JP2019019447A - How to build a tunnel - Google Patents
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Abstract
【課題】 湧水のある砂層区間などでのインバート掘削を良好なものとする。【解決手段】 後から掘削するインバート部を残して、当該インバート部より上側のトンネル断面を先行して掘削し、掘削坑１の周壁を鋼製支保２などにより支保する。次に、掘削坑１の底部の左右両端部で、トンネル軸方向に並ぶ複数位置から、地山に、それぞれ下向きの直線状で、かつ外側及び前方に傾斜させて、自穿孔ボルトなどにより注入孔４を削孔し、注入孔４を用いて、後から掘削する予定のインバート部３を両側から挟むように、地山に地盤改良材を注入する。次に、注入孔４の左右の列間のインバート部３を掘削し、掘削部６の周壁をコンクリート７で支保する。【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To improve invert excavation in a sand layer section with spring water. SOLUTION: A tunnel cross section above the invert portion is excavated in advance, leaving an invert portion to be excavated later, and a peripheral wall of an excavation pit 1 is supported by a steel support 2 or the like. Next, at the left and right ends of the bottom of the excavation pit 1, from a plurality of positions lined up in the direction of the tunnel axis, each of them is inclined downward in a straight line and outward and forward, and injection holes are made by self-drilling bolts or the like. 4 is drilled, and the injection hole 4 is used to inject the ground improvement material into the ground so as to sandwich the invert portion 3 to be excavated later from both sides. Next, the invert portion 3 between the left and right rows of the injection hole 4 is excavated, and the peripheral wall of the excavation portion 6 is supported by the concrete 7. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、山岳トンネル工法によるトンネルの構築方法に関し、特にインバート部の掘削・支保のための補助工法に関する。 The present invention relates to a tunnel construction method using a mountain tunnel construction method, and more particularly to an auxiliary construction method for excavating and supporting an invert portion.
山岳トンネル工法は、トンネル周辺の岩盤や砂層等といった地山の支保機能を利用して、一般に馬蹄形に掘削し、掘削後に吹付コンクリート、ロックボルト及び鋼製支保等によって地山の安定性を確保する。
インバート部は、馬蹄形のトンネル断面の底部であって、ここを凹状に掘削して、コンクリートにより支保することで、トンネル断面を環状に閉合し、地質が不良な場所での外圧に対抗し、トンネルの変形を抑制する。
The mountain tunnel construction method is generally excavated in a horseshoe shape by using the support function of the natural ground such as the bedrock and sand layer around the tunnel, and after the excavation, the stability of the natural ground is ensured by sprayed concrete, rock bolt and steel support etc. .
The invert part is the bottom of the horseshoe-shaped tunnel cross section, which is excavated in a concave shape and supported by concrete to close the tunnel cross section in an annular shape and resists external pressure at places with poor geology. Suppresses deformation.
インバート部の掘削時において、地山が悪く、湧水がある場合は、地下水位低下工法（ウェルポイント工法）によりトンネル坑内の地下水位を低下させたり、止水工法である薬液注入工法などにより地山全体の改良を行ったりしてから、掘削する。
ウェルポイント工法は、ウェルポイントと称する集水管を地盤に設置し、地盤に負圧をかけて地下水を吸引する。
薬液注入工法は、注入プラントを用い、地山内の空洞に、薬液を注入する。
When excavating the invert part, if the natural ground is bad and there is spring water, the groundwater level in the tunnel pit is lowered by the groundwater level lowering method (well point method), or by the chemical injection method that is a water stop method. Drilling after improving the entire mountain.
In the well point method, a water collecting pipe called a well point is installed on the ground, and negative pressure is applied to the ground to suck in groundwater.
The chemical solution injection method uses an injection plant to inject a chemical solution into a cavity in a natural ground.
また、特許文献１には、インバート部の掘削に先立って、インバート部の地山を予め補強するため、次のような補助工法が提案されている。
インバート部を除くトンネル断面を所定距離掘削するごとに、切羽の底部の左右両端部から、前方斜め下向きで、内側に湾曲するような削孔、すなわち、クワガタの刃（大顎）のように曲がる削孔を設け、この削孔内に注入管を挿入して地盤改良材の注入を行う。
その後に、インバート部を掘削するわけであり、インバート部の掘削に先立って、インバート部の地山を地盤改良材により補強するようにしている。
Further, Patent Document 1 proposes the following auxiliary method in order to reinforce the natural ground of the invert portion in advance of excavation of the invert portion.
