(57)【要約】【課題】トンネル施工時における切羽崩落時の危険回避を図る切羽防護装置およびトンネル施工方法を提案する。【解決手段】切羽Ｋを覆う防護ネット２と、防護ネット２の周縁に設けられた複数の取付部材３，３，…と、防護ネット２の少なくとも下縁に沿って配設された張力部材４とを備え、防護ネット２の網目２１の周長は２０ｃｍ〜８０ｃｍの範囲内で、張力部材４は防護ネット２の周縁に張力を付与する切羽防護装置１およびこれを利用したトンネル施工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽を覆う防護ネットと、
前記防護ネットの周縁に設けられた複数の取付部材と、
前記防護ネットの少なくとも下縁に沿って配設された張力部材と、を備える切羽防護装置であって、
前記張力部材に張力が付されていることを特徴とする、切羽防護装置。
【請求項２】
前記防護ネットの網目の周長が、２０ｃｍ〜８０ｃｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の切羽防護装置。
【請求項３】
前記防護ネットが、電気雷管の脚線と異なる色であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の切羽防護装置。
【請求項４】
前記防護ネットの頂部の切羽側にバルーンが配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の切羽防護装置。
【請求項５】
防護ネットで切羽を覆う防護工程と、
前記防護ネットの網目を通じて前記切羽に装薬する装薬工程と、を備えるトンネル施工方法であって、
前記防護工程では、鋼製支保工または地山に設けられた治具に前記防護ネットの周縁を係止させることを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項６】
前記切羽の頂部で前記切羽と前記防護ネットとの間にバルーンを配置し、前記バルーンを利用して前記切羽と前記防護ネットとの間隔を調節することを特徴とする、請求項５に記載のトンネル施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽防護装置およびトンネル施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削作業では、例えば、爆薬の装薬時や結線時に、切羽の直下に作業員が入り込む場合がある。
一方、切羽の直下は、肌落ち、土砂や岩塊の崩落等（以下、単に「切羽崩落」という）の危険性があるため、作業員が切羽の直下に入り込む際には、安全性に十分に注意する必要がある。
【０００３】
そのため、切羽崩落のおそれがある地山では、切羽に対して鏡吹付けコンクリートや鏡止ボルト等の切羽防護対策を講じることで安全性を確保するのが一般的である。
また、特許文献１には、掘削作業停止時の切羽崩落を防止することを目的として、流体を加圧封入した封入袋体を切羽面に押し付ける切羽防護手段が開示されている。
さらに、特許文献２には、トンネル施工時の安全性を確保することを目的として、切羽の変位を計測し、切羽崩落の兆候が生じた場合に警報を出すトンネル切羽変位警報方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５６６１２公報
【特許文献２】特開２００１−１９４１１２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鏡吹付けコンクリート等の事前の切羽防護対策を講じている場合であっても、予期せぬ切羽崩落が生じるおそれがある。
特許文献１の切羽防護手段は、切羽崩落を抑制することが可能であるものの、爆薬の装薬時や結線時等のように、切羽に対して作業を行う場合には撤去する必要があり、切羽直下での作業時の安全性を確保するものではない。
特許文献２のトンネル切羽変位警報方法は、切羽崩落による事故を事前に回避することを可能にするものの、万が一、予期せぬ切羽崩落が生じた際の作業員の被害を軽減することを目的とするものではない。
【０００６】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、トンネル施工時における切羽崩落時の危険回避を図る切羽防護装置およびトンネル施工方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る切羽防護装置は、切羽を覆う防護ネットと、前記防護ネットの周縁に設けられた複数の取付部材と、前記防護ネットの少なくとも下縁に沿って配設された張力部材とを備えるものであって、前記張力部材に張力が付されていることを特徴としている。
