JP4566464B2 - カルバート構築式トンネル工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土木の技術分野に属するものであって、カルバート構築式トンネル工法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築するための一手段にカルバート構築式のトンネル工法がある。既存の当該工法は、あらかじめカルバートを作製しておき、これを埋めて盛土するというものである。かかる工法でトンネルを構築するときは、カルバート頂部の土砂量と盛土の歪差による付加荷重とが鉛直荷重としてカルバートに作用するから、カルバートの剛性を大きくしなければならない。これが施工性を低下させたり構築費を増大させたりする原因になっていた。
【０００３】
特公平６−３９７９８号公報の工法は、その対策のために開発されたものである。この公知工法の場合、カルバートの内空部、カルバートの周壁、路床部、一般部を同時に盛土する。その際、カルバート周壁には、セメント系固化材、石灰などで補強された材料を用い、カルバート周壁の形状をアーチ形にしておく。こうした後は、カルバート内空部の土砂をトンネル掘削方法により排除してカルバートを構築する。
【０００４】
上記公知の工法は、カルバートについて土圧支持用のコンクリート壁を設ける必要がなく、カルバートをあらかじめ作製しておく必要もないから、構築費や施工性の点で有利といえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特公平６−３９７９８号公報の工法にも改善の余地が残されている。その一つは、地盤の強度が乏しい場合に施工上の安全性や構築物の安定性をいかに確保するかということである。この対策が公知工法にはみられない。他の一つは、カルバート周壁、路床部、一般部などを同時に構築することに起因する。このような工法では、カルバート内空部の材料（土砂）が路床材料（補強材料）中に混入するから、路床の機能や強度が低下する。そのため路床の表層部をあとで削り取り、それに見合う路床材を補填するという補正工事が必要になる。さらなる一つは、カルバート内の層を圧縮強度の足りない土砂で形成することに起因する。ちなみにカルバート内の層は、一定の間、覆土層の重圧を受けるカルバート周壁を内部から支持してこれの変形や構造欠陥を防ぐ。ゆえに該層の圧縮強度が不足するときは、カルバート周壁の頂部内周面側に応力が集中し、これに変形や亀裂のような構造欠陥が発生する。強度不足の該層は、また、内部掘削工程においてこれを取り除くときに切羽の崩壊を起こしがちであるから、作業上の安全性も確保しがたい。
【０００６】
【発明の目的】
本発明はかかる技術的課題に鑑み、カルバート構築式トンネル工法について作業の合理性、安定性、安全性をはかりながら構造欠陥のない高強度のトンネルを構築することのできる方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカルバート構築式トンネル工法の一つは、所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。
すなわち当該カルバート構築式トンネル工法は、
基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程とを備えた工法であること、および、
上記基礎掘削工程のときは、地盤を掘削して当該掘削箇所に開削溝を形成すること、および、
上記路体構築工程のときは、開削溝の一部または全部を改良土で埋めて上面に路床用凹部のある改良土製の路体を該埋め込み箇所に構築し、その路体の路床用凹部内に改良土を充填して凹部充填層を形成すること、および、
上記カルバート構築工程のときは、改良土と非改良土とを用い、かつ、強度発現後の上記路体上において、相対的に強度の高い改良土でカルバート周壁を、相対的に強度の低い改良土でカルバート内側の内空充実層をそれぞれ形成するとともに、非改良土によりカルバート外側の覆土層を形成すること、および、
上記カルバート構築工程後の上記路体と上記カルバート周壁については、カルバート周壁が路体上にあってその路体がカルバート周壁の下部両端にわたるものであること、および、
