JP2003278475A - 既設トンネルの拡幅工法及び該既設トンネルの解体方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設トンネルを使用したまま効率良くトンネ
ル拡幅作業を行う。 【解決手段】 既設トンネル１の内周面にプロテクタ１
５を内設し、該既設トンネル１を使用したまま該既設ト
ンネル１の外周に略同心円状に拡幅して新設トンネル２
を構築する工法であって、該既設トンネル１の上端部６
の上部近傍で、且つ、トンネル軸心３と直角になる水平
線Ｘと該新設トンネル２の上部２ａとの間の地山７をト
ンネル軸方向に沿って掘削し、掘削面を支保した後、該
既設トンネル１の側部１ｂと該新設トンネル２の側部２
ｂとの間の地山８，８，９，９をトンネル下部方向に、
且つ、トンネル軸方向に沿って掘削した後、掘削面を支
保し、前記既設トンネル１を解体する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は既設トンネルの拡幅
工法及び該既設トンネルの解体方法に関するものであ
り、特に、既設トンネルを使用したまま、効率良く施工
することができる既設トンネルの拡幅工法及び拡幅に伴
う既設トンネルの破壊を容易に且つ、効率的に行うこと
ができる既設トンネルの解体方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、トンネルの老朽化、交通量の増加
及び車輌の発達等の理由により既設トンネルを拡幅する
必要が生じている。従来、道路トンネル等を拡幅する場
合には、二車線全面規制を行ったり、片側規制を行う施
工方法により行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記二車線全面規制に
よる施工は迂回道路の確保が絶対条件であり、この場合
は極めて限られたケースとなる。又、片側規制による施
工は、通行車輌の安全の為に強固な防護設備を設ける必
要があり、該防護設備によって拡幅作業空間が更に狭く
なると共に、その施工には小型で効率が悪い機械を使用
せざるを得なくなり、工期が長期化し、交通規制による
周辺への影響が拡大し、且つ、経済流通の損失が増大す
ることになる。

【０００４】そこで、既設トンネルの二車線通行を確保
しつつ、且つ、効率良く施工することができる既設トン
ネルの拡幅工法及び拡幅に伴う既設トンネルの破壊を容
易に且つ、効率的に行うことができる既設トンネルの解
体方法を得るために解決すべき技術的課題が生じてくる
のであり、本発明は該課題を解決することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、既設トンネルの内周
面にプロテクタを内設し、該既設トンネルを使用したま
ま、該既設トンネルの外周に略同心円状に拡幅して新設
トンネルを構築する工法であって、該既設トンネルの上
端部の上部近傍で、且つ、トンネル軸心と直角になる水
平線と該新設トンネルの上部との間の地山をトンネル軸
方向に沿って掘削し、掘削面を支保した後、該既設トン
ネルの側部と該新設トンネルの側部との間の地山をトン
ネル下部方向に、且つ、トンネル軸方向に沿って掘削し
た後、掘削面を支保し、前記既設トンネルを解体して成
る既設トンネルの拡幅工法、及び、既設トンネルの外周
に略同心円状に拡幅して新設トンネルを構築した後、該
既設トンネルを囲繞し、且つ、トンネル軸方向に移動で
きる架台を設置し、該架台上に穿孔機を搭載すると共
に、該穿孔機で該既設トンネルの周囲に予め穿孔した
後、該既設トンネルの外周に設置するブレーカにより該
既設トンネルを破壊して成る既設トンネルの解体方法を
提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図９に従って詳述する。図１（ａ）は二車線路を
有する馬蹄形の既設トンネル１の横断面であり、該既設
トンネル１の外周に略同心円状に拡幅して新設トンネル
２を構築する。その際、該既設トンネル１は二車線通行
を確保しつつ、且つ、現況の路線勾配及び線形を維持し
て施工を行うようにする。

【０００７】従って、通行車輌の安全確保の為、該既設
トンネル１の内周面に鋼板、鋼材等からなる簡易なプロ
テクタ１５を内設して、該既設トンネル１を構成してい
るコンクリート自体と一体になってプロテクタ機能を持
たせる。拡幅方法は、先ず、該既設トンネル１の上端部
６の上部近傍で、且つ、該上端部６と前記新設トンネル
２の上端部５とを通るトンネル軸心３と直角になる水平
線Ｘと前記新設トンネル２の上部２ａとの間の上段掘削
部地山７をトンネル軸方向に沿って掘削する。その掘削
は、図２（ａ）に示すように上段掘削部の断面空間に設
置できる市販の小断面用自由断面掘削機１６を用い、先
端に設けられるブームカッタ１６ａにより岩盤からなる
地山７を掘削する。掘削ずり（図示せず）は該自由断面
掘削機１６の後方に順次設置されるベルトコンベア１
７，１７…によって連続的に坑外へ搬出される。

