特許 6282144 支保構造およびその構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6282144

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】支保構造およびその構築方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/40 20060101AFI20180208BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/40 A

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-45260(P2014-45260)

(22)【出願日】2014年3月7日

(65)【公開番号】特開2015-169011(P2015-169011A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2017年2月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195971

【氏名又は名称】西松建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000420

【氏名又は名称】特許業務法人エム・アイ・ピー

(72)【発明者】

【氏名】亀谷 英樹

(72)【発明者】

【氏名】舛岡 慶一

【審査官】 岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１２６９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０１８１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０３５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７２１７０６４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／００−１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００−２３／２６

Ｅ２１Ｄ ９／０２，９／１４

Ｅ０４Ｂ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門の背面側のトンネル坑内に構築される支保構造であって、
前記斜め坑門の背面に隣接し、通行を可能にする開口部が前記トンネル軸方向に対して斜めに形成されるように設置されるアーチ状の第１支保部材と、
各々の一端が前記第１支保部材に連結され、通行を可能にする各開口部が前記トンネル軸方向に向き、かつ一定間隔で形成されるように設置される長さが異なる複数のアーチ状の第２支保部材とを含み、
トンネル内壁面と前記第１支保部材並びに前記複数の第２支保部材との間、前記第１支保部材と各前記第２支保部材との間および前記複数の第２支保部材間にコンクリートが充填され、前記トンネル内壁面と密着される、支保構造。

【請求項2】

前記第１支保部材は、前記トンネル軸方向に対する前記斜め坑門の傾斜角に応じて、所定の曲率を有する２以上のアーチ状の支保部材を上下に配置して形成した多重構造の支保部材とされる、請求項１に記載の支保構造。

【請求項3】

前記第１支保部材の脚部に取り付けられ、支持面積を増加させて支持力を向上させる脚部補強部材を含む、請求項１または２に記載の支保構造。

【請求項4】

隣り合う２つの前記第２支保部材を、前記一定間隔を維持しつつ連結する連結部材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の支保構造。

【請求項5】

トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門の背面側のトンネル坑内に支保構造を構築する方法であって、
通行を可能にする開口部が前記トンネル軸方向に対して斜めに形成されるようにアーチ状の第１支保部材を配置し、通行を可能にする各開口部が前記トンネル軸方向に向き、一定間隔で形成されるように長さが異なる複数のアーチ状の第２支保部材の各一端を、前記第１支保部材と連結する段階と、
トンネル内壁面と前記第１支保部材並びに前記複数の第２支保部材との間、前記第１支保部材と各前記第２支保部材との間および前記複数の第２支保部材間にコンクリートを充填する段階とを含む、支保構造の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル坑口部に構築される支保構造およびその坑口部に支保構造を構築する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

山岳トンネルの出入口となる坑口には、坑門と呼ばれる構造物が構築される。この坑門としては、走行者が感じる違和感を減じるため、トンネル軸方向に対して垂直に構築される通常坑門が一般的になっている。しかしながら、近年、切土量や抱き擁壁の省略化等を目的として、トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門が採用されるようになってきている。

【0003】

トンネル工事においては、地山を掘削する際、岩盤が崩れないように支持する支保工を施工し、支保構造が構築される。ここで、トンネルは、坑口から掘削方向であるトンネル軸方向に向けて、坑口部と一般部とから構成される。一般部は、グランドアーチを形成する部分で、グランドアーチは、地山がそれ自体でトンネルを支える作用をすることにより形成されるものである。坑口部は、このグランドアーチの形成が困難な坑口付近の部分である。

【0004】

斜め坑門を構築する場合の坑口部における支保工の施工は、その工法として、左右の支保間隔を調整し、斜角に合うように支保工施工角度を調整する工法（斜め支保形式）が使用される（非特許文献１参照）。