Every time the tunnel cross section excluding the inverted part is excavated for a predetermined distance, it turns like a stag blade (large jaw), that is, a hole that curves inward, diagonally forward and downward, from the left and right ends of the bottom of the face. A hole is provided, and an injection pipe is inserted into the hole to inject the ground improvement material.
Thereafter, the invert portion is excavated, and prior to excavation of the invert portion, the natural ground of the invert portion is reinforced with ground improvement material.
湧水のある砂層区間のインバート掘削時には、底盤がボイリングして掘削床付けできないリスクがある。すなわち、トンネル断面の側壁回りの地山からの湧水がインバート掘削部に回り込んで浸み出し、滞水することで、掘削できなくなるリスクがある。また、このときに流砂を生じ、側壁回りの地山から砂が流れ出して空洞が発生するリスクもある。
かかるリスクへの対策として、上記のウェルポイント工法や薬液注入工法を用いることが考えられる。
When invert excavation in a sand layer section with spring water, there is a risk that the bottom plate will be boilered and the excavation floor cannot be attached. That is, there is a risk that the spring water from the natural ground around the side wall of the tunnel cross-section enters the invert excavation section and oozes out and becomes stagnant so that it cannot be excavated. Moreover, there is a risk that sand flows out at this time and the sand flows out from the natural ground around the side wall to generate cavities.
As a countermeasure against such risks, it is conceivable to use the well point method or the chemical solution injection method.
しかしながら、ウェルポイント工法は、地下水位を低下させるのに時間を要し、地下水位が低下するまで掘削に着手できないため、工程遅延が生じる可能性がある。特に砂層では、集水管に砂が詰まって集水できない状況となる恐れもあり、砂層の層厚が薄い場合は、ウェルポイント工法による地下水位低下が適用できない地山もある。また、排水設備も必要となる。
薬液注入工法は、地山全体を改良しようとするため、注入範囲が広範囲となって、大掛かりな注入設備が必要になると共に、地下水位、湧水量によっては、薬液注入による地盤改良効果を得るまでに、工程遅延、工事増が生じる。
However, the well point method requires time to lower the groundwater level, and since the excavation cannot be started until the groundwater level is lowered, there is a possibility that a process delay may occur. Especially in the sand layer, there is a risk that the water collecting pipe will be clogged with sand and it will not be possible to collect the water. In addition, drainage facilities are required.
The chemical injection method is intended to improve the entire ground, so the injection range is wide, requiring large injection facilities, and depending on the groundwater level and amount of spring water, until the ground improvement effect by chemical injection is obtained In addition, process delay and construction increase occur.
特許文献１の工法は、インバート部を限定的に地盤改良するものであるが、それでも、インバート部のほぼ全域を囲むように改良しようとするため、かなりの範囲を改良することとなって、工程遅延、工事増が生じる。しかも、曲がりボーリングが必要となって、削孔に専用の装置が必要となる。また、地盤改良部とインバート掘削部とが重なるため、重なり具合を一定にするように、薬液注入位置や注入量を制御する必要があり、微妙な制御が求められる。 Although the construction method of Patent Document 1 is intended to improve the ground of the invert part limitedly, it still attempts to improve so as to surround almost the entire area of the invert part. Delays and construction increases. Moreover, bending boring is required, and a dedicated device is required for drilling. Moreover, since the ground improvement part and the invert excavation part overlap, it is necessary to control the chemical solution injection position and the injection amount so as to make the overlapping condition constant, and delicate control is required.
本発明は、このような実状に鑑み、比較的簡単な方法で、湧水のある砂層区間などでのインバート掘削を良好に行うことができる、トンネルの構築方法を提供することを課題とする。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a tunnel construction method that can perform invert excavation in a sand layer section with spring water in a relatively simple manner.
上記の課題を解決するために、本発明に係るトンネルの構築方法は、
後から掘削するインバート部を残して、当該インバート部より上側のトンネル断面を先行して掘削し、掘削坑の周壁（天壁及び側壁）を支保した後、
掘削坑の底部の左右両端部で、トンネル軸方向に並ぶ複数位置から、地山に、それぞれ下向きの直線状に、注入孔を削孔し、
前記注入孔を用いて、後から掘削する予定のインバート部を両側から挟むように、地山に地盤改良材を注入し、
前記地盤改良材の注入後に、前記注入孔の左右の列間の前記インバート部を掘削し、掘削部の周壁（底壁）をコンクリートで支保することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a tunnel construction method according to the present invention is:
After leaving the invert part to be excavated later, excavating the tunnel cross section above the invert part in advance, and supporting the peripheral wall (top wall and side wall) of the excavation mine,
Drilling the injection hole in a straight line downward from the multiple positions aligned in the tunnel axis direction at the left and right ends of the bottom of the excavation mine,
Using the injection hole, injecting ground improvement material into the natural ground so as to sandwich the invert part scheduled to be excavated from both sides,
After injecting the ground improvement material, the invert part between the left and right rows of the injection holes is excavated, and the peripheral wall (bottom wall) of the excavation part is supported by concrete.
