JP2003278479A

JP2003278479A - 拡幅トンネルの築造方法

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Publication number: JP2003278479A
Application number: JP2002083417A
Authority: JP
Inventors: Hideto Mashita; 英人真下; Hirohisa Kamata; 浩久蒲田; Junichiro Nakamori; 純一郎中森; Shinichi Shimodera; 信一下寺; Michihiro Inao; 道裕稲生; Toshiro Kidokoro; 敏郎城所; Noriyuki Ito; 範行伊藤; Akihide Akutsu; 秋秀阿久津; Eiichi Hatayama; 栄一畑山; Kenzo Mizuhara; 憲三水原
Original assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Kajima Corp; Mitsui Miike Engineering Corp; Public Works Research Institute; Kumagai Gumi Co Ltd; Okumura Corp; Advanced Construction Technology Center ACTEC
Current assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Kajima Corp; Mitsui Miike Engineering Corp; Kumagai Gumi Co Ltd; Okumura Corp; Advanced Construction Technology Center ACTEC; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP3789100B2

Abstract

(57)【要約】【課題】既存トンネルの通常の通行を確保したまま、容
易にトンネル断面を拡大できるようにすることにある。【解決手段】既設トンネル２内を、車両を通行させつつ
既設トンネル２の外側の一側方及び上方の地盤を掘削
し、掘削面に複数のプレキャスト版１８を設けて裏込注
入し、頂部のプレキャスト版より垂直方向に防護柵１４
を設け、プレキャスト版１８と防護柵１４とで囲まれた
空間２９内に車両を通行させつつ、既設トンネル２を撤
去し、既設トンネル撤去後の新設トンネル４の残りの掘
削壁面にプレキャスト版１８を設けて裏込注入し、その
後、防護柵１４を撤去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般車両を通行さ
せた状態で既設のトンネルを拡幅する拡幅トンネルの築
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、交通量の増大、トンネルの老朽
化、車高の高いＩＳＯ規格のコンテナ車の通行を可能に
させるため、あるいは最近の道路構造令に適合させるた
めに既存のトンネルの断面を拡大させる必要が生じてい
る。

【０００３】既存のトンネルの断面を拡大させる方法と
しては、既存のトンネルに近接して、より大断面の新設
トンネルを掘削し、新設トンネル完成後に既存トンネル
に交通を移す方法、または、別に、迂回ルートを設定し
既存トンネルを完全に通行止めにしてトンネルの断面を
拡大する方法、或いは既存トンネルの内空にプロテクタ
を設置して通過車輌を防護しながら既存トンネルの覆工
を取り壊し、トンネルの断面を大きくする方法が採られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既存ト
ンネルに近接して新設トンネル構築する方法は、地形
的、社会的な制約が多く、更に新設トンネルに至るアク
セス道路の建設も必要となる。

【０００５】また、既存トンネルを完全に通行止めにす
る方法は、迂回道路がない場合や、大幅な迂回になる場
合もあり、渋滞等地域の交通に影響を及ぼすことがあ
る。

【０００６】更に既存トンネルの内空にプロテクタを設
置する方法は、車輌防護のため堅固なプロテクタとなる
ので、通過車輌の車線は減少し、交通渋滞等地域の交通
に与える影響が大きい。また、堅固なプロテクタのた
め、作業空間が限定され、通常のトンネルの掘削で使用
される汎用機械が使えず、能率の低い機械を使用するこ
とになるので、工期が長期化し、地域の交通への影響も
長期化する。

【０００７】本発明はこのような問題を鑑みてなされた
ものでその目的とするところは、既存トンネルの通常の
通行を確保したまま、容易にトンネル断面を拡大できる
拡幅トンネルの築造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
有効に達成するために、次のような構成にしてある。す
なわち、請求項１記載の本発明の拡幅トンネルの築造方
法は、既設トンネルを幅方向に拡幅して、アーチ状の拡
幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を
車両を通行させつつ、既設トンネルの外側の一側方及び
上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネル
の掘削壁面の一側部および頂部に、円弧状に湾曲した矩
形面状の複数のプレキャスト版を互いに連結して設置
し、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入
する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削
底面に亘って、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上
記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネルの
空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去す
る工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの
掘削壁面にプレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキ
ャスト版と連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャス
ト版との空隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を
撤去する工程と、からなることを特徴とする構成であ
る。

【０００９】請求項２記載の本発明の拡幅トンネルの築
造方法は、請求項１記載の拡幅トンネルの築造方法にお
いて、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が
既設トンネル側に張り出して設けられていることを特徴
とする構成である。

