JP2019124019A - 既設トンネルにおけるインバート構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通行車両の安全を確保でき、且つ作業効率のよい既設トンネルにおけるインバート構築方法を提供する。【解決手段】路面２の左側の通行を規制し（Ａ−Ａ）、トンネル左側、且つトンネル中心寄りの位置にて、開削型自走式のメッセルシールド機２０を用いてＵ字溝１２をトンネル軸方向に構築し（Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ）、Ｕ字溝１２の内部にインバート１１を構築し（Ｂ−Ｂ〜Ｅ−Ｅ）、トンネル左側の残部において底盤を掘削して（Ｃ−Ｃ）インバート１１を構築し（Ｄ−Ｄ）、トンネル左側の路面２を復旧する（Ｅ−Ｅ）。その後、路面２の通行規制を左側から右側に切り替え、トンネル右側において底盤を掘削してインバート１１を構築し、トンネル右側の路面２を復旧する。Ｕ字溝１２は、トンネル左側及びトンネル右側の掘削時の土留め壁として機能し、掘削の進捗に関わりなく掘削に先行してＵ字溝１２を構築できるため、作業効率がよい。【選択図】図２

Description

本開示は、既設トンネルにおいて新たにインバートを構築する、或いは古いインバートを更新するためのインバート構築方法に関する。

既設のトンネルにおいて、全面通行止めを回避しつつインバートを形成するための様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

特許文献１に記載の発明では、路面の一方の片側部分を掘削し、この掘削部分（溝内）に、立ち上がり部を有するブロックを含む複数のブロックを配置し、これにより、立ち上がり部で路面の他方の片側部分の地盤を支保しながらインバートの半分を形成して掘削部分を埋め戻し、埋め戻し後に表面を舗装する。その後、立ち上がり部で埋め戻しの材料を支保する間に、路面の他方の片側部分を掘削し、この掘削部分に複数のブロックを配置し、これにより、インバートの残りの半分を形成して掘削部分を埋め戻し、埋め戻し後に表面を舗装する。

特許文献２に記載の発明では、トンネル内の走行車線（路面）を幅方向に３つの車線に分けて考え、一方の端の車線で一次掘削を行って一次凹所を形成し、一次凹所から中央車線の路盤中にトンネル断面中心線を横断させるように鋼管を配備し、鋼管の一端を覆工に結合するように一次凹所内にインバートを形成した後、一次凹所を埋めて路盤を形成する。その後、他方の端の車線で二次掘削を行って鋼管が露出する二次凹所を形成し、鋼管の他端を覆工に結合するようにインバートを形成した後、二次凹所を埋めて路盤を形成する。一次凹所及び二次凹所を掘削する際には、それぞれ土留め壁を形成して中央車線の縁部の崩落を防止する。

特許文献３に記載の発明では、トンネル内の路面において幅方向の一側にて一次掘削を行って第１の溝を形成し、第１の溝の側面から幅方向中央側の地盤に、地盤抜取部を形成するためのパイプを設け、第１の溝の側面から幅方向中央側の地盤に、地盤抜取部の上方の地盤を支える支持部材を設ける。その後、第１の溝内に、第１のインバート部を形成して第１の溝を埋め戻す。その後、トンネル内の路面において幅方向の他側にて二次掘削を行って第２の溝を形成し、第２の溝の側面から露出するパイプにワイヤーソーのワイヤーを通した後、ワイヤーソーを駆動して幅方向中央側の地盤を切断し、地盤抜取部を地盤から分離して第２の溝に引き出すことにより、地盤抜取空間を支持部材の下方に形成する。その後、第２の溝及び地盤抜取空間内に、地盤抜取空間を通じて第１のインバート部に接続される第２のインバート部を形成して第２の溝を埋め戻す。第１の溝及び第２の溝を掘削する際には、それぞれ親杭、横矢板、Ｈ鋼架台等からなる土留め壁を構築する。地盤抜取部を分離する際には、その上層の地盤が崩落しないように、鋼管又は構成の中空ボルトにより形成された多数の支持部材を左右の土留め壁に取り付ける。

