インバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材
【課題】地山からの圧力に起因するインバート構成部分の浮き上がりや脱落を抑制すると共に、良好な施工性を実現するインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材を提供する。
【解決手段】ＮＡＴＭトンネル工法によるトンネル１のインバート１５の施工方法であって、インバート１５は、トンネル底面１９においてトンネル１の幅方向に連結されたプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３からなるものである。インバート１５は、Ｌ字断面の両端部を有するプレキャスト板Ｐ１と、逆さＬ字断面でプレキャスト板Ｐ１の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有するプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３と、を備えており、プレキャスト板Ｐ１をトンネル底面１９の所定の位置に設置する第１設置工程と、プレキャスト板Ｐ１の一方側に隣接させてプレキャスト板Ｐ２を設置し、端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、プレキャスト板Ｐ１の他方側に隣接させてプレキャスト板Ｐ３を設置し、端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、備える。
【解決手段】ＮＡＴＭトンネル工法によるトンネル１のインバート１５の施工方法であって、インバート１５は、トンネル底面１９においてトンネル１の幅方向に連結されたプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３からなるものである。インバート１５は、Ｌ字断面の両端部を有するプレキャスト板Ｐ１と、逆さＬ字断面でプレキャスト板Ｐ１の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有するプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３と、を備えており、プレキャスト板Ｐ１をトンネル底面１９の所定の位置に設置する第１設置工程と、プレキャスト板Ｐ１の一方側に隣接させてプレキャスト板Ｐ２を設置し、端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、プレキャスト板Ｐ１の他方側に隣接させてプレキャスト板Ｐ３を設置し、端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＡＴＭトンネル工法によるトンネルのインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トンネルの施工においては、掘削坑に鋼製支保工と吹付けコンクリート、及びロックボルトでグランドアーチを形成して支保を行うＮＡＴＭトンネル工法(New Austrian Tunneling Method)が多用されている。この種のトンネルにかかる地山からの外圧（外力）は、上からの方向の力が主体となるため、地質が比較的良好な地山においては掘削底盤に鋼製支保工を建込み、コンクリートを吹付け、ロックボルトを打設することで上部支保を完了している。しかし、地質が不良な地山では、トンネルに作用する側圧の増大、側圧の作用、上部支保の脚部での支持力不足等の問題が発生し、トンネル内空断面に変形、変位を生じることがある。この対策として、トンネルの底盤にインバートを施工し上部支保を下部で接合して断面を閉合し、トンネルを構造的に安定させる必要がある。
【０００３】
インバートに関する技術として、下記特許文献１に記載のトンネルの施工方法が知られている。この施工方法は、建設中のトンネルの側壁間を連絡するインバートを設置するものである。地山を掘削して露出したトンネルの周面にアーチ状の一次支保工を配置し、凹凸を調整したトンネル底面上に複数のブロックを互いに面接触させながら並べて、一次支保工の両端を連絡したインバートを構築する。この種のインバートにおいては、地山からの外圧に起因してインバートが下方から押し上げられる力が作用する場合がある。このような力によりブロックが浮き上がったり脱落したりすること防止するために、ブロック同士が噛み合う形状にすることも特許文献１では提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７９９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにブロック同士を噛み合う形状にした場合には、ブロックの設置作業が困難になり施工性が低下してしまう。例えば、最後のブロックを設置する際に、ブロック同士の間に最後のブロックを挿入し難く、作業性が悪い。インバートの施工時には、トンネル掘削用車両の通行を制限しなければならない場合もあるので、施工性が低下し作業時間が長くなると、トンネル掘削の作業の能率の低下を招くという問題がある。従って、インバートをブロック化するにあたっては、地山からの圧力に抵抗する構造を持ちながらも、良好な施工性が望まれる。
【０００６】
本発明は、地山からの圧力に起因するインバート構成部分の浮き上がりや脱落を抑制すると共に、良好な施工性を実現するインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のインバートの施工方法は、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートをトンネル底面に施工するインバートの施工方法であって、インバートは、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、インバートは、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えており、第１プレキャスト板をトンネル底面の所定の位置に設置する第１設置工程と、所定の位置に設置された第１プレキャスト板の一方側に隣接させて第２プレキャスト板を設置し、第１及び第２プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、所定の位置に設置された第１プレキャスト板の他方側に隣接させて第３プレキャスト板を設置し、第１及び第３プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この施工方法では、トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板でインバートが形成される。そして、第１プレキャスト板の端部がＬ字断面をなし、第２及び第３プレキャスト板に相欠き継ぎで連結されているので、第１プレキャスト板の端部が第２及び第３プレキャスト板の端部に嵌合され、第１〜第３プレキャスト板は強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因して第１〜第３プレキャスト板が下方からの力を受ける場合にも、プレキャスト板の浮き上がり及び脱落が抑制される。また、この施工方法では、一次支保工の脚部に隣接するプレキャスト板（インバートの端部を構成するプレキャスト板）以外のプレキャスト板である第１プレキャスト板をまず設置し、その後、第１プレキャスト板の端部の上に端部を重ねながら第２及び第３プレキャスト板を設置する。従って、プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで嵌合させ連結する場合にも、第２及び第３プレキャスト板を設置し易く、良好な施工性も確保することができる。
【０００９】
また、本発明のインバートの施工方法において、幅方向に連結されインバートを形成するためのプレキャスト板の数は奇数であり、第１プレキャスト板は、複数のプレキャスト板のうち中央に配置されることとしてもよい。地山からの圧力に起因する下方からの力は、インバートの中央部分が最も大きく作用すると考えられる。従って、中央のプレキャスト板を上記構成の第１プレキャスト板とすることで、地山からの圧力に起因するプレキャスト板の浮き上がりや脱落を効果的に抑制することができる。
【００１０】
本発明のインバートは、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートであって、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このインバートは、トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板で形成される。そして、第１プレキャスト板の端部がＬ字断面をなし、第２及び第３プレキャスト板に相欠き継ぎで連結されているので、第１プレキャスト板の端部が第２及び第３プレキャスト板の端部に嵌合され、第１〜第３プレキャスト板は強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因して第１〜第３プレキャスト板が下方からの力を受ける場合にも、プレキャスト板の浮き上がり及び脱落が抑制される。また、このインバートを施工する場合には、一次支保工の脚部に隣接するプレキャスト板（インバートの端部を構成するプレキャスト板）以外のプレキャスト板である第１プレキャスト板をまず設置し、その後、第１プレキャスト板の端部の上に端部を重ねながら第２及び第３プレキャスト板を設置すればよい。従って、プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する場合にも、第２及び第３プレキャスト板を設置し易く、良好な施工性も確保することができる。