【０００８】尚、図１（ａ）の符号Ａは該自由断面掘削
機１６の最大掘削範囲を示し、設定掘削範囲以外への掘
削にはセンサ等にて感知して掘削中止となるようにして
安全施工を図る。又、前記上段掘削部地山７の下部には
掘削と共に前記既設トンネル１の側部１ｂ，１ｂと略同
幅位置にトンネル軸方向に沿って鋼材からなる支持部材
１２，１２を配設し、該支持部材１２，１２間には鋼材
からなる支持版１１を敷設して、上部荷重を分散支持す
るようにする。

【０００９】次に、トンネル軸方向に所定の長さの上段
掘削を完了した後、前記自由断面掘削機１６を自走させ
て一旦坑外へ移動させた後、図１（ｂ）及び図２（ｂ）
に示すように、掘削面の当り取りを行う小型のブレーカ
１８と小断面用ドリルジャンボ１９を入坑させる。尚、
該ブレーカ１８及び該ドリルジャンボ１９共に上段掘削
部の断面空間に設置できる市販の機械を使用する。そし
て、前記新設トンネル２の上部２ａの掘削面を該ブレー
カ１８により整形した後、該ドリルジャンボ１９上より
アーチ状の支保工１０ａの建込み、掘削面へのロックボ
ルト（図示せず）の打設、コンクリート吹付け等を行
い、該新設トンネル２の上部２ａをトンネル軸方向に所
定長さ分完成させ、再び前記ブレーカ１８、前記ドリル
ジャンボ１９と前記自由断面掘削機１６とを入れ替えて
掘削と支保を繰り返すことにより上段掘削部地山７の拡
幅を完成させる。

【００１０】尚、上段掘削部の作業空間断面が大きい場
合には、前述した自由断面掘削機１６と前記ドリルジャ
ンボ１９等との入れ替えは必要とせず、掘削と支保等と
を連続させて行うことができる。次に、図１（ａ）に示
すように、前記既設トンネル１の側部１ｂと前記新設ト
ンネル２の側部２ｂとの間の地山をトンネル下部方向
に、且つ、トンネル軸方向に沿って拡幅する。この場
合、図３（ａ）（ｂ）に示すように、拡幅部の断面空間
及び市販の各機械の大きさ等を考慮して、前記新設トン
ネル２のスプリングライン４の上部近傍に該スプリング
ライン４と平行に中段掘削面１３，１３を形成し、中段
掘削部地山８，８と下段掘削部地山９，９とに分けて拡
幅する。

【００１１】先ず、図３（ａ）に示すように、トンネル
軸心３に対して対称となる片側の前記中段掘削面１３上
に前記自由断面掘削機１６を設置し、前記既設トンネル
１の上部１ａと前記新設トンネル２の側部２ｂとの間の
前記中段掘削部地山８を掘削する。掘削ずり（図示せ
ず）は図４（ａ）に示すように、該自由断面掘削機１６
の後方に接続されているコンベア１６ｂよりクローラキ
ャリア２０に積み込まれて坑外に搬出される。該中段掘
削の進行と共に、前記上段掘削部に敷設されていた前記
支持版１１及び支持部材１２は適宜撤去される。

【００１２】そして、トンネル軸方向に所定長さの中段
掘削を完了した後、前記自由断面掘削機１６を自走させ
て、一旦坑外に移動させて図４（ｂ）に示すようにトン
ネル軸心３に対して左右対称である反対側の中段掘削面
１３上に該自由断面掘削機１６を設置して、前記と同様
に中段掘削部地山８の掘削を行う。その間、先に掘削し
た反対側の中段掘削部の掘削面をブレーカ２１により整
形した後、前記ドリルジャンボ１９上より前記支保工１
０ａの下部に前記支保工１０ｂの建込み、ロックボルト
（図示せず）の打設、コンクリート吹付等を行い、前記
新設トンネル２の側部２ｂをトンネル軸方向に所定長さ
分完成させる。この作業を繰り返し行い、トンネル軸心
３に対して左右対称の中段掘削部地山８，８を交互に拡
幅する。