特開２０００−１４５３９０号公報 特開２０１０−１８０５６５号公報 特開２０１６−１０２３６９号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、立ち上がり部を配置する前に路面の一方の片側部分を掘削する必要があるため、他方の片側部分の地盤が崩落する虞があり、通行車両の安全確保が困難である。また、他方の片側部分の地盤を崩落させずに立ち上がり部を配置できたとしても、路面の一方の片側部分の掘削と、立ち上がり部の配置とを同時に進める必要があるため、作業効率が悪い。また、特許文献２や特許文献３記載の発明においても、一次掘削及び二次掘削の度に土留め壁を設ける必要があるために作業効率が悪い上、鋼管配備作業や、パイプ配置作業、ワイヤーソー作業等を、各施工スパンの一次掘削又は二次掘削後、インバート構築前に行う必要があるため、作業効率が更に悪化する。

本発明は、このような背景に鑑み、通行車両の安全を確保でき、且つ作業効率のよい既設トンネルにおけるインバート構築方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明に係る既設トンネル（１）におけるインバート（１１）の構築方法のある態様は、既設トンネルの路面（２）における幅方向の一側（左側）の通行を規制するステップ（図５（Ａ））と、前記既設トンネルの前記一側、且つトンネル中心寄りの位置にて、開削型自走式メッセルシールド機（２０）を用いてＵ字溝（１２）をトンネル軸方向に構築するステップ（図５（Ａ）、（Ｂ））と、前記Ｕ字溝の内部にインバート（１１）を構築するステップ（図５（Ｂ））と、前記既設トンネルの前記一側において前記Ｕ字溝を土留めにして底盤を掘削するステップ（図６（Ｃ））と、底盤が掘削された前記既設トンネルの前記一側、且つ前記Ｕ字溝の外側にてインバートを構築するステップ（図６（Ｄ））と、前記既設トンネルの前記一側にてインバート上に路面を復旧するステップ（図７（Ｅ））と、前記既設トンネルの路面における通行規制を前記一側から幅方向の他側（右側）に切り替えるステップ（図７（Ｆ））と、前記既設トンネルの前記他側において前記Ｕ字溝を土留めにして底盤を掘削するステップ（図８（Ｇ））と、底盤が掘削された前記既設トンネルの前記他側にてインバートを構築するステップ（図８（Ｈ））と、前記既設トンネルの前記他側にてインバート上に路面を復旧するステップ（図９（Ｉ））とを含むことを特徴とする。

この構成によれば、既設トンネルの一側の路面及び他側において底盤を掘削する際にＵ字溝が土留め壁として機能するため、効率よく掘削作業を行うことができる。そして、土留め壁であるＵ字溝の構築は、一側及び他側における底盤の掘削の進捗に関わりなく掘削に先行して行えるため、効率よく作業できる上、作業の安全確保が容易である。また、Ｕ字溝の構築は、開削型自走式メッセルシールド機を用いて行われ、メッセルによる土留めが行われながらＵ字溝が構築されるため、左右の地盤が崩落する虞がない。そのため、通行車両の安全も確保される。

また、上記構成において、前記Ｕ字溝（１２）の底版（１２ａ）上にコンクリートを打設することで前記Ｕ字溝の内部にインバート（１１）を構築するとよい。

この構成によれば、Ｕ字溝を構築した後にインバートコンクリートを打設する作業が必要であるが、プレキャストコンクリート製の軽量なＵ字溝部材を並べることで簡単にＵ字溝を構築でき、Ｕ字溝部材を並べるために大型の揚重機を要しない。そのため、小断面の既設トンネルにおいてもＵ字溝の構築が容易である。

或いは、上記構成において、底版（１２ａ）にインバート（１１）が一体に形成されたプレキャストコンクリート製のＵ字溝部材（１２Ａ）を並べることで前記Ｕ字溝（１２）の内部にインバートを構築するとよい。

この構成によれば、Ｕ字溝部材を並べた後に、Ｕ字溝内にインバートを構築する必要がない。そのため、作業効率が一層向上する。

また、上記構成において、前記Ｕ字溝（１２）の内部のインバート（１１）上にて排水管（１３）をトンネル軸方向に敷設するステップ（図５（Ｂ））と、前記排水管を埋設するように前記Ｕ字溝の内部を埋め戻し材で埋め戻すステップ（図７（Ｅ））とを更に含むとよい。

この構成によれば、一側及び他側における底盤の掘削の進捗に関わりなく掘削に先行して排水管の敷設を行えるため、作業効率がよい。また、Ｕ字溝の内部が埋め戻し材で埋め戻されるため、Ｕ字溝の破損による路面の陥没等の心配がない。

