JP4396278B2 - トンネル連結工法 - Google Patents

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この発明は、トンネル連結工法に関し、特に、相互に隣接するように平行に配置された一対のトンネルの連結工法に関するものである。
地下にシールド工法などにより構築した道路トンネルは、分岐部を設けて地上側に連絡したり、あるいは、地上側からの合流部が設けられる。このような分岐部ないしは合流部は、一対のトンネルを隣接構築して、トンネル間を横断方向に連結することで構築されていた。
この場合、トンネル構造の安定化は、トンネル間に立設した中柱により確保していた。ところが、このような中柱を設ける連結構造では、車両の車線変更に障害を来たすことになる。
そこで、例えば、特許文献1には、中柱を設けない連結構造が提案されている。この特許文献1に開示されている連結構造は、一対のトンネルを隣接構築し、これらのトンネルの連結部の上方地盤中に地中ビームを設け、連結部と地中ビームとの間に両端が定着された吊りアンカーを設けることを要旨としている。
この構成によれば、吊りアンカーを介して、地中ビームで連結部の荷重を支持することができるので、連結部に中柱を設けることが不要になる。
しかしながら、このようなトンネルの連結構造には、以下に説明する課題があった。
特開2003−138899号公報
すなわち、特許文献1に提案されている連結構造では、地中ビームは、一対のトンネルの側方に発進部と到達部とを設け、発進部からシールド掘進機を発進させて到達部に到達させることで構築しており、その殆どがトンネル外での作業であり、また、トンネルの構築深度が浅く、土被りが小さい場合には、上部に地中ビームを構築することが困難になり、適用できる個所に制限があるという問題もあった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、トンネル外での作業をなくし、トンネルの構築深度に関係なく施工することができるトンネル連結工法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数のトンネルの軸線が相互に平行になるように隣接構築し、前記トンネル間の隣接部分を横断方向に連通させて、前記トンネル間に跨るようにして、前記トンネルの上下に所定の間隔を隔てて、横断方向に延設される剛性桁を設けるトンネル連結工法であって、前記トンネルの連結予定個所の外周地盤に地盤改良部を設ける工程と、前記地盤改良部の形成前または形成後に、分断した前記剛性桁の両端部を、前記各トンネル内の上下方向に間隔を設けて配置し、前記両端部の外端縁を前記トンネルのセグメントに固定し、かつ、鉛直方向に設けられる支保工により前記両端部を支持する工程と、前記連結予定個所の前記各トンネルの側部を撤去し、前記トンネル間の前記地盤改良部の地盤を掘削する工程と、前記掘削後に、前記各トンネルの側部間を接続して、前記トンネル同士の側部を連結した閉断面構造とする工程と、前記両端部間に中間部を連結形成して、前記剛性桁を完成させ、この後に前記支保工を撤去するようにした。
このように構成したトンネル連結工法によれば、トンネル間の隣接部分を横断方向に連通させて、トンネル間に跨るようにして、トンネルの上下に所定の間隔を隔てて、横断方向に延設される剛性桁を設けるので、剛性桁によりトンネル形状の安定性が確保され、連結した部分に中柱を設ける必要がなくなる。
この際に、剛性桁は、地盤改良部の形成前または形成後に、各トンネル内の上下に、分断した剛性桁の両端部を、支保工を設けてそれぞれ設置し、連結予定個所の各トンネルの側部を撤去し、トンネル間の地盤改良部の地盤を掘削した後に、各トンネルの側部同士を接続して、トンネル同士の側部を連結した閉断面構造とし、その後に、両端部間に接続部を連結形成して、剛性桁とするので、トンネル外の作業が殆どなくなり、また、トンネルの形成深度が浅く、土被りが小さい場合でも施工することができる。
本発明のトンネル連結工法では、前記閉断面構造とした後に、前記トンネルの側部間の接続部分の背面側に裏込め充填を行うことができる。
前記トンネルは、シールド工法で構築することができる。
前記トンネルの一方は、道路トンネルの本線部であり、他方のトンネルは、合流用のランプトンネルとすることができる。
本発明にかかるトンネル連結工法によれば、連結部の中柱の設置が不要になり、トンネル外での作業を殆どなくして、トンネルの形成深度に影響を受けることなく施工することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1から図9は、本発明にかかるトンネル連結工法の一実施例を示している。これらの図に示した連結工法は、道路トンネルの本線部10に、合流用のランプトンネル12を連結する場合の適用例であり、本線部10とランプトンネル12は、それぞれシールド工法で構築され、本線部10の方がランプトンネル12の直径よりも大きくなっている。なお、本線部10とランプトンネル12の直径は、このような関係に限る必要はなく、これらが同じ直径であっても何ら問題はない。
