JP4634363B2

JP4634363B2 - 多連円弧トンネルの施工方法

Info

Publication number: JP4634363B2
Application number: JP2006334533A
Authority: JP
Inventors: 泰夫西田; 義則西田; 吉生安部; 裕雄清水
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: JP2008144510A

Description

本発明は、少なくとも３連以上の多連円弧トンネルの施工方法に係り、特にパイプルーフにて土圧を支持しながらトンネル同士を繋ぐ接合体をＲＣ造にて施工するに際し、工期の大幅な短縮を図ることのできる多連円弧トンネルの施工方法に関するものである。

地下道路トンネルのランプ部をはじめとして地中にてトンネルを接合することによって断面が多連円弧状のトンネルを施工する方法として、従来は大規模な開削工法が適用されてきたが、用地確保、地上交通への影響、工期の長期化とそれに伴う工費の増大などから、より安全かつ経済的なトンネル接合方法が切望されており、建設各社が検討／開発を進めている。

上記する多連円弧トンネルの施工方法の実施例として、例えば、間隔を置いて併設した２つのトンネルを先行施工し、双方のトンネル間を円弧状のパイプルーフ（いわゆる曲線パイプルーフ）で繋ぐとともにパイプルーフ間を鉛直方向の支保工にて支持し、上方のパイプルーフ直下を掘削しながらトンネル同士を繋ぐ例えばＲＣ造の本設接合体を構築し、双方のトンネル同士を連通させ、トンネル内に本設構造躯体を施工する技術がある。この方法では、トンネル同士を繋ぐ本設接合体のコンクリートが硬化し、所要の強度を発現するまでは上下のパイプルーフ間に仮設された鉛直支保工を撤去することができない。この鉛直支保工はパイプルーフがトンネルと接合される部位付近に設けられることから本設構造体（本設の床版等）と干渉することは必至であり、したがって、接合体のコンクリートの強度発現を待ち、さらにその後の支保工撤去を待ってはじめて本設構造体の構築に移行することとなる。そのため、工期の長期化は否めず、工期を短縮する施工技術（急速施工技術）が切望されていた。

そこで、接合体のコンクリート強度発現を待たずに鉛直支保工を残置した状態で、すなわち鉛直支保工を巻き込む態様で本設構造体を施工する方法が考えられる。しかし、この方法では、鉛直支保工が本設構造体（の床版等）を貫通する部位ごとに箱抜き施工をおこなう必要が生じ、大断面区間延長が長くなると、この箱抜き施工部位も多数となって施工手間を要し、その結果として工費増を齎すこととなって得策とは言えない。

なお、上記する多連円弧トンネルではなく、単円トンネル内に効率的に本設用の床版を構築する方法として特許文献１に開示の技術を挙げることができる。この技術は門型プレキャスト部材を設置するとともに、その両端からトンネル内周面に延びる水平プレキャスト部材を設置し、この上方に作業台車を搭載し、門型プレキャスト部材および水平プレキャスト部材を作業通路とし、該プレキャスト部材をトンネル軸方向に順次設置して本設用床版を構築するものである。

特開２００３−１２０１９４号公報

上記する特許文献１に開示のトンネルの構築方法は単円トンネルを対象としたものであり、上記する課題、すなわち、パイプルーフを使用した多連円弧トンネルの施工において、パイプルーフを支持する鉛直支保工が本設構造体と干渉する結果、本設接合体のコンクリート強度発現を待ち、支保工撤去を待った後に本設構造体の構築に移行することで工期が長期化するといった課題、および箱抜き工法等を採用することで工費が嵩むといった課題を解決することはできない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、パイプルーフを使用した多連円弧トンネルの施工において、パイプルーフを支持する鉛直支保工が本設構造体と干渉する場合でも、短い工期でかつ工費を高騰させることなく多連円弧トンネルを構築することのできる多連円弧トンネルの施工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による多連円弧トンネルの施工方法は、２以上の併設するトンネルを構築し、該トンネル同士をその上下で円弧状のパイプルーフで繋ぐとともに上下のパイプルーフ間に延びる支保工を設置し、該パイプルーフとトンネルで包囲された領域の地盤を掘削するとともに該パイプルーフの内側に前記トンネルを繋ぐ接合体を形成するコンクリートを打設し、前記コンクリートの硬化に並行して、前記支保工に干渉しない領域に縁切りされた複数の本設構造体の分割体を構築し、前記コンクリートの硬化後に前記支保工を撤去し、前記分割体同士を繋いで本設構造体の一部または全部の施工が完了するものである。