或いは、上記構成において、前記Ｕ字溝（１２）に蓋（１５）を設けて前記Ｕ字溝の内部空間に排水路を形成するステップ（図１０）を更に含むとよい。

この構成によれば、既設トンネル内に滲みだす地下水を排水するための排水管の敷設作業が不要になり、Ｕ字溝内の埋め戻し作業も不要になるため、作業効率が一層向上する。

また、上記構成において、前記Ｕ字溝を構築するステップ（図５（Ａ）、（Ｂ））では、既設トンネル（１）の路面（２）下に設けられた既設排水管（９）に対して幅方向にオフセットした位置にて前記Ｕ字溝（１２）を構築するとよい。

この構成によれば、既設排水管を生かしながら（既設排水管の機能を維持させながら）、Ｕ字溝を構築して、Ｕ字溝を排水路として機能させる、或いはＵ字溝内に排水管を敷設して排水管を排水路として機能させることができる。そのため、排水路を切り替えるために仮設排水路を設けて切り回す必要がなく、作業効率がよい。

このように本発明によれば、通行車両の安全を確保でき、且つ作業効率のよい既設トンネルのインバート構築方法を提供することができる。

第１実施形態に係るインバート構築方法を適用した既設トンネルの（Ａ）施工前、（Ｂ）施工後の断面図 インバート構築中の既設トンネルの平面図 図２に示されるメッセルシールド機の（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）正面図 図３に示されるメッセルシールド機を用いたＵ字溝構築手順の説明図 （Ａ）図２中のＡ−Ａ断面相当、（Ｂ）図２中のＢ−Ｂ断面相当のインバート構築方法の施工手順の説明図 （Ａ）図２中のＣ−Ｃ断面相当、（Ｂ）図２中のＤ−Ｄ断面相当のインバート構築方法の施工手順の説明図 （Ａ）図２中のＥ−Ｅ断面相当、（Ｂ）通行規制の切り替え状態を示すインバート構築方法の施工手順の説明図 （Ａ）右側の底盤掘削作業、（Ｂ）右側のインバート構築作業を示すインバート構築方法の施工手順の説明図 （Ａ）右側の路面復旧作業、（Ｂ）通行規制解除状態を示すインバート構築方法の施工手順の説明図 第２実施形態に係るインバート構築方法を適用した既設トンネルの施工後を示す断面図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

≪第１実施形態≫
まず、図１〜図９を参照して第１実施形態に係るインバート構築方法について説明する。図１は、インバート構築方法を適用した既設トンネル１の（Ａ）施工前、（Ｂ）施工後の断面図である。図１（Ａ）に示されるように、既設トンネル１は、少なくとも２車線の車道と路肩とを確保できる幅員を有する路面２を備えた山岳トンネルであり、吹付コンクリート３の内側にアーチ状に形成された覆工コンクリート４によって地山Ｇと一体に形成されている。この例では、走行車線と追い越し車線との２車線が路面２に設けられており、図１が既設トンネル１を車両進行方向の出口側から見た図であることから、右側が走行車線、左側が追い越し車線となっている。以下、既設トンネル１の幅方向（トンネル横断方向）の左右は、車両進行方向ではなく図１を基準にする。

既設トンネル１の底部では、地山Ｇの上に砕石からなる路盤５が積層され、路盤５の上に積層されたコンクリート舗装６によって路面２が形成されている。他の実施形態では、想像線で示されるように、下向きに突のアーチ形状の既設インバート７が形成され、覆工コンクリート４の左右の下端が既設インバート７によって連結されており、既設インバート７の上方に路盤５やコンクリート舗装６が積層されていてもよい。

路面２の左右の縁部（路肩部分）には、トンネル軸方向に延びる円形断面の路面排水溝である排水側溝８が路面２にスリットを開口させるように設けられている。路面２の左右方向の中央（道路中心）近傍の既設トンネル１のトンネル中心には、トンネル軸方向に延びる有孔管からなる既設排水管９（排水暗渠）が路盤５の下方に砕石によって囲まれるように埋設されている。路盤５の下の地山Ｇ（底盤）から湧き出る地下水や覆工コンクリート４の裏を回り込む地下水は既設排水管９に集められる。既設排水管９に集められた排水は、道路勾配のもとに低い側へ流下して既設トンネル１の外部に排出される。

左右の排水溝の外方には、路面２よりも高い位置に監査廊１０が形成されている。図中右側の監査廊１０は、電気ケーブルや給水管等の設備の収容空間を内部に備えており、左側の監査廊１０よりも高くなっている。

