図面 (/)

技術 トンネル施工方法

出願人 大成建設株式会社
発明者 山本肇
出願日 2015年5月29日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2015-109270
公開日 2016年12月28日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-223127
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術
主要キーワード 機器設備 塩化ビニルパイプ 縦断方向 注入範囲 機械掘削 計画路線 作業ヤード 注入箇所
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

地下水圧が高い場合であっても、安全かつ確実に止水注入を行って、トンネル掘削簡易に行うことを可能としたトンネル施工方法を提案する。

解決手段

地下水位WLよりも低い位置に先進坑2を形成する先進坑工程と、先進坑2から下方に向けてボーリング孔3を形成するボーリング工程と、ボーリング孔3から止水材を注入する注入工程と、先進坑2の下方に本設トンネル1を形成するトンネル工程とを備えているトンネル施工方法。

概要

背景

水圧下においてトンネル構築する場合には、施工時の安全性を確保するために、止水工法を実施したうえで、掘削を行うのが一般的である。
一般的なトンネルの止水工法としては、例えば、(1)切羽から前方に向けて止水ボーリングを行う方法、(2)本設トンネル計画線の水平方向に並行する先進坑を掘削し、この先進坑から計画線に向けて止水ボーリングを行う方法、(3)地上から止水ボーリングを行う方法等がある。

切羽から前方に向けて止水ボーリングを行う場合は、地下水圧に対応した圧力で止水材注入する必要があるため、高水圧下では施工が困難である。
また、本設トンネルと並行に形成された先進坑から横向きに止水ボーリングを行う場合は、高水圧下における止水材の注入が困難であるうえに、高水圧条件下において先進坑を施工すること自体が困難である。
さらに、地上から止水ボーリングを行う場合には、地上に作業ヤードを設ける必要があるが、都心部では地上部における用地の確保が困難であり、山間部ではボーリング施工箇所への機材の搬入搬出および安全な作業環境の確保が困難である。

そのため、特許文献1には、坑道トンネル坑内)から湧水生地質に向けて、少なくとも一対の横向きのボーリング孔を削孔し、一方のボーリング孔を水抜き孔とし、他方のボーリング孔を注入孔として、水抜き孔から排水するとともに注入孔からグラウトを注入する止水グラウト工法が開示されている。

概要

地下水圧が高い場合であっても、安全かつ確実に止水注入を行って、トンネル掘削簡易に行うことを可能としたトンネル施工方法を提案する。地下水位WLよりも低い位置に先進坑2を形成する先進坑工程と、先進坑2から下方に向けてボーリング孔3を形成するボーリング工程と、ボーリング孔3から止水材を注入する注入工程と、先進坑2の下方に本設トンネル1を形成するトンネル工程とを備えているトンネル施工方法。

目的

本発明は、地下水圧が高い場合であっても、安全かつ確実に止水注入を行って、トンネル掘削を簡易に行うことを可能としたトンネル施工方法を提案することを課題とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

先進坑を形成する先進坑工程と、前記先進坑から下方に向けてボーリング孔を形成するボーリング工程と、前記ボーリング孔から止水材注入する注入工程と、前記先進坑の下方に本設トンネルを形成するトンネル工程と、を備えていることを特徴とする、トンネル施工方法

請求項2

前記ボーリング工程では、複数本のボーリング孔を形成し、前記注入工程では、複数本の前記ボーリング孔のうちの少なくとも1本の前記ボーリング孔を大気圧開放した状態で、他の前記ボーリング孔から止水材を注入することを特徴とする、請求項1に記載のトンネル施工方法。

請求項3

前記ボーリング工程では、前記本設トンネルの軸方向に間隔をあけて複数本のボーリング孔を形成し、前記注入工程では、前記本設トンネルの切羽から離れた位置に形成されたボーリング孔を大気圧に開放した状態で、切羽側に形成されたボーリング孔から止水材を注入することを特徴とする、請求項1に記載のトンネル施工方法。

