JP7447453B2

JP7447453B2 - 道路トンネルの分岐合流構造

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Publication number: JP7447453B2
Application number: JP2019221903A
Authority: JP
Inventors: 克洋宮元; 邦靖足立; 吾郎磐田; 勉屋代
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: JP2021092043A

Description

本発明は、本線トンネル躯体と支線トンネル躯体とを備える道路トンネルの分岐合流構造に関する。

従来より、道路トンネルの分岐合流部を構築するにあたっては、様々な方法もしくは構造が検討されている。

例えば、特許文献１では、図４の平面図で示すように、隣接して構築される本線トンネル１０２とランプトンネル１０３とを、各々の中心軸が互いに接近し最終的には両者が連結して１本の円形筒状のトンネル１０１となるように構築する。

そして、中心軸が互いに接近していく区間１０４において、周囲の地盤補強を行ったうえで、本線トンネル１０２及びランプトンネル１０３各々で対向する部分のセグメントを撤去し、セグメントの残置部における上側どうしを天井版で連結するとともに、下側どうしを床版で連結し、トンネル分岐合流部を構築する。

上記の方法では、中心軸が互いに接近していく区間１０４の区間長が長大となりやすいことに伴って、地盤補強を実施する領域や本線トンネル１０２とランプトンネル１０３とを天井版及び床版で連結する区間も長くなることから、多大な手間を要するとともに安全性についても課題が多い。

このような中、例えば特許文献２では、図５（ａ）で示すように、本線トンネル２０２に隣接して支線トンネル２０３を構築するとともに、支線トンネル２０３を利用して本線トンネル２０２を囲繞する大断面の筒状躯体２０４を構築する。そして、図５（ｂ）で示すように、この筒状躯体２０４の内方を掘削することにより大断面トンネル２０１を構築し、この大断面トンネル２０１に本線トンネル２０２と支線トンネル２０３との分岐合流部を設けている。

特開２００８－１４４４８５号公報特開２０１８－２５００８号公報

特許文献２によれば、大断面トンネル２０１を利用して本線トンネル２０２と支線トンネル２０３の分岐合流部を構築できることから、作業効率及び安全性を向上できる。しかし、大断面トンネル２０１は、断面径が３０ｍ程度の筒状躯体２０４の内方を掘削することにより構築されることから、地中掘削量が膨大となり構築作業が大掛かりなものとなるだけでなく、施工が煩雑であるとともに施工期間も長期化しやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な構造かつ最小限の地中掘削で構築することの可能な、道路トンネルの分岐合流構造を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の道路トンネルの分岐合流構造は、シールド工法により構築された本線トンネル躯体と、該本線トンネル躯体に一端が接続される横連絡坑と、全長を前記本線トンネル躯体に対して離間して構築されるとともに、前記横連絡坑の他端が接続されて前記本線トンネル躯体と連通する、シールド工法により構築された支線トンネルと、を備える道路トンネルの分岐合流構造であって、前記本線トンネル躯体と前記支線トンネル躯体に、各々のトンネル軸線が平行となる平行区間が設けられるとともに、該平行区間各々にセグメントの切開き部が形成されており、該切開き部に前記平行区間と直交する前記横連絡坑が接続され、前記横連絡坑は、前記本線トンネル躯体のトンネル軸線と直交する方向に延在する鉄筋コンクリート造のボックス状躯体であるとともに、前記横連絡坑、前記本線トンネル躯体及び前記支線トンネル躯体に、相互に連続する道路床版が設けられており、前記本線トンネル躯体内の前記道路床版上であって、前記横連絡坑の接続位置を含んでその走行方向上流側及び下流側の所定区間に、車線分離構造物が設けられ、該車線分離構造物の下流側に、該車線分離構造物により分離された走行２車線各々を走行する車両を検知する検知設備が設けられていることを特徴とする。

上述する本発明の道路トンネルの分岐合流構造によれば、シールド工法により構築された本線トンネル躯体と支線トンネル躯体が、横連絡坑を介して連通されていることから、地中掘削作業は、横連絡坑の構築に必要な最小限の領域のみで足りる。