一方、図１（Ｂ）は、本発明のインバート構築方法によってインバート１１を構築或いは更新された施工後の既設トンネル１を示している。図１（Ｂ）に示されるように、既設トンネル１は、下向きに突のアーチ形状に形成され、覆工コンクリート４の左右の下端を連結するインバート１１を備えている。また、既設トンネル１は、既設排水管９に対して左方にオフセットした位置に設けられたＵ字溝１２と、Ｕ字溝１２の内部に埋設された排水管１３とを備えている。Ｕ字溝１２は、プレキャストコンクリート製の複数のＵ字溝部材１２Ａを、左右の側壁１２ｂの上端がコンクリート舗装６の下面の高さ以下となるようにトンネル軸方向に並べて形成される。本実施形態では、Ｕ字溝１２は、底版１２ａがインバート１１の下方に位置する高さ（深さ）を有しており、底版１２ａの上にインバート１１が構築されている。他の実施形態では、Ｕ字溝１２の下面がインバート１１の下面に整合する高さに配置され、Ｕ字溝１２の底版１２ａがインバート１１の厚さ方向の一部をなしてもよい。インバート１１の上には埋め戻し材からなる路床１４が積層されており、路盤５は路床１４の上に積層されている。

インバート１１は、Ｕ字溝１２の左右の側壁１２ｂによって３つに分断されているが、Ｕ字溝１２を介して一体の構造とされている。従ってインバート１１は、下方の地山Ｇから受ける上向きの力（底盤の隆起による力）をアーチ形状によってトンネル横断方向の軸力に変換して覆工コンクリート４の左右の下端に伝達する。これにより、既設トンネル１の底盤の隆起や覆工コンクリート４の左右の下端が内側に反り出すことによって覆工コンクリート４にひび割れが発生することが防止される。

Ｕ字溝１２内のインバート１１は、現場打ちのコンクリートによってＵ字溝１２内に構築されている。或いは、Ｕ字溝１２内のインバート１１は、工場や現場近くの作業ヤード等で各Ｕ字溝部材１２Ａに予め一体に形成されていてもよい。これらの場合は、規格品のＵ字溝部材１２Ａを用いてＵ字溝１２を構築することができる。更に別の形態として、工場でＵ字溝部材１２Ａを製造する際に、底版１２ａが一体形成されたインバート１１の厚さを有するように、Ｕ字溝部材１２Ａを、既設トンネル１に構築すべきインバート１１に適合させた専用の形状に形成してもよい。

次に、既設トンネル１に対してこのようなインバート１１を構築或いは更新する方法について説明する。図２は、インバート１１構築中の既設トンネル１の平面図である。図２に示されるように、インバート１１を構築する際には、路面２の片側（図示例では、図１（Ａ）の左側（追い越し車線側））の通行を規制して片側の作業を行った後に、残った片側の交通を規制して残った作業を行う。工事は、高度が低い既設トンネル１の出口側（図２の右側）から、各作業を順次開始してゆき、トンネル軸方向に異なる複数の箇所にて複数の作業が同時に行われる。

最も作業の進捗が高いトンネル入口側では、左側の路面２におけるトンネル中心寄りの位置にてＵ字溝１２を構築するＵ字溝構築作業が行われている。Ｕ字溝構築作業は、トンネル入口側で先行して行われる底盤の掘削作業と、そのトンネル出口側で行われるＵ字溝部材１２Ａの据付作業とに分けて行われている。Ｕ字溝構築作業は、開削型自走式メッセルシールド機（以下、単にメッセルシールド機２０という。）や、土砂の掘削、積み込みを行うバックホウ３２、土砂の搬出を行うダンプトラック３３、Ｕ字溝部材１２Ａの搬送、据付を行うクレーン付きトラック３４等を用いて行われる。

図３は、メッセルシールド機２０の（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）正面図を示している。図３に示されるように、メッセルシールド機２０は、中間ジャッキ２１によって互いに連結されたフロント部２２とテール部２３とを備えている。フロント部２２は、直方体形状のフロントフレーム２４と、フロントフレーム２４の両側面に前後方法にスライド可能に設けられた複数のフロントメッセル２５と、フロントフレーム２４の底面に前後方法にスライド可能に設けられたボトムメッセル２６と、各メッセル（２５、２６）をフロントフレーム２４に対して前後動させるための複数のメッセルジャッキ２７とを備えている。テール部２３は、直方体形状のテールフレーム２８と、テールフレーム２８の両側面に設けられた複数のテールメッセル２９と、テールフレーム２８の両側部の底面に一体に設けられたそり体３０とを備えている。テールメッセル２９は、フロントメッセル２５の内側に重なる位置に配置され、フロントメッセル２５に対してスライド可能とされている。テールフレーム２８の後部は門型形状とされており、テールフレーム２８は内部にＵ字溝部材１２Ａを配置可能、且つ内部にＵ字溝部材１２Ａが配置された状態で前方移動可能とされている。フロントフレーム２４には、中間ジャッキ２１及びメッセルジャッキ２７を駆動する油圧ユニット３１が搭載されている。