尚、後から掘削するインバート部を残して、当該インバート部より上側のトンネル断面を掘削する場合、インバート部と称される部分の地山を全部残してもよいし、意図的、あるいは結果的に、少なくとも下側部分が残るようにするだけでもよい。そもそも、これらの境を一義的に定めるのは難しく、実際の掘削において掘削高さが変動することも避けられないからである。 When excavating the tunnel cross section above the invert part while leaving the invert part to be excavated later, all the natural ground of the part called the invert part may be left, intentionally or as a result It is sufficient that at least the lower part remains. In the first place, it is difficult to unambiguously define these boundaries, and it is inevitable that the excavation height fluctuates during actual excavation.
前記注入孔は、下向きで、かつ外側（側方）に向かって傾斜しているとよい。 The injection hole may be inclined downward and inclined outward (sideward).
また、前記注入孔は、下向きで、かつ前方（詳しくは、施工方向前方、すなわちインバート部の掘削の進行方向で見て、前方）に向かって傾斜しているとよい。
更に、前記注入孔は、前方に向かって傾斜することで、トンネルの側面視で、隣り合う前記注入孔がトンネル軸方向にラップしているとよい。
The injection hole may be inclined downward and forwardly (specifically, forward in the construction direction, that is, forward in the direction of excavation of the invert portion).
Furthermore, the injection hole may be inclined toward the front, so that the adjacent injection holes are wrapped in the tunnel axis direction in a side view of the tunnel.
本発明によれば、インバート部の掘削に先立って、掘削予定のインバート部を両側から挟むように、地山に直線状に地盤改良材を注入して、地盤改良することにより、インバート部とトンネル断面の側壁回りとを縁切りして、地山の崩落を伴うトンネル断面の側壁回りからの湧水や流砂の発生を抑制することができ、工程、工事費の面で現実的な工法で、湧水のある砂層区間などでのインバート掘削を良好なものとすることができる。言い換えれば、地盤改良材の注入範囲が限定されるため、注入量を最小限に抑え、注入設備の小型化や、工程時間の短縮化などを図ることができる。 According to the present invention, prior to excavation of the invert portion, the invert portion and the tunnel are formed by injecting the ground improvement material into the ground in a straight line so as to sandwich the invert portion to be excavated from both sides and improving the ground. By cutting off the section around the side wall of the section, it is possible to suppress the occurrence of spring water and liquid sand from the section of the tunnel section accompanying the collapse of the natural ground. Invert excavation in a sand layer section with water can be improved. In other words, since the injection range of the ground improvement material is limited, the injection amount can be minimized, and the injection equipment can be downsized and the process time can be shortened.
また、注入孔を外側（側方）へ傾斜させることで、上方からの流砂等を効果的に抑制することができる。 Further, by causing the injection hole to be inclined outward (sideward), it is possible to effectively suppress sand flow from above.
また、注入孔を前方へ傾斜させることで、未掘削領域である前方からの湧水や流砂の発生をも抑制できる。しかも、前方への傾斜により、トンネルの側面視で、隣り合う注入孔をトンネル軸方向に極力ラップさせることで、注入の過不足を補填できるので、地盤改良部がトンネル軸方向に面状につながりやすくなり、縁切り効果を高めることができる。 In addition, by inclining the injection hole forward, it is possible to suppress the occurrence of spring water and sediment from the front, which is an unexcavated region. In addition, by tilting forward, it is possible to compensate for excess or deficiency of injection by wrapping adjacent injection holes as much as possible in the tunnel axis direction in the side view of the tunnel, so the ground improvement part is connected in a planar shape in the tunnel axis direction It becomes easy and the edge cutting effect can be enhanced.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態として示すトンネル構築の工程別のトンネルの正面縦断面図であり、図１（ａ）はトンネル断面掘削及び支保工程の図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a front longitudinal sectional view of a tunnel according to a tunnel construction process shown as an embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a diagram of a tunnel cross-section excavation and support process.