【0005】

図１〜図３を参照して、この工法について簡単に説明する。図１は、トンネルを上側から見た図である。トンネルは、その出入口である坑口から矢線Ｘに示す方向の切羽へ向けて延び、その坑口には、その矢線Ｘに示すトンネル軸方向に対して斜めに、斜め坑門１０が構築される。この坑口に連続する坑口部には、アーチ状に形成された鋼製の支保部材である支保工１１が、左右の支保間隔をそれぞれ調整し、斜角に合わせて設置される。なお、図１では、トンネルを上側から見ているので、各支保工１１が、棒状に延びるように図示されている。

【0006】

１つの支保工１１は、斜め坑門１０の背面に隣接して設置され、その他の支保工１１は、左右の側壁部１２ａ、１２ｂにおける支保間隔が異なる間隔で離間して設置される。図１では、向かって左側の側壁部１２ａにおける支保間隔が一定間隔ｂで、例えば５００ｍｍ間隔とされ、向かって右側の側壁部１２ｂにおける支保間隔も一定間隔で、例えば１０００ｍｍ間隔とされている。このため、トンネル軸方向に対して垂直な線を基準とし、その基準の線に対する傾斜角、すなわち各支保工１１の斜角θは、それぞれ異なっている。

【0007】

支保工１１は、例えば、図２に示すような断面がＨ形のＨ形鋼をアーチ状に滑らかに曲げることにより形成され、各支保工１１は、図１に示すように、それぞれの斜角に合わせて斜めに設置される。そして、隣り合う支保工１１は、内梁１３と呼ばれる水平方向の荷重を支えるボルト等の連結部材により連結される。なお、図２では、支保工１１が斜めに設置されるため、内梁１３が特殊な形状のものとされている。

【0008】

支保工１１は、地山を掘削し、その掘削面に対して一次吹き付けによりコンクリート１４を吹き付けた後に各位置に設置され、内梁１３により連結される。その後、図３に示すように二次吹き付けによりコンクリート１５が吹き付けられ、各支保工１１間にコンクリート１５が充填される。ちなみに、図３で同じ符号１４、１５の濃い色の部分は、既に施工された区間を示し、薄い色の部分は、新たに施工した区間を示している。この施工後、その内側面（向かって右側に形成される面）に防水シートが取り付けられ、覆工コンクリートが打設される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】辻田彩乃、外２名、「山岳部トンネル坑口における斜坑門工の適用」、土木学会第５８回年次学術講演会講演概要集、土木学会、平成１５年９月、第５８巻、第６号、ｐ．１２３−１２４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上記のような従来の工法では、支保間隔を左右の側壁部で変えて建て込むため、坑口部における鋼材の使用量が多くなり、支保工１基毎に形状や長さが異なるため、施工が複雑になるという問題があった。また、１掘削進行長が短くなるため、掘削工程が長期になるといった問題もあった。

【0011】

左右どちらか一方の側壁部１２ａ、１２ｂでは、支保間隔が最小５００ｍｍ程度となり、充分なクリアランスがないことから、コンクリートの吹き付けが困難な箇所が発生し、コンクリートの充填性が低下するという問題があった。また、二次吹き付け後の表面が、図３に示すように、コンクリート１５と、支保工１１のフランジ面によって、凹凸面が発生し、防水シートが損傷する可能性があり、また、覆工コンクリートの背面拘束が大きくなってひび割れを誘発する可能性があるという問題もあった。

【0012】

上記のような凹凸面が発生すると、ロックボルトをコンクリートの吹き付け面に対して垂直に打設することが困難になり、地山を安定させることができなくなるという問題もあった。また、図２に示した内梁１３の形状加工や施工が複雑になり、その連結力が低下するという問題もあった。

【0013】

このため、これらの問題点を改善することができる支保構造やその構築方法の提供が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、上記課題に鑑み、トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門の背面側のトンネル坑内に構築される支保構造であって、斜め坑門の背面に隣接し、通行を可能にする開口部がトンネル軸方向に対して斜めに形成されるように設置されるアーチ状の第１支保部材と、各々の一端が第１支保部材に連結され、通行を可能にする各開口部がトンネル軸方向に向き、かつ一定間隔で形成されるように設置される長さが異なる複数のアーチ状の第２支保部材とを含む、支保構造が提供される。