このような構成を有するメッセルシールド機２０を用いたＵ字溝１２の構築手順について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）に示されるように、メッセルジャッキ２７を上から順に伸ばし、フロントメッセル２５を順次上から切刃に貫入させる。フロント部２２のフロントメッセル２５によって土留めされている部分をバックホウ３２で掘削した後、ボトムメッセル２６を推進させる。その後、図４（Ｂ）に示されるように、メッセルジャッキ２７を縮ませて、中間ジャッキ２１を伸ばしながらフロントフレーム２４を前進させる。次に、中間ジャッキ２１を縮めてテールフレーム２８を前進させる。このようにしてメッセルシールド機２０は地山Ｇとの摩擦力を反力として自走する。テールフレーム２８の前進によってできたＵ字溝部材１２Ａと地山Ｇとの隙間は砂等で埋め戻す。ジャッキストロークがＵ字溝部材１２Ａよりも短い場合は上記手順を繰り返す。そして、テールメッセル２９によって土留めされているテールフレーム２８内にＵ字溝部材１２Ａを据え付ける。この手順を繰り返すことにより、Ｕ字溝部材１２Ａが順次据え付けられ、Ｕ字溝１２が構築される。

図２に戻って説明を続ける。Ｕ字溝構築作業のトンネル出口側では、既設トンネル１の左側、且つＵ字溝１２の外側（路肩側）において底盤を掘削する左側掘削作業が行われている。左側掘削作業は、バックホウ３２やダンプトラック３３（図示省略）等を用いて行われる。左側掘削作業のトンネル出口側では、底盤が掘削された既設トンネル１の左側、且つＵ字溝１２の外側にてインバート１１を構築する左側インバート構築作業が行われている。左側インバート構築作業は、コンクリートを運搬する図示しないコンクリートミキサー車や、コンクリートポンプ車等を用いて行われる。

底盤の掘削作業は、インバート構築作業に先行して行われる。インバート構築作業は、現場打ちのコンクリートを打設することによって行われ、例えば５ｍ程度のスパンごとに行われる。ところで、トンネル軸方向の掘削先行距離が長くなると、掘削部分の覆工コンクリート４に側圧によるひび割れが発生し易くなる。そのため、掘削先行距離は、インバート構築作業の１スパン分程度に留めることが好ましい。

左側インバート構築作業のトンネル出口側では、既設トンネル１の左側にて路面２を復旧する左側路面復旧作業が行われている。左側路面復旧作業は、埋め戻し材や路盤材の搬入を行うダンプトラック３３や、埋め戻し材等の撒き出しを行うバックホウ３２、埋め戻し材等の転圧を行うタイヤローラー３５、舗装コンクリートの搬入を行う図示しないコンクリートミキサー車等を用いて行われる。路面２の復旧作業は、インバート１１のコンクリート養生期間の経過後に、インバート構築作業のトンネル出口側で行われればよく、インバート構築作業に近接して行われる必要（即ち、インバート構築作業の直後に行われる必要）はない。

左側路面復旧作業は、左側の路面２の全体について、即ち、Ｕ字溝１２の外側の部分だけでなく、Ｕ字溝１２が構築されたトンネル中心寄りの部分についても行われる。そのため、図２には示されていないが、Ｕ字溝構築作業が行われている箇所と、左側路面復旧作業が行われている箇所との間にて、Ｕ字溝１２の内部にインバート１１を構築するＵ字溝内インバート構築作業と、Ｕ字溝１２に排水管１３を敷設する排水管敷設作業とが、適宜なタイミングで行われる。Ｕ字溝内インバート構築作業は、例えば、Ｕ字溝１２が５ｍ程度延伸されるごとに行うとよい。この場合、排水管敷設作業は、インバート１１が５ｍ又は１０ｍ程度延伸されるごとに行うとよい。