多連円弧トンネルとは、例えば２つの円形トンネルと該トンネル同士を上下の円弧状の接続部にて繋いでなるトンネルのことであり、そのほかにも、間隔を置いて併設する３つの円形トンネル（例えば第１トンネル、第２トンネル、第３トンネルという）において、第１トンネルと第２トンネル、第２トンネルと第３トンネルをそれぞれ上下の円弧状の接続部にて繋いでなるトンネルなどを意味している。また、この施工方法は、トンネルの分合流部の拡幅部（本線トンネルとランプトンネルとが接続する区間）や、地下鉄路線と駅舎との接続部、各種地下施設を収容するための広範な地下空間等がその用途である。

まず、併設する被接続トンネルをシールド工法もしくは推進工法にて並行して施工し、もしくは順次施工する。このトンネルは鋼製セグメントや鋼製函体などから構成されており、たとえば鋼製セグメントには予めパイプルーフ挿通用の挿通孔を設けておくこともできる。

地下水以深にてトンネルが施工される場合には、パイプルーフ施工に先行して地盤改良にて止水層が造成され、その後に一方のトンネル内から湾曲したパイプルーフ用の鋼管が地盤内に挿入され、他方のトンネルにおける対応箇所にてこの鋼管が受け取られる。この状態で一つの鋼管が双方の鋼殻に溶接やボルト接合等されることによって固定され、パイプルーフとトンネル鋼殻との接続が図られる。このパイプルーフ用の鋼管は拡幅断面施工区間に亘って所定ピッチごとに、もしくは隙間なくトンネル間に掛け渡されて土圧（土水圧）を支保する。このパイプルーフの施工後、またはパイプルーフの施工に先行して、パイプルーフと双方のトンネルの接合部（近傍）に、上下のパイプルーフ間に延びる鉛直支保工を設置する。この鉛直支保工は、Ｈ型鋼材、Ｉ型鋼材、鋼管（角鋼管）、プレキャストＲＣ柱等を使用でき、例えば３連円弧トンネルでは、断面視で２本の鉛直支保工が設置され、縦断的（トンネル軸方向）にはこの支保工が所定間隔ピッチで配設される。

支保工設置後、パイプルーフとトンネルで包囲された領域の地盤をバックホーや人力にて掘削し、上方パイプルーフの下方にトンネル同士を繋ぐ円弧状の接合体を構築する。この接合体は円弧方向に延びる引張材（鉄筋、ＰＣ鋼材等）およびトンネル軸方向に延びる引張材と、コンクリートとからなるＲＣ構造体からなる。

本発明の施工方法では、この接合体のコンクリートを打設した後に、その強度発現を待たずして本設構造体の施工をおこなう。具体的には、ＲＣ造もしくは鋼製の本設構造体を複数の分割体に分割し、この分割体は上記鉛直支保工と干渉しないような形状および寸法に設定しておく。例えば、３連円弧トンネルが道路トンネルの場合には、断面視で２本の鉛直支保工の内部とその外部に該鉛直支保工に干渉しない３基の分割体を施工する。

