JP4131467B2 - トンネル支保構造およびトンネル支保工法 - Google Patents
トンネル支保構造およびトンネル支保工法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル支保構造およびトンネル支保工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膨脹性や押出し性を示す特殊地山条件下でのトンネル掘削では、トンネル掘削断面を上半、下半、インバートに三分割して段階掘削する上半先進工法を採用している。この場合、上半掘削後に上半仮インバートストラットによる上半断面の仮インバート閉合を行うとともに、下半およびインバート掘削後にインバートストラットによるインバート閉合を行い、トンネル支保構造の力学的安定を確保する。
しかし、従来のトンネル支保構造では、上半掘削時にトンネルが内空側に大きく変形すると、上半仮インバートストラットと接合されている上半鋼製支保工フランジ部分が変形、破壊する。そのため、下半掘削時に上半鋼製支保工と下半鋼製支保工との接合ができなくなり、変形した上半鋼製支保工の外側を掘削して再び新しい支保工を建て込む縫い返し掘削を余儀なくされている。これに対して、特許文献１では、上半掘削後に仮設支保工を設置し、下半掘削後に前記仮設支保工の内側に本設支保工を設置する工法が考案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０１８９４８号公報（第２−３頁、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載のトンネル支保構造では、二重支保工とするため、工事費や工期が余分に掛かる難点がある。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、危険作業を伴わず、且つ、工事費や工期を削減できるトンネル支保構造およびトンネル支保工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、トンネル掘削断面の上半を先行掘削する際のトンネル支保構造であって、下半鋼製支保工脚部にインバートストラットを接合するための継手部材を設けるとともに、前記下半鋼製支保工脚部に前記継手部材の軸方向と平行に補強板を配設することを特徴とする。
本発明では、前記継手部材の軸方向と平行に設けた補強板を介して、下半鋼製支保工とインバートストラットとの応力伝達経路を確保することができるとともに、下半鋼製支保工の局部座屈を防止することができる。
【０００６】
本発明に係るトンネル支保工法では、上半鋼製支保工を設置する際に、前記上半鋼製支保工脚部に着脱可能な継手部を設ける第一工程と、上半仮インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記上半仮インバートストラット端部を、前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部に接合する第二工程と、前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部と前記上半仮インバートストラットを撤去する第三工程と、前記上半鋼製支保工脚部と、インバートストラットを接合するための継手部材を脚部に有する下半鋼製支保工の上部を接合する第四工程と、インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記インバートストラット端部を、前記下半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部材に接合する第五工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るトンネル支保構造の実施形態の一例を示すものであり、図１（ａ）は上半掘削時のトンネル支保構造を、図１（ｂ）は下半掘削時のトンネル支保構造をそれぞれ示している。なお、以下の記述において、上半鋼製支保工の両脚部に設けられる継手部と下半鋼製支保工両脚部の継手部とを区別するため、上半鋼製支保工の両脚部に設けられる継手部を上半継手部と呼び、下半鋼製支保工両脚部の継手部を下半継手部と呼ぶことにする。
図１（ａ）に示すように、上半１掘削時のトンネル支保構造では、トンネル上半１内周に上半鋼製支保工４が設置されている。また、上半鋼製支保工４の両脚部には着脱可能な上半継手部６がそれぞれ設けられ、各上半継手部６には上半仮インバートストラット５端部が接合されており、トンネル支保構造は閉合構造を形成している。
図１（ｂ）に示すように、下半およびインバート掘削時のトンネル支保構造では、上半鋼製支保工４の両脚部に接合されていた各上半継手部６および上半仮インバートストラット５は撤去され、上半鋼製支保工４の両脚部には下半鋼製支保工８の上部が接合されている。また、下半鋼製支保工８両脚部の下半継手部１０にはインバートストラット９端部がそれぞれ接合され、トンネル支保構造は閉合構造を形成している。
【０００８】
図２乃至図４は、上下半継手部および建込み調整部材の詳細図である。なお、以下の図において、図１と同一の構成要素には同一の符号を用いて説明を省略する。また、以下の記述において、上半継手部の継手部材と下半継手部の継手部材とを区別するため、上半継手部の継手部材を上半継手部材と呼び、下半継手部の継手部材を下半継手部材と呼ぶことにする。
