JP2010077605A - トンネル拡幅工法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルを側方に拡幅して横長断面の拡幅トンネルを合理的に施工する。
【解決手段】拡幅すべき円形トンネル１（第１のトンネル）の少なくとも側方に導坑２（第２のトンネル２ａ）を施工して、導坑内から円形トンネルの側方に位置する地中壁４を施工するとともに、導坑と円形トンネルの上部相互間にアーチ形状の先受工５を施工し、それらにより囲まれる領域を掘削することにより円形トンネルを側方に拡幅して拡幅トンネル３を施工する。導坑２として第２のトンネル２ａと第３のトンネル２ｂを上下２段に設けてそれらの間に地中壁を施工する。地中壁を柱体を密に配列してなる柱列壁として施工する。先受工を曲線パイプルーフにより形成してその先端部を円形トンネルの上部に接合する。あるいは曲線パイプルーフの下方に鋼管先受工からなる二次先受工を設ける。もしくは先受工として曲線パイプルーフに代えて鋼管先受工を施工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、先行構築したトンネルを側方に拡幅して横長断面の拡幅トンネルを施工するための工法に関する。

この種の工法としては特許文献１，２に示すものが周知である。これらはいずれも横２連に設けた２つの円形トンネルの間を掘削することにより双方の円形トンネルを連通させて横長断面のトンネルを施工するものである。
特開２００６−１８３２８０号公報 特開２００７−９４３０号公報

上記従来の工法はトンネル全長にわたって拡幅を行う場合、つまり全長にわたって横長の大断面トンネルを構築する場合には好適に採用可能な工法であるが、たとえば道路トンネルにおける分岐合流部のようにトンネルの全長のうちのごく一部のみを拡幅すれば良い場合においては施工が大がかりに過ぎて必ずしも合理的ではなく、そのような場合に好適に採用し得る有効適切な工法の開発が望まれているのが実状である。

上記事情に鑑み、本発明は第１のトンネルを側方に拡幅して横長断面の拡幅トンネルを施工するためのトンネル拡幅工法であって、拡幅すべき第１のトンネルの少なくとも側方に第２のトンネルを施工して、該第２のトンネル内から前記第１のトンネルの側方に位置する地中壁を施工するとともに、前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの上部相互間にアーチ形状の先受工を施工し、それら第１のトンネルと先受工と第２のトンネルと地中壁とにより囲まれる領域を掘削することにより第１のトンネルを側方に拡幅して拡幅トンネルを施工することを特徴とする。

本発明においては、前記第２のトンネルの下方に間隔をおいて第３のトンネルを設け、第２のトンネルから前記先受工を施工し、第２のトンネルと第３のトンネルの間に前記地中壁を施工することが考えられる。
また、前記地中壁を柱体を密に配列してなる柱列壁として施工することが好ましい。

本発明においては、前記先受工を前記第２のトンネルから前記第１のトンネルの上部に達する曲線パイプルーフにより形成して該曲線パイプルーフの先端部を前記第１のトンネルの上部に接合し、該曲線パイプルーフの下方を掘削することが好ましい。
あるいは、前記先受工を前記第２のトンネルから前記第１のトンネルの上方に達する曲線パイプルーフにより形成し、該曲線パイプルーフの下方において前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの間に鋼管先受工からなる二次先受工を前記第１のトンネルの軸方向に形成していきつつ該二次先受工の下方を掘削しても良い。
もしくは、前記先受工として前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの間に鋼管先受工を形成し、該鋼管先受工を前記第１のトンネルの軸方向に施工していきつつ該鋼管先受工の下方を掘削することも考えられる。

本発明によれば、拡幅予定領域を第１のトンネルと先受工と第２のトンネルと地中壁とにより取り囲んだうえでその内側を掘削して拡幅部を施工するので、拡幅掘削時の地盤安定性を確保できるものであり，特に上半アーチ部にかかる応力を先受工と第２のトンネルと地中壁との全体で安定に保持し得て沈下抑制を充分に図ることができるし、側方変位も地中壁により確実に抑制することができる。
また、地中壁と先受工を施工するための小断面の第２のトンネルを拡幅予定位置に設ければ良いので、従来工法のように拡幅予定位置に２本の大断面の円形トンネルを併設する場合に較べて全体作業を合理化でき、工費削減と工期短縮を実現することができる。