接合体のコンクリートが所要の強度を発現し、鉛直支保工を撤去して土圧を該接合体に盛り替えた後に、撤去前の鉛直支保工が存在していた未施工箇所に本設構造体を施工する。

本発明の施工方法によれば、パイプルーフを使用した多連円弧トンネルの施工に際し、パイプルーフを支持する鉛直支保工が存在しても、本設構造体を鉛直支保工に干渉しない複数の分割体から構築することにより、接合体のコンクリートの強度発現と並行して本設構造体の施工をおこなうことができるため、工期の短縮を図ることが可能となる。また、複数の分割体を繋ぐ構造としても工費を大幅に増加させることにはならない。

また、本発明による多連円弧トンネルの施工方法の好ましい実施の形態は、前記分割体がプレキャスト部材からなることを特徴とするものである。

上記する分割体を工場製作もしくは現場ヤード製作されたプレキャスト部材とすることで、工期のさらなる短縮が図られる。この場合には、接合体のコンクリートを早強コンクリートとすることで、工期短縮をより促進できる。

また、上記分割体が工事用通路として使用されることで、トンネル内工事の施工効率が高められ、分割体がプレキャスト部材からなる場合には、工事用通路が早期に確保されることで施工効率の一層の向上が見込まれる。

工事用通路としての使用態様としては、分割体の上床版上に２条のレールがトンネル軸方向に敷設され、このレールに門型クレーンが案内されながら次のプレキャスト製分割体を搬送するといった形態などがある。

以上の説明から理解できるように、本発明の多連円弧トンネルの施工方法によれば、パイプルーフを使用するとともにトンネル同士をＲＣ造の接合体で繋ぐ施工方法において、パイプルーフを支持する鉛直支保工がトンネル内に存在した状態でも、該鉛直支保工に干渉しない複数の分割体を接合体のコンクリートの強度発現と並行して施工することにより、従来の施工方法に比して工期を格段に短縮することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は順に本発明の３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図７は図６のＶＩＩ部の拡大図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。なお、図示するトンネルはシールド工法によって構築された鋼製セグメントから構成されるものであるが、推進工法による鋼製函体からトンネルが構成されてもよいことは勿論のことである。さらに、施工されるトンネルは４連以上の円弧トンネルであってもよい。

図１は、不図示の２台のシールド機が並行して、または１台のシールド機が順次掘進しながら鋼製セグメントＳ，…からなるセグメントトンネル１，２が所定間隔を置いて地盤Ｇ内に施工された状況を示している。パイプルーフの施工に先んじて、該パイプルーフ３，３’設置部位近傍にパイプルーフ３，３’とこれに接続するトンネル部位を支持するための鉛直支保工５１，５１が設置され、さらには、別途の支保工（斜材５２）にて支持されている。この鉛直支保工５１には、Ｈ型鋼材、Ｉ型鋼材、鋼管（角鋼管）、プレキャストＲＣ柱等を使用することができる。

次いで、図２に示すように、パイプルーフ施工に先行して止水用の地盤改良層４，４’が造成され、トンネル１，２の長手方向には、所定間隔をおいてパイプルーフ用の湾曲した鋼管３，３’が施工される。

鋼管３，３’は、双方のトンネル１，２における対応する鋼製セグメントＳ，Ｓの所定位置に鋼管挿通用の不図示の挿通孔がそれぞれ設けられていて、一方のトンネルの挿通孔を介して地盤Ｇ内に挿入（押し出）されるとともに他方のトンネルの挿通孔を介して地盤Ｇ内から受け取られることで双方のトンネル間にパイプルーフが仮設される。図２では、移動台座５３上に載置された押し出し用マシンＭにてトンネル２側からトンネル１側に向って湾曲した鋼管３を押し出している状況を示している。なお、下方に設置される鋼管３’も同様の施工方法にて双方のトンネル間に仮設される。

なお、上記鋼管３，３’のより具体的な地盤内挿入方法は、鋼管３，３’の先端開口部から不図示の回転ビットを挿通させ、この回転ビットに連通するノズルを介して高圧水を地盤内に噴射しながら地盤を穿孔して鋼管３，３’を地盤内に挿入していく。また他の方法として、泥水の循環によって鋼管３，３’を地盤内に挿入する方法であってもよい。

