(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル施工における切羽崩落防止のための切羽養生方法であって、膨張することで切羽全体を支持可能な袋体を収縮させた状態で切羽に面する位置に配するとともに、前記袋体の上部背面側には後方に延出させたゴム板を取り付け、前記袋体が膨張した際にその膨張反力を受けるための支持板を設け、前記ゴム板を前記支持板上部に係止させることで前記袋体を前記支持板に保持させつつ前記袋体の後方位置においてトンネル先端部を塞ぐ状態で前記支持板を設置し、前記袋体内に流体を加圧注入して該袋体を前記支持板と切羽との間で膨張せしめることにより、該袋体により切羽を支持してその崩落を防止することを特徴とする切羽養生方法。
【請求項２】
前記流体として水を用いることを特徴とする請求項１記載の切羽養生方法。
【請求項３】
トンネル施工における切羽崩落防止のための切羽養生方法であって、
発泡材からなる充填材を切羽に面する位置に充填するとともに、膨張することで前記充填材を押圧する袋体を収縮させた状態でその後方位置に配し、かつ、該袋体が膨張した際にその膨張反力を受けるための支持板を該袋体の後方位置においてトンネル先端部を塞ぐ状態で設置し、前記袋体内に流体を加圧注入して該袋体を前記支持板と前記充填材との間で膨張せしめることにより、該袋体により前記充填材を介して切羽を支持してその崩落を防止することを特徴とする切羽養生方法。
【請求項４】
前記充填材として、切羽と前記袋体との間に密に積層される発泡スチロール板を用いることを特徴とする請求項３記載の切羽養生方法。
【請求項５】
前記充填材として、多量の発泡スチロール粒を収納袋に収納したものを用いることを特徴とする請求項３記載の切羽養生方法。
【請求項６】
前記流体として空気を用いることを特徴とする請求項３，４または５記載の切羽養生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル施工に際して適用される切羽崩落防止のための切羽養生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の鉄道や道路の直下を横断するトンネルを施工するような場合に好適な工法として図７〜図９に示すものが実用化されている。これは、施工するべきトンネル１の輪郭位置に予め多数の小トンネル２を連続する状態で設けた後、それら多数の小トンネル２により囲まれた内側を掘削することでトンネル１を施工するようにしたものである。このような工法によれば、小トンネル２の連続により外形輪郭を先行施工することで、その内側を掘削する際における地盤の緩みを防止でき、地上における車両通行や既存構造物に対する悪影響を有効に防止し得るものである。この場合、それぞれの小トンネル２の施工は、図８および図９に示すように小断面（たとえば１０００ｍｍ×８００ｍｍ程度）の角形鋼管３を用い、これを地盤に圧入してはその先端の切羽４から土砂を取り除いて推進させるという推進工法により行なわれることが一般的である。
【０００３】
ところで、既存の鉄道の直下にトンネルを施工するような場合には、その作業は鉄道車両の運行時を避けて行なう必要があり、そのため上記の推進工法により小トンネル２を施工する作業も鉄道車両の非運行時間帯である深夜から早朝の時間帯に制限されることが一般的である。そして、そのような条件により小トンネル２の施工を断続的に行なう場合においては、作業終了時に切羽４に対する崩落防止のための養生を行なうことが不可欠である。切羽４に対して何等の養生を行なわない場合には、昼間時における鉄道車両の通行によって切羽４が崩落する懸念があり、それによる地盤の緩みが懸念されるからである。
【０００４】
このため従来一般には、図８および図９に示すように、作業終了時点で切羽４に土嚢５を積み上げるとともに、積み上げた土嚢５を支持するための支持板６を鋼管３の先端部に設置し、それら土嚢５および支持板６によって切羽４の崩落を防止するようにしている。支持板６としては９ｍｍ厚程度の鋼板を用いることとし、これを鋼管３内に強固に立て込むために、鋼管３内の両側壁にアングル材７を溶接等により固定し、それらアングル材７間に角パイプ材からなる横架材８を架け渡して支持板６を背面側から支持するようにしている。さらに、横架材８と支持板６との間にキャンバー（くさび）９を打ち込み、支持板６を土嚢５に対して緩みなく押し付けるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような土嚢５による従来の切羽養生方法では、作業終了時および作業開始時にそれぞれ重量物である土嚢５を多数積み上げる作業とそれを撤去する作業が必要であり、しかもその作業は小断面の鋼管３内において不自然な姿勢で行なわねばならないからきわめて重労働かつ非能率的な作業であった。さらに、土嚢５を完全に隙間なく積み上げることは必ずしも容易ではないから、切羽４の軽微な崩落も完全には防止し得ない懸念もあり、したがって有効な改善策が必要であるとされていた。