上記内部掘削工程のときは、上記内空充実層を取り除いてカルバート周壁内にカルバート内空部を形成すること
を特徴とする。
【０００８】
本発明に係るカルバート構築式トンネル工法の他の一つは、所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。
すなわち当該カルバート構築式トンネル工法は、
基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程と路床構築工程とを備えた工法であること、および、
上記基礎掘削工程のときには、地盤を掘削して当該掘削箇所に開削溝を形成すること、および、
上記路体構築工程のときには、上記開削溝の一部または全部を改良土で埋めて上面に路床用凹部のある改良土製の路体を該埋め込み箇所に構築するとともに、その路体の路床用凹部内に改良土を充填して凹部充填層を形成すること、および、
上記カルバート構築工程のときには、改良土と非改良土とを用い、かつ、強度発現後の上記路体上において、相対的に強度の高い改良土でカルバート周壁を、相対的に強度の低い改良土でカルバート内側の内空充実層をそれぞれ形成するとともに、非改良土によりカルバート外側の覆土層を形成すること、および、
上記カルバート構築工程後の上記路体と上記カルバート周壁については、カルバート周壁が路体上にあってその路体がカルバート周壁の下部両端にわたるものであること、および、
上記内部掘削工程のときには、上記凹部充填層と上記内空充実層とを取り除いて上記路床用凹部を再現させるとともに上記カルバート周壁内にカルバート内空部を形成すること、および、
上記路床構築工程のときには、路床材料を用いて上記路床用凹部に路床を構築すること を特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明に係るカルバート構築式トンネル工法の一つは、基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程とを備えている。これらのうちのカルバート構築工程では、カルバート周壁とカルバート内側の内空充実層とカルバート外側の覆土層とを同時形成する。この場合に、カルバート周壁だけでなく内空充実層をも改良土でつくるから、内空充実層の強度を十分に確保することができる。この強度ある内空充実層は、覆土層の重圧を受けるカルバート周壁を内部側から支持してこれの変形とか亀裂の発生を防止するから、構造欠陥のないカルバートを構築することができる。一方で内空充実層は、内部掘削工程のときにこれを取り除くものである。このとき、強度ある内空充実層は切羽の崩壊を起こしがたく、したがって作業上の安全性も確保することができる。内空充実層は、また、カルバート周壁と比べた場合に強度が低いから両者が区別しやすく、取り除く作業も容易に行える。
【００１０】
本発明に係るカルバート構築式トンネル工法の他の一つは、基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程と路床構築工程とを備えている。基礎掘削工程では地盤に開削溝を形成し、その後の路体構築工程では開削溝を改良土で埋めて路床用凹部のある路体を構築する。路体構築工程に関していうと、改良土による路体の構築が地盤改良に通じ、路体の上面に形成された路床用凹部が路床の構築スペースになる。しかも路床用凹部は、これを凹部充填層（改良土）で埋めておくのであるから、事後の工程において路床用凹部が変形することやその内部に異物が混入することがない。したがって、これらの工程もカルバートやその関連部分を安全・正確・安定に構築する上で貢献する。この工法におけるカルバート構築工程や内部掘削工程も既述の内容と実質的に同じであるから、構造欠陥のないカルバートの構築を可能にし、内空充実層の取り除きを安全かつ容易なものにする。ただし内部掘削工程では、内空充実層とを取り除いてカルバート内空部を形成するだけでなく、凹部充填層路をも取り除いて路床用凹部を再現させる。路床構築工程のときは、再現した路床用凹部に路床材料を用いて路床を構築する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカルバート構築式トンネル工法の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜図７は本発明工法の一実施形態について、これの各工程を略図で示したものである。これらのうちで、図１は基礎掘削工程、図２は路体構築工程、図３はカルバート構築工程、図４は内部掘削工程、図５はライニング工程、図６は路層構築工程、図７は二次被覆工程をそれぞれ示している。
