JP2004308324A - トンネル分岐部の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地上側の作業ヤードの低減。
【解決手段】構築方法では、複数の函体エレメント１０を推進工法により周方向に隣接配置して、閉塞断面形状に形成され、道路１２側方の地上部を開始端Ａとし、本線トンネル１の側面を終止端Ｂとする外殻部１４を形成し、外殻部１４の内側を掘削して、本線トンネル１内と連通させて分岐部５を構築する。最初に設置される第１函体エレメント１０ａは、掘進機２０により開始端Ａ点から、地盤を掘削し、後端側から推進機２２により、推力が加えられる。この際に推進機２２の反力は、開始端Ａ側に設置されるグラウンドアンカー２４により、支圧板２６を介して取られる。次に、エレメント１０ａに隣接する第２函体エレメントが設置される。第２函体エレメントを設置する際には、先に設置された第１函体エレメント１０ｂが、推進機２２の反力受けとして使用される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル分岐部の構築方法に関し、特に、新設トンネルだけでなく、既設トンネルにも適用することができるトンネル分岐部の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に構築される本線シールドトンネルから地上側に到達する分岐部、あるいは、地上側から地中の本線シールドトンネルに到達する合流部を構築する方法としては、公知文献の存在は確認していないが、実施工現場では、本線シールドトンネルと別に、開削工法によって、ボックスカルバートを埋設して、これを合流部ないしは分岐部とするのが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、このような従来のトンネル分岐部の構築方法には、以下に説明する課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来のトンネル分岐部の構築方法では、開削工事を伴うので、地上側に作業ヤードを設けることになるが、このような作業ヤードは、振動，騒音，交通渋滞など周辺環境に悪影響を及ぼす。
【０００５】
また、必要な作業ヤードを確保するためには、用地買収や地下埋設管の移設などに大きく期間を要し、完成までに多くの時間がかかるという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地上側に必要な作業ヤードが非常に小さくなり、周辺環境に与える悪影響を低減することができるトンネル分岐部の構築方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、地上部を開始端とし、地中の本線トンネル側面を終止端とする外殻部を、複数の函体エレメントを推進工法により周方向に隣接配置して、閉塞断面形状に形成し、前記外殻部の内側を掘削して、前記本線トンネルと連通する分岐部とするか、または、前記外殻部の内部掘削後に、前記外殻部の内側にインバート部などの内巻きコンクリートを打設して、前記本線トンネルと連通する分岐部とするトンネル分岐部の構築方法であって、前記函体エレメントのうち最初に設置される第１函体エレメントは、前記開始端側に設置されるグラウンドアンカーを推進機の反力受けとして、前記終止端に到達するように設置され、前記第１函体エレメントの設置後に、続行する第２函体エレメントは、設置された前記第１函体エレメントを推進機の反力受として、当該第１函体エレメントに隣接するようにして設置し、第３函体エレメント以後は、先行函体エレメントを推進機の反力受として、それに隣接するように設置するようにした。
【０００８】
このように構成したトンネル分岐部の構築方法によれば、最初に設置される第１函体エレメントは、開始端側に設置されるグラウンドアンカーを推進機の反力受けとして、終止端に到達するように設置され、第１函体エレメントの設置後に、続行する第２函体エレメントは、設置された第１函体エレメントを推進機の反力受として、当該第１函体エレメントに隣接するようにして設置し、第３函体エレメント以後は、先行函体エレメントを推進機の反力受として、それに隣接するようにして設置するので、地上側に必要な作業ヤードは、開削工事のように広く必要としない。
【０００９】