【００１０】請求項３記載の本発明の拡幅トンネルの築
造方法は、請求項１記載の拡幅トンネルの築造方法にお
いて、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が
上記防護柵より張り出して設けられていることを特徴と
する構成である。

【００１１】請求項４記載の本発明の拡幅トンネルの築
造方法は、請求項１記載の拡幅トンネルの築造方法にお
いて、上記頂部のプレキャスト版は、上記防護柵により
支持されていることを特徴とする構成である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１〜図５は、本発明の
拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図であ
る。

【００１３】図１、図２に示されるように、地山１中に
既設トンネル２が既に構築されている。既設トンネル２
を拡幅する場合、一般車輌のプロテクタとして既設トン
ネル２を使用するために、更には、既設トンネル２の側
方を掘削することにより、既設トンネル２に作用する上
左のバランスが崩れることをも考慮して、予め既設トン
ネル覆工３のコンクリートの補強を必要箇所について行
う。

【００１４】補強方法としては、主に既設トンネル覆工
３の天端部へ裏込め注入を行ったり、拡幅されない側の
既設トンネル２の側方地盤１ａに向ってロックボルトを
設置したり、既設トンネル覆工３の内側へ支保工を建て
込んだり、根固めコンクリート等で根固めしたりする方
法がある。

【００１５】既設トンネル覆工３のコンクリートのクラ
ックの程度、既設トンネル覆工３の裏側の空洞の程度、
地山１の強度等により、これらの補強方法のうち、いく
つかを選択する。（図示せず。）

【００１６】既設トンネル覆工３の補強の後、既設トン
ネル２内は、これまで通り交通を確保したまま、新設ト
ンネル４の上半部分に相当する新設トンネル上半部５の
掘削を行う。掘削機（図示せず）は既設トンネル覆工３
には載せず、新設トンネル上半部５の上半盤６に載せ
る。このことは、既設トンネル覆工３自体をプロテクタ
としているため、既設トンネル覆工３に、荷重をかけな
いようにするためである。

【００１７】この場合、既設トンネル２の断面位置を新
設トンネル４の断面の片側に寄せて計画しているため、
比較的大きな空間を掘削することになり、ロードヘッ
ダ、ツインヘッダ、ブレーカ等の汎用の掘削機械、或い
はこのような掘削機械を改造した機械を使用できる。

【００１８】また、既設トンネル覆工３の上部にあたる
新設トンネル上半部５の隅角部７（ａ−ｂ間）の外側の
地山１は、作業空間に制約があり、掘削機械土砂搬送機
械が導入できないため、掘削せず残す。

【００１９】新設トンネル上半部５の掘削が終了後、そ
の掘削壁面（ａ−ｃ間）に、吹付コンクリート８を打設
し、支保工（図示せず）を設置したり、ロックボルト等
を打設したりして、必要な支保を行う。

【００２０】隅角部７は、新設トンネル上半部５のアー
チ部の構造的弱点と考えられる部分である。そのため、
隅角部７（ａ−ｂ間）にも吹付コンクリート９を打設す
る。更にａ点において、支保工の根巻をして、支保工を
固定する。これにより、支保工にかかる力を確実に地山
１に伝えることが出来るため、安全性が高まる。

【００２１】次に、図２に示すように、既設トンネル２
内の交通を確保したまま、新設トンネル上半部５の下方
の新設トンネル下半部１０の掘削を行う。この新設トン
ネル下半部１０の掘削も、前述したような掘削機械ある
いは汎用機械を改造した機械を使用する。

【００２２】新設トンネル下半部１０の掘削の後、新設
トンネル下半部１０に吹付コンクリート１１を設け、支
保工（図示せず）を設置したり、ロックボルト等で支保
を行う。

【００２３】次に、既設トンネル２内の交通を確保した
まま、インバート部１２の掘削を行う。インバート部１
２の掘削も、新設トンネル上半部５の掘削と同様に、汎
用の掘削機械あるいは汎用機械を改造した機械を使用す
る。

【００２４】次に、図３に示すようにインバート部１２
の掘削の後、インバートコンクリート１３を施工する。
インバートコンクリート１３が硬化したら、その上に砕
石、砂利１２ａなどを、敷きつめ、転圧して、新設トン
ネル４の路盤２１を構築すると共に、掘削した既設トン
ネル２上方からの崩落物を受止する防護柵１４を、新設
トンネル４の中央部付近でインバートコンクリート１３
の上方に立ち上げる。

