JP2011080310A - トンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルの拡幅部や合流部において、本線トンネルと支線トンネルとの間の誤差を容易に調整する。
【解決手段】本線トンネル１及び支線トンネル５の覆工間の地中を掘削するとともに、上下部のセグメント３、７の外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、両トンネル１、５の上下部の覆工セグメント２、６間に連結セグメント９を配置し、覆工セグメント６と連結セグメント９との対向部において、覆工セグメント６から連結セグメント９に向けて複数の主鉄筋１１を配筋するとともに、連結セグメント９から覆工セグメント６に向けて複数の主鉄筋１５を配筋し、その後、覆工セグメント６と連結セグメント９との間にコンクリート２０を打設するトンネルの構築方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路トンネル等、合流部・分岐部や非常駐車帯などのトンネル拡幅部を有するトンネルの構築方法に関する。

本出願人は、本体周面から突出可能な拡幅用カッタを備えるシールド機を用いて、トンネル断面に拡幅部を構築する技術を提案した（特許文献１参照）。

また、本出願人は、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築する技術を提案した（特許文献２参照）。具体的には、合流部の区間において、本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てる。次いで、突起付きセグメントの突起部を押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成する。そして、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させ、これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるように構築する。これによれば、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、それらのコストを削減することができる。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することができる。

特開２００５−５４５２８号公報 特開２００８−１４０７６号公報

ところで、本線トンネルと支線トンネルとの間で、トンネル長さ方向の誤差、トンネル幅方向の誤差、鉛直方向の誤差、ローリングによる誤差が生じる。

本発明の課題は、トンネルの拡幅部や合流部において、本線トンネルと支線トンネルとの間の誤差を容易に調整することができるトンネルの構築方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、トンネルの構築方法であって、ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの上部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置するとともに、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの下部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置し、前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの対向部において、前記覆工セグメントから前記連結セグメントに向けて複数の主鉄筋を配筋するとともに、前記連結セグメントから前記覆工セグメントに向けて複数の主鉄筋を配筋し、その後、前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの間にコンクリートを打設することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネルの構築方法であって、前記覆工セグメントには前記連結セグメントに向けて配筋される複数の主鉄筋が挿通される挿通孔が設けられ、前記挿通孔の数は前記連結セグメントに向けて配筋される主鉄筋の数よりも多いことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のトンネルの構築方法であって、前記連結セグメントには前記覆工セグメントに向けて配筋される複数の主鉄筋が挿通される挿通孔が設けられ、前記挿通孔の数は前記覆工セグメントに向けて配筋される主鉄筋の数よりも多いことを特徴とする。

本発明によれば、トンネルの拡幅部や合流部において、本線トンネルと支線トンネルとの間の誤差を容易に調整することができる。

本発明を適用した一実施形態の構成を示すもので、トンネル合流部の一体化覆工を示した概略正面図である。 図１の本線トンネル側の押出セグメントを示すもので、その破断正面図（ａ）及び底面図（ｂ）と、図（ａ）の矢印Ｃ部の拡大断面図（ｃ）である。 図１の支線トンネル側の押出セグメントを示すもので、その破断正面図（ａ）及び底面図（ｂ）と、図（ａ）の矢印Ｃ部の拡大断面図（ｃ）である。 図１のIV部拡大図である。 図４のＶ矢視図である。 本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の上部掘削を示した概略正面図である。 図６に続いて、一方の覆工の上部セグメントを押し出した状態を示した概略正面図である。 本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の上部連結部材の架設と下部掘削を示した概略正面図である。 トンネル長さ方向に誤差が生じた状態における押出セグメント７と連結部材９との接合構造を示す図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した一実施形態の構成としてトンネル合流部の一体化覆工を示したもので、１は本線トンネル、２は一般セグメント、３は押出セグメント、４は撤去用セグメント、５はランプトンネル（支線トンネル）、６は一般セグメント、７は押出セグメント、８は撤去用セグメント、９は連結部材（連結セグメント）である。

