JP5158631B2 - トンネル分岐合流部の築造方法 - Google Patents

トンネル分岐合流部の築造方法 Download PDF

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本発明はトンネルの築造技術に関わり、特に本線トンネルとランプトンネルとの接続部に分岐合流部を築造するための方法に関する。
大規模な道路トンネルの築造に際して本線トンネルとランプトンネルとの接続部に分岐合流部を築造するための工法として、特許文献1〜3に示すようなトンネル工法が提案されている。
これは、分岐合流部の築造予定位置の外側に多数のルーフシールドトンネルを所定間隔をおいて配列した状態で施工するとともに、それらルーフシールドトンネルどうしを連結するように改良ゾーンを形成することによって、分岐合流部の築造予定位置全体を取り囲む大規模なシールドルーフ先受工を先行施工し、その内側において本線トンネルを側方に拡幅するように掘削してランプトンネルを接続するとともに分岐合流部を築造するものである。
特開2007−126878号公報 特開2007−217910号公報 特開2007−217911号公報
特許文献1〜3に示される従来のトンネル工法は大規模な分岐合流部を安全かつ効率的に築造し得るものであり、特に地盤が不安定な都市域において大断面の道路トンネルを築造する際に適用して好適なものではあるが、シールドルーフ先受工を分岐合流部の施工予定位置全体を取り囲むように設けるものであることから、地盤が比較的安定している場合やトンネル断面が比較的小断面であるような場合においてはそのような大規模なシールドルーフ先受工を仮設工事として設けることは過剰な場合もあるので、より簡易な工法の提供も望まれている。
上記事情に鑑み、本発明は特許文献1〜3に示されるようなトンネル工法を基本としつつも、分岐合流部をより簡易にかつ安価に築造し得る有効適切な分岐合流部の築造方法を提供することを目的としている。
本発明は本線トンネルとランプトンネルとの接続部に分岐合流部を築造するためのトンネル分岐合流部の築造方法であって、本線トンネルの側方の分岐合流部の築造予定位置に、該築造予定位置の周囲を取り囲むように前記本線トンネルから発進させた複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で築造し、前記ルーフシールドトンネル内から、前記本線トンネルと該本線トンネルに隣接している前記ルーフシールドトンネルとの間、および互いに隣接している前記各ルーフシールドトンネルどうしの間に、それぞれ凍結工法または薬液注入工法により地盤改良体を互いに連続するように形成することによって、それら一連の地盤改良体および前記各ルーフシールドトンネルとからなるシールドルーフ先受工を施工して、該シールドルーフ先受工および前記本線トンネルによって分岐合流部の築造予定位置を囲繞し、しかる後に、該シールドルーフ先受工の内側において本線トンネルを側方に拡幅するように掘削して分岐合流部を築造することを特徴とする。
特許文献1〜3に示される従来のトンネル工法においては、ルーフシールドトンネルと改良ゾーンとによる大規模なシールドルーフ先受工を本線トンネルおよびランプトンネルの全体を取り囲むように設けるものであったのに対し、本発明においては同様のシールドルーフ先受工を本線トンネルの側方に対してのみ設けることとして、その内側を掘削して本線トンネルを側方に拡幅することによってそこに分岐合流部を築造するので、従来工法に比べてシールドルーフ先受工を大幅に簡略化でき、その施工に要する工費と工期を大きく削減することができ、以て、分岐合流部の施工の合理化を充分に図ることができる。
図1〜図6を参照して本発明の一実施形態を説明する。本実施形態は大規模な道路トンネルの築造に際して、図1に示すように本線トンネル1とランプトンネル2との接続部に分岐合流部3を築造する場合に適用したものである。
その分岐合流部3は、図示左方から本線トンネル1に漸近するランプトンネル2の先端部を本線トンネル1の側部に接続するとともに、その接続部において本線トンネル1を側方に拡幅してそこでの断面寸法を段階的に変化(図示例の場合には左方から右方に向かって2段階にわたって縮小)させたものとされている。
上記構造の分岐合流部3の築造に際しては、図2に示すように4本の小断面のルーフシールドトンネル4を本線トンネル1の側方に近接させて分岐合流部の築造予定位置に施工する。
ルーフシールドトンネル4は図2(b)〜(e)に示すように築造するべき分岐合流部3の断面形状に合わせてほぼその輪郭に沿うように所定間隔をおいて配列した状態で設けるものであり、その施工は図2(a)に示すように本線トンネル1から小断面のシールドマシン(図示せず)を発進させることで行い、特に図示例のように分岐合流部3の築造予定位置の手前側から小断面のシールドマシンを斜め前方に向けて発進させた後に急旋回させて本線トンネル1に沿うように掘進すると良い。