【0015】

また、トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門の背面側のトンネル坑内に支保構造を構築する方法であって、通行を可能にする開口部がトンネル軸方向に対して斜めに形成されるようにアーチ状の第１支保部材を配置し、通行を可能にする各開口部がトンネル軸方向に向き、一定間隔で形成されるように長さが異なる複数のアーチ状の第２支保部材の各一端を、第１支保部材と連結する段階と、トンネル内壁面と第１支保部材並びに複数の第２支保部材との間、第１支保部材と各第２支保部材との間および複数の第２支保部材間にコンクリートを充填するステップとを含む、支保構造の構築方法が提供される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、施工が簡単で、掘削工程を短縮することができ、吹き付けコンクリートの充填性も向上させることができ、防水シートの損傷やひび割れの発生のリスクを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】従来の支保構造を例示した図。

【図2】従来の支保構造を構築する際の隣り合う支保工を内梁により連結したところを例示した図。

【図3】従来の支保構造を構築する際の支保工を設置し、コンクリートを吹き付けたところを例示した図。

【図4】トンネル工事の流れを例示したフローチャート。

【図5】本発明の支保構造を例示した図。

【図6】図５の切断線Ａ−Ａで切断した断面を例示した図。

【図7】図５の切断線Ｂ−Ｂで切断した断面を例示した図。

【図8】支保工２１と支保工２２が連結していない、図６の切断線Ｃ−Ｃで切断した断面を例示した図。

【図9】支保工２１と支保工２２が連結した、図６の切断線Ｄ−Ｄで切断した断面を例示した図。

【図10】本発明の支保構造を構築する工事の流れを例示したフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の支保構造は、斜め坑門を構築する際のトンネルの坑口部に構築される支保構造である。斜め坑門は、その壁面がトンネルの掘削方向であるトンネル軸方向に対して斜めに向き、トンネル軸方向に垂直な方向に対しても斜めに向いた坑門である。

【0019】

ここで、トンネル工事のプロセスについて簡単に説明しておく。トンネル工事では、図４のフローチャートに示すように、ステップ４００から開始し、ステップ４１０では、木の伐採や、電気設備や給水設備等の仮設備を準備する。仮設備には、そのほか、工事に必要となる排水処理設備、濁水処理設備、吹き付けコンクリートプラント設備等がある。これらの準備後、ステップ４２０において、坑口付け工を実施する。坑口付け工は、伐採した地山に近隣して、鋼製のアーチ状の支保部材である支保工を設置し、隣り合う支保工同士を内梁により連結して、地山の外部に支保構造を構築し、それを地山に隣接するまで延ばしていく工事で、坑門施工の一部である。

【0020】

坑口付け工が終了したところで、ステップ４３０において、爆薬や、油圧ショベル、ロードヘッダ等の掘削機械を使用して地山の掘削を行う。この掘削は、一定の掘削進行長ずつ行う。このとき、発生するずり（破砕された岩石）を適宜トンネル坑外へ搬出する。ステップ４４０では、掘削したトンネルの天井やトンネルの側壁である坑壁が崩れないように支える支保工を建て込み、内梁で連結する。

【0021】

ステップ４５０では、コンクリートの吹き付けを行い、支保工をトンネル内壁面と密着させ、支保工間をコンクリートで埋める。この吹き付けコンクリートは、掘削に伴って生じる地山の変形や外力による圧縮、せん断等に抵抗する機能を付与する。ステップ４６０では、トンネル内壁面から地山の内部に向けて穿孔し、鋼製の棒状部材であるロックボルトを挿入し、これら支保工や吹き付けコンクリートを地山と一体化させる。

