(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの掘進作業に先立ち、先端に自穿孔用ビットを備えた先受用長尺部材を順次トンネル断面の周辺に適宜間隔で打設し、それらの先受用長尺部材によってトンネル断面の周辺を強化するとともに、打設済の前記先受用長尺部材の周囲近傍に達するように短尺の注入用管状部材を順次打設し、該注入用管状部材を介して前記先受用長尺部材の周辺に硬化性の充填材を注入して補強しながら掘進作業を実施することを特徴とするトンネルの長尺先受工法。
【請求項２】
前記先受用長尺部材をトンネル断面の周辺に打設する際に、前記先受用長尺部材の内方中空部を介して先端部から硬化性の充填材を注入するようにした請求項１記載のトンネルの長尺先受工法。
【請求項３】
前記先受用長尺部材をトンネル断面の周辺に打設する際に、前記先受用長尺部材の口元部の周囲に口元注入管を設置し、その口元注入管を介して口元部から硬化性の充填材を注入するようにした請求項１又は２記載のトンネルの長尺先受工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘進作業に先だって、その切羽部前方のトンネル断面の周辺に順次長尺の鋼管等からなる先受用長尺部材を打設し、地山の緩みや沈下を予防して施工の安全性を図るトンネルの長尺先受工法に関する。より詳しくは、例えば１０〜２０ｍの先受用長尺部材と２〜４ｍ程度の短尺の注入用管状部材とを組合わせながら施工安全性を向上したトンネルの長尺先受工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の長尺先受工法として、トンネル断面の周辺に長尺の鋼管等からなる先受用長尺部材を多数打設し、その打設した先受用長尺部材の内方中空部を介して硬化性の充填材を注入して周辺を固めることにより、地山を補強しながら掘進作業を実施するというトンネル開削方法が広く知られている。そして、その先受用長尺部材の打設の仕方に関しては、先端部に装着した穿孔用ビットによって自ら削孔しながら所定の深さまで打設するという手法が知られている。なお、その場合、必要に応じて管状部材を適数本継足して目的の長さの先受用長尺部材として使用することも行われている。そして、その先受用長尺部材の地盤に対する打設作業が完了した場合には、例えば前記穿孔用ビットを縮小して前記先受用長尺部材の内方中空部を介して穿孔用ロッドと共に取出し、しかる後、その先受用長尺部材の内方中空部を介して先端部から周辺に硬化性の充填材を注入するという手法が一般的に採用されている。さらに、前記先受用長尺部材の口元部の周囲の孔壁との間隙部に口元注入管を設置して、口元部からも硬化性の充填材の注入が行われている。すなわち、前記先受用長尺部材の周辺に対する硬化性の充填材の注入は、地盤の地質にもよるが、先受用長尺部材の内方中空部を介して実施される先端部からの注入と、口元注入管を介して実施される口元部からの注入が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先受用長尺部材は、例えば１０〜２０ｍと長尺なため、先端部及び口元部の双方から充填材の注入を実施しても、その中間部分まで的確に注入することは技術的に容易ではない。このため、前記中間部分には充填材による補強が十分行渡らない部分が生じる場合もある。しかも、地山の地質によっては、前記穿孔用ビットの削孔によって形成される孔壁が崩れてしまい、前記先受用長尺部材の口元部に対する口元注入管の挿入が困難な場合もある。このような場合には、充填材の注入の不十分な部分が更に先受用長尺部材の中間部から口元部まで広がってしまい、施工の安全確保上必要な地盤の補強状態に大きな問題を抱えることになる。
【０００４】
本発明は、以上のような従来の事情に鑑みてなされたもので、長尺の先受用長尺部材を使用して実施する長尺先受工法の利点を維持しながら、その先受用長尺部材の周辺の地盤強化を的確に実施することができ、施工の安全性を向上し得るトンネルの長尺先受工法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、トンネルの掘進作業に先立ち、先端に自穿孔用ビットを備えた先受用長尺部材を順次トンネル断面の周辺に適宜間隔で打設し、それらの先受用長尺部材によってトンネル断面の周辺を強化するとともに、打設済の前記先受用長尺部材の周囲近傍に達するように短尺の注入用管状部材を順次打設し、該注入用管状部材を介して前記先受用長尺部材の周辺に硬化性の充填材を注入して補強しながら掘進作業を実施するという技術手段を採用した。この技術手段の採用により、本発明によれば、先受用長尺部材の有する広範囲にわたって地盤を効果的に強化し得るという利点を採用しながら、前記先受用長尺部材の周辺で補強の必要な部分に対して短尺の注入用管状部材を打設して充填材を注入するという手法を採用したので、先受用長尺部材の全長にわたって必要な部分に硬化性充填材を的確に注入することができ、トンネル断面の周辺が的確に補強されることから施工安全性が向上される。