また、本線トンネル躯体と支線トンネル躯体に平行区間を設け、この平行区間に形成したセグメントの切開き部に平行区間と直交する横連絡坑を接続する。これにより、本線トンネル躯体及び支線トンネル躯体と、横連絡坑との接続部に複雑な構造を要せず、また、横連絡坑自身もボックスカルバートのごとく簡略な構造とすることが可能となる。したがって、周辺地山より作用する土圧や水圧等の外力に対して高い耐力を確保しつつ、道路の分岐合流構造を合理的な構造にできるため、構築する際の作業を大幅な効率化を実現でき、工費削減、工期短縮、作業安全性の向上を図ることが可能となる。

本発明の道路トンネルの分岐合流構造によれば、本線トンネル躯体内を本線とし、支線トンネル躯体内をランプ線とした場合に、本線からランプ線に向けて分岐するための減速専用区間、もしくはランプ線から本線に合流するための加速専用区間と、本線とを、車線分離構造物で明確に分離してスムーズな走行を促すことが可能となる。

本発明によれば、本線トンネル躯体と支線トンネル躯体を横連絡坑を介して連通させることから、簡略な構造かつ最小限の地中掘削で道路トンネルの分岐合流構造を構築することが可能となる。

本発明の実施の形態における道路トンネルの分岐合流構造を示す図である。本発明の実施の形態における道路トンネルの分岐部を示す図である。本発明の実施の形態における道路トンネルの合流部を示す図である。従来技術における道路トンネルの分岐合流部の事例を示す図である（その１）。従来技術における道路トンネルの分岐合流部の事例を示す図である（その２）。

本発明は、地中に構築された本線トンネル躯体とこれに隣接して構築された支線トンネル躯体とを横連絡坑で接続し、この横連絡坑を利用して道路トンネルの分岐合流部を構築するものである。以下に、道路トンネルの分岐合流構造について、その詳細を図１～図３を用いて説明する。

≪道路トンネルの分岐部≫
図１（ａ）の平面図で示すように、道路トンネル１は、シールド工法により構築された本線トンネル躯体２と、同じくシールド工法により構築され、本線トンネル躯体２に隣接して構築された支線トンネル躯体３と、両者を連通する横連絡坑４と、を備えている。

本線トンネル躯体２は、図１（ｂ）で示すように、内空部に構築される道路床版５上に、少なくとも走行２車線の道路幅を確保することの可能な大きさの横断面を有している。そして、図１（ａ）で示すように、本線トンネル躯体２において、道路トンネル１に設定された分岐部領域１１内の一部分にセグメントを撤去し切り開いた切開き部が形成され、この切開き部に横連絡坑４が接続されている。

横連絡坑４は、本線トンネル躯体２のトンネル軸線と直交する方向に延在するよう構築された鉄筋コンクリート造のボックスカルバートのごとく構築された躯体であり、一端が本線トンネル躯体２に接続され、他端が支線トンネル躯体３に接続されている。なお、横連絡坑４の断面幅Ｗは少なくとも、本線トンネル躯体２から支線トンネル躯体３に向けて、走行車両がスムーズに移動できる幅を確保する。

支線トンネル躯体３は、図１（ａ）で示すように、道路トンネル１に設定した分岐部領域１１を通過することなく、その中ほどに到達するよう構築されており、全長にわたって本線トンネル躯体２との間に離間距離が確保されている。つまり、本線トンネル躯体２と支線トンネル躯体３が直接合流することはない。そして、支線トンネル躯体３には、道路トンネル１に設定された分岐部領域１１内の一部分にセグメント撤去し切り開いた切開き部が形成され、本線トンネル躯体２と同様に、この切開き部に横連絡坑４が接続されている。

これら本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３の各々に形成された切開き部、つまり横連絡坑４が接続されている部分は、各々のトンネル軸線が平行に構築されている平行区間２１、３１に位置し、また互いに対向している。したがって、横連絡坑４は、平行区間２１、３１に対して直交して配置されている。