【0022】

ステップ４７０では、二次覆工を実施する。二次覆工では、吹き付けコンクリートと支保工により形成されたトンネル内側面に防水シートを取り付け、必要に応じて断熱材を施工した後、セントルと呼ばれるアーチ状の型枠を使用し、セントルとトンネル内側面との間に覆工コンクリートを打設する。二次覆工前に、トンネル底面部分を逆アーチ状に形成するインバート工を実施することができる。このステップ４３０からステップ４７０を繰り返し、トンネルを貫通させる。トンネルの貫通後、ステップ４８０では、コンクリートを打設し、仕上げを行う等の残りの坑門施工を実施し、ステップ４９０でこの工事を終了する。

【0023】

本発明の支保構造は、最終的にはトンネル坑内に存在し、トンネル断面を維持するように地山を支持するための構造で、トンネル軸方向に対して斜めに構築される斜め坑門の背面側のトンネル坑内に構築されるものである。図５に例示するように、この支保構造は、斜め坑門２０の背面、すなわち地山側の面に隣接し、開口部がトンネル軸方向に対して斜めに形成されるように設置されるアーチ状の支保工２１と、各々の一端がその支保工２１に連結され、各開口部がトンネル軸方向に向き、かつ一定間隔で形成されるように設置される長さが異なる複数のアーチ状の支保工２２とを含んで構成される。各開口部は、支保工２１および複数の支保工２２をそれぞれ設置した場合に形成される人や車両等が通行可能な空間部分である。

【0024】

図５では、トンネル軸方向が矢線Ｙに示す方向とされ、トンネルの出入口である坑口に、そのトンネル軸方向に対して斜めに斜め坑門２０が構築されている。トンネル軸方向に対する斜め坑門２０の傾斜角は、文字通り、トンネル軸方向を０°とし、その方向に対する角度として表すこともできるが、トンネル軸方向に対して垂直な方向を０°とし、その方向に対する傾斜角度（斜角）として表すこともできる。斜角は、斜め坑門の仕様により任意であるが、例えば図５では、斜め坑門２０の斜角θは、約３０°とされている。

【0025】

支保構造を構成する支保工２１は、この斜角θに合わせて斜めになるように配置される。複数の支保工２２は、開口部がトンネル軸方向に向き、一定間隔で形成されるように、その長さが短いものから順に一定間隔で配置され、それぞれの一端が支保工２１に連結される。図５では、「Ｎｏ．１」〜「Ｎｏ．６」と表示された６基の支保工２２がその長さが短い「Ｎｏ．６」から「Ｎｏ．１」へ順に一定間隔で配置され、支保工２１に各一端が連結されている。

【0026】

複数の支保工２２は、トンネル軸方向に向けて、一定間隔で配列するように設置されることから、通常坑門の場合と同様の配置となる。ちなみに、通常坑門は、トンネル軸方向に対して垂直に構築され、その壁面がトンネル軸方向に向いた坑門である。このため、通常坑門における支保工は、左右同じ支保間隔で、開口部がトンネル軸方向に向いて形成されるように、その通常坑門に対して平行に設置される。

【0027】

支保構造は、さらに、トンネル軸方向に向けて一定間隔で設置される複数のアーチ状の支保工２３を含むことができる。図５では、複数の支保工２２および支保工２３の各々の支保間隔ａが左右で同じ、例えば約１０００ｍｍ間隔とされている。

【0028】

支保工２１、２２、２３は、一方向に延びる鋼製で断面形状がＨ形のＨ形鋼を、所定の曲率を有するように滑らかに曲げたアーチ状のものが使用される。ここでは、Ｈ形鋼を使用しているが、充分な曲げ剛性を有し、掘削したトンネルの天井や坑壁を適切に支えることができれば、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｕ形鋼、Ｚ形鋼あるいは鋼管等であってもよい。Ｈ形鋼は、平行に配列する２本のフランジと、２本のフランジの中心をつなぐウェブから構成され、２本のフランジとウェブにより形成される空間が後述するフランジ部とされる。

【0029】

斜め坑門２０の斜角θが、例えば約３０°と大きい角度である場合、斜め坑門２０に隣接して設置される１基目の支保工２１を、異なる曲率を有する２以上のアーチ状の支保工を積み重ねて形成した多重構造の支保工を採用することができる。支保工間は、コンクリートを充填して連結することができ、これにより、多重構造の支保工を作製することができる。この多重構造の支保工を採用することにより、支保工全体の剛性と耐力を向上させることができる。

