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

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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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