JP2005200992A - トンネルの構築方法 - Google Patents

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Yasuyuki Onishi
康之 大西
Yoichi Moriya
洋一 守屋
Kenji Kato
健治 加藤
Hitoshi Shibuya
仁 渋谷
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Ohbayashi Corp
株式会社大林組
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Abstract

【課題】掘削前に、止水効果を確認することができるトンネルの構築方法の提供。
【解決手段】トンネルの構築方法では、3個の導坑12がセグメントを環状に組立てることにより、シールド工法により構築される。次に、各導坑12から周方向に隣接する他の導坑12に向けて、シートパイル18が圧入設置される。次に、各導坑12内にモルタルなどの硬化性充填材20を注入充填して、充填材20を硬化させることにより、導坑12内に両端部が突出するようにして渡設されているシートパイル18の端部を導坑12に固定する。シートパイル18の固定が終了すると、両端が各導坑12にそれぞれ到達するようにして、各導坑12間にシートパイル18が渡設され、3個の導坑12と、導坑12間に渡設されたシートパイル18とで、これから構築しようとする本坑10の外周を囲繞する閉塞断面22が形成される。その後閉塞断面内に本坑が構築される。
【選択図】図1

Description

この発明は、トンネルの構築方法に関し、特に、トンネルを構築する際の湧水対策に関するものである。
都市部などの未固結地質で、かつ、地下水を帯有する地盤中にトンネルを構築する場合、湧水対策を行う必要がある。このような湧水対策の一種として、例えば、非特許文献1には、止水工法が開示されている。
この文献1には、代表的な止水工法として、地盤中にセメント系や水ガラスなどの硬化性グラウト材を注入して、地盤の強度を増加させ、透水性を減少させる薬液注入工法が記載されている。
しかしながら、このような従来の止水工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
「最新トンネル工法・機材便覧」第二刷 平成5年6月20日 株式会社建設産業調査会発行 800p
すなわち、上記非特許文献1に開示されている薬液注入工法では、予め地質調査を行って、地盤性状を確認して、把握した地盤に応じて、注入量などを決定して施工しているが、実際の止水効果は、トンネルの掘削時に、初めて確認することができ、不十分な場合には、追加注入が必要になるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、掘削前に、止水効果を確認することができるトンネルの構築方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、本坑の構築予定個所の外周に複数の導坑を構築する工程と、前記導坑内から周方向に隣接する他の導坑に向けて、シートパイルを圧入設置して、前記導坑と当該導坑との間に渡設した前記シートパイルにより、前記本坑の外周を囲繞する閉塞断面を形成する工程と、前記閉塞断面内に前記本坑を掘削構築する工程とから構成した。
このように構成されたトンネルの構築方法によれば、本坑の構築予定個所の外周に複数の導坑を構築し、導坑内から周方向に隣接する他の導坑に向けて、シートパイルを圧入設置して、導坑と当該導坑との間に渡設したシートパイルにより、本坑の外周を囲繞する閉塞断面を形成するので、本坑を掘削する際の止水性が閉塞断面により確保される。
この場合、閉塞断面は、シートパイルを圧入して、導坑間に渡設するように設置して形成し、シートパイルは、鋼矢板を連結したものであって、それ自体が止水性を備えているので、シートパイルを導坑間に圧入設置した段階で、閉塞断面内の止水性が確保される。
前記導坑は、シールド工法により構築することができる。
前記導坑内には、前記シートパイルの圧入設置後に、当該導坑内に硬化性充填材を充填することができる。
前記本坑は、上半掘削と支保工の設置、下半掘削と支保工の設置、および、インバート掘削と支保工の設置を順次繰り返すことにより構築することができる。
前記シートパイルは、所定の幅を有し、湾曲した曲板状の鋼矢板から構成され、複数の鋼矢板を幅方向の両端に設けた継手部を介して、相互に連結させて、前記導坑のトンネル軸方向に沿って圧入設置することができる。