技術分野

0001

本発明は、トンネル施工方法に関する。

背景技術

0002

水圧下においてトンネル構築する場合には、施工時の安全性を確保するために、止水工法を実施したうえで、掘削を行うのが一般的である。
一般的なトンネルの止水工法としては、例えば、(1)切羽から前方に向けて止水ボーリングを行う方法、(2)本設トンネル計画線の水平方向に並行する先進坑を掘削し、この先進坑から計画線に向けて止水ボーリングを行う方法、(3)地上から止水ボーリングを行う方法等がある。

0003

切羽から前方に向けて止水ボーリングを行う場合は、地下水圧に対応した圧力で止水材注入する必要があるため、高水圧下では施工が困難である。
また、本設トンネルと並行に形成された先進坑から横向きに止水ボーリングを行う場合は、高水圧下における止水材の注入が困難であるうえに、高水圧条件下において先進坑を施工すること自体が困難である。
さらに、地上から止水ボーリングを行う場合には、地上に作業ヤードを設ける必要があるが、都心部では地上部における用地の確保が困難であり、山間部ではボーリング施工箇所への機材の搬入搬出および安全な作業環境の確保が困難である。

0004

そのため、特許文献1には、坑道トンネル坑内)から湧水生地質に向けて、少なくとも一対の横向きのボーリング孔を削孔し、一方のボーリング孔を水抜き孔とし、他方のボーリング孔を注入孔として、水抜き孔から排水するとともに注入孔からグラウトを注入する止水グラウト工法が開示されている。

先行技術

0005

特開2009−174171号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に記載の止水グラウト工法は、トンネル坑内からボーリング孔を施工するため、止水グラウト工法の施工時はトンネルの施工を中断する必要がある。そのため、工期に影響が及ぶ。

0007

このような観点から、本発明は、地下水圧が高い場合であっても、安全かつ確実に止水注入を行って、トンネル掘削簡易に行うことを可能としたトンネル施工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

0008

前記課題を解決するために、本発明のトンネル施工方法は先進坑を形成する先進坑工程と、前記先進坑から下方に向けてボーリング孔を形成するボーリング工程と、前記ボーリング孔から止水材を注入する注入工程と、前記先進坑の下方に本設トンネルを形成するトンネル工程とを備えていることを特徴としている。

0009

かかるトンネル施工方法によれば、本設トンネルよりも高い位置から止水材を注入するため、水柱の高さ分(ボーリング孔の深さ分)だけ注入圧力下げることができ、効率的な作業が可能となる。
また、本設トンネルから十分に離れた位置に先進坑を形成すれば、先進坑の施工による影響が本設トンネルに及ぶことは無い。
また、本設トンネルの施工に先だって止水材の注入を行うため、本設トンネル施工時の湧水を防止することができる。また、止水材の注入時に本設トンネル内に止水材が流出することもない。
さらに、先進坑は、土被りが比較的浅い位置に施工できるため、比較的容易に施工することができる。

0010

前記ボーリング工程において複数本のボーリング孔を形成し、前記注入工程において複数本の前記ボーリング孔のうちの少なくとも1本の前記ボーリング孔を大気圧開放した状態で他の前記ボーリング孔から止水材を注入するとよい。このようにすると、注入箇所動水勾配が形成されるため、止水材の注入圧を低減することができる。

0011

前記ボーリング工程において前記本設トンネルの軸方向に間隔をあけて複数本のボーリング孔を形成し、前記注入工程において、前記本設トンネルの切羽から離れた位置に形成されたボーリング孔を大気圧に開放した状態で、切羽側に形成されたボーリング孔から止水材を注入するとよい。このようにすると、トンネル計画路線に沿って止水材を注入することが可能となり、より効果的な止水効果を期待することができる。

