JP6558904B2 - パイル案内用ガイド部材およびトンネル地盤支持方法 - Google Patents

Description

本発明は、支保工の沈下を抑制するためのパイルを案内するガイド部材およびこのガイド部材を用いたトンネル地盤支持方法に関する。

トンネルを掘削する際、新たに掘削された部分の内壁にアーチ状の支保工を次々と設置して、トンネル内壁を支持することは周知である。この支保工の脚部から、パイルを斜め下方に、すなわち下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜して埋設することにより、支保工の沈下を抑制し、ひいてはトンネル上方の地盤沈下を抑制することも周知である。

前記パイルを正確に方向付けするために、特許文献１では、支保工のＨ型鋼からなるアーチ部材の下端近傍にガイド部材を固定している。このガイド部材は板部とこの板部を貫通する複数の筒部とを有しており、この筒部の内部空間がガイド通路となって、斜め下方に延びるパイルを案内する。

特許４７５７６２０号公報

特許文献１に記述されたガイド部材において、斜め下方に延びる複数のパイルは、トンネルの奥行方向と直交する垂直面（支保工が配置された垂直面）と平行に延びており、これから掘削を進めようとする地盤（掘削方向の前方の地盤）を支持する役割を持たない。

本発明は、前記課題を解決したもので、トンネルの支保工の脚部に設けられ、支保工の沈下を抑制するためのパイルを案内するガイド部材において、前記パイルを通すための複数のガイド通路を有し、前記複数のガイド通路の中心軸線が、下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜し、前記複数のガイド通路の少なくとも１つの中心軸線が、前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対して傾斜し、掘削方向に斜め下方に延びていることを特徴とする。
この構成によれば、掘削方向に斜め下方に延びるパイルにより、これから掘削を進めようとする地盤を支持することができ、掘削作業を円滑に行うことができる。

好ましくは、前記複数のガイド通路のうちの少なくとも２つの中心軸線の延び方向が、互いに異なる。
この構成によれば、支保工の荷重負担を分散することができる。

好ましくは、前記複数のガイド通路のうちの少なくとも２つの中心軸線が、掘削方向に斜め下方に延び、前記トンネルの側方から見て、当該少なくとも２つの中心軸線の、前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対する傾斜角度が、互いに異なる。
この構成によれば、掘削を進めようとする地盤をより一層良好に支持することができるとともに、荷重負担を分散することができる。

好ましくは、前記トンネルの奥行方向から見て、前記複数のガイド通路のうちの少なくとも２つの中心軸線の、前記トンネルの奥行方向に延びる垂直面に対する傾斜角度が、互いに異なる。
この構成によれば、荷重負担を分散することができる。

好ましくは、前記ガイド部材は上記ガイド通路を３つ以上備え、全てのガイド通路の中心軸線が下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜するとともに、掘削方向に斜め下方に延び、全てのガイド通路の中心軸線が互いに異なる方向に延びている。
この構成によれば、掘削を進めようとする地盤の支持と、荷重負担をの分散を最大限に発揮することができる。

本発明の他の態様によれば、トンネル地盤支持方法において、上記ガイド部材を、前記支保工の脚部に固定し、前記ガイド部材の前記複数のガイド通路にそれぞれ前記パイルを挿通して地中に斜め下方に埋設し、少なくとも１本のパイルを、前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対して傾斜させ、掘削方向に斜め下方に延ばすことにより、掘削方向の前方の地盤を支持することを特徴とする。

本発明によれば、掘削を進めようとする地盤を支持することができ、掘削作業を円滑に行うことができる。

本発明の第１実施形態をなすガイド部材を組み込んだ沈下抑制構造と、支保工を、トンネルの奥行方向から見た概略正面図である。 前記沈下抑制構造と支保工を、トンネルの側方から見た概略側面図である。 前記沈下抑制構造に用いられるガイド部材の正面図である。 前記ガイド部材の平面図である。 前記沈下抑制構造をトンネルの奥行方向から見た要部拡大正面図である。 前記沈下抑制構造の要部拡大平面図であり、パイルについてはベース板より下方の部分だけを想像線で示す。 本発明の第２実施形態をなすガイド部材を組み込んだ沈下抑制構造の、図６相当図である。