本実施例の場合、図1に各トンネルの走行方向を示すように、本線部10の側方からランプトンネル12を近接するように構築し、本線部10とランプトンネル12の中心軸線O1,O2が相互に平行になるように隣接構築する。なお、本実施例の場合、図2に示すように、本線部10とランプトンネル12の中心軸線O1,O2は、深度方向(上下方向)において、同一面上に位置するように構築しているが、この方向に対しては、中心軸線O1,O2が、各トンネルの直径などの関係から上下にズレていても問題はない。
この場合、直線状に延設されている本線部10に対して、ランプトンネル12は、一端側が地上の道路と連絡し、他端側が本線部10に隣接配置されていて、これらのトンネル間の隣接部分(図1に示した連結区間)を横断方向に連通させる。
この際に、本実施例では、図9に示すように、本線部10とランプトンネル12間に跨るようにして、剛性桁14が横断方向に延設される。剛性桁14は、本実施例の場合、本線部10とランプトンネル12の上下方向に所定の間隔隔てて、一対設けられている。
このような連結構造を構築する際には、まず、図2に示すように、本線部10に対して、ランプトンネル12が所定長さだけ隣接するように構築される。本線部10とランプトンネル12は、それぞれ環状に組立てられたセグメント10a,12aを備えている
ランプトンネル12が本線部10に対して隣接構築されると、次に、図3に示すように、本線部10とランプトンネル12の連結予定個所の外周地盤に地盤改良部16が形成される。
この地盤改良部16は、本線部10およびランプトンネル12の内部から、薬液注入管を突出させて、薬液を地盤中に注入する方法や、凍結用の液体を流通させる管を突出させて、凍結液を循環させて、地盤を凍結させる方法などにより形成され、本線部10とランプトンネル12とが隣接した部分の、上下方向の地盤の所定範囲に形成される。
地盤改良部16が形成されると、次に、図4に示すように、本線部10とランプトンネル12内に、剛性桁14の両端部である一端部14aと他端部14bとが設置される。
本実施例の場合、剛性桁14は、ほぼ同一形状のものが本線部10およびランプトンネル12の上下方向に所定間隔を置いて一対設けられ、各剛性桁14は、両端部となる一端部14aおよび他端部14bと、これらの端部14a,14b間に位置する中間部14cに、予めそれぞれ分断される。
この場合、各端部14a,14bの長さは、本線部10とランプトンネル12との直径が異なっているので、各トンネルの直径に応じて、その全長が決定され、各端部14a,14bは、支保工18を用いて、所定の高さ位置に、それぞれ設置される。また、この際に、剛性桁14の各端部14a,14bは、それぞれの外端縁が、セグメント10a,12aの内面にボルトなどを用いて固定される。
なお、このような剛性桁14の各端部14a,14bの設置作業は、地盤改良部16の形成後だけでなく、地盤改良部16の形成前、あるいは、形成と同時進行的に行うこともできる。
剛性桁14の端部14a,14bの設置が終了すると、次に、図5に示すように、本線部10およびランプトンネル12の側部の撤去が行われる。この側部の撤去では、本線部10およびランプトンネル12のセグメント10a,12aを部分的に除去して、開口部10c,12cが形成される。
このようなセグメント10a,12aの部分的な撤去と共に、その外周部分の地盤改良部16の掘削も行われて、この掘削により、本線部10とランプトンネル12とは、開口部10c,12cを介して、相互に側方で連通される。このとき形成する開口部10c,12cの大きさは、剛性桁14の端部14a,14b間に中間部14cの連結が可能になる形状とする。なお、支保工18は、開口部10c,12cを形成した際に、本線部10とランプトンネル12の全体補強と、開口部10c,12cの補強も兼ねている。
次に、図6に示すように、開口部10c,12cの端部同士を接続部20で接続して、本線部10とランプトンネル12とを一体的に連結した閉断面構造にする。
トンネルが閉断面構造に形成されると、次に、図7に示すように、両端部14a,14b間に、それぞれ中間部14cを一体的に連結形成して、剛性桁14を完成させる。
剛性桁14の形成が完了すると、次に、図8に示すように、接続部20の背面側に裏込め材22を注入充填し、この注入充填作業が終了すると、次いで、図9に示すように、支保工18を撤去し、床版や隔壁部および天井部を施工して、連結工事を完了することになる。
さて、以上のように構成したトンネル連結工法では、本線部10,ランプトンネル12(トンネル)間の隣接部分を横断方向に連通させて、本線部10,ランプトンネル12(トンネル)間に跨るようにして、本線部10,ランプトンネル12(トンネル)の上下に所定の間隔を隔てて、横断方向に延設される剛性桁14を設けるので、剛性桁14によりトンネル形状の安定性が確保され、連結した部分に中柱を設ける必要がなくなる。
