JP2002242582A - トンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ短い工期で実施でき、経済的なトン
ネルの構築方法を提供すること。 【解決手段】 トンネル構築地盤１より上方においてト
ンネル掘削方向に管材３１を推進して上部防護パイプル
ーフ３を構築し、前記上部防護パイプルーフの両端に位
置する管材の下方に管材４１を推進して側壁防護パイプ
ルーフ４を構築し、トンネル構築地盤の下部にトンネル
掘削方向にガイド導坑６を掘削し、トンネル構築地盤の
発進側の外部において、外周構造物の後端に外周構造物
の上方に突出するように枠材８を取り付け、前記上部防
護パイプルーフ及び前記ガイド導坑に挿入した緊張材７
１，７２で前記枠材と到達側の固定点９１，９２とを連
結し、緊張材の端部に取り付けたジャッキ７３を稼動さ
せることによって前記外周構造物をトンネル構築地盤に
牽引する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道や道路等の下
に建設するトンネルの構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の下に道路等を建設する場合、又は
高速道路等の下に一般道路や歩行者通路を建設する場合
などの道路を立体構造にする際に、開削を行わずにトン
ネルを構築する工法がある。その方法の一つに従来から
フロンテジャッキング工法がある。

【０００３】フロンテジャッキング工法では、既設の道
路や鉄道などのサービスを提供しながら、その下に交通
施設等を構築することができる。フロンテジャッキング
工法では、最初にトンネル構築地盤ｋの上方に上部防護
パイプルーフａを構築する。上部防護パイプルーフａ
は、トンネル軸方向に鋼管を推進機ｆで推進し、同様にし
て略水平方向に複数の鋼管を配置することによってトン
ネルの屋根となるように構築する。そして、上部防護パ
イプルーフａの両端部に配置した鋼管の下方には、略鉛
直方向に複数の鋼管を配置することによって、トンネル
の側壁を防護する側壁防護パイプルーフを構築する。

【０００４】従来、上部防護パイプルーフａの下方では、
ＰＣ鋼材ｅを挿入するための水平ボーリング孔ｈ及びガ
イド導坑ｄの掘削を上記作業に続いて行っていた。そし
て、発進立坑ｇで構築したトンネル躯体ｃの後端にジャ
ッキｉを設置し、水平ボーリング孔ｈ及びガイド導坑ｄ
にＰＣ鋼材ｅを挿入して、到達立坑ｊ側の固定点ｍとト
ンネル躯体ｃの後端に設置したジャッキｉを連結する。

【０００５】その後、ジャッキｉを稼動させることによ
ってトンネル躯体ｃをトンネル構築地盤ｋに牽引する。
このとき、トンネル躯体ｃ前面においては、掘削機ｎによ
るトンネル構築地盤ｋの掘削もあわせて行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のフロン
テジャッキング工法によるトンネルの構築方法にあって
は、次のような問題点がある。 ＜イ＞トンネル躯体ｃを牽引するＰＣ鋼線ｅを配置する
ために、水平ボーリング孔ｈ及びガイド導坑ｄを掘削す
る必要がある。 ＜ロ＞水平ボーリング孔ｈを掘削する箇所に埋設物、支
障物が存在する場合には水平ボーリングが施工不可能な
ために、フロンテジャッキング工法は選定されない。 ＜ハ＞トンネル躯体ｃの上床部に、ＰＣ鋼線ｅを配置す
るための孔を設ける必要がある。構造体に設けた孔は断
面欠損部として構造的弱点部と考えられる。このため、
牽引後にこの孔に充填材を充填して閉塞するなどの作業
が必要となる。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記したような従来の問題を解
決するためになされたもので、簡単かつ短い工期で実施
でき、経済的なトンネルの構築方法を提供することを目
的とする。特に、水平ボーリングを行わなくとも実施可
能なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明は地中に埋設物などの障害物が存在する場
合でも実施可能なトンネルの構築方法を提供することを
目的とする。さらに、トンネル躯体の構造的弱点部を最
小限に抑えることができるトンネルの構築方法を提供す
ることを目的とする。本発明は、これらの目的の少なく
とも一つを達成するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明のトンネルの構築方法は、トンネル
構築地盤より上方においてトンネル掘削方向に管材を推
進して上部防護パイプルーフを構築し、前記上部防護パ
イプルーフの両端に位置する管材の下方に管材を推進し
て側壁防護パイプルーフを構築し、トンネル構築地盤の
下部にトンネル掘削方向にガイド導坑を掘削し、トンネ
ル構築地盤の発進側の外部において、外周構造物の後端
に外周構造物の上方に突出するように枠材を取り付け、
前記上部防護パイプルーフ及び前記ガイド導坑に挿入し
た緊張材で前記枠材と到達側の固定点とを連結し、緊張
材の端部に取り付けたジャッキを稼動させることによっ
て前記外周構造物をトンネル構築地盤に牽引する方法で
ある。ここで、トンネル構築地盤とは本発明の方法によ
ってトンネルを構築する部分をいう。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態について説明する。

