特開 2024-140383 支保工支持手段および支保工建込方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140383

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】支保工支持手段および支保工建込方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/40 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

E21D11/40 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051500

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】507011611

【氏名又は名称】株式会社進富

(71)【出願人】

【識別番号】516152952

【氏名又は名称】構法開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129849

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】大西 克則

(72)【発明者】

【氏名】依田 佳幸

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA06

2D155BB02

2D155FB01

2D155GB01

2D155LA17

(57)【要約】

【課題】支保工施工時の作業性の向上を図ることを可能とし、かつ、コストの低減化を可能とした、支保工支持手段および支保工建込方法を提案する。
【解決手段】既設鋼製支保工３０の切羽側に建て込む新設鋼製支保工３１の脚部を支持する支保工支持手段４と、この支保工支持手段４を利用した支保工建込方法である。支保工支持手段４は、前後に配設された複数の既設鋼製支保工３０，３０の下方にそれぞれ設けられた複数の台座４１，４１と、台座４１と既設鋼製支保工３０との間に介設された支持治具４２と、複数の既設鋼製支保工３０の脚部に横架された受桁４３と、受桁４３の切羽側端部に固定された新設鋼製支保工３１の脚部を載置可能な受プレート４４とを備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設鋼製支保工の切羽側に建て込む新設鋼製支保工の脚部を支持する支保工支持手段であって、
前後に配設された複数の前記既設鋼製支保工の下方にそれぞれ設けられた複数の台座と、
前記台座と前記既設鋼製支保工との間に介設された支持治具と、
複数の前記既設鋼製支保工の脚部に横架された受桁と、
前記受桁の切羽側端部に固定された受プレートと、を備えており、
前記受プレートは、前記新設鋼製支保工の脚部を載置可能であることを特徴とする、支保工支持手段。

【請求項2】

前記受桁は、前記既設鋼製支保工のフランジと継手板との角部に載置されているとともに、前記フランジに固定治具を介して固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の支保工支持手段。

【請求項3】

前記受プレートには、前記新設鋼製支保工の継手板のボルト孔に対応する位置に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、前記ボルト孔に固定されたガイドピンを挿入可能な形状であることを特徴とする、請求項１に記載の支保工支持手段。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の支保工支持手段を利用した支保工建込方法であって、
前記受桁をスライドさせて、前記受プレートを前記新設鋼製支保工の建て込み位置に配置させる工程と、
前記受プレートに前記新設鋼製支保工の脚部を載置した状態で、当該新設鋼製支保工を立設させる工程と、を備えていることを特徴とする、支保工建込方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの鋼製支保工の建込時に使用する支保工支持手段および支保工建込方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＡＴＭによるトンネル施工では、トンネルの掘削により露出した地山面を、支保工により早期に閉塞する。トンネルの支保工には、地山面に吹き付けられた吹付けコンクリートと、地山面に沿って組み立てられた鋼製支保工と、トンネル内側から法線方向に地山内に打設するロックボルト等により構成されているのが一般的である。支保工の設置は、掘削により露出した地山に対して一次吹付けコンクリートを吹き付けた後、鋼製支保工を組み立てて、その後、二次吹付けコンクリートを吹き付けることにより行う。

【0003】

鋼製支保工を組み立てる際には、横に倒した状態で切羽近傍に運び込まれた鋼製支保工を、エレクターなどの重機を利用して、既設の鋼製支保工から所定の間隔をあけた位置に建て込むのが一般的である。例えば、特許文献１には、鋼製支保工は把持可能なハンドを有するエレクター装置を搭載する重機を利用して、鋼製支保工を建て込むトンネル施工方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３７４０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

掘削直後のトンネル底部は、整地されていないため、鋼製支保工を建て込んだ際に不安定になる場合がある。安定性を確保するには、切羽近傍の肌落ち危険域に作業者が入って施工することを避けるために、コンクリート吹付けで固めて強度発現されるまでエレクターで把持しておくなど手間がかかる。また、鋼製支保工を建て込む際の位置決めは、切羽から離れた位置における測量と重機の操作を並行して行う必要があり、作業に手間がかかる。

