JP6177468B1

JP6177468B1 - 供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法

Info

Publication number: JP6177468B1
Application number: JP2017000008A
Authority: JP
Inventors: 達之助森崎; 己知人冨高; 聡松川; 英比古堀内
Original assignee: 寿建設株式会社
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2037-01-02
Also published as: JP2018109303A

Abstract

【課題】片側交互通行を維持しながらインバートの一体施工を行ない、強度と耐久性に優れた供用中のトンネルのインバートの打替え工法を提供する。【解決手段】本発明は片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、地面を掘削してインバートを交互に撤去して空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面にコンクリートを打設してインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成るものである。【選択図】図１

Description

本発明は、一般車両が通行する供用中のトンネルを交通止めすることなくインバートの設置または打替え工法に関するものである。

供用中のトンネルにおいて、膨張性地山の膨張や地山強度の低下や劣化により路面に変状をきたし、トンネルの建設時に設置したインバートの打替えが必要になる個所がある。また同様の理由でインバートが設けられていない路面に変状をきたし新たにインバートの設置が必要になる個所がある。

路面変状の原因は、膨張性地山の膨張や、地山強度の低下や劣化の他に、左右分割施工（片側半断面施工）によるものがある。インバートを全断面一体に形成することは理想であるが、これはトンネル掘削を中断して行なわなければならないことから、インバートを形成する時に、コンクリートを片側ずつ打設する左右分割施工が多く行われている。しかしながらこの左右分割施工は、中央部に継ぎ目ができ強度が低下する問題がある。またコンクリートの打設に代わり、湾曲したコンクリートブロックを片側ずつ設置して、全体を湾曲させる工法（特許文献１）もある。しかしながら何れにしてもインバートが一体施工でないので強度が低い問題があった。

更に設計段階の工程を見込んでいないことも原因と考えられる。例えばインバート部分のコンクリートを打設した後に、養生に時間がかかるため所定の強度に達する前に外力によりひび割れを発生させ構造を弱体化させる場合や、インバート上に路床材を埋め戻した場合の必要圧縮強度について、明確な規定がないため、搬入車両の輪荷重や転圧作業の荷重による原因も考えられる。

これらの原因を勘案するとインバートの打替えまたは設置にあたっては、全断面で施工することが最適であるが、交通規制の問題をクリアするためにはインバート桟橋という設備を使用する方法（特許文献２）がある。この桟橋を用いて桟橋を左右にスライドさせた場合、桟橋の路面が高いため、トンネル断面のサイズによっては建築限界の制限から掘削作業断面の確保や一般通行車両の通行断面確保に支障をきたす問題がある。また特許文献１のように片側ずつ施工して交互通行させれば交通を遮断することなく施工できるが、左右分割施工ではインバートを全断面一体施工できない問題があった。

特開２０００−１４５３９０特開２００３−２７８４９８

本発明は上記問題を改善し、片側交互通行を維持しながらインバートの全断面一体施工を行ない、強度と耐久性に優れた供用中のトンネルのインバートの打替えまたは設置する工法を提供するものである。

本発明の請求項１記載の供用中のトンネルのインバートの設置工法は、路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの設置において、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して交互に空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の供用中のトンネルのインバートの打替え工法は、路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの打替えにおいて、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して既設のインバートを交互に撤去して空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載の供用中のトンネルのインバートの打替え工法は、路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの打替えにおいて、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して既設のインバートを交互に撤去して空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面に吹付けコンクリートを湾曲して吹付ける工程と、吹付けコンクリートの上にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項４記載の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法は、請求項１または２、若しくは３において、更に地面を掘削して中央排水溝を撤去する工程の前に、バイパス水路に切換える工程と、インバートを形成する工程の後に、中央排水溝を設置して、路床材を埋め戻してから中央排水溝を設置してバイパス水路を切換える工程とから成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項５記載の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法は、請求項１または２、若しくは３において、更に打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程で、左右の横桁を一体に接合または接触させ、この左右一体となった横桁の両端部をアーチ形の覆工コンクリートの下部両端に接触させて切りばりを兼用したことを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の供用中のトンネルのインバートの設置工法によれば、建設時にインバートのないトンネルに新たにインバートを設置する場合で、覆工板上を一般車両通行の必要幅員を左右および中央部で常に確保して、全面通行止めすることなく施工することができる。しかも左右分割施工に比べて、継ぎ目のないインバートの全断面一体施工が可能で、しかもインバートがＨ形鋼などの杭で補強されているので強度と耐久性に優れた新たなインバートを形成して路面の変状を長期間に亘って防止することができる。また長距離区間を連続施工した場合、複数の作業工程を同時に施工が可能で、手待ち時間を少なくして、効率的且つ経済的に安価に施工することができる。

