(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽におけるトンネル坑内のアーチ部周辺に沿ってアースオーガにより多数の孔を、それらの外周部を一部重複させつつかつ孔の先部が基部よりも上位となるように傾斜させつつ掘削してスリットを形成するとともに、アースオーガを引き抜く際に速硬性のコンクリートを掘削した孔に打設し、これによりコンクリートアーチシェルを形成し、
前記コンクリートアーチシェルを形成した後、このコンクリートアーチシェルの下方部分を掘削し、
前記コンクリートアーチシェルの先部の下方まで掘削した後、この既設のコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように前記と同様に新たなコンクリートアーチシェルを形成し、
このようにしてコンクリートアーチシェルをそれらの先部と基部が重複するように順次形成しその下方部分を掘削していくトンネル掘削工法において、
既設のコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように新たなコンクリートアーチシェルを形成したのち、
この新たに形成したコンクリートアーチシェルの少なくとも基部の下方を掘削し、この基部の下面に沿って鋼製支保工を配設し、
前記既設のコンクリートアーチシェルの先部と、新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたってのみかつ前記鋼製支保工を埋設するようにしてコンクリートを吹き付け、既設のコンクリートアーチシェルの先部と新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたる幅のコンクリート壁を形成し、
次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方まで掘削し、
次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェルを形成していき、このようにしてコンクリートアーチシェルとコンクリート壁とを順次形成し、その下方部分を掘削していくようにした、
ことを特徴とするトンネル掘削工法。
【請求項２】
前記鋼製支保工はＨ型鋼などの鋼材であることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削工法。
【請求項３】
前記鋼製支保工は、鉄筋が組み付けて構成された鉄筋構造体、または金網であることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土被りの浅い未固結地山に好適なトンネル掘削工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土被りの浅い未固結地山を掘削する工法として、例えば、特公平６ー１０００７９号に開示されるようにコンクリートアーチシェルを用いる工法が知られている。
この工法を図面を参照して説明する。
図５はコンクリートアーチシェルを作っていく場合の拡大説明図、図６はアースオーガを備える掘削機によりコンクリートアーチシェルを作る場合の説明図、図７はバックホウによりコンクリートアーチシェルの下方部分を掘削する説明図、図８はスリット部分の拡大正面図を示す。
【０００３】
まず、図６、図７に示すように、トンネル坑内１２の切羽１４にはアースオーガ１６を備える掘削機１８やバックホウ２０が配置され、トンネルの掘削方向に向かって多数のコンクリートアーチシェル２２とコンクリート壁２４が連続状に形成され、この下方の部分が掘削されていく。
前記多数のコンクリートアーチシェル２２は、既に形成したコンクリートアーチシェル２２の先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェル２２が形成されることで連続状にされ、このようにコンクリートアーチシェル２２はそれらの先部と基部が重複するように順次形成されていく。
【０００４】
図５を参照して更に詳細に説明する。
図５(Ａ)はコンクリートアーチシェル２２とコンクリート壁２４が既に形成され、この下方の部分が掘削された状態の切羽１４を示しており、この状態から、図５(Ｂ)に示すように、トンネル坑内１２の上部をなすアーチ部周辺に沿ってアースオーガ１６により多数の孔２６を、図８に示すように、それらの外周部を一部重複させつつかつ孔２６の先部が基部よりも上位となるように傾斜させつつ掘削してスリット２８を形成する。同時に、各孔２６を掘削しアースオーガ１６を引き抜く際に速硬性のコンクリートを掘削した孔２６に打設し、これにより切羽１４のアーチ部周辺に沿ってアーチ状に延在するコンクリートアーチシェル２２が新たに形成されていく。
【０００５】