パイプルーフ３，３’が施工された後に、上方のパイプルーフ３の下方と下方のパイプルーフ３’の上方にトンネル１，２を繋ぐ接合体６，６’を構築する。その具体的な施工方法は、円弧方向およびトンネル軸方向に延びる不図示の引張材（鉄筋、ＰＣ鋼材等）を配設し、コンクリートを一方または双方のトンネル内から打設することによって施工される。なお、接合体６，６’を構成する円弧方向に延びる引張材の端部はトンネルの鋼殻Ｓにナット固定ないしは溶接固定等されることで接続される。

接合体６，６’のコンクリート打設後、その硬化を待たずしてトンネル内の本設構造体の構築を開始する。図では、地下道の路版（床版）を構築する実施例を示している。この路版は、大きく３つの分割体と各分割体を繋ぐ床版から構成される。

図３においては、分割体の一つであるプレキャストＬ型床版７３が不図示の坑口側から順次設置されている状況を示している。プレキャストＬ型床版７３上は、移動式門型クレーン９１の移動足場として使用され、プレキャストＬ型床版７３をトンネル軸方向に設置しながら新たなプレキャストＬ型床版７３上に移動式門型クレーン９１が移動して次のプレキャストＬ型床版７３を設置していく。このプレキャストＬ型床版７３は、その脚部（側壁）の下端がフーチング７１を介してトンネルの鋼殻Ｓに固定され、床版端部は先行してトンネル内周側に固定されたブラケット７２に固定される。

図３からも明らかなように、このプレキャストＬ型床版７３は鉛直支保工５１と干渉しない形状および寸法に成形されている。

次いで図４に示すように、トンネル１，２を連通するに不要な鋼殻Ｓ，…を撤去し、２本（２列）の鉛直支保工５１，５１間において、該鉛直支保工５１，５１に干渉しない形状および寸法のプレキャスト門型床版７４をプレキャストＬ型床版７３と同様の方法で順次設置していく。このプレキャスト門型床版７４の両脚部（側壁）下端と鋼殻Ｓとの接合部にもコンクリート製フーチング７１，７１が施工される。

次いで図５に示すように、プレキャスト門型床版７４が拡幅区間の全部または一部まで設置された段階で図中右側の鉛直支保工５１を撤去し、プレキャスト門型床版７４とプレキャストＬ型床版７３とを繋ぐプレキャスト床版７５を設置する。なお、この鉛直支保工５１の撤去の際には、既に接合体６，６’のコンクリートが硬化して所要の強度が発現しており、パイプルーフが支持していた土圧を接合体６，６’に盛り替え可能な状態となっている。

次いで図６に示すように、図５で残置していた鉛直支保工５１を撤去し、中央のプレキャスト門型床版７４とトンネル２の内周側（に固定されたブラケット７２）との間にプレキャスト床版７６を順次設置していくことで、本設構造体を構成する路版の構築が完了する。なお、プレキャスト門型床版７４の両端部７４ａ，７４ａがプレキャスト床版７５，７６を受ける構造となっており、床版と脚部（側壁）の間の逆打ち施工を排除することができる。

図７はプレキャストＬ型床版７３と鋼殻Ｓとの接続構造、およびプレキャストＬ型床版７３とプレキャスト床版７５との接続構造を模式的に示した図である。

プレキャストＬ型床版７３の脚部７３ａ（側壁）の端部と鋼殻ＳとはＬ型鋼７７を介してボルト接続され、このＬ型鋼７７およびボルトをコンクリートフーチング７１が巻き込むように施工されている。

