JPH07208064A - トンネル構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上下方向の高さを大きく取る必要があるトンネ
ルを構築し得ること。 【構成】地盤６０中に、シールド工法により、構築すべ
き縦長トンネル１の伸延方向に沿って、かつ構築すべき
トンネルの上部１ａを覆う形で、内部に覆工１１の形成
された複数の防護トンネル１０を構築し、それら構築さ
れた複数の防護トンネルの下方に、構築すべきトンネル
のトンネル空間１ｃの一部を成す形の作業空間２０ｃを
有する作業トンネル２０を構築し、作業トンネルにおい
て、作業トンネルよりも下方の地盤を構築すべきトンネ
ル空間の形状に対応させて地盤改良し、作業トンネル下
方の地盤を、作業トンネルから掘り下げてトンネル空間
を形成し、形成されたトンネル空間に、トンネル躯体９
を構築するようにして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上下方向の高さを大き
く取る必要があるようなトンネルを構築するのに好適な
トンネル構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数車線で上下方向の自動車用ト
ンネルを構築しようとする場合、上り車線と下り車線と
が水平方向である幅方向に並ぶように、上り車線用のト
ンネルと下り車線用のトンネルを幅方向に並べて構築し
たり、または上下車線を含む横長大断面のトンネルを構
築していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは、前
記自動車用トンネルを構築するには多大な幅方向のスペ
ースを必要とするので、該自動車用トンネルを、例え
ば、都市部の幅の狭い道路の地下等に構築することは困
難であった。そこで、このような幅の狭い道路の地下に
前記自動車用トンネルを構築するために、上り車線用の
トンネルと下り車線用のトンネルを上下方向に積層して
構築することも考えられるが、上下方向のスペースを大
きく取ると、地下水位を挟む形でトンネルを構築する必
要が生じる場合もある。すると、地下水位よりも上方の
地盤は、湧水も無く掘削し易いが掘削による地盤のゆる
みにより道路等を沈下させないようにする必要があり、
一方、地下水位よりも下方の地盤は、軟弱であり湧水等
の影響を受けて掘削が困難となる。

【０００４】そこで、本発明は、上記事情に鑑み、上下
方向の高さを大きく取る必要があるような、また地下水
位を挟むようなトンネルを短期間でかつ経済的に構築す
ることができ、更に、幅方向のスペースを大きく取れな
い地盤中にも複数の専用のトンネルを上下方向に積層す
る形で構築することができるトンネル構築方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の内、第１
の発明は、地盤（６０）中に、シールド工法により、構
築すべきトンネル（１）の伸延方向に沿って、かつ該構
築すべきトンネルの上部（１ａ）を覆う形で、内部に防
護覆工（１１）の形成された複数の防護トンネル（１
０）を構築し、それら構築された複数の防護トンネルの
下方に、前記構築すべきトンネルのトンネル空間（１
ｃ）の一部を成す形の作業空間（２０ｃ）を有する作業
トンネル（２０）を構築し、前記作業トンネルにおい
て、該作業トンネルよりも下方の地盤を前記構築すべき
トンネル空間の形状に対応させて地盤改良し、前記作業
トンネル下方の地盤を、該作業トンネルから掘り下げて
前記トンネル空間を形成し、前記形成されたトンネル空
間に、トンネル躯体（９）を構築するようにして構成さ
れる。

【０００６】また、本発明の内、第２の発明は、第１の
発明において、前記防護トンネル（１０）の防護覆工
（１１）が、場所打ちコンクリートから成るように構成
される。

【０００７】更に、本発明の内、第３の発明は、第１の
発明において、前記防護トンネル（１０）を、地下水位
（ＵＷＬ）より上方の地盤（６０）中に構築し、前記作
業トンネル（２０）を、前記防護トンネルと地下水位と
の間の地盤中にＮＡＴＭ工法により構築するようにして
構成される。

【０００８】更に、本発明の内、第４の発明は、第１の
発明において、前記トンネル躯体（９）が、上下方向に
並ぶ形のトンネル共用空間（２Ｃ、３Ｃ）を形成するよ
うに構築して構成される。