図示のように、本線トンネル１は、一側方の一般セグメント２と、上下の押出セグメント３と、他側方の撤去用セグメント４とから覆工が構成される。一般セグメント２及び押出セグメント３に対し撤去用セグメント４は薄いものを用いてもよい。
また、本線トンネル１に接近してほぼ平行に掘進される支線トンネルであるランプトンネル５は、本線トンネル１に対し反対側の一般セグメント６と、上下の押出セグメント７と、本線トンネル１側の撤去用セグメント８とから覆工が構成される。一般セグメント６及び押出セグメント７の厚みに対し撤去用セグメント８は厚みの薄いものを用いてもよい。

そして、本線トンネル１の上下の押出セグメント３と、ランプトンネル５の上下の押出セグメント７とには、上下の連結部材９が架け渡される。連結部材９は、図示のようにアーチ状をなすもので、具体的には、地中への長尺鋼管フォアパイリング施工によるアーチ状の支保工９１と、その内側の鋼製セグメントによる鋼殻セグメント９２（連結セグメント）とから構成される。
撤去用セグメント４・８の撤去後において、上下のアーチ状をなす連結部材９と、その両側方に連続する一般セグメント２・６及び押出セグメント３・７とにより、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部が構築される。

本線トンネル１の押出セグメント３は鋼製で、図２に示すように、セグメント本体３１の中間部の一部に形成された四角形の開口部３２に、ボックス状突出部３３を内外周方向へ突出可能に嵌合して組み付けたものである。
ボックス状突出部３３は、上面部及び四周の側面部から構成されて、セグメント本体３１の厚みのほぼ倍の厚みを有するもので、セグメント本体３１と同様、内部に補強リブ３４を有している。このボックス状突出部３３は、セグメント本体３１と外周面をほぼ面一とした状態で、開口部３２において仮止めボルト３５を小凹部３６に突き当ててセグメント本体３１に仮組付されている。この仮組付状態において、ボックス状突出部３３のセグメント本体３１から内周側に突出した部分には、押出完了時の本組付のためのボルト孔３７が形成されている。

ランプトンネル５の押出セグメント７は鋼製で、図３に示すように、セグメント本体７１の中間部の一部に形成された四角形の開口部７２に、ボックス状突出部７３を内外周方向へ突出可能に嵌合して組み付けたものである。
ボックス状突出部７３は、上面部及び四周の側面部から構成されて、セグメント本体７１の厚みのほぼ倍の厚みを有するもので、セグメント本体７１と同様、内部に補強リブ７４を有している。このボックス状突出部７３は、セグメント本体７１と外周面をほぼ面一とした状態で、開口部７２において仮止めボルト７５を小凹部７６に突き当ててセグメント本体７１に仮組付されている。この仮組付状態において、ボックス状突出部７３のセグメント本体７１から内周側に突出した部分には、押出完了時の本組付のためのボルト孔７７が形成されている。

ここで、押出セグメント７と鋼殻セグメント９２との接合構造について説明する。図４は図１のIV部拡大図であり、図５は図４のＶ矢視図である。図４、図５に示すように、押出セグメント７のボックス状突出部７３には、鋼殻セグメント９２側の壁７８から離間して補強板７９が設けられている。また、鋼殻セグメント９２側の壁７８及び補強板７９には、主鉄筋１１を挿通させる複数の挿通孔１２、１３が設けられている。主鉄筋１１は、挿通孔１２、１３のいずれかに挿通され、一端が鋼殻セグメント９２の端部近傍まで突出した状態でナット１４等によりボックス状突出部７３に固定されている。

なお、図５に示すように、挿通孔１２ａ〜１２ｌ、１３ａ〜１３ｌの数は主鉄筋１１の本数よりも多い。図５では挿通孔１２ａ〜１２ｌ、１３ａ〜１３ｌのうち、挿通孔１２ｆ、１２ｇ、１３ｆ、１３ｇには主鉄筋１１が挿通されていない。

鋼殻セグメント９２の内側にも、ボックス状突出部７３側の端部の壁９８から離間して補強板９９が設けられている。また、ボックス状突出部７３側の端部の壁９８及び補強板９９には、主鉄筋１５を挿通させる複数の挿通孔１６、１７が設けられている。主鉄筋１５は、挿通孔１６、１７のいずれかに挿通され、一端がボックス状突出部７３の端部近傍まで突出した状態でナット１８等により鋼殻セグメント９２に固定されている。