【0006】

本発明は、支保工施工時に、切羽近傍の肌落ち危険域に作業者が入ることなく作業性の向上を図ることを可能とし、かつ、コストの低減化を可能とした、支保工支持手段および支保工建込方法を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような課題を解決する本発明の支保工支持手段は、既設鋼製支保工の切羽側に建て込む新設鋼製支保工の脚部を支持するものであって、前後に配設された複数の前記既設鋼製支保工の下方にそれぞれ設けられた複数の台座と、前記台座と前記既設鋼製支保工との間に介設された支持治具と、複数の前記既設鋼製支保工の脚部に横架された受桁と、前記受桁の切羽側端部に固定された前記新設鋼製支保工の脚部を載置可能な受プレートとを備えている。

【0008】

前記支保工支持手段を利用した本発明の支保工建込方法は、前記受桁をスライドさせて、前記受プレートを前記新設鋼製支保工の建て込み位置に配置させる工程と、前記受プレートに前記新設鋼製支保工の脚部を載置した状態で、当該新設鋼製支保工を立設させる工程を備えている。

【0009】

かかる支保工支持手段及び支保工建込方法によれば、既設鋼製支保工により維持された受桁（受プレート）に新設鋼製支保工を上載することで、新設鋼製支保工を建て込むため、基礎地盤が不陸な場合であっても、鋼製支保工の安定性を確保できる。また、新設鋼製支保工の継手板（ベースプレート）を受プレートに上載することで、新設鋼製支保工の位置決めが完了するため、測量や重機の操作等の複雑な作業を並行して実施することなく、簡易に鋼製支保工を建て込むことができる。

【0010】

なお、前記受桁は、前記既設鋼製支保工のフランジと継手板（ベースプレートも含む）との角部に載置されているとともに、前記フランジに固定治具を介して固定されているのが望ましい。このようにすれば、台座に上載された既設鋼製支保工により受桁が支持されているため、受桁の安定性が確保されている。

【0011】

また、前記受プレートには、前記新設鋼製支保工の継手板（ベースプレートも含む）のボルト孔に対応する位置に貫通孔が形成されているのが望ましい。この場合の貫通孔は前記ボルト孔に固定されたガイドピンを挿入可能な形状であるとよい。このようにすれば、ガイドピンを貫通孔に挿入することで、新設鋼製支保工の位置決めが完了する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の支保工支持手段および支保工建込方法によれば、支保工施工時に、切羽近傍の肌落ち危険域に作業者が入ることなく作業性の向上を図ることを可能とし、かつ、コストの低減化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】トンネルの概要を示す断面図である。

【図2】鋼製支保工と支保工支持手段を示す図である。

【図3】支保工支持手段を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図4】支保工支持手段と鋼製支保工の脚部を示す図であって、（ａ）は図３（ｂ）のＢ矢視図、（ｂ）は図３（ｂ）のＡ矢視図である。

【図5】支保工建込方法における受桁のスライド状況を示す側面図である。

【図6】新設鋼製支保工の建て込み状況を示す側面図である。

【図7】新設鋼製支保工の建て込み状況を示す正面図である。

【図8】図６に続く新設鋼製支保工の建て込み状況を示す側面図である。

【図9】新設鋼製支保工の建て込み後を示す側面図である。

【図10】下半の支保工施工状況を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本実施形態では、ＮＡＴＭによりトンネル施工を行う場合について説明する。トンネルＴは、図１に示すように、地山Ｇを掘削することにより露出した地山面Ｇｓを吹付けコンクリート２や鋼製支保工３などからなる支保工１により閉塞することで安定化を図る。また、トンネル施工時には、必要に応じてフォアポーリング（短尺の先受工）、鏡ボルト工、脚部補強工等の補助工法を併用してもよい。