さらに、前記先受用長尺部材をトンネル断面の周辺に打設する際に、その先受用長尺部材の内方中空部を介して先端部から硬化性の充填材を注入したり、前記先受用長尺部材の口元部の周囲に口元注入管を設置して、その口元注入管を介して口元部から硬化性の充填材を注入し、それらの注入によっても充填材が十分届かない部分に対して、注入用管状部材を打設して充填材を注入するという前記手法を適用することも可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、先端部に自穿孔用ビットを備えた先受用長尺部材を使用する工法であれば広く適用が可能である。その自穿孔用ビットの具体的な形態としては、種々のタイプのものが適用可能であり、先受用長尺部材自体の先端部に装着して該管状部材を介して回転駆動するタイプのものでも、先受用長尺部材の内方中空部に挿通した穿孔用ロッドの先端部に装着して該ロッドを介して回転駆動するタイプのものでもよい。また、自穿孔用ビットを回収するタイプでもよいし埋め残すタイプのものでもよい。さらに、先受用長尺部材の周辺に対する硬化性充填材の注入の仕方に関しては、全ての充填材に関して前記注入用管状部材を介して注入するという手法を採用してもよいし、後述の実施例のように、前記先受用長尺部材の内方中空部を介して先端部から充填材を注入したり、前記口元注入管を介して口元部から充填材を注入し、それらの注入によっても充填材が不足しやすい部分に対して、注入用管状部材を打設して充填材を補給するという手法を採用することも可能である。なお、先受用長尺部材の内方中空部を介して実施される硬化性充填材の注入に関しては、その内方中空部それ自体を流路として硬化性充填材を注入してもよいし、後述の実施例のように、内方中空部内に注入管を挿通してその注入管を介して注入してもよい。また、前記硬化性の充填材としては、セメント系のものやウレタンなどの浸透性のよい樹脂系のものなどの使用が可能である。さらに、前記先受用長尺部材は、必要に応じて適数本継足して使用することも可能である。また、短尺の注入用管状部材の具体的構成や打設位置、打設方法などに関しては、特に限定されることなく、前記先受用長尺部材の周辺に対する硬化性充填材の注入が可能な形態であればよい。
【０００７】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の一実施例に関して説明する。図１は本発明に係るトンネルの長尺先受工法に用いられる先受用長尺部材の打設状態を例示した縦断面図である。図中、１は先受用長尺部材であり、本実施例では、後述のようにその先受用長尺部材１の内方中空部を介して先端部から充填材を注入するように構成しているが、必ずしもその必要はない。先受用長尺部材１は連結用部材２を用いて適宜数の管状部材を継足すことにより全長を延せるように構成されている。本実施例の先受用長尺部材１の先端部には、図示のように適宜タイプの自穿孔用ビット３がその先受用長尺部材１の外周面に形成された雄ネジを介して螺合されている。また、その先受用長尺部材１の先端部内側には、注入管支持部材４が装着され、その軸心部に形成された支持孔に対して充填材の注入管５の一端部を嵌入することにより、前記自穿孔用ビット３に形成された通路６に連通した状態に支持し得るように構成されている。なお、この注入管５は、先受用長尺部材１を地山７に打設する前に以上のように当該先受用長尺部材１の内方中空部内に予めセットしておいてもよいし、打設後にセットするようにしてもよい。また、図示のように注入管支持部材４の端面部に注入管５の端部を支持孔に誘導するためのテーパ部を形成すれば、注入管５のセット作業の簡便化を図れる。
【０００８】
しかして、前記先受用長尺部材１を地山７に対して打設する場合には、本実施例では、その先受用長尺部材１自体を介して先端部の自穿孔用ビット３に回転力や打撃力等を加えて自ら削孔しながら目的の深さまで打設する。そして、先受用長尺部材１の地山７に対する打設作業が終了した場合には、充填材の注入作業に移行することになる。この充填材の注入作業は、本実施例では、前記注入管５及び前記自穿孔用ビット３に形成された通路６を介して行われるとともに、先受用長尺部材１の口元部と孔壁８との間隙部に設置される口元注入管９を介して行われる。この注入作業により前記通路６を介して自穿孔用ビット３の先端部や周囲から先受用長尺部材１の先端部周辺にかけて硬化性の充填材が注入される。そして、注入された充填材は先受用長尺部材１と孔壁８との間隙部や周辺の地山７に浸透して硬化し周辺部の地盤を強化することになる。同様に、前記口元注入管９を介して注入された充填材は、その先受用長尺部材１の口元部と孔壁８との間隙部や周辺の地山７に浸透して硬化し周辺部の地盤を強化することになる。しかしながら、前述のように、先受用長尺部材１は例えば１０〜２０ｍと長尺なため、その先端部及び口元部の双方から充填材の注入を実施したとしても、先受用長尺部材１の中間部分まで的確に注入することは技術的に容易ではなく、充填材が十分行渡らない部分が生じる場合がある。また、地山の地質によっては、前記穿孔用ビット３の削孔により形成される孔壁８が崩れてしまい、前記口元注入管９の設置ができずに、充填材の注入の不十分な部分が先受用長尺部材１の口元部まで広がってしまう場合もある。