【0030】

多重構造にする斜角θは、構造設計や試験等を行い、その結果に応じて設定することができる。多重構造は、鉛直方向に２つの支保工を配置して形成した二重構造であってもよいし、３つ以上の支保工を積み重ねた三重以上の構造であってもよい。

【0031】

図５には図示しないが、支保工２２の外周面に金具を介してキーストンプレートが、支保工２２の外周面および複数の支保工２２間の隙間を覆うように取り付けられる。これは、本発明の支保構造が最終的にはトンネル坑内に存在することになるが、少なくとも斜め坑門部（図５中、「Ｎｏ．１」〜「Ｎｏ．６」で示された支保工２２が設置される部分）において、その組立段階は、明かり下に置くことに起因する。すなわち、組立段階では、背面に地山がない状態で、最終的にトンネル内壁面の下地となる半円筒状のアーチシェルを、支保工２２および吹き付けコンクリートを用いて構築するため、コンクリートの吹き付け面を提供する背面型枠としてのキーストンプレートが必要となる。

【0032】

図６は、図５に示す支保構造を、切断線Ａ−Ａで切断した断面図である。図６には、斜め坑門２０に隣接して設置される支保工２１のみが示されている。支保工２１は、１つの支保工のみから構成されていてもよいが、図６に示すような、曲率が異なる２つのアーチ状の支保工２１ａ、２１ｂを上下に並べて配置し、二重構造としたものを採用することもできる。二重構造にした場合、２つの支保工の間である空間部およびフランジ部には、中詰コンクリート２４を充填することができる。

【0033】

支保工２１ａ、２１ｂの両端は、支保工２１ａ、２１ｂを固定するため、根固めコンクリート２５が打設される。なお、支保工２１ａ、２１ｂのみで安定して支持することができない場合、ウィングリブ２６と呼ばれる支保工２１の脚部に補強用ブラケットを設けることができる。脚部補強部材であるこのウィングリブ２６を取り付けることにより、支持面積が増加し、支保工２１による支持力および部材剛性を向上させることができる。

【0034】

ウィングリブ２６は、例えば、Ｈ形鋼や鋼製の棒状部材等とコンクリートとを用い、本立てのように、略三角形に成形した所定厚さの第１板状部材と、板状部材の一辺に設けられ、略三角形の面に対して垂直な支持面を有する第２板状部材とを有するものとすることができる。この場合、支保工２１ａの脚部の外周部から根固めコンクリート２５へ向けて第１板状部材が張り出し、第２板状部材の支持面が根固めコンクリート２５上に隣接して、支持面積を増加させ、支持力および部材剛性を向上させることができる。

【0035】

第１板状部材は、その脚部の外周部に溶接する等して取り付けることができ、根固めコンクリート２５へはボルト等を使用して第２板状部材を固定することができる。脚部補強部材は、支保工２１の外周側に取り付けられるウィングリブ２６に限られるものではなく、その内周側に取り付けられるインナーリブであってもよい。

【0036】

図７は、図５に示す支保構造を、切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。図７には、複数の支保工２２の１つが示されている。支保工２２は、所定の曲率を有するアーチ状の支保工とされ、一端に、図６に示した支保工２１に連結するための継手板３０が設けられている。継手板３０は、斜め坑門２０の斜角に合わせて斜めに向いた面を有し、例えば、固定手段としてのボルトを通す穴が設けられている。なお、継手板３０は、ボルトおよびナットにより支保工２１と連結してもよいが、そのほか、溶接等により連結してもよい。

【0037】

支保工２２の他端は、図６に示す支保工２１と同様、根固めコンクリート２５により埋め込まれて固定される。図７に示す支保工２２は、図５に示した「Ｎｏ．２」で示される支保工２２を例示したものである。この支保工２２は、支保工２１に連結するために途中で切断され、継手板３０が取り付けられているので、欠損支保工と呼ばれる。「Ｎｏ．１」や「Ｎｏ．３」等のその他の支保工２２は、「Ｎｏ．２」で示される支保工２２と同じ曲率ではあるが、その長さが異なる欠損支保工である。

