(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支保工の脚部と地盤との間に挿入される袋体を備え、前記袋体に充填材などが注入されると膨張して前記支保工を支える支持具において、
前記袋体が、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかの折り畳み部と、前記折り畳み部に挟まれた中央部とを有する折り畳み構造になっていることを特徴とする支持具。
【請求項２】
折り畳み前の前記袋体は、筒状織物の両端部を縫製して形成された請求項１記載の支持具。
【請求項３】
前記中央部に向けて前記充填材等を注入するための注入手段を備える請求項１又は２記載の支持具。
【請求項４】
前記折り畳み部の折り畳み形状を保持する仮止め手段を備える請求項１又は２記載の支持具。
【請求項５】
折り畳まれた前記袋体を前記脚部に取り付けるための取付け手段を備える請求項１又は２記載の支持具。
【請求項６】
折り畳まれた前記袋体の裏面を覆う保護板を備える請求項１又は２記載の支持具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル工事の際、支保工建て込み時に、支保工の脚部と地盤との間に挿入され、充填材等が注入されると膨張して前記支保工を支える袋体を備える支持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル支保工は、トンネル工事の際、地山を保持させるためにトンネル内の長さ方向に所定の間隔をおいて多数立て込まれる。掘削直後のトンネルの内周面は凸凹であり、トンネル内に支保工を立て込むと、支保工の脚部の底面とこれの周囲の地盤との間に空隙が生じることになるため、高さ調節が必要とされる。この高さ調節としては、先の空隙に木板や鉄板等を詰め込み重ねることなどを行っている。
【０００３】
木板などを打ち込みながら高さ調節を行う作業は、熟練を要するうえ、時間がかかる。また、地山が緩い部分であると、その掘削面から崩れるおそれがあるため、作業者にとって特に危険である。このような事情から最近では、木板や鉄板等の代わりに袋体を使った支持具を使用したものもある。この袋体を使う方法は、支保工の設置時にトンネル内で支保工の脚部とこれの周辺の地盤との間に袋体を介在させ、袋体内に充填材等を注入することによって、袋体を加圧膨張させ、支保工の脚部と地盤との間に密着介在させる方法である。この方法に用いられる袋体には、座布団状の袋体が用いられる。膨張したときの高さを確保するため、この座布団状の袋体の面積は、支保工の脚部の面積より相当大きくなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、支保工の脚部と地盤との間に座布団状の袋体を挿入するときに、脚部の真下で袋体が膨張するように袋体を挿入しないと、脚部からはみ出た部分が先に膨張するため、支保工が傾くことがある。座布団状の袋体を脚部の真下で膨張させるため、作業者が地盤の状態を確認しながら袋体を挿入しなければならず、この挿入作業には経験と時間が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、支保工の脚部の中央から膨張する袋体を用い、支保工の高さ調整が簡単にできる支持具を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、支保工の脚部と地盤との間に挿入される袋体を備え、前記袋体に充填材などが注入されると膨張して前記支保工を支える支持具において、前記袋体が、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかの折り畳み部と、前記折り畳み部に挟まれた中央部とを有する折り畳み構造になっていることを特徴とする支持具である。
袋体の長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかに折り畳み部を設けると、袋体の長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかを支保工の脚部の長さ又は幅に合わせた形状にできる。折り畳み部は厚みがあるため、この部分で支保工を支え、折り畳み部に挟まれた中央部は薄いため、支保工の脚部に取付けた時中央部の上部には、空間が生じ、袋体の内部に充填材等が注入されると袋体の中央部の上部は空間となっているため中央部から膨張し、脚部の真下から押し上げ、折り畳み部の折り畳みを解消しながら、袋体全体の厚みが増していく。