図１（ａ）の工程では、インバート部を除くトンネル断面を先行して掘削し、馬蹄形の掘削坑１を形成する。すなわち、後から掘削するインバート部を残して、当該インバート部より上側のトンネル断面を先行して掘削する。掘削方法としては、発破、機械及び人力等が挙げられる。そして、掘削坑１の周壁（天壁及び側壁）を吹付コンクリート、ロックボルト、及び、鋼製支保により、支保する。但し、吹付コンクリート及びロックボルトについては図示を省略し、鋼製支保２のみを図示している。 In the process of FIG. 1A, a tunnel cross section excluding the invert part is excavated in advance to form a horseshoe-shaped excavation mine 1. That is, the tunnel section above the invert part is excavated in advance, leaving the invert part to be excavated later. Examples of excavation methods include blasting, machinery, and human power. And the surrounding wall (top wall and side wall) of the excavation mine 1 is supported by spray concrete, a rock bolt, and steel support. However, illustration is abbreviate | omitted about shotcrete and a rock bolt, and only the steel support 2 is shown in figure.
図２にトンネルの側面図、図３にトンネルの平面図を示すように、鋼製支保２は、トンネル軸方向に所定の間隔、例えば１．０ｍ間隔（中心間隔）で配置する。 As shown in the side view of the tunnel in FIG. 2 and the plan view of the tunnel in FIG. 3, the steel supports 2 are arranged at a predetermined interval, for example, 1.0 m interval (center interval) in the tunnel axis direction.
馬蹄形のトンネル断面の掘削・支保後、馬蹄形のトンネル断面の底部であるインバート部３（図１（ｂ）参照）を凹状に掘削するが、湧水のある砂層区間では、次のようなリスクがある。
すなわち、図４に示されるように、湧水のある砂層区間のインバート部３の掘削時には、底盤がボイリングして掘削床付けできないリスクがある。すなわち、トンネル断面の側壁回りの地山からの湧水が掘削部に回り込んで浸み出し、滞水することで、掘削できなくなるリスクがある。また、このときに流砂を生じ、側壁回りの地山から砂が流れ出して空洞が発生するリスクもある。
そこで、本実施形態では、インバート部３の掘削に先立って、工程、工事費の面で現実的な地盤改良を行う。
After excavation and support of the horseshoe-shaped tunnel section, the invert part 3 (see Fig. 1 (b)), which is the bottom of the horseshoe-shaped tunnel section, is excavated in a concave shape. is there.
That is, as shown in FIG. 4, when excavating the invert portion 3 in the sand layer section with spring water, there is a risk that the bottom plate will be boiling and the excavation floor cannot be attached. That is, there is a risk that the spring water from the natural ground around the sidewall of the tunnel crosses into the excavation part, oozes out, and becomes stagnant, thereby making it impossible to excavate. Moreover, there is a risk that sand flows out at this time and the sand flows out from the natural ground around the side wall to generate cavities.
Therefore, in the present embodiment, prior to excavation of the invert portion 3, realistic ground improvement is performed in terms of process and construction costs.
図１（ｂ）は注入孔削孔（自穿孔ボルト挿入）及び地盤改良材注入工程の図である。
掘削坑１の底部の左右両端部で、トンネル軸方向に並ぶ複数位置から、地山に、それぞれ下向きの直線状に、注入孔４を削孔する。削孔径は例えば４５ｍｍ、削孔長は例えば２．０ｍである。
FIG.1 (b) is a figure of an injection hole drilling (self-drilling bolt insertion) and a ground improvement material injection | pouring process.
The injection holes 4 are drilled in a straight line downward from a plurality of positions aligned in the tunnel axis direction at both the left and right ends of the bottom of the excavation pit 1. The hole diameter is, for example, 45 mm, and the hole length is, for example, 2.0 m.
注入孔４は、隣り合う鋼製支保２の間から削孔して、トンネル軸方向に所定の間隔で配置されるようにする。従って、鋼製支保２の間隔が例えば１．０ｍの場合、前後に並設される鋼製支保２の間に、注入孔４が２本ずつ形成されるように、注入孔４は０．５ｍ間隔で形成する（図２及び図３参照）。 The injection holes 4 are drilled from between the adjacent steel supports 2 and are arranged at predetermined intervals in the tunnel axis direction. Therefore, when the interval between the steel supports 2 is, for example, 1.0 m, the injection hole 4 is 0.5 m so that two injection holes 4 are formed between the steel supports 2 arranged side by side. They are formed at intervals (see FIGS. 2 and 3).