次に、図５(Ｃ)に示すように、コンクリートアーチシェル２２を新たに形成した後、この新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部の下方部分を掘削する。
次に、図５(Ｄ)に示すように、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部の下面にＨ型鋼２８からなる支保工を設置する。なお、このＨ型鋼２８は、トンネルの掘削方向から見た場合アーチ状に曲げて形成されている。
次に、図５(Ｅ)に示すように、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の先部の下方部分まで掘削する。
【０００６】
次に、図５(Ｆ)に示すように、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の先部の下面にＨ型鋼３０からなる支保工を設置する。なお、このＨ型鋼３０も、トンネルの掘削方向から見た場合アーチ状に曲げて形成され、コンクリートアーチシェル２２はその先部が基部よりも上位となるように傾斜させて形成されるので、コンクリートアーチシェル２２の基部に配置されるＨ型鋼２８と先部に配置されるＨ型鋼３０はその曲率が異なっている。
次に、図５(Ｇ)に示すように、既に形成されているコンクリートアーチシェル２２の先部と、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２とにわたり、Ｈ型鋼２８、３０が埋設されるようにコンクリートを吹き付けてコンクリート壁２４を形成する。
このようにしてコンクリートアーチシェル２２、Ｈ型鋼２８、３０、コンクリート壁２４が順次設けられ、トンネルが掘削されていく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の工法によれば、切羽１４の安定性を向上でき、大断面のトンネル掘削が可能となるが、コンクリートアーチシェル２２の基部と先部に設置するＨ型鋼２８、３０は曲率が異なるため２種類のＨ型鋼を用意する必要があること、また、これらの曲率が異なったＨ型鋼２８、３０をコンクリートアーチシェル２２の基部と先部にそれぞれ設置する必要があること、更に、コンクリートアーチシェル２２の下面全域にコンクリート壁２４を形成する必要があることなどから、これらの作業効率が悪く、コストダウンを図ることができない不具合があった。
また、土被りの浅い未固結地山であっても、土質が比較的安定した場所では、上記のような強固な補強構造が不要であるにもかかわらず、切羽を安定させる他の工法がないため、実施されているのが現状である。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、切羽の安定性を向上でき、大断面のトンネル掘削が可能となることは無論のこと、作業効率を高め、コストダウンを図ることができるトンネル掘削工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、切羽におけるトンネル坑内のアーチ部周辺に沿ってアースオーガにより多数の孔を、それらの外周部を一部重複させつつかつ孔の先部が基部よりも上位となるように傾斜させつつ掘削してスリットを形成するとともに、アースオーガを引き抜く際に速硬性のコンクリートを掘削した孔に打設し、これによりコンクリートアーチシェルを形成し、前記コンクリートアーチシェルを形成した後、このコンクリートアーチシェルの下方部分を掘削し、前記コンクリートアーチシェルの先部の下方まで掘削した後、この既設のコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように前記と同様に新たなコンクリートアーチシェルを形成し、このようにしてコンクリートアーチシェルをそれらの先部と基部が重複するように順次形成しその下方部分を掘削していくトンネル掘削工法において、既設のコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように新たなコンクリートアーチシェルを形成したのち、この新たに形成したコンクリートアーチシェルの少なくとも基部の下方を掘削し、この基部の下面に沿って鋼製支保工を配設し、前記既設のコンクリートアーチシェルの先部と、新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたってのみかつ前記鋼製支保工を埋設するようにしてコンクリートを吹き付け、既設のコンクリートアーチシェルの先部と新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたる幅のコンクリート壁を形成し、次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方まで掘削し、次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェルを形成していき、このようにしてコンクリートアーチシェルとコンクリート壁とを順次形成し、その下方部分を掘削していくようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記鋼製支保工がＨ型鋼などの鋼材であることを特徴とする。