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、切羽養生をより簡単にかつ確実に行ない得る有効な方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、膨張することで切羽全体を支持可能な袋体を収縮させた状態で切羽に面する位置に配するとともに、前記袋体の上部背面側には後方に延出させたゴム板を取り付け、前記袋体が膨張した際にその膨張反力を受けるための支持板を設け、前記ゴム板を前記支持板上部に係止させることで前記袋体を前記支持板に保持させつつ前記袋体の後方位置においてトンネル先端部を塞ぐ状態で前記支持板を設置し、前記袋体内に流体を加圧注入して該袋体を前記支持板と切羽との間で膨張せしめることにより、該袋体により切羽を支持してその崩落を防止することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記流体として水を用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、発泡材からなる充填材を切羽に面する位置に充填するとともに、膨張することで前記充填材を押圧する袋体を収縮させた状態でその後方位置に配し、かつ、該袋体が膨張した際にその膨張反力を受けるための支持板を該袋体の後方位置においてトンネル先端部を塞ぐ状態で設置し、前記袋体内に流体を加圧注入して該袋体を前記支持板と前記充填材との間で膨張せしめることにより、該袋体により前記充填材を介して切羽を支持してその崩落を防止することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記充填材として、切羽と前記袋体との間に密に積層される発泡スチロール板を用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記充填材として、多量の発泡スチロール粒を収納袋に収納したものを用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項３，４または５の発明において、前記流体として空気を用いることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を上述のトンネル施工法において鋼管３を推進させることにより小トンネル２を施工する場合に適用した実施形態を図面を参照して説明する。なお、従来のものと共通の構成要素には同一符号を付してある。
【００１４】
まず図１〜図４を参照して第１実施形態を示す。これは、膨張収縮可能な袋体１０を用い、その袋体１０を切羽４に面して配してその内部に水を加圧注入することにより膨張させるとともに、その袋体１０の膨張反力を支持板６により受けることにより、袋体１０によって切羽４を支持してその崩落を防止するものである。
【００１５】
上記の袋体１０はたとえばナイロン材、塩化ビニル材、ゴム材、ゴム引き材等の柔軟性、水密性、および十分な強度を有する薄い膜材や布材、シート材が縫合あるいは接着されて形成されてなるもので、水が加圧注入されることで膨張するとともに、水が排出されることで小さく収縮し得るものである。本例における袋体１０は図３に示すように膨張した状態において角形箱状をなすものとされているが、その形状および寸法は、施工するべき小トンネル２の断面形状や支持板６の設置位置等を考慮し、切羽４と鋼管３先端部ならびに支持板６により囲まれて形成される空間よりも大きく膨張し得るものとしておけば良い。
【００１６】
上記の袋体１０の背面（支持板６側の面）には給水管１１および排水管１２を接続するための２本の接続管１３が設けられている。これら接続管１３は図４に示すようにフランジ付き短管１３ａと締め込みフランジ１３ｂによって袋体１０を内外から挟み込むことで取り付けられている。これら接続管１３の口径はたとえば１５〜２５φ程度とすれば良く、これらには給水管１１あるいは排水管１２としてのホースがバンド１４により締め付けられることにより着脱自在に接続されるようになっている。
【００１７】
また、袋体１０の上部背面側には、この袋体１０を支持板６により保持するために用いる厚さ２ｍｍ程度のゴム板１５が後方側に延出する状態で取り付けられている。なお、袋体１０を補強する目的でその各面、特に底面に同様のゴム板を適宜貼り付けても良い。
【００１８】
トンネル施工を終了した時点において上記の袋体１０を用いて切羽養生を行なうには、袋体１０を収縮させた状態として切羽４に面する位置に配置し、その後方に従来と同様にして支持板６を建て込む。すなわち、図２に示すように、従来と同様に２枚の鋼板からなる支持板６を建て込むとともに、アングル材７によって両端部が支持されることで鋼管３内に架け渡される横架材８により背面側から支持し、それら支持板６により小トンネル２の先端部を塞ぐ状態で設置する。
【００１９】
なお、支持板６を建て込む際には、袋体１０の上部背面側に取り付けられているゴム板１５を支持板６上部と鋼管３上面との間に挟み込むことにより、収縮している状態の袋体１０を支持板６の内側に保持するようにする。
【００２０】