なお、図５に示すように、挿通孔１６ａ〜１６ｎ、１７ａ〜１７ｎの数は主鉄筋１５の本数よりも多い。図５では挿通孔１６ａ〜１６ｎ、１７ａ〜１７ｎのうち、挿通孔１６ａ、１６ｇ、１６ｈ、１６ｎ、１７ａ、１７ｇ、１７ｈ、１７ｎには主鉄筋１５が挿通されていない。

ボックス状突出部７３と鋼殻セグメント９２との間には、さらに、主鉄筋１１、１５と交差するせん断補強鉄筋１９が設けられる。主鉄筋１１、１５、及びせん断補強鉄筋１９の周囲にコンクリート２０が打設されることで、ボックス状突出部７３と鋼殻セグメント９２とが一体に接合される。また、壁７８と補強板７９との間、壁９８と補強板９９との間にも、コンクリート２１、２２が打設される。

なお、押出セグメント３と鋼殻セグメント９２との接合構造も、押出セグメント７と鋼殻セグメント９２との接合構造と同様とすることができる。

次に、トンネルの拡幅部構築方法について説明する。
図６は本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の上部掘削を示したもので、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の上部において、撤去用セグメント４・８の一部を撤去した後、その開口部から掘削機により地中を掘削する。この掘削は、押出セグメント３・７の外周側まで行って空洞部を形成する。
なお、この掘削に先立ち、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工を囲む地中に対し、図示しないが、本線トンネル１の内部とランプトンネル５の内部から止水薬液注入工を予めそれぞれ行っておく。同様に、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の地中にも予め止水薬液注入工を行っておく。また、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の内部には支保工を予めそれぞれ建て込んでおく。

そして、例えば図７に示すように、ランプトンネル５の上部の押出セグメント７において、図示しない油圧ユニット等による押出装置を用いてボックス状突出部７３を外周側に押し出す。
なお、この押し出しに先立ち、予め仮止めボルト７５を抜き取っておく。ボックス状突出部７３の押出完了後は、そのボルト孔７７において、セグメント本体７１の開口部７２の周壁に対しボックス状突出部７３をボルトにより固定状態に組み付けておく。

また、本線トンネル１の上部の押出セグメント３においても、同様に、図示しない油圧ユニット等による押出装置を用いてボックス状突出部３３を外周側に押し出す。
そして、ボックス状突出部３３の押出完了後、そのボルト孔３７において、セグメント本体３１の開口部３２の周壁に対しボックス状突出部３３をボルトにより固定状態に組み付けておく。

図８は上部の連結部材９の架設と下部掘削を示したもので、図示のように、掘削された上部の空洞部の天井部において、長尺鋼管フォアパイリング施工などによりトンネル支保工９１を形成する。
そして、本線トンネル１及びランプトンネル５から外周に突出したボックス状突出部３３、７３に鋼殻セグメント９２を架け渡す。

次に、ボックス状突出部３３、７３及び鋼殻セグメント９２の対向面からそれぞれ主鉄筋１１、１５を突出させ、せん断補強鉄筋１９を配筋した後、ボックス状突出部３３、７３と鋼殻セグメント９２との間にコンクリート２０を打設する。

また、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の下部において、撤去用セグメント４・８の一部を撤去した後、その開口部から掘削機により地中を掘削する。この掘削も、押出セグメント３、７の外周側まで行って空洞部を形成する。
そして、同様にして、本線トンネル１及びランプトンネル５の下部の押出セグメント３、７において、ボックス状突出部３３、７３の押し出し、下部のアーチ状の鋼殻セグメント９２を架け渡す。次に、ボックス状突出部３３、７３及び鋼殻セグメント９２の対向面からそれぞれ主鉄筋１１、１５を突出させ、せん断補強鉄筋１９を配筋した後、ボックス状突出部３３、７３と鋼殻セグメント９２との間にコンクリート２０を打設する。

ここで、本発明により本線トンネル１とランプトンネル５との誤差を吸収する方法について、図４、図５、及び図９を用いて説明する。本線トンネル１とランプトンネル５との間には、トンネル長さ方向の誤差、トンネル幅方向の誤差、鉛直方向の誤差、ローリングによる誤差が生ずる。