【００１２】
本発明のプレキャスト部材は、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートの少なくとも一部をなすプレキャスト部材であって、インバートは、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、地山からの圧力に起因するインバート構成部分の浮き上がりや脱落を抑制すると共に、良好な施工性を実現するインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネルの一例を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、連結前，連結後におけるプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の端部近傍を示す断面図である。
【図４】プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の連結構造の他の例を示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第１実施形態に係るインバートの施工方法の第１，第２，第３設置工程を示す断面図である。
【図６】一次支保工の脚部とプレキャスト板Ｐ３の端部との連結構造を示す断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係るインバートの施工方法を示す断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係るインバートの施工方法を図７に続けて示す断面図である。
【図９】本発明のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネルの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材の実施形態について詳細に説明する。まず、図１を参照しながら、本実施形態のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネル１について説明する。トンネル１は、ＮＡＴＭトンネル工法(New Austrian Tunneling Method)を用いて施工されるものである。
【００１６】
図１に示すように、トンネル１は、トンネル掘削抗の内周面に沿ってアーチ形状に設けられた一次支保工３と、一次支保工３の内側に設けられた覆工コンクリート部５とを備えている。一次支保工３は、トンネル掘削抗の内周面に設けられた鋼製支保工７を備えている。鋼製支保工７は、例えば、周方向に２分割されて設けられており、トンネル１の内周面に沿った弧をなす一対のＨ鋼が連結され形成されている。
【００１７】
更に、一次支保工３は、吹き付けコンクリート部９を備えている。吹き付けコンクリート部９は、鋼製支保工７同士の間を埋めるようにトンネル１の内周面に吹付け工法で形成されている。更に、一次支保工３は、吹き付けコンクリート部９からトンネル１の径方向外側に向けて地山に打ち込まれた多数のロックボルト１１を備えている。覆工コンクリート部５は、一次支保工３を覆うように、鋼製支保工７及び吹き付けコンクリート部９の更に内側に打設されている。
【００１８】
更にトンネル１は、インバート１５を備えている。インバート１５は、一次支保工３の両方の脚部４ａ，４ｂを連絡するようにトンネル１の底面１９に設けられている。インバート１５は、逆さアーチ形状（下に凸のアーチ形状）に設けられており、トンネル１の断面を閉合することによりトンネル１を構造的に安定させる。なお、脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７は、インバート１５を構築する前に掘削され、インバート１５の完成後に埋め戻される。トンネル１に関する以上の構成は、インバートを備えるＮＡＴＭトンネルの構成として公知であるので、更なる詳細な説明は省略する。
【００１９】
図に示されるように、本実施形態のトンネル１において、インバート１５は、トンネル１の幅方向に３分割されたプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で構成されている。プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、事前に工場で製作され水中養生された鉄筋コンクリート板である。工場では、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、規定の日数以上（例えば７日以上）水中養生される。このうちプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ脚部４ａ，４ｂに隣接して設置されるプレキャスト板である。
【００２０】
すなわち、トンネル１坑外において、型枠、養生水槽、製品仮置きヤードが準備され、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が成型される。そして、規定の日数以上水中養生され、所定の品質管理の下でプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が完成される。一般にインバートは、施工後の可能な限り早い時期に強度を発現することが望まれる。この要請に対して、トンネル１では事前に十分に水中養生したプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３を採用することにより、現場打ちのインバートに比べて早期に強度を発現させる。従って、トンネル断面閉合の効果を早期に発揮させ、地山の圧力によるトンネル１の変位や地山の緩みを抑えることができる。
【００２１】
図２を参照し、３つのプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の構造について説明する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、トンネル１の断面における、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の断面図である。以下の説明における各部の断面形状は、図２に示すようなトンネル１の断面における形状を意味する。
【００２２】
プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、平面視で略矩形をなす板状部材であり、インバート１５のアーチ形状に対応して湾曲した形状をなす。プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のトンネル１の幅方向の寸法は、トンネル１の幅によるが、例えば、約３〜４ｍ程度である。またトンネル１の長さ方向の寸法は、例えば、約１．５ｍである。このようなプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が２次元的に敷き詰められてインバート１５が形成される。
【００２３】
図２（ａ）に示すプレキャスト板Ｐ１（第１プレキャスト板）は、３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のうち中央に位置し、設置されたときには脚部４ａ，４ｂに隣接しない。プレキャスト板Ｐ１は、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを有しており、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの端面の上半分には矩形断面の切欠きｑ１が設けられているので、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂはＬ字断面を呈する。
【００２４】
プレキャスト板Ｐ１の一方側に隣接して配置されるプレキャスト板Ｐ２（第２プレキャスト板）は、図２（ｂ）に示すように、端面の下半分に矩形断面の切欠きｑ２が設けられた端部Ｐ２ａを有している。端部Ｐ２ａは、上下逆さのＬ字断面を呈する。プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ｂとプレキャスト板Ｐ２の端部Ｐ２ａとは、互いに嵌合される形状をなし、相欠き継ぎで連結されている（図１参照）。