作業ヤードが小さくなると、用地確保が容易になり、周辺環境に対する悪影響を低減することができる。
【００１０】
前記グラウンドアンカーは、前記第１函体エレメントの前記開始端側から推進方向に沿ってその両側に一対を配置することができる。
【００１１】
前記函体エレメントは、隣接する他の函体ユニットとの間で相互に嵌合する凹部または凸部を外側面に設けることができる。
【００１２】
前記函体エレメントは、複数の中空函体ユニットを備え、前記推進機で推進する際に、順次連結する前記中空函体ユニット間に、水平方向の中心軸上に推進力伝達部が設けられたクッション材を介装することができる。
【００１３】
前記中空函体ユニットの連結部には、防水ゴムを備えた止水カラーを装着することができる。
【００１４】
前記函体エレメント内には、長手方向に沿ったプレストレス鋼線を挿通し、前記函体エレメントを前記開始端から終止端まで設置した後、当該函体エレメントを後行函体エレメントの反力受とする前に、前記プレストレス鋼線に緊張力を導入して、前記函体エレメントの端部に定着することができる。
【００１５】
前記外殻部の内部を掘削する前に、前記閉塞断面形状に形成された前記函体エレメント間に、横断方向に延設されるプレストレス鋼線を配置して緊張定着した後に、各函体エレメント内にコンクリートを打設することができる。
【００１６】
前記函体エレメント内にコンクリートを打設する前に、前記凹部と凸部の嵌合部分に、洗浄後に無収縮コンクリートを充填することができる。
【００１７】
前記外殻部の内部を掘削する前に、前記プレストレス鋼線に代えて、前記閉塞断面形状に形成された前記函体エレメント間に、梁部を設置することができる。
【００１８】
前記分岐部が連通する前記本線トンネルの開口端に、上下方向の地盤中に先端が定着されるグラウンドアンカーを設置することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図１３は、本発明にかかるトンネル分岐部の構築方法の第１実施例を示している。
【００２０】
これらの図に示したトンネル分岐部の構築方法は、図１に示すように、地中に構築される本線トンネル１（新設トンネルでも既設トンネルでも良い）から地上に到達する分岐路２、および、地上から地中の本線トンネル１に到達する合流路３を構築する場合の、分岐路２および合流路３（以下、これらを分岐部５と称する）のいずれにも適用される。
【００２１】
図１に示した例では、本線トンネル１は、自動車の走行用に用いられるものであって、２車線の本線車線に、１車線分の車線変更線が設けられ、分岐路２が出口線となっていて、合流路３が進入線として用いられる。
【００２２】
なお、図１に符号６で示した部分は、分岐路２および合流路３が本線トンネル１と接合される部分近傍に予め施工される注入ないしは凍結工法などの補助工法で形成される止水防護工である。
【００２３】
本実施例の場合、分岐部５は、地上部を開始端Ａとし、地中の本線トンネル１の側面を終止端Ｂとする複数の函体エレメント１０を推進工法により周方向に隣接配置して、閉塞断面形状の外殻部１４を形成し、外殻部１４の内側を掘削して、本線トンネル１と連通するように構築する。
【００２４】
各函体エレメント１０は、長手方向の端部同士が相互に連結される複数の中空函体ユニット１８を備えている。本実施例の場合、中空函体ユニット１８は、両端が開口した長方形断面の筒体であって、例えば、鋼管やプレキャストコンクリートで構成される。
【００２５】
推進工法で函体エレメント１０を設置する際には、図２に示すように、先端側に密閉式の掘削機２０が設置され、開始端Ａの地上部に推進機２２が設置される。掘削機２０は、図４にその要部を示すように、前胴２０ａ，中胴２０ｂ，後胴２０ｃが設けられた中折れ式のものであって、前胴２０ａの先端に回転駆動されるカッタビット２０ｄが設けられている。
【００２６】
前胴２０ａと中胴２０ｂとの間には、中折れジャッキ２０ｅが配置され、中胴２０ｂと後胴２０ｃとの間には、曲線造成用の補助ジャッキ２０ｆが配置されている。なお、前胴２０ａ内には、図示省略の排土機構などが設けられていて、掘削土砂は、順次後方側に移送されるようになっている。
【００２７】
本実施例の場合、外殻部１４は、図３に函体エレメント１０の配置状態を示すように、上下方向に４個、左右方向に６個の函体エレメント１０を隣接配置した角形形状に形成される。
