JP2011184897A

JP2011184897A - シールドルーフ工法

Info

Publication number: JP2011184897A
Application number: JP2010049618A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yabe; 幸男矢部
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: JP5316893B2

Abstract

【課題】シールドルーフ工法の施工性を改善し工費削減と工期短縮を実現する。
【解決手段】複数のルーフシールドトンネル４を２群に区分して交互に配列し、第１群のルーフシールドトンネル４ａ内からのみ凍結工程を実施し、凍結工程と同時並行作業により第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内において覆工壁６を先行施工する。その後、第１群のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤を掘削し、第１群のルーフシールドトンネルと第２群のルーフシールドトンネル間および第１群のルーフシールドトンネル内に覆工壁を後行施工して覆工壁６の全体を完成させる。第１群のルーフシールドトンネルにおけるセグメント１０ａを鋼製のスチールセグメントとし、第２群のルーフシールドトンネルにおけるセグメント１０ｂを鉄筋コンクリート製のＲＣセグメントとする。第２群のルーフシールドトンネルの径を第１群のルーフシールドトンネルの径よりも小径とする。
【選択図】図２

Description

本発明はトンネル工法に関連し、特に大断面の道路トンネルの分岐合流部のような大規模な地中空洞を構築する場合に適用して好適なシールドルーフ工法に関する。

シールドルーフ工法は本出願人が先に特開２００７−３０３１５６号公報（特許文献１参照）により提案したものであり、その概要を図５〜図７に示す。

図示例は本線トンネル１とランプトンネル２との分岐合流部としての大断面の地中空洞３を構築する場合の適用例であって、まず図５に示すように先受工（シールドルーフ）となる複数（図示例では１６本）の小断面（たとえば直径４ｍ程度）のルーフシールドトンネル４を構築するべき地中空洞３の輪郭に沿って所定間隔で密に配列した状態で施工し、図６に示すようにそれらルーフシールドトンネル４の周囲地盤を凍結工法により凍結せしめて安定な凍土５を造成したうえで、ルーフシールドトンネル４間を掘削して図７に示すように各ルーフシールドトンネル４どうしを一体に連結する形態で一連の覆工壁６を施工し、しかる後に覆工壁６の内側を掘削して地中空洞３を構築することを基本とするものである。

特開２００７−３０３１５６号公報

上記のシールドルーフ工法によれば、多数のルーフシールドトンネル４による先受工（すなわちシールドルーフ）と凍結工法の併用により周囲地盤を安定に支保しつつ大規模な地中空洞３を効率的に構築可能であるが、凍結工法が大掛かりとなることから工費および工期の点では改良の余地を残しているものである。

すなわち、上記工法では図６に示すように全てのルーフシールドトンネル４の内面に貼り付け凍結管７を設けるとともに、全てのルーフシールドトンネル４からそれに隣り合っている他のルーフシールドトンネル４の周囲地盤に向けて放射凍結管８を打設して凍土５を造成するようにしていることから、凍結工程に多大の手間と費用を要するばかりでなく、凍結工程が完了するまでは覆工壁６の施工に着手できないために工期も長く、上記のシールドルーフ工法の普及を図るためにはその点での改善が必要である。

上記事情に鑑み、本発明は地中を掘削して地中空洞を構築するに際して、構築するべき地中空洞の輪郭に沿って先受工となる複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工し、該ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結したうえで掘削して隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、前記複数のルーフシールドトンネルを２群に区分して、第１群のルーフシールドトンネルと第２群のルーフシールドトンネルを交互に配列し、前記覆工壁を施工するに際しては、第１群のルーフシールドトンネル内にその周囲地盤を凍結するための貼り付け凍結管を設けるとともに、該第１群のルーフシールドトンネルから隣り合っている第２群のルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結するための放射凍結管を施工して、それら凍結管を用いて前記覆工壁の施工範囲の地盤を凍結して凍土を造成する凍結工程を実施するとともに、前記凍結工程と同時並行作業により前記第２群のルーフシールドトンネル内において前記覆工壁を先行施工する工程を実施し、次いで、第１群のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤を掘削して、隣り合っている第２群のルーフシールドトンネルとの間および当該第１群のルーフシールドトンネル内に、前記第２群のルーフシールドトンネル内に先行施工した覆工壁と一体に覆工壁を後行施工して覆工壁の全体を完成させることを特徴とする。

本発明においては、前記第１群のルーフシールドトンネルにおけるセグメントを鋼製のスチールセグメントとし、前記第２群のルーフシールドトンネルにおけるセグメントを鉄筋コンクリート製のＲＣセグメントとすることが好ましい。

また、本発明においては、前記第２群のルーフシールドトンネルの径を前記第１群のルーフシールドトンネルの径よりも小径としても良い。

本発明によれば、従来工法と同様にルーフシールドトンネルによる先受工と凍結工法による凍土造成によって周囲地盤を安定に支保しつつ大断面の地中空洞を効率的に施工可能であることはもとより、第１群のルーフシールドトンネルを第２群のルーフシールドトンネルとを交互に配列して、第１群のルーフシールドトンネル内からのみ凍結工法を実施するため、従来工法に比べて凍結工法の合理化と簡略化を実現でき、また第２群のルーフシールドトンネル内において覆工壁の早期着手が可能となり、従来工法に比べて工費削減と工期短縮を図ることができる。