【０００９】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【００１０】

【作用】上記した構成により、本発明の内、第１の発明
は、防護トンネル（１０）の防護覆工（１１）が地盤
（６０）を支持することにより、防護トンネル（１０）
上方の地盤沈下及び地盤崩落を防止することができるよ
うに作用する。また、作業トンネル（２０）の作業空間
（２０ｃ）が、構築すべきトンネル（１）のトンネル空
間（１ｃ）の一部を形成すると共に、作業トンネル下方
の地盤（６０）を地盤改良作業するための空間を形成す
るように作用する。更に、作業トンネル（２０）の作業
空間（２０ｃ）において、作業トンネル下方の形成すべ
きトンネル空間（１ｃ）の形状に対応した所望する範囲
の地盤（６０）を地盤改良し得るように作用する。ま
た、本発明の内、第２の発明は、防護トンネル（１０）
に防護覆工（１１）を迅速かつ経済的に形成し得るよう
に作用する。更に、本発明の内、第３の発明は、ＮＡＴ
Ｍ工法により作業トンネル（２０）を構築することによ
り、作業トンネルを短期間でかつ経済的に構築すること
ができるように作用する。更に、本発明の内、第４の発
明は、トンネル共用空間（２ｃ、３ｃ）を上下方向に分
離形成することにより、幅方向のスペースを大きく取れ
ない地盤中にも複数の専用のトンネルを上下方向に積層
する形で構築し得るように作用する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明によるトンネル構築方法が適用され
た縦長トンネルの一実施例を示す破断側面図、図２は、
図１に示した縦長トンネルのII−II断面図、図３は、図
１に示した縦長トンネルのIII−III断面図、図４は、図
１に示した縦長トンネルのIV−IV断面図、図５は、図１
に示した縦長トンネルのV−V断面図、図６は、図１に示
した縦長トンネルのVI−VI断面図である。

【００１２】本発明によるトンネル構築方法が適用され
て構築された縦長トンネル１は、図１中右方に示すよう
に、地下水位ＵＷＬを挟む形で図１中矢印Ａ、Ｂ方向に
伸延する形で構築され、縦長トンネル１の断面形状は、
例えば、図６に示すように、上下方向（矢印Ｃ、Ｄ方
向）の長さである高さＨが１９ｍ、水平方向である幅方
向（矢印Ｅ、Ｆ方向）の長さである最大の幅Ｌが１５ｍ
程度の卵型をした異形大断面に形成されている。また、
縦長トンネル１には、複数車線から成る自動車道を確保
し得る、トンネル共用空間２ｃを有する上り車線用トン
ネル２及びトンネル共用空間３ｃを有する下り車線用ト
ンネル３が上下方向に積層される形で形成されており、
上り車線用トンネル２の上方には、トンネル共用空間５
ｃを有する補助トンネル５が形成されている。また、縦
長トンネル１の上部１ａの上方の地盤６０中には、地下
水位ＵＷＬよりも上方に、防護トンネル１０が、該上部
１ａの外周に沿って複数本設けられており、防護トンネ
ル１０は、縦長トンネル１の伸延方向（図１中矢印Ａ、
Ｂ方向）に沿って構築されている。