【0015】

本実施形態では、先行して、スプリングラインＳＬの上方の上半Ｔ１の施工（上半掘削および支保工１の形成）を行い、所定の間隔をあけて下半Ｔ２の施工（下半掘削または再度ベンチ掘削および支保工１の形成）を行う。なお、下半Ｔ２の施工は、上半Ｔ１の地山が安定するまでの時間を確保できるように、上半Ｔ１の施工箇所から離れた位置で行う。

【0016】

上半Ｔ１の施工は、まず、地山Ｇを掘削して、掘削孔（トンネルＴ）を形成する（掘削工程）。トンネルＴの掘削方式は限定されるものではなく、例えば、発破式掘削であってもよいし、機械式掘削であってもよい。１サイクル毎のトンネルＴの掘進長は、地山状況（地山等級や土被り等）に応じて決定するが、本実施形態では、１．０～１．２ｍとする。

【0017】

トンネルＴを所定延長（本実施形態では１．０～１．２ｍ）掘削したら、地山Ｇを掘削することにより露出した地山面Ｇｓに沿って支保工１を形成する。本実施形態の支保工１は、吹付けコンクリート２と、鋼製支保工３とを備えている。支保工１の施工は、支保工組立作業と吹付け作業を備えている。なお、吹付けコンクリート２の施工（吹付作業）は、一次吹付と二次吹付との２回に分けて行ってもよいし、１回で所定の厚さの吹付けコンクリート２を形成してもよい。

【0018】

新設鋼製支保工３１は、図２に示すように、既設鋼製支保工３０の切羽Ｋ側に建て込む（支保工組立作業）。このとき、新設鋼製支保工３１は、支保工支持手段４により脚部（下端）を支持する。支保工支持手段４は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、台座４１と、支持治具４２と、受桁４３と、受プレート４４とを備えている。

【0019】

台座４１は、既設鋼製支保工３０の下方に設けられている。本実施形態の台座４１は、柱状のコンクリートブロックからなる。なお、台座４１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼材等により形成してもよい。また、台座４１の形状寸法は、鋼製支保工３（支保工１の上半部分）を支持可能な強度を有しているとともに、鋼製支保工３を所定の位置（高さ位置）に配設することが可能であれば限定されるものではなく、適宜決定すればよい。なお、台座４１を設置する地盤には、必要に応じてコンクリート平板を敷設したり、均しコンクリートを打設して整地する。コンクリート平板を使用する場合には、必要に応じて均しコンクリートや砕石などにより整地を行う。

【0020】

支持治具４２は、図３（ｂ）に示すように、台座４１と既設鋼製支保工３０との間に介設されている。支持治具４２は、既設鋼製支保工３０の継手板３２（ベースプレート）のボルト孔３３を挿通させたボルト４５と、当該ボルト４５に螺合させたナット４６からなる。支持治具４２は、ボルト４５を継手板３２の上方からボルト孔３３に挿入させるとともに、ナット４６を継手板３２の下面に当接させた状態で、ボルト４５の下端を台座４１の上面に当接させることにより、継手板３２を支持している。ナット４６を回転させると地山に吹付コンクリートとロックボルトで固定されている既設鋼製支保工３０の鋼製支保工３の継手板３２を反力にして、台座４１を地盤に押し付けて安定させる。また支持治具４２を介して、鋼製支保工３の荷重を台座４１に作用させて、台座４１のズレを抑制する。

【0021】

受桁４３は、Ｌ型鋼（アングル材）等の鋼材からなり、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、切羽Ｋに近い複数（本実施形態では２つ）の既設鋼製支保工３０の脚部に横架されている。受桁４３の先端部（切羽側の端部）は、新設鋼製支保工３１（切羽Ｋ）側に突出している。受桁４３は、図４（ａ）に示すように、既設鋼製支保工３０のフランジ３４と継手板３２との角部に載置されているとともに、フランジ３４に固定治具４７を介して固定されている。本実施形態では、固定治具４７として、万力を使用するが、固定治具４７の構成は、受桁４３の固定が可能であれば、限定されるものではない。また、受桁４３は、必ずしも鋼製支保工３のフランジ３４に固定する必要はなく、例えば、継手板３２に固定してもよい。また、受桁４３を構成する材料はＬ型鋼に限定されるものではなく、例えば、Ｈ形鋼や溝型鋼等であってもよい。さらに、受桁４３の設置範囲（長さ）は限定されるものではなく、２つ以上の既設鋼製支保工３０の脚部に横架可能な長さを有していればよい。