「第１実施形態」
図１は本発明の第１実施形態を示すものである。これは、最終的に（ｆ）に示すような横長断面形状（転倒ダルマ形）の拡幅トンネル３を施工するに際し、まず（ａ）に示すように円形トンネル（第１のトンネル）１を施工するとともにその側方に２本の小断面の導坑２（上段の第２のトンネル２ａ、および下段の第３のトンネル２ｂ）を上下２段に設けて、それらの間を掘削することによって拡幅トンネル３を施工するようにしたものである。

具体的には，通常のシールド工法により円形トンネル１を施工するとともに、その側方に上下に間隔をおいて２段の導坑２を設ける。それら円形トンネル１および導坑２の施工順序は適宜で良く、導坑２を先進導坑として円形トンネル１に先行して施工することでも良いし、あるいはそれらを同時並行作業により施工することでも良い。

そして、（ｂ）に示すように上下の導坑２間に地中壁４を施工するとともに、上段の導坑２と円形トンネル１との間にアーチ状の先受工５を施工する。
地中壁４としては鋼管柱等の柱体を密に配列した構造の柱列壁として施工することが好適であるが、可能であれば地中連続壁の如き構成のものでも良い。いずれにしても地中壁４としては後段の掘削工程（円形トンネル１の側方への切り開き工程）において山留めとして機能し得るとともに、その際に上下の導坑２および先受工５とともに上半アーチ部にかかる応力を支保し得る機能を有するものとして施工する。
アーチ状の先受工５としては曲線パイプルーフによるもの、特に円弧状に湾曲させた鋼管を導坑２から円形トンネル１の上部に向けて打設してその内部にＨ形鋼等の心材を挿入してコンクリートを充填した構造のものが好適に採用可能である。いずれにしても本実施形態においては先受工５の先端部を円形トンネル１の上部に到達させてそこに接合することにより、この先受工５により導坑２と円形トンネル１とを構造的に一体に連結してそれらの全体で堅固な支保構造体を構成する。

以上のように、円形トンネル１の側方の拡幅予定領域をその下方を除いて円形トンネル１と上下の導坑２と地中壁４と先受工５とにより取り囲んだ後、その内側を掘削していく。
具体的には、まず（ｃ）に示すように先受工５の直下の上半アーチ部（斜線を付した部分）を掘削し、続いて（ｄ）に示すように地中壁４の側方（同）を掘削し、さらに（ｅ）に示すように下半アーチ部（同）を掘削する。
以上の掘削は、導坑２あるいは円形トンネル１もしくはそれらの双方の要所のセグメントを解体撤去してそれらの内部を通して行えば良く、その際には必要に応じて円形トンネル１内に適宜の支保工６を設置し、また掘削に伴って円形トンネル１と導坑２との間にも適宜の支保工７を設置していけば良い。

拡幅予定領域に対する掘削完了後、（ｆ）に示すように拡幅部に面する円形トンネルのセグメントを解体撤去して拡幅部の内面全体に一連の覆工壁８を施工して拡幅トンネル３を完成させる。

「第２実施形態」
図２は本発明の第２実施形態を示すものである。なお、上記の第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
本第２実施形態においては（ａ）に示すように円形トンネル１の側方に１本の導坑２を施工し、（ｂ）に示すようにその下方に地中壁４を施工する。
また、先受工５は第１実施形態と同様に曲線パイプルーフにより形成するが、その先端は円形トンネル１には接合せずにその上方を覆う形態で施工し、（ｃ）に示すようにその曲線パイプルーフの下方に二次先受工９としての鋼管先受工をさらに施工する。
二次先受工９としての鋼管先受工としてはいわゆるＡＧＦ工法によるものが好適に採用可能であり、それを導坑２と円形トンネル１間において円形トンネル１の軸方向に所定長さづつ施工していきつつその下方を掘削する。

以降は第１実施形態と同様に、（ｃ）〜（ｅ）に示すように円形トンネル１と二次先受工（鋼管先受工）９と導坑２と地中壁４とにより囲まれる領域を掘削していき、拡幅部に覆工壁８を施工して拡幅トンネル３を完成させる。

「第３実施形態」
図３は本発明の第３実施形態を示す。これは導坑２を馬蹄形断面とし、導坑２と円形トンネル１との間に鋼管先受工からなる先受工１０を施工するものである。すなわち、本第３実施形態では上記第２実施形態において二次先受工９とした鋼管先受工自体を曲線パイプルーフに代わる本来の先受工１０として施工するものであり、その鋼管先受工からなる先受工１０を導坑２と円形トンネル１の間において施工していきつつその下方を掘削するようにしたものであり、その他の工程は上記実施形態と同様である。