【００１３】縦長トンネル１は、以上のような構成を有
するので、縦長トンネル１を地下水位ＵＷＬを挟んで構
築するには、図１乃至図２に示すように、まず、地下水
位ＵＷＬよりも上方（矢印Ｃ方向）の地盤６０を、公知
のシールド工法により、構築すべき縦長トンネル１の伸
延方向（図１中矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って、かつ、図２
中二点鎖線で示す該構築すべき縦長トンネル１のトンネ
ル空間１ｃの上部１ａの外周に近接するように、図示し
ないシールド掘削機により外径２．４ｍ程度の円形断面
で掘削し、該掘削した内面にはコンクリートを場所打ち
する形で覆工１１を形成することにより、一つの防護ト
ンネル１０を構築する。次に、地盤６０中に、同様にし
て、新たな防護トンネル１０を、前記構築すべき縦長ト
ンネル１の上部１ａの外周に沿って隣接するように構築
することを繰返して、図２に示すように、互いに隣接し
た複数の防護トンネル１０、１０、１０、１０、１０を
構築すべき縦長トンネル１の上部１ａを覆う形でアーチ
状に構築する。即ち、地盤中６０に、シールド工法によ
り、構築すべき縦長トンネル１の伸延方向（図１中矢印
Ａ、Ｂ方向）に沿って、かつ該構築すべきトンネル１の
上部１ａを覆う形で、内部に防護覆工１１の形成された
複数の防護トンネル１０を構築する。これにより、アー
チ状に構築されたこれら防護トンネル１０は、それら防
護トンネル１０の上方の地盤６０を支持するので、それ
ら防護トンネル１０の下方（矢印Ｄ方向）の地盤６０を
掘削しても、図示しない地上の道路の沈下を防止する等
地上への影響を抑えることができると共に、掘削による
地盤６０の崩落も防止することができる。

【００１４】次に、これら構築された複数の防護トンネ
ル１０の下部（矢印Ｄ方向）と地下水位ＵＷＬとの間の
約８ｍ程度の深さの地盤６０を、図３に示すように、公
知のＮＡＴＭ工法により、構築すべき縦長トンネル１の
トンネル空間１ｃの一部を形成する形で、それら構築さ
れた防護トンネル１０の伸延方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に
沿って、即ち、構築すべき縦長トンネル１の伸延方向
（図１中矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って、かつ、図２乃至図
３中二点鎖線で示す該構築すべき縦長トンネル１のトン
ネル空間１ｃの上部１ａの形状に対応させて、図１に示
すロードヘッダ等の掘削機２９により掘削する。このと
き、必要に応じて、ロックボルト２１を適宜地盤６０中
に打ち込んで地盤補強を図る。そして、所定の距離だけ
掘進したら、該掘削したアーチ面２０ａにはコンクリー
トを吹き付ける形で覆工して、図４に示すように、アー
チ部２２を形成する。すると、アーチ部２２は、アーチ
面２０ａに吹き付けたコンクリートがアーチ状に構築さ
れた複数の防護トンネル１０と一体化すると共に、該吹
き付けたコンクリートが恰も支保工の役目をする形でそ
れらアーチ状に構築された防護トンネル１０を支持する
形で形成される。更に、該掘削した底面２０ｂには、図
４に示すように、コンクリートを薄く吹き付けたり打設
する等して仮のインバート２３を形成することにより、
作業トンネル２０を構築する。すると、作業トンネル２
０内には、作業トンネル２０の伸延方向（図１中矢印
Ａ、Ｂ方向）に沿って、構築すべき縦長トンネル１のト
ンネル空間１ｃの一部を成す形の作業空間２０ｃが形成
される。

【００１５】次に、構築された作業トンネル２０の作業
空間２０ｃを利用して、図４に示すように、作業トンネ
ル２０の下方（矢印Ｄ方向）、即ち、地下水位ＵＷＬ以
下の地盤を含む地盤６０を、構築すべき縦長トンネル１
のトンネル空間１ｃの下部１ｂの形状に対応させて地盤
改良する。即ち、作業トンネル２０の作業空間２０ｃか
ら、図示しない注入装置を使用して、作業トンネル２０
の下方（矢印Ｄ方向）の図４中二点鎖線で示す構築すべ
き縦長トンネル１のトンネル空間１ｃの下部１ｂの形状
に沿った所定の地盤改良範囲ＧＩＳの地盤６０中に薬液
等から成る注入材４１を注入し、作業トンネル２０下方
の地下水位ＵＷＬ以下の地盤６０を含む地盤改良範囲Ｇ
ＩＳの地盤６０を地盤改良する。これにより、地盤改良
範囲ＧＩＳの地盤６０の地盤強度が強化される共に、作
業トンネル２０の下方の地盤改良範囲ＧＩＳで囲まれる
形で形成されたこれから掘削する地盤６０である止水地
盤６１への地下水の侵入を防止することができる。即
ち、地下水位ＵＷＬ以下の止水地盤６１は、湧水や地盤
崩落等に対する防護がされた状態で掘削可能となる。ま
た、止水地盤６１の部分も必要に応じて地盤改良するこ
とも当然可能である。