【００１３】
図１の基礎掘削工程では、地盤Ｇを掘削して開削溝１を形成する。具体的にはパワーショベル・ブルドーザ・キャリオールスクレーパなど周知の掘削用建設機械を用い、所定の掘削ルートに沿って地盤Ｇを掘削する。こうして地盤Ｇに形成された開削溝１は、一例として図示のような断面形状が逆向きの等脚台形をしている。
【００１４】
図２の路体構築工程では、開削溝１の主要部を改良土D1で埋めて路床用凹部２のある路体３を構築する。この場合の改良土D1は、たとえば現場発生土にセメント・石灰・石炭灰のいずれか一つまたは複数を均一混合したものである。これをコンベアなどで開削溝１内に搬入し、周知の建設機械を用いて路体３を構築する。開削溝１の残存空間は土砂たとえば現場発生土で埋める。これで形成されたのが埋戻層４である。埋戻層４は路体３の両側にあってここを埋めている。路体構築工程では、また、路床用凹部２内に改良土D2を充填してそこに凹部充填層５を形成する。この場合の改良土D2は改良土D1と同系のものであるが、改良土D1よりも強度が低い。
【００１５】
図３のカルバート構築工程は上記路体３の強度が発現してから実施する。路体３の強度については、これの構築後、一定期間が経過するという自然時効（養生）で発現する。路体３の強度が発現した後は図３のごとく、改良土D3による内空充実層６、改良土D4によるカルバート周壁７、土砂（例：現場発生土）による一次覆土層８などを路体３上やその隣接地盤上にわたって同時に形成する。具体的にはブルドーザ・スクレーパ・転圧機械・タンピングマシンなどの建設機械を用い、巻き出し、敷き均し、転圧などの作業を行ってこれらを同時形成する。この場合に用いる改良土D3・D4も、たとえば上記のごとく、現場発生土にセメント・石灰・石炭灰のいずれか一つまたは複数を混ぜて作製したものである。けれども改良土D4は改良土D3よりも強度が高い。
【００１６】
ちなみに各改良土D1〜D4の強度（一軸圧縮強度）についていうと、Ｄ２≦Ｄ３≦Ｄ４なる式とＤ２≦Ｄ３≦Ｄ１なる式とを満足させることが望ましい。この関係は基礎に要求される強度やカルバート周壁７に要求される強度によって変わることもあるが、D2やD3の強度がD1やD4の強度を上回ることはない。
【００１７】
図４の内部掘削工程では凹部充填層５や内空充実層６を取り除き、路床用凹部２を再現させたりカルバート内空部９を形成したりする。具体的には周知の掘削機械を用いて凹部充填層５や内空充実層６を削り取り、その削り取ったものを周知の運土手段で外部に運び出す。この場合に既述の改良土D2・D3からなる凹部充填層５や内空充実層６は、強度面からみた安全性が高い。
【００１８】
図５のライニング工程では、カルバート周壁７の内面にライニング層１０を形成する。このラインニング層１０は、代表的一例として鉄筋コンクリート（ＲＣ）でつくるが、これ以外のものとして、無筋コンクリート・プレキャストコンクリート・樹脂など覆工できるものならばよい。
【００１９】
図６の路層構築工程では、路床用凹部２の上に路床１１や路盤１２を形成し、その上に舗装１３を施す。ちなみに路床１１は砕石・良質砂・セメント処理工などの周知材料で形成し、路盤１２も砕石・セメント処理工などの非塑性材料（周知）を用いて形成する。舗装１３はアスファルト舗装またはコンクリート舗装のようなものである。この場合の路層構築工程は路床１１をも形成するから、路床構築工程も含んでいる。
【００２０】
図７の二次盛土工程では一次盛土層８の上に二次盛土層１４を形成する。すなわち、周知の建設機械を用いてに二次盛土層１４を一次盛土層８の上形成する。二次盛土層１４もたとえば現場発生土からなる。この二次盛土工程は場合により省略することがある。
【００２１】
