JP2009057801A - Tunnel boring method and face shuttering bolt - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山でのトンネルの掘削に好適なトンネル掘削方法及びこの方法で使用する鏡止めボルトに関する。 The present invention relates to a tunnel excavation method suitable for excavation of a tunnel in a soft ground comprising an unconsolidated layer such as sand or sandy soil or soft rock with high collapsibility, and a mirror locking bolt used in this method .
軟弱な地山でのトンネルの掘削に際しては、トンネルの切羽に地山状況に応じた所定ピッチで複数の鏡止めボルトを打ち込み、掘削中に切羽が崩れないようにしている。そして、従来、切断が比較的容易なグラスファイバー製の鏡止めボルトを用い、この鏡止めボルトを打ち込んだ切羽を鏡止めボルトごと掘削する工程と、鏡止めボルトが残っている状態で切羽に新たな鏡止めボルトを打ち込む工程とを繰り返して掘削を進めていくトンネル掘削方法が知られている。 When excavating a tunnel in a soft ground, a plurality of mirror retaining bolts are driven into the face of the tunnel at a predetermined pitch according to the ground condition so that the face does not collapse during excavation. Conventionally, using a glass fiber mirror locking bolt that is relatively easy to cut, a process of excavating the face with this mirror locking bolt and the mirror locking bolt is excavated, and a new one is added to the face with the mirror locking bolt remaining. A tunnel excavation method is known in which excavation is repeated by repeating the process of driving a simple mirror set bolt.
然し、この掘削方法では、高価なグラスファイバー製ボルトが消耗品として扱われるため、コスト的に不利である。そこで、従来、鋼製の鏡止めボルトを用い、トンネルの切羽に複数の鏡止めボルトを打ち込んだ後、鏡止めボルトの後部が露出するように鏡止めボルトを避けて切羽を掘削する工程と、鏡止めボルトを掘削後の切羽に押し込む工程とを繰り返すようにしたトンネル掘削方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。 However, this excavation method is disadvantageous in terms of cost because expensive glass fiber bolts are handled as consumables. So, conventionally, using a steel mirror stop bolt, after driving a plurality of mirror stop bolts into the face of the tunnel, the process of digging the face avoiding the mirror stop bolt so that the rear part of the mirror stop bolt is exposed, There is also known a tunnel excavation method in which a step of pushing a mirror stop bolt into a face after excavation is repeated (for example, see Patent Document 1).
この掘削方法によれば、同一の鏡止めボルトを用いて掘削を進めることができるため、工費が安くなる利点がある。然し、鏡止めボルトを避けて切羽を掘削する関係で、掘削作業が面倒になって時間がかかり、工期が長引く不具合がある。
本発明は、以上の点に鑑み、同一の鏡止めボルトを用いて掘削を進めるにも拘らず、切羽を鏡止めボルトに邪魔されずに能率良く掘削できるようにしたトンネル掘削方法及びこの方法で使用するのに好適な鏡止めボルトを提供することをその課題としている。 In view of the above points, the present invention provides a tunnel excavation method and a method for excavating a face efficiently without being obstructed by the mirror stop bolt, even though the same mirror stop bolt is used for excavation. It is an object of the present invention to provide a mirror fixing bolt suitable for use.
上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削方法は、トンネルの切羽に、複数の鏡止めボルトを該鏡止めボルトの後端が切羽面から所定距離前方に埋没するように打ち込んだ後、鏡止めボルトの後端より手前の切羽の部分を掘削する工程と、鏡止めボルトの後端が掘削後の切羽面から所定距離前方に埋没するように鏡止めボルトを押し込む工程とを繰り返すことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the tunnel excavation method of the present invention, after driving a plurality of mirror retaining bolts into the face of the tunnel so that the rear end of the mirror retaining bolt is buried a predetermined distance forward from the face, Repeating the process of excavating the part of the face before the rear end of the mirror stop bolt and the process of pushing the mirror stop bolt so that the rear end of the mirror stop bolt is buried a predetermined distance from the face of the face after excavation Features.