一方、プレキャストＬ型床版７３とプレキャスト床版７５とは、図８に示す平面図のように双方の床版端部から床版用の鉄筋端部がリング筋７５ａ、…、７３ｂ１、…として突出しており、双方のリング筋７５ａ、７３ｂ１を図７に示すようにラップさせた姿勢で、かつ、プレキャストＬ型床版７３の受け部７３ａ１にてプレキャスト床版７５の端部を支持した姿勢で、不図示の無収縮モルタル等を接合部７８に充填硬化させることにより双方の床版を強固かつ迅速に接続することができる。

路盤を上記施工手順にて複数の分割体から構築した後に、図６に示すように上部の本設構造体（ＲＣ造、鋼製、またはその複合構造）を構築して３連円弧トンネルならなる地下道の分合流部が施工される。

例えば図６に示すトンネル１が本線トンネル、トンネル２がランプトンネルの場合には、プレキャストＬ型床版７３、プレキャスト門型床版７４とプレキャスト床版７５が設置され、所要の本設構造躯体が施工された段階でランプトンネル側の本設構造体の完成を待たずして本線トンネルの供用を開示することができる。

なお、分割体は、図示する本設路盤用のプレキャスト床版のみならず、ボックスカルバートや多層の床版と側壁および上床版および下床版からなる筐体などであってもよく、さらに、かかる分割体がプレキャスト部材でなく、現場施工される実施例であってもよい。上記施工方法により、上記地下道の分合流部以外にも、多連円弧状の大断面トンネルからなるライフライン施設や地下ショッピングセンターなどを急速施工することができる。

本発明の多連円弧トンネル（３連円弧トンネル）の施工方法によれば、接合体のコンクリートの硬化を待たずして、パイプルーフを支保する鉛直支保工を残置した状態でトンネル内の本設構造体の構築を開始することができるため、工期の大幅な短縮を図ることが可能となる。また、本発明の施工方法では、本設構造体を複数の分割体に分割し、その一部を簡易な接続方法にて接続することから、工費を高騰させることもない。

なお、多連円弧トンネル（３連円弧トンネル）の施工方法として、２つ（２以上）の併設するトンネル１，２を構築し、トンネル１，２同士をそれらの周側上方のみで円弧状のＲＣ造接合体で繋ぎ、トンネル１，２の周側下方では水平に延設するＲＣ造接合体にてトンネル同士を繋ぐ方法（構成）であってもよい。さらには、トンネル１，２同士を双方の一部がラップするように施工しておき、双方の周側上方のみ、または上下にて円弧状接合体で繋いで３連（多連）円弧トンネルを施工する方法（構成）であってもよい。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

本発明の３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図１に続いて３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図２に続いて３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図３に続いて３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図４に続いて３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図５に続いて３連円弧トンネルの施工方法を説明した断面図である。図６のＶＩＩ部の拡大図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。

符号の説明

１、２…セグメントトンネル、３，３’…鋼管、４，４’…地盤改良層、５１…鉛直支保工、６，６’…接合体、７３…プレキャストＬ型床版（分割体）、７４…プレキャスト門型床版（分割体）、７５，７６…プレキャスト床版（分割体）、９１…門型クレーン、１００…３連円弧トンネル、Ｓ…セグメント（鋼殻）、Ｇ…地盤

Claims

２以上の併設するトンネルを構築し、該トンネル同士をその上下で円弧状のパイプルーフで繋ぐとともに上下のパイプルーフ間に延びる支保工を設置し、該パイプルーフとトンネルで包囲された領域の地盤を掘削するとともに該パイプルーフの内側に前記トンネルを繋ぐ接合体を形成するコンクリートを打設し、
前記コンクリートの硬化に並行して、前記支保工に干渉しない領域に縁切りされた複数の本設構造体の分割体を構築し、前記コンクリートの硬化後に前記支保工を撤去し、前記分割体同士を繋いで本設構造体の一部または全部の施工が完了する、多連円弧トンネルの施工方法。
前記分割体が、プレキャスト部材からなる請求項１に記載の多連円弧トンネルの施工方法。
前記分割体が工事用通路に使用される請求項１または２に記載の多連円弧トンネルの施工方法。