【００１６】次に、作業トンネル２０の下方（矢印Ｄ方
向）の地盤６０、即ち、前記形成された止水地盤６１
を、公知の多段ベンチ掘削工法により、図１及び図５に
示すように、構築すべき縦長トンネル１のトンネル空間
１ｃの一部を成す作業トンネル２０の作業空間２０ｃと
接続する形で作業トンネル２０から掘り下げて、縦長ト
ンネル１のトンネル空間１ｃを形成する。即ち、図１に
示すバックホー等の掘削機３８やダンプトラック等のず
り運搬車３９等を使用して、作業トンネル２０の底面２
０ｂに形成したインバート２３は破砕しつつ、作業トン
ネル２０から止水地盤６１を掘り下げる形で、構築され
た作業トンネル２０の伸延方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿
って、即ち、構築すべき縦長トンネル１の伸延方向（図
１中矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って、かつ、構築すべき縦長
トンネル１のトンネル空間１ｃの形状に対応させて掘削
し、トンネル空間１ｃを形成する。

【００１７】そして、所定の距離だけ掘進したら、形成
されたトンネル空間１ｃには、図６に示すように、順巻
きで、下方（矢印Ｄ方向）から上方（矢印Ｃ方向）に向
けて、インバート６、下段アーチ部７、上段アーチ部８
等と巻き立てると共に、これら下段アーチ部７及び上段
アーチ部８と地盤６０との間隙６３には、裏込め材４５
を適宜充填して、アーチ状に構築された複数の防護トン
ネル１０及び作業トンネル２０のアーチ部２２と一体化
する形で、トンネル躯体９を構築する。すると、構築さ
れたトンネル躯体９内には、下り車線用トンネル３がト
ンネル共用空間３ｃをインバート６及び下段アーチ部７
により囲まれる形で形成されると共に、上り車線用トン
ネル２がトンネル共用空間２ｃを下段アーチ部７及び上
段アーチ部８により囲まれる形で形成され、それら上り
及び下り車線用トンネル２、３が上下方向（矢印Ｃ、Ｄ
方向）に積層される形で構築される。即ち、縦長トンネ
ル１のトンネル空間１ｃにトンネル躯体９を構築するこ
とにより、上下方向に並ぶ形の下り車線用トンネル３の
トンネル共用空間３ｃと、上り車線用トンネル２のトン
ネル共用空間２ｃが形成される。このような作業を繰返
すことにより縦長トンネル１は構築される。

【００１８】以上のように、構築すべき縦長トンネル１
のトンネル空間１ｃの上部１ａを覆う形で複数の防護ト
ンネル１０を構築して、これら防護トンネル１０の防護
覆工１１が地盤６０を支持することにより、それら防護
トンネル１０上方の地盤沈下及び地盤崩落を防止するこ
とができ、それら防護トンネル１０下方の地盤６０を安
全に掘削することができる。また、防護トンネル１０の
覆工１１を場所打ちコンクリートにより形成することに
より、防護トンネル１０に覆工１１を迅速かつ経済的に
形成することが可能となり、縦長トンネル１を短期間で
かつ経済的に構築することができる。更に、一つの作業
トンネル２０を構築することにより、該作業トンネル２
０の作業空間２０ｃが、構築すべき縦長トンネル１のト
ンネル空間１ｃの一部を成すと共に、作業トンネル２０
下方の地盤２０を地盤改良作業するための空間を成すの
で、効率良く縦長トンネル１を構築して工期の短縮化を
図ることが可能となる。更に、地下水位ＵＷＬの上方に
地盤改良作業するための作業空間２０ｃを形成したこと
により、作業トンネル２０下方の地下水位ＵＷＬ以下の
軟弱な地盤６０を、構築すべき縦長トンネル１のトンネ
ル空間１ｃの形状に対応した所望する範囲（地盤改良範
囲ＧＩＳ）で地盤改良することが可能となり、作業トン
ネル２０から更に下方に向けて構築すべき縦長トンネル
１の高さＨに対応させて、作業トンネル２０の下方の地
盤６０（止水地盤６１）を安全に掘削することが可能と
なる。更に、ＮＡＴＭ工法により作業トンネル２０を構
築することにより、作業トンネル２０を短期間でかつ経
済的に構築することができ、縦長トンネル１を短期間で
かつ経済的に構築することができる。よって、地下水位
ＵＷＬを挟む形で、上下方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）の高さ
Ｈを大きく取る必要があるような縦長トンネル１を短期
間でかつ経済的に構築することができる。更に、縦長ト
ンネル１のトンネル空間１ｃにトンネル躯体９を構築し
て、上り車線用トンネル２（トンネル共用空間２ｃ）と
下り車線用トンネル３（トンネル共用空間３ｃ）を上下
方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に分離形成することにより、都
市部の地下のように幅方向のスペースを大きく取れない
地盤中にも、複数車線から成る上り車線専用及び下り車
線専用の自動車用のトンネル２、３等のような走行方向
の異なる複数の専用のトンネルを上下方向に積層する形
で構築することが可能となり、大量の交通量を確保し得
るトンネルを構築することができる。