図２に示すように、上半継手部６は、上半第一継手部材１２を主要部材とし、上半第一継手部材１２の上半鋼製支保工４側の小口には、上半鋼製支保工４にボルト接合するためのプレート１２ａが溶接されている。一方、上半第一継手部材１２の反対側の小口には、上半鋼製支保工４を支持するための底板１２ｂが溶接されている。また、上半第一継手部材１２のトンネル内空側フランジ１２ｃ面には、上半仮インバートストラット５を接合するための上半第二継手部材１３が、プレート１３ａを介してボルト接合されている。上半第二継手部材１３の反対側の小口には、上半仮インバートストラット５をボルト接合するためのプレート１３ｂが溶接されている。
膨張性や押出し性を示す地山Ｇ条件下において、トンネルが内空側に大きく変形すると、上半鋼製支保工４と上半仮インバートストラット５との接合部は変形、破壊する。しかし、本実施形態によるトンネル支保構造では、上半鋼製支保工４脚部に着脱可能な上半継手部６を設けることにより、下半２掘削に伴い上半仮インバートストラット５とともに上半継手部６を撤去することにより、上半鋼製支保工４と下半鋼製支保工８とを接合することができる。
【０００９】
図３に示すように、下半継手部１０は、下半鋼製支保工８脚部のトンネル内空側フランジ８ｂ面に下半継手部材１５を当接させた状態で溶接等により固着したものである。下半鋼製支保工８脚部のウェブには、下半継手部材１５上下フランジ１５ｂ、１５ｃの延長線上に補強板１４、１４が溶接され、下半鋼製支保工８脚部の小口には、下半鋼製支保工８を支持するための底板８ａが溶接されている。また、下半継手部材１５のインバートストラット９側の小口には、インバートストラット９をボルト接合するためのプレート１５ａが溶接されている。
本実施形態によるトンネル支保構造では、下半継手部材１５上下フランジ１５ｂ、１５ｃの延長線上に設けた補強板１４、１４によって、下半鋼製支保工８とインバートストラット９との応力伝達経路を確保することができるとともに、下半鋼製支保工８の局部座屈を防止することができる。
【００１０】
図４に示すように、建込み調整部材１１は、建込み調整部材１１両端の小口に溶接されたプレート１１ａ、１１ａを介して、インバートストラット９の中間部にボルト接合されている。なお、上半仮インバートストラット５中間部に挿入された建込み調整部材７も同様の構成をしている。
本実施形態によるトンネル支保構造では、建込み調整部材７、１１の軸方向長さを調整することにより、支保工建込み時の誤差や支保工建込み前の大きな先行変位に対応することができる。
【００１１】
次に、本発明に係るトンネル支保工法について、図１を参照しつつ説明する。上半先進工法においては、上半１掘削を先行して行う。上半１掘削に伴い、トンネル上半１内周に上半鋼製支保工４を設置する。その際、上半鋼製支保工４の両脚部には上半継手部６をボルト接合しておく。引き続き、上半仮インバートストラット５中間部に挿入された建込み調整部材７によって建込み調整しながら、上半仮インバートストラット５端部を、上半鋼製支保工４脚部に設けられた上半継手部６にボルト接合する。また、上半鋼製支保工４間および上半仮インバートストラット５間には、図示していない吹付けコンクリートを吹付ける。
次に、下半２およびインバート３掘削に伴い、上半鋼製支保工４の脚部に設けられた上半継手部６と上半仮インバートストラット５を撤去する。そして、上半鋼製支保工４脚部に、インバートストラット９を接合するための下半継手部材１５を脚部に有する下半鋼製支保工８の上部をボルト接合する。引き続き、インバートストラット９中間部に挿入された建込み調整部材１１によって建込み調整しながら、インバートストラット９端部を、下半鋼製支保工８脚部に設けられた下半継手部材１５にボルト接合する。また、下半鋼製支保工８間およびインバートストラット９間には、図示していない吹付けコンクリートを吹付ける。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル支保構造および支保工法によれば、縫い返し掘削がないため安全に作業できるうえ、二重支保工としないため工事費や工期の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るトンネル支保構造およびトンネル支保工法の実施形態の一例を示す図である。
【図２】 上半継手部を示す詳細図である。
【図３】 下半継手部を示す詳細図である。
【図４】 建込調整部材を示す詳細図である。
【符号の説明】
１……上半
２……下半
３……インバート
４……上半鋼製支保工
５……上半仮インバートストラット
６……上半継手部
７、１１……建込み調整部材
８……下半鋼製支保工
９……インバートストラット
１０……下半継手部
１２……上半第一継手部材
１３……上半第二継手部材
１４……補強板
１５……下半継手部材
Ｇ……地山
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル支保構造およびトンネル支保工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膨脹性や押出し性を示す特殊地山条件下でのトンネル掘削では、トンネル掘削断面を上半、下半、インバートに三分割して段階掘削する上半先進工法を採用している。この場合、上半掘削後に上半仮インバートストラットによる上半断面の仮インバート閉合を行うとともに、下半およびインバート掘削後にインバートストラットによるインバート閉合を行い、トンネル支保構造の力学的安定を確保する。