【００２８】
これらの函体エレメント１０の内、最初に設置される第１函体エレメント１０ａは、本実施例の場合、外殻部１４の上辺の右から３番目になっている。勿論、第１エレメント１０ａは、この位置に限ることはなく、任意の位置を選択することができる。
【００２９】
第１函体エレメント１０ａを設置する際には、まず、先頭の中空函体ユニット１８の先端側に掘進機２０が連結され、掘進機２０により開始端Ａ点から、地盤を掘削し、かつ、中空函体ユニット１８の後端側から推進機２２により、推力が加えられる。
【００３０】
この際に推進機２２の反力は、図２に示すように、開始端Ａ側に設置されるグラウンドアンカー２４により、支圧板２６を介して取られる。本実施例の場合、このグラウンドアンカー２４は、第１函体エレメント１０ａの開始端Ａ側から推進方向に沿って、その上下方向の両側に所定の間隔を隔てて、一対配置されている。
【００３１】
グラウンドアンカー２４は、アンカー体２４ａと、アンカー本体２４ａの一端側にあって、地中に形成される定着部２４ｂとを備え、アンカー体２４ａの地上側の突出部に支圧板２６が取り付けられている。推進機２２は、一端側が支圧板２６に係止され、他端側が中空函体ユニット１８の後端部に当接するようになっている。
【００３２】
掘削機２０の掘削と推進機２２の推進とにより、１本の中空函体ユニット１８が地盤中に埋設されると、その後端側に、順次他の中空函体ユニット１８を連結して、掘削と推進作業が行われる。
【００３３】
この際に、順次連結する中空函体ユニット１８間には、図５に示すクッション材２８が介装される。このクッション材２８は、水平方向の中心軸上に推進力伝達部２８ａが設けられた角形枠状のものであって、このクッション材２８が介装された中空函体ユニット１８間は、クッション材２８の上下を圧縮することにより、上下方向に屈曲する自由度が確保されている。
【００３４】
また、本実施例の場合には、中空函体ユニット１８間の連結部には、図５に示すように、防水ゴム３０を備えた止水カラー３２が装着されている。防水ゴム３０は、環状に形成され、中空函体ユニット１８の外周面沿って、周回して摺接し、止水性を確保する。
【００３５】
止水カラー３２は、一端側が一方の中空函体ユニット１８の外周面に嵌着固定され、他端側の内面に防水ゴム３０が固設された両端が開口した中空筒体であって、中空函体ユニット１８が湾曲設置された際に、その湾曲形状に沿って変形して、止水性を確保する。
【００３６】
さらに、本実施例の場合には、順次連結される中空函体ユニット１８内には、シース管３４内に収容されたプレストレス鋼線３６が、函体エレメント１０の長手方向に沿って設置される。
【００３７】
複数の中空函体ユニット１８を順次連結することにより第１函体エレメント１０ａが、本線トンネル１の側面の終止端Ｂに到達すると、本線トンネル１のセグメント１ａを破断撤去して、掘進機２２を本線トンネル１内に回収し、回収した掘進機２２は、開始端Ａ側に搬送されて、次の函体エレメント１０の設置に使用される。
【００３８】
この場合、第１函体エレメント１０ａは、図２に示すように、地盤中で必要に応じて湾曲させる場合があるが、この際には、掘進機２０の中折れジャッキ２０ｅおよび補助ジャッキ２０ｆの操作により、所定の曲率となるように、掘削機２０が屈曲制御される。
【００３９】
以上のようにして第１函体エレメント１０ａが設置されると、次に、このエレメント１０ａの右側に隣接する第２函体エレメント１０ｂが設置される。第２函体エレメント１０ｂを設置する際には、先に設置された第１函体エレメント１０ａが、推進機２２の反力受けとして使用される。
【００４０】
第１函体エレメント１０ａを反力受けとして使用する際には、まず、第１函体エレメント１０ａの長手方向に沿って配置されているプレストレス鋼線３６に緊張力を導入して、両端を第１函体エレメント１０ａの端部に定着する。
【００４１】
そして、図６，７に示す支圧板２６ａを設置して、この支圧板２６ａを介して、第１函体エレメント１０ａを反力受けとする。支圧板２６ａは、３枚のプレートから構成され、第１プレート２６０ａの両端に第２および第３プレート２６１ａ，２６２ａが異なった方向に延設されている。
【００４２】
