JP4938569B2

JP4938569B2 - トンネル拡幅防護装置と拡幅工法。

Info

Publication number: JP4938569B2
Application number: JP2007175096A
Authority: JP
Inventors: 栗原勝美
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009013627A

Description

本発明は、トンネル拡幅防護装置と工法に関するものである。

交通量の増加などで、既設のトンネルを拡幅する場合がある。
その場合の拡幅方法としては、既設トンネルの中心から左右対称に相似形に広げてゆく方法もあるが、用地の関係で偏心した状態、例えば右半分のみを膨張させる状態で拡幅する場合がある。
いずれの場合でも、拡幅中では掘削した岩塊などが落下してくるから、拡幅掘削中の落石などから通行人や車両をいかに保護するかが問題となる。
そのようなトンネル拡幅防護方法として例えば、通行用のプロテクタの外周に作業台を、またがるように設置し、拡幅作業場所の前進とともに作業台を前進させるような工法が知られている。
なお、以下の記載では「通行人」と記載する場合があるが、煩雑を避けるためであり、「人」だけに限らず「車両」なども含む意味である。

特開２０００−３２８８７１号公報。特開２００３−２３９６７６号公報。

既設のトンネルを拡幅する拡幅作業を分析してみると、掘削作業以外に、モルタルの吹きつけ、鉄筋組み立て、型枠の組み立て、型枠の解体、運搬などの多くの一連の作業が継続する。
しかし通行人に対して直接危害を与える可能性のある作業は拡幅のために既設トンネルの天井や壁部分の岩盤を掘削する工程であり、この工程では掘削した岩塊が落下してきたり、跳ね返ってくる可能性がある。
本発明はそのような工程の分析をもとに、特に危険な掘削作業と、比較的安全度の高い他の作業とは通行人の保護の程度が異なるはずである、という新たな着想のもとになされたものである。
前記したような従来のトンネル拡幅防護装置は、本発明のような着想がないことから、プロテクタの外周に位置するのは「作業台車」や「作業架台」であって、プロテクタの機能を達成するものは存在しない。
また、作業台車だけをプロテクタと分離して、これを新たなプロテクタとして使用するという意図は存在しない。

上記のような課題を解決するために、本発明のトンネル拡幅防護装置は、石に耐える強度を持つ高強度プロテクタと、強度を考慮しない低強度プロテクタとで構成し、高強度プロテクタは、上部と壁面を囲った通路であって、トンネルの拡幅の掘削作業の範囲をカバーするものであり、かつ高強度プロテクタの壁面の下端には車輪を設け、拡幅するトンネル内を移動可能とし、低強度プロテクタは、上部と壁面を囲った通路であって、トンネルほぼ全長の長さを備えたものとして構成し、高強度プロテクタの壁面の高さは、低強度プロテクタの壁面の高さよりも高く構成し、拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周上に、高強度プロテクタをまたがらせて配置したことを特徴とするものである。
また、本発明のトンネルの拡幅方法は、拡幅するトンネルにおける通行人や車両の防護方法であって、前記のトンネル拡幅防護装置を使用し、拡幅掘削を行わない位置のトンネル全長に低強度プロテクタを設置し、拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周にまたがった状態の高強度プロテクタを配置し、拡幅掘削場所では、通行人や車両は外側の高強度プロテクタと、内側の低強度プロテクタとによって二重に保護し、拡幅掘削場所以外では通行人や車両は低強度プロテクタのみによって保護し、拡幅掘削場所の前進とともに、高強度プロテクタだけを前進させ、拡幅掘削作業が終了したら、高強度プロテクタは撤去して回収し、残った低強度プロテクタを、拡幅掘削の終わった場所へ設置し、掘削以外の作業を継続する、トンネルの拡幅工法ことを特徴としたものである。
また、本発明のトンネルの拡幅方法は、一方向に偏って拡幅するトンネルにおける防護方法であって、前記の請求項１記載のトンネル拡幅防護装置を使用し、拡幅掘削を行わない側のトンネル全長に、低強度プロテクタを設置し、拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周にまたがった状態の高強度プロテクタを配置し、拡幅掘削場所では、通行人や車両は外側の高強度プロテクタと、内側の低強度プロテクタとによって二重に保護し、拡幅掘削場所以外では通行人や車両は低強度プロテクタのみによって保護し、拡幅掘削場所の前進とともに、高強度プロテクタだけを前進させ、拡幅側の拡幅掘削が終了したら、高強度プロテクタは撤去して回収し、残った低強度プロテクタを、拡幅掘削の終わった側へ設置し、それまで高強度プロテクタと低強度プロテクタとが位置していた側のトンネルの作業を行う、トンネルの拡幅工法ことを特徴としたものである。