【０００７】
請求項２記載の発明は、折り畳み前の前記袋体は、筒状織物の両端部を縫製して形成された請求項１記載の支持具である。
連続した筒状織物の所定長さで切断し、切断された両端部を縫製すると、折り畳み前の袋体が簡単且つ安価に形成される。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記中央部に向けて前記充填材等を注入するための注入手段を備える請求項１又は２記載の支持具である。
支保工の自重を受けない中央部に充填材を注入する注入手段によって、中央部から確実に膨張する。好ましくは、注入手段としての注入口を中央部に直接取り付ける。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記折り畳み部の折り畳み形状を保持する仮止め手段を備える請求項１又は２記載の支持具。
仮止め手段により、袋体の折り畳み状態が保持できるため、袋体はコンパクトな状態を保つことができる。なお、この仮止め手段は、充填材を注入し、袋体が膨張するに伴い外れるようになっている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、折り畳まれた前記袋体を前記脚部に取り付けるための取付け手段を備える請求項１又は２記載の支持具である。
この取付け手段により、予め支保工の脚部に袋体を取り付けておくことができ、支保工の地盤への設置と同時に袋体が所定位置となる。この取付け手段は、例えばゴム紐のように、袋体の膨張を阻害しない程度のものである。
【００１１】
請求項６記載の発明は、折り畳まれた前記袋体の裏面を覆う保護板を備える請求項１又は２記載の支持具である。
袋体の裏面に保護板を取り付けると、地盤と袋体の裏面が直接接触することがないため、袋体が地盤によって損傷しなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の支持具の斜視図であり、図２は、袋体本体の製作工程を示す図であり、図３は、支持具に取付けられた注入口の断面図である。
【００１３】
図１において、支持具１は、袋体１１と、注入口１２と、ゴムバンド１３と、保護板１４とを備えてなるユニットに構成されている。このユニット構造の支持具１をトンネルの施工現場に持ち込み、支保工３０の脚部３１と地盤との間に挿入するか、又は、予め支保工３０の脚部３１に取り付けて使用される。
【００１４】
袋体１１は、矩形に形成された袋体の幅方向両側を内折りし、更に長手方向両側を二回外折りして形成される。これにより、袋体１１は、幅方向両側に内折りの折り畳み部２１，２１と、長手方向両側に外折りの折り畳み部２２，２２と、折り畳み部２１，２１及び折り畳み部２２，２２に囲まれた中央部２３とを有する折り畳み構造になる。幅方向両側の折り畳み部２１，２１及び長手方向両側の折り畳み部２２，２２は、折り畳み前の袋体１１の縦横の中心線に対して対称に設けられることが好ましい。
【００１５】
外折りの折り畳み部２２，２２のうち特に内折りの折り畳み部２１，２１と重なる４隅の部分は、厚みがあるため、この４隅の部分で支保工の脚部の縁端を支えるようになっている。このように、折り畳み部２２，２２の厚みが支保工の脚部を支持するため、支保工３０の脚部３１の底面が直接袋体１１の中央部２３に接触しないようになっている。
【００１６】
中央部２３は、折り畳み部２１，２１及び折り畳み部２２，２２に囲まれた薄い部分であるため、図６（ａ）に示すように、支保工脚部に取付けられた時、中央部２３の上に空間が生じる。中央部２３は、袋体の内部に充填材等が注入されると中央部２３の上部は空間となっているため、はじめに膨張する部分となる。このように、中央部２３には、その上部に空間が生じるため、支保工３０の自重がかからない。このため、充填材等が袋体内に注入されると、袋体１１は、中央部２３から膨張し、脚部３１の真下から押し上げるようになっている。
【００１７】
このような機能を達成する袋体１１の折り畳み構造は、支保工３０の脚部３１を支える折り畳み部が袋体１１の少なくとも両側に設けられ、折り畳み部を除く中央部が袋体１１の中央に設けられておればよい。例えば、外折りの折り畳み部２２，２２だけ、又は、内折りの折り畳み部２１，２１だけであっても、これらに囲まれた薄厚の中央部が存在すれば、上述した機能を達成する折り畳み構造の袋体１１になる。また、袋体１１の幅方向両側を内側に折り込むだけでなく、外周縁部を全て袋体１１の内側に折り込んでも良い。さらに、支保工３０の脚部３１の底面形状は四角に限らない、脚部３１の底面形状にあわせて袋体１１の大きさを任意に変えることにより、任意の底面形状の支保工３０の脚部３１に袋体１１を取り付けることもできる。
