トンネル構築方法

【課題】簡単かつ短い工期で実施でき、経済的なトンネルの構築方法を提供すること。
【解決手段】既存の道路１の下にこれと交差するトンネルを構築する方法であり、複数の桁材４aを道路１の方向に向けてトンネルの方向に並列に埋設し、該複数の桁材４aを緊結板にて接合することにより床版を形成し、該床版の下方の両側に断面矩形の小トンネルを繰り返し掘進することで壁を形成し、床版と壁とで囲まれた内部を掘削してトンネルを構築する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道や道路等の軌道下にこれと交差するトンネルを構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路における交通渋滞の原因として、平面交差する道路の交差点や鉄道と交差する道路を遮断する踏切の存在がある。そこで、交差する道路や鉄道を立体化することが行われているが、地上における立体化は景観を損なったり、騒音を増大させることで環境の悪化を招く恐れがあるため、交差する道路等を地下化すること、すなわち地下トンネルを構築することも行われている。しかし、地下トンネル化は、地上に構築するよりも多くの費用がかかることに加えて、既存の道路等の下にトンネルを構築するため、工事中は既存の道路等の交通を止めることになり、また、地表面の沈下防止等のため、より安全性を確保することが求められている。
【０００３】
従来、道路を地下トンネル化する工法としては、開削工法と非開削工法とがある。開削工法とは、地上から山留壁を設置して内部を掘削する方法であり、大規模な工事となるので、コストが大きく、工期も長く、工事による交通渋滞も発生しやすい。
【０００４】
これに対し、非開削工法によれば、工事による交通渋滞を少なくできる。かかる非開削工法の一つに、下記の特許文献１に開示されたトンネルの構築方法がある。この方法は、トンネル構築地盤より上方においてトンネル掘削方向に管材を推進して上部防護パイプルーフによる屋根を構築し、この屋根の両端に位置する管材の下方に別の管材を推進して側壁防護パイプルーフを構築し、トンネル構築地盤の下部においてトンネル掘削方向にガイド導坑を掘削し、トンネル構築地盤の発進側の外部において、トンネルの外周部となる外周構造物の後端に上方に突出する枠材を取り付けた後、上部防護パイプルーフ及びガイド導坑に挿入した緊張材で前記枠材と到達側の固定点とを連結し、該緊張材の端部に取り付けたジャッキを稼動させることによって前記外周構造物をトンネル構築地盤に牽引するという方法である。
【特許文献１】特開２００２−２４２５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非開削のトンネル構築方法では、屋根を形成するパイプルーフ間の剛性が弱く、屋根が撓みやすい。また、パイプルーフから地上面までの距離が短いことから、地盤沈下を引き起こす恐れがある。これらを解消するために、パイプルーフを桁材で支持したり枠材を緊張材で緊結する作業などの工程が多く、工事期間が長くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、以上の状況に鑑み、簡単かつ短い工期で実施できる経済的なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。特に、水平ボーリングを行わなくとも実施可能なトンネルの構築方法を提供する。
【０００７】
また、地中に埋設物などの障害物が存在する場合でも実施可能なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、トンネル躯体の構造的な弱点を最小限に抑えることができるトンネルの構築方法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】
【０００９】
本発明のトンネルの構築方法は、既存の道路等の軌道の下に該軌道と交差するトンネルを構築する方法であって、
複数本の桁材を前記軌道の方向に向けてトンネルの方向に並列に埋設し、
該複数の桁材を接合することにより床版を形成し、
該床版の下方の両側に断面矩形の小トンネルを繰り返し掘進することで壁を形成し、
前記床版と壁とで囲まれた内部を掘削してトンネルを構築することを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法において、前記軌道の幅の一部に該軌道の方向に向けて細長い作業帯を設け、該作業帯内で前記軌道の表面から溝を掘削して該溝内に桁材を敷設した後、該溝を埋め戻すことで桁材を埋設することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトンネル構築方法によれば、次のような効果が得られる。
全ての桁材を両側の壁で支持しているので、撓みが少ない。このため、地表面の沈下も起こりにくい。また、地表部には細長い作業帯を設けるだけなので、地上の既存の道路等の通行を停止しなくて済み、殆ど交通渋滞の原因とならない。
【００１２】
個々の桁材を緊結板で確実に連結することができるので、屋根部の剛性が上がり、従来のように下部の掘削施工のために桁や柱で補助する必要が無い。このため、工事期間の短縮とコスト低減を実現できる。
【００１３】
従来の工法では地表沈下の恐れから地表を常時計測する手間や沈下した場合の補修等の付加的な作業があったが、本発明では地上部を掘削して埋め戻すので、地表沈下の恐れがなく、付加的な作業を要しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明のトンネル構築方法によって既存の道路下にこれと交差するトンネルを構築する箇所である交差点部分を示す。ここでは、図の上下方向に既存の主要道路１が設けられており、これと交差する方向に地下トンネルによる道路２が建設されるものとする。主要道路１は４車線の幅を有し、本発明の方法では、工事中１車線のみ通行停止となるだけで、３車線は通行可能である。