本発明のトンネル拡幅防護装置と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。
＜１＞既設のトンネルの拡幅作業において、その作業の危険の程度を区別して、その程度に応じて「高強度プロテクタ」と「低強度プロテクタ」を使い分ける技術である。
＜２＞落石に十分対抗できる強度の高い高強度プロテクタは高価である。そのような高価な鋼製構造物をトンネルの全長にわったって配置する必要がなく、特に落石などの危険の多い拡幅掘削場所の短い範囲だけに配置することができる。
＜３＞危険の程度の一番高い、拡幅掘削場所では、通行人は外側の高強度プロテクタと、内側の低強度プロテクタとによって二重に保護されていることになり、きわめて安全である。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成。
本発明の装置は、「高強度プロテクタ」１と「低強度プロテクタ」２との組み合わせによって構成する。
ただし高強度、低強度といっても、後述するように相対的なものであり、絶対的なものではない。

＜２＞高強度プロテクタ。
高強度プロテクタ１とは掘削場所における岩塊の落石に対してその付近を通過する人や車両を保護することを目的としたプロテクタである。
したがってその目的に応じた強度を持った構造物となる。
具体的には通路の天井に当たる天井部と、両側の壁部とによって門型に形成した、強度を備えた通路である。
そして壁部の下端には車輪１１を設ける。
この車輪１１は、トンネルの床上に設けたレール１２に搭載してトンネル内部を走行が可能である。
ただしタイヤや無限軌道のような走行装置を設けても同様の機能を達成できる。
この高強度プロテクタ１は、トンネルの全長に応じた長さのものを使用するのではなく、拡幅の掘削作業の範囲だけをカバーする短いものとして構成する。
このように製造価格の高額な、高強度のプロテクタを短いものとすることによって全体の価格を低く抑えることができる。

＜３＞低強度プロテクタ２。
低強度プロテクタ２は、特の岩石の落下の衝撃に耐える、といった大きな強度を考慮することのない、簡易な通路である。
この低強度プロテクタ２も、天井部と両側の壁面から構成した門型の通路であるが、特に低強度プロテクタ２は、ほぼトンネル全長の長さを備えたものとして構成する。
したがって通行人や車両は、拡幅部分の掘削の振動などを原因とした小さな落下物、剥離物、あるいは飛散した吹きつけモルタルなどから保護された状態で低強度プロテクタ２の内部を通って、トンネルを通過することができる。
低強度プロテクタ２の壁面や柱の高さは、高強度プロテクタ１の壁面や柱の高さよりも低く構成する。
また低強度プロテクタ２の両壁面間の幅は、高強度プロテクタ１のそれよりも狭い幅に構成する。

＜４＞両プロテクタの組み合わせ。
上記した構造の低強度プロテクタ２の上部の外周に、高強度プロテクタ１をまたがらせる。
上記したように、低強度プロテクタ２の壁面や柱の高さは、高強度プロテクタ１の壁面や柱の高さよりも低く、低強度プロテクタ２の幅は、高強度プロテクタ１の幅よりも狭いから、低強度プロテクタ２の外周を覆うような状態で、高強度プロテクタ１を設置することができる。
したがって高強度プロテクタ１の存在する位置では、通行人は高強度プロテクタ１と低強度プロテクタ２の二重のプロテクタによって確実に保護されて通行することになる。

＜５＞使用方法。
次に上記の装置の使用方法について説明する。
最初の実施例として、一方向に偏って拡幅するトンネルに使用する場合を説明する。
図２、３では、例えば既設のトンネルＡにおいて、その右側の壁部分、天井部分の掘削部Ｃを掘削して全体を拡幅する場合を例に説明するが、その例に限定されるものではない。

＜６＞低強度プロテクタ２の設置。
拡幅掘削の振動などは、既設トンネルＡの広い範囲に影響する。そのために既設トンネルＡのどこかの位置で、コンクリートの剥離や落下などが生じる可能性もある。
そこで、拡幅しない左側に、既設トンネルＡの全長にわたって低強度プロテクタ２を設置して、万一コンクリートなどが部分的に剥離、落下した場合でも通行人が災害を受けないように考慮する。

＜７＞高強度プロテクタ１の設置。
拡幅する右側では公知の掘削機、積み込み機、運搬機械を使用して岩盤の掘削、積み出しを行う。
前記したようにこの拡幅掘削場所の付近がもっとも危険度の高い位置といえるが、この拡幅掘削場所は日ごとに前進する。
そこで、右側で拡幅掘削を行っている位置の周囲だけでは、低強度プロテクタ２の外周に高強度プロテクタ１をまたがらせて位置させる。
基本的には拡幅のための掘削は右側だけで行っているから、岩塊などはその直下に落下し、左側は安全であるはずである。
しかし掘削時には岩塊などがどのような方向に跳躍するか、掘削機などに当たって反射するか分からない。
そこで拡幅していない左側でも、強度の十分でない低強度プロテクタ２の外周を、落石などに対して十分な強度を備えた高強度プロテクタ１によって囲うことによって安全を期すものである。
ただし前記したように高強度プロテクタ１はトンネルの全長に設置するものではなく、拡幅掘削の影響しそうな範囲だけに設置すれば足りる。