【００１３】次に、図５（ａ）（ｂ）に示すように前記
中段掘削面１３，１３の下部であって、前記既設トンネ
ル１の側部１ｂと前記新設トンネル２の側部２ｂとの間
で、且つ該既設トンネル１の下部近傍に前記スプリング
ライン４と平行に形成する下段掘削面１４の上部の下段
掘削部地山９，９を拡幅する。先ず、図５（ａ）に示す
ように、一方の前記下段掘削面１４上に前記自由断面掘
削機１６を設置し、前記既設トンネル１の側部１ｂと前
記新設トンネル２の側部２ｂとの間の前記下段掘削部地
山９を掘削する。

【００１４】掘削ずり（図示せず）は前述したように、
該自由断面掘削機１６の後方に接続されているコンベア
１６ｂよりクローラキャリア２０に積み込まれて坑外に
搬出される。その後の施工方法は前記図４に示した中段
掘削部地山８，８の拡幅方法と同様のため、その説明は
省略する。そして、新設トンネル２の下部であって、前
記支保工１０ｂ，１０ｂの下部に支保工１０ｃ，１０ｃ
を建込む。

【００１５】尚、前記中段及び下段の掘削部地山の拡幅
に於いては、自由断面掘削機やドリルジャンボ等を各１
台使用してトンネル軸心に対して対称となる左右の掘削
部に交互に配設して施工を行ったが、トンネル延長距離
が長い場合は両方の掘削部に夫々の機械をそれぞれ配設
して連続的に施工するようにして工期の短縮を計るよう
にしてもよい。

【００１６】次に図６に示すように、前記下段掘削面１
４の下部の側部インバート掘削部地山２５の拡幅を行
う。該側部インバート掘削部地山２５の岩盤掘削は該下
段掘削面１４上にブレーカ２２を設置し、前記既設トン
ネル１の側部１ｂの下方への垂直線と前記新設トンネル
２のインバート下部との範囲を該ブレーカ２２で破壊
し、図７に示すようにバックホウ２３で掘削ずり（図示
せず）を集め、更にクローラキャリア２０に積み替えて
坑外に搬出される。

【００１７】尚、該側部インバート掘削部地山２５，２
５の拡幅は、前述した下段掘削部地山９，９の拡幅と同
様に工期や工事費等によっては左右の掘削部を交互に施
工したり、両方同時に施工したり適宜決定される。その
後、新設トンネル２の内周面をセントル（図示せず）に
よりコンクリート２４で覆工する。又、側部インバート
コンクリート２６，２６の打設も行う。

【００１８】次に、後述する既設トンネル１の解体方法
により二車線通行を確保したまま、該既設トンネル１の
上部１ａ及び側部１ｂ，１ｂを全延長に渡って解体した
後、車輌の通行を全面禁止し、前述した側部インバート
掘削部地山２５，２５の拡幅と同様に該既設トンネル１
の下部及びインバート掘削部地山２７を前記ブレーカ２
２で破壊し、掘削ずり（図示せず）を前記バックホウ２
３で集め、前記クローラキャリア２０に積み込んで坑外
へ搬出される。

【００１９】尚、片側通行規制により該インバート掘削
部地山２７を半分づつ掘削してもよい。その後、インバ
ート部の拡幅した箇所より順次インバートコンクリート
２８を打設し、且つ、側部インバートコンクリート２
６，２６と結合して新設トンネル２を完成させる。尚、
該側部インバートコンクリート２６，２６の打設は先に
行なわず、該インバートコンクリート２８の打設時と同
時に一体に打設するようにしてもよい。

【００２０】次に図８及び図９に従い既設トンネル１の
解体方法を説明する。前述したように、既設トンネル１
の外周に略同心円状に拡幅して新設トンネル２を構築し
た後、該既設トンネル１の外周に沿ってトンネル軸方向
に移動できる架台３１を設置する。該架台３１の下部に
は図８に示すように、レール３３，３３上をモータ（図
示せず）で車輪を駆動して走行する台車３２，３２を所
定間隔で配設する。又、該架台３１の横断面形状は図８
（ｂ）に示すように、馬蹄形の既設トンネル１を囲繞す
るように形成し、該架台３１の両側部は該既設トンネル
１の側部１ｂと所定間隔を取り垂直に立設し、該架台３
１の上部は該既設トンネル１の上部１ａでトンネル軸心
３に対して水平に形成し、且つ、該水平部は該既設トン
ネル１の上部１ａの所定位置で段差を取るように形成す
る。該段差位置は、後述する穿孔機３７による既設トン
ネル１への穿孔を容易に行える位置とするように決定す
る。

