JP3113982B2

JP3113982B2 - 軟弱地盤のトンネル構築方法

Info

Publication number: JP3113982B2
Application number: JP10295444A
Authority: JP
Inventors: 和利西中村
Original assignee: 株式会社建設企画コンサルタント
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-12-04
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000120094A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの構築方
法に関するものであり、特に、軟弱地盤上において構築
される道路盛土路体内に、水路や道路等が貫通するトン
ネルの構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤の支持力が弱い軟弱地盤上の
道路盛土内を貫通する交差トンネルや水路トンネルの構
築方法としては、図１０から図１２に示すように、大き
く分けて、余盛載荷（プレロード）（図１０）、沈下促
進のための放置、掘削による除荷（図１１）、上げ越し
施工（図１２）及び、カルバートボックスの施工（図１
２）の工程からなる方法で行われている。プレロードで
は、軟弱地盤の支持力の改良と圧密沈下の促進を図るた
めに、あらかじめ、トンネル構築予定地に計画盛土の高
さ以上の土砂を載荷して、このプレロードが予定してい
る所定の沈下量が計測されるまで放置される。そして、
このプレロードにより十分な圧密沈下が促進された後、
図１１に示すように土砂を掘削除去し、その跡に将来の
沈下を見込んだ上げ越し盛土を行う。そして、カルバー
トボックスと呼ばれるコンクリート製のトンネル形成用
の構築物を設置施工する（図１２）。そして、裏込め、
一般盛土を行い道路盛土内のトンネルを完成させる。

【０００３】しかし、こうした従来の工法においては、
前述のプレロード工程が必要となることに加え、圧密沈
下の促進のための所定の沈下量が計測されるまで長期間
放置する必要があり、さらに、プレロードの掘削、カル
バートボックスの施工といった工程による工期も必要と
なる。

【０００４】また、カルバートボックス部は一般盛土部
とは別に先行して着工されるため、プレロードの圧密沈
下は計画通りに沈下が進行しないことが多く、後に施工
される盛土による沈下との調整のため、ボックスや水路
の断面を、沈下を見込んで大きくしておくなどの作業も
対策として必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は以上
のような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明
は、軟弱地盤上の道路を盛土によって交差道路や水路と
いったトンネルを構築するために、プレロード、プレロ
ードの掘削、カルバートボックスの施工、カルバート構
築時の裏込め施工といった一連の工程が不要であり、盛
土の沈下状況に合わせて自由度をもった施工とすること
ができ、また、トンネル部の掘削を迅速かつ容易に行う
ことができるとともに、更に、トンネル予定地の周辺に
ある砂質土、粘性土、岩砕、破砕岩等のあらゆる盛土材
を用いて行うことができるトンネル構築法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決する手段】以上のような問題点を解決する
ために請求項１に記載された発明が採った手段は、トン
ネル構築を所望する軟弱地盤面に予測沈下量の上げ越し
盛土４１を行う上げ越し盛土工程（図１）と、前記上げ
越し盛土４１に棒状補強部材を設置・打設してなる基礎
部補強工程（図１）と、前記地盤面への一定量の盛土４
０を盛り立てるごとにトンネル構築予定部の外周周辺に
棒状補強部材１０を打設・設置する周辺補強工程（図
２、３、４、５）と、トンネル部を掘削するトンネル掘
削工程（図６）とからなるトンネル構築方法、をその要
旨としたものである。

【０００７】すなわち、軟弱な地盤面を有するトンネル
構築予定地に予測沈下量の上げ越し盛土４１を行った
後、基礎部とトンネル外周部を棒状補強部材１０を用い
ることによってトンネル周辺の補強体５０を作成した
後、トンネル内部を掘削・除去することによりトンネル
を形成する方法であり、上げ越し盛土４１から補強体５
０完成までの一連の工程を継続して行うことができるよ
うにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
従って説明する。図１から図８には、本発明に係るトン
ネル構築法の工程の一実施例が図示してある。

【０００９】本発明に係る第一実施例のトンネル構築法
は、主として、上げ越し盛土工程（図１）、基礎部補強
工程（図１）、周辺補強工程（図２、３、４、５）、水
平補強材設置工程（図１、２、３、４）、トンネル部掘
削工程（図６）、コンクリート保護工程（図７）および
抗口補強工程（図８）とを有するものである。

【００１０】まず、図１に示すように、上げ越し盛土工
程によって軟弱地盤であるトンネル構築予定地に盛土本
体を施工した場合に予想される圧密沈下量から当該上げ
越しに必要な盛土の高さを決定し、当該高さに相当する
土砂を当該トンネル構築予定地に上げ越し盛土４１を行
う。そして、この上げ越し盛土４１に基礎部を施工する
ために基礎部補強工程が行われる。