前記防護ネットの網目の周長は、２０ｃｍ〜８０ｃｍの範囲内であるのが望ましい。
【０００８】
かかる切羽防護装置によれば、防護ネットによって切羽が覆われるので、切羽から土砂や岩塊等が崩落した場合であっても、作業員に直接接触することを防止することができる。
また、作業員は、防護ネットの網目から腕や道具を挿入することで切羽面に対して作業を行うことができるため、切羽防護装置が作業に支障をきたすこともない。
張力部材を利用して防護ネットの下端に張力を付与すれば、切羽から崩落した岩塊等が作業員に向って転がることを回避することができる。
【０００９】
また、前記防護ネットが電気雷管の脚線と異なる色であれば、結線時に脚線と防護ネットとが混同することを防止できる。
また、前記防護ネットが、前記切羽の外周形状に応じた形状を有しているとともに前記切羽の面積と同等以上の面積を有していれば、防護ネットの周縁を強固に固定することができ、かつ、防護ネットの中央部に生じるたるみによって、崩落した岩塊のエネルギーを吸収することができる。そのため、作業員の安全性をより高められる。
さらに、前記防護ネットの頂部の切羽側にバルーンが固定されていれば、防護ネットと切羽との隙間の大きさを調整することができる。
【００１０】
また、本発明のトンネル施工方法は、防護ネットで切羽を覆う防護工程と、前記防護ネットの網目を通じて前記切羽に装薬する装薬工程とを備えるものであって、前記防護工程では、鋼製支保工または地山に設けられた治具に前記防護ネットの周縁を係止させることを特徴としている。
【００１１】
かかるトンネル施工方法によれば、防護ネットを設置した状態で切羽直下での作業を行うため、切羽崩落時における作業員の安全性が向上する。また、防護ネットは簡易に設置することができるため、防護ネットがない状態での作業を最小限に抑えることができる。
【００１２】
また、前記切羽の頂部で前記切羽と前記防護ネットとの間にバルーンを配置し、前記バルーンを利用して前記切羽と前記防護ネットとの間隔を調節すれば、作業員の安全性と作業性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の切羽防護装置およびトンネル施工方法によれば、切羽崩落時の危険回避を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る切羽防護装置を示す正面図、（ｂ）は同縦断図である。
【図２】切羽防護装置の取付部を示す拡大図であって、（ａ）は縦断図、（ｂ）は正面図である。
【図３】防護ネットの端部を示す拡大図であって、（ａ）は縦断図、（ｂ）は正面図である。
【図４】切羽防護装置が設置された切羽の切羽崩落時を示す模式図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態の切羽防護装置１は、掘削直後の切羽Ｋを覆うように設けられるものであって、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、防護ネット２と、複数の取付部材３，３，…と、張力部材４と、バルーン５とを備えている。
防護ネット２は、多数の網目２１，２１，…を有する網状部材である。本実施形態の防護ネット２は、ポリアミド合成繊維（例えばナイロンスリング）により形成されている。なお、防護ネット２を構成する材料は限定されるものではないが、静電気が起きにくい材質が望ましく、例えば、帯電防止剤を塗布した材料や導電糸入りのネットであってもよい。
また、防護ネット２の色は限定されないが、電気雷管の脚線と異なる色であるのが望ましく、本実施形態では黒とする。
【００１６】
本実施形態の防護ネット２は、切羽Ｋの面積（掘削断面積）よりも大きな面積を有している。防護ネット２の周縁の長さは切羽Ｋの外周の長さと同等であり、切羽の外周形状に応じた形状に形成されている。なお、防護ネット２の形状は、切羽Ｋを覆うことが可能であれば限定されない。
本実施形態では、防護ネット２の網目２１が矩形を呈しているが、網目２１の形状は限定されるものではなく、例えば、三角形や六角形等の多角形状や円形状（楕円は小判型等も含む）であってもよい。また、各網目２１の形状および大きさは同一である必要はなく、異なる形状の網目が含まれていてもよい。網目２１は、防護ネット２を構成する線材で囲まれた空間である。
【００１７】
各網目２１の大きさは、切羽Ｋ下での作業に支障をきたすことがない大きさ（例えば、作業員の手や腕を通すことが可能な大きさ）で、かつ、切羽崩落が発生した場合であっても、作業員に危険を及ぼす大きさの岩塊を挿通することのない大きさとして、網目２１の周長が２０ｃｍ〜８０ｃｍの範囲内となるように設定する。なお、本実施形態では、網目２１の目開きを縦横共１０ｃｍ（網目２１の周長を４０ｃｍ）としているが、目開きおよび周長の大きさはこれに限定されない。