そして、第２プレート２６１ａは、第１函体エレメント１０ａの端面に係止され、第３プレート２６２ａの下面側には、推進機２２が配置される。第２函体エレメント１０ｂは、第１函体エレメント１０ａ同様に、複数の中空函体ユニット１８をクッション材２８と止水カラー３２とを介して連結し、内部には、第１函体エレメント１０ａと同様にプレストレス鋼線３６が設置される。
【００４３】
第２函体エレメント１０ｂは、第１函体エレメント１０ａの側部に隣接して設置されるが、この際には、凹凸嵌合部３８が利用される。この凹凸嵌合部３８は、第１函体エレメント１０ａの中空函体ユニット１８の外面に設けられ凹部３８ａと、第２函体エレメント１０ｂの中空函体ユニット１８に設けられた凸部３８ｂから構成されている
【００４４】
このような凹凸嵌合部３８を嵌合させながら、第２函体エレメント１０ｂを設置すると、第２函体エレメント１０ｂを第１函体エレメント１０ａの屈曲形所に沿って、精度よく隣接設置することができる。
【００４５】
第２函体エレメント１０ｂが設置されると、次に、第１函体エレメント１０ａの左隣に配置する第３函体エレメント１０ｃが設置される。この際には、第１函体エレメント１０ａを反力受けとして利用する。なお、この場合、第２函体ユニット１０ｂのプレストレス鋼線３６に緊張力を導入して、第１および第２函体エレメント１０ａ，１０ｂを反力受けとすることもできる。
【００４６】
以後は、先行函体エレメントを推進機２２の反力受として、それに隣接するようにして後行函体エレメントを順次設置する。そして、外殻部１４を構成する全ての函体エレメント１０が、図８，９に示すように設置されると、次の工程に移行する。
【００４７】
なお、本実施例の場合、最終函体エレメント１０ｎは、各函体エレメント１０と同様な推進工法により設置する場合を図示しているが、この最終函体エレメント１０ｎは、他の函体エレメントの設置精度などとの関連で、函体エレメント１０ｎが競り合うなどにより、推進工法による設置が困難な場合には、人力掘削により場所内コンクリートで、最終函体エレメント１０ｎに相当する部分を構築しても良い。
【００４８】
複数の函体エレメント１０を横ないしは上下方向に隣接設置して、閉塞断面形状の外殻部１４が形成されると、凹凸嵌合部３８の洗浄作業が行われ、洗浄作業が終わると、図１０に示すように、嵌合部３８内に無収縮モルタル４０の充填が行われる。
【００４９】
なお、図１０には、一部の函体エレメント間にだけ凹凸嵌合部３８を設けた状態が図示されているが、凹凸嵌合部３８は、全ての函体エレメント１０間に介装される。
【００５０】
凹凸嵌合部３８内に充填された無収縮モルタル４０が固化すると、閉塞断面形状の外殻部１４は、周および長手方向で全て連結されて止水性が確保される。次に、図１１に示すように、外殻部１４の横断方向にプレストレス鋼線４２が設置される。
【００５１】
このプレストレス鋼線４２の設置は、函体エレメント１０内に作業員が入り込んで行い、プレストレス鋼線４２は、外殻部１４の長手方向に沿って所定間隔を隔てて複数配置される。
【００５２】
プレストレス鋼線４２には、緊張力が導入され、各プレストレス鋼線４２が配置された端部の函体エレメント１０に、両端が定着される。プレストレス鋼線４２の緊張・定着が終了すると、図１２に示すように、各函体エレメント１０内にコンクリートＣが打設される。
【００５３】
そして、打設されたコンクリートＣの強度が発現されると、外殻部１４の内部掘削が行われ、掘削が終了した段階で、図１３に示すように、終止端Ｂである本線トンネル１の側面のセグメント１ａを破砕除去して、本線トンネル１内と連通させる。
【００５４】
セグメント１ａを除去した本線トンネル１の開口端１ｂには、補強梁４４を設け、これとセグメント１ａを貫通するようにして、グラウンドアンカー４６を打設する。
【００５５】
グラウンドアンカー４６は、開口端１ｂに沿って所定の間隔を隔てて複数設けられ、上下方向の地盤中に先端が定着され、これにより、分岐部５の構築が完了する。なお、外殻部１４内には、側壁部やインバート部などの内巻きコンクリートを打設することもできる。
【００５６】