【００１１】この基礎部補強工程は、図１に図示されて
おり、上げ越し盛土４１の上面からトンネル形成予定の
外周の略下面にほぼ沿うように、所望の太さと長さを有
する棒状補強部材１０をトンネル断面方向に略放射状に
なるように打設する。棒状補強部材１０は、以下に記載
された盛土４０の補強するための強度が必要とされるた
め鉄筋などの高剛性部材が用いられる。なお、この棒状
補強部材１０の打設方法は、従来から使用されている方
法でよく、例えば、先の特許第２１１００５１号で開示
されている「棒状補強部材１０押し込み式地盤強化方法
とその棒状補強部材１０押し込み装置」に開示されてい
る装置を用いることにより迅速な打設が可能になり、施
工工期を大幅に短縮できるものとなる。こうした棒状補
強部材１０を打設して埋め込むことにより基礎部を形成
し、圧密沈下も以下に示す工程で行うため、従来のよう
に、土砂によりプレロードを行う必要がなく、また、圧
密沈下が促進されるまで長期間放置する必要もないた
め、直ちに次ぎの周辺補強工程へ移行することができ
る。

【００１２】周辺補強工程は、盛り立てを順次行って道
路盛土４０を完成させていく工程である。この工程で
は、図２、３、４に示すように、一定量の盛土４０（例
えば、１〜２ｍごと）の盛り立てを行うごとにトンネル
構築予定部の外周周辺全体に棒状補強部材１０をトンネ
ル断面方向に放射状になるように随時設置して補強して
いく。この設置方法は、トンネル構築予定部の略半分の
高さに達するまでは、盛土４０上面部からトンネル形成
予定の内側から周辺部に向かって打設する（図２）。続
いて、盛り立てがトンネル構築予定部の略半分の高さま
で達したときは、棒状補強部材１０ａは水平に設置する
だけでよい（図３）。さらに、トンネル構築予定部の略
半分の高さを越えた場合は、盛土４０上面部よりトンネ
ル構築予定部周辺から内側に向かって打設することによ
り設置される（図４）。なお、打設方法については基礎
部形成と同様に従来からある方法で構わない。また、こ
のときの盛土４０の一定量の割合、棒状補強部材１０の
打設本数及びその打設位置については、その施工状況、
道路盛土４０の土質、トンネルの大きさに応じて適宜任
意に選択することができる。また、その土質等の性質に
より、さらなる補強を確保するため、施工条件に応じて
水平方向に棒状補強部材１０ｂを埋め込むことも随時自
由に行うことができる。このように、順次補強部材によ
って周辺を補強しながら盛り立てていくので、どのよう
な種類の盛土４０材にも適応して施工することができ
る。

【００１３】一方、周辺補強工程の作業により形成予定
のトンネルの高さの略半分の位置まで盛り立てが達成し
たとき、水平補強材設置工程も上記周辺補強工程と同時
に施工されることになる。この水平補強材設置工程は、
トンネル部を掘削してトンネル内部の空間を作るとき
に、削岩機の切羽安定を確保するため構築予定部のトン
ネル内上半部に水平補強材２０を設置しながら盛土４０
を行っていくのである。以上の周辺補強工程及び水平補
強材設置工程の作業を順次行っていくことにより、最終
的には図５のような補強体５０が完成する。

【００１４】こうして完成された補強体５０は、沈下促
進のため一定の期間放置した後、図６に示すように、ト
ンネル内に空間を形成するためトンネル内掘削工程を行
う。トンネル内掘削は、トンネルの外周の補強部材１０
によって作製された補強体５０の内側部分を、まずトン
ネル内上半部において、土砂の掘削・除去を同時に行
う。このとき水平補強部材２０が設置してあるので、油
圧ショベルや簡易な手動削岩機でも安定した掘削が確保
できる。続いて、トンネル下半部の土砂を掘削・除去し
てトンネル内部に空間を形成する。

【００１５】こうしてできたトンネル空間は、トンネル
内の壁面に土砂がむき出しになっているのでコンクリー
ト保護工程によって、トンネル壁面に吹き付けコンクリ
ート等で表面を固化することにより壁面を保護する（図
７）。さらに、抗口部上部に坑口水平補強材３０等を打
設・設置してトンネル坑口部を補強してトンネルが構築
が完成する（図８）。

【００１６】さて、このように施工される軟弱地盤にお
けるトンネル構築方法の技術的概念について従来例と比
較しつつ詳細に説明する。従来の施工法によれば、プレ
ロードをおこなうことにより、あらかじめ、６ヶ月以上
という長期期間の放置期間を経て相当量の沈下を促進し
た後に、掘削、カルバートボックスの設置といった本格
的な施工工事が始まるのであるが、本発明では、順次補
強部材によって補強しつつ順次施工していくので、上げ
越し工程から補強体５０が完成するまでの一連の工程は
時間的間隔を必要とせず、連続しておこなうことができ
るのである。その後、相当量の圧密沈下の促進のため一
定期間放置した後、トンネル内部の掘削工程に移行する
ことになる。このときの圧密沈下のための放置時間は、
順次盛り立てをおこなっている最中においても沈下が促
進され、また、順次補強部材で補強されつつ施工される
ことから沈下のために要する期間は従来と比較して短期
間（６ヶ月以内）で済むのである。現実には、従来の盛
土の掘削、カルバートボックス、裏込めといった工程が
本発明には不必要であるので、従来のこうした工程で必
要とされた期間で十分に沈下促進の期間を確保できる。

