JP3574921B2

JP3574921B2 - トンネルの構築方法

Info

Publication number: JP3574921B2
Application number: JP2001045035A
Authority: JP
Inventors: 古山章一; 小田桐清一; 舟腰憲二; 加藤久男; 湯口正樹; 杉山一弥; 廣瀬哲也; 丸田新市
Original assignee: Taisei Corp; East Japan Railway Co
Current assignee: Taisei Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP2002242582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道や道路等の下に建設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】
鉄道の下に道路等を建設する場合、又は高速道路等の下に一般道路や歩行者通路を建設する場合などの道路を立体構造にする際に、開削を行わずにトンネルを構築する工法がある。
その方法の一つに従来からフロンテジャッキング工法がある。
【０００３】
フロンテジャッキング工法では、既設の道路や鉄道などのサービスを提供しながら、その下に交通施設等を構築することができる。
フロンテジャッキング工法では、最初にトンネル構築地盤ｋの上方に上部防護パイプルーフａを構築する。上部防護パイプルーフａは、トンネル軸方向に鋼管を推進機ｆで推進し、同様にして略水平方向に複数の鋼管を配置することによってトンネルの屋根となるように構築する。
そして、上部防護パイプルーフａの両端部に配置した鋼管の下方には、略鉛直方向に複数の鋼管を配置することによって、トンネルの側壁を防護する側壁防護パイプルーフを構築する。
【０００４】
従来、上部防護パイプルーフａの下方では、ＰＣ鋼材ｅを挿入するための水平ボーリング孔ｈ及びガイド導坑ｄの掘削を上記作業に続いて行っていた。
そして、発進立坑ｇで構築したトンネル躯体ｃの後端にジャッキｉを設置し、水平ボーリング孔ｈ及びガイド導坑ｄにＰＣ鋼材ｅを挿入して、到達立坑ｊ側の固定点ｍとトンネル躯体ｃの後端に設置したジャッキｉを連結する。
【０００５】
その後、ジャッキｉを稼動させることによってトンネル躯体ｃをトンネル構築地盤ｋに牽引する。このとき、トンネル躯体ｃ前面においては、掘削機ｎによるトンネル構築地盤ｋの掘削もあわせて行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のフロンテジャッキング工法によるトンネルの構築方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞トンネル躯体ｃを牽引するＰＣ鋼線ｅを配置するために、水平ボーリング孔ｈ及びガイド導坑ｄを掘削する必要がある。
＜ロ＞水平ボーリング孔ｈを掘削する箇所に埋設物、支障物が存在する場合には水平ボーリングが施工不可能なために、フロンテジャッキング工法は選定されない。
＜ハ＞トンネル躯体ｃの上床部に、ＰＣ鋼線ｅを配置するための孔を設ける必要がある。構造体に設けた孔は断面欠損部として構造的弱点部と考えられる。このため、牽引後にこの孔に充填材を充填して閉塞するなどの作業が必要となる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、簡単かつ短い工期で実施でき、経済的なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。特に、水平ボーリングを行わなくとも実施可能なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
また、本発明は地中に埋設物などの障害物が存在する場合でも実施可能なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
さらに、トンネル躯体の構造的弱点部を最小限に抑えることができるトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のトンネルの構築方法は、トンネル構築地盤より上方においてトンネル掘削方向に管材を推進して上部防護パイプルーフを構築し、前記上部防護パイプルーフの両端に位置する管材の下方に管材を推進して側壁防護パイプルーフを構築し、トンネル構築地盤の下部にトンネル掘削方向にガイド導坑を掘削し、トンネル構築地盤の発進側の外部において、外周構造物の後端に外周構造物の上方に突出するように枠材を取り付け、前記上部防護パイプルーフ及び前記ガイド導坑に挿入した緊張材で前記枠材と到達側の固定点とを連結し、緊張材の端部に取り付けたジャッキを稼動させることによって前記外周構造物をトンネル構築地盤に牽引すると共に、外周構造物の前面を掘削機により掘削することを特徴とする、トンネルの構築方法である。