本発明に係る請求項２記載の供用中のトンネルのインバートの打替え工法によれば、既設のインバートを交互に撤去して、新たにインバートを打設する工法で、請求項１と同様に、強度と耐久性に優れた新たなインバートを形成して路面の変状を長期間に亘って防止することができる。

本発明に係る請求項３記載の供用中のトンネルのインバートの打替え工法によれば、既設のインバートを打替えして、吹付けコンクリートを施工し、インバートを形成する場合で、インバートを施工する前に、掘削した空間部の底面は吹付けコンクリートを施工することにより、掘削後、早期にトンネルの強度を上げて安定させることができる。更に請求項１と同様の効果が得られる。

また請求項４記載の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法によれば、中央排水溝のあるトンネルの場合には、中央排水溝の撤去やバイパス水路の設置、水路の切換え、中央排水溝の設置などの工程を付加して、工事中にトンネル内に流入する地下水を排水することができる。

また請求項５記載の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法によれば、トンネルを形成する覆工コンクリートがインバートの除去に伴い、横桁が水平方向に変状するのを防止する切りばりを兼ねることができる。

本発明の実施の一形態による供用中のトンネルのインバートの打替えに工法を順次示すもので（Ａ）は左側の舗装を撤去して路床材を露出させ、この上を仮舗装した状態を示す断面図、（Ｂ）は右側の舗装を撤去して路床材を露出させ、この上を仮舗装した状態を示す断面図、（Ｃ）は左側の路床材に杭を打設した状態を示す断面図、（Ｄ）は右側の路床材に杭を打設した状態を示す断面図である。（Ｅ）は左側の杭の杭頭に横桁を取付け、これと直交して複数枚の覆工板を敷設した状態を示す断面図、（Ｆ）は右側の杭の杭頭に横桁を取付け、これと直交して複数枚の覆工板を敷設した状態を示す断面図、（Ｇ）は左側の路床材と既設の左側のインバートを掘削して空間部を形成した状態を示す断面図で、（Ｈ）は右側の路床材と既設の右側のインバートを掘削して空間部を形成し、覆工板を敷設した状態を示す断面図である。（Ｉ）は中央側に覆工板を敷設し、空間部の底面に吹付けコンクリートを左右全面に吹付けた状態を示す断面図、（Ｊ）は吹付けコンクリートの上にコンクリートを左右全面に打設して新たなインバートを全断面一体に形成した状態を示す断面図で、（Ｋ）はインバートの上に新たな中央排水溝を設置した状態を示す断面図、（Ｌ）は左側のインバートの上の空間部を路床材で埋め戻し、この上を仮舗装した状態を示す断面図である。（Ｍ）は右側のインバートの上の空間部を路床材で埋め戻し、この上を仮舗装した状態を示す断面図で、（Ｎ）は左右全面を舗装すると共に監査路を形成した状態を示す断面図である。杭頭に横桁を取付け、この上に複数枚の覆工板を敷設した状態を示す平面図である。

以下、既設のインバートを打替えして、吹付けコンクリートを施工し、インバートを形成する場合の、本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して説明する。路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートを打替えする場合について詳細に説明する。図１（Ａ）に示すように供用中のトンネル１は、アーチ形の覆工コンクリート２の底部に湾曲したインバート３が一体に形成され、インバート３の上に路床材４が盛られ、この上に路盤材５を介してコンクリートの舗装６が形成されている。舗装６の中央部の下には中央排水溝７が埋設され、更に舗装６の右端の覆工コンクリート２の横に監査路８が設けられている。

このトンネル１において、先ず第１工程で図中左側（一方の片側）の舗装６を撤去し路床材４を露出させ、この上を仮舗装する。この時、既設の図中右側（他方の片側）の舗装６は一点鎖線の枠で囲った一般車両通行帯１０となり走行が可能である。