次に、図５〜図９を参照して、既設トンネル１のインバート構築方法の手順を説明する。図５（Ａ）〜図９（Ｊ）の各断面図は、既設トンネル１のある断面において行われる作業状態を時系列順に示している。なお、図５（Ａ）〜図７（Ｅ）の断面図は、図２中のＡ−Ａ断面〜Ｅ−Ｅ断面のうち、アルファベットが対応する断面において行われている作業状態と一致する。即ち、図５（Ａ）〜図７（Ｅ）は、図２中のＡ−Ａ断面〜Ｅ−Ｅ断面のうちの対応する断面に相当する。

図５（Ａ）に示されるように、既設トンネル１の路面２において左側（追い越し車線側）の通行を規制する。そして、既設トンネル１の左側におけるトンネル中心寄りの位置であって既設排水管９に対して左側にオフセットした位置にて、メッセルシールド機２０を用いて土留めを行いながら、底盤を掘削する。この際、コンクリート舗装６は、掘削部分のみを撤去してもよく、路面２の左側の全部を予め撤去してもよい。

図５（Ｂ）に示されるように、底盤の掘削された部分にＵ字溝部材１２Ａをトンネル軸方向に順次据え付けてゆくことでＵ字溝１２を構築する。続いて、Ｕ字溝１２の底版１２ａ上にコンクリートを打設してＵ字溝１２の内部にインバート１１を構築する。なお、Ｕ字溝１２内にインバート１１が予め一体に形成されている場合には、Ｕ字溝部材１２Ａを据え付けてゆくことで、Ｕ字溝１２及びその内部のインバート１１が同時に構築される。その後、Ｕ字溝１２内部のインバート１１の上に排水管１３を敷設する。

図６（Ｃ）に示されるように、既設トンネル１の左側、且つＵ字溝１２の外側（路肩側）の底盤を掘削する。この際、Ｕ字溝１２が右側（走行車線側）の土留めとなる。左側のインバート１１を構築するためには覆工コンクリート４の左下端面を露出させる必要があるため、左側の排水側溝８及び監査廊１０は破砕、撤去する。なお、排水側溝８及び監査廊１０は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるようにＵ字溝１２の構築前に撤去されてもよい。これにより、Ｕ字溝部材１２Ａの据付作業スペースを拡大することができる。既設インバート７（図１（Ａ））が存在する場合には、底盤掘削時に既設インバート７を破砕して撤去する。

図６（Ｄ）に示されるように、底盤が掘削された既設トンネル１の左側、且つＵ字溝１２の外側にてインバート１１を構築する。インバート１１の構築は、Ｕ字溝１２の側面から覆工コンクリート４の下端面及び内面の下端部に至るアーチ形状にコンクリートを打設することによって行われる。

図７（Ｅ）に示されるように、インバート１１が構築された既設トンネル１の左側にて路面２を復旧する。具体的には、埋め戻し材を撒き出し、転圧する作業を所定の路床高さまで繰り返して路床１４を構築する。その後、左側の排水側溝８及び監査廊１０を構築し、埋め戻し材の上に砕石等の路盤材を所定の路盤高さまで撒き出し、転圧して路盤５を構築し、路盤５の上にコンクリート舗装６を施す。この際、排水管１３を埋設するように、Ｕ字溝１２の内部をも埋め戻し材や路盤材で埋め戻し、Ｕ字溝１２の上にもコンクリート舗装６を施す。これにより、既設トンネル１の左側における作業が完了する。

その後、図７（Ｆ）に示されるように、通行規制を既設トンネル１の左側から右側に切り替える。即ち、路面２における左側（追い越し車線側）の通行規制を解除し、右側（走行車線側）の通行を規制する。

図８（Ｇ）に示されるように、既設トンネル１の右側の底盤を掘削する。この際、Ｕ字溝１２が左側の土留めとなる。左側の施工と同様に、右側のインバート１１を構築するためには覆工コンクリート４の右下端面を露出させる必要があるため、右側の排水側溝８及び監査廊１０も破砕、撤去する。

図８（Ｈ）に示されるように、底盤が掘削された既設トンネル１の右側にてインバート１１を構築する。インバート１１の構築は、Ｕ字溝１２の側面から覆工コンクリート４の下端面及び内面の下端部に至るアーチ形状にコンクリートを打設することによって行われる。