【００２５】
同様に、プレキャスト板Ｐ１の他方側に隣接して配置されるプレキャスト板Ｐ３（第３プレキャスト板）は、図２（ｃ）に示すように、端面の下半分に矩形断面の切欠きｑ３が設けられた端部Ｐ３ｂを有している。端部Ｐ３ｂは、上下逆さのＬ字断面を呈する。プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ａとプレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ｂとは、互いに嵌合される形状をなし、相欠き継ぎで連結されている（図１参照）。なお、プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂ及びプレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａには、切欠きは形成されておらず、平坦な端面が形成されている。
【００２６】
図３を参照し、端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ同士、及び端部Ｐ１ａ，Ｐ３ｂ同士の連結構造について説明する。図３（ａ）に示すように、端部Ｐ２ａには、雄側連結金具２１が埋め込まれており、対向する端部Ｐ１ｂには、雌側連結金具２３が埋め込まれている。端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａが突き合わされると、雄側連結金具２１の先端部が、雌側連結金具２３の開口部２３ａに挿入される。そして、図３（ｂ）に示すように、雄側連結金具２１の先端ピン２１ａが開口部２３ａの底面に突き当たることで、雄側連結金具２１のスリーブ２１ｂが押し拡げられ、スリーブ２１ｂが開口部２３ａの側壁面に噛み込む。このことで、雄側連結金具２１と雌側連結金具２３とが強固に連結され、その結果、端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ同士が強固に連結される。なお、端部Ｐ１ａと端部Ｐ３ｂとの連結構造も、上記同様であるので、重複する説明を省略する。
【００２７】
なお、図３の連結構造に代えて、図４に示す構造を採用してもよい。図４の構造では、端部Ｐ２ａの切欠き部の水平面から下方に突出するように雄側連結金具２１が設けられており、これに対向して、端部Ｐ１ｂの切欠き部の水平面で上方に開口するように雌側連結金具２３が設けられている。また、図３，図４の構造において、雄側連結金具２１と雌側連結金具２３とを逆にしてもよい。上記のような構造で３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が連結され、当該３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３からなる部材Ｐ（図１参照）が、特許請求の範囲のプレキャスト部材に対応する。
【００２８】
続いて、本発明に係るインバートの施工方法の第１実施形態として、上述したインバート１５の施工方法の一例について、図５を参照しながら説明する。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７が掘削されトンネル底面１９が現れた後、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の母材同等品以上のモルタルスペーサを用いて、底面１９上の中央部分にプレキャスト板Ｐ１を設置する（第１設置工程）。このように、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接するプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３以外のプレキャスト板（ここでは、プレキャスト板Ｐ１）が最初に設置されるプレキャスト板として選択される。このときプレキャスト板Ｐ１は、完成後のインバート１５の中でプレキャスト板Ｐ１が配置されるべき位置に予め設置され、その後の工程では移動されない。
【００３０】
続いて、図５（ｂ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ａとの間にプレキャスト板Ｐ２を挿入し設置する。ここでは、プレキャスト板Ｐ１の一端部Ｐ１ｂとプレキャスト板Ｐ２の端部Ｐ２ａとを連結する（第２設置工程）。このとき、端部Ｐ２ａが端部Ｐ１ｂの上に重ねられるようにして、前述したように端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａが相欠き継ぎで連結される。プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂと脚部４ａと間には間隙が形成されるが、後述する連結構造によって他端部Ｐ２ｂと脚部４ａとが連結される。
【００３１】
続いて、図５（ｃ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ｂとの間にプレキャスト板Ｐ３を挿入し設置する。ここでは、プレキャスト板Ｐ１の他端部Ｐ１ａとプレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ｂとを連結する（第３設置工程）。このとき、端部Ｐ３ｂが端部Ｐ１ａの上に重ねられるようにして、前述したように端部Ｐ１ａ，Ｐ３ｂが相欠き継ぎで連結される。プレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａと脚部４ｂと間には間隙が形成されるが、後述する連結構造によって他端部Ｐ３ａと脚部４ｂとが連結される。
【００３２】
続いて、プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂと脚部４ａとが連結され、プレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａと脚部４ｂとが連結される。この連結構造について、図６を参照し説明する。図６に示すように、プレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ａの端面と脚部４ｂにおける鋼製支保工７の下端面との間に、台形状の断面をもつメタル製接続材３１が嵌め込まれる。更に、メタル製接続材３１と端部Ｐ３ａの端面との間に、適切な枚数の薄板鉄３３とキャンバー３５が差し込まれることで、間隙が微調整される。これにより、プレキャスト板Ｐ３と一次支保工３の脚部４ｂとが連結される。覆工コンクリート部５とプレキャスト板Ｐ３との間の間隙は、覆工コンクリートで埋めればよい。また、同様の構造をもって、プレキャスト板Ｐ２と一次支保工３の脚部４ａとが連結される。以上により、一次支保工３とインバート１５が連結されてなるトンネル１の断面閉合構造が完成する。
【００３３】
その直後、インバート１５とその下方の岩盤とを一体化させるために、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３に埋め込まれたグラウトホール（図示せず）から、早強モルタルを充填する。そして、充填した早強モルタルの強度確認をテストピースを用いて行う。以上で、トンネル１の長手方向に例えば１．５ｍ分の長さのインバート１５が完成し、同様にしてトンネル１の長手方向に移動しながら上記の工程を行うことで、インバート１５をトンネル１の長手方向に延長していく。その後、インバート１５の上方の部分１７（図１）参照を埋め戻す。
【００３４】
続いて、上述したインバート１５及びその施工方法による作用効果について説明する。
【００３５】
本実施形態のインバート１５の施工方法では、トンネル１の幅方向に複数（ここでは３枚）連結されたプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３でインバート１５が形成される。そして、プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂがＬ字断面をなし、プレキャスト板Ｐ２，Ｐ３の端部に嵌合され相欠き継ぎで連結されているので、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は互いに強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因してプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が下方からの力を受ける場合にも、浮き上がり及び脱落が抑制される。
【００３６】