以上で説明した第１〜第３実施形態のトンネル拡幅工法によれば、いずれも拡幅部の周囲を円形トンネル（第１のトンネル）１と、導坑２（第２のトンネル２ａおよび第３のトンネル２ｂ）と、先受工５（曲線パイプルーフ）あるいは先受工１０（鋼管先受工）と、地中壁４により取り囲んだうえでその内側を掘削して拡幅部を施工するので、拡幅掘削時の地盤安定性を確保できるものであり，特に上半アーチ部にかかる応力を先受工５，１０と導坑２と地中壁４により安定に保持し得て沈下抑制を充分に図ることができるし、地中壁４により側方変位を確実に抑制することができる。
また、地中壁４と先受工５，１０を施工するための小断面の導坑２（第２のトンネル２ａおよび第３のトンネル２ｂ）を拡幅予定位置に設ければ良いので、従来技術のように拡幅予定位置に２本の大断面の円形トンネルを併設する場合に較べて全体作業を合理化でき、工費削減と工期短縮を実現することができる。

なお，本発明は上記各実施形態に限定されるものでは勿論なく、施工するべき拡幅トンネルの規模や断面形状、地盤状況その他の諸条件に応じて、本発明の要旨を逸脱しない範囲でで適宜の設計的変更が可能であることは言うまでもない。
たとえば第１実施形態において採用した上下２段の導坑（第２のトンネルおよび第３のトンネル）の間に地中壁を設けることは他の実施形態においても採用可能であるし、第３実施形態において採用した馬蹄形断面の導坑（第２のトンネル）は他の実施形態においても採用可能である。

本発明の第１実施形態であるトンネル拡幅工法の概略工程を示す図である。 本発明の第２実施形態であるトンネル拡幅工法の概略工程を示す図である。 本発明の第３実施形態であるトンネル拡幅工法の概略工程を示す図である。

符号の説明

１ 円形トンネル（第１のトンネル）
２ 導坑
２ａ 第２のトンネル
２ｂ 第３のトンネル
３ 拡幅トンネル
４ 地中壁（柱列壁）
５ 先受工（曲線パイプルーフ）
６，７ 支保工
８ 覆工壁
９ 二次先受工（鋼管先受工）
１０ 先受工（鋼管先受工）

Claims (6)

1. 第１のトンネルを側方に拡幅して横長断面の拡幅トンネルを施工するためのトンネル拡幅工法であって、
   拡幅すべき第１のトンネルの少なくとも側方に第２のトンネルを施工して、該第２のトンネル内から前記第１のトンネルの側方に位置する地中壁を施工するとともに、前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの上部相互間にアーチ形状の先受工を施工し、
   それら第１のトンネルと先受工と第２のトンネルと地中壁とにより囲まれる領域を掘削することにより第１のトンネルを側方に拡幅して拡幅トンネルを施工することを特徴とするトンネル拡幅工法。
2. 請求項１記載のトンネル拡幅工法であって、
   前記第２のトンネルの下方に間隔をおいて第３のトンネルを設け、第２のトンネルから前記先受工を施工し、第２のトンネルと第３のトンネルの間に前記地中壁を施工することを特徴とするトンネル拡幅工法。
3. 請求項１または２記載のトンネル拡幅工法であって、
   前記地中壁を柱体を密に配列してなる柱列壁として施工することを特徴とするトンネル拡幅工法。
4. 請求項１，２または３記載のトンネル拡幅工法であって、
   前記先受工を前記第２のトンネルから前記第１のトンネルの上部に達する曲線パイプルーフにより形成して該曲線パイプルーフの先端部を前記第１のトンネルの上部に接合し、該曲線パイプルーフの下方を掘削することを特徴とするトンネル拡幅工法。
5. 請求項１，２または３記載のトンネル拡幅工法であって、
   前記先受工を前記第２のトンネルから前記第１のトンネルの上方に達する曲線パイプルーフにより形成し、該曲線パイプルーフの下方において前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの間に鋼管先受工からなる二次先受工を前記第１のトンネルの軸方向に形成していきつつ該二次先受工の下方を掘削することを特徴とするトンネル拡幅工法。
6. 請求項１，２または３記載のトンネル拡幅工法であって、
   前記先受工として前記第２のトンネルと前記第１のトンネルの間に鋼管先受工を形成し、該鋼管先受工を前記第１のトンネルの軸方向に施工していきつつ該鋼管先受工の下方を掘削することを特徴とするトンネル拡幅工法。

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