ここで、注入孔４は、図１（ｂ）の正面図（及び、図３の平面図）からわかるように、外側（側方）に向かって傾斜させる。外側への傾斜角度θ１は、鉛直方向を０°とすると、２５°〜４５°の範囲が好適で、例えば３５°とする。 Here, the injection hole 4 is inclined toward the outside (side) as can be seen from the front view of FIG. 1B (and the plan view of FIG. 3). The inclination angle θ1 toward the outside is preferably in the range of 25 ° to 45 °, for example, 35 ° when the vertical direction is 0 °.
また、注入孔４は、図２の側面図（及び、図３の平面図）からわかるように、前方に向かって傾斜させる。
ここでいう「前方」とは、施工方向前方、すなわちインバート部の掘削の進行方向の前方である。従って、坑口側から切羽側へインバート部を掘削する場合は、切羽側の前方である。
The injection hole 4 is inclined forward as can be seen from the side view of FIG. 2 (and the plan view of FIG. 3).
Here, “front” refers to the front in the construction direction, that is, the front in the advancing direction of excavation of the invert part. Therefore, when excavating the invert part from the wellhead side to the face side, it is the front side of the face side.
前方への傾斜角度θ２は、トンネルの側面視で、前後方向に隣り合う注入孔４がトンネル軸方向にラップするように設定する。すなわち、注入孔４の先端部が、その前方の注入孔４の基端部より、トンネル軸方向の前方に位置するように傾斜させる。言い換えれば、トンネル軸と直交するどの面で切っても、注入孔４が存在するように、ラップさせる。 The forward tilt angle θ2 is set so that the injection holes 4 adjacent in the front-rear direction wrap in the tunnel axial direction when the tunnel is viewed from the side. That is, the tip of the injection hole 4 is inclined so as to be located in front of the base end of the injection hole 4 in the tunnel axis direction. In other words, it is wrapped so that the injection hole 4 exists even if it is cut at any plane orthogonal to the tunnel axis.
従って、前方への傾斜角度θ２（鉛直方向を０°とする）は、注入孔４の前後方向の間隔と、注入孔４の長さとによるが、例えば、注入孔４の間隔が０．５ｍで、注入孔４の長さが２．０ｍの場合、sinθ２＝１／４より、θ２＝１５°以上に設定する。
尚、前方への傾斜角度θ２を上記の１５°より大きくすれば、よりラップするようになるが、大きくしすぎると、鋼製支保２との干渉が懸念されるので、干渉しない範囲で設定する必要がある。
Therefore, the forward tilt angle θ2 (the vertical direction is 0 °) depends on the distance between the injection holes 4 in the front-rear direction and the length of the injection holes 4. For example, the interval between the injection holes 4 is 0.5 m. When the length of the injection hole 4 is 2.0 m, θ2 = 15 ° or more is set from sin θ2 = 1/4.
Note that if the forward inclination angle θ2 is made larger than 15 °, the wrapping will be further performed. However, if the forward inclination angle θ2 is made too large, interference with the steel support 2 is a concern. There is a need.
注入孔４は、具体的には、中空の自穿孔ボルト５により削孔し、自穿孔ボルト５はそのまま残置する。従って、自穿孔ボルト５の中空部が地盤改良材の注入孔となる。これは「注入式フォアポーリング」と呼ばれる工法である。
「注入式フォアポーリング」は、従来のフォアポーリング（径によってはフォアパイリングともいう）に中空ボルトを用い、その中空部を利用して、セメントミルク、ウレタン、シリカレジン等の薬液を注入する工法であり、トンネル天端部の掘削の補助工法の１つである先受工法として実施されているが、本実施形態では、インバート掘削の補助工法として用いる。
Specifically, the injection hole 4 is drilled with a hollow self-drilling bolt 5, and the self-drilled bolt 5 is left as it is. Therefore, the hollow part of the self-drilling bolt 5 becomes an injection hole for the ground improvement material. This is a method called “injection type forepoling”.
“Injection type fore-poling” is a method of injecting chemicals such as cement milk, urethane, and silica resin using hollow bolts in conventional fore-poling (also called fore-pyring depending on the diameter). In this embodiment, this is used as an auxiliary method for invert excavation, which is one of the auxiliary methods for excavation of the tunnel top end.
自穿孔ボルト５は、図５に示されるように構成される。
自穿孔ボルト５は、中空で、ロックボルトと同様、外周部に全長にわたってロープネジ５１が形成されており、先端部に削孔ビット５２が取付けられている。従って、自穿孔ボルト５を回転させながら地山に挿入することで、地山に打ち込むことができる。
The self-drilling bolt 5 is configured as shown in FIG.