さて、以上のようなトンネル分岐部の構築方法によれば、最初に設置される第１函体エレメント１０ａは、開始端Ａ側に設置されるグラウンドアンカー２４を推進機２２の反力受けとして、本線トンネル１の側面終止端Ｂに到達するように設置され、第１函体エレメント１０ａの設置後に、続行する第２函体エレメント１０ｂは、設置された第１函体エレメント１０ａを推進機２２の反力受として、当該第１函体エレメント１０ａに隣接するようにして設置し、第３函体エレメント１０ｃ以後は、先行函体エレメントを推進機２２の反力受として、それに隣接するようにして設置するので、地上の開始端Ａ側に必要な作業ヤードは、開削工事のように広く必要としない。
【００５７】
作業ヤードが小さくなると、用地確保が容易になり、周辺環境に対する悪影響を低減することができる。
【００５８】
図１４は、本発明にかかるトンネル分岐部の構築方法の第２実施例を示しており、上記第１実施例と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するととともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。
【００５９】
これらの図に示した実施例では、外郭部１４’は、上記実施例と同様に複数の函体エレメント１０’を推進工法により周方向に隣接配置して、閉塞断面形状に形成する。
【００６０】
本実施例の場合、各函体エレメント１０’は、断面が円形の中空函体ユニットが用いられているが、形状の相違だけで、実質的には、第１実施例と同じであり、各函体エレメント１０’間には、凹凸嵌合部が介装される。
【００６１】
また、第１函体エレメント１０ａ’を設置する際には、第１実施例と同様に、グラウンドアンカーが反力受となり、第２函体エレメント１０ｂ’以降は、先行設置された函体エレメント１０’が反力受となる。
【００６２】
各函体エレメント１０’内には、シース管に収容されたプレストレス鋼線が長手方向に沿って、複数設置され、各函体エレメント１０’内には、コンクリートが打設される。
【００６３】
以上の工程は、横断方向にプレストレス鋼線４２を設置しないこと以外は、上記第１実施例と同じであるが、この後の工程が第１実施例と異なっている。すなわち、本実施例の場合には、外殻部１４’の内部を掘削する際には、仮設支保工が架設される。
【００６４】
そして、仮設支保工の設置を行いながら掘削が進行すると、各函体エレメント１０’の長手方向の継手部分、すなわち、函体ユニット間の連結部分には、矩形状の梁部材５０がそれぞれ設置される。この梁部材５０は、鉄筋コンクリート製で、現場打ちないしはプレキャスト部材で構成される。
【００６５】
内部掘削と梁部材５０の設置が終了すると、本線トンネル１のセグメント１ａを破砕除去した後に、仮設支保工を一括撤去して、外殻部１４’内のインバート部に内巻きコンクリートを打設して、これが固化すると、分岐部５の構築が完了する。
【００６６】
このように構成した第２実施例においても上記第１実施例と同等の作用効果が得られる。なお、上記実施例では、角形断面の分岐部５を構築する場合を例示したが、本発明の実施は、この形状に限定されることはなく、例えば、円形，楕円形、長円形，多角形断面にも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるトンネル分岐部の構築方法によれば、地上側に必要な作業ヤードが非常に小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトンネル分岐部の構築方法が適用される道路トンネルの分岐，合流部の断面説明図である。
【図２】本発明にかかるトンネル分岐部の構築方法の第１実施例における初期工程の縦断面説明図である。
【図３】図２工程の断面説明図である。
【図４】本発明の構築方法で用いる掘削機の一例を示す説明図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】図２に引き続く工程で第２函体エレメントを設置する際の反力受部の断面説明図である。
【図７】図６の側面説明図である。
【図８】本発明にかかる構築方法で、複数の函体エレメントを隣接設置した状態の縦断面説明図である。
【図９】図８の断面説明図である。
【図１０】図８に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１１】図１０に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１２】図１１に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１３】本発明にかかる構築方法の第１実施例で構築された分岐部の完成状態を示す要部断面図である。