【００２５】このようにして、既設トンネル２の全線に
わたって、新設トンネル上半部５、新設トンネル下半部
１０を繰り返し掘削し、吹付コンクリート８、１１、イ
ンバートコンクリート１３、新設トンネル４の路盤２１
等を設ける。

【００２６】次に、新設トンネル４の路盤２１上に、軌
道レール１５を設置し、このレール１５上に、（後述す
る）プレキャスト版の搬送台車１６を移動可能に載置す
ると共に、吹付コンクリート面８ａ、１１ａを防止シー
ト１７で被覆しておく。

【００２７】プレキャスト版１８は、弧状に湾曲した矩
形面状に形成されており、複数個をトンネル周方向に連
結した状態で、搬送台車１６の上面に載置される。材質
は、コンクリート、銅板、樹脂等適宣使用できる。

【００２８】次に、複数のプレキャスト版１８を連結状
態で載置した搬送台車１６を、レール１５上を移動させ
て新設トンネル４の側部４ｂおよび天端部４ｃの吹付コ
ンクリート面８a、１１aに位置させる。

【００２９】次に、ジャッキ等の手段１９により、プレ
キャスト版１８を吹付コンクリート面８a、１１aに近づ
ける。

【００３０】次に、吹付コンクリート面８a、１１aと各
プレキャスト版１８の外周面１８ａとの空隙部２０にモ
ルタル等の裏込注入を行う。この裏込注入の際、必要に
応じてアンカーボルト（図示せず）によって、プレキャ
スト版１８を地盤(地山１)側から固定しておく。

【００３１】裏込注入完了後、搬入台車１６を移動させ
ると共に、防護柵１４を上方に伸して、天端部４ｃに位
置するプレキャスト版１８を支持させる。

【００３２】以上の作業を繰り返すことにより、全線に
亘り、プレキャスト版１８を設置すると共に、路盤上の
レール１５を撤去し、既設トンネル２の舗装面２ａと高
さが同一となるように、新設トンネル４の路盤２１上に
舗装を施す。

【００３３】舗装が完了したら、図4に示すように、一
般車両の交通を、既設トンネル２から新設トンネル４内
のプレキャスト版１８と防護柵１４とで囲まれた空間２
９に切り替える。

【００３４】このとき、既設トンネル２と新設トンネル
４の舗装面２ａ、２２の高さは同じであるので、既設ト
ンネル２への進入出路を壊すことなく、この進入出路に
沿って新たな進入路を増設すればよく、効率的である。

【００３５】さらに、新設トンネル４内は、プレキャス
ト版１８と防護柵１４とで囲まれているため、吹付コン
クリートの剥落や吹付コンクリート面８a、１１aから
の漏水、ひいては、地盤の崩落から空間２９を防護で
き、一般車両を安全に通行させることができる。

【００３６】前述のように、既設トンネル２から新設ト
ンネル４内のプレキャスト版１８と防護柵１４とで囲ま
れた空間２９内に交通を切り替えた後、図５に示すよう
に、上記新設トンネル４内の空間２９内に車輌を通過さ
せながら、既設トンネル覆工３(図４の仮想線で示す箇
所)を取り壊すと共に、新設トンネル上半部５の掘削時
(図２参照)に、掘り残した隅角部７の外側の地山１の掘
削も行い、吹付コンクリート２３（図４参照）を設け
る。この際、新設トンネル覆工２４と接する部分の既設
トンネル覆工３ｂは、取り壊さず残す。次に、新設トン
ネル下半部１０の既設トンネル２との重複部分の支保工
（図示せず）を設置する。

【００３７】次に、既設トンネル２(図４参照)の下方で
ある新設トンネル４の下方のインバート部２５の掘削を
行う。この際、既設トンネル覆工３ｂの底盤部２６を取
り壊す。インバート部２５を掘削後、インバートコンク
リート１３と対称となるようにインバートコンクリート
２７を施工し、新設トンネル４の路盤面２８まで構造物
を構築して、新設トンネル４の路盤面２８の舗装を行
う。

【００３８】このようにして、インバート部１２，２５
が構築される。そして、新設トンネル４の全線にわたっ
て、既設トンネル２を取り壊し、残りの新設トンネル４
の構築を繰り返す。

【００３９】次に、新設トンネル４の左手空間２９内に
車輌を通過させながら、残り新設トンネル４の全線にわ
たり、プレキャスト版１８を設置する。尚、既設トンネ
ル覆工３ｂの部分では、既設トンネル覆工３ｂの内側に
新設トンネル４のプレキャスト版１８が打設される。ま
たこの際、左手のプレキャスト版備え付けに使用した搬
送台車１６(図３参照)を使用してプレキャスト版１８の
設置を行う。