以下、本発明の第１実施形態をなすガイド部材を組み込んだトンネル支保工の沈下抑制構造について、図１〜図６を参照しながら説明する。
図１、図２は、支保工１および沈下抑制構造５の全体構成を概略的に示す。この支保工１は、略半円形状に湾曲したＨ型鋼からなるアーチ部材２と、このアーチ部材２の両下端に固定された水平なベース板３とを備えている。このアーチ部材２の下端近傍部とベース板３により、支保工１の脚部１ａが構成されている。

トンネルの掘削工程において、所定距離掘削する度にトンネルの内壁に支保工１が設置される。その結果、支保工１は、所定距離毎に例えば１ｍおきにトンネルの奥行方向に沿って次々に設置され、トンネル内壁を支持する。

最新の支保工１が設置される度に、その両脚部１ａには沈下抑制構造５が設けられる。各沈下抑制構造５は、下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜して埋設された複数例えば３本のパイル１１，１２，１３と、これらパイル１１，１２，１３を案内する後述のガイド部材２０を備えている。パイル１１，１２，１３は例えば周壁に多数の孔を有する鋼管からなる。

なお、最新の支保工１が設置される度に、沈下抑制構造５の他に、トンネルの天井壁から掘削方向に斜め上方に延びるパイルを埋設したり、トンネル内壁に放射状にパイルを埋設するが、本願発明の要旨ではないので詳細な説明を省略する。

図３、図４に示すように、ガイド部材２０は、平板形状の板部２５（ベース部）と、この板部２５を貫通するようにして板部２５に固定された複数例えば３つの筒部２１，２２，２３を有している。これら筒部２１，２２，２３の内部空間が、パイル１１，１２，１３を案内するガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａとして提供される。

図４に示すように、ガイド部材２０の板部２５は、その一側縁部に複数の取付穴２５ａを有している。図６に示すように、ねじ２６を取付穴２５ａからベース板３の一側縁部（例えば、トンネル掘削方向Ｆの側縁部）に形成されたねじ穴にねじ込むことにより、ガイド部材２０の板部２５が水平をなしてベース板３に固定される。なお、ベース板３において、トンネル掘削方向Ｆの反対側の側縁部にガイド部材２０を固定してもよい。

図３、図４に示すように、ガイド部材２０のガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’は、互いに平行ではなく、異なる方向に延びている。以下、この中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’の延び方向について、トンネルの奥行方向に延びる垂直面Ａと、奥行方向と直交する垂直面例えば支保工１が配置された垂直面Ｂを基準として説明する。これら垂直面Ａ，Ｂは互いに直交している。

図３に示すように、ガイド部材２０が支保工１のベース板３に固定された状態で、トンネル奥行方向から見た時、ガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’は、下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜しており、垂直面Ａに対する角度θ_１Ａ、θ_２Ａ、θ_３Ａが互いに異なっている。例えば、θ_１Ａ＞θ_２Ａ＞θ_３Ａである。

図４に示すように、ガイド部材２０が支保工１のベース板３に固定された状態で、ガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’は、下方に向かうにしたがって掘削方向Ｆに進むように垂直面Ｂに対して傾斜し、トンネルの上方から見た時、垂直面Ｂに対する角度θ_１Ｂ、θ_２Ｂ、θ_３Ｂが互いに異なっている。例えば、θ_１Ｂ＜θ_２Ｂ＜θ_３Ｂである。

上述したようにガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’が掘削方向Ｆに斜め下方に延びるので、トンネルの側方、すなわちトンネル奥行方向と直交する方向から見た時、ガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’は垂直面Ｂに対して傾斜し、これら中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’の垂直面Ｂに対する角度θ_１Ｂ’、θ_２Ｂ’、θ_３Ｂ’も互いに異なっている。例えば、θ_１Ｂ’＜θ_２Ｂ’＜θ_３Ｂ’である。これら角度θ_１Ｂ’、θ_２Ｂ’、θ_３Ｂ’は、図３、図４から容易に推測できるので図示しない。