【００１５】
本発明の好適実施形態によれば、初めに、交差点となるトンネル設置箇所の両側に立坑３ａ，３ｂが設けられる。立坑は、鋼矢板や柱列壁で形成される。
次に図２に示すように、地上の道路１の交差点においてトンネルと直交する方向に、所定長の桁材４ａを設置するための作業帯５ａを設ける。この作業帯５ａは、バリケード等の仕切り部材により、道路１の１車線のみ停止する程度の最大幅を有する細長い切欠き状の空間として設定される。
【００１６】
この作業帯５ａの内側に掘削機を配置して、桁材４を設置するための溝６を掘削する。この掘削後、溝６内に砂を敷いて均しておき、予め工場等で製作した桁材４ａを、夜間にクレーンを使用して溝６内に設置する。
【００１７】
次に図３に示すように、溝６の道路縁側に部分的に土を入れて埋めると共に作業帯５ａを道路中央側にずらして、次の桁材４ｂを設置するための作業帯５ｂを形成し、この作業帯５ｂの内側に掘削機を配置して、桁材４ｂを設置するための溝６を掘削する。そして、上記と同様に砂を敷いて均し、次の桁材４ｂを作業帯５ｂの方向に設置する。その後、初めの桁材４ａ及び隣接する次の桁材４ｂを、各々上面において鋼製の緊結板７（図４）で結合する。
【００１８】
以降同様の作業を繰り返すことで、複数の桁材４を並列に設置し、隣接する桁材同士を緊結板７で結合して床版を形成する。図４に、緊結板７で結合された多数の桁材４ａ，４ｂ，・・・からなる床版で地下トンネルの屋根を形成した状況を示す。図４の拡大図に示すように、桁材４ａと４ｂとは緊結板７及びボルトＢによって締結されている。なお、この図では省略しているが、屋根上は土で覆われ、舗装が施される。また、桁材４ａ，４ｂ，・・・の裏面も緊結板７により締結されている。
【００１９】
ここで、図５に示すように、一方の立坑３ａ内から他方の立坑３ｂ内に向けて、構築する地下トンネルの軸方向の片側に沿って、推進機を用いて角筒状の鋼製枠８ａを軸方向に推進させて断面矩形の小トンネル９ａを施工する。
【００２０】
引続き、推進機で小トンネル９ａの下に鋼製枠８ｂを推進させて同様の小トンネル９ｂを施工し、図６に示すように、更にその下に同様の小トンネル９ｃを推進施工する。その後、反対側に同様にして上から３段の小トンネル９ｄ〜９ｆを鋼製枠で施工する。
【００２１】
なお、立坑３ａ，３ｂ内では、推進機を設置するための構台及び推進反力を受けるための設備が鋼材で組み立てられている。
次に図７に示すように、壁になる側面部分の鋼製枠を切断し、鉄筋１０を組み入れて型枠を組み立てる。
【００２２】
その後、図８に示すように、その中にコンクリート１１を打設し、桁材４の下側を掘削する。
【００２３】
最後に、図９に示すように、小トンネル９ａ〜９ｆの鋼製枠を切断して除去した後、コンクリートを打設して底盤１２を形成すると共に、化粧壁材１３を取り付けて、地下トンネルが完成する。
【００２４】
上記実施形態によれば、全ての桁材４を各桁材の両端側の壁で支持しているので、撓みが少ない。このため、地表面の沈下も起こりにくい。従来の非開削工法では１メートル程度必要であった土被りがなくても、安全に施工することができる。また、地表部には細長い作業帯５ａ・・・を設けるだけなので、地上の既存の道路１の通行を停止しなくて済み、殆ど交通渋滞の原因とならない。
【００２５】
個々の桁材４ａ，４ｂ，・・・を緊結板７で確実に連結することができるので、屋根部の剛性が上がり、従来のように下部の掘削施工のために桁や柱で補助する必要が無い。このため、工事期間の短縮とコスト低減を実現できる。
【００２６】
個々の桁材４ａ，４ｂ，・・・の連結作業を作業者が目視しながら行うことができるので、確実に施工できる。なお、桁材４ａ，４ｂ，・・・の連結は、緊結板７を用いても良いが、桁材４ａ，４ｂ，・・・内に作業員が入ることができる場合は、桁材４ａ，４ｂ，・・・同士を直接ボルト、リベット又は溶接で連結しても良い。
【００２７】
床版を完成トンネルの構造物として利用できるので、トンネル構築コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のトンネル構築方法を実施する道路交差点部分を示す図。
【図２】施工箇所の地表面に作業帯を設けた状態を示す平面図。
【図３】次の作業帯を設けた状態を示す平面図。
【図４】多数の桁材を連設した状態を示す平面図。
【図５】桁材を結合した緊結板の片側に小トンネルを施工した状態を示す縦断面図。
【図６】桁材を結合した緊結板の両側に小トンネルを施工した状態を示す縦断面図。
【図７】トンネルの壁の型枠を構築した状態を示す縦断面図。
【図８】トンネルの壁を構築し、桁下を掘削した状態を示す縦断面図。
【図９】底盤を打設し地下トンネルが完成した状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・主要道路、２・・・トンネル道路、３ａ，３ｂ・・・立坑、４・・・桁材、５ａ，５ｂ・・・作業帯、６・・・溝、７・・・緊結板、８ａ，８ｂ・・・鋼製枠、９ａ〜９ｆ・・・小トンネル、１０・・・鉄筋、１１・・・コンクリート、１２・・・底盤、１３・・・化粧壁材。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の道路等の軌道の下に該軌道と交差するトンネルを構築する方法であって、
複数本の桁材を前記軌道の方向に向けて前記トンネルの方向に並列に埋設し、
該複数の桁材を接合することにより床版を形成し、
該床版の下方の両側に断面矩形の小トンネルを繰り返し掘進することで壁を形成し、
前記床版と前記壁とで囲まれた内部を掘削して前記トンネルを構築することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル構築方法において、
前記軌道の幅の一部に該軌道の方向に向けて細長い作業帯を設け、該作業帯内で前記軌道の表面から溝を掘削して該溝内に前記桁材を敷設した後、該溝を埋め戻すことで前記桁材を埋設することを特徴とするトンネル構築方法。

【図１】