発明の効果

0012

本発明のトンネル施工方法によれば、地下水圧力が高い場合であっても、安全かつ確実に止水注入を行って、トンネル掘削を簡易に行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施形態に係るトンネルを模式的に示す縦断面図である。

実施例

0014

本実施形態では、図1に示すように、山間部の下方を貫く大深度トンネル(以下、「本設トンネル1」という)を施工する場合のトンネル施工方法について説明する。
本設トンネル1は、土被りが大きく、高水圧下での施工となる。本実施形態では、本設トンネル1から十分に離れた上方に、先進坑2を形成し、この先進坑2から止水処理を行った後、本設トンネル1の施工を行う。
本実施形態のトンネル施工方法は、先進坑工程と、ボーリング工程と、注入工程と、トンネル工程とを備えている。

0015

先進坑工程は、先進坑2を形成する工程である。
先進坑2は、地下水位WLよりも低い位置であって、本設トンネル1の切羽3よりも前方の施工計画線の上方に形成する。
先進坑2は、本設トンネル1よりも小さい断面を有している。また、先進坑2は、土被りが小さい位置に形成するのが望ましい。
先進坑2の断面形状は限定されるものではなく、例えば円形馬蹄形に形成すればよい。また、先進坑2の掘削方式は限定されるものではなく、例えば、発破掘削方式機械掘削方式を採用すればよい。

0016

ボーリング工程は、先進坑2から下方に向けてボーリング孔4を形成する工程である。
本実施形態では、本設トンネル1の軸方向に間隔をあけて2本のボーリング孔4,4を形成する。ボーリング孔4は、先進坑2から縦方向(下方向)に削孔するとともに、図示しない管材を埋め込むことにより形成する。なお、ボーリング孔4の本数は限定されるものではない。

0017

ボーリング孔4の先端は、本設トンネル1の底部にまで到達している。なお、ボーリング孔4の先端を、本設トンネル1の底部よりも深い位置に到達させてもよい。
ボーリング孔4の下端部には、有孔管(図示せず)を配管しておく。すなわち、本設トンネル1の掘削領域からの排水および当該掘削領域への止水材5の注入が可能となるように、本設トンネル1の断面を含む領域に対して有孔管を配置する。なお、有孔管には、本設トンネル1の施工の妨げとなることがないように、掘削機によって削孔が可能な管材(例えば、塩化ビニルパイプ等)を採用するのが望ましい。

0018

注入工程は、ボーリング孔4から止水材5を注入する工程である。
止水材5の注入は、切羽3に近いボーリング孔4(注入孔6)から行う。このとき、注入孔6よりも切羽3から離れたボーリング孔4(排水孔7)は、大気圧に開放した状態にしておく。
排水孔7を大気圧に開放することで、切羽3の前方の水圧を局所的に低下させる。このようにすると、地中には、排水孔7に向って流れる動水勾配が形成され、注入孔6から止水材5を注入すると、トンネル軸方向に沿って浸透するようになる。
止水材5を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、セメント系材料水ガラスを使用すればよい。

0019

トンネル工程は、先進坑2の下方に本設トンネル1を形成する工程である。
本設トンネル1は、止水材5が注入された地盤内を削孔することにより形成する。
本設トンネル1の掘削方式は限定されるものではなく、例えば、発破掘削方式や機械掘削方式を採用すればよい。また、本設トンネル1の断面形状および断面寸法等は限定されるものではなく、地山状況や本設トンネル1の用途等に応じて適宜設定すればよい。さらに、本設トンネル1の支保構造も、地山状況に応じて適宜設定すればよい。