また、地山からの圧力により下方から作用する力は、インバート１５の中央部分が最も大きいと考えられる。従って、中央のプレキャスト板Ｐ１の両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを、それぞれ、プレキャスト板Ｐ３，Ｐ２の端部Ｐ３ｂ，Ｐ２ａで下方に押さえ込む構造にすることで、地山からの圧力に起因するプレキャスト板Ｐ１の浮き上がりや脱落を効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、この施工方法では、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接しないプレキャスト板Ｐ１をまず設置し、その後、プレキャスト板Ｐ１の上に端部を重ねるようにしてプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３を設置し、相欠き継ぎで連結する。従って、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の端部同士を相欠き継ぎで嵌合させ強固に連結するにも関わらず、プレキャスト板Ｐ２，Ｐ３を設置し易く、良好な施工性を確保することができる。そして、良好な施工性により、作業時間を短くすることができ、その結果、トンネル掘削用車両の通行の制限等が緩和され、トンネル掘削の作業の能率向上を図ることができる。
【００３８】
続いて、本発明に係るインバートの施工方法の第２実施形態として、インバート１５の施工方法の他の例について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、この施工方法において、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の端部同士の連結処理や早強モルタルの充填処理等は、前述の施工方法で示した処理と同等であるので、重複する説明を省略する。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、まず、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７のうち、脚部４ｂに近い部分１７ｂを残して掘削する。これにより、トンネル底面１９のうち脚部４ａに近い一部分が露出する。露出した当該部分は、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のうち、中央のプレキャスト板Ｐ１を含めて脚部４ａ側に位置するプレキャスト板（プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２）の設置予定部分である。次に、図７（ｂ）に示すように、底面１９上の中央部分にプレキャスト板Ｐ１を設置する（第１設置工程）。続いて、図７（ｃ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ａとの間にプレキャスト板Ｐ２を挿入し設置し、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の端部同士を連結する（第２設置工程）。
【００４０】
上記のプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の設置作業の間は、部分１７ｂの上面を車両の走行帯１８ｂとして使用する。これにより、当該走行帯１８ｂにトンネル掘削用車両を通過させ、トンネル掘削作業を並行して効率よく行うことができる。
【００４１】
続いて、図８（ａ）に示すように、走行帯１８ｂを含む部分１７ｂを掘削し、トンネル底面１９のうち脚部４ｂに近い一部分を露出させる。露出した当該部分は、残ったプレキャスト板Ｐ３の設置予定部分である。更に、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７のうち、脚部４ａに近い部分１７ａを、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の上に埋め戻す。次に、図８（ｂ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ｂとの間にプレキャスト板Ｐ３を挿入し、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ３の端部同士を連結する（第３設置工程）。
【００４２】
上記のプレキャスト板Ｐ３の設置作業の間は、部分１７ａの上面を車両の走行帯１８ａとして使用する。これにより、当該走行帯１８ａにトンネル掘削用車両を通過させ、トンネル掘削作業を並行して効率よく行うことができる。
【００４３】
続いて、プレキャスト板Ｐ２の端部と脚部４ａとが連結され、プレキャスト板Ｐ３の端部と脚部４ｂとが連結されることで、一次支保工３とインバート１５が連結されてなるトンネル１の断面閉合構造が完成する。その後、図８（ｃ）に示すように、インバート１５の上方の部分１７を完全に埋め戻す。
【００４４】
本実施形態の施工方法によれば、インバート１５の施工中も常にトンネル掘削用車両の走行帯１８ａ又は１８ｂを確保することができるので、インバート１５の施工とトンネル掘削作業とを並行して行うことができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、実施形態では、インバート１５をトンネル幅方向に３分割しているが、図９に示すようにインバートを５分割し、５つのプレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１５を幅方向に連結してインバート２１５を形成してもよい。この場合、まず最初に、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接するプレキャスト板Ｐ１４，Ｐ１５以外のプレキャスト板（Ｐ１１，Ｐ１２，又はＰ１３）を設置すればよい。ここでは、５枚のうち中央のプレキャスト板Ｐ１１を最初に設置するものとし、例えば、プレキャスト板Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順に設置する。
【００４６】
この場合、プレキャスト板（第１プレキャスト板）Ｐ１１が、Ｌ字断面の両端部Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂを有し、隣接するプレキャスト板（第２及び第３プレキャスト板）Ｐ１２，Ｐ１３がそれぞれ逆さＬ字断面の一端部Ｐ１２，Ｐ１３ｂを有する。
【００４７】
そして、プレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１３が、前述のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３と同様の構造により相欠き継ぎで連結され、３枚のプレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１３からなるプレキャスト部材Ｐ’が形成される。当該プレキャスト部材Ｐ’が、特許請求の範囲のプレキャスト部材に対応する。そして、当該プレキャスト部材Ｐ’の両側に、それぞれプレキャスト板Ｐ１４，Ｐ１５が連結されて、インバート２１５が形成される。なお、プレキャスト板Ｐ１２とＰ１４との間やプレキャスト板Ｐ１３とＰ１５との間にも、相欠き継ぎの連結構造を用いてもよい。
【００４８】
また、プレキャスト板の数は、３枚や５枚に限られず７枚又は９枚でもよいが、プレキャスト板同士の連結部は比較的強度が弱い部分であるので、連結部を少なくする方が好ましい。従って、トンネル幅方向に分割されるプレキャスト板の数は少ない方が好ましく、３枚が好ましい。
【００４９】
また、プレキャスト板の数を偶数にしてもよいが、奇数であるほうが好ましい。前述したように、地山からの圧力により下方から作用する力は、インバートの中央部分が最も大きいと考えられる。そして、プレキャスト板の数を偶数にすると、比較的強度が弱い部分であるプレキャスト板同士の連結部分が、インバートの中央部分に配置される場合がある。一方、プレキャスト板の数を奇数にすると、プレキャスト板同士の連結部分がインバートの中央部分に配置される構造が回避され、インバートの強度を確保することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…トンネル、３…一次支保工、４ａ，４ｂ…一次支保工の脚部、７…鋼製支保工、９…吹き付けコンクリート部、１１…ロックボルト、１５，２１５…インバート、１９…トンネル底面、Ｐ，Ｐ’…プレキャスト部材、Ｐ１，Ｐ１１…第１プレキャスト板、Ｐ２，Ｐ１２…第２プレキャスト板、Ｐ３，Ｐ１３…第３プレキャスト板、ｑ１，ｑ２，ｑ３…切欠き。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＡＴＭトンネル工法によるトンネルのインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トンネルの施工においては、掘削坑に鋼製支保工と吹付けコンクリート、及びロックボルトでグランドアーチを形成して支保を行うＮＡＴＭトンネル工法(New Austrian Tunneling Method)が多用されている。この種のトンネルにかかる地山からの外圧（外力）は、上からの方向の力が主体となるため、地質が比較的良好な地山においては掘削底盤に鋼製支保工を建込み、コンクリートを吹付け、ロックボルトを打設することで上部支保を完了している。しかし、地質が不良な地山では、トンネルに作用する側圧の増大、側圧の作用、上部支保の脚部での支持力不足等の問題が発生し、トンネル内空断面に変形、変位を生じることがある。この対策として、トンネルの底盤にインバートを施工し上部支保を下部で接合して断面を閉合し、トンネルを構造的に安定させる必要がある。