【0022】

受プレート４４は、鋼板からなり、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、受桁４３の切羽側端部に固定されている。受プレート４４は、図４（ｂ）に示すように、新設鋼製支保工３１の脚部（継手板３２）を載置可能である。このとき、新設鋼製支保工３１の脚部高さ位置は、新設鋼製支保工３１の重量を想定したたわみ（変形）分だけ高くしておく。受プレート４４には、新設鋼製支保工３１の継手板３２のボルト孔３３に対応する位置に貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、継手板３２（ボルト孔３３）に固定されたガイドピン５を挿入（係止）可能な形状である。

【0023】

ガイドピン５は、継手板３２のボルト孔３３に上方から挿入したボルト部５１と、継手板３２の下方からボルト部５１に固定された本体部５２とからなる。本体部５２は、下に行くに従って縮径する円錐状の部材である。なお、本体部５２の形状は、限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

【0024】

以下、支保工支持手段４を利用した支保工建込方法について説明する。
地山Ｇを所定延長掘削したら、図５に示すように、受桁４３を切羽Ｋ側にスライドさせて、受プレート４４を新設鋼製支保工３１の建て込み位置に配置させる。このとき、受桁４３は、少なくとも２組の既設鋼製支保工３０，３０により支持する（横架させる）。続いて、最後に設置してコンクリート吹付けおよびロックボルトを施工した既設鋼製支保工３０の脚部に支持治具４２を設置する。このとき、作業場所が既設鋼製支保工３０下でトンネル側壁に近いので、作業員は切羽区域および鏡面からの肌落ち危険域（鏡端から４５°勾配範囲）に入らないで作業することができる。

【0025】

次に、図６に示すように、継手板３２のボルト孔３３にガイドピン５が固定された新設鋼製支保工３１をエレクターＭ等の重機により保持した状態で、切羽Ｋの近傍（既設鋼製支保工３０の切羽側）に配置させる。このとき、図７に示すように、左右の新設鋼製支保工３１，３１を頂部において連結してアーチ状にする。新設鋼製支保工３１同士の頂部での連結方法は限定されるものではないが、本実施形態では、ワンタッチ継部品（図示せず）により連結する。また、本実施形態では、新設鋼製支保工３１の坑口側面（坑口側のフランジ３４）に、予め複数のワンタッチ繋ぎ材６，６…を取り付けておく。

【0026】

続いて、図８に示すように、受プレート４４に新設鋼製支保工３１の脚部を載置する。新設鋼製支保工３１を受プレート４４上に配置したら、ガイドピン５を受プレート４４の貫通孔４８に挿入する。このとき、新設鋼製支保工３１は、ワンタッチ繋ぎ材６が既設鋼製支保工３０と干渉するため頭部が脚部よりも切羽Ｋ側に近づいた状態で傾斜している。

【0027】

そして、図９に示すように、新設鋼製支保工３１の頭部を引き上げて（坑口側に引き寄せて）、受プレート４４上に新設鋼製支保工３１を立設させる。このとき、新設鋼製支保工３１は、既設鋼製支保工３０とワンタッチ繋ぎ材６を介して連結する。
新設鋼製支保工３１を立設させたら、上半部分の側壁に吹付コンクリート２を、固定治具４７から下方を避けて、吹き付けることで上半部分の支保工１を形成する。

【0028】

下半Ｔ２の施工は、図１０に示すように、上半Ｔ１の支保工１を形成してから所定の間隔をあけて、後追いで行う。下半Ｔ２の施工は、機械式掘削により上半Ｔ１の支保工１（鋼製支保工３）の脚部下方を含めたトンネル底部（スプリングラインＳＬの下側）の地盤Ｇｂの掘削を行った後、露出したトンネル側面に地山面に沿って下半用の支保工１を形成する。