なお、それら4本のルーフシールドトンネル4を施工する際には、可能であれば4台のシールドマシンを使用して全てのルーフシールドトンネル4をほぼ同時に施工することでも良いが、たとえば2台のシールドマシンを使用して2本のルーフシールドトンネル4を先行して施工した後、それらシールドマシンを転用してさらに2本のルーフシールドトンネル4を後行施工することも考えられる。
上記のルーフシールドトンネル4の施工と相前後して、ランプトンネル2の掘進を行い、その先端部を分岐合流部3の築造予定位置(ルーフシールドトンネル4の先端部の位置)にまで到達させる
次に、図3〜図6に示す工程により、各ルーフシールドトンネル4の外側に地盤改良体5を一体に形成して、それら一連の地盤改良体5とルーフシールドトンネル4とからなるシールドルーフ先受工6を施工し、その内側を掘削して本線トンネル1を側方に拡幅することにより分岐合流部3を築造する。
具体的には、図3に示す状態から、図4に示すように本線トンネル1内および各ルーフシールドトンネル4内からそれらの外側の地盤中に凍結管7を打ち込んでその周囲地盤を凍結させることにより、本線トンネル1とそれに隣接しているルーフシールドトンネル4との間、および互いに隣接している各ルーフシールドトンネル4どうしの間に、凍結工法による地盤改良体5をそれぞれ形成(造成)する。
そのような凍結工法により形成される上記の地盤改良体5は、各ルーフシールドトンネル4の外側において自ずと互いに連続するように一体に形成され、かつ本線トンネル1および各ルーフシールドトンネル4に対して自ずと強固に付着したものとなり、したがってそれら一連の地盤改良体5と各ルーフシールドトンネル4の全体によって分岐合流部3の築造予定位置を取り囲む安定かつ堅固なシールドルーフ先受工6が形成され、そのシールドルーフ先受工6と本線トンネル1とにより分岐合流部の築造予定位置が完全に囲繞される。
しかる後、図5に示すようにシールドルーフ先受工6の内側において、本線トンネル1とそれに隣接しているルーフシールドトンネル4との間を掘削し、また互いに隣接しているルーフシールドトンネル4どうしの間を掘削し、そこに分岐合流部の上壁部、側壁部、底壁部となる鉄筋コンクリート造の覆工壁8を施工していく。この際、シールドルーフ先受工6により地盤は安定に支持されるが、必要に応じて本線トンネル1内および各ルーフシールドトンネル4内に適宜の支保工9を設置すれば良い。
以上の工程により本線トンネル1とルーフシールドトンネル4との間、および各ルーフシールドトンネル4間に覆工壁8を施工するとともに、各ルーフシールドトンネル4の内部にも鉄筋コンクリートを一体に打設充填することによって、分岐合流部の覆工壁8の全体を施工した後、図6に示すように本線トンネル1の側壁部のセグメントを解体撤去し、覆工壁8の内側を掘削して本線トンネル1を側方に拡幅すれば分岐合流部3の躯体の完成となる。なお、凍結工法による地盤改良体5はいずれは消失してしまう。
以上で説明した本実施形態の築造方法によれば、分岐合流部3の築造に際してその築造予定位置にシールドルーフ先受工6を施工した後、その内側を掘削して分岐合流部3を築造するので、特許文献1〜3に示される従来工法と同様に分岐合流部3の施工を安全かつ効率的に実施することができる。
特に、従来工法においては本線トンネル1とランプトンネル2の全体を取り囲むような大規模なシールドルーフ先受工を設けるものであったが、本実施形態の築造方法ではシールドルーフ先受工6を本線トンネル1の側方に設けるに留めてそのシールドルーフ先受工6と本線トンネル1の全体で築造予定位置を取り囲む(換言すれば本線トンネル1自体にシールドルーフ先受工6の機能を持たせる)ようにしたので、従来工法に比べてシールドルーフ先受工6を大幅に簡略化でき、したがってその施工に要する工期と工費を大幅に軽減することができる。
また、従来工法においては各ルーフシールドトンネル4を単に仮設的に設けるものであったり、本設トンネル1も分岐合流部3においては最終的に解体撤去されるものであったが、本実施形態では各ルーフシールドトンネル4および本線トンネル1をほぼそのまま分岐合流部3の本設躯体の一部として利用できるから、それらを単に仮設的に設ける場合に比べれば遙かに合理的である。
さらに、ランプトンネル2やルーフシールドトンネル4の施工はいずれも本線トンネル1の施工とは独立に行うことが可能であるから、たとえばランプトンネル2を先行施工したり、あるいはそれら全ての施工を同時並行作業として実施することにより、分岐合流部3も含めてトンネル全体の施工を効率的に実施できて全体工期の短縮を充分に図ることができるし、必要であれば本線トンネル1の供用開始後にそれを供用しながら分岐合流部3を後施工するようなことも可能である。