【００２１】尚、該架台３１は前述した新設トンネル２
の内周面をコンクリートで覆工するセントルに用いたも
のを転用すれば経済的である。そして、該架台３１には
レッグドリルからなる穿孔機３７を取り付けた台車３４
が走行できるレール３５，３５を固着する。該レール３
５，３５は該架台３１の上部では水平に、側部には垂直
に固着され、該台車３４を上部では水平に、側部では上
下方向に走行できるようにする。又、該台車３４は図示
は省略するが、該架台３１にラックギヤが固着され、該
ラックギヤと噛合するピニオンを該台車３４に軸止し、
該台車３４上に設置するモータに取り付けられるスプロ
ケットとをチェーンで結び、該ピニオンに駆動力を伝達
することにより走行するようにする。

【００２２】尚、該架台３１の側部を上下する台車３
４，３４には前記レール３５，３５に固定及びスライド
できる装置を取り付ける。更に、該台車３４内には前記
穿孔機３７を水平に移動できるジャッキ３６を取り付
け、該穿孔機３７のドリル３８が前記既設トンネル１の
任意の位置にセットできるようにする。

【００２３】該ジャッキ３６を伸張することにより図８
（ａ）に示すように、該ドリル３８が前記架台３１の側
部より任意の位置にセットでき、該穿孔機３７を使用し
ない時には該ジャッキ３６を縮少させて該架台３１側に
戻す。尚、該架台３１の上部は作業スペースを設けると
共に、その周囲には手摺（図示せず）を設ける。

【００２４】次に該架台３１を用いた既設トンネル１の
解体順序を説明する。先ず、前述した該既設トンネル１
の内周面に設置したプロテクタ１５の内部に、更に、解
体施工の安全対策のために鋼材、鋼板等からなる作業用
プロテクタ３０を設置する。該作業用プロテクタ３０の
トンネル軸方向の長さは、該架台３１の進行側には該架
台３１の先端より長くし、解体側は後述するブレーカ４
０の作業範囲までの長さとする。そして、該架台３１に
搭載した各穿孔機３７，３７…を前記台車３４及びジャ
ッキ３６を作動させて、任意の位置にセットして該既設
トンネル１の周囲に前記ドリル３８，３８…によって予
め数多く穿孔３９，３９…する。その後、該穿孔機３
７，３７…を元の位置に戻した後、図９に示すように該
既設トンネル１と前記新設トンネル２との拡幅部にブレ
ーカ４０を設置し、該既設トンネル１の上部１ａ及び側
部１ｂ，１ｂを破壊する。

【００２５】解体コンクリート（図示せず）は前記プロ
テクタ１５に沿って該拡幅部に落下する。所定のブロッ
ク長さの既設トンネル１を解体した後、前記ブレーカ４
０を一旦坑外に移動させ、該拡幅部にずり積機（図示せ
ず）を入坑させて該ずり積機よりダンプトラック（図示
せず）へ積み替え、前記解体コンクリートを坑外に搬出
させる。このように該既設トンネル１の解体時にも該既
設トンネル１内の二車線通行が確保される。尚、該既設
トンネル１の側部解体部位置にはトンネル軸方向に沿っ
て安全柵を設置し、通行車輌と区画する。又、該既設ト
ンネル１のインバート部の拡幅施工は前述したように全
面通行禁止で行うか、片側規制で行うかは適宜決定され
る。

【００２６】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は既設トンネルの内周面にプロテクタを内設し、該既
設トンネルの外周に略同心円状に拡幅するので、簡易な
プロテクタと該既設トンネルのコンクリートと一体にな
って通行車輌の安全を確保することができる。又、該既
設トンネルの上部と側部の拡幅を夫々分けて行うので、
特殊機械を使用しなくても市販の小型の機械等を用いて
効率良く拡幅施工が行える。更に、新設トンネルを覆工
した後、既設トンネルを解体するので従来のように、路
線勾配、線形の変更を必要とせず、二車線供用での施工
ができ、且つ、通行車輌の規制時間が少なく、周囲の自
然環境や経済流通に影響を与えることはない。