次に図１（Ｂ）に示すように、第２工程で右側の舗装６を撤去して路床材４を露出させ、この上を仮舗装する。この第２工程では左側が一般車両通行帯１０となる。この後、図１（Ｃ）に示すように第３工程で左側の路床材４にＨ形鋼などの杭１２を所定の間隔で複数本打設し、既存のインバート３を貫通させて地山に打ち込む。この杭１２の打設間隔は図示しない覆工板の横幅と縦の長さのピッチに合わせる。この後、アスファルトにより仮舗装する。この時、右側の仮舗装１３が一般車両通行帯１０になる。

次に図１（Ｄ）に示すように、第４工程で右側の路床材４に杭１２を所定の間隔で複数本打設し、既存のインバート３を貫通させて地山に打ち込む。この後、アスファルトにより仮舗装する。この時、左側の仮舗装１３が一般車両通行帯１０になる。

次に図２（Ｅ）に示すように、第５工程で左側の仮舗装１３を撤去した後に、杭１２の杭頭に横桁１５を取付け、これと直交して複数枚の覆工板１６を図５に示すように敷設する。この時、仮舗装した右側が一般車両通行帯１０になる。

次に図２（Ｆ）に示すように、第６工程で右側の仮舗装１３を撤去した後に、杭１２の杭頭に横桁１５を取付け、これと直交して複数枚の覆工板１６を同様に敷設する。左右の横桁１５は一体に接合または接触させ、この左右一体となった横桁１５の両端部をアーチ形の覆工コンクリート２の下部両端に接触させて取付けることにより、切りばりを兼用させている。この結果、覆工コンクリート２がインバート３の除去に伴い、水平方向に変状するのを防止することができる。この時、覆工板１６を敷設した左側が一般車両通行帯１０になる。

次に図２（Ｇ）に示すように、第７工程で左側の覆工板１６を取外し、路床材４を掘削して既設の左側のインバート３と中央排水溝７を撤去して空間部１９を形成する。この中央排水溝７を撤去する前に、釜場にポンプを設置し、覆工コンクリート２の壁面にバイパス水路１７を設けて、地下水をバイパス水路１７に切換えて流す。この時、覆工板１６を敷設した右側が一般車両通行帯１０になる。

次に図２（Ｈ）に示すように、第８工程で右側の覆工板１６を取外し、路床材４を掘削して既設の右側のインバート３を撤去して空間部１９を形成する。空間部１９の底面は湾曲して掘削し、必要に応じて掘削した底面に湾曲したＨ形鋼などで補強する。

次に図３（Ｉ）に示すように、第９工程で中央側に覆工板１６を敷設し、両端側の覆工板１６を取外して、空間部１９の底面に短時間で硬化する吹付けコンクリート２０を湾曲して左右全面に吹付ける。この吹付けコンクリート２０はプレーンコンクリートに急結剤を添加したもので、吹付けコンクリート２０を設置することにより掘削後、早期にトンネル１の強度を上げて安定させることができる。この時、覆工板１６を敷設した中央側が一般車両通行帯１０になる。

次に図３（Ｊ）に示すように、湾曲して形成された吹付けコンクリート２０が硬化したら、第１０工程でこの上にコンクリートを左右全面に湾曲して打設し、新たなインバート３を全断面一体に形成する。このインバート３は覆工コンクリート２Ｂの下部に設置するため、コンクリートのブリージングにより密着不良となりやすいので収縮量の少ないモルタルを注入して仕上げると良い。

コンクリートが硬化したら、図３（Ｋ）に示すように、第１１工程で新たな中央排水溝７を設置する。この時、覆工板１６を敷設した中央側が一般車両通行帯１０になる。

次に図３（Ｌ）に示すように、第１２工程で右側に覆工板１６を敷設して、左側の覆工板１６と横桁１５を取外し、左側のインバート３の上の空間部１９を路床材４で埋め戻し、この上をアスファルトで仮舗装をする。この時、覆工板１６を敷設した右側が一般車両通行帯１０になる。

次に図４（Ｍ）に示すように、第１３工程で右側の覆工板１６と横桁１５を取外し、右側のインバート３の上の空間部１９を路床材４で埋め戻し、この上をアスファルトで仮舗装する。この場合、インバート３の上に突出した杭１２の杭頭を溶断して撤去しても良い。この時、左側の仮舗装１３が一般車両通行帯１０になる。

