及び崩落土砂内に十分残留して地山及び崩落土砂を確実に固結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＴＢＭ用地山一体型支保工を説明する図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係るＴＢＭ用地山一体型支保工における固結剤の注入方法を説明する図である。
【図４】本発明に係るＴＢＭ用地山一体型支保工における固結剤の注入方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１  トンネル地山
１２  トンネル
１３  鋼製支保工
１４  トンネルの内周面
１５  エキスパンドメタル（網状部材）
１６  注入パイプ
１７  崩落土砂
１８  固結剤
【図１】
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【図２】
0004554857.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004554857.tif 000005