【図１４】本発明にかかる構築方法の第２実施例で構築された分岐部の完成状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 本線トンネル
１ａ セグメント
１ｂ 開口端
５ 分岐部
１０，１０’ 函体エレメント
１０ａ 第１函体エレメント
１０ｂ 第２函体エレメント
１４，１４’ 外殻部
１８ 中空函体ユニット
２０ 掘削機
２２ 推進機
２４ グラウンドアンカー

Claims (10)

1. 地上部を開始端とし、地中の本線トンネル側面を終止端とする外殻部を、複数の函体エレメントを推進工法により周方向に隣接配置して、閉塞断面形状に形成し、前記外殻部の内側を掘削して、前記本線トンネルと連通する分岐部とするか、または、前記外殻部の内部掘削後に、前記外殻部の内側にインバート部などの内巻きコンクリートを打設して、前記本線トンネルと連通する分岐部とするトンネル分岐部の構築方法であって、
   前記函体エレメントのうち最初に設置される第１函体エレメントは、前記開始端側に設置されるグラウンドアンカーを推進機の反力受けとして、前記終止端に到達するように設置され、
   前記第１函体エレメントの設置後に、続行する第２函体エレメントは、設置された前記第１函体エレメントを推進機の反力受として、当該第１函体エレメントに隣接するようにして設置し、
   第３函体エレメント以後は、先行函体エレメントを推進機の反力受として、それに隣接するように設置することを特徴とするトンネル分岐部の構築方法。
2. 前記グラウンドアンカーは、前記第１函体エレメントの前記開始端側から推進方向に沿ってその両側に一対を配置することを特徴とする請求項１記載のトンネル分岐部の構築方法。
3. 前記函体エレメントは、隣接する他の函体ユニットとの間で相互に嵌合する凹部または凸部を外側面に設けることを特徴とする請求項１または２記載のトンネル分岐部の構築方法。
4. 前記函体エレメントは、複数の中空函体ユニットを備え、
   前記推進機で推進する際に、順次連結する前記中空函体ユニット間に、水平方向の中心軸上に推進力伝達部が設けられたクッション材を介装することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のトンネル分岐部の構築方法。
5. 前記中空函体ユニットの連結部に、防水ゴムを備えた止水カラーを装着することを特徴とする請求項４記載のトンネル分岐部の構築方法。
6. 前記函体エレメント内には、長手方向に沿ったプレストレス鋼線を挿通し、前記函体エレメントを前記開始端から終止端まで設置した後、当該函体エレメントを後行函体エレメントの反力受とする前に、前記プレストレス鋼線に緊張力を導入して、前記函体エレメントの端部に定着することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のトンネル分岐部の構築方法。
7. 前記外殻部の内部を掘削する前に、前記閉塞断面形状に形成された前記函体エレメント間に、横断方向に延設されるプレストレス鋼線を配置して緊張定着した後に、各函体エレメント内にコンクリートを打設することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のトンネル分岐部の構築方法。
8. 前記函体エレメント内にコンクリートを打設する前に、前記凹部と凸部の嵌合部分に、洗浄後に無収縮コンクリートを充填することを特徴とする請求項７記載のトンネル分岐部の構築方法。
9. 前記外殻部の内部を掘削する前に、前記プレストレス鋼線に代えて、前記閉塞断面形状に形成された前記函体エレメント間に、梁部を設置することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のトンネル分岐部の構築方法。
10. 前記分岐部が連通する前記本線トンネルの開口端に、上下方向の地盤中に先端が定着されるグラウンドアンカーを設置することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のトンネル分岐部の構築方法。

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