本発明のシールドルーフ工法の実施形態を示す図である。同、凍結工程と同時に覆工壁を先行施工した状態を示す部分拡大図である。同、変形例を示す図である。同、他の実施形態を示す図である。従来のシールドルーフ工法を示す図である。同、凍結工程を示す部分拡大図である。同、覆工壁を施工した状態を示す部分拡大図である。

図１〜図２を参照して本発明のシールドルーフ工法の実施形態を説明する。本実施形態は図５〜図７に示した従来のシールドルーフ工法を基本としつつ凍結工程および覆工壁の施工工程に改良を加えたものである。

上述したように、従来工法では凍結工程の実施に際して全てのルーフシールドトンネル４内に貼り付け凍結管７を設けるとともに、全てのルーフシールドトンネル４から隣り合っている他のルーフシールドトンネル４の周囲地盤に向けて放射凍結管８を打設し、それらによって凍土５を造成してから覆工壁６の施工に着手していたのであるが、本実施形態ではルーフシールドトンネル４の全体を２群に区分して第１群のルーフシールドトンネル４ａと第２群のルーフシールドトンネル４ｂを交互（一つおき）に配列し、凍結工程を第１群のルーフシールドトンネル４ａ内からのみ実施するとともにそれと同時に第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内において覆工壁６を先行施工することを主眼とする。

具体的には、本実施形態では、図２に示すように第１群のルーフシールドトンネル４ａからその両側に隣り合っている第２群のルーフシールドトンネル４ｂの周囲地盤に向けて放射凍結管８を打設するとともに、第２群のルーフシールドトンネル４ｂでは貼り付け凍結管と放射凍結管を省略して、第１群のルーフシールドトンネル４ａ内からのみ凍結工程を実施するようにしており、これにより従来と同様に全てのルーフシールドトンネル４（４ａ、４ｂ）の周囲地盤を凍結させて凍土５を造成するようにしている。

このように凍結工程を第１群のルーフシールドトンネル４ａ内のみから実施することにより、第２群のルーフシールドトンネル４ｂでは従来のように凍結工程を実施する必要がなく、したがって第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内においては覆工壁６の早期着手が可能となるから、同じく図２に示しているように第１群のルーフシールドトンネル４ａ内からの凍結工程と同時並行作業により第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内においては覆工壁６を先行施工する。

そして、第１群のルーフシールドトンネル４ａとそれに隣り合っている第２群のルーフシールドトンネル４ｂ間に対する凍結工程が完了し、かつ第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内における覆工壁６の先行施工が完了した後に、第１群のルーフシールドトンネル４ａ内からその両側に隣り合っている第２群のルーフシールドトンネル４ｂに向けてそれらの間の凍土５を掘削していき、それらルーフシールドトンネル４ａ、４ｂの間に、第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内に既に先行されている覆工壁６と一体をなすように覆工壁６を後行施工するとともに、第１群のルーフシールドトンネル４ａ内にも同様に覆工壁６を後行施工する。
このようにして、最終的には図７に示した従来工法と同様に全てのルーフシールドトンネル４（４ａ、４ｂ）を連続する一連の覆工壁６の全体を完成させ、しかる後にその内側を掘削して地中空洞３を構築すれば良い。

上記工法によれば、従来工法と同様に多数のルーフシールドトンネル４による先受工（シールドルーフ）と凍結工法により造成した凍土５によって周囲地盤を安定に支保しつつ大断面の地中空洞３を効率的に施工可能であることはもとより、従来工法に比べて放射凍結管８を大幅に削減することができ、したがって凍結工法の合理化と簡略化を実現できてその分の工費削減を図ることができ、全体工費の削減に大きく寄与することができるものである。
また、従来工法においては凍結工程が完了するまでは全てのルーフシールドトンネル４内における覆工壁の施工に着手できないが、本実施形態では第２群のルーフシールドトンネル４ｂは凍結工程に関与しないことからそこでは覆工壁６の早期着手が可能となり、以上のことから、本実施形態の工法によれば従来工法に比べて全体工費の削減と全体工期の短縮を充分に図ることができる。

なお、上記のように最終的に覆工壁６全体を一体に連続させた状態で施工するためにはルーフシールドトンネル４のセグメント１０を解体する必要があり、したがって第１群のルーフシールドトンネル４ａのセグメント１０ａを解体する際には図２に示しているようにその内部に支保工１１を設けて補強する必要もあるが、第２群のルーフシールドトンネル４ｂのセグメント１０ｂを解体する時点ではその内部に既に覆工壁６が先行施工されていることからそこには支保工が不要であり、この点でも施工性が改善されてコストダウンに寄与し得る。