【００１０】＜イ＞トンネル構築地盤 トンネル構築地盤１は、本発明の方法によってトンネル
を構築する部分をいう。即ち、後述する外周構造物５と
置き換わる前の地盤やそこに存在する埋設物などを含む
部分をいう。

【００１１】＜ロ＞立坑 立坑は、通常、トンネル構築地盤１の前後に設ける作業用
の空間で、発進立坑２１と到達立坑２２などがある。発
進立坑２１は、片側からトンネルを構築する場合の出発
点となる位置に構築する立坑である。発進立坑２１は、
最初に一度に掘削して構築する必要はなく、作業の段階
にあわせて構築すればよい。例えば、後述する上部防護
パイプルーフ３を構築するのに作業がしやすい深さまで
一旦、立坑を構築し、作業が終了した後に、残りの掘削を
行うなどである。到達立坑２２は、片側からトンネルを
構築する場合の終点となる位置に構築する立坑である。
到達立坑２２の掘削方法、掘削手順も発進立坑２１と同
様に段階的に行うことができる。

【００１２】＜ハ＞上部防護パイプルーフ 上部防護パイプルーフ３は、トンネルの上方に屋根のよ
うに構築する。本発明を適用するような場合は、地表か
らトンネル上部までの土被りが薄く、そのうえ地表には
電車や車が走行するために沈下が許されない場合が多
い。このため、予め上部防護パイプルーフ３を構築して、
トンネル構築による影響を地表に及ぼさないようにす
る。上部防護パイプルーフ３の構築では、まずトンネル
軸方向（トンネル掘削方向）に管材３１を推進機で推進
する。管材３１は、複数の管材３１が略水平方向に連続
して床版を形成するように配置する。管材３１の直径及
び肉厚は設計事項であり任意に選択できるが、例えば直
径８０ｃｍ以上の人が中に入ることができる大きさの鋼
管を使用する。

【００１３】＜ニ＞側壁防護パイプルーフ 側壁防護パイプルーフ４は、上部防護パイプルーフ３の
トンネル軸直交方向の両端部に壁のように設ける。側壁
防護パイプルーフ４は、トンネルの側壁部を防護するた
めに構築するもので、トンネル構築地盤１とその外部地
盤との縁を切る役割も果たす。側壁防護パイプルーフ４
は、上部防護パイプルーフ３と同様にして複数の管材４
１を略鉛直方向に連続して推進し、壁を形成するように
構築する。

【００１４】＜ホ＞ガイド導坑 ガイド導坑６は、トンネルの構築に先駆けて、トンネルの
底版部となる位置に掘削する小トンネルである。ガイド
導坑６の軸方向（掘削方向）は、構築するトンネルの軸
方向（掘削方向）と一致する。ガイド導坑６は構築する
トンネルの大きさ（横幅）にあわせて、複数構築するの
が好ましい（図２参照）。

【００１５】＜ヘ＞外周構造物 外周構造物５は、トンネルの外周部となる構造物であ
る。外周構造物５は、鉄筋コンクリート、鋼材又はこれら
を組み合わせて構築する。本発明では、外周構造物５を
トンネル構築地盤１へ牽引してトンネルを構築するた
め、土圧や水圧だけでなく牽引時に作用する力にも耐え
うる構造にする必要がある。

【００１６】＜ト＞枠材 枠材８は、外周構造物５の後端に取り付ける枠材で、外周
構造物５を牽引するためのジャッキ７３の反力をとるた
めに設置する。枠材８は外周構造物５から上方に突出
し、上部防護パイプルーフ３に挿入する緊張材７１の端
部が係留できる高さを有する。枠材８の長さは、下端が
ガイド導坑６に挿入する緊張材７２の端部を係留できる
長さとする。枠材８間には必要に応じて横枠８１を設置
する。横枠８１は、例えばジャキ７３と枠材８の間に配
置して、ジャッキ７３の反力が枠材８に間接的に伝わる
ようにする（図３（ｃ）参照）。

【００１７】以下図面を参照しながらトンネルの構築方
法について説明する。

【００１８】＜イ＞パイプルーフの構築 上部防護パイプルーフ３及び側壁防護パイプルーフ４を
構築する。上部防護パイプルーフ３を構築する場合は、
発進立坑２１及び到達立坑２２を管材３１が推進できる
深さまで掘削する（従来技術の図５（ａ）参照）。立坑
の掘削をこの高さで一旦停止しておけば、上部防護パイ
プルーフ３を構築するための足場を組む必要がない。次
に、側壁防護パイプルーフ４を上方から順に構築する。
この場合、立坑の掘削と管材４１の推進を交互に行えば、
側壁防護パイプルーフ４を構築するための足場を組まな
くともよい。

【００１９】防護パイプルーフは管材（３１、４１）の
中に人が入ることができるほどの大きさであるため、管
材（３１、４１）の推進方向に埋設物などの障害物があ
る場合でも人力により撤去することができる。このた
め、障害物があるために水平ボーリングを行えないよう
な場合でも、本発明のトンネルの構築方法は適用するこ
とができる。