【００１９】なお、上述の実施例においては、本発明に
よりトンネル構築方法により縦長トンネル１を地下水位
ＵＷＬを挟む形で構築したが、上下方向に長いトンネル
を構築するのに適用すれば良く、地下水位ＵＷＬを挟ま
なくても良いことは言及するまでもない。また、上述の
実施例においては、作業トンネル２０をＮＡＴＭ工法に
より構築したが、アーチ状に構築された防護トンネル１
０により地盤沈下及び地盤崩落を防止する形で掘削すれ
ば良く、どのような工法により掘削しても良いことは言
及するまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内、第１
の発明は、地盤６０等の地盤中に、シールド工法によ
り、構築すべき縦長トンネル１等のトンネルの伸延方向
に沿って、かつ該構築すべきトンネルの上部１ａ等の上
部を覆う形で、内部に覆工１１等の防護覆工の形成され
た複数の防護トンネル１０等の防護トンネルを構築し、
それら構築された複数の防護トンネルの下方に、前記構
築すべきトンネルのトンネル空間１ｃ等のトンネル空間
の一部を成す形の作業空間２０ｃ等の作業空間を有する
作業トンネル２０等の作業トンネルを構築し、前記作業
トンネルにおいて、該作業トンネルよりも下方の地盤を
前記構築すべきトンネル空間の形状に対応させて地盤改
良し、前記作業トンネル下方の地盤を、該作業トンネル
から掘り下げて前記トンネル空間を形成し、前記形成さ
れたトンネル空間に、トンネル躯体９等のトンネル躯体
を構築するようにして構成したので、

【００２１】構築すべきトンネルの上部を覆う形で複数
の防護トンネルを構築することにより、これら防護トン
ネルの防護覆工が地盤を支持することにより、それら防
護トンネル上方の地盤沈下及び地盤崩落を防止すること
ができ、それら防護トンネル下方の地盤を安全に掘削す
ることができる。また、一つの作業トンネルを構築する
ことにより、構築された作業トンネルに形成される作業
空間が、構築すべきトンネルのトンネル空間の一部を成
すと共に、作業トンネル下方の地盤を地盤改良作業する
ための空間を成すので、効率良くトンネルを構築して工
期の短縮化を図ることが可能となる。更に、地盤改良作
業するための作業空間を形成したことにより、作業トン
ネル下方の形成すべきトンネル空間の形状に対応した所
望する範囲の地盤を地盤改良することが可能となり、作
業トンネルの更に下方に向けて構築すべきトンネルの高
さに対応させて、該作業トンネルの下方の地盤を安全に
掘削することが可能となる。よって、上下方向の高さを
大きく取る必要があるようなトンネルを構築することが
可能となるばかりか、地下水位より上方に構築された作
業トンネルから地下水位より下方の地盤の地盤改良をす
ることにより、地下水位を挟むようなトンネルも構築す
ることができる。