【０００９】
次に、本発明の特徴に関して説明する。図２〜図４は前記先受用長尺部材１を使用した場合の作業サイクルの一巡を概略的に示した施工説明図である。図２はその掘進作業の途中を示したものであり、切羽部１０が前回に打設された先受用長尺部材１ａの先端部近傍まで進み、新たに次の先受用長尺部材１ｂを打設して硬化性の充填材を注入した施工状態を示したものである。図中、１１は前回に注入された充填材、１２は今回打設された先受用長尺部材１ｂの内方中空部を介して注入された先端部の充填材、１３は同じく今回打設された先受用長尺部材１ｂの口元部に設置された図示を省略した口元注入管を介して注入された充填材をそれぞれ示したものである。今回打設された先受用長尺部材１ｂは、それらの口元部の充填材１３と先端部の充填材１２とによって両側部分が支持された状態にあるが、中間部分には充填材の届かない部分が生じており、その部分の地盤の補強作用は十分とはいえない。なお、先受用長尺部材１ｂは、図示のように前方が若干上向きになるように傾斜した状態に打設される。
【００１０】
図３は掘進作業が中間の切羽部１４まで進んだ施工状態を示したものである。この場合、図２の施工状態から図３の施工状態に進む過程では、図３に示したように、掘進作業の進行状態に応じて、切羽部１４の前方に位置する今回打設した前記先受用長尺部材１ｂの充填材が不足している中間部分等に対して、その周囲近傍に達するように短尺の注入用管状部材１５を打設し、その注入用管状部材１５を介して充填材１６を注入することにより地盤を補強しながら掘進作業を進めるという施工法が採られる。なお、図中、１７は鋼製等の支保工である。
【００１１】
さらに、前記先受用長尺部材１ｂの充填材が不足しやすい部分に対して短尺の注入用管状部材１８を打設して充填材１９を注入するという補強作業を繰返していくと、やがて前記先受用長尺部材１ｂの先端部から注入された前記充填材１２に近づき、先受用長尺部材１ｂの全長にわたって周辺の地盤が的確に強化される。このようにして掘進作業が進み、その切羽部２０が図４に示したように前記先受用長尺部材１ｂの先端部近傍まで進むと、図２と同様の施工状態に至ることになる。すなわち、本発明に係る作業サイクルが一巡することになる。しかして、さらに前述と同様に、新たな次の先受用長尺部材１ｃを打設して以上の作業を繰返すことにより、順次トンネルの掘進作業を進めることになる。なお、地山７の地質により前記孔壁８が崩れやすい場合などには、口元部からの充填材の注入を省略してもよい。また、前述のように、先受用長尺部材１の先端部及び口元部からの充填材の注入を省略して、専ら注入用管状部材を介して充填材を注入するという手法を採用することも可能である。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るトンネルの長尺先受工法によれば、先受用長尺部材を使用して長尺先受工法の有する広範囲にわたって地盤を効果的に強化し得るという利点を維持しながら、その先受用長尺部材の周辺で補強の必要な部分に対しては短尺の注入用管状部材を打設して充填材を注入するという手法を採用したので、前記先受用長尺部材の全長にわたって必要な部分に硬化性充填材を的確に注入することができ、トンネル断面の周辺が確実に補強されることから施工安全性が大幅に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るトンネルの長尺先受工法に用いられる先受用長尺部材の打設状態を例示した縦断面図である。
【図２】  前記先受用長尺部材を用いた場合の作業サイクルの概略を例示した施工説明図である。
【図３】  同作業サイクルの概略を例示した施工説明図である。
【図４】  同作業サイクルの概略を例示した施工説明図である。
【符号の説明】
１…先受用長尺部材、２…連結用部材、３…自穿孔用ビット、４…注入管支持部材、５…注入管、６…通路、７…地山、８…孔壁、９…口元注入管、１０…切羽部、１１〜１３…充填材、１４…切羽部、１５…注入用管状部材、１６…充填材、１７…支保工、１８…注入用管状部材、１９…充填材、２０…切羽部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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