しかし、従来のトンネル支保構造では、上半掘削時にトンネルが内空側に大きく変形すると、上半仮インバートストラットと接合されている上半鋼製支保工フランジ部分が変形、破壊する。そのため、下半掘削時に上半鋼製支保工と下半鋼製支保工との接合ができなくなり、変形した上半鋼製支保工の外側を掘削して再び新しい支保工を建て込む縫い返し掘削を余儀なくされている。これに対して、特許文献１では、上半掘削後に仮設支保工を設置し、下半掘削後に前記仮設支保工の内側に本設支保工を設置する工法が考案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０１８９４８号公報（第２−３頁、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載のトンネル支保構造では、二重支保工とするため、工事費や工期が余分に掛かる難点がある。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、危険作業を伴わず、且つ、工事費や工期を削減できるトンネル支保構造およびトンネル支保工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、トンネル掘削断面の上半を先行掘削する際のトンネル支保構造であって、下半鋼製支保工脚部にインバートストラットを接合するための継手部材を設けるとともに、前記下半鋼製支保工脚部に前記継手部材の軸方向と平行に補強板を配設することを特徴とする。
本発明では、前記継手部材の軸方向と平行に設けた補強板を介して、下半鋼製支保工とインバートストラットとの応力伝達経路を確保することができるとともに、下半鋼製支保工の局部座屈を防止することができる。
【０００６】
本発明に係るトンネル支保工法では、上半鋼製支保工を設置する際に、前記上半鋼製支保工脚部に着脱可能な継手部を設ける第一工程と、上半仮インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記上半仮インバートストラット端部を、前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部に接合する第二工程と、前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部と前記上半仮インバートストラットを撤去する第三工程と、前記上半鋼製支保工脚部と、インバートストラットを接合するための継手部材を脚部に有する下半鋼製支保工の上部を接合する第四工程と、インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記インバートストラット端部を、前記下半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部材に接合する第五工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るトンネル支保構造の実施形態の一例を示すものであり、図１（ａ）は上半掘削時のトンネル支保構造を、図１（ｂ）は下半掘削時のトンネル支保構造をそれぞれ示している。なお、以下の記述において、上半鋼製支保工の両脚部に設けられる継手部と下半鋼製支保工両脚部の継手部とを区別するため、上半鋼製支保工の両脚部に設けられる継手部を上半継手部と呼び、下半鋼製支保工両脚部の継手部を下半継手部と呼ぶことにする。
図１（ａ）に示すように、上半１掘削時のトンネル支保構造では、トンネル上半１内周に上半鋼製支保工４が設置されている。また、上半鋼製支保工４の両脚部には着脱可能な上半継手部６がそれぞれ設けられ、各上半継手部６には上半仮インバートストラット５端部が接合されており、トンネル支保構造は閉合構造を形成している。
図１（ｂ）に示すように、下半およびインバート掘削時のトンネル支保構造では、上半鋼製支保工４の両脚部に接合されていた各上半継手部６および上半仮インバートストラット５は撤去され、上半鋼製支保工４の両脚部には下半鋼製支保工８の上部が接合されている。また、下半鋼製支保工８両脚部の下半継手部１０にはインバートストラット９端部がそれぞれ接合され、トンネル支保構造は閉合構造を形成している。
【０００８】
図２乃至図４は、上下半継手部および建込み調整部材の詳細図である。なお、以下の図において、図１と同一の構成要素には同一の符号を用いて説明を省略する。また、以下の記述において、上半継手部の継手部材と下半継手部の継手部材とを区別するため、上半継手部の継手部材を上半継手部材と呼び、下半継手部の継手部材を下半継手部材と呼ぶことにする。
図２に示すように、上半継手部６は、上半第一継手部材１２を主要部材とし、上半第一継手部材１２の上半鋼製支保工４側の小口には、上半鋼製支保工４にボルト接合するためのプレート１２ａが溶接されている。一方、上半第一継手部材１２の反対側の小口には、上半鋼製支保工４を支持するための底板１２ｂが溶接されている。また、上半第一継手部材１２のトンネル内空側フランジ１２ｃ面には、上半仮インバートストラット５を接合するための上半第二継手部材１３が、プレート１３ａを介してボルト接合されている。上半第二継手部材１３の反対側の小口には、上半仮インバートストラット５をボルト接合するためのプレート１３ｂが溶接されている。
膨張性や押出し性を示す地山Ｇ条件下において、トンネルが内空側に大きく変形すると、上半鋼製支保工４と上半仮インバートストラット５との接合部は変形、破壊する。しかし、本実施形態によるトンネル支保構造では、上半鋼製支保工４脚部に着脱可能な上半継手部６を設けることにより、下半２掘削に伴い上半仮インバートストラット５とともに上半継手部６を撤去することにより、上半鋼製支保工４と下半鋼製支保工８とを接合することができる。
【０００９】