【００２８】請求項２記載の発明は既設トンネルを囲繞
し、且つ、トンネル軸方向に移動できる架台を設置し、
該架台上に穿孔機を搭載すると共に該穿孔機で該既設ト
ンネルの周囲に予め穿孔した後、該既設トンネルの外周
に設置するブレーカにより該既設トンネルを破壊するの
で、該既設トンネルでの二車線供用での解体施工ができ
ると共に、前記穿孔機で予め数多く穿孔するので前記ブ
レーカでの破壊がスムーズに行える。

【００２９】斯くして、二車線供用を維持しながら効率
良く拡幅施工が行え、安全且つ工期の短縮及び工事費の
低減化を図ることができる等、正に諸種の著大なる効果
を奏する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を示し、新設トン
ネルの上段掘削状態を示す横断面図。 （ｂ）上段掘削部のブレーカの使用状態を示す新設トン
ネルの横断面図。

【図２】（ａ）図１（ａ）のイ−イ縦断面図。 （ｂ）図１（ａ）のロ−ロ平面図。

【図３】（ａ）新設トンネルの中段掘削状態を示す横断
面図。 （ｂ）中段掘削部のドリルジャンボ等の使用状態を示す
新設トンネルの横断面図。

【図４】（ａ）図３（ａ）のハ−ハ縦断面図。 （ｂ）図３（ａ）のニ−ニ平面図。

【図５】（ａ）新設トンネルの下段掘削状態を示す横断
面図。 （ｂ）下段掘削部のドリルジャンボ等の使用状態を示す
新設トンネルの横断面図。

【図６】（ａ）新設トンネルのインバート掘削状態を示
す横断面図。 （ｂ）インバート掘削部のバックホウ等の使用状態を示
す新設トンネルの横断面図。

【図７】（ａ）図６（ａ）のホ−ホ縦断面図。 （ｂ）図６（ａ）のヘ−ヘ平面図

【図８】（ａ）既設トンネルの解体部のトンネル軸方向
に沿った縦断面図。 （ｂ）図８（ａ）のト−ト横断面図。

【図９】図８（ａ）のチ−チ平面図

【符号の説明】

１ 既設トンネル １ｂ 側部 ２ 新設トンネル ２ａ 上部 ２ｂ 側部 ３ トンネル軸心 ６ 既設トンネルの上端部 ７ 上段掘削部地山 ８ 中段掘削部地山 ９ 下段掘削部地山 １５ プロテクタ ３１ 架台 ３７ 穿孔機 ３９ 穿孔 ４０ ブレーカ Ｘ 水平線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000001373 鹿島建設株式会社 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 (71)出願人 000140292 株式会社奥村組 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 (71)出願人 000005924 株式会社三井三池製作所 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 (72)発明者 真下 英人 茨城県つくば市南原１番地６ 独立行政法 人土木研究所内 (72)発明者 蒲田 浩久 茨城県つくば市南原１番地６ 独立行政法 人土木研究所内 (72)発明者 中森 純一郎 東京都文京区大塚二丁目15番６号 ニッセ イ音羽ビル３・４階 財団法人先端建設技 術センター内 (72)発明者 神山 英雄 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 中北 昭浩 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 下寺 信一 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 稲生 道裕 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 城所 敏郎 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 伊藤 範行 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 阿久津 秋秀 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 畑山 栄一 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 水原 憲三 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 井上 直樹 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２ 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 手島 隆治 東京都中央区日本橋室町２−１−１ 株式 会社三井三池製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設トンネルの内周面にプロテクタを内
   設し、該既設トンネルを使用したまま、該既設トンネル
   の外周に略同心円状に拡幅して新設トンネルを構築する
   工法であって、該既設トンネルの上端部の上部近傍で、
   且つ、トンネル軸心と直角になる水平線と該新設トンネ
   ルの上部との間の地山をトンネル軸方向に沿って掘削
   し、掘削面を支保した後、該既設トンネルの側部と該新
   設トンネルの側部との間の地山をトンネル下部方向に、
   且つ、トンネル軸方向に沿って掘削した後、掘削面を支
   保し、前記既設トンネルを解体することを特徴とする既
   設トンネルの拡幅工法。
2. 【請求項２】 既設トンネルの外周に略同心円状に拡幅
   して新設トンネルを構築した後、該既設トンネルを囲繞
   し、且つ、トンネル軸方向に移動できる架台を設置し、
   該架台上に穿孔機を搭載すると共に、該穿孔機で該既設
   トンネルの周囲に予め穿孔した後、該既設トンネルの外
   周に設置するブレーカにより該既設トンネルを破壊する
   ことを特徴とする既設トンネルの解体方法。