The self-drilling bolt 5 is hollow and, like the lock bolt, a rope screw 51 is formed over the entire length on the outer periphery, and a drill bit 52 is attached to the tip. Therefore, the self-drilling bolt 5 can be driven into the natural ground by inserting it into the natural ground while rotating.
削孔ビット５２の径は所望の削孔径に対応する例えば４５ｍｍに設定され、この場合に自穿孔ボルト５（ロープネジ部）の径は例えば３２ｍｍに設定される。また、自穿孔ボルト５は図示しないジョイントパイプにより継ぎ足し可能で、これにより必要な長さ（例えば２．０ｍ）に設定される。 The diameter of the drill bit 52 is set to, for example, 45 mm corresponding to a desired drill hole diameter, and in this case, the diameter of the self-drilling bolt 5 (rope thread portion) is set to, for example, 32 mm. Further, the self-drilling bolt 5 can be added by a joint pipe (not shown), and is set to a necessary length (for example, 2.0 m).
自穿孔ボルト５にはまた、先端部の削孔ビット５２に中空部５３と連なる開孔５４が設けられる他、長手方向複数箇所の中間部外周に中空部５３と連なる開孔５５が形成される。これにより、基端部５６側から必要により注入ホースを介して中空部５３内に注入される地盤改良材を先端部及び中間部の開孔５４、５５から地山に噴出させることができる。 The self-drilling bolt 5 is also provided with an opening 54 connected to the hollow portion 53 in the drill bit 52 at the tip, and an opening 55 connected to the hollow portion 53 at the outer periphery of a plurality of intermediate portions in the longitudinal direction. . Thereby, the ground improvement material inject | poured in the hollow part 53 via the injection | pouring hose as needed from the base end part 56 side can be ejected to the natural ground from the opening 54,55 of a front-end | tip part and intermediate part.
図１（ｂ）の注入孔削孔（自穿孔ボルト挿入）及び地盤改良材注入工程では、自穿孔ボルト５による注入孔４の削孔後、自穿孔ボルト５の基端部５６側から地盤改良材を注入する。これにより、自穿孔ボルト５の先端部及び中間部の開孔５４、５５から地盤改良材を地山に注入し、自穿孔ボルト５回りの地山を地盤改良することができる。 In the injection hole drilling (self-drilling bolt insertion) and ground improvement material injection process of FIG. 1B, after the drilling of the injection hole 4 by the self-drilling bolt 5, the ground improvement is performed from the base end portion 56 side of the self-drilling bolt 5. Inject the material. Thereby, the ground improvement material can be injected into the natural ground from the openings 54 and 55 at the tip and middle portions of the self-piercing bolt 5, and the natural ground around the self-piercing bolt 5 can be improved.
注入する地盤改良材は、セメントミルク、ウレタン、シリカレジン等の薬液であり、特に限定されるものではないが、例えばウレタン系シリカレジンを好適に用いることができる。また、注入可能であれば、セメントミルクやモルタル等の充填材を用いてもよい。 The ground improvement material to inject | pour is chemical | medical solutions, such as cement milk, urethane, and a silica resin, Although it does not specifically limit, For example, a urethane type silica resin can be used suitably. Moreover, if injection is possible, you may use fillers, such as cement milk and mortar.
尚、注入孔削孔及び地盤改良材注入は、最終的な注入孔４（自穿孔ボルト５）の列（０．５ｍ間隔の列）に対し、１つ置き（１．０ｍ間隔）に行い、これが終了した後に、各中間位置に、注入孔削孔及び地盤改良材注入を行って、段階的に地盤改良を行うとよい。 In addition, the injection hole drilling and the ground improvement material injection are performed every other (1.0 m interval) with respect to the final row of injection holes 4 (self-drilling bolts 5) (rows of 0.5 m interval), After this is finished, it is preferable to perform ground improvement step by step by performing injection hole drilling and ground improvement material injection at each intermediate position.
図１（ｃ）は地盤改良後のインバート部掘削及び支保工程の図である。
前工程での注入孔４（自穿孔ボルト５）を用いた地盤改良材の注入により、削孔予定のインバート部３を両側から挟むように、言い換えれば、インバート部３とトンネル側壁回りとを縁切りするように、円柱状の改良体Ｋが形成されている。そして、円柱状の改良体Ｋは前後にほぼ面状につながっている。尚、各改良体Ｋの中心部の自穿孔ボルト５はそのまま残置（埋め殺し）される。
FIG.1 (c) is a figure of the invert part excavation and support process after ground improvement.