【0038】

図８は、図６に示す支保工２１を、切断線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。上下に２つ並ぶ支保工２１ａ、２１ｂの間の空間部および各支保工２１ａ、２１ｂのフランジ部は、中詰コンクリート２４が充填される。支保工２１ａと支保工２１ｂとの間には、中詰コンクリート２４だけではなく、溶接金網３１が設けられる。溶接金網３１は、溶接により、一端が支保工２１ａに取り付けられ、他端が支保工２１ｂに取り付けられている。なお、この溶接金網３１は、中詰コンクリート２４を補強するために用いられる補強用金網である。ここでは補強部材として溶接金網３１を用いたが、コンクリートを補強することができれば、鉄筋等のその他の部材を用いることも可能である。図８には、この支保工２１に隣接して上述したキーストンプレート３５が吹き付けコンクリート３６の背面型枠として取り付けられている。

【0039】

図９は、図６に示す支保工２１を、切断線Ｄ−Ｄで切断した断面図である。図８と同様、上下に２つ並ぶ支保工２１ａ、２１ｂの間の空間部および各支保工２１ａ、２１ｂのフランジ部は、中詰コンクリート２４が充填され、それらの間をつなぐように溶接金網３１が設けられている。図９には、図７に示すような支保工２２が連結されているのが示されている。支保工２１ｂには、溶接して溶接鉄板３２が取り付けられており、図７に示す支保工２２に設けられた継手板３０と互いの面が面合わせされ、ボルト３３およびナット３４により連結されている。

【0040】

支保工２２は、支保工２１と同じサイズのＨ形鋼を使用することもできるが、支保工２１との連結等を考慮し、斜め坑門２０に隣接して設置される支保工２１より小さいサイズとすることができる。図９では、支保工２１が、その幅および高さが、例えば２５０ｍｍ、支保工２２が、その幅および高さが、例えば２００ｍｍとされている。なお、支保工２３は、支保工２２と同じサイズとすることができる。ここでは、一例として、２５０ｍｍ、２００ｍｍというサイズを挙げたが、これらのサイズに限定されるものでない。

【0041】

複数の支保工２２が受ける土圧による荷重は、それら支保工２２よりも相対的に頑丈に構築された支保工２１へと伝えられる。また、図９でも、背面型枠として、支保工２２のアーチ外周側に薄い板材であるキーストンプレート３５が取り付けられている。キーストンプレート３５は、支保工２２のアーチ内周側から後で施工される、トンネル内壁面への吹き付けコンクリート３６の背面型枠となり、背面に地山がない明かり下に露出した状態でも、支保工２２と吹き付けコンクリート３６とが一体化してアーチシェルを構築することができるようにする。なお、キーストンプレート３５は、支保工２２の外周面に取り付けた金具３７を介して、支保工２２の外周面を含めた全面を覆うように取り付けられる。

【0042】

再び図５を参照して、隣り合う支保工２２同士、隣り合う支保工２２と支保工２３、隣り合う支保工２３同士は、例えば、２つの部材を連結する引張材として機能するタイロッドにより強固に緊結することができる。これは、例えばＨ形鋼から構成される支保工２２、２３の全てのウェブが同じ方向であるトンネル軸方向に向いて設置されるため、図２に示す従来の支保構造のようないびつな連結にはならないからである。また、クリアランスが充分にあるため、最後までしっかり締め付けることができるからである。この連結により、各支保工２２、２３がばらばらにならず、一定間隔、例えばａ＝約１０００ｍｍ間隔にその支保間隔を保つことができ、トンネルの天井や坑壁を安定して支持することができる。