【００１８】
複数の取付部材３，３，…は、防護ネット２の周縁に設けられている。
本実施形態の取付部材３は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、鋼製部材からなり、フック状に形成された先端部３１と、防護ネット２に固定された基端部３２とを備えている。
先端部３１は、鋼製支保工６に設けられた治具７に係止される。なお、先端部３１を構成するフックには、外れ止め部材が設けられていてもよい。
基端部３２には、貫通孔が形成されている。この貫通孔防護ネット２の一部が挿通されている。
防護ネット２の線材を基端部３２に挿通するとともに、線材の端部をＪ字状に折り曲げて熱融着あるいは縫い合わせることで取付部材３が防護ネット２に取り付けられる。取付部材３の防護ネット２への取付方法は限定されるものではなく、例えば、紐等を利用して結束してもよい。
なお、取付部材３の形状は、鋼製支保工６または治具７に係止が可能で、かつ、防護ネット２への取り付けが可能であれば限定されない。
【００１９】
取付部材３の数および取付部材３同士の間隔は限定されるものではないが、取付部材３同士の間から作業員に危険を及ぼす大きさの岩塊が抜け出すことを防止できる程度となるように設定する。
本実施形態の取付部材３は、鋼製支保工６に設けられた治具７に係止されている。なお、取付部材３は、必ずしも治具７を介して鋼製支保工６に係止する必要はなく、例えば、鋼製支保工６のフランジに形成された孔に係止または固定してもよい。また、取付部材３は、必ずしも鋼製支保工６に係止する必要はなく、例えば、地山に設けられたアンカー等の治具に係止または固定してもよい。
【００２０】
張力部材４は、防護ネット２の周縁に沿って配設されたワイヤーからなる。なお、張力部材４を構成する材料は限定されるものではなく、例えばロープであってもよい。
張力部材４は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、防護ネット２の周縁に形成された挿通部２２に挿通することにより、防護ネット２の周縁に配設されている。なお、挿通部２２の形成方法は限定されるものではなく、例えば、防護ネット２の端部の線材をＪ字状に折り曲げるとともに、先端を熱融着あるいは縫い合わせることにより形成すればよい。
【００２１】
張力部材４には、張力が付される。防護ネット２の周縁に設けられた張力部材４に張力が付されると、取付部材３には引張力が作用する。
また、防護ネット２の下端で張力部材４に張力を付与すれば、防護ネット２がめくれ上がることを防止できるので、防護ネット２の下端から岩塊が抜け出すことを防止することができる。
【００２２】
バルーン５は、図１（ｂ）に示すように、防護ネット２の頂部の切羽Ｋ側に複数本配置されている。
バルーン５は、通気性のない布やゴム部材等からなり、空気などの流体を内部に注入することで膨張する。本実施形態のバルーン５は、両端が密封された、内径が６０ｃｍ程度、長さが２〜３ｍ程度の筒状部材により形成されているが、バルーン５の形状寸法は限定されない。なお、防護ネットの頂部に配設されるバルーンの数は限定されるものではなく、例えば、１本でもよい。
【００２３】
バルーン５は、防護ネット２と切羽Ｋとの間に介設された状態で膨張することで、防護ネット２と切羽Ｋとの間隔の大きさ調節する。
なお、防護ネット２と切羽Ｋとの間隔は、作業員が網目２１から手や腕を切羽側に挿入して作業（結線作業等）を行うことが可能な大きさであれば限定されるものではなく、本実施形態では３０ｃｍ〜５０ｍの範囲内に設定する。
【００２４】
次に、本実施形態の切羽防護装置１を利用したトンネル施工方法について説明する。
本実施形態のトンネル施工方法は、掘削工程と、支保工程と、防護工程と、装薬工程とを繰り返すことによりトンネルの施工を行うものである。
【００２５】
掘削工程は、地山Ｇを掘削して、切羽Ｋを前進させる工程である。
本実施形態では、発破掘削方式により地山Ｇの掘削を行う。発破掘削方式は、切羽Ｋに装填されたダイナマイトを爆破することにより所定の断面形状からなる空間を地山Ｇに形成する掘削方法である。
【００２６】
支保工程は、地山Ｇの掘削により露出した地山面に対して、吹付けコンクリートの吹き付け、鋼製支保工６の建て込みを行う工程である。支保工程では、地山状況に応じてロックボルトの打設や補助工法（例えば先受け工）の施工を行う。
【００２７】
防護工程は、切羽防護装置１を切羽Ｋに設置する工程である。
切羽防護装置１の設置は、まず、鋼製支保工６に設けられた治具７に取付部材３を係止させることで、防護ネット２で切羽Ｋを覆う。