By injecting the ground improvement material using the injection hole 4 (self-drilling bolt 5) in the previous process, the invert part 3 to be drilled is sandwiched from both sides, in other words, the invert part 3 and the tunnel side wall are cut off. Thus, a cylindrical improvement body K is formed. And the cylindrical improvement body K is connected to the front and back substantially planar shape. In addition, the self-drilling bolt 5 at the center of each improved body K is left as it is (filled).
改良体Ｋの形成後、インバート部３を、坑口側から切羽側へ向かって、１スパンずつ、凹状に掘削する。そして、掘削部６の底壁上にコンクリートを打設して、コンクリート支保７を形成することで、トンネル断面をリング状に閉合する。 After the improved body K is formed, the invert portion 3 is excavated in a concave shape by one span from the wellhead side to the face side. Then, concrete is placed on the bottom wall of the excavation part 6 to form the concrete support 7, thereby closing the tunnel cross section in a ring shape.
また、インバート部３での作業中（掘削中、コンクリート打設中、あるいは、打設後の養生・硬化中）は、当該インバート部３を跨ぐように、切羽側と坑口側とをつなぐインバート桟橋を設けて、作業車両の通過等を可能にする。これにより、切羽の進行を止めずにインバート部の施工を行うことができる。 Further, during work at the invert section 3 (during excavation, concrete placement, or curing / hardening after placement), the invert pier connecting the face side and the wellhead side so as to straddle the invert section 3 To allow the work vehicle to pass through. Thereby, construction of an invert part can be performed, without stopping progress of a face.
インバート部３のコンクリート支保７の形成後は、コンクリート支保７上でインバート部３の埋め戻しを行い、埋め戻した地盤上にトンネル床版部を形成する。 After the concrete support 7 of the invert part 3 is formed, the invert part 3 is backfilled on the concrete support 7, and a tunnel floor slab part is formed on the backfilled ground.
本実施形態によれば、インバート部３の掘削に先立って、掘削予定のインバート部３を両側から挟むように、地山に直線状に地盤改良材を注入して、地盤改良することにより、インバート部３とトンネル断面の側壁回りとを縁切りして、地山の崩落を伴うトンネル断面の側壁回りからの湧水や流砂の発生を抑制することができ、工程、工事費の面で現実的な工法で、湧水のある砂層区間などでのインバート掘削を良好なものとすることができる。言い換えれば、地盤改良材の注入範囲が限定されるため、注入量を最小限に抑え、注入設備の小型化や、工程時間の短縮化などを図ることができる。 According to the present embodiment, prior to excavation of the invert portion 3, the ground improvement material is linearly injected into the ground so as to sandwich the invert portion 3 to be excavated from both sides, thereby improving the ground. It is possible to suppress the occurrence of spring water and sediment from the tunnel cross-section side wall with the collapse of the natural ground by cutting the section 3 and the side of the tunnel cross-section, which is realistic in terms of process and construction costs. By this construction method, invert excavation in a sand layer section with spring water can be improved. In other words, since the injection range of the ground improvement material is limited, the injection amount can be minimized, and the injection equipment can be downsized and the process time can be shortened.
また、本実施形態によれば、注入孔４（自穿孔ボルト５）を外側へ傾斜させることで、上方からの流砂等を効果的に抑制することができる。 Moreover, according to this embodiment, the flowing sand etc. from the upper part can be effectively suppressed by inclining the injection hole 4 (self-drilling bolt 5) to the outer side.
また、本実施形態によれば、注入孔４（自穿孔ボルト５）を前方へ傾斜させることで、未掘削領域である前方からの湧水や流砂の発生をも抑制できる。しかも、前方への傾斜により、トンネルの側面視で、隣り合う注入孔４をトンネル軸方向に極力ラップさせることで、注入の過不足を補填できる。これにより、地盤改良部がトンネル軸方向に面状につながりやすくなり、縁切り効果を高めて、湧水や流砂の発生をより確実に抑制することが可能となる。 Moreover, according to this embodiment, generation | occurrence | production of the spring water from the front which is an unexcavated area | region and a sand flow can also be suppressed by inclining the injection hole 4 (self-drilling bolt 5) ahead. In addition, due to the forward inclination, the adjacent injection holes 4 are wrapped as much as possible in the tunnel axis direction in a side view of the tunnel, so that the excess or deficiency of the injection can be compensated. As a result, the ground improvement portion is easily connected in a planar shape in the tunnel axis direction, and the edge cutting effect is enhanced, and the generation of spring water and liquid sand can be more reliably suppressed.