本発明にかかるトンネルの構築方法によれば、本坑の構築予定個所の外周に複数の導坑を構築し、導坑内から周方向に隣接する他の導坑に向けて、シートパイルを圧入設置して、導坑と当該導坑との間に渡設したシートパイルにより、本坑の外周を囲繞する閉塞断面を形成するので、本坑を掘削する際の止水性が閉塞断面により確保される。
この場合、閉塞断面は、シートパイルを圧入して、導坑間に渡設するように設置して形成するので、シートパイルを導坑間に圧入設置した段階で止水性が確保される。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1から図7は、本発明にかかるトンネルの構築方法の一実施例を示している。図1は、本発明にかかるトンネルの構築方法で構築したトンネルの断面形状を示している。
図1において、符号10で示した部分が本坑であり、本実施例の場合には、この本坑10の外周に3個の導坑12が構築されている。本坑10は、概略楕円断面のトンネルであって、本実施例の場合には、上半掘削10a1と上半支保工10a2の設置、下半掘削10b1と支保工10b2の設置、インバート掘削10c1とインバート支保工10c2の設置の各工程を、トンネル軸方向に沿って、所定長さ毎に順次繰り返すことにより構築される。
一方、3個の導坑12は、本実施例の場合には、シールド工法により構築され、シールド掘進機の掘進により掘削された壁面には、セグメント14が円環状に組立てられて、トンネル形状が維持される。なお、導坑12の構築は、シールド工法に限る必要はなく、例えば、推進工法などの他の工法で構築することも可能である。
3個の導坑12は、本実施例の場合には、同一円周上に中心が位置していて、下方の2個の中心軸を結ぶ線分を1辺とする二等辺三角形の各頂点に導坑12の中心軸をそれぞれ配置するようにして、周方向に所定の間隔を隔てて構築され、各導坑12は、本坑10の外周を取り巻くように配置されている。なお、導坑12の個数は、3個に限る必要はなく、本坑10の断面形状や大きさに応じて、4以上の個数にすることもできる。
図1に示したトンネルの断面構造では、本坑10の支保工10a2,10b2,10c2の一部が、導坑12の一部と重なるようになっているおり、このような形態で本坑10を構築すると、本坑10導坑12とが一体化されて、トンネル形状のより一層の安定化を図ることができるが、必ずしもこのような形態にする必要はない。
周方向の隣接する各導坑12間には、湾曲した形状のシートパイル18が渡設されている。シートパイル18は、所定幅を有し、長手方向に沿って所定の曲率で湾曲した鋼矢板であって、鋼矢板には、幅方向の両端に、相互に嵌合する凹凸部で構成された継手部が設けられていて、この継手部を介して、鋼矢板同士を相互に連結しながら、導坑12のトンネル軸方向に沿って圧入設置される。
次に、図1に示した断面構造のトンネルの構築方法について説明する。このようなトンネルを構築する際には、まず、図2に示すように、3個の導坑12がセグメント14を環状に組立てることにより、シールド工法により構築される。
導坑12の構築が終了すると、次に、図3に示すように、各導坑12から周方向に隣接する他の導坑12に向けて、シートパイル18が圧入設置される。シートパイル18には、幅方向の両端に、相互に嵌合する凹凸部で構成された継手部が設けられているので、この継手部を介して、鋼矢板同士を相互に連結しながら、導坑12のトンネル軸方向に沿って圧入設置される。この場合、各シートパイル18の両端は、導坑12内に一部が突出するように設けられる。
シートパイル18の設置が終了すると、次に、図4に示すように、各導坑12内にモルタルなどの硬化性充填材20を注入充填して、充填材20を硬化させることにより、導坑12内に両端部が突出するようにして渡設されているシートパイル18の端部を導坑12に固定する。
なお、各シートパイル18の固定手段は、導坑12内に硬化性充填材20を注入充填すること以外に、例えば、シートパイル18の端部を、各導坑12のセグメント14にアンカーやボルトなどで係止して、機械的に固定することも可能である。
また、充填材20を注入する場合でも、導坑12の全断面注入する必要はなく、シートパイル18の端部だけに充填材20を供給して、これをセグメント14に固着固定しても良い。
シートパイル18の固定が終了すると、両端が各導坑12にそれぞれ到達するようにして、各導坑12間にシートパイル18が渡設され、3個の導坑12と、導坑12間に渡設されたシートパイル18とで、これから構築しようとする本坑10の外周を囲繞する閉塞断面22が形成される。