次に図４（Ｎ）に示すように、第１４工程で仮舗装１３を撤去し、インバート３の上に路床材４を埋め戻す。この後、地下水をバイパス水路１７から中央排水溝７に切換えて流す。この後、覆工コンクリート２の壁面に取付けたバイパス水路１７を取外す。次に、この路床材４の上に路盤材５を介して左右全面にコンクリートを打設して舗装６を形成すると共に、左右に監査路８を形成して、インバート３の打替え工事が完了する。このような打替え工事をトンネル１の入り口から例えば１００ｍの範囲で施工し、順次トンネル１の軸方向に向かって繰り返して施工する。

上記供用中のトンネルのインバートの打替え工法によれば全面通行止めすることなく、片側交互通行を維持しながら施工できる。しかも継ぎ目のないインバートの全断面一体施工が可能で、しかもインバートがＨ形鋼などの杭で補強されているので強度と耐久性に優れたインバートを形成して路面の変状を長期間に亘って防止することができる。

また上記説明では既設のインバート３の吹付けコンクリート２０を施工して新たなインバート３を建設する打替え工法について示したが、吹付けコンクリート２０を省いて、インバート３を建設する工法でも良い。この場合、図１（Ａ）から図２（Ｈ）までは同様で、図３（Ｉ）の吹付けコンクリート２０の吹付け施工がなく、以下吹付けコンクリート２０のない状態で、同様にインバート３を形成していく。

また本発明は建設時にインバート３のないトンネル１に、新たにインバート３を設置する場合にも適用することができる。この場合、図１（Ａ）から図２（Ｆ）までのインバート３はなく、図２（Ｇ）の既設の左側のインバート３を撤去する工程はなく、路床材４と地山だけを掘削する工程と、図２（Ｈ）の右側のインバート３を撤去する工程はなく、路床材４と地山だけを掘削する工程だけとなる。以下図３、図４と同様の工程で新たなインバート３を建設する。なおこの場合、吹付けコンクリート２０を施工しない場合もある。

なお中央排水溝７のないトンネル１の場合には、中央排水溝７の撤去やバイパス水路１７の設置、水路の切換え工程は不要である。

１トンネル
２覆工コンクリート
３インバート
４路床材
５路盤材
６舗装
７中央排水溝
８監査路
１０一般車両通行帯
１２杭
１３仮舗装
１５横桁
１６覆工板
１７バイパス水路
１９空間部
２０吹付けコンクリート

Claims

路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの設置において、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して交互に空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とする供用中のトンネルのインバートの設置工法。
路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの打替えにおいて、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して既設のインバートを交互に撤去して空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とする供用中のトンネルのインバートの打替え工法。
路面に変状をきたした供用中のトンネルのインバートの打替えにおいて、片側の舗装を交互に撤去する工程と、舗装を撤去した片側に複数本の杭を交互に打設する工程と、片側の打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程と、片側の覆工板を取外して、路床材を掘削して既設のインバートを交互に撤去して空間部を形成する工程と、中央側に覆工板を敷設し、両端側の覆工板を取外して、空間部の底面に吹付けコンクリートを湾曲して吹付ける工程と、吹付けコンクリートの上にコンクリートを打設して新たなインバートを全断面一体に形成する工程と、片側の覆工板を取り外し、他方の片側に覆工板を敷設して、片側のインバートの上を路床材で交互に埋め戻す工程と、埋め戻した路床材の上をコンクリートで舗装する工程とから成ることを特徴とする供用中のトンネルのインバートの打替え工法。
請求項１または２、若しくは３の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法において、更に地面を掘削して中央排水溝を撤去する工程の前に、バイパス水路に切換える工程と、インバートを形成する工程の後に、中央排水溝を設置して、路床材を埋め戻してから、バイパス水路を切換える工程とから成ることを特徴とする供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法。
請求項１または２、若しくは３の供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法において、更に打設した杭頭に横桁を設置して、この上に複数枚の覆工板を交互に敷設する工程で、左右の横桁を一体に接合または接触させ、この左右一体となった横桁の両端部をアーチ形の覆工コンクリートの下部両端に接触させて切りばりを兼用したことを特徴とする供用中のトンネルのインバートの設置または打替え工法。