以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、地盤の状況はもとよりトンネル全体の規模や用途、特に分岐合流部の構造やその断面形状に応じて、たとえば以下に列挙するような適宜の設計的変更や応用が可能である。
上記実施形態ではシールドルーフ先受工6として機能する地盤改良体5を凍結工法により形成することとしたが、それに代えて地盤改良体5を薬液注入工法により形成することも可能であり、その場合の実施形態を図7〜図10を参照して説明する。
図7に示す状態から、図8に示すように各ルーフシールドトンネル4内からその外側の地盤に多数の薬液注入管10を打ち込んで薬液注入を行うことにより、分岐合流部3の築造予定位置を取り囲む地盤改良体5を本線トンネル1および各ルーフシールドトンネル4の外側に一体に設ける。
以降は上記実施形態と同様に、本線トンネル1とそれに隣接しているルーフシールドトンネル4との間、および互いに隣接している各ルーフシールドトンネル4どうしの間を掘削して、図9に示すように分岐合流部の覆工壁8を施工していく。なお、薬液注入工法による地盤改良体5では凍結工法による場合に比べて地盤の変形性能や強度定数の向上は望めないことが通常であるので、その際の頂部掘削は図示しているようにアーチ形状として地盤を安定に支保することが好ましく、最終的にはそこにもコンクリートを充填すれば良い。
図10に示すように覆工壁8全体を完成させた後、その内側を掘削して本線トンネル1を側方に拡幅すれば、上記実施形態と同様に分岐合流部3の躯体の完成となる。なお、薬液注入工法による地盤改良体5はそのまま残置される。
上記各実施形態は築造するべき分岐合流部3の断面形状がほぼ矩形である場合の適用例であるので、シールドルーフ先受工6を4本の小断面のルーフシールドトンネル4によって形成することとし、かつそれら4本のルーフシールドトンネル4を4角形状に配列するものとしたが、ルーフシールドトンネル4の本数やその配列は築造するべき分岐合流部3の断面形状および断面寸法に応じて最適に決定すれば良く、たとえば図11に示すように楕円形状の分岐合流部3を築造する場合にはルーフシールドトンネル4を楕円形状の輪郭に沿うように配列すれば良いし、その所要本数(図示例では5本)は断面形状や断面寸法に応じて適宜増減すれば良い。
本発明の実施形態を示すもので、築造するべき分岐合流部の構造と形態を示す図である。 同、築造予定位置にルーフシールドトンネルを施工した状態を示す図である。 同、分岐合流部の築造工程を示すもので、ルーフシールドトンネルを施工した状態を示す図である。 同、凍結工法による地盤改良体を形成した状態を示す図である。 同、分岐合流部の覆工壁を施工しつつある状態を示す図である。 同、覆工壁の完成状態を示す図である。 同、他の築造工程を示すもので、ルーフシールドトンネルを施工した状態を示す図である。 同、薬液注入工法による地盤改良体を形成した状態を示す図である。 同、分岐合流部の覆工壁を施工しつつある状態を示す図である。 同、覆工壁の完成状態を示す図である。 同、分岐合流部の断面形状が楕円形状である場合の例を示す図である。
符号の説明
1 本線トンネル
2 ランプトンネル
3 分岐合流部
4 ルーフシールドトンネル
5 地盤改良体
6 シールドルーフ先受工
7 凍結管
8 覆工壁
9 支保工
10 薬液注入管

Claims (1)

  1. 本線トンネルとランプトンネルとの接続部に分岐合流部を築造するためのトンネル分岐合流部の築造方法であって、
    本線トンネルの側方の分岐合流部の築造予定位置に、該築造予定位置の周囲を取り囲むように前記本線トンネルから発進させた複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で築造し、
    前記ルーフシールドトンネル内から、前記本線トンネルと該本線トンネルに隣接している前記ルーフシールドトンネルとの間、および互いに隣接している前記各ルーフシールドトンネルどうしの間に、それぞれ地盤改良体を凍結工法または薬液注入工法により互いに連続するように形成することによって、それら一連の地盤改良体および前記各ルーフシールドトンネルとからなるシールドルーフ先受工を施工して、該シールドルーフ先受工および前記本線トンネルによって分岐合流部の築造予定位置を囲繞し、
    しかる後に、該シールドルーフ先受工の内側において本線トンネルを側方に拡幅するように掘削して分岐合流部を築造することを特徴とするトンネル分岐合流部の築造方法。
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