次に、張力部材４を引っ張ることで、防護ネット２の周縁（張力部材４）に張力を付与する。本実施形態では、防護ネット２の下端のいずれか一方の端部において張力部材４を引っ張ることで張力を付与する。張力部材４は、一か所で防護ネット２の全周に張力を付与する。なお、張力部材４は、複数カ所において引っ張ってもよい。
【００２８】
防護工程では、防護ネット２の頂部の切羽側にバルーン５を配置し、バルーン５を膨張させる。空気の注入量によりバルーン５の大きさを調節することで、切羽Ｋと防護ネット２との間隔が装薬時の作業をしやすい大きさ（３０ｃｍ〜５０ｍ）となるようにする。
【００２９】
装薬工程は、切羽防護装置１が設置された切羽Ｋに装薬する工程である。
装薬工程では、まず、防護ネット２の網目２１を通じてドリルを切羽Ｋに押し当て、切羽Ｋを削孔する。次に、切羽Ｋに形成された掘削孔にダイナマイトを装薬する。このとき、作業員は、防護ネット２の網目から腕を挿入して、結線作業等を行う。
【００３０】
以上、本実施形態の切羽防護装置１およびトンネル施工方法によれば、防護ネット２によって切羽Ｋが覆われており、切羽Ｋと作業員との間に防護ネット２が配設された状態で切羽直下の作業を行うため、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、万が一、切羽Ｋから土砂や岩塊等（以下、単に「岩塊等Ｒ」という）が崩落した場合であっても、作業員に直接岩塊等Ｇが接触することを防止することができる。
また、防護ネット２は、切羽Ｋの面積よりも大きな面積を有しているため、防護ネット２の中央部に生じるたるみによって、崩落した岩塊等Ｇのエネルギーを吸収することができる。そのため、作業員の安全性をより高められる。また、防護ネット２のたるみにより、岩塊等Ｇの落下速度を低減させることが可能となり、切羽崩落時の危険回避に使用できる時間（退避時間）を長くすることができる。
【００３１】
防護ネット２の下端には張力部材４によって張力を付与されているため、切羽Ｋから崩落した岩塊等Ｇが作業員に向って転がることを回避することができる。
また、防護ネット２は、切羽の周縁に応じた形状を有しているため、切羽Ｋに対して隙間なく、かつ、強固に固定することができ、防護ネット２と地山との隙間から岩塊等Ｇが落下することが防止されている。
【００３２】
また、作業員は、防護ネット２の網目２１から腕や道具を挿入することで切羽Ｋに対して作業を行うことができるため、切羽防護装置１の存在が装薬作業に支障をきたすこともない。
バルーン５によって防護ネット２と切羽Ｋとの間隔が調整されているため、作業性に優れている。
防護ネットが電気雷管の脚線と異なる色であるため、結線時に脚線と防護ネット２とが混同することを防止できる。
防護ネット２は簡易に設置することができるため、防護ネット２がない状態での作業を最小限に抑えることができる。
【００３３】
以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、トンネルの断面形状は限定されるものではなく、例えば円形や馬蹄形等であってもよい。
また、トンネルの掘削工法は限定されるものではなく、例えば、全断面掘削工法やベンチカット工法等を採用することが可能である。
また、トンネルのインバートの有無は、地山状況（地山等級）に応じて適宜決定すればよい。
【００３４】
前記実施形態では、バルーン５を利用して防護ネット２と切羽Ｋとの間隔を調節したが、防護ネット２を設置した段階で、切羽Ｋとの間隔が所定の大きさ確保することができる場合には、バルーン５は省略してもよい。また、バルーン５に代えて、スペーサー等を利用して防護ネット２と切羽Ｋとの間隔を調節してもよい。
【００３５】
前記実施形態では、１本の張力部材４が防護ネット２の全周に配設されている場合について説明したが、複数本の張力部材４が配設されていてもよい。例えば、防護ネット２のアーチ状部分（側壁部から頂部）と、下端とにそれぞれ異なる張力部材４，４が配設されていてもよい。こうすることで、防護ネット２の下縁により大きな張力を付与することができる。
また、張力部材４は、必ずしも防護ネット２の全周に配設する必要はなく、防護ネット２の下縁のみに配置してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１    切羽防護装置
２    防護ネット
２１  網目
３    取付部材
４    張力部材
５    バルーン
６    鋼製支保工
７    治具
Ｇ    地山
Ｋ    切羽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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