【0029】

下半用の支保工１は、下端が露出したアーチ状の鋼製支保工３（既設鋼製支保工３０）の継手板３２の下に、下半鋼製支保工３５を立設し、上下の継手板３２同士（既設鋼製支保工３０下端の継手板３２と下半鋼製支保工３５上端の継手板３２）を連結する。このとき、下端が露出した鋼製支保工継手板３２は吹付けコンクリート２で吹付けされていないので下半鋼製支保工３５の継手板３２と容易にボルト接合できる。また、図示しないが、下半鋼製支保工３５を取り付ける前後の既設鋼製支保工に受桁４３を延長または別途架けておくことで、当該鋼製支保工３の支持治具４２を取り外して露出させても下方に降下する心配がない。下半鋼製支保工３５を配設したら、露出したトンネル側面に吹付けコンクリート２（図１参照）を吹き付ける。

【0030】

以上、本実施形態の支保工支持手段４及び支保工建込方法によれば、支保工施工時に、切羽近傍の肌落ち危険域に作業者が入ることなく作業性の向上を図ることを可能となる。
また、既設鋼製支保工３０により支持された受桁４３（受プレート４４）に新設鋼製支保工３１を上載することで、新設鋼製支保工３１を建て込むため、基礎地盤が不陸な場合であっても、鋼製支保工３の安定性を確保できる。
また、新設鋼製支保工３１の継手板３２（ベールプレート）を受プレート４４に上載することで、新設鋼製支保工３１の位置決めが完了するため、測量や重機の操作等の複雑な作業を並行して実施することなく、簡易に鋼製支保工３を建て込むことができる。

【0031】

また、受桁４３は、既設鋼製支保工３０のフランジ３４と継手板３２（ベースプレートも含む）との角部に載置された状態で固定治具４７を介してフランジ３４に固定されているため、台座４１に上載された既設鋼製支保工３０を介して受桁の安定性が確保されている。
また、ガイドピン５を利用することで、新設鋼製支保工３１の位置決めが容易である。

【0032】

また、受桁４３の既設鋼製支保工３０からの突出長を管理することで、新設鋼製支保工３１の設置個所が決定するため、新設鋼製支保工３１の位置決めが容易である。

【0033】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

【0034】

例えば、前記実施形態では、鋼製支保工３が上半Ｔ１と下半Ｔ２とに分割されている場合について説明したが、鋼製支保工３は、上半Ｔ１と下半Ｔ２が一体に形成されていてもよく、トンネルＴの断面形状に応じて、鋼製支保工３の構成を適宜決定すればよい。
繋ぎ材６は、新設鋼製支保工３１を建て込んでから設置してもよい。繋ぎ材６は、アンカー方式にしてコンクリート吹付けで固定してもよい。

【0035】

受桁４３の設置個所は、既設鋼製支保工３０のフランジ３４と継手板３２との角部に限定されるものではなく、例えば、ボルトなどを介してフランジ３４に固定してもよいし、または、台座４１上に載置してもよい。

【0036】

受プレート４４には、必ずしも貫通孔４８が形成されている必要はない。受プレート４４への継手板３２の載置（取付）方法は、適宜決定すればよく、受プレート４４の構成は、載置（取付）方向に応じて適宜決定すればよい。

【符号の説明】

【0037】

１ 支保工
２ 吹付けコンクリート
３ 鋼製支保工
３０ 既設鋼製支保工
３１ 新設鋼製支保工
３２ 継手板
３３ ボルト孔
３４ フランジ
３５ 下半鋼製支保工
４ 支保工支持手段
４１ 台座
４２ 支持治具
４３ 受桁
４４ 受プレート
４５ ボルト
４６ ナット
４７ 固定治具
４８ 貫通孔
５ ガイドピン
６ 繋ぎ材
Ｋ 切羽
Ｍ エレクター
ＳＬ スプリングライン
Ｔ トンネル
Ｔ１ 上半
Ｔ２ 下半

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】