また、本発明は、前記鋼製支保工が、鉄筋からなる鉄筋構造体、または金網であることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、用いる鋼製支保工の数は一つのコンクリートアーチシェルに対して一つであり、また、一種類の鋼製支保工を多数用意すれば足り、さらに、コンクリート壁の幅もコンクリートアーチシェルが重複する部分に対応した短い寸法で足り、鋼製支保工を配設する作業やコンクリート壁を作る作業が簡単になされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
図１は切羽の正面図、図２はトンネルの断面図を示す。
従来の工法と同様な部材、箇所に同一の符号を付して説明すると、切羽１４には、アーチ部周辺に沿ってアーチ状に延在するコンクリートアーチシェル２２が形成され、このコンクリートアーチシェル２２は、従来と同様に、既に形成したコンクリートアーチシェル２２の先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェル２２が形成されていくことでそれらの先部と基部が重複するように順次形成され、コンクリートアーチシェル２２は先部が基部よりも上位となるように傾斜して(先部の曲率半径が基部の曲率半径よりも大きくなるように傾斜して)配置されている。
また、トンネルの側壁部の上部は、支保工を設置した後その上からコンクリートが吹き付けられてコンクリート壁４０が形成され、トンネルの側壁部の下部はコンクリートが吹き付けられてコンクリート壁４２が形成され、これらコンクリート壁４０、４２は、従来と同様に、トンネルの掘削毎に適宜形成される。
【００１１】
本発明では、コンクリートアーチシェル２２をそれらの先部と基部を重複させつつ順次形成していく点においては従来と同様であるが、従来のコンクリート壁２４を用いていない。
図３を参照して詳細に説明する。
図３はコンクリートアーチシェルを作っていく場合の拡大説明図で、図３(Ａ)はコンクリートアーチシェル２２が既に形成され、この下方の部分が掘削された状態の切羽１４を示している。
この状態から、図３(Ｂ)に示すように、トンネル坑内１２の上部をなすアーチ部周辺に沿ってアースオーガ１６により多数の孔２６を、図８に示すように、それらの外周部を一部重複させつつかつ孔２６の先部が基部よりも上位となるように傾斜させつつ掘削してスリット２８を形成する。同時に、各孔２６を掘削しアースオーガ１６を引き抜く際に速硬性のコンクリートを掘削した孔２６に打設し、これにより切羽１４のアーチ部周辺に沿ってアーチ状に延在するコンクリートアーチシェル２２が新たに形成される。
【００１２】
次に、図３(Ｃ)に示すように、コンクリートアーチシェル２２を新たに形成した後、この新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部の下方部分を掘削する。
次に、図３(Ｄ)および図４(Ａ)に示すように、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部の下面にＨ型鋼４４からなる鋼製支保工を設置する。
このＨ型鋼４４は、図１にコンクリートアーチシェル２２の形状を示すように、トンネルの掘削方向から見た場合、コンクリートアーチシェル２２の基部に対応した周方向の長さで、かつ、コンクリートアーチシェル２２の基部に対応したアーチ状に曲げて形成されている。
なお、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部の下面に配置する鋼製支保工は、Ｈ型鋼４４のみに限定されず、例えば、図４(Ｂ)に示すように金網４５Ａでもよく、あるいは、図４(Ｃ)に示すように、鉄筋が適宜形状に組み付けられた鉄筋構造体４５Ｂでもよい。このような金網４５Ａや鉄筋構造体４５Ｂを用いると、新たに形成されたコンクリートアーチシェル２２の基部に吊り下げて固定でき、その配設作業を簡単に行なう上で有利となる。
【００１３】
次に、図３(Ｅ)に示すように、既設のコンクリートアーチシェル２２の先部と、新たに形成したコンクリートアーチシェル２２の基部とにわたってのみかつ前記Ｈ型鋼４４を埋設するようにしてコンクリートを吹き付け、既設のコンクリートアーチシェル２２の先部と新たに形成したコンクリートアーチシェル２２の基部とにわたる幅のコンクリート壁４６を形成する。