【００１８】
注入口１２は、袋体１１に貫通されるパイプにより形成されている。このパイプは中央部２３に固定部材１５により袋体１１と垂直になるように固定されている。図３に示すように、注入口１２のパイプは、袋体１１の内部からも固定部材１６により固定されている。また、注入口１２のパイプの端部には、鉛直下向き及び水平方向に吐出口１８が設けられており、たとえ鉛直下向きのパイプの出口が閉塞されても、水平方向の吐出口１８から充填材を拡散させることができる。さらに、注入口１２の上部には、充填材の注入を制御するためのバルブ１７が設けられている。注入口１２、固定部材１５，１６、吐出口１８及びバルブ１７は、注入手段を構成する。この注入手段は、脚部３１に押しつぶされることなく、袋体１１の中央部２３に充填材等を注入できるものであればよく、例えば折り畳み部２１，２１の内折り部分に横から開口するものであってよい。
【００１９】
ゴムバンド１３，１３は、図１に示すように、袋体１１を支保工の脚部に取り付ける際に外折りの折り畳み部２２，２２が展開しないように折り畳み部２２の幅方向に沿ってかけられており、袋体１１に充填材が注入され袋体１１が膨張すると、外折りの折り畳み部２２，２２が展開する程度の強度で仮止めされている。このゴムバンド１３，１３は、折り畳み構造を保持するための仮止め手段を構成する。仮止め手段は、袋体１１の折り畳み構造を保持し、充填材などの注入により仮止めが解除されるものであればよく、折り畳み部２２，２２と中央部２３の境に接着剤を塗布してばらけないようにするもの、又は袋体１１の膨張に際して切れる糸で仮止めするものであってもよい。
【００２０】
ゴムバンド１３，１３は、支保工３０の脚部３１に折り畳み構造の袋体１１を取り付ける取付け手段としても使用される。ゴムバンド１３，１３を伸ばし、脚部３１を挟み込むと、折り畳み構造の袋体１１は脚部３１に取付けられる。そのため、予め支保工３０の脚部３１に、支持具１のユニットを取付け、支保工３０と支持具１の設置を同時に行うことも可能になる。この取付け手段は、仮止め手段兼用のゴムバンド１３，１３に限らず、別途のクリップなどを用いるものであってもよい。
【００２１】
保護板１４は、折り畳み部２２，２２を仮止めするゴムバンド１３，１３によって袋体１１の裏面に設けられている。この保護板１４は、支保工の設置時に袋体１１が掘削面と擦れ、破れるのを防止するものであり、樹脂、金属、木材が使用できるが、実施例のように軟質の樹脂材料で形成すると、変形して地盤の凹凸に密着するのでもよい。また、保護板１４の広さは、折り畳まれた袋体１１の底面の面積とほぼ同程度になっている。なお、ゴムバンド１３，１３に代わり、接着剤により袋体１１の裏面を覆う保護板１４を取り付けてもよい。
【００２２】
図２は、好ましい袋体１１の製作工程を示す図である。図２（ａ）に示すような袋体１１は、連続した筒状織物を所定長さに切断して形成されている。まず、袋体１１の外側に樹脂コーティング加工を施し、この樹脂層が袋体１１の内側にくるように反転させて図２（ａ）に示すような状態になる。袋体内側を樹脂コーティング加工するのは、水密性を持たせ、充填材の注入量が少なくて済むようにするためと、脱水による変形を防ぐためであり、完全な水密性は必要なく、密な織物であれば樹脂コーティングは必要ない。しかし、注入量が少なくなること、脱水による袋体の変形を考えると、樹脂コーティングを施すのが良い。図２（ｂ）に示すように、袋体１１の幅方向両側は、内折りして折り畳み部２１，２１が形成されており、この折り畳み部２１，２１の折り代ｈ2 は、袋体１１が膨張したときの高さを調節するものである。この折り代ｈ2 を長くとれば、袋体１１の膨張時の高さを高くすることができる。図２（ｃ）に示すように、袋体１１の中央部２３に注入口１２を取り付ける穴を設け、その穴に注入口１２を固定部材１５で固定し、袋体１１の長手方向両側の開口部を縫製する。図２（ｄ）に示すように、支保工の幅とほぼ同じ長さになるように、長手方向両側を袋体の中央部２３に向けて２回外折りし、折り畳み部２２を仮止めする。尚、外折りの回数は限定しないが、この時の袋体１１の中央部２３の幅Ｌ1 （図１参照）は、折り畳まれた袋体１１の長さＬ（図１参照）に対し１／３〜２／３にすることが好ましい。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、支保工３０は、トンネル工事の際、地山を保持するために、トンネル内の長さ方向に所定の間隔をおいて立て込まれるものである。