また、本実施形態によれば、掘削坑１の周壁は、トンネル軸方向に所定の間隔で配置される鋼製支保２により支保し、注入孔４は、隣り合う鋼製支保２の間から削孔することができるので、注入孔４の削孔作業に支障を来すことはない。 Further, according to the present embodiment, the peripheral wall of the excavation pit 1 is supported by the steel supports 2 arranged at predetermined intervals in the tunnel axis direction, and the injection hole 4 is cut between the adjacent steel supports 2. Since the hole can be formed, the drilling operation of the injection hole 4 is not hindered.
また、本実施形態によれば、注入孔４は、中空の自穿孔ボルト５により削孔し、この自穿孔ボルト５の中空部を利用して、地盤改良材を注入し、自穿孔ボルト５は、残置（埋め殺し）することにより、次のような効果が得られる。
砂層への削孔は、孔が自立せず、閉塞してしまう恐れがあるが、自穿孔ボルト５を使用することで、良好な削孔が可能となる。
また、中空の自穿孔ボルトを用いたウレタン系注入式フォアポーリングは、トンネル断面掘削時の天壁側での先受工法として既に実施され、効果が実証されているため、地盤改良の信頼性は高い。よって、これをインバート掘削の補助工法として用いることで、インバート掘削についても同様な効果が期待できる。
Further, according to the present embodiment, the injection hole 4 is drilled by the hollow self-drilling bolt 5 and the ground improvement material is injected using the hollow part of the self-drilled bolt 5. By leaving (filling), the following effects can be obtained.
The hole drilling in the sand layer may not be self-supporting and may be blocked, but by using the self-drilling bolt 5, good drilling is possible.
In addition, urethane-based injection fore-polling using hollow self-drilling bolts has already been implemented as a pre-construction method on the top wall side during tunnel cross-section excavation, and its effectiveness has been proven. high. Therefore, by using this as an auxiliary method for invert excavation, the same effect can be expected for invert excavation.
尚、上記実施形態では、インバート部は、トンネル断面の掘削の進行に合わせて、坑口側から切羽側へ掘削したが、インバート部については、トンネル断面の掘削後、切羽側から坑口側へ掘削することもできる。この場合、地盤改良のための注入孔（自穿孔ボルト）は、切羽側前方ではなく、施工方向前方（インバート部の掘削の進行方向で前方）に傾斜させるのが望ましい。 In the above embodiment, the invert portion is excavated from the wellhead side to the face side in accordance with the progress of excavation of the tunnel cross section, but the invert portion is excavated from the face side to the wellhead side after excavation of the tunnel cross section. You can also. In this case, it is desirable that the injection hole (self-drilling bolt) for ground improvement be inclined forward in the construction direction (forward in the direction of excavation of the invert portion), not forward of the face side.
また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。 The illustrated embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to those directly described by the described embodiments, and various improvements and modifications made by those skilled in the art within the scope of the claims. Needless to say, it encompasses changes.
１ 掘削坑
２ 鋼製支保
３ インバート部
４ 注入孔
５ 自穿孔ボルト
６ 掘削部
７ コンクリート支保
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavation 2 Steel support 3 Invert part 4 Injection hole 5 Self-drilling bolt 6 Excavation part 7 Concrete support
Claims (6)
掘削坑の底部の左右両端部で、トンネル軸方向に並ぶ複数位置から、地山に、それぞれ下向きの直線状に、注入孔を削孔し、
前記注入孔を用いて、後から掘削する予定のインバート部を両側から挟むように、地山に地盤改良材を注入し、
前記地盤改良材の注入後に、前記注入孔の左右の列間の前記インバート部を掘削し、掘削部の周壁をコンクリートで支保することを特徴とする、トンネルの構築方法。 After leaving the invert part to be excavated later, excavating the tunnel cross section above the invert part in advance, supporting the peripheral wall of the excavation mine,
Drilling the injection hole in a straight line downward from the multiple positions aligned in the tunnel axis direction at the left and right ends of the bottom of the excavation mine,
Using the injection hole, injecting ground improvement material into the natural ground so as to sandwich the invert part scheduled to be excavated from both sides,
After injecting the ground improvement material, the invert part between the left and right rows of the injection holes is excavated, and the peripheral wall of the excavation part is supported by concrete, and the tunnel construction method is characterized by the above.
前記注入孔は、隣り合う前記鋼製支保の間から削孔することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のトンネルの構築方法。 The peripheral wall of the excavation pit is supported by steel supports arranged at predetermined intervals in the tunnel axis direction,
The method for constructing a tunnel according to any one of claims 1 to 4, wherein the injection hole is drilled from between adjacent steel supports.
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