このコンクリート壁４６がコンクリートアーチシェル２２の周方向に沿って延在長さはコンクリートアーチシェル２２の周方向長さと同一である。なお、コンクリート壁４６の延在長さは、図２に示すように、コンクリート壁４０上や、コンクリート壁４２上にわたって延在させるなど任意である。
【００１４】
次に、図３(Ｆ)に示すように、新たに形成したコンクリートアーチシェル２２の先部の下方まで掘削する。
この状態は図３(Ａ)の状態と同じであり、以後、前記と同様に、新たに形成したコンクリートアーチシェル２２の先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェル２２を形成していき、このようにしてコンクリートアーチシェル２２とコンクリート壁４６とを順次形成し、その下方部分を掘削していくことでトンネルが掘削される。
【００１５】
上述のような本実施の形態によれば、コンクリートアーチシェル２２とコンクリート壁４６により切羽１４のアーチ部を補強するので、土被りの浅い未固結地山であって土質が比較的安定した場所のトンネル掘削に好適で、切羽１４の安定性を向上でき、大断面のトンネル掘削が可能となる。
また、用いるＨ型鋼４４は一つのコンクリートアーチシェル２２に対して一つの最小限の数であり、また、同一形状のＨ型鋼４４のみを多数用意すれば足り、さらに、コンクリート壁４６の幅もコンクリートアーチシェル２２が重複する部分に対応した短い寸法で足りるため、Ｈ型鋼４４などの鋼製支保工を配設する作業やコンクリート壁４６を作る作業が簡単になされ、トンネル掘削にまつわる作業効率を高め、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明は、コンクリートアーチシェルを用いたトンネル掘削工法において、既設のコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように新たなコンクリートアーチシェルを形成したのち、この新たに形成したコンクリートアーチシェルの少なくとも基部の下方を掘削し、この基部の下面に沿って鋼製支保工を配設し、前記既設のコンクリートアーチシェルの先部と、新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたってのみかつ前記鋼製支保工を埋設するようにしてコンクリートを吹き付け、既設のコンクリートアーチシェルの先部と新たに形成したコンクリートアーチシェルの基部とにわたる幅のコンクリート壁を形成し、次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方まで掘削し、次に、新たに形成したコンクリートアーチシェルの先部の下方に基部が位置するように次のコンクリートアーチシェルを形成していき、このようにしてコンクリートアーチシェルとコンクリート壁とを順次形成し、その下方部分を掘削していくようにした。
そのため本発明によれば、コンクリートアーチシェルと、鋼製支保工を含むコンクリート壁により切羽のアーチ部が補強され、土被りの浅い未固結地山であって土質が比較的安定した場所のトンネル掘削に好適で、切羽の安定性を向上でき、大断面のトンネル掘削が可能となる。
また、用いる鋼製支保工の数は一つのコンクリートアーチシェルに対して一つであり、また、１種類の鋼製支保工で足り、さらに、鋼製支保工を埋設するコンクリート壁の幅もコンクリートアーチシェルが重複する部分に対応した短い寸法で足りるため、鋼製支保工の配設作業やコンクリートの吹き付け作業が簡単になされ、これらの作業効率を高め、コストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】切羽の正面図である。
【図２】トンネルの断面図である。
【図３】  (Ａ)乃至(Ｆ)はコンクリートアーチシェルを作っていく場合の拡大説明図である。
【図４】  (Ａ)乃至(Ｃ)は鋼製支保工部分の拡大説明図である。
【図５】  (Ａ)乃至(Ｇ)はコンクリートアーチシェルを作っていく場合の拡大説明図である。
【図６】アースオーガを備える掘削機によりコンクリートアーチシェルを作る場合の説明図である。
【図７】バックホウによりコンクリートアーチシェルの下方部分を掘削する説明図である。
【図８】スリット部分の拡大正面図である。
【符号の説明】
１２  トンネル坑内
１４  切羽
２２  コンクリートアーチシェル
４４  Ｈ型鋼
４６  コンクリート壁
【図１】
0003827577.tif 000002
【図２】
0003827577.tif 000003
【図３】
0003827577.tif 000004
【図４】
0003827577.tif 000005
【図５】
0003827577.tif 000006
【図６】
0003827577.tif 000007
【図７】
0003827577.tif 000008
【図８】
0003827577.tif 000009