本発明によれば、上記特許文献1に記載のものと同様に同一の鏡止めボルトを用いて掘削を進められるため、工費の低廉化を図ることができる。更に、鏡止めボルトの後端を切羽面から所定距離前方に埋没させるため、鏡止めボルトの後端より手前の切羽の部分には鏡止めボルトが存在しない。従って、切羽を鏡止めボルトに邪魔されずに能率良く掘削することができ、工期の短縮化を図ることができる。
According to the present invention, since the excavation can be carried out using the same mirror retaining bolt as in the case of the above-mentioned
尚、本発明においては、鏡止めボルトの後端に着脱自在に連結されるロッドを用いて鏡止めボルトの打ち込み及び押し込みを行うようにし、鏡止めボルトの後端が切羽面から前記所定距離前方に埋没したところでロッドを鏡止めボルトから切り離して引き抜くことが望ましい。これにより、鏡止めボルトの後端が切羽面から所定距離前方に埋没するように、簡単に鏡止めボルトの打ち込み及び押し込みを行うことができる。 In the present invention, the mirror locking bolt is driven and pushed in using a rod that is detachably connected to the rear end of the mirror locking bolt, and the rear end of the mirror locking bolt is forward of the predetermined distance from the face surface. It is desirable to separate the rod from the mirror fixing bolt and pull it out when it is buried. Thereby, the mirror locking bolt can be easily driven and pushed in such that the rear end of the mirror locking bolt is buried forward by a predetermined distance from the face.
上記本発明のトンネル掘削方法で使用する本発明の鏡止めボルトは、ボルト前端寄りの部分に、ボルト外周に突出する引抜き抑止部材を備えることを特徴とし、また、ボルト後端寄りの部分に、ボルト外周に突出する土留め部材を備えることを特徴とする。 The mirror retaining bolt of the present invention used in the tunnel excavation method of the present invention is characterized in that it includes a pull-out restraining member protruding to the outer periphery of the bolt at a portion near the bolt front end, and a portion near the bolt rear end, An earth retaining member protruding from the outer periphery of the bolt is provided.
ここで、切羽の崩れは切羽地山の滑りで発生する。切羽地山の滑り面の前後に亘って延在するように鏡止めボルトが打設されていれば、滑り面より奥の地山に対する鏡止めボルトの前半部分の摩擦で鏡止めボルトの引抜きが抑制される。そして、この鏡止めボルトの後半部分と滑り面の手前の切羽地山との間の摩擦抵抗で切羽地山が滑り止めされ、切羽の崩れが防止される。ボルト前端寄りの部分に上記の如く引抜き抑止部材を備える場合は、そのせん断抵抗により鏡止めボルトの引抜き抵抗が増し、また、ボルト後端寄りの部分に上記の如く土留め部材を備える場合は、切羽地山とボルト間の滑り抵抗が増し、滑ろうとする切羽地山とボルトとの一体化がより図られ、切羽の崩れが一層効果的に防止される。尚、鏡止めボルトは、前端寄りの部分と後端寄りの部分とに夫々引抜き抑止部材と土留め部材とを備えていてもよい。 Here, the collapse of the face occurs due to the slip of the face. If the mirror fixing bolt is installed so as to extend across the front and back of the sliding surface of the face, the mirror bolt is pulled out by the friction of the first half of the mirror fixing bolt against the ground behind the sliding surface. It is suppressed. Then, the face mountain is prevented from slipping by the frictional resistance between the latter half of the mirror fixing bolt and the face face mountain before the sliding surface, and the face is prevented from collapsing. When the pull-out restraining member is provided in the portion near the bolt front end as described above, the pull-out resistance of the mirror fixing bolt is increased due to the shear resistance, and when the earth retaining member is provided in the portion near the bolt rear end, The sliding resistance between the face mountain and the bolt is increased, and the face face mountain and the bolt to be slid are more integrated with each other, and the collapse of the face is more effectively prevented. In addition, the mirror stop bolt may be provided with a pull-out restraining member and a soil retaining member at a portion near the front end and a portion near the rear end, respectively.
