(57)【要約】【課題】現場の地山状況に応じて臨機応変に対応することができ、簡易に施工することのできるトンネルの支保方法を提供する。【解決手段】トンネルボーリングマシン１のテール部２内側において、予めリング支保工３を組み立てておき、土砂Gが崩落する箇所に限定して、前後に互いに隣接するリング支保工３、３間にエキスパンドメタル４を架設し、掘削したトンネル壁面９に沿って、組み立てたリング支保工３を設置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルボーリングマシンのテール部内側において、予めリング支保工を組み立てておき、土砂が崩落する箇所に限定して、前後に互いに隣接するリング支保工間にエキスパンドメタル又は鋼板を架設し、
掘削したトンネル壁面に沿って、組み立てた前記リング支保工を設置することを特徴とするトンネルの支保方法。
【請求項２】
前記エキスパンドメタル又は鋼板が架設されたリング支保工間に、前記エキスパンドメタル又は鋼板を支持する縦リブを架設することを特徴とする請求項１に記載のトンネルの支保方法。
【請求項３】
前記リング支保工と前記トンネル壁面との間に、当り付け部材を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネルの支保方法。
【請求項４】
前記トンネル壁面に沿って前記支保工を設置した後、土砂が崩落する箇所と前記エキスパンドメタル又は鋼板との間の空洞に充填材を充填することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネルの支保方法。
【請求項５】
前記トンネル壁面に沿って前記リング支保工を設置した後、前後に互いに隣接するリング支保工間にモルタルを吹き付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトンネルの支保方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルボーリングマシンにより掘削したトンネルの支保方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルを構築する方法として、近年では、トンネルの急速施工といった観点から、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）を採用して施工する構築方法が増えている。
トンネルボーリングマシンによってトンネルを掘進する場合、掘削されたトンネル壁面が肌落ちしたり、崩落することがあるため、従来よりトンネルボーリングマシンの後方において掘削されたトンネル壁面に沿ってリング支保工を組み立てるとともに前後に隣接するリング支保工間にエキスパンドメタル等の覆工部材を架設し、この覆工部材によって壁面から緩んだ土砂がトンネル内に崩落するのを防止している。
しかしながら、トンネルボーリングマシンの後方、すなわちテール部の外側でリング支保工を組み立てて、土砂が崩落した後にトンネルの掘削面にモルタルを吹き付けて自立させ、鉄板等で崩落箇所に屋根をつけて当たりをとっているため、崩落した土砂の撤去や当たり付けに要する時間がかかり、施工期間が長期におよんでいた。
また、掘削されたトンネル壁面に沿って鋼製ライナーや薬液注入による地山改良等がなされる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特に、安全性や盛り替え時間の短縮の面で、鋼製ライナーが採用されることが多く、鋼製ライナーを使用する場合、テール部内にて鋼製ライナーを組み立てておきトンネル壁面に鋼製ライナーを取り付け、鋼製ライナーと地山との間にグラウトを注入している。
【特許文献１】特開１１−１４１２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、鋼製ライナーは工場加工品であり、加工工程が多いため製作期間が長く、予め必要数量を見込んで製作しておかなければ地山状況に応じて採用することができず、鋼製ライナーの必要数量を予測することは困難なため、鋼製ライナーによる工法を採用することはリスクが高いという問題があった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、現場の地山状況に応じて臨機応変に対応することができ、簡易に施工することのできるトンネルの支保方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、トンネルボーリングマシン１のテール部２内側において、予めリング支保工３を組み立てておき、土砂Gが崩落する箇所に限定して、前後に互いに隣接するリング支保工間にエキスパンドメタル４又は鋼板を架設し、
