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1. WO1999028595 - WHALE SKELETON CONSTRUCTION METHOD FOR TUNNEL HAVING LARGE SECTION

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[ JA ]
明 細

大断面トンネルの鯨骨工法

技術分野

本発明は、卜ンネル周辺地山を改良補強して人工地山アーチを造成し 、トンネルを安全且つ迅速に掘進する工法に関するものである。

背景技術

従来、軟弱な地盤でトンネルを掘進する工法として、地山を補強して 自立性を高め、崩落を防止するために、切羽からトンネルの周辺の地山 に掘進方向に向けてボ一リングを行い、ボーリング孔内に注入管を挿入 し地盤硬化材を注入して周辺地山を補強し、補強された部分を掘削して 支保覆ェを行うという工程を繰り返しながら掘進するものがある(特閧 平 1— 1 3 7 0 9 4号参照)。

発明の開示

しかし、このような工法では、地山補強のためにボーリングと注入を 行う作業と、トンネルの掘削と覆ェを行う作業とを交互に繰り返して行 わねばならないので作業が煩雑で能率が悪く、ェ期が長期化するという 問題がある。

この発明は、トンネルの掘進におけるかかる問題を解決するものであ つて、トンネルのェ区全長に亙り予め地山の補強改良を行うことにより 、大断面トンネルを安全且つ迅速に掘進することのできる工法を提供す ることを目的とする。

本発明の大断面トンネルの鯨骨工法(W B R工法)では、トンネルの ェ区全長に亙り導坑を掘進し貫通させた後、所定間隔で導坑からトンネ ルの断面の周縁に沿って曲がりボーリングを行ってボーリング孔内に注 入管を設置し、注入管からトンネル周辺地山に注入材を注入して人工地 山アーチを造成してからトンネルを掘削し、型枠を前進させてコンクリ 一トを打設し二次覆ェを行うことによりトンネルを掘進するようにして 上記課題を解決している。

この工法では、まず、トンネルのェ区全長に亙り導坑を急速掘進し貫 通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を導坑から 行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率よく作業が できる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、導坑は既に貫 通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時に平行して行うこ とも可能であり、迅速に人工地山アーチが造成される。

人工地山アーチを造成してからトンネルを掘削するので、掘削作業は 安全に行うことができ、また、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して 行うので作業が煩雑化せず能率良く掘進することができる。

導坑を頂設導坑とすると、上部半断面先進工法でトンネルを掘進する 場合に、上部に人工地山アーチを造成するのに好都合である。

導坑を上半側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに 沿って頂部まで曲がりボーリングを行なえば、軟弱地山の上半掘削に適 用できる。

導坑を側壁導坑とし、導坑から上方にトンネルの断面のアーチに沿つ て頂部まで曲がりボーリングを行なえば全断面掘削を行うのに好都合で る。

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の工法の実施の一形態を説明する頂設導坑を設けた 大断面トンネルの断面図である。

第 2図は、頂設導坑を設けた大断面トンネルの概要を示す斜視図であ る。

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の一形態を添付の図面に従って説明する。

大断面のトンネル 1を掘進する場合、まず、トンネル 1のェ区全長に 亙り幅 5m程度の頂設導坑 2を、トンネルボ一リングマシン(TBM) や横型ロードヘッダ一(RH) 等の掘進機を用いて急速掘進し貫通させ る。

その後、頂設導坑 2から、曲がりボーリング装置を用いて、トンネル 1の断面のアーチに沿って曲がりボーリングを行なう。このとき、注入 管として直径 27 Ommの鋼管 3を継ぎながらさく孔挿入する。単位鋼 管長は 1. 5〜 2 m程度とし、継手はアモルファス合金フィルムによる 液相拡散法等で接合する。この鋼管 3には注入用の孔が設けられている 。トンネルの掘進方向への鋼管 3の設置間隔は、地山条件に応じて 1. 5 ~ 3 mとする。

鋼管 3設置後に、二重管ダブルパッカー等を利用し、鋼管 3から外側 の地山約 2 mの範囲が 1軸圧縮強度 crgd>3MPa程度となるように 高圧のセメント系注入材を注入する。このようにして、図 2に示すよう に、トンネル 1の断面のアーチ上に鯨骨(Wh a 1 e Bone) 状に 人工地山アーチ 4が造成される。

人工地山アーチ 4の造成が終わると、トンネル 1の上半部 1 Aを 1進 行 1. 5〜 3 mづっ掘削する。強度 150 MP a級までの地山の掘削は 、原則として大型ブレーカ一(Bk) と横型ロードヘッダ一(RH) に よる機械掘削とする。

掘削後直ちに吊り型枠 6を前進させ、鋼繊維を 4 0〜5 O k g /m 3 混和した高流動急結コンクリートを厚さ 4 0〜7 0 c m打設してアーチ 部 7の二次覆ェを終える。

下半部 1 Bの掘削も機械掘削が望ましいが、必要があればゆるめ爆破 を併用する。側壁部 8には吹付コンクリート 9とロックボルト 1 0を施 ェする。側壁部 8とインバート部 1 1の覆ェも原則として鋼繊維補強コ ンクリートとするが、鋼繊維の量は適宜加減する。逆巻きとなる上下半 の打継目については、必要があれば、予めブラスティック管等を設置し ておいて、後で低粘性のァクリル酸塩系材料等を注入して止水する。 このように、まずトンネル 1のェ区全長に亙り頂設導坑 2を急速掘進 し貫通させた後、ボーリングと注入による地山の改良補強の作業を頂設 導坑 2から行なうので、切羽で掘削作業の合間に行う場合と異なり能率 よく作業ができる。また、地山の改良補強の作業を行なうときには、頂 設導坑 2は既に貫通しているので、ボーリングと注入を複数箇所で同時 に平行して行うことも可能であり、迅速に人工地山アーチ 4が造成され る。

人工地山アーチ 4を必要箇所に造成してからトンネル 1を掘削するの で、掘削作業は安全に行うことができる。また、上半部、下半部は各々 専進させ、切羽では掘削と覆工作業のみを連続して行うので作業が煩雑 化せず能率良く急速に掘進することができる。

なお、条件によっては導坑を側壁導坑とすることもできる。この場合 には、側壁部に導坑を掘進し、この導坑から上方にトンネルの断面のァ ーチに沿って頂部まで曲がりボーリングを行なって鋼管を設置し注入を 行う。このとき左右の鋼管の先端部の位置は必ずしも一致せずともよい 。この場合、人工地山アーチが下半部から上半部まで造成されるので、 掘削を行うのに好都合である。

産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の工法によれば、トンネルのェ区全長 に亙り予め地山の補強改良を行うことにより、大断面トンネルを安全且 つ迅速に掘進することができる。