このような閉塞断面22は、構築しようとする本坑10の全長に亘って形成される。次に、図5に示すように、本坑10の構築が開始される。本実施例の場合、本坑10の構築では、まず、上半掘削10a1が行われ、この掘削により露出した掘削面には、アーチ状の上半支保工10a2が設置されて、これが吹付けコンクリートなどにより、掘削面に固定される。
なお、図5に示した例では、上半支保工10a2の上端が上端側の導坑12の一部と重なり、上半支保工10a2の側方がシートパイル18の内面と接触するようになっているが、必ずしもこのような形態で本坑10を構築する必要はない。
次に、図6に示すように、下半掘削10b1が行われ、この掘削により露出した掘削面には、上半支保工10a2の下端側に支保工10b2を連結して、これが吹付けコンクリートなどにより、掘削面に固定される。
この後、図7に示すように、インバート掘削10c1が行われ、この掘削により露出した掘削面には、支保工10b2の下端側を連結するようにして、インバート支保工10c2が設置され、これがコンクリート打設などにより、掘削面に固定される。
図5から図7に示した本坑10の構築工程は、トンネル軸方向に沿って、所定長さ毎に順次繰り返され、所要回数の繰り返しにより、所定の本坑10が形成されて、トンネルの構築が完了する。
さて、以上のように構成されたトンネルの構築方法によれば、本坑10の構築予定個所の外周に複数の導坑12を構築し、導坑12内から周方向に隣接する他の導坑12に向けて、シートパイル18を圧入設置して、導坑12と当該導坑12との間に渡設したシートパイル18により、本坑10の外周を囲繞する閉塞断面22を形成するので、本坑10を掘削する際の止水性が閉塞断面22により確保される。
この場合、閉塞断面22は、シートパイル18を圧入して、導坑12間に渡設するように設置して形成するので、シートパイル18を導坑12間に圧入設置した段階で止水性が確保され、従来の止水工法のような不確実性や、追加工事の必要がない。
なお、上記実施例では、本坑10の構築を上半,下半,インバートの3段階に分けて施工する場合を例示したが、本坑10の構築は、このような施工方法に限る必要はなく、本坑10の断面の大きさなどにより、他の分割方法などを採用することもできる。
本発明にかかるトンネルの構築方法によれば、確実な湧水対策が可能になるので、未固結地質で海水を帯有する地盤にトンネルを構築する際などに有効に活用することができる。
本発明にかかるトンネルの構築方法で構築されるトンネルの断面形状を示す説明図である。 本発明にかかるトンネルの構築方法の初期工程の説明図である。 図2に引き続いて行われる工程の説明図である。 図3に引き続いて行われる工程の説明図である。 図4に引き続いて行われる工程の説明図である。 図5に引き続いて行われる工程の説明図である。 図6に引き続いて行われる工程の説明図である。
符号の説明
10 本坑
12 導坑
14 セグメント
18 シートパイル
20 充填材
22 閉塞断面

Claims (5)

  1. 本坑の構築予定個所の外周に複数の導坑を構築する工程と、
    前記導坑内から周方向に隣接する他の導坑に向けて、シートパイルを圧入設置して、前記導坑と当該導坑との間に渡設した前記シートパイルにより、前記本坑の外周を囲繞する閉塞断面を形成する工程と、
    前記閉塞断面内に前記本坑を掘削構築する工程とからなることを特徴とするトンネルの構築方法。
  2. 前記導坑は、シールド工法により構築することを特徴とする請求項1記載のトンネルの構築方法。
  3. 前記導坑内には、前記シートパイルの圧入設置後に、当該導坑内に硬化性充填材を充填することを特徴とする請求項1または2記載のトンネルの構築方法。
  4. 前記本坑は、上半掘削と支保工の設置、下半掘削と支保工の設置、および、インバート掘削と支保工の設置を順次繰り返すことにより構築することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のトンネルの構築方法。
  5. 前記シートパイルは、所定の幅を有し、湾曲した曲板状の鋼矢板から構成され、
    複数の鋼矢板を幅方向の両端に設けた継手部を介して、相互に連結させながら、前記導坑のトンネル軸方向に沿って圧入設置することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のトンネルの構築方法。
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