また、支持板６には給水管１１および排水管１２を通すための開口部６ａを切り欠いて（もしくは穴明けにより）設けておき、これら支持板６を建て込む際には予め袋体１０に接続しておいた給水管１１および排水管１２をそれらの開口部６ａを通すこととする。あるいは、支持板６を建て込む際に袋体１０の背面側に突出している上記の接続管１３を開口部６ａ内に位置せしめるようにし、支持板６を建て込んでからその接続管１３に給水管１１および排水管１２を接続しても良い。そして、図１に示すように給水管１１にバルブ１６ａ，１６ｂを介して水圧計１７を取り付けるとともに、排水管１２にはバルブ１８を介して排水ポンプ１９を接続する。
【００２１】
次いで、給水管１１を水道管あるいはより高圧が要求される場合には加圧給水ポンプに接続し、排水管１２のバルブ１８を閉じた状態で、給水管１１を通して袋体１０内に水を加圧注入し、袋体１０を膨張させる。水圧計１７を監視して所望の内圧に達したら給水を停止してバルブ１６ｂを閉じ、その状態を保持する。これにより袋体１０は切羽４および鋼管３と支持板６とにより囲まれる空間内全体にわたるように膨張し、その膨張反力は支持板６によって受けられ、これにより袋体１０によって切羽４が支持されてその崩落が防止される。なお、袋体１０の内圧は地盤の状況等を考慮して切羽崩落を有効に防止し得るように最適に設定すれば良い。
【００２２】
トンネル施工を再開するに際して養生を解除するには、給水管１１を解放し、排水管１２のバルブ１８を開き、排水ポンプ１９により排水管１２を通して袋体１０内から水を排水して袋体１０を収縮させるとともに、支持板６を解体して撤去し、袋体１０を取り出せば良い。
【００２３】
上記方法によれば、袋体１０に水を加圧注入して膨張させるのみでその袋体１０により切羽４を支持し得てその崩落防止養生を行なうことができ、従来の土嚢５を積み上げる場合に比較して格段に作業性を改善することができる。また、切羽４と鋼管３と支持板６とにより囲まれる空間の形態に倣って袋体１０が自由に膨張するから、その空間全体が自ずと袋体１０により完全に隙間なく塞がれることになり、軽微な崩落も生じる余地がない。同様の理由により、支持板６は袋体１０によって自ずと横架材８に押圧されるから、従来において支持板６を土嚢５に対して押し付けるために必要であったキャンバー９は省略して良い。
【００２４】
そして、上記方法においては、支持板６およびそれを設置するためのアングル材７や横架材８は従来のものをそのまま転用することができるし、給水管１１や排水管１２、水圧計１７、排水ポンプ１９（自然排水させることが可能であれば排水ポンプ１９は省略可能である）等は汎用製品を使用可能であって何等特殊なものを必要とせず、袋体１０自体も安価に製作可能であるから、従来の土嚢５を用いる場合に比較してコストが大きく増大することもない。
【００２５】
なお、上記の袋体１０を収縮させた状態においてその内部に空気が残っていると、袋体１０内に水を完全注入することができず好ましくないから、袋体１０を収縮させた状態においては可能な限り空気を抜いておく（理想的には真空状態としておく）ことが好ましい。あるいは、水を注入する際に袋体１０内から空気を抜くための空気抜きを袋体１０の最頂部となる位置に設けておくことも考えられる。その場合、上記の給水用および排水用の２本の接続管１３の他に空気抜きを設けることでも良いが、袋体１０の最頂部に空気抜きを設けるとともに最底部に給水口と排水口を兼ねる接続口を設けておき、その接続口に給水管１１と排水管１２を選択的に接続することも考えられる。そのようにすれば、袋体１０を膨張させる際には接続口に給水管１１を接続して空気抜きから空気を放出しながら水を注入し、収縮させる際には接続口に排水管１２を接続して空気抜きから空気を流入させながら水を放出することができる。
【００２６】
また、袋体１０を膨張させるための加圧流体としては上記のように水を用いることが最も簡便かつ安価であるので最適であるが、場合によっては空気や圧油等の他の加圧流体を使用することを妨げるものではない。さらに、袋体１０の膨張反力を受けるための支持板６やその設置形態も、膨張反力を確実に受けることができるものであれば上記構成に限定されることなく適宜の変更が可能であることは当然である。
【００２７】
以上で本発明の第１実施形態を説明したが、次に図５を参照して第２実施形態を説明する。上記第１実施形態では膨張させた袋体１０によって切羽４を直接的に支持するようにしたが、本第２実施形態では切羽４に面する位置に充填材２０を充填するとともに、その充填材２０と支持板６との間に袋体２１を配し、その袋体２１を膨張させることで充填材２０を前方に押圧するとともにその膨張反力を支持板６により受けることで、充填材２０を介して間接的に袋体２１により切羽４を支持して崩落を防止するようにしたものである。この場合、充填材２０としては従来の土嚢５に比較して格段に軽量で取り扱いが容易なものとして、十分に軽量でありながら優れた圧縮強度を有する発泡スチロール板を採用し、それを隙間なく積み重ねて用いるようにしている。また、上記第１実施形態では袋体１０を膨張させるための加圧流体として水を採用したが、本第２実施形態では袋体２１に空気を吹き込むことで膨張させるものとし、その袋体２１として足踏み式の簡便なフットポンプ２２により空気管２３を通して空気を加圧注入することで膨張させるいわゆるエアジャッキを採用している。