【００２２】また、本発明の内、第２の発明は、第１の
発明において、前記防護トンネルの防護覆工が、場所打
ちコンクリートから成るように構成したので、防護トン
ネルに防護覆工を迅速かつ経済的に形成することが可能
となり、トンネルを短期間でかつ経済的に構築すること
ができる。

【００２３】更に、本発明の内、第３の発明は、第１の
発明において、前記防護トンネルを、地下水位ＵＷＬ等
の地下水位より上方の地盤中に構築し、前記作業トンネ
ルを、前記防護トンネルと地下水位との間の地盤中にＮ
ＡＴＭ工法により構築するようにして構成したので、Ｎ
ＡＴＭ工法により作業トンネルを構築することにより、
作業トンネルを短期間でかつ経済的に構築することがで
き、トンネルを短期間でかつ経済的に構築することがで
きる。

【００２４】更に、本発明の内、第４の発明は、第１の
発明において、前記トンネル躯体が、上下方向に並ぶ形
のトンネル共用空間２Ｃ、３Ｃを形成するように構築し
て構成したので、トンネル共用空間を上下方向に分離形
成することにより、幅方向のスペースを大きく取れない
地盤中にも複数の専用のトンネルを上下方向に積層する
形で構築することが可能となり、例えば、複数車線から
成る上り車線及び下り車線から成る自動車用トンネルを
上下方向に積層する形で構築することにより、都市部の
地下のように幅方向のスペースを大きく取れない地盤中
にも、大量の交通量を確保し得るトンネルを構築するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるトンネル構築方法が適用
された縦長トンネルの一実施例を示す破断側面図であ
る。

【図２】図２は、図１に示した縦長トンネルのII−II断
面図である。

【図３】図３は、図１に示した縦長トンネルのIII−III
断面図である。

【図４】図４は、図１に示した縦長トンネルのIV−IV断
面図である。

【図５】図５は、図１に示した縦長トンネルのV−V断面
図である。

【図６】図６は、図１に示した縦長トンネルのVI−VI断
面図である。

【符号の説明】

１……トンネル（縦長トンネル） １ａ……上部（上部） １ｃ……トンネル空間（トンネル空間） ２ｃ……トンネル共用空間（トンネル共用空間） ３ｃ……トンネル共用空間（トンネル共用空間） ９……トンネル躯体（トンネル躯体） １０……防護トンネル（防護トンネル） １１……覆工（防護覆工） ２０……作業トンネル（作業トンネル） ２０ｃ……作業空間（作業空間） ６０……地盤（地盤） ＵＷＬ……地下水位（地下水位）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中に、シールド工法により、構築す
   べきトンネルの伸延方向に沿って、かつ該構築すべきト
   ンネルの上部を覆う形で、内部に防護覆工の形成された
   複数の防護トンネルを構築し、 それら構築された複数の防護トンネルの下方に、前記構
   築すべきトンネルのトンネル空間の一部を成す形の作業
   空間を有する作業トンネルを構築し、 前記作業トンネルにおいて、該作業トンネルよりも下方
   の地盤を前記構築すべきトンネル空間の形状に対応させ
   て地盤改良し、 前記作業トンネル下方の地盤を、該作業トンネルから掘
   り下げて前記トンネル空間を形成し、 前記形成されたトンネル空間に、トンネル躯体を構築す
   るようにして構成したトンネル構築方法。
2. 【請求項２】 前記防護トンネルの防護覆工が、場所打
   ちコンクリートから成る請求項１に記載のトンネル構築
   方法。
3. 【請求項３】 前記防護トンネルを、地下水位より上方
   の地盤中に構築し、 前記作業トンネルを、前記防護トンネルと地下水位との
   間の地盤中にＮＡＴＭ工法により構築するようにして構
   成した請求項１に記載のトンネル構築方法。
4. 【請求項４】 前記トンネル躯体が、上下方向に並ぶ形
   のトンネル共用空間を形成するように構築して構成した
   請求項１に記載のトンネル構築方法。