図９（Ｉ）に示されるように、インバート１１が構築された既設トンネル１の右側にて路面２を復旧する。具体的には、埋め戻し材を撒き出し、転圧する作業を所定の路床高さまで繰り返して路床１４を構築する。その後、右側の排水側溝８及び監査廊１０を構築し、埋め戻し材の上に砕石等の路盤材を所定の路盤高さまで撒き出し、転圧して路盤５を構築し、路盤５の上にコンクリート舗装６を施す。これにより、既設トンネル１の右側における作業が完了する。

最後に、図９（Ｊ）に示されるように、既設トンネル１の右側の通行規制を解除する。これにより、既設トンネル１にインバート１１が構築され、既設トンネル１が図１（Ｂ）に示された状態になる。

以下、このような既設トンネル１のインバート構築方法の作用効果を説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、メッセルシールド機２０を用いてＵ字溝１２をトンネル軸方向に構築するため、図６（Ｃ）に示される左側の底盤を掘削する際、及び図８（Ｇ）に示される右側の底盤を掘削する際に、Ｕ字溝１２が土留め壁として機能するため、効率よく掘削作業を行うことができる。なお、この時にＵ字溝１２がないと、土留め作業と並行して掘削作業を行う必要があるため、施工効率が悪い。その上、掘削作業は上記のようにインバート構築作業の施工スパンの近くで行う必要があり、複数の作業が狭い領域で行われることによって作業の安全性が低下する。これに対して本実施形態では、図２に示されるように、土留め壁であるＵ字溝１２の構築は、左側及び右側における底盤の掘削の進捗に関わりなく掘削に先行して行えるため、効率よく作業できる上、作業の安全確保が容易である。また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるＵ字溝１２の構築は、メッセルシールド機２０を用いて行われ、テールメッセル２９による土留めが行われながらＵ字溝１２が構築されるため、左右の地盤が崩落する虞がない。そのため、通行車両の安全が確保される。

図５（Ｂ）を参照して説明したように、インバート１１は、Ｕ字溝１２の底版１２ａ上にコンクリートを打設することでＵ字溝１２の内部に構築される。そのため、プレキャストコンクリート製の軽量なＵ字溝部材１２Ａを並べることで簡単にＵ字溝１２を構築でき、Ｕ字溝部材１２Ａを並べるために大型の揚重機を要しない。そのため、小断面の既設トンネル１においてもＵ字溝１２の構築が容易である。

一方、上記のように、底版１２ａにインバート１１が一体に形成されたプレキャストコンクリート製のＵ字溝部材１２Ａを並べることでＵ字溝１２の内部にインバート１１を構築することも可能である。この場合には、Ｕ字溝部材１２Ａを並べた後に、Ｕ字溝１２内にインバート１１を構築する必要がないため、作業効率が一層向上する。

図５（Ｂ）及び図７（Ｅ）を参照して説明したように、Ｕ字溝１２の内部のインバート１１上にて排水管１３をトンネル軸方向に敷設し、排水管１３を埋設するようにＵ字溝１２の内部を埋め戻し材で埋め戻している。Ｕ字溝１２がない場合には、掘削作業を行い、インバート１１を構築した後に、インバート構築作業の後方（埋め戻し作業側）で排水管１３を敷設する必要があり、排水管敷設作業と埋め戻し作業とが交錯する。これに対し、本実施形態では、左側及び右側における底盤の掘削の進捗に関わりなく掘削に先行して排水管１３の敷設を行えるため、作業効率がよい。また、Ｕ字溝１２の内部が埋め戻し材で埋め戻されるため、Ｕ字溝１２の破損による路面２の陥没等の心配がない。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、Ｕ字溝１２を構築する作業では、既設トンネル１の路面２下に設けられた既設排水管９に対して幅方向にオフセットした位置にてＵ字溝１２を構築する。これにより、既設排水管９を生かしながら（既設排水管９の機能を維持させながら）、Ｕ字溝１２を構築して、Ｕ字溝１２を排水路として機能させる、或いはＵ字溝１２内に排水管１３を敷設して排水管１３を排水路として機能させることができる。そのため、排水路を切り替えるために仮設排水路を設けて切り回す必要がなく、作業効率がよい。

≪第２実施形態≫
次に、図１０を参照して第２実施形態に係るインバート構築方法について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１０は、第２実施形態に係るインバート構築方法を適用した既設トンネル１の施工後を示す断面図である。本実施形態では、Ｕ字溝１２に蓋１５が設けられ、Ｕ字溝１２の内部が空洞とされている点で上記実施形態と異なっている。Ｕ字溝１２の内部には排水管１３は設けられておらず、Ｕ字溝１２自体が排水暗渠として機能する。そのため、Ｕ字溝部材１２Ａには、左右の側壁１２ｂに複数の貫通孔が形成された透水性を有するものが用いられる。既設トンネル１に対して新しく構築されたインバート１１の構成は第１実施形態と同様である。