【００２８】
本第２実施形態においても、充填材２０を介して間接的ではあるが袋体２１によって切羽崩落を防止できる効果を奏することはもとより、充填材としてきわめて軽量な発泡材を用いているので、従来の土嚢５を積み上げる場合に比較して作業性を格段に改善することができる。また、袋体２１を空気により膨張させる、つまり加圧流体として空気を利用することにより、汎用のエアジャッキを使用することも可能であることから第１実施形態に比較して構成および作業手順がより簡略化される利点がある。ただし、必要であれば高圧ブロワを用いて袋体２１を膨張させるようにしたり、空気に代えて水や圧油その他の加圧流体を用いて袋体２１を膨張させて良いことは当然である。
【００２９】
さらに、図６は第３実施形態を示すものであり、これは第２実施形態における発泡スチロール板に代えて、小径の発泡スチロール粒２４を多量に収納袋２５に収納したもの（いわゆるビーズクッションのごとき形態のもの）を充填材２６として採用したものである。この場合も第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、この充填材２６を切羽４に配する作業がより簡単になり、しかもその充填材２６の形態は切羽４と鋼管３と袋体２１とにより囲まれる空間の形態に自ずと倣うから隙間が生じる余地がない。
【００３０】
以上、鋼管３を推進工法によって推進させることで小トンネル２を施工するに際して本発明を適用する場合の実施形態について説明したが、本発明はそのような小トンネル２の施工に際して適用されるのみならず、切羽崩落防止のための養生が必要である場合には規模や用途の如何に拘らずに広く適用できることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上で説明したように、請求項１の発明は、袋体の上部背面側に後方に延出させたゴム板を取り付け、そのゴム板を支持板上部に係止させることで袋体を支持板に保持させつつ支持板を袋体の後方位置においてトンネル先端部を塞ぐ状態で設置し、その状態で袋体を膨張させるとともにその膨張反力を支持板により受けることで袋体により切羽を支持してその崩落を防止するので、従来の土嚢を積み上げる場合に比較して格段に作業性を改善することができる。特に、請求項２の発明のように袋体を膨張させるための加圧流体として水を用いれば、何等格別かつ複雑な装置を必要としないし作業手順も簡便である。
【００３２】
また、請求項３の発明は、発泡材からなる充填材を切羽に充填し、袋体を膨張させることで充填材を押圧するとともに袋体の膨張反力を支持板により受けるようにしたから、袋体により充填材を介して間接的に切羽を支持してその崩落を防止 できることはもとより、充填材として軽量で取り扱いが容易でありしかも十分な強度を有する発泡材を用いることにより、従来の土嚢を用いる場合に比較して格段に作業性を改善することができる。特に、請求項４の発明のように充填材として発泡スチロール板を用いればそれを単に積層するのみで良く、また請求項５の発明のように充填材として発泡スチロール粒を多量に収納袋に収納した形態のものを用いれば切羽への充填作業がより容易であるとともに隙間が生じる余地がなく、さらに請求項６の発明のように袋体を膨張させるための加圧流体として空気を用いればより簡便かつ安価にでき、汎用のエアジャッキも採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態である切羽養生方法を実施している状態を示す全体図である。
【図２】  同、要部斜視図である
【図３】  同方法において用いる袋体を示す図である。
【図４】  同袋体の要部断面図である。
【図５】  本発明の第２実施形態である切羽養生方法を実施している状態を示す全体図である。
【図６】  本発明の第３実施形態である切羽養生方法を実施している状態を示す全体図である。
【図７】  トンネル施工法の一例を示す図である。
【図８】  従来の切羽養生方法を実施している状態を示す全体図である。
【図９】  同、正面図である。
【符号の説明】
２  小トンネル（トンネル）
４  切羽
６  支持板
１０  袋体
２０  充填材（発泡スチロール板）
２１  袋体
２４  発泡スチロール粒
２５  収納袋
２６  充填材
【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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【図８】
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【図９】
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