＜８＞高強度プロテクタ１の前進。
拡幅の掘削位置の前進に伴い、低強度プロテクタ２の外周の一部だけに位置する高強度プロテクタ１を前進させる。
その場合にトンネルの床面にレール１２を敷設しておけば、そのレール１２に乗った車輪１１によって高強度プロテクタ１は軽快に移動することができる。
もちろん、車輪１１がゴムタイヤや無限軌道である場合にはレールは不要である。
こうして強度を考慮していない低強度プロテクタ２であっても、拡幅掘削の周囲だけは常に高強度プロテクタ１で包囲されて、落石などの衝撃に耐えることができるように構成する。

＜９＞低強度プロテクタ２を右側へ。
既設トンネルＡの右側の拡幅工事が終端まで到達したら、岩塊の落下などの危険性はなくなる。
そこで、左側に位置していた高強度プロテクタ１の用途は終了したから、トンネル外へ撤去する。
そしてトンネルのほぼ全長にわたって左側に位置していた低強度プロテクタ２を右側へ移動する。
右側の掘削が終了したとはいえ、コンクリートによる被覆などが終わるまでは小さな剥離などの発生の可能性があるから、低強度プロテクタ２によってそれらの事故から通行人を保護するためである。
左側には高強度プロテクタ１、低強度プロテクタ２がなくなるから、拡幅トンネルＢの側壁の裾部分の改修や補強など、岩石やコンクリートの大塊が飛散する可能性のない工事を行う。
こうして既設トンネルＡの拡幅工事を終了する。

＜１０＞他の実施例。
上記の実施例では、本発明の装置を、既設のトンネルを一方向に偏って拡幅するトンネルにおいて使用する場合について説明した。
しかし図４に示すように、既設のトンネルを中心に、左右方向に均等に拡幅するような工事に使用することもできる。
その場合にも岩石の落下してくる特に危険な場所は拡幅掘削場所であり、他の比較的簡易な作業場所では危険度は低い。
そこで上記の実施例と同様に、掘削場所の付近にだけ、低強度プロテクタ２の外周に高強度プロテクタ１を配置して高度な防護を行い、それ以外の位置では低強度プロテクタ２を配置することによって経済的な拡幅工事を行うことができる。

本発明のトンネル拡幅防護装置の実施例の説明図。既設トンネルの右側を拡幅している場合の防護装置の設置状態の説明図。既設トンネルの右側の拡幅が終了した場合の防護装置の設置状態の説明図。拡幅方法の他の実施例の説明図。

符号の説明

１：高強度プロテクタ
２：低強度プロテクタ
Ａ：既設トンネル
Ｂ：拡幅トンネル
Ｃ：掘削部分

Claims

落石に耐える強度を持つ高強度プロテクタと、
強度を考慮しない低強度プロテクタとで構成し、
高強度プロテクタは、上部と壁面を囲った通路であって、
トンネルの拡幅の掘削作業の範囲をカバーするものであり、
かつ高強度プロテクタの壁面の下端には車輪を設け、
拡幅するトンネル内を移動可能とし、
低強度プロテクタは、上部と壁面を囲った通路であって、
トンネルほぼ全長の長さを備えたものとして構成し、
高強度プロテクタの壁面の高さは、低強度プロテクタの壁面の高さよりも高く構成し、
拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周上に、高強度プロテクタをまたがらせて配置したことを特徴とする、
トンネル拡幅防護装置。
拡幅するトンネルにおける通行人や車両の防護方法であって、
請求項１記載のトンネル拡幅防護装置を使用し、
拡幅掘削を行わない位置のトンネル全長に低強度プロテクタを設置し、
拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周にまたがった状態の高強度プロテクタを配置し、
拡幅掘削場所では、通行人や車両は外側の高強度プロテクタと、内側の低強度プロテクタとによって二重に保護し、
拡幅掘削場所以外では通行人や車両は低強度プロテクタのみによって保護し、
拡幅掘削場所の前進とともに、高強度プロテクタだけを前進させ、
拡幅掘削作業が終了したら、
高強度プロテクタは撤去して回収し、
残った低強度プロテクタを、拡幅掘削の終わった場所へ設置し、
掘削以外の作業を継続する、
トンネルの拡幅工法。
一方向に偏って拡幅するトンネルにおける防護方法であって、
請求項１記載のトンネル拡幅防護装置を使用し、
拡幅掘削を行わない側のトンネル全長に、低強度プロテクタを設置し、
拡幅掘削場所の範囲に、低強度プロテクタの外周にまたがった状態の高強度プロテクタを配置し、
拡幅掘削場所では、通行人や車両は外側の高強度プロテクタと、内側の低強度プロテクタとによって二重に保護し、
拡幅掘削場所以外では通行人や車両は低強度プロテクタのみによって保護し、
拡幅掘削場所の前進とともに、高強度プロテクタだけを前進させ、
拡幅側の拡幅掘削が終了したら、
高強度プロテクタは撤去して回収し、
残った低強度プロテクタを、拡幅掘削の終わった側へ設置し、
それまで高強度プロテクタと低強度プロテクタとが位置していた側のトンネルの作業を行う、
トンネルの拡幅工法。