図1及び図2を参照して、1は、砂土や砂質土等の未固結層や崩落性の高い軟岩等から成る軟弱な地山に掘削するトンネルを示している。トンネル1の掘削済みの部分の底面には、コンクリート製のインバート2が築造される。そして、トンネル1の内面に沿わせてアーチ状の鋼製支保工3を建込み、この鋼製支保工3の左右両側部の下端をインバート2の左右両側部に結合して、トンネル断面を閉合している。また、トンネル1の内面にコンクリートを吹き付けて支保コンクリート層4を形成している。更に、トンネル1の周囲の地山に、掘削した周壁面の支保用のロックボルト(図示省略)を支保コンクリート層4を通して放射状に複数打ち込むと共に、斜め前方にのびる先受け鋼管5を打設している。
Referring to FIGS. 1 and 2,
ところで、軟弱な地山では、トンネル1の切羽6の掘削時に、図1(a)に仮想線で示すような滑り面aで切羽地山の滑りを生じ、切羽6が崩れることがある。そこで、切羽6に、地山状況に合わせた所定範囲に所定ピッチで複数の鏡止めボルト7を打ち込む。これによれば、滑り面aより奥の地山に対する鏡止めボルト7の前半部分の摩擦で鏡止めボルト7の引抜きが抑制される。そして、この鏡止めボルト7の後半部分と滑り面aの手前の切羽地山との間の摩擦抵抗で切羽地山が滑り止めされ、切羽6の崩れが防止される。
By the way, in a soft ground, when the face 6 of the
ここで、鏡止めボルト7の前端寄りの部分には、ボルト外周に突出する螺旋状の引抜き抑止部材7aが設けられている。この引抜き抑止部材7aの地山に対するせん断抵抗の付与により、滑り面aより奥の地山に対する鏡止めボルト7の引抜き抵抗が増加する。また、鏡止めボルト7の後端寄りの部分には、ボルト外周に突出する螺旋状の土留め部材7bが設けられている。そのため、滑り面aの手前の切羽地山の鏡止めボルト7に対する滑り抵抗が増加する。これにより、切羽6の崩れが一層確実に防止される。
Here, at the portion near the front end of the
尚、鏡止めボルト7をその後端が切羽面(切羽6の端面)に露出するように単純に切羽6に打ち込むと、鏡止めボルト7を避けて切羽6を掘削することが必要になり、掘削作業が面倒になって時間がかかる。
If the
そこで、本実施形態では、図1(a)に示す如く、鏡止めボルト7をその後端が切羽面から所定距離L前方に埋没するように切羽6に打ち込んだ後、図1(b)に示す如く、鏡止めボルト7の後端より手前の切羽6の部分を掘削するようにしている。次に、図1(c)に示す如く、今回掘削した部分でのインバート2の築造と鋼製支保工3の建込みと支保コンクリート層4の形成とを行うと共に、鏡止めボルト7の後端が掘削後の切羽面から所定距離L前方に埋没するように鏡止めボルト7を押し込む。以後、鏡止めボルト7の後端より手前の切羽6の部分を掘削する工程と、鏡止めボルト7を上記の如く押し込む工程とを繰り返す。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1 (a), the
これによれば、掘削する切羽6の部分には鏡止めボルト7が存在せず、掘削作業を鏡止めボルト7に邪魔されずに能率良く行うことができる。その結果、工期の短縮化を図ることができる。
According to this, the
次に、図3を参照して、鏡止めボルト7の構造を説明する。鏡止めボルト7は、鋼管で形成されるボルト本体71と、ボルト本体71の前端に固定した削孔ビット72と、削孔ビット72に形成した吐水孔72aに給水するボルト本体71内の給水パイプ73と、ボルト本体71の後端に固定した雄型のジョイント部74とを備えている。ジョイント部74には、図示省略した削孔機のドリフタにより前後動及び回転駆動されるロッド8がその前端の雌型のジョイント部81において着脱自在に連結される。ロッド8は、中空で、内部にジョイント部81,74を介して鏡止めボルト7の給水パイプ73に連通する給水パイプ82が挿通されている。また、削孔ビット72には、ボルト本体71の内部空間に連通する排土孔72bが形成されている。ボルト本体71の内部空間はジョイント部74,81を介してロッド7の内部空間に連通する。尚、図3には示されていないが、ボルト本体71の前端寄りの部分の外周には引抜き抑止部材7aが固定され、ボルト本体71の後端寄りの外周には土留め部材7bが固定される。
Next, the structure of the