【００４０】新設トンネル４のプレキャスト版１８がア
ーチ状に構築されると、新設トンネル左手空間２９内の
交通を一次通行止めにし、防護柵１４を撤去する。この
際、プレキャスト版１８はアーチ状に形成されているの
で、アーチアクションにより、防護柵１４で天端を支持
しなくても安定的に固定される。この後、新設トンネル
４内の交通を中央部によせ、歩道、照明、諸設備等の整
備を行い、新設トンネル４が完成する。

【００４１】尚、新設トンネル４の内空幅は、既設トン
ネル２の内空幅の概ね２倍ないしはそれ以上あることが
好ましい。また、防護柵１４はその下部を残した状態で
撤去してもよく、この場合、残された下部を新設トンネ
ル４の完成時に中央分離帯として用いることができる。

【００４２】このようにしてトンネル内の交通を確保し
たまま、既設トンネル２を拡幅し、新設トンネル４を構
築する。この際、プロテクタとして本設のプレキャスト
版１８を用いることにより、仮設プロテクタと比較し
て、車輌の通行幅を広くできると共に、プロテクタにか
かる費用を低減できる。また、既設トンネル２の断面位
置を新設トンネル４の片側に寄せることにより、新設ト
ンネル４の拡大部分の掘削断面が大きくなり、汎用の機
械もしくは、汎用の機械を改造した機械の使用が可能と
なり、掘削効率の向上に役立つ。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、既存トン
ネルの通常の通行を確保したまま、容易にトンネル断面
を拡大できる。また、仮設のプロテクタと比べ内空を大
きくとれる（車両の通行幅を大きくとれる）。また、上
部も掘削しておくことにより、プレキャスト版設置後の
右半の掘削・既設トンネル撤去時の地山の変形がなく、
プレキャスト版が破損することがない。そして仮設のプ
ロテクタを設ける必要がなく経済的であり、プレキャス
ト版なら設置も早い。

【００４４】また、頂部のプレキャスト版は、その周方
向端部が既設トンネル側に張り出して設けられているこ
とにより、上方地盤の崩落を確実に抑えることができ、
左半の車両の通行を安全に行わせることができる。

【００４５】また、頂部のプレキャスト版は、その周方
向端部が防護柵より張り出して設けられていることによ
り、残りのプレキャスト版の組付けが容易にできる。組
み付け時に新設トンネルの左半の活線部分に悪影響を与
えない。例えば、新設トンネルの右半のプレキャスト版
と連結するときに左半での作業がなく、左半の交通を一
時通行止めにする必要がない。

【００４６】また、頂部のプレキャスト版は、防護柵に
より支持されていることにより、プレキャスト版自体の
落下を確実に防止できる。アンカーボルトによる支持だ
けでは地盤によっては不適な場合もあり、特に天端に位
置するプレキャスト版を支持するには、側部のプレキャ
スト版を支持するより大きな支持強度が必要になり、こ
れが不足する場合もあり、これらの場合において、有効
な手段となり得る。また、施工の煩雑なアンカーボルト
打設作業を省略することも可能である。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面
図である。

【図２】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面
図である。

【図３】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面
図である。

【図４】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面
図である。

【図５】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面
図である。

【符号の説明】

２既設トンネル４新設トンネル１４防護柵１８プレキャスト版２０空隙

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者手島隆治東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号株式会社三井三池製作所内Ｆターム(参考） 2D055 BB02 EB01 FB05 JA00 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既設トンネルを幅方向に拡幅して、アー
チ状の拡幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を車両を通行させつつ、既設トンネルの
外側の一側方及び上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネルの掘削壁面の一側部および頂部
に、円弧状に湾曲した矩形面状の複数のプレキャスト版
を互いに連結して設置し、上記掘削壁面とプレキャスト
版との空隙に裏込注入する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削底面に亘っ
て、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネル
の空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去
する工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの掘削壁面に
プレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキャスト版と
連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャスト版との空
隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を撤去する工程と、からなることを特徴
とする拡幅トンネルの築造方法。
【請求項２】上記頂部のプレキャスト版は、その周方
向端部が既設トンネル側に張り出して設けられているこ
とを特徴とする請求項１に記載の拡幅トンネルの築造方
法。
【請求項３】上記頂部のプレキャスト版は、その周方
向端部が上記防護柵より張り出して設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の拡幅トンネルの築造方
法。
【請求項４】上記頂部のプレキャスト版は、上記防護
柵により支持されていることを特徴とする請求項１に記
載の拡幅トンネルの築造方法。