【００２０】＜ロ＞ガイド導坑の掘削 トンネルの底版部となる位置にガイド導坑６を掘削す
る。ガイド導坑６は公知のトンネル掘削方法により構築
できる。例えば、掘削したトンネルの内面にコンクリー
トの吹き付け及び鋼製支保工の建てこみをおこないなが
らトンネルを構築する方法が採用できる。

【００２１】＜ハ＞外周構造物の構築 外周構造物５を発進立坑２１の内部で構築する。また、
地上で構築した外周構造物５を発進立坑２１内に吊り下
ろしてもよい。発進立坑２１が狭い場合は、所定の長さ
に構築した外周構造物５を最初に吊り下ろしてトンネル
構築地盤１内に推進し、発進立坑２１内に空間ができた
ら次の外周構造物５を吊り下ろしてトンネル構築地盤１
に貫入した外周構造物５の後端に接続する、という方法
を採用してもよい。

【００２２】＜ニ＞枠材及び緊張材の配置 外周構造物５の掘削方向と反対側の端部、即ち後端に、枠
材８を取り付ける。枠材８は横枠８１で連結するのが好
ましい。外周構造物５の後端付近の断面図を図３に示
す。トンネルの上方に設置する緊張材７１は、上部防護
パイプルーフ３を構成する管材３１の一部に挿入する。
緊張材７１の一端は例えば到達立坑２２側に設けた固定
点９１に固定し、他端はジャッキ７３を介して枠材８又
は横枠８１に取り付ける。ここで、枠材８側を固定し、固
定点９１側にジャッキを設置してもよい。トンネルの下
方に設置する緊張材７２は、ガイド導坑６に挿入する。
下方に設置する緊張材７２は、上方に設置する緊張材７
１と同様に、その一端は固定点９２に固定し、他端はジャ
ッキ７３を介して枠材８又は横枠８１に取り付ける。

【００２３】＜ホ＞外周構造物の牽引 外周構造物５を、トンネル構築地盤１に牽引する。外周
構造物５の牽引は、外周構造物５の前面（地盤と接する
面）での掘削機等による掘削と、ジャッキ７３を稼動し
ての外周構造物５の牽引とを併用しておこなう。

【００２４】

【発明の効果】本発明のトンネルの構築方法は以上説明
したようになるから次のような効果を得ることができ
る。 ＜イ＞従来の方法に比べて水平ボーリング孔を構築しな
くてもよい。このため、簡単かつ短い工期で実施でき、経
済的なトンネルの構築方法といえる。 ＜ロ＞支障物が存在する場合には施工できない水平ボー
リングを行う必要がない。このため、地中に埋設物など
の障害物が存在する地盤においてもトンネルを構築でき
る。 ＜ハ＞外周構造物の上床版には、緊張材を挿入するため
の孔を設ける必要がない。このため、牽引後に孔を閉塞
するなどの作業が不要である。また、構造的弱点部とな
り得る上床版の孔が存在しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネルの構築方法の実施例の縦断面
図。

【図２】トンネルの構築方法の実施例の横断面図。

【図３】外周構造物の付近の拡大断面図。

【図４】従来のフロンテジャッキング工法の横断面図。

【図５】従来のフロンテジャッキング工法の施工手順
図。

【符号の説明】

１・・・トンネル構築地盤 ３・・・上部防護パイプルーフ ３１・・管材 ４・・・側壁防護パイプルーフ ４１・・管材 ５・・・外周構造物 ６・・・ガイド導坑 ７１・・緊張材 ７２・・緊張材 ７３・・ジャッキ ８・・・枠材 ９１・・固定点 ９２・・固定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古山章一 東京都渋谷区代々木二丁目２番２号 東日 本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 小田桐清一 東京都渋谷区代々木二丁目２番２号 東日 本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 舟腰憲二 東京都渋谷区代々木二丁目２番２号 東日 本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 加藤久男 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 湯口正樹 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 杉山一弥 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 廣瀬哲也 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 丸田新市 東京都国分寺市日吉町２丁目30番７ 植村 技研工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC15 BA18 EA01 EA07

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル構築地盤より上方においてトンネ
   ル掘削方向に管材を推進して上部防護パイプルーフを構
   築し、前記上部防護パイプルーフの両端に位置する管材
   の下方に管材を推進して側壁防護パイプルーフを構築
   し、トンネル構築地盤の下部にトンネル掘削方向にガイ
   ド導坑を掘削し、トンネル構築地盤の発進側の外部にお
   いて、外周構造物の後端に外周構造物の上方に突出する
   ように枠材を取り付け、前記上部防護パイプルーフ及び
   前記ガイド導坑に挿入した緊張材で前記枠材と到達側の
   固定点とを連結し、緊張材の端部に取り付けたジャッキ
   を稼動させることによって前記外周構造物をトンネル構
   築地盤に牽引する、トンネルの構築方法。