また、同様の理由により第１群のルーフシールドトンネル４ａは充分に断面剛性を確保する必要があるのでそのセグメント１０ａとしては高強度鋼材による高剛性のスチールセグメントを用いることが現実的であるが、第２群のルーフシールドトンネル４ｂはセグメント１０ｂを解体する時点では既にその内部に覆工壁６が先行施工されているのでそのセグメント１０ｂ自体にはさして剛性が要求されず、したがって第２群のルーフシールドトンネル４ｂのセグメント１０ｂとしてはスチールセグメントよりも簡易かつ安価な鉄筋コンクリート造のＲＣセグメントを採用可能であり、そのようにすればさらなるコストダウンを図ることができる。
勿論、第１群のルーフシールドトンネル４ａはセグメント１０ａ内に貼り付け凍結管７を設けてその周囲地盤をセグメント１０ａを介して凍結させる必要があるが、第２群のルーフシールドトンネル４ｂにはその必要はないので、この点においても第１群のルーフシールドトンネル４ａのセグメント１０ａをスチールセグメントとし、第２群のルーフシールドトンネル４ｂのセグメント１０ｂをＲＣセグメントとすることは合理的である。

さらに、第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内における覆工壁６の先行施工に際しては、後段でのセグメント１０ｂの解体と鉄筋１２の接合作業を考慮して、図２に示しているように仕切壁１３を設けてその内側に覆工壁６を設けるようにすれば良いが、図３に示すように第２群のルーフシールドトンネル４ｂ内全体に覆工壁６を施工し、その覆工壁６中に設ける鉄筋１２の先端をセグメント１０ｂを貫通させて外部に突出させておくことでも良い。
但し、この場合は、後段でのセグメント１０ｂの解体を容易とするべく、セグメント１０ｂの内面に予め縁切りシート１４を取り付けておいて覆工壁６をセグメント１０ｂに対して縁切りした状態で施工すると良い。

また、上記実施形態では第１群のルーフシールドトンネル４ａおよび第２群のルーフシールドトンネル４ｂの全てを同径寸法としたが、覆工壁６を先行施工するうえで支障がなければ図４に示すように第２群のルーフシールドトンネル４ｂを第１群のルーフシールドトンネル４ａに比べて小径とすることも可能であり、そのようにすればさらなるコストダウンを図ることができる。

以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで本発明の好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態のように道路トンネルにおける分岐合流部を構築する場合に適用するのみならず、大規模な地中空洞を構築する場合全般に適用できるものであって、先受工としてのルーフシールドトンネルの所要本数やその配列をはじめとして具体的な工程や細部の構成、仕様は、構築するべき地中空洞の形状・寸法や地盤状況その他の諸条件を考慮して最適設計すれば良いことは言うまでもない。

１本線トンネル
２ランプトンネル
３地中空洞（分岐合流部）
４ルーフシールドトンネル
４ａ第１群のルーフシールドトンネル
４ｂ第２群のルーフシールドトンネル
５凍土
６覆工壁
７貼り付け凍結管
８放射凍結管
１０セグメント
１０ａセグメント（第１群のルーフシールドトンネルのセグメント）
１０ｂセグメント（第２群のルーフシールドトンネルのセグメント）
１１支保工
１２鉄筋
１３仕切壁
１４縁切りシート

Claims

地中を掘削して地中空洞を構築するに際して、構築するべき地中空洞の輪郭に沿って先受工となる複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工し、該ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結したうえで掘削して隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、
前記複数のルーフシールドトンネルを２群に区分して、第１群のルーフシールドトンネルと第２群のルーフシールドトンネルを交互に配列し、
前記覆工壁を施工するに際しては、第１群のルーフシールドトンネル内にその周囲地盤を凍結するための貼り付け凍結管を設けるとともに、該第１群のルーフシールドトンネルから隣り合っている第２群のルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結するための放射凍結管を施工して、それら凍結管を用いて前記覆工壁の施工範囲の地盤を凍結して凍土を造成する凍結工程を実施するとともに、
前記凍結工程と同時並行作業により前記第２群のルーフシールドトンネル内において前記覆工壁を先行施工する工程を実施し、
次いで、第１群のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤を掘削して、隣り合っている第２群のルーフシールドトンネルとの間および当該第１群のルーフシールドトンネル内に、前記第２群のルーフシールドトンネル内に先行施工した覆工壁と一体に覆工壁を後行施工して覆工壁の全体を完成させることを特徴とするシールドルーフ工法。
請求項１記載のシールドルーフ工法であって、
前記第１群のルーフシールドトンネルにおけるセグメントを鋼製のスチールセグメントとし、前記第２群のルーフシールドトンネルにおけるセグメントを鉄筋コンクリート製のＲＣセグメントとすることを特徴とするシールドルーフ工法。
請求項１または２記載のシールドルーフ工法であって、
前記第２群のルーフシールドトンネルの径を前記第１群のルーフシールドトンネルの径よりも小径とすることを特徴とするシールドルーフ工法。