図３に示すように、下半継手部１０は、下半鋼製支保工８脚部のトンネル内空側フランジ８ｂ面に下半継手部材１５を当接させた状態で溶接等により固着したものである。下半鋼製支保工８脚部のウェブには、下半継手部材１５上下フランジ１５ｂ、１５ｃの延長線上に補強板１４、１４が溶接され、下半鋼製支保工８脚部の小口には、下半鋼製支保工８を支持するための底板８ａが溶接されている。また、下半継手部材１５のインバートストラット９側の小口には、インバートストラット９をボルト接合するためのプレート１５ａが溶接されている。
本実施形態によるトンネル支保構造では、下半継手部材１５上下フランジ１５ｂ、１５ｃの延長線上に設けた補強板１４、１４によって、下半鋼製支保工８とインバートストラット９との応力伝達経路を確保することができるとともに、下半鋼製支保工８の局部座屈を防止することができる。
【００１０】
図４に示すように、建込み調整部材１１は、建込み調整部材１１両端の小口に溶接されたプレート１１ａ、１１ａを介して、インバートストラット９の中間部にボルト接合されている。なお、上半仮インバートストラット５中間部に挿入された建込み調整部材７も同様の構成をしている。
本実施形態によるトンネル支保構造では、建込み調整部材７、１１の軸方向長さを調整することにより、支保工建込み時の誤差や支保工建込み前の大きな先行変位に対応することができる。
【００１１】
次に、本発明に係るトンネル支保工法について、図１を参照しつつ説明する。上半先進工法においては、上半１掘削を先行して行う。上半１掘削に伴い、トンネル上半１内周に上半鋼製支保工４を設置する。その際、上半鋼製支保工４の両脚部には上半継手部６をボルト接合しておく。引き続き、上半仮インバートストラット５中間部に挿入された建込み調整部材７によって建込み調整しながら、上半仮インバートストラット５端部を、上半鋼製支保工４脚部に設けられた上半継手部６にボルト接合する。また、上半鋼製支保工４間および上半仮インバートストラット５間には、図示していない吹付けコンクリートを吹付ける。
次に、下半２およびインバート３掘削に伴い、上半鋼製支保工４の脚部に設けられた上半継手部６と上半仮インバートストラット５を撤去する。そして、上半鋼製支保工４脚部に、インバートストラット９を接合するための下半継手部材１５を脚部に有する下半鋼製支保工８の上部をボルト接合する。引き続き、インバートストラット９中間部に挿入された建込み調整部材１１によって建込み調整しながら、インバートストラット９端部を、下半鋼製支保工８脚部に設けられた下半継手部材１５にボルト接合する。また、下半鋼製支保工８間およびインバートストラット９間には、図示していない吹付けコンクリートを吹付ける。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル支保構造および支保工法によれば、縫い返し掘削がないため安全に作業できるうえ、二重支保工としないため工事費や工期の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るトンネル支保構造およびトンネル支保工法の実施形態の一例を示す図である。
【図２】 上半継手部を示す詳細図である。
【図３】 下半継手部を示す詳細図である。
【図４】 建込調整部材を示す詳細図である。
【符号の説明】
１……上半
２……下半
３……インバート
４……上半鋼製支保工
５……上半仮インバートストラット
６……上半継手部
７、１１……建込み調整部材
８……下半鋼製支保工
９……インバートストラット
１０……下半継手部
１２……上半第一継手部材
１３……上半第二継手部材
１４……補強板
１５……下半継手部材
Ｇ……地山
Claims (2)
- トンネル掘削断面の上半を先行掘削する際のトンネル支保構造であって、
下半鋼製支保工脚部にインバートストラットを接合するための継手部材を設けるとともに、前記下半鋼製支保工脚部に前記継手部材の軸方向と平行に補強板を配設することを特徴とするトンネル支保構造。 - トンネル掘削断面の上半を先行掘削する際のトンネル支保工法であって、
上半鋼製支保工を設置する際に、前記上半鋼製支保工脚部に着脱可能な継手部を設ける第一工程と、
上半仮インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記上半仮インバートストラット端部を、前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部に接合する第二工程と、
前記上半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部と前記上半仮インバートストラットを撤去する第三工程と、
前記上半鋼製支保工脚部と、インバートストラットを接合するための継手部材を脚部に有する下半鋼製支保工の上部を接合する第四工程と、
インバートストラット中間部に挿入された着脱可能な建込み調整部材によって建込み調整しながら、前記インバートストラット端部を、前記下半鋼製支保工脚部に設けられた前記継手部材に接合する第五工程とを備えることを特徴とするトンネル支保工法。
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| JP2003182768A JP4131467B2 (ja) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | トンネル支保構造およびトンネル支保工法 |
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