本発明においては、押出セグメント３、７のボックス状突出部３３、７３と鋼殻セグメント９２との接続を場所打ちコンクリートで行うことで誤差を調整する。

図５においては、トンネル長さ方向に誤差が生じておらず、ボックス状突出部７３と鋼殻セグメント９２の位置がトンネル長さ方向にずれていない。

一方、図９では、トンネル長さ方向に誤差が生じ、図５と比較してボックス状突出部７３と鋼殻セグメント９２の位置がトンネル長さ方向にずれている。
このような場合、図５では挿通孔１２ｌ、１３ｌに挿通されていた主鉄筋１１を挿通孔１２ｇ、１３ｇに挿通させる。また、図５では挿通孔１６ｂ、１７ｂに挿通されていた主鉄筋１５を挿通孔１６ｇ、１７ｇに挿通させるとともに、挿通孔１６ｉ、１７ｉに挿通されていた主鉄筋１５を挿通孔１６ｎ、１７ｎに挿通させる。

このように、ボックス状突出部７３及び鋼殻セグメント９２に主鉄筋１１、１５を挿通させる複数の挿通孔１２ａ〜１２ｌ、１３ａ〜１３ｌ、１６ａ〜１６ｎ、１７ａ〜１７ｎを設け、主鉄筋１１、１５を挿通させる位置を変更することで、トンネル長さ方向に生じた誤差の調整を行うことができる。

また、トンネル幅方向の誤差については、主鉄筋１１、１５が誤差の分、トンネル幅方向にずれた状態でコンクリート２０を打設することで調整することができる。
鉛直方向の誤差については、主鉄筋１１、１５が誤差の分、鉛直方向にずれた状態でコンクリート２０を打設することで調整することができる。
同様に、ローリングによる誤差についても、ボックス状突出部７３や鋼殻セグメント９２に追従して主鉄筋１１、１５が回転した状態でコンクリート２０を打設することで調整することができる。

その後、本線トンネル１及びランプトンネル５の撤去用セグメント４・８を撤去するとともに、その間に残った止水薬液注入工部分も撤去する。

以上のとおり、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工において、その間の地中を掘削するとともに、上下の押出セグメント３・７の外周側の地中まで掘削して空洞部を形成した後、上下の押出セグメント３・７のボックス状突出部３３・７３を内周側から押し出して空洞部内に突出させ、その空洞部内に突出した上下のボックス状突出部３３・７３の間に鋼殻セグメント９２をそれぞれ架け渡すことで、シールド機に工夫を必要とせずに、図示のように、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部を構築することができる。

なお、以上の実施の形態においては、ボックス状突出部３３・７３を有する押出セグメント３、７を覆工セグメントとして用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。押出セグメント３、７の代わりに一般セグメント２、６を用い、一般セグメント２、６と鋼殻セグメント９２との接続部に本発明を適用してもよい。

１ 本線トンネル
２、６ 一般セグメント
３、７ 押出セグメント
４、８ 撤去用セグメント
５ 支線トンネル
９ 連結部材
１１、１５ 主鉄筋
１２ａ〜１２ｌ、１３ａ〜１３ｌ、１６ａ〜１６ｎ、１７ａ〜１７ｎ 挿通孔
１４、１８ ナット
１９ せん断補強鉄筋
３１、７１ セグメント本体
３２、７２ 開口部
３３、７３ ボックス状突出部
３４、７４ 補強リブ
３５、７５ 仮止めボルト
３６、７６ 小凹部
３７、７７ ボルト孔
９１ 支保工
９２ 鋼殻セグメント（連結セグメント）

Claims (3)

1. ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの上部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置するとともに、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの下部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置し、
   前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの対向部において、
   前記覆工セグメントから前記連結セグメントに向けて複数の主鉄筋を配筋するとともに、
   前記連結セグメントから前記覆工セグメントに向けて複数の主鉄筋を配筋し、
   その後、前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの間にコンクリートを打設することを特徴とするトンネルの構築方法。
2. 前記覆工セグメントには前記連結セグメントに向けて配筋される複数の主鉄筋が挿通される挿通孔が設けられ、
   前記挿通孔の数は前記連結セグメントに向けて配筋される主鉄筋の数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載のトンネルの構築方法。
3. 前記連結セグメントには前記覆工セグメントに向けて配筋される複数の主鉄筋が挿通される挿通孔が設けられ、
   前記挿通孔の数は前記覆工セグメントに向けて配筋される主鉄筋の数よりも多いことを特徴とする請求項１または２に記載のトンネルの構築方法。

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