ここで、トンネルの構築地盤とは本発明の方法によってトンネルを構築する部分をいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
＜イ＞トンネル構築地盤
トンネル構築地盤１は、本発明の方法によってトンネルを構築する部分をいう。即ち、後述する外周構造物５と置き換わる前の地盤やそこに存在する埋設物などを含む部分をいう。
【００１１】
＜ロ＞立坑
立坑は、通常、トンネル構築地盤１の前後に設ける作業用の空間で、発進立坑２１と到達立坑２２などがある。
発進立坑２１は、片側からトンネルを構築する場合の出発点となる位置に構築する立坑である。発進立坑２１は、最初に一度に掘削して構築する必要はなく、作業の段階にあわせて構築すればよい。例えば、後述する上部防護パイプルーフ３を構築するのに作業がしやすい深さまで一旦、立坑を構築し、作業が終了した後に、残りの掘削を行うなどである。
到達立坑２２は、片側からトンネルを構築する場合の終点となる位置に構築する立坑である。到達立坑２２の掘削方法、掘削手順も発進立坑２１と同様に段階的に行うことができる。
【００１２】
＜ハ＞上部防護パイプルーフ
上部防護パイプルーフ３は、トンネルの上方に屋根のように構築する。
本発明を適用するような場合は、地表からトンネル上部までの土被りが薄く、そのうえ地表には電車や車が走行するために沈下が許されない場合が多い。
このため、予め上部防護パイプルーフ３を構築して、トンネル構築による影響を地表に及ぼさないようにする。
上部防護パイプルーフ３の構築では、まずトンネル軸方向（トンネル掘削方向）に管材３１を推進機で推進する。
管材３１は、複数の管材３１が略水平方向に連続して床版を形成するように配置する。
管材３１の直径及び肉厚は設計事項であり任意に選択できるが、例えば直径８０ｃｍ以上の人が中に入ることができる大きさの鋼管を使用する。
【００１３】
＜ニ＞側壁防護パイプルーフ
側壁防護パイプルーフ４は、上部防護パイプルーフ３のトンネル軸直交方向の両端部に壁のように設ける。
側壁防護パイプルーフ４は、トンネルの側壁部を防護するために構築するもので、トンネル構築地盤１とその外部地盤との縁を切る役割も果たす。
側壁防護パイプルーフ４は、上部防護パイプルーフ３と同様にして複数の管材４１を略鉛直方向に連続して推進し、壁を形成するように構築する。
【００１４】
＜ホ＞ガイド導坑
ガイド導坑６は、トンネルの構築に先駆けて、トンネルの底版部となる位置に掘削する小トンネルである。
ガイド導坑６の軸方向（掘削方向）は、構築するトンネルの軸方向（掘削方向）と一致する。
ガイド導坑６は構築するトンネルの大きさ（横幅）にあわせて、複数構築するのが好ましい（図２参照）。
【００１５】
＜ヘ＞外周構造物
外周構造物５は、トンネルの外周部となる構造物である。
外周構造物５は、鉄筋コンクリート、鋼材又はこれらを組み合わせて構築する。本発明では、外周構造物５をトンネル構築地盤１へ牽引してトンネルを構築するため、土圧や水圧だけでなく牽引時に作用する力にも耐えうる構造にする必要がある。
【００１６】
＜ト＞枠材
枠材８は、外周構造物５の後端に取り付ける枠材で、外周構造物５を牽引するためのジャッキ７３の反力をとるために設置する。
枠材８は外周構造物５から上方に突出し、上部防護パイプルーフ３に挿入する緊張材７１の端部が係留できる高さを有する。
枠材８の長さは、下端がガイド導坑６に挿入する緊張材７２の端部を係留できる長さとする。
枠材８間には必要に応じて横枠８１を設置する。横枠８１は、例えばジャキ７３と枠材８の間に配置して、ジャッキ７３の反力が枠材８に間接的に伝わるようにする（図３（ｃ）参照）。
【００１７】
以下図面を参照しながらトンネルの構築方法について説明する。
【００１８】
＜イ＞パイプルーフの構築
上部防護パイプルーフ３及び側壁防護パイプルーフ４を構築する。
上部防護パイプルーフ３を構築する場合は、発進立坑２１及び到達立坑２２を管材３１が推進できる深さまで掘削する（従来技術の図５（ａ）参照）。立坑の掘削をこの高さで一旦停止しておけば、上部防護パイプルーフ３を構築するための足場を組む必要がない。