【０００３】
インバートに関する技術として、下記特許文献１に記載のトンネルの施工方法が知られている。この施工方法は、建設中のトンネルの側壁間を連絡するインバートを設置するものである。地山を掘削して露出したトンネルの周面にアーチ状の一次支保工を配置し、凹凸を調整したトンネル底面上に複数のブロックを互いに面接触させながら並べて、一次支保工の両端を連絡したインバートを構築する。この種のインバートにおいては、地山からの外圧に起因してインバートが下方から押し上げられる力が作用する場合がある。このような力によりブロックが浮き上がったり脱落したりすること防止するために、ブロック同士が噛み合う形状にすることも特許文献１では提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７９９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにブロック同士を噛み合う形状にした場合には、ブロックの設置作業が困難になり施工性が低下してしまう。例えば、最後のブロックを設置する際に、ブロック同士の間に最後のブロックを挿入し難く、作業性が悪い。インバートの施工時には、トンネル掘削用車両の通行を制限しなければならない場合もあるので、施工性が低下し作業時間が長くなると、トンネル掘削の作業の能率の低下を招くという問題がある。従って、インバートをブロック化するにあたっては、地山からの圧力に抵抗する構造を持ちながらも、良好な施工性が望まれる。
【０００６】
本発明は、地山からの圧力に起因するインバート構成部分の浮き上がりや脱落を抑制すると共に、良好な施工性を実現するインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のインバートの施工方法は、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートをトンネル底面に施工するインバートの施工方法であって、インバートは、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、インバートは、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えており、第１プレキャスト板をトンネル底面の所定の位置に設置する第１設置工程と、所定の位置に設置された第１プレキャスト板の一方側に隣接させて第２プレキャスト板を設置し、第１及び第２プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、所定の位置に設置された第１プレキャスト板の他方側に隣接させて第３プレキャスト板を設置し、第１及び第３プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この施工方法では、トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板でインバートが形成される。そして、第１プレキャスト板の端部がＬ字断面をなし、第２及び第３プレキャスト板に相欠き継ぎで連結されているので、第１プレキャスト板の端部が第２及び第３プレキャスト板の端部に嵌合され、第１〜第３プレキャスト板は強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因して第１〜第３プレキャスト板が下方からの力を受ける場合にも、プレキャスト板の浮き上がり及び脱落が抑制される。また、この施工方法では、一次支保工の脚部に隣接するプレキャスト板（インバートの端部を構成するプレキャスト板）以外のプレキャスト板である第１プレキャスト板をまず設置し、その後、第１プレキャスト板の端部の上に端部を重ねながら第２及び第３プレキャスト板を設置する。従って、プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで嵌合させ連結する場合にも、第２及び第３プレキャスト板を設置し易く、良好な施工性も確保することができる。
【０００９】
また、本発明のインバートの施工方法において、幅方向に連結されインバートを形成するためのプレキャスト板の数は奇数であり、第１プレキャスト板は、複数のプレキャスト板のうち中央に配置されることとしてもよい。地山からの圧力に起因する下方からの力は、インバートの中央部分が最も大きく作用すると考えられる。従って、中央のプレキャスト板を上記構成の第１プレキャスト板とすることで、地山からの圧力に起因するプレキャスト板の浮き上がりや脱落を効果的に抑制することができる。
【００１０】
本発明のインバートは、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートであって、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このインバートは、トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板で形成される。そして、第１プレキャスト板の端部がＬ字断面をなし、第２及び第３プレキャスト板に相欠き継ぎで連結されているので、第１プレキャスト板の端部が第２及び第３プレキャスト板の端部に嵌合され、第１〜第３プレキャスト板は強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因して第１〜第３プレキャスト板が下方からの力を受ける場合にも、プレキャスト板の浮き上がり及び脱落が抑制される。また、このインバートを施工する場合には、一次支保工の脚部に隣接するプレキャスト板（インバートの端部を構成するプレキャスト板）以外のプレキャスト板である第１プレキャスト板をまず設置し、その後、第１プレキャスト板の端部の上に端部を重ねながら第２及び第３プレキャスト板を設置すればよい。従って、プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する場合にも、第２及び第３プレキャスト板を設置し易く、良好な施工性も確保することができる。
【００１２】
本発明のプレキャスト部材は、ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートの少なくとも一部をなすプレキャスト部材であって、インバートは、トンネル底面においてトンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、地山からの圧力に起因するインバート構成部分の浮き上がりや脱落を抑制すると共に、良好な施工性を実現するインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネルの一例を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、連結前，連結後におけるプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の端部近傍を示す断面図である。
【図４】プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の連結構造の他の例を示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第１実施形態に係るインバートの施工方法の第１，第２，第３設置工程を示す断面図である。
【図６】一次支保工の脚部とプレキャスト板Ｐ３の端部との連結構造を示す断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係るインバートの施工方法を示す断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係るインバートの施工方法を図７に続けて示す断面図である。
【図９】本発明のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネルの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材の実施形態について詳細に説明する。まず、図１を参照しながら、本実施形態のインバートの施工方法、インバート、及びプレキャスト部材が適用される山岳トンネル１について説明する。トンネル１は、ＮＡＴＭトンネル工法(New Austrian Tunneling Method)を用いて施工されるものである。
【００１６】
図１に示すように、トンネル１は、トンネル掘削抗の内周面に沿ってアーチ形状に設けられた一次支保工３と、一次支保工３の内側に設けられた覆工コンクリート部５とを備えている。一次支保工３は、トンネル掘削抗の内周面に設けられた鋼製支保工７を備えている。鋼製支保工７は、例えば、周方向に２分割されて設けられており、トンネル１の内周面に沿った弧をなす一対のＨ鋼が連結され形成されている。
【００１７】