基礎掘削工程や路体構築工程はカルバート構築工程に先行するものである。そのうちの路体構築工程については、改良土による路体の構築が地盤改良に通じ、路体の上面に形成された路床用凹部が路床の構築スペースになる。しかも路床用凹部は、これを凹部充填層（改良土）で埋めておくのであるから、事後の工程において路床用凹部が変形することやその内部に異物が混入することがない。したがって、これらの工程もカルバートやその関連部分を安全・正確・安定に構築する上で貢献し、補正工事を行わねばならない不合理もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明工法の一実施形態についてこれの基礎掘削工程を略示した断面図である。
【図２】本発明工法の一実施形態についてこれの路体構築工程を略示した断面図である。
【図３】本発明工法の一実施形態についてこれのカルバート構築工程を略示した断面図である。
【図４】本発明工法の一実施形態についてこれの内部掘削工程を略示した断面図である。
【図５】本発明工法の一実施形態についてこれのライニング工程を略示した断面図である。
【図６】本発明工法の一実施形態についてこれの路層構築工程を略示した断面図である。
【図７】本発明工法の一実施形態についてこれの二次盛土工程を略示した断面図である。
【符号の説明】
Ｇ 地盤
１ 開削溝
２ 路床用凹部
３ 路体（改良土D1）
４ 埋戻層
５ 凹部充填層（改良土D2）
６ 内空充実層（改良土D3）
７ カルバート周壁（改良土D4）
８ 一次覆土層
９ カルバート内空部
１０ ライニング層
１１ 路床
１２ 路盤
１３ 舗装
１４ 二次覆土層

Claims (2)

1. 基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程とを備えた工法であること、および、
   上記基礎掘削工程のときには、地盤を掘削して当該掘削箇所に開削溝を形成すること、および、
   上記路体構築工程のときには、上記開削溝の一部または全部を改良土で埋めて上面に路床用凹部のある改良土製の路体を該埋め込み箇所に構築するとともに、その路体の路床用凹部内に改良土を充填して凹部充填層を形成すること、および、
   上記カルバート構築工程のときには、改良土と非改良土とを用い、かつ、強度発現後の上記路体上において、相対的に強度の高い改良土でカルバート周壁を、相対的に強度の低い改良土でカルバート内側の内空充実層をそれぞれ形成するとともに、非改良土によりカルバート外側の覆土層を形成すること、および、
   上記カルバート構築工程後の上記路体と上記カルバート周壁については、カルバート周壁が路体上にあってその路体がカルバート周壁の下部両端にわたるものであること、および、
   上記内部掘削工程のときには、上記内空充実層を取り除いて上記カルバート周壁内にカルバート内空部を形成すること
   を特徴とするカルバート構築式トンネル工法。
2. 基礎掘削工程と路体構築工程とカルバート構築工程と内部掘削工程と路床構築工程とを備えた工法であること、および、
   上記基礎掘削工程のときには、地盤を掘削して当該掘削箇所に開削溝を形成すること、および、
   上記路体構築工程のときには、上記開削溝の一部または全部を改良土で埋めて上面に路床用凹部のある改良土製の路体を該埋め込み箇所に構築するとともに、その路体の路床用凹部内に改良土を充填して凹部充填層を形成すること、および、
   上記カルバート構築工程のときには、改良土と非改良土とを用い、かつ、強度発現後の上記路体上において、相対的に強度の高い改良土でカルバート周壁を、相対的に強度の低い改良土でカルバート内側の内空充実層をそれぞれ形成するとともに、非改良土によりカルバート外側の覆土層を形成すること、および、
   上記カルバート構築工程後の上記路体と上記カルバート周壁については、カルバート周壁が路体上にあってその路体がカルバート周壁の下部両端にわたるものであること、および、
   上記内部掘削工程のときには、上記凹部充填層と上記内空充実層とを取り除いて上記路床用凹部を再現させるとともに上記カルバート周壁内にカルバート内空部を形成すること、および、
   上記路床構築工程のときには、路床材料を用いて上記路床用凹部に路床を構築すること を特徴とするカルバート構築式トンネル工法。

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