【0043】

図１０に示すフローチャートを参照し、支持構造の構築方法について説明する。この方法は、これに限られるものではないが、ステップ１０００から開始し、ステップ１０１０では、斜め坑門２０とそれに隣接する支保工２１および支保工２２を配置する空間およびその周辺と上部の地山を、支保工２１、２２が明かり下で組み立てできるに充分な範囲だけ開削し、すなわち、斜め坑門部を全て明かり下の状況とする。

【0044】

ステップ１０２０では、その明かり下で支保工２１を据えて、長さが異なる複数のアーチ状の支保工２２の各一端を、各開口部がトンネル軸方向に向き、一定間隔で形成されるように支保工２１と連結する。連結は、図７に示す継手板３０と、図９に示す溶接鉄板３２とを面合わせし、ボルト３３およびナット３４を用いて行うことができる。このとき、タイロッドを用い、隣り合う支保工２２間を強固に緊結することができる。また、支保工２１に、図６に示すようなウィングリブ２６を取り付けることができる。

【0045】

ステップ１０３０では、ステップ１０２０で組み立てた、支保工２１と複数の支保工２２とからなる構造の、トンネル内壁面と、支保工２１並びに複数の支保工２２との間、支保工２１と各支保工２２との間の空間部および複数の支保工２２のフランジ部にコンクリートを吹き付け、図６、図８および図９に示す中詰コンクリート２４を充填する等して、斜め坑門部におけるアーチシェルを、明かり下で完成させる。なお、中詰コンクリート２４の充填は、ステップ１０２０の組み立て前あるいは組み立て中に実施しておいてもよい。

【0046】

ステップ１０４０では、支保工２１および支保工２２の脚部を、図６に示す根固めコンクリート２５を打設することにより固定する。このとき、ウィングリブ２６も、ボルト等を用い、根固めコンクリート２５により固定する。

【0047】

ステップ１０５０では、通常坑門における１掘削進行長と同じ掘削進行長ずつ地山の掘削および支保工２３の建て込みを行い、これを繰り返すことによりトンネル軸方向へ支保構造を延ばしていく。このようにして、トンネルが貫通し、貫通した先まで支保工２３の建て込みが完了したところで、ステップ１０６０へ進み、この施工を終了する。貫通先でも斜め坑門２０を構築する場合は、ステップ１０１０〜ステップ１０４０と同様に貫通先の斜め坑門２０を先に構築しておき、ステップ１０５０でこれと貫通させる。なお、明かり下に露出した状態の斜め坑門部におけるアーチシェルは、トンネル完成までに適宜埋め戻し土を用いて覆土され、坑口部の最終形態が完成する。

【0048】

この支保構造は、従来の図１に示した支保構造に比較して支保工２２、２３の支保間隔を広くとることができ、通常坑門の場合と同様の１掘削進行長を確保することができる。これにより、施工が簡単になり、その工期を短くすることができる。また、支保間隔が広がることにより、吹き付けコンクリートの充填性を向上させることができる。

【0049】

複数の支保工２２を斜めに設置しないので、コンクリートを吹き付けた際の吹き付け面に凹凸がなくなり、その後に取り付ける防水シートの破損や覆工コンクリートの背面拘束によるひび割れの発生のリスクを低減させることができる。このため、従来の図１に示す支保構造に比較して、品質的に優れた支保構造であると評価することができる。

【0050】

また、ロックボルトやタイロッド等の連結部材を、通常坑門の場合と同様に施工することができるため、従来の図１に示す支保構造に比較して、支保構造の施工性や品質を向上させることができる。

【0051】

これまで本発明の支保構造およびその構築方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0052】

１０…斜め坑門、１１…支保工、１２ａ、１２ｂ…側壁部、１３…内梁、１４、１５…コンクリート、２０…斜め坑門、２１、２１ａ、２１ｂ、２２、２３…支保工、２４…中詰コンクリート、２５…根固めコンクリート、２６…ウィングリブ、３０…継手板、３１…溶接金網、３２…溶接鉄板、３３…ボルト、３４…ナット、３５…キーストンプレート、３６…吹き付けコンクリート、３７…金具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】