0020

以上、本実施形態のトンネル施工方法によれば、先進坑2を利用して、本設トンネル1よりも高い位置から止水材5を注入するため、水柱の高さ分だけ注入圧力を下げることができ、効率的な作業が可能となる。
すなわち、地下水位WLから本設トンネル1までの深さH1が1000mの場合には、本設トンネル1には10MPaの水圧が作用するが、先進坑2から本設トンネル1までの深さH2が500mになるようにすれば、この先進坑2と本設トンネル1との水圧の差は5MPaとなる。そのため、先進坑2から本設トンネル1の領域に対して止水材5を注入する際には、本設トンネル1の切羽3または本設トンネル1と同レベルの先進坑(横に並行する先進坑)から止水材5を注入する場合に比べて、注入圧力を大幅に下げた状態で行うことができる。

0021

排水孔7から地下水Wを排水することにより形成された動水勾配を利用しているため、止水材5の注入圧をさらに低減させることができる。
そのため、止水材5の注入に使用する各機器設備(例えば、注入ポンプ等)の仕様を落とすことが可能となり、ひいては経済的な施工が可能となる。
また、排水孔7により排水することで、水圧を下げた状態で本設トンネル1を掘削することが可能となる。
さらに、切羽3側のボーリング孔4を注入孔6とするとともに、切羽3から離れたボーリング孔4を排水孔7として止水材5を注入しているので、トンネル軸方向に沿って止水材5を注入できる。すなわち、注入範囲8を本設トンネル1の計画線上に限定することが可能となり、ひいては効果的な止水材注入が可能となる。

0022

また、地上部の状況に関わらず、安全かつ確実に止水工事を実施することが可能となる。
また、動水勾配を利用することで、注入孔6から排水孔7に至る範囲に止水材5を注入することが可能となり、効率的である。なお、ボーリング孔4同士の間隔を大きくすることも可能である。

0023

また、本設トンネル1の施工に先だって止水材5の注入を行うため、本設トンネル1の施工時の湧水を防止することができる。そのため、切羽3に対して、バルクヘッドを構築せずとも、安全な施工が可能となる。また、先進坑2の掘削により、本設トンネル1の切羽前方の水圧の低下が期待できる。
また、止水材5の注入孔は本設トンネル1から十分に離れた位置に設置すれば本設トンネル1内に止水材5が流出することもない。
さらに、先進坑2は、土被りが比較的浅い位置に施工するため、比較的容易に施工することができる。

0024

以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
例えば、ボーリング孔の本数、内径、配置および角度は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。複数本のボーリング孔は、本設トンネルの縦断方向に間隔をあけて列状に配置してもよいし、複数列配置してもよい。また、ボーリング孔は、本設トンネルの縦断方向に千鳥状に配置してもよい。

0025

また、前記実施形態では、先進坑を地下水位よりも深い位置に形成する場合について説明したが、先進坑は、地下水位よりも浅い位置に形成してもよい。
前記実施形態では、山間部においてトンネル(本設トンネル)を施工する場合について説明したが、トンネルの施工箇所は限定されるものではなく、例えば都市部であってもよい。

0026

1本設トンネル
2先進坑
3切羽
4ボーリング孔
5止水材
6注入孔
7排水孔
8 注入範囲

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 戸田建設株式会社の「 掘削機引戻し装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】掘削し終えた掘削機を敷設した管内を通して発進部に引き戻して回収する掘削機引戻し装置を提供する。【解決手段】掘削機引戻し装置1は、装置本体2に対して、左右方向の回転軸13によって伏仰方向に揺動自... 詳細

  • 株式会社大林組の「 地質構造評価方法、地質構造評価システム及び地質構造評価プログラム」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】地山の地質構造を、より的確に評価することができる地質構造評価方法、地質構造評価システム及び地質構造評価プログラムを提供する。【解決手段】評価装置20は、制御部21、弾性波速度分布図を記憶してい... 詳細

  • 鹿島建設株式会社の「 地下構造物の施工方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】部材の厚みを薄くすることが可能で、非開削部に短期間で地下構造物を施工できる地下構造物の施工方法を提供する。【解決手段】地盤1に構築した発進立坑3から、断面が略円形の地下構造物の施工予定位置の全... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