インバート構築方法において第１実施形態と異なる点は次の通りである。即ち、既設トンネル１の左側、且つＵ字溝１２の外側にてインバート１１を構築した後（即ち、図２のＢ−Ｂ線の後方で）、Ｕ字溝１２の上端にプレキャストコンクリート製の蓋部材１５Ａを取り付けて蓋１５を構築する。その後、既設トンネル１の左側にて路面２を復旧する。その他の手順は第１実施形態と同様である。

このように本実施形態では、Ｕ字溝１２に蓋１５を設けてＵ字溝１２の内部空間に排水路を形成するため、既設トンネル１内に滲みだす地下水を排水するための排水管１３の敷設作業が不要になり、Ｕ字溝１２内の埋め戻し作業も不要になる。これらにより、作業効率が一層向上する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、走行車線と追い越し車線とを備えた既設トンネル１を例に説明を行ったが、上下線を備えた既設トンネル１にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、Ｕ字溝１２をそのまま残した形で路面２が復旧されているが、路面復旧の際にＵ字溝１２の側壁１２ｂの上端や、インバート１１の上面よりも上の部分を切断、除去してもよい。Ｕ字溝内インバート構築作業や排水管敷設作業は、路面復旧作業の前に行われればよく、この他、使用する建設機械や、各部材の具体的構成や配置、数量、素材、手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ 既設トンネル
２ 路面
３ 吹付コンクリート
４ 覆工コンクリート
５ 路盤
６ コンクリート舗装
７ 既設インバート
８ 排水側溝
９ 既設排水管
１０ 監査廊
１１ インバート
１２ Ｕ字溝
１２Ａ Ｕ字溝部材
１２ａ 底版
１２ｂ 側壁
１３ 排水管
１４ 路床
１５ 蓋
１５Ａ 蓋部材
２０ メッセルシールド機
Ｇ 地山

Claims (6)

1. 既設トンネルの路面における幅方向の一側の通行を規制するステップと、
   前記既設トンネルの前記一側、且つトンネル中心寄りの位置にて、開削型自走式メッセルシールド機を用いてＵ字溝をトンネル軸方向に構築するステップと、
   前記Ｕ字溝の内部にインバートを構築するステップと、
   前記既設トンネルの前記一側において前記Ｕ字溝を土留めにして底盤を掘削するステップと、
   底盤が掘削された前記既設トンネルの前記一側、且つ前記Ｕ字溝の外側にてインバートを構築するステップと、
   前記既設トンネルの前記一側にてインバート上に路面を復旧するステップと、
   前記既設トンネルの路面における通行規制を前記一側から幅方向の他側に切り替えるステップと、
   前記既設トンネルの前記他側において前記Ｕ字溝を土留めにして底盤を掘削するステップと、
   底盤が掘削された前記既設トンネルの前記他側にてインバートを構築するステップと、
   前記既設トンネルの前記他側にてインバート上に路面を復旧するステップとを含むことを特徴とする既設トンネルにおけるインバート構築方法。
2. 前記Ｕ字溝の底版上にコンクリートを打設することで前記Ｕ字溝の内部にインバートを構築することを特徴とする請求項１に記載の既設トンネルにおけるインバート構築方法。
3. 底版にインバートが一体に形成されたプレキャストコンクリート製のＵ字溝部材を並べることで前記Ｕ字溝の内部にインバートを構築することを特徴とする請求項１に記載の既設トンネルにおけるインバート構築方法。
4. 前記Ｕ字溝の内部のインバート上にて排水管をトンネル軸方向に敷設するステップと、
   前記排水管を埋設するように前記Ｕ字溝の内部を埋め戻し材で埋め戻すステップとを更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の既設トンネルにおけるインバート構築方法。
5. 前記Ｕ字溝に蓋を設けて前記Ｕ字溝の内部空間に排水路を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の既設トンネルにおけるインバート構築方法。
6. 前記Ｕ字溝を構築するステップでは、既設トンネルの路面下に設けられた既設排水管に対して幅方向にオフセットした位置にて前記Ｕ字溝を構築することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の既設トンネルにおけるインバート構築方法。

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