掘削したトンネル壁面９に沿って、組み立てた前記リング支保工を設置することを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、トンネルボーリングマシンのテール部内側において、予めリング支保工を組み立てておき、土砂が崩落する箇所に限定して、前後に互いに隣接するリング支保工間にエキスパンドメタル又は鋼板を架設し、トンネル壁面に沿って、組み立てたリング支保工を設置するので、従来のように鋼製ライナーを使用する工法に比べて、鋼製ライナーを工場で製作する必要もなく、現場で掘削径の大きさに応じて崩落する土砂を受けるエキスパンドメタルや鋼板を架設すれば良く、臨機応変に対応することができる。また、リング支保工のみ工場で加工すれば良いため、工期の短縮化及び予め製作する部品点数を減らすことができ、リスクの低減を図ることができる。
さらには、土砂が崩落する範囲に限定してエキスパンドメタルや鋼板を設置して処置するため、非常に経済的で、この点においても工期を短縮できる。また、鋼製ライナーは大型で保管場所も広いスペースが必要となるが、非常に狭溢な現場内でも部品として容易に搬入することができ、保管性及び施工性に優れる。
【０００６】
請求項２の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１に記載のトンネルの支保方法において、
前記エキスパンドメタル又は鋼板が架設されたリング支保工間に、前記エキスパンドメタル又は鋼板を支持する縦リブ５を架設することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明によれば、縦リブによってエキスパンドメタル又は鋼板が支持されて、エキスパンドメタル又は鋼板をトンネル壁面に確実かつ強固に設置することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１又は２に記載のトンネルの支保方法において、
前記リング支保工と前記トンネル壁面との間に、当り付け部材６を設置することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明によれば、リング支保工とトンネル壁面との間に、当り付け部材を設置するので、リング支保工をトンネル壁面に確実かつ強固に設置することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネルの支保方法において、
前記トンネル壁面に沿って前記支保工を設置した後、土砂が崩落する箇所と前記エキスパンドメタル又は鋼板との間の空洞に充填材（例えば、ウレタン系発泡樹脂７）を充填することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明によれば、土砂が崩落する箇所とエキスパンドメタル又は鋼板との間の空洞に充填材を充填するので、充填材によって空洞が充填されて土砂の崩落を確実に防止することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトンネルの支保方法において、
前記トンネル壁面に沿って前記リング支保工を設置した後、前後に互いに隣接するリング支保工間にモルタル８を吹き付けることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明によれば、前後に互いに隣接するリング支保工間の内面にモルタルを吹き付けるので、トンネル壁面の強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るトンネルの支保方法によれば、現場の地山状況に応じて臨機応変に対応することができ、施工が容易でかつ工期の短縮化及び予め製作する部品点数を減らせ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係るトンネルの支保方法の手順を示すためのトンネル内の側断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は、ＴＢＭのテール部内側でリング支保工が組み立てられた状態を示す要部斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、地山を掘削する際に用いるトンネルボーリングマシン（以下、ＴＢＭと言う）１は、図示しないが複数のディスクカッタを備え、回転可能に取り付けられたカッタヘッドと、カッタヘッドの回転中心に接続され伸縮自在に設けられたスラストジャッキと、このスラストジャッキを伸ばして掘進する際の反力を取るためのグリッパ等を備えている。
【００１７】
トンネルを掘削するためには、まず、ＴＢＭ１を掘削する位置に設置し、グリッパを地山の壁面に押しつけて反力を取る。そして、カッタヘッド及びディスクカッタをそれぞれ回転させながらスラストジャッキを伸ばしてＴＢＭ１本体を推進する。その後、スラストジャッキを収縮状態から伸長可能な範囲まで伸長させると１ストロークの掘削が完了する。
掘削が完了すると、グリッパの地山への押しつけを解除し、スラストジャッキを収縮させる。そして、グリッパを地山の壁面に新たに押しつけ、カッタヘッド及びディスクカッタをそれぞれ回転させながらスラストジャッキを伸ばして掘削を進める。
【００１８】