切羽6への鏡止めボルト7の打ち込み及び押し込みに際しては、鏡止めボルト7の後端のジョイント部74にロッド8の前端のジョイント部81を連結し、この状態でロッド8を回転させつつ前進させる。これにより、鏡止めボルト7は切羽6に削孔ビット72で削孔しつつ打ち込み及び押し込みされる。削孔部分の土は削孔ビット72の吐水孔72aからの水と混合して泥水となり、削孔ビット72の排土孔72bから鏡止めボルト7の内部空間とロッド8の内部空間とを介して排出される。そして、鏡止めボルト7の後端が切羽面から所定距離L前方に埋没したところで、ロッド8の回転及び前進を停止し、次に、ロッド8を後退させる。これにより、ロッド8が鏡止めボルト7から切り離されて引き抜かれ、図1(a)(c)に示す状態になる。
When the
また、本実施形態では、引抜き抑止部材7a及び土留め部材7bを螺旋状に形成しているため、鏡止めボルト7の回転に伴い引抜き抑止部材7a及び土留め部材7bによる推力が発生する。従って、引抜き抑止部材7a及び土留め部材7bによって鏡止めボルト7の打ち込み抵抗や押し込み抵抗が増加することはない。
Moreover, in this embodiment, since the pull-out restraining
図4は、引抜き抑止部材7a及び土留め部材7bの構造を変更した鏡止めボルト7の別の実施形態を示している。このものでは、鏡止めボルト7に、ボルト本体71の前端寄りの部分及び後端寄りの部分に形成した透孔71aを通してボルト本体71の外周に出没自在な可動ピン75を設け、この可動ピン75により引抜き抑止部材7aや土留め部材7bを構成している。ボルト本体71内には、上記ロッド8を鏡止めボルト7から切り離したときに所定ストローク後方に移動するパイプ状の操作部材76が設けられている。そして、操作部材76の外周面に可動ピン75用のカム77を固定し、操作部材76の後方への移動により可動ピン75がカム77に押されてボルト本体71の外周に突出するようにしている。
FIG. 4 shows another embodiment of the
これによれば、鏡止めボルト7の切羽6への打ち込み時及び押し込み時には、図4(a)に示す如く可動ピン75がボルト本体71に没入して、打ち込み抵抗及び押し込み抵抗の増加が防止される。そして、鏡止めボルト7の打ち込みや押し込みの完了でロッド8を鏡止めボルト7から切り離したとき、図4(b)に示す如く可動ピン75がボルト本体71の外周に突出して地山に食い込み、引抜き抑止部材7aや土留め部材7bとして機能する。
According to this, when the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、鏡止めボルト7として削孔ビット72付きのものを用いたが、前端を先鋭に形成した圧入式の鏡止めボルトを用いることも可能である。また、上記実施形態では、鏡止めボルト7に引抜き抑止部材7a及び土留め部材7bを設けたが、これら部材7a,7bの一方或いは両方を省略することも可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the
更に、上記実施形態では、鏡止めボルト7として鋼管を用いたが、棒状のものを用いることも可能である。その材質も鋼製に限らず、繊維補強プラスチック(FRP)製など一定以上の剛性を有するあらゆるものが適用可能である。
Furthermore, in the said embodiment, although the steel pipe was used as the
また、打ち込み及び押し込みの状況に応じて、鏡止めボルトの周囲に固化剤を注入して、ボルトと地山との摩擦抵抗の増大を図るようにしてもよい。この場合、鏡止めボルトの押し込み時にボルトと地山との剥離が良好に行えるよう、固化剤の材質を選定することが望ましい。 In addition, a solidifying agent may be injected around the mirror fixing bolt according to the driving and pushing conditions to increase the frictional resistance between the bolt and the ground. In this case, it is desirable to select a material for the solidifying agent so that the bolt and the ground can be peeled well when the mirror fixing bolt is pushed.
1…トンネル、6…切羽、7…鏡止めボルト、7a…引抜き抑止部材、7b…土留め部材、8…ロッド。
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