次に、側壁防護パイプルーフ４を上方から順に構築する。この場合、立坑の掘削と管材４１の推進を交互に行えば、側壁防護パイプルーフ４を構築するための足場を組まなくともよい。
【００１９】
防護パイプルーフは管材（３１、４１）の中に人が入ることができるほどの大きさであるため、管材（３１、４１）の推進方向に埋設物などの障害物がある場合でも人力により撤去することができる。
このため、障害物があるために水平ボーリングを行えないような場合でも、本発明のトンネルの構築方法は適用することができる。
【００２０】
＜ロ＞ガイド導坑の掘削
トンネルの底版部となる位置にガイド導坑６を掘削する。ガイド導坑６は公知のトンネル掘削方法により構築できる。
例えば、掘削したトンネルの内面にコンクリートの吹き付け及び鋼製支保工の建てこみをおこないながらトンネルを構築する方法が採用できる。
【００２１】
＜ハ＞外周構造物の構築
外周構造物５を発進立坑２１の内部で構築する。
また、地上で構築した外周構造物５を発進立坑２１内に吊り下ろしてもよい。発進立坑２１が狭い場合は、所定の長さに構築した外周構造物５を最初に吊り下ろしてトンネル構築地盤１内に推進し、発進立坑２１内に空間ができたら次の外周構造物５を吊り下ろしてトンネル構築地盤１に貫入した外周構造物５の後端に接続する、という方法を採用してもよい。
【００２２】
＜ニ＞枠材及び緊張材の配置
外周構造物５の掘削方向と反対側の端部、即ち後端に、枠材８を取り付ける。枠材８は横枠８１で連結するのが好ましい。外周構造物５の後端付近の断面図を図３に示す。
トンネルの上方に設置する緊張材７１は、上部防護パイプルーフ３を構成する管材３１の一部に挿入する。
緊張材７１の一端は例えば到達立坑２２側に設けた固定点９１に固定し、他端はジャッキ７３を介して枠材８又は横枠８１に取り付ける。ここで、枠材８側を固定し、固定点９１側にジャッキを設置してもよい。
トンネルの下方に設置する緊張材７２は、ガイド導坑６に挿入する。下方に設置する緊張材７２は、上方に設置する緊張材７１と同様に、その一端は固定点９２に固定し、他端はジャッキ７３を介して枠材８又は横枠８１に取り付ける。
【００２３】
＜ホ＞外周構造物の牽引
外周構造物５を、トンネル構築地盤１に牽引する。
外周構造物５の牽引は、外周構造物５の前面（地盤と接する面）での掘削機等による掘削と、ジャッキ７３を稼動しての外周構造物５の牽引とを併用しておこなう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のトンネルの構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞従来の方法に比べて水平ボーリング孔を構築しなくてもよい。このため、簡単かつ短い工期で実施でき、経済的なトンネルの構築方法といえる。
＜ロ＞支障物が存在する場合には施工できない水平ボーリングを行う必要がない。このため、地中に埋設物などの障害物が存在する地盤においてもトンネルを構築できる。
＜ハ＞外周構造物の上床版には、緊張材を挿入するための孔を設ける必要がない。このため、牽引後に孔を閉塞するなどの作業が不要である。また、構造的弱点部となり得る上床版の孔が存在しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネルの構築方法の実施例の縦断面図。
【図２】トンネルの構築方法の実施例の横断面図。
【図３】外周構造物の付近の拡大断面図。
【図４】従来のフロンテジャッキング工法の横断面図。
【図５】従来のフロンテジャッキング工法の施工手順図。
【符号の説明】
１・・・トンネル構築地盤
３・・・上部防護パイプルーフ
３１・・管材
４・・・側壁防護パイプルーフ
４１・・管材
５・・・外周構造物
６・・・ガイド導坑
７１・・緊張材
７２・・緊張材
７３・・ジャッキ
８・・・枠材
９１・・固定点
９２・・固定点

Claims

トンネル構築地盤より上方においてトンネル掘削方向に管材を推進して上部防護パイプルーフを構築し、
前記上部防護パイプルーフの両端に位置する管材の下方に管材を推進して側壁防護パイプルーフを構築し、
トンネル構築地盤の下部にトンネル掘削方向にガイド導坑を掘削し、
トンネル構築地盤の発進側の外部において、外周構造物の後端に外周構造物の上方に突出するように枠材を取り付け、
前記上部防護パイプルーフ及び前記ガイド導坑に挿入した緊張材で前記枠材と到達側の固定点とを連結し、
緊張材の端部に取り付けたジャッキを稼動させることによって前記外周構造物をトンネル構築地盤に牽引すると共に、
外周構造物の前面を掘削機により掘削することを特徴とする、
トンネルの構築方法。