この支保工３０の脚部３１には、袋体１１の注入口１２を挿入するための穴３２が設けられている。この支保工３０の脚部３１は、縦横の寸法がＬであるので、展開された袋体１１の形状は、図４（ｂ）に示すように、長手方向が縫製部を除いてＬ2 で、幅方向がＬ＋αである。この展開された袋体１１の長手方向両側を中央部２３に向けて折り畳み、縦横Ｌの支保工の脚部の底面と同程度に形成する。また、幅方向両側は、折り代がｈ2 となるように、内側に折り込まれている。このように、袋体１１を、支保工３０の脚部３１の底に見合った面積を有するコンパクトなものに折り畳むことが好ましい。
【００２４】
次に、本実施形態に係る支持具１を用いた支保工の設置方法を説明する。
（第１工程）
図５に示すように、支保工３０をトンネル内に建て込む前に支保工３０の脚部３１の穴３２に袋体１１の注入口１２を通し、袋体１１の下部の保護板１４に設けたフック付きゴムバンド１９を支保工３０の脚部３１の底面にひっかけて固定する。このように、支持具１が予め支保工３０の脚部３１の底面に取り付けられていれば、支保工３０の建て込みの際に、後から掘削面近傍に近寄って支持具１を入れなくて済むので安全に作業を行うことができる。
【００２５】
（第２工程）
予め支持具１が取り付けられた支保工３０をトンネルの横断面内周に沿って建込む。なお、このときに、支保工３０の脚部３１と地盤との間に、支持具１を挿入することもできる。このとき、地盤には保護板１４が当たり、袋体１１が地盤に直接接しないため、地盤の突起等で袋体１１が破れるようなことがない。
【００２６】
（第３工程）
支持具１の注入口１２を図示されない充填材供給源に接続し、袋体１１内に充填材を注入する。この充填材は、モルタル、コンクリート等の流動性を有し、かつ所定時間の経過後に固化するものである。
【００２７】
次に、袋体１１が膨張する様子を説明する。図６（ａ）は、充填材が入っていない状態であり、折り畳み部２２が支保工３０の自重を支えている。図６（ｂ）に示すように、袋体内に充填材を注入すると、まず、袋体は中央部２３から折り畳み部２２の厚みｈ1 によって形成された空間内に膨張し始める。袋体１１の中央部２３には、支保工３０の自重が加わってないためである。図６（ｃ）に示すように、充填材が袋体１１の中央部２３に十分拡散すると、次に、袋体１１の端部に拡散していく。このとき、折り畳み部２２は仮止めされているが、充填の圧力により仮止めが外れる。ある程度膨らむと折り曲げられた縫製部付近が外側に向かって展開していき、支保工３０の脚部３１の底面から袋体１１の一部（高さ相当分）がはみ出る。図６（ｄ）に示すように、さらに充填材の注入を続けると、支保工３０の脚部３１の底面からはみ出した部分が次第に立ち上がっていき、袋体１１が枕状に均等に膨張する。そして、目標とすべきジャッキアップ量に達すると、バルブ１７を閉め袋体１１の膨張を停止する。このように、袋体１１を膨張させることで、ジャッキアップ量を調整できる。袋体１１の幅方向両側が内折りされているため、最終的には袋体１１の高さをほぼ２ｈ2 まであげることができる。
【００２８】
次に、充填材の拡散について説明する。図７に示すように、充填材が鉛直下向き側、水平方向の吐出口１８から拡散するので、たとえ、地盤の凹凸のため鉛直下向き側の吐出口が塞がった場合でも、水平方向の吐出口１８から充填材を拡散させることができる。充填材にはモルタルなどのように固化するものが用いられるので、ジャッキアップされた後の支保工を支持具１が支えることができる。
【００２９】
以上のように、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかの折り畳み部と、前記折り畳み部に挟まれた中央部２３とを有する折り畳み構造の袋体１１を使用し、支保工３０の脚部３１の中央部から袋体１１を膨張させる工法を採用することにより、支保工３０を均一に持ち上げることができる。そのため、工法として見た場合、例えば図２（ｃ）の状態の長さ方向が折り畳まれる前の袋体１１を現場で作業員が折り畳み、ゴムバンド等を用いて支保工３０の脚部３１に取り付ける工法であってもよい。支保工３０を真っ直ぐ上げる工法の場合、支保工３０の脚部３１の真下に取り付けた状態において、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかの折り畳み部と、前記折り畳み部に挟まれた中央部とを有する折り畳み構造の袋体１１になっておればよい。