更に、一次支保工３は、吹き付けコンクリート部９を備えている。吹き付けコンクリート部９は、鋼製支保工７同士の間を埋めるようにトンネル１の内周面に吹付け工法で形成されている。更に、一次支保工３は、吹き付けコンクリート部９からトンネル１の径方向外側に向けて地山に打ち込まれた多数のロックボルト１１を備えている。覆工コンクリート部５は、一次支保工３を覆うように、鋼製支保工７及び吹き付けコンクリート部９の更に内側に打設されている。
【００１８】
更にトンネル１は、インバート１５を備えている。インバート１５は、一次支保工３の両方の脚部４ａ，４ｂを連絡するようにトンネル１の底面１９に設けられている。インバート１５は、逆さアーチ形状（下に凸のアーチ形状）に設けられており、トンネル１の断面を閉合することによりトンネル１を構造的に安定させる。なお、脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７は、インバート１５を構築する前に掘削され、インバート１５の完成後に埋め戻される。トンネル１に関する以上の構成は、インバートを備えるＮＡＴＭトンネルの構成として公知であるので、更なる詳細な説明は省略する。
【００１９】
図に示されるように、本実施形態のトンネル１において、インバート１５は、トンネル１の幅方向に３分割されたプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で構成されている。プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、事前に工場で製作され水中養生された鉄筋コンクリート板である。工場では、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、規定の日数以上（例えば７日以上）水中養生される。このうちプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ脚部４ａ，４ｂに隣接して設置されるプレキャスト板である。
【００２０】
すなわち、トンネル１坑外において、型枠、養生水槽、製品仮置きヤードが準備され、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が成型される。そして、規定の日数以上水中養生され、所定の品質管理の下でプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が完成される。一般にインバートは、施工後の可能な限り早い時期に強度を発現することが望まれる。この要請に対して、トンネル１では事前に十分に水中養生したプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３を採用することにより、現場打ちのインバートに比べて早期に強度を発現させる。従って、トンネル断面閉合の効果を早期に発揮させ、地山の圧力によるトンネル１の変位や地山の緩みを抑えることができる。
【００２１】
図２を参照し、３つのプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の構造について説明する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、トンネル１の断面における、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の断面図である。以下の説明における各部の断面形状は、図２に示すようなトンネル１の断面における形状を意味する。
【００２２】
プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は、平面視で略矩形をなす板状部材であり、インバート１５のアーチ形状に対応して湾曲した形状をなす。プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のトンネル１の幅方向の寸法は、トンネル１の幅によるが、例えば、約３〜４ｍ程度である。またトンネル１の長さ方向の寸法は、例えば、約１．５ｍである。このようなプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が２次元的に敷き詰められてインバート１５が形成される。
【００２３】
図２（ａ）に示すプレキャスト板Ｐ１（第１プレキャスト板）は、３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のうち中央に位置し、設置されたときには脚部４ａ，４ｂに隣接しない。プレキャスト板Ｐ１は、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを有しており、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの端面の上半分には矩形断面の切欠きｑ１が設けられているので、両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂはＬ字断面を呈する。
【００２４】
プレキャスト板Ｐ１の一方側に隣接して配置されるプレキャスト板Ｐ２（第２プレキャスト板）は、図２（ｂ）に示すように、端面の下半分に矩形断面の切欠きｑ２が設けられた端部Ｐ２ａを有している。端部Ｐ２ａは、上下逆さのＬ字断面を呈する。プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ｂとプレキャスト板Ｐ２の端部Ｐ２ａとは、互いに嵌合される形状をなし、相欠き継ぎで連結されている（図１参照）。
【００２５】
同様に、プレキャスト板Ｐ１の他方側に隣接して配置されるプレキャスト板Ｐ３（第３プレキャスト板）は、図２（ｃ）に示すように、端面の下半分に矩形断面の切欠きｑ３が設けられた端部Ｐ３ｂを有している。端部Ｐ３ｂは、上下逆さのＬ字断面を呈する。プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ａとプレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ｂとは、互いに嵌合される形状をなし、相欠き継ぎで連結されている（図１参照）。なお、プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂ及びプレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａには、切欠きは形成されておらず、平坦な端面が形成されている。
【００２６】
図３を参照し、端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ同士、及び端部Ｐ１ａ，Ｐ３ｂ同士の連結構造について説明する。図３（ａ）に示すように、端部Ｐ２ａには、雄側連結金具２１が埋め込まれており、対向する端部Ｐ１ｂには、雌側連結金具２３が埋め込まれている。端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａが突き合わされると、雄側連結金具２１の先端部が、雌側連結金具２３の開口部２３ａに挿入される。そして、図３（ｂ）に示すように、雄側連結金具２１の先端ピン２１ａが開口部２３ａの底面に突き当たることで、雄側連結金具２１のスリーブ２１ｂが押し拡げられ、スリーブ２１ｂが開口部２３ａの側壁面に噛み込む。このことで、雄側連結金具２１と雌側連結金具２３とが強固に連結され、その結果、端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ同士が強固に連結される。なお、端部Ｐ１ａと端部Ｐ３ｂとの連結構造も、上記同様であるので、重複する説明を省略する。
【００２７】
なお、図３の連結構造に代えて、図４に示す構造を採用してもよい。図４の構造では、端部Ｐ２ａの切欠き部の水平面から下方に突出するように雄側連結金具２１が設けられており、これに対向して、端部Ｐ１ｂの切欠き部の水平面で上方に開口するように雌側連結金具２３が設けられている。また、図３，図４の構造において、雄側連結金具２１と雌側連結金具２３とを逆にしてもよい。上記のような構造で３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が連結され、当該３枚のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３からなる部材Ｐ（図１参照）が、特許請求の範囲のプレキャスト部材に対応する。
【００２８】
続いて、本発明に係るインバートの施工方法の第１実施形態として、上述したインバート１５の施工方法の一例について、図５を参照しながら説明する。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７が掘削されトンネル底面１９が現れた後、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の母材同等品以上のモルタルスペーサを用いて、底面１９上の中央部分にプレキャスト板Ｐ１を設置する（第１設置工程）。このように、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接するプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３以外のプレキャスト板（ここでは、プレキャスト板Ｐ１）が最初に設置されるプレキャスト板として選択される。このときプレキャスト板Ｐ１は、完成後のインバート１５の中でプレキャスト板Ｐ１が配置されるべき位置に予め設置され、その後の工程では移動されない。