これにより、横連絡坑４と本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３との接続部は複雑な構造を不要としながら、周辺地山より作用する土圧や水圧等の外力に対して高い耐力を確保することが可能となる。また、横連絡坑４もボックスカルバートのごとくシンプルな構造にできるだけでなく、地中掘削作業は横連絡坑４の構築に必要な最小限の領域で良い。このため、道路トンネル１の分岐合流構造を構築する際の作業効率を向上することができるだけでなく、工費削減、工期短縮、及び作業安全性の向上を図ることが可能となる。

このように、横連絡坑４により本線トンネル躯体２と支線トンネル躯体３は連通された状態となり、これらの内空部には、図１（ｂ）で示すような、本線トンネル躯体２、支線トンネル躯体３及び横連絡坑４に連続する道路床版５が構築される。ところで、こうして構築された分岐部領域１１の道路床版５は、図１（ａ）で示すように、平面視Ｈ形状となることから、本実施の形態では、平面視ランプ線５４に向かうための減速専用区間５２を、横連絡坑４内の道路床版５上ではなく、本線トンネル躯体２内の道路床版５上に確保している。

つまり、図２（ａ）で示すように、道路トンネル１の分岐部領域１１において、本線トンネル躯体２内の道路床版５上には、車線分離構造物６が設けられて走行２車線が分離されている。車線分離構造物６は、コンクリート造の柱体よりなり、横連絡坑４の接続位置を含む走行方向上流側及び下流側に、複数設けられている。

これにより、分離された走行２車線の一方を、分岐せずに直進して走行するための本線５１、他方を、本線から分岐して支線トンネル躯体３内のランプ線５４に向かうための減速専用区間５２として明確に分離でき、スムーズな走行を促すことが可能となる。

なお、図２（ａ）では、横連絡坑４の接続位置より走行方向下流側において、減速専用区間５２の下流端を車線分離構造物６で塞ぐ構成としたが、必ずしもこれに限定するものではない。例えば図２（ｂ）では、減速専用区間５２を走行する車両が、本線５１に戻ることも可能なように、減速専用区間５２の下流端を開放している。

具体的には、道路トンネル１の分岐部領域１１において、横連絡坑４の接続位置を含む走行方向上流側に加えて下流側にも、車線分離構造物６を、本線５１と減速専用区間５２の延長部分とを分離するように複数設置している。そして、これら下流側に設置した車線分離構造物６もしくはその近傍に、本線５１及び減速専用区間５２の各々を走行する車両の、走行を支援する走行支援装置７を設置している。

走行支援装置７は、例えば、本線５１及び減速専用区間５２の各々を走行する車両を検知するセンサもしくはカメラ等の検知設備７１と、検知設備７１で検知した走行車両に係る情報を解析管理する情報管理システム７２と、情報管理システム７２で解析した結果に基づいて、本線５１もしくは減速専用区間５２を走行する車両に警告情報を表示する警告表示部７３と、を備える。

こうすると、分岐部領域１１を通過する手前で本線５１及び減速専用区間５２を走行する車両は互いに、合流する可能性のある車両の存在を車線分離構造物６で仕切られた状態にあっても、認識することが可能となる。

なお、警告表示部７３は、いずれの表示方法によるものでもよく、本線５１を走行する車両に対しては、減速専用区間５２から合流しようとする車両の存在を伝達し、減速専用区間５２を走行する車両に対しては、本線５１を走行する車両の存在を伝達できれば、警告表示板や警告灯等いずれの表示手段であってもよい。

≪道路トンネルの合流部≫
上記のような、道路トンネル１の分岐合流構造は、図３で示すような合流部領域１２であっても、分岐部領域１１と同様の構成を有する。つまり、道路トンネル１に設定された合流部領域１２内において、本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３の各々に、トンネル軸線が平行に構築された平行区間２１、３１が設けられるとともに、セグメントを撤去し切り開いた切開き部が互いに対向して形成される。そして、この切開き部に平行区間２１、３１に対して直交する横連絡坑４が接続されている。