【００１７】さらに、従来では、図９に示すように、プ
レロードによる放置により沈下が促進され（Ａ〜Ｂ）期
間終了後、カルバートボックスを施工するためプレロー
ドを掘削・除去する（Ｂ）。このとき、プレロードの圧
密重量の減少により沈下のリバウンド（戻り）が発生す
る。その後、裏込め、再盛土といった工程を再度おこな
う（Ｃ）ことにより、また沈下が促進されることにな
る。こうした従来の工法は、プレロードの圧密沈下が予
定通り進行しないことが多いこと、その後の一連の工程
でのリバウンド、再沈下といった変動が多いこと、から
ボックスや水路の断面を沈下を見込んで大きくしておく
などの調整作業が必要である。さらに、残留沈下が多く
残るため、開通までできる限り放置し残留沈下を少なく
する必要がある。

【００１８】それに対し、本発明では、基礎部補強工
程、周辺補強工程と作業を行いながら沈下を促進させ
（Ａ〜Ｂ）、トンネル内部に空間を形成するために土砂
を掘削除去（Ｂ）する必要があるものの、その量は少な
く、また基礎部が補強部材で補強されていることからそ
のリバウンドは非常に小さいもので済むのである。した
がって、一般盛土をした場合の沈下曲線に非常に近くな
る。従って、その沈下状況に応じてトンネルの掘削・除
去することができ、道路の完成を大幅に早めることがで
きるのである。

【００１９】さらに、従来の工法では、ボックス施工時
にプレロードの掘削などがおこなわれているため、盛土
の上を通行することができず、迂回路を設けなくてなら
ないのであるが、本発明ではトンネルアプローチ部の道
路盛土と同時にトンネル部の施工を行っているので盛土
上面は何等支障なく通行することができ、迂回路などを
設定する必要がなく、施工中断がなく効率よく工事をお
こなうことができ、一層工期を短縮することができる。

【００２０】

【発明の効果】さて、このように、施工されるトンネル
構築方法は、予め沈下量を予測した上げ越し盛土工程を
行いすぐに基礎部補強工程、周辺補強工程に入ることが
できるため、盛り立てによる放置の必要がないので、工
事の中断がなく迅速な工事をおこなうことができる。ま
た、盛土の掘削・カルバートボックスの施工、裏込めと
いった作業工程を省略することができ、補強体の圧密沈
下を促進することができるとともに、地盤面のリバウン
ドが小さく将来の沈下を見込んだトンネル内部の掘削・
除去をおこなうことができるため、沈下状況に合わせて
掘削位置が選択でき、自由度の高い施工をすることがで
きる。

【００２１】また、トンネル部の掘削・除去も同時に行
うので、迂回路の施工などの施工中断がないため、さら
に、迅速な工事をおこなうことができる。

【００２２】さらに、周辺補強工程において、棒状補強
部材を盛り立て地盤内に打設・設置していく工程をとる
ことにより、盛土材の土質の種類に左右されず、トンネ
ル構築予定部周辺にある砂質、粘性土、岩砕、破砕岩な
どあらゆる盛土材の補強に対応できる補強土を盛土施工
と合わせて構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトンネル構築法の上げ越し盛土
工程、基礎部補強工程を示す断面図である。

【図２】本発明に係るトンネル構築法の周辺補強工程
を示す断面図である。

【図３】本発明に係るトンネル構築法の周辺補強工程
・水平補強部材設置工程を示す断面図である。

【図４】本発明に係るトンネル構築法の周辺補強工程
・水平補強部材設置工程を示す断面図である。

【図５】本発明に係るトンネル構築法の補強体完成を
示す断面図である。

【図６】本発明に係るトンネル構築法のトンネル部掘
削工程を示す断面図である。

【図７】本発明に係るトンネル構築法のコンクリート
保護工程を示す断面図である。

【図８】本発明に係るトンネル構築法の坑口補強工程
を示す断面図である。

【図９】本発明と従来例のトンネル施工法による圧密
沈下曲線を図示したものである。

【図１０】従来例にかかるトンネル構築法のプレロード
を示す断面図である。

【図１１】従来例にかかるトンネル構築法のプレロード
の掘削除去を示す断面図である。

【図１２】従来例にかかるトンネル構築法の上げ越し盛
土、カルバートボックス設置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０１０ａ１０ｂ棒状補強部材２０水平補強材３０坑口水平補強材４０盛土５０補強体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル構築を所望する軟弱地盤面に予測
沈下量の上げ越し盛土を行う上げ越し盛土工程と、前記上げ越し盛土に棒状補強部材を打設してなる基礎部
補強工程と、前記地盤面への一定量の盛土を盛り立てるごとにトンネ
ル構築予定部の外周周辺に棒状補強部材を打設・設置す
る周辺補強工程と、トンネル部を掘削するトンネル掘削工程とからなること
を特徴とする軟弱地盤のトンネル構築方法。