【００３０】
続いて、図５（ｂ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ａとの間にプレキャスト板Ｐ２を挿入し設置する。ここでは、プレキャスト板Ｐ１の一端部Ｐ１ｂとプレキャスト板Ｐ２の端部Ｐ２ａとを連結する（第２設置工程）。このとき、端部Ｐ２ａが端部Ｐ１ｂの上に重ねられるようにして、前述したように端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ａが相欠き継ぎで連結される。プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂと脚部４ａと間には間隙が形成されるが、後述する連結構造によって他端部Ｐ２ｂと脚部４ａとが連結される。
【００３１】
続いて、図５（ｃ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ｂとの間にプレキャスト板Ｐ３を挿入し設置する。ここでは、プレキャスト板Ｐ１の他端部Ｐ１ａとプレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ｂとを連結する（第３設置工程）。このとき、端部Ｐ３ｂが端部Ｐ１ａの上に重ねられるようにして、前述したように端部Ｐ１ａ，Ｐ３ｂが相欠き継ぎで連結される。プレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａと脚部４ｂと間には間隙が形成されるが、後述する連結構造によって他端部Ｐ３ａと脚部４ｂとが連結される。
【００３２】
続いて、プレキャスト板Ｐ２の他端部Ｐ２ｂと脚部４ａとが連結され、プレキャスト板Ｐ３の他端部Ｐ３ａと脚部４ｂとが連結される。この連結構造について、図６を参照し説明する。図６に示すように、プレキャスト板Ｐ３の端部Ｐ３ａの端面と脚部４ｂにおける鋼製支保工７の下端面との間に、台形状の断面をもつメタル製接続材３１が嵌め込まれる。更に、メタル製接続材３１と端部Ｐ３ａの端面との間に、適切な枚数の薄板鉄３３とキャンバー３５が差し込まれることで、間隙が微調整される。これにより、プレキャスト板Ｐ３と一次支保工３の脚部４ｂとが連結される。覆工コンクリート部５とプレキャスト板Ｐ３との間の間隙は、覆工コンクリートで埋めればよい。また、同様の構造をもって、プレキャスト板Ｐ２と一次支保工３の脚部４ａとが連結される。以上により、一次支保工３とインバート１５が連結されてなるトンネル１の断面閉合構造が完成する。
【００３３】
その直後、インバート１５とその下方の岩盤とを一体化させるために、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３に埋め込まれたグラウトホール（図示せず）から、早強モルタルを充填する。そして、充填した早強モルタルの強度確認をテストピースを用いて行う。以上で、トンネル１の長手方向に例えば１．５ｍ分の長さのインバート１５が完成し、同様にしてトンネル１の長手方向に移動しながら上記の工程を行うことで、インバート１５をトンネル１の長手方向に延長していく。その後、インバート１５の上方の部分１７（図１）参照を埋め戻す。
【００３４】
続いて、上述したインバート１５及びその施工方法による作用効果について説明する。
【００３５】
本実施形態のインバート１５の施工方法では、トンネル１の幅方向に複数（ここでは３枚）連結されたプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３でインバート１５が形成される。そして、プレキャスト板Ｐ１の端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂがＬ字断面をなし、プレキャスト板Ｐ２，Ｐ３の端部に嵌合され相欠き継ぎで連結されているので、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３は互いに強固に連結される。この構造により、地山からの圧力に起因してプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３が下方からの力を受ける場合にも、浮き上がり及び脱落が抑制される。
【００３６】
また、地山からの圧力により下方から作用する力は、インバート１５の中央部分が最も大きいと考えられる。従って、中央のプレキャスト板Ｐ１の両端部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを、それぞれ、プレキャスト板Ｐ３，Ｐ２の端部Ｐ３ｂ，Ｐ２ａで下方に押さえ込む構造にすることで、地山からの圧力に起因するプレキャスト板Ｐ１の浮き上がりや脱落を効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、この施工方法では、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接しないプレキャスト板Ｐ１をまず設置し、その後、プレキャスト板Ｐ１の上に端部を重ねるようにしてプレキャスト板Ｐ２，Ｐ３を設置し、相欠き継ぎで連結する。従って、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の端部同士を相欠き継ぎで嵌合させ強固に連結するにも関わらず、プレキャスト板Ｐ２，Ｐ３を設置し易く、良好な施工性を確保することができる。そして、良好な施工性により、作業時間を短くすることができ、その結果、トンネル掘削用車両の通行の制限等が緩和され、トンネル掘削の作業の能率向上を図ることができる。
【００３８】
続いて、本発明に係るインバートの施工方法の第２実施形態として、インバート１５の施工方法の他の例について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、この施工方法において、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３の端部同士の連結処理や早強モルタルの充填処理等は、前述の施工方法で示した処理と同等であるので、重複する説明を省略する。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、まず、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７のうち、脚部４ｂに近い部分１７ｂを残して掘削する。これにより、トンネル底面１９のうち脚部４ａに近い一部分が露出する。露出した当該部分は、プレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３のうち、中央のプレキャスト板Ｐ１を含めて脚部４ａ側に位置するプレキャスト板（プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２）の設置予定部分である。次に、図７（ｂ）に示すように、底面１９上の中央部分にプレキャスト板Ｐ１を設置する（第１設置工程）。続いて、図７（ｃ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ａとの間にプレキャスト板Ｐ２を挿入し設置し、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の端部同士を連結する（第２設置工程）。
【００４０】
上記のプレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の設置作業の間は、部分１７ｂの上面を車両の走行帯１８ｂとして使用する。これにより、当該走行帯１８ｂにトンネル掘削用車両を通過させ、トンネル掘削作業を並行して効率よく行うことができる。
【００４１】
続いて、図８（ａ）に示すように、走行帯１８ｂを含む部分１７ｂを掘削し、トンネル底面１９のうち脚部４ｂに近い一部分を露出させる。露出した当該部分は、残ったプレキャスト板Ｐ３の設置予定部分である。更に、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂよりも下方の部分１７のうち、脚部４ａに近い部分１７ａを、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ２の上に埋め戻す。次に、図８（ｂ）に示すように、プレキャスト板Ｐ１と一次支保工３の脚部４ｂとの間にプレキャスト板Ｐ３を挿入し、プレキャスト板Ｐ１，Ｐ３の端部同士を連結する（第３設置工程）。
【００４２】
上記のプレキャスト板Ｐ３の設置作業の間は、部分１７ａの上面を車両の走行帯１８ａとして使用する。これにより、当該走行帯１８ａにトンネル掘削用車両を通過させ、トンネル掘削作業を並行して効率よく行うことができる。