【００３０】
【実施例】
袋体１１は、折り幅５００ｍｍのナイロン６縦糸１２６０d/4 、横糸１２６０d/7 を用い、外側の塩ビの被覆層を持つ筒状織物を被覆層が袋体の内側にくるように反転させて使用した。袋体１１の長手方向の長さは、５００ｍｍ（縫製シロ両端５０ｍｍ取る。）である。保護板１４は、軟質塩ビ製で厚さが２ｍｍのものを設置し、ゴムバンド１３で仮止めした。また、支保工の脚部の底面が縦横３０ｃｍである場合、展開された袋体１１の形状は、長手方向が縫製部を除いて５０ｃｍで、幅方向が３２ｃｍである。この展開された袋体１１の長手方向両側を中央部に向けて２回外折りし、縦横３０ｃｍの支保工の脚部の底面と同程度に形成した。また、袋体１１によってジャッキアップできる高さを約１０ｃｍとするため、幅方向両側の折り代が５ｃｍとなるように、折り込んだ。
【００３１】
以上の袋体１１と保護板１４により、図１のような支持具１を形成し、支保工３０の脚部３１と地盤の間に挿入し、注入口１２から充填材を注入したことろ、袋体１１は中央部から膨らみ、支保工３０を真上に持ち上げることができた。そして、充填材が固化したので、支保工３０の脚部３１回りに、コンクリートを流し込んで、固定してもよい。これにより、熟練した作業員でなくても支保工３０を短時間に所定位置に設置することができた。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかの折り畳み部と、前記折り畳み部に挟まれた中央部を有する袋体を備える支持具であるため、支保工の自重を受けない中央部から袋体が膨張し、袋体の膨張が脚部の真下で均一に行われ、支保工を真上に押し上げることができる。また、長手方向両側または幅方向両側の少なくともどちらかに折り畳み部があるぶん、袋体を使った支持具がコンパクトになるため、作業者による支保工の脚部と地盤との間での支持具の位置調整がし易くなる。その結果、トンネル内での作業時間の短縮を図ることができると共に、支保工の高さ調節を確実に行うことができる。
【００３３】
請求項２記載の発明によると、筒状織物の両端部を縫製して折り畳み前の袋体を形成するため、トンネル工事に大量に使用される支持具を、安定した品質で安価なものにして供給できる。
【００３４】
請求項３記載の発明によると、中央部に向けて充填材等を注入するための注入手段を前記袋体に備える支持具であるため、支保工の自重により充填材の注入が阻害されることがないため、充填材がスムーズに中央部内に注入される。
【００３５】
請求項４記載の発明によると、折り畳み部の折り畳み形状を保持する仮止め手段を備える支持具であるため、支持具をコンパクトに形成でき、脚部と地盤との間での位置調整が容易になったり、脚部の下への事前の取付けを可能にする。
【００３６】
請求項５記載の発明によると、折り畳まれた前記袋体を前記脚部に取り付けるための取付け手段を備える支持具であるため、予め支保工の脚部に支持具を取り付けたり、脚部の所定位置に挿入された支持具が動かないようにでき、支持具の設置作業が確実に行われる。
【００３７】
請求項６記載の発明によると、袋体の裏面を覆う保護板を備える支持具であるため、地盤と袋体の裏面が直接接触することがなく、袋体が損傷するのを防止できるため、予め支保工の脚部に支持具を取り付けることが可能になったり、脚部の所定位置に支持具を位置させる作業が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】支保工の支持具の構造を示す斜視図である。
【図２】袋体の好ましい製作工程を説明する図である。
【図３】袋体に取り付けられた注入口の断面図である。
【図４】支保工の脚部と袋体の寸法関係を示す図である。
【図５】支保工の脚部に支持具を仮止めで取り付けた状態を示す側面図である。
【図６】袋体が膨張する様子を説明する側面図である。
【図７】袋体内に充填材を注入する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１    支持具
１１  袋体
１２  注入口（注入手段）
１３  ゴムバンド（仮止め手段、取付け手段）
１４  保護板
１９  フック付きゴムバンド（取付け手段）
２１  内折りの折り畳み部
２２  外折りの折り畳み部
２３  中央部
３０  支保工
３１  支保工の脚部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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