前記構成のガイド部材２０を最新の支保工１の脚部１ａに固定した状態で、パイル１１，１２，１３を、ガイド部材２０のガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａにそれぞれ挿通して地中に斜め下方に埋設する。パイル１１，１２，１３は、ガイド通路２１ａ，２２ａ，２３ａの中心軸線２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’に沿って延びる。ガイド部材２０を用いることによってパイル１１，１２，１３は正確に方向付けされて埋設される。パイル１１，１２，１３の埋設後に凝固剤を注入して地中に浸透凝固させる。

沈下抑制構造５の斜め下方に埋設されたパイル１１〜１３により、支保工１の脚部１ａの沈下を抑制することができる。
パイル１１〜１３は、垂直面Ｂに対して傾斜し、掘削方向Ｆに斜め下方に延びているため、これから掘削する地盤（掘削方向の前方の地盤）の荷重を負担でき、その沈下を抑制できる。
パイル１１，１２，１３は、互いに異なる方向に延びているので、荷重負担を分散することができる。

図７は、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、支保工１のベース板３における地中側すなわちトンネル中心から遠い方の側縁部にガイド部材２０が固定されている。その他は第１実施形態と同様である。

本発明は、前記実施形態に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、
ガイド部材のガイド通路は２つでもよいし、３つ以上でもよい。
ガイド部材は支保工のアーチ部材の下端近傍に固定してもよい。このガイド部材には、斜め下方に埋設されるパイプのみならず水平方向に埋設されるパイルを案内するガイド通路を一緒に形成してもよい。
複数のガイド通路の中心軸線の全てまたは一部が互いに平行に延びていてもよい。

本発明は、トンネル支保工の沈下を抑制するためのパイルを案内するガイド部材に適用することができる。

１ 支保工
１ａ 支保工の脚部
５ 沈下抑制構造
１１〜１３ パイル
２０ ガイド部材
２１ａ，２２ａ，２３ａ ガイド通路
２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’ ガイド通路の中心軸線
Ａ トンネル奥行方向に延びる垂直面
Ｂ トンネル奥行方向と直交する垂直面
Ｆ 掘削方向

Claims (3)

1. 水平をなしてトンネルの支保工の脚部に固定され、支保工の沈下を抑制するためのパイルを案内する平板形状のガイド部材であって、
   前記パイルを通すための複数のガイド通路を有し、
   前記複数のガイド通路の中心軸線が、下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜し、
   前記複数のガイド通路のうちの少なくとも２つのガイド通路の中心軸線が、前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対して傾斜し、掘削方向に斜め下方に延びており、
   前記少なくとも２つのガイド通路の中心軸線は、前記トンネルの側方および上方から見て、前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対する傾斜角度が互いに異なるとともに、前記トンネルの奥行方向および上方から見て、前記トンネルの奥行方向に延びる垂直面に対する傾斜角度が互いに異なることを特徴とするパイル案内用ガイド部材。
2. 水平をなしてトンネルの支保工の脚部に固定され、支保工の沈下を抑制するためのパイルを案内する板状のガイド部材であって、
   前記パイルを通すための３つ以上のガイド通路を有し、
   全てのガイド通路の中心軸線は、下方に向かうにしたがってトンネル中心から離れるように傾斜するとともに、掘削方向に斜め下方に延び、
   全てのガイド通路の中心軸線は、前記トンネルの側方および上方から見て前記トンネル奥行方向と直交する垂直面に対する傾斜角度が互いに異なるとともに、前記トンネルの奥行方向および上方から見て、前記トンネルの奥行方向に延びる垂直面に対する傾斜角度が互いに異なることを特徴とするパイル案内用ガイド部材。
3. 請求項１または２に記載のガイド部材を、前記支保工の脚部の掘削方向側にのみ固定し、前記ガイド部材の全てのガイド通路にそれぞれ前記パイルを挿通して地中に埋設することにより、掘削方向の前方の地盤を支持することを特徴とするトンネル地盤支持方法。

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