また、道路トンネル１の合流部領域１２において、道路床版５は、図３で示すように、平面視Ｈ形状となることから、本線トンネル躯体２内の道路床版５上に、ランプ線５４から本線５１に合流して走行するための加速専用区間５３を設けている。つまり、本線トンネル躯体２内の道路床版５上であって、横連絡坑４の接続位置を含む走行方向上流側及び下流側に、複数の車線分離構造物６を設置し、この車線分離構造物６により本線トンネル躯体２内の道路床版５上を、本線５１と、ランプ線５４から本線５１に合流して走行するための加速専用区間５３とに分離する。

そして、加速専用区間５３の上流端を車線分離構造物６で塞ぐ構成とし、加速専用区間５３の下流端もしくはその近傍には、本線５１及び加速専用区間５３の各々を走行する車両の走行を支援するべく、前述した走行支援装置７の検知設備７１と情報管理システム７２とが設置されている。

なお、加速専用区間５３には、走行支援装置７だけでなく、信号設備８を設けてもよい。

本発明の道路トンネル１の分岐合流構造は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、車線分離構造物６を柱体とし、これを道路床版５上に複数構築したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば、車両の走行方向に延在する壁体に構築してもよい。

また、本実施の形態では、本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３の各々に設けた平行区間２１、３１を対向するように配置して、横連絡坑４を本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３各々のトンネル軸線に対して直交するように構築した。しかし、必ずしもこれに限定するものではない。

例えば、本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３の平行区間２１、３１の位置を、各々のトンネル軸線方向にずらして配置し、横連絡坑４を、分合流しようとする走行車両の走行方向に対応させるよう、本線トンネル躯体２及び支線トンネル躯体３各々のトンネル軸線に対して斜め方向に交差するよう設けてもよい。

さらに、横連絡坑４は鉄筋コンクリート造のボックス状躯体に限定されるものではなく、例えば、支線トンネル躯体３から本線トンネル躯体２に向けてシールド機を発進させることにより構築したシールドトンネル躯体であってもよい。

１道路トンネル
１１分岐部領域
１２合流部領域
２本線トンネル躯体
２１平行区間
３支線トンネル躯体
３１平行区間
４横連絡坑
５道路床版
５１本線
５２減速専用区間
５３加速専用区間
５４ランプ線
６車線分離構造物
７走行支援装置
７１検知設備
７２情報管理システム
７３警告表示部
８信号設備
１０１トンネル
１０２本線トンネル
１０３ランプトンネル
１０４区間
２０１大断面トンネル
２０２本線トンネル
２０３支線トンネル
２０４筒状躯体

Claims

シールド工法により構築された本線トンネル躯体と、
該本線トンネル躯体に一端が接続される横連絡坑と、
全長を前記本線トンネル躯体に対して離間して構築されるとともに、前記横連絡坑の他端が接続されて前記本線トンネル躯体と連通する、シールド工法により構築された支線トンネルと、
を備える道路トンネルの分岐合流構造であって、
前記本線トンネル躯体と前記支線トンネル躯体に、各々のトンネル軸線が平行となる平行区間が設けられるとともに、該平行区間各々にセグメントの切開き部が形成されており、
該切開き部に前記平行区間と直交する前記横連絡坑が接続され、
前記横連絡坑は、前記本線トンネル躯体のトンネル軸線と直交する方向に延在する鉄筋コンクリート造のボックス状躯体であるとともに、
前記横連絡坑、前記本線トンネル躯体及び前記支線トンネル躯体に、相互に連続する道路床版が設けられており、
前記本線トンネル躯体内の前記道路床版上であって、前記横連絡坑の接続位置を含んでその走行方向上流側及び下流側の所定区間に、車線分離構造物が設けられ、該車線分離構造物の下流側に、該車線分離構造物により分離された走行２車線各々を走行する車両を検知する検知設備が設けられていることを特徴とする道路トンネルの分岐合流構造。