この際に、図１及び図４に示すように、予めＴＢＭ１のテール部２内で１ストローク分のリング支保工３をエレクターにより組み立てておく。リング支保工３は図３に示すように、上下左右に四分割され、上側支保工３１、下側支保工３２、左側支保工３３、右側支保工３２からなり、分割された各支保工３１〜３４はＨ型鋼であり、トンネルの壁面９に沿った円弧状をなしている。各支保工３１〜３４が組み立てられてなるリング支保工３の外径は、例えば４７００ｍｍであり、ＴＢＭテール部２の内径（例えば４７６０ｍｍ）よりも小さく、テール部２内にて組み立てることができるようになっている。また、リング支保工３の外径は、ＴＢＭ１により掘削した掘削径（例えば５０００ｍｍ）より小さい。前後に互いに隣接するリング支保工３の間隔は１．０ｍである。
テール部２の上方に土砂Ｇが堆積している場合には、前後に隣接するリング支保工３、３間にエキスパンドメタル４を架設しておく。すなわち、土砂Ｇが崩落する箇所に限定してリング支保工３、３間にエキスパンドメタル４を架設する。エキスパンドメタル４は、土砂Ｇの堆積範囲Ｘよりも周囲３００ｍｍ〜５００ｍｍ大きな範囲Ｙにまで設置することが好ましい。
エキスパンドメタル４を架設後、エキスパンドメタル４の架設箇所に、エキスパンドメタル４を支持するための補強用の複数の縦リブ５，…を所定間隔に架設する。
このようにして組み立てたリング支保工３は、掘削した１ストローク分のトンネルの壁面９に、所定間隔で複数の略矩形板状の当り付け部材６，…をキャンバー等により叩き込んでリング支保工３と壁面９との間に取り付けることによって設置する。
【００１９】
次いで、図２及び図３に示すように、堆積土砂Ｇとエキスパンドメタル４との間の地山に吐出管１０を挿入して、吐出管１０よりウレタン系発泡樹脂７を注入充填する。これを固化させて地山の補強をする。
さらに、リング支保工３、３間のうち、エキスパンドメタル４が架設されていない箇所の内面に、ファイバー入りのモルタル８を吹き付けて地山を補強する。
【００２０】
この作業を繰り返し行うことにより地山を掘削して、例えば全長３０００ｍにおよぶトンネルを構築することができる。
【００２１】
以上、本発明の実施の形態によれば、ＴＢＭ１のテール部２内側において、予めリング支保工３を組み立てておき、土砂Ｇの崩落箇所に限定して、前後に互いに隣接するリング支保工３、３間にエキスパンドメタル４を架設し、掘削したトンネル壁面９に沿って、組み立てたリング支保工３を設置するので、現場で掘削径の大きさに応じて崩落する土砂Ｇを受けるエキスパンドメタル４を架設すれば良く、鋼製ライナーといった新たな部品を製作する必要もなく、従来からある部品で臨機応変に対応することができる。したがって、リング支保工３のみ工場で加工すれば良いので、工期の短縮化及びリスクの低減を図れる。
さらには、土砂Ｇが崩落する範囲に限定してエキスパンドメタル４を設置して処置するため、非常に経済的である。また、リング支保工３及びエキスパンドメタル４を使用することにより、保管性及び施工性に優れる。
【００２２】
エキスパンドメタル４が架設されたリング支保工３、３間に縦リブ５，…が架設されているので、エキスパンドメタル４をトンネル壁面９に確実かつ強固に設置することができる。また、リング支保工３とトンネル壁面９との間に、当り付け部材６を設置するので、リング支保工３をトンネル壁面９に確実かつ強固に設置することができる。さらに、土砂Ｇの崩落箇所とエキスパンドメタル４との間の空洞にウレタン系発泡樹脂７を充填するので、土砂Ｇの崩落をより確実に防止することができる。また、前後に互いに隣接するリング支保工３間の内面にファイバー入りのモルタル８を吹き付けることにより、トンネル壁面９の強度も高めることができる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では崩落する土砂Ｇを受ける手段としてエキスパンドメタル４を使用したが、その他、鋼板を使用しても構わない。また、リング支保工３は１．５ｍピッチで施工しても良い。さらに、ウレタン系発泡樹脂７による充填は必ずしも行う必要はなく、エキスパンドメタル４の設置のみによって土砂Ｇの崩落を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示すためのもので、トンネルの支保方法の手順を示すためのトンネル内の側断面図である。
【図２】同、トンネルの支保方法の手順を示すためのトンネル内の側断面図である。
【図３】同、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】同、ＴＢＭのテール部内側でリング支保工が組み立てられた状態を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＴＢＭ
２  テール部
３  リング支保工
４  エキスパンドメタル
５  縦リブ
６  当り付け部材
７  ウレタン発泡樹脂（充填材）
８  モルタル
９  トンネル壁面
Ｇ  土砂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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