この際に、剛性桁14は、地盤改良部16の形成前または形成後に、各本線部10,ランプトンネル12(トンネル)内の上下に、分断した剛性桁14の端部14a,14bを、支保工18を設けてそれぞれ設置し、連結予定個所の各本線部10,ランプトンネル12(トンネル)の側部を撤去し、本線部10,ランプトンネル12(トンネル)間の地盤改良部16を掘削した後に、各本線部10,ランプトンネル12(トンネル)の側部同士を接続して、トンネル同士を側部で一体的に連結した閉断面構造とし、その後に、端部14a,14b間に中間部14cを連結形成して、剛性桁14とするので、トンネル外の作業が殆どなくなり、また、トンネルの形成深度が浅く、土被りが小さい場合でも施工することができる。
なお、上記実施例では、道路トンネルの本線部10に対して、これよりも小径のランプトンネル12を合流連結する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、車両の2車線走行が可能な同じ大きさのトンネルを軸線同士が相互に隣接するように構築して、これらの全線に亘って剛性桁14を横断方向に設けた連結部を形成して、車両の4車線走行が可能なトンネルとする場合にも適用することができる。
また、上記実施例では、一対のトンネル(本線部10およびランプトンネル12)を連結する場合を例示したが、連結対象のトンネルは、一対だけでなく、3以上であっても良い。
さらに、上記実施例では、本発明を道路トンネルの本線部10とランプトンネル12の合流連結に適用した場合を例示したが本発明の実施は、道路トンネルに限定されることはなく、例えば、地下鉄トンネルの合流,分岐にも適用することができる。
本発明にかかるトンネル連結工法では、トンネルの形成深度に影響を受けることなく施工することができるので、例えば、道路トンネルの合流部などに有効に活用することができる。
本発明にかかるトンネル連結工法が適用される一対のトンネルの構築状態の上面説明図である。 本発明にかかるトンネル連結工法の施工初期の断面説明図である。 図2に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図3に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図4に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図5に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図6に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図7に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図8に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
符号の説明
10 本線部(トンネル)
10a セグメント
12 ランプトンネル
12a セグメント
14 剛性桁
14a 端部
14b 端部
14c 中間部
16 地盤改良部
18 支保工
20 接続部
22 裏込め材

Claims (4)

  1. 複数のトンネルの軸線が相互に平行になるように隣接構築し、前記トンネル間の隣接部分を横断方向に連通させて、前記トンネル間に跨るようにして、前記トンネルの上下に所定の間隔を隔てて、横断方向に延設される剛性桁を設けるトンネル連結工法であって、
    前記トンネルの連結予定個所の外周地盤に地盤改良部を設ける工程と、
    前記地盤改良部の形成前または形成後に、分断した前記剛性桁の両端部を、前記各トンネル内の上下方向に間隔を設けて配置し、前記両端部の外端縁を前記トンネルのセグメントに固定し、かつ、鉛直方向に設けられる支保工により前記両端部を支持する工程と、
    前記連結予定個所の前記各トンネルの側部を撤去し、前記トンネル間の前記地盤改良部の地盤を掘削する工程と、
    前記掘削後に、前記各トンネルの側部間を接続して、前記トンネル同士の側部を連結した閉断面構造とする工程と、
    前記両端部間に中間部を連結形成して、前記剛性桁を完成させ、この後に前記支保工を撤去することを特徴とするトンネル連結工法。
  2. 前記閉断面構造とした後に、前記トンネルの側部間の接続部分の背面側に裏込め充填を行うことを特徴とする請求項1記載のトンネル連結工法。
  3. 前記トンネルは、シールド工法で構築することを特徴とする請求項1または2記載のトンネル連結工法。
  4. 前記トンネルの一方は、道路トンネルの本線部であり、他方のトンネルは、合流用のランプトンネルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のトンネル連結工法。
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