【００４３】
続いて、プレキャスト板Ｐ２の端部と脚部４ａとが連結され、プレキャスト板Ｐ３の端部と脚部４ｂとが連結されることで、一次支保工３とインバート１５が連結されてなるトンネル１の断面閉合構造が完成する。その後、図８（ｃ）に示すように、インバート１５の上方の部分１７を完全に埋め戻す。
【００４４】
本実施形態の施工方法によれば、インバート１５の施工中も常にトンネル掘削用車両の走行帯１８ａ又は１８ｂを確保することができるので、インバート１５の施工とトンネル掘削作業とを並行して行うことができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、実施形態では、インバート１５をトンネル幅方向に３分割しているが、図９に示すようにインバートを５分割し、５つのプレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１５を幅方向に連結してインバート２１５を形成してもよい。この場合、まず最初に、一次支保工３の脚部４ａ，４ｂに隣接するプレキャスト板Ｐ１４，Ｐ１５以外のプレキャスト板（Ｐ１１，Ｐ１２，又はＰ１３）を設置すればよい。ここでは、５枚のうち中央のプレキャスト板Ｐ１１を最初に設置するものとし、例えば、プレキャスト板Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５の順に設置する。
【００４６】
この場合、プレキャスト板（第１プレキャスト板）Ｐ１１が、Ｌ字断面の両端部Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂを有し、隣接するプレキャスト板（第２及び第３プレキャスト板）Ｐ１２，Ｐ１３がそれぞれ逆さＬ字断面の一端部Ｐ１２，Ｐ１３ｂを有する。
【００４７】
そして、プレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１３が、前述のプレキャスト板Ｐ１〜Ｐ３と同様の構造により相欠き継ぎで連結され、３枚のプレキャスト板Ｐ１１〜Ｐ１３からなるプレキャスト部材Ｐ’が形成される。当該プレキャスト部材Ｐ’が、特許請求の範囲のプレキャスト部材に対応する。そして、当該プレキャスト部材Ｐ’の両側に、それぞれプレキャスト板Ｐ１４，Ｐ１５が連結されて、インバート２１５が形成される。なお、プレキャスト板Ｐ１２とＰ１４との間やプレキャスト板Ｐ１３とＰ１５との間にも、相欠き継ぎの連結構造を用いてもよい。
【００４８】
また、プレキャスト板の数は、３枚や５枚に限られず７枚又は９枚でもよいが、プレキャスト板同士の連結部は比較的強度が弱い部分であるので、連結部を少なくする方が好ましい。従って、トンネル幅方向に分割されるプレキャスト板の数は少ない方が好ましく、３枚が好ましい。
【００４９】
また、プレキャスト板の数を偶数にしてもよいが、奇数であるほうが好ましい。前述したように、地山からの圧力により下方から作用する力は、インバートの中央部分が最も大きいと考えられる。そして、プレキャスト板の数を偶数にすると、比較的強度が弱い部分であるプレキャスト板同士の連結部分が、インバートの中央部分に配置される場合がある。一方、プレキャスト板の数を奇数にすると、プレキャスト板同士の連結部分がインバートの中央部分に配置される構造が回避され、インバートの強度を確保することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…トンネル、３…一次支保工、４ａ，４ｂ…一次支保工の脚部、７…鋼製支保工、９…吹き付けコンクリート部、１１…ロックボルト、１５，２１５…インバート、１９…トンネル底面、Ｐ，Ｐ’…プレキャスト部材、Ｐ１，Ｐ１１…第１プレキャスト板、Ｐ２，Ｐ１２…第２プレキャスト板、Ｐ３，Ｐ１３…第３プレキャスト板、ｑ１，ｑ２，ｑ３…切欠き。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートをトンネル底面に施工するインバートの施工方法であって、
前記インバートは、
前記トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
前記インバートは、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えており、
前記第１プレキャスト板を前記トンネル底面の所定の位置に設置する第１設置工程と、
前記所定の位置に設置された前記第１プレキャスト板の一方側に隣接させて前記第２プレキャスト板を設置し、前記第１及び第２プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、
前記所定の位置に設置された前記第１プレキャスト板の他方側に隣接させて前記第３プレキャスト板を設置し、前記第１及び第３プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、
を備えたことを特徴とするインバートの施工方法。
【請求項２】
前記幅方向に連結され前記インバートを形成するための前記プレキャスト板の数は奇数であり、
前記第１プレキャスト板は、複数の前記プレキャスト板のうち中央に配置されることを特徴とする請求項１に記載のインバートの施工方法。
【請求項３】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートであって、
トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とするインバート。
【請求項４】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートの少なくとも一部をなすプレキャスト部材であって、
前記インバートは、トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とするプレキャスト部材。
【請求項１】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートをトンネル底面に施工するインバートの施工方法であって、
前記インバートは、
前記トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
前記インバートは、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えており、
前記第１プレキャスト板を前記トンネル底面の所定の位置に設置する第１設置工程と、
前記所定の位置に設置された前記第１プレキャスト板の一方側に隣接させて前記第２プレキャスト板を設置し、前記第１及び第２プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第２設置工程と、
前記所定の位置に設置された前記第１プレキャスト板の他方側に隣接させて前記第３プレキャスト板を設置し、前記第１及び第３プレキャスト板の端部同士を相欠き継ぎで連結する第３設置工程と、
を備えたことを特徴とするインバートの施工方法。
【請求項２】
前記幅方向に連結され前記インバートを形成するための前記プレキャスト板の数は奇数であり、
前記第１プレキャスト板は、複数の前記プレキャスト板のうち中央に配置されることを特徴とする請求項１に記載のインバートの施工方法。
【請求項３】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートであって、
トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とするインバート。
【請求項４】
ＮＡＴＭトンネル工法において鋼製支保工と吹き付けコンクリート部とロックボルトとを有するアーチ形状の一次支保工の脚部同士を連絡し下に凸のアーチ形状をなすインバートの少なくとも一部をなすプレキャスト部材であって、
前記インバートは、トンネル底面において前記トンネルの幅方向に複数連結されたプレキャスト板からなるものであり、
Ｌ字断面になるように切欠きが設けられた両端部を有する第１プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の一方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第２プレキャスト板と、
逆さＬ字断面になるように切欠きが設けられ前記第１プレキャスト板の他方の端部に相欠き継ぎで連結された端部を有する第３プレキャスト板と、を備えたことを特徴とするプレキャスト部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２８８９８（Ｐ２０１３−２８８９８Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３６０７（Ｐ２０１１−１６３６０７）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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