トンネル構築方法
【課題】先行構築した一対のトンネル間の拡幅部の上方の地山を掘削して上部空間を形成する際に、確実に地山を支持しつつ効率的に上部空間を形成することができ、大断面トンネルを構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能なトンネル構築方法を提供する。
【解決手段】一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間Lの一部に曲線パイプルーフ4を打設し、この曲線パイプルーフ4で地山Gを先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを先行形成し、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを通じてトンネル軸方向O1に長尺鋼管13を打設し、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを順次トンネル軸方向O1に延ばすように長尺鋼管13で地山Gを先受け支持しながら長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを掘削して、拡幅区間L全体に亘って連通する上部空間5を形成する。
【解決手段】一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間Lの一部に曲線パイプルーフ4を打設し、この曲線パイプルーフ4で地山Gを先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを先行形成し、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを通じてトンネル軸方向O1に長尺鋼管13を打設し、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを順次トンネル軸方向O1に延ばすように長尺鋼管13で地山Gを先受け支持しながら長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを掘削して、拡幅区間L全体に亘って連通する上部空間5を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削し一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
道路トンネルの分岐・合流部や鉄道トンネルの渡り線部などを構築する際に、切開き工法を採用するケースが多くなっている。この切開き工法では、例えば2本のシールドトンネル(一対のトンネル)を横方向に間隔をあけて先行構築し、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて両トンネルに掛け渡すように円弧状の曲線パイプルーフ(曲管)を打設し、曲線パイプルーフを両トンネルのセグメント(覆工体)に一体に繋げて設置する。
【0003】
そして、曲線パイプルーフで両トンネルの間の拡幅部の上方の地山を支持させ、曲線パイプルーフの下方の地山、すなわち両トンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成し、この上部空間に両トンネルの覆工体に一体に掛け渡すように例えばRC造の上部床版(躯体)を構築する。また、両トンネルの下方の地山を掘削し、この下部空間に両トンネルの覆工体の下部に一体に掛け渡すように例えばRC造の下部床版(躯体)を構築する。
【0004】
このように拡幅部の上下に構築した躯体で両トンネルを一体に繋げた状態で、両トンネルの側部側のセグメントを解体撤去して切開き、上部床版と下部床版の間に位置する拡幅部の地山を掘削し両トンネルを連通させる。これにより、2本のシールドトンネルを分岐・合流部や渡り部などとなる拡幅部で連通させた大断面トンネルが構築される(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開昭49−34137号公報
【特許文献2】特開2006−219914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、上記従来のトンネル構築方法においては、上部空間を形成する際に地山を支持する曲線パイプルーフを、両トンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間全体に亘って設置するようにしており、曲線パイプルーフの設置に多大な時間とコストを要し、この曲線パイプルーフの設置作業が大断面トンネルを構築する施工性の低下及び施工コストの増大を招く要因となっていた。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑み、先行構築した一対のトンネル間の拡幅部の上方の地山を掘削して上部空間を形成する際に、確実に地山を支持しつつ効率的に上部空間を形成することができ、大断面トンネルを構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能なトンネル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】
【0007】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【0008】
本発明のトンネル構築方法は、一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、前記一対のトンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成するとともに該上部空間に前記一対のトンネルを一体に繋げる躯体を構築し、前記一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削して前記一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法において、前記一対のトンネルを先行構築した段階で、前記一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間の一部に、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて曲線パイプルーフを打設して、該曲線パイプルーフで地山を先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行形成し、該曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて前記トンネル軸方向に長尺鋼管を打設し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向に延ばすように前記長尺鋼管で地山を先受け支持しながら長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を掘削して、前記拡幅区間全体に亘って連通する前記上部空間を形成することを特徴とする。
【0009】
この発明においては、一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間を、地山を先受け支持する先受け支保工として曲線パイプルーフを用いる曲線パイプルーフ設置区間と、長尺鋼管を用いる長尺鋼管設置区間とに分け、曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行して形成し、この曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を基地として長尺鋼管を地山に打設して長尺鋼管設置区間の上方空間を形成してゆくことによって、施工速度が遅い曲線パイプルーフの設置区間を短くして効率的に拡幅区間全体に連通する上部空間を形成することが可能になる。
【0010】
また、本発明のトンネル構築方法においては、前記拡幅区間の前記トンネル軸方向中央側に前記曲線パイプルーフ設置区間を設け、該曲線パイプルーフ設置区間を挟んで前記トンネル軸方向前後の前記長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を並行して掘削し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向前後に延ばすようにして前記上部空間を形成することが望ましい。
【0011】
この発明においては、曲線パイプルーフ設置区間を挟んでトンネル軸方向前後の長尺鋼管設置区間の上方の地山を並行して掘削することにより、より効率的に拡幅区間全体に連通する上部空間を形成することが可能になる。
【0012】
さらに、本発明のトンネル構築方法においては、前記曲線パイプルーフの先端と後端をそれぞれ、前記一方のトンネルと前記他方のトンネルの中心線上の頂部に繋げて前記曲線パイプルーフを設置することが望ましい。
【0013】
この発明においては、曲線パイプルーフの先端と後端を一方のトンネルと他方のトンネルの頂部に繋げることによって、この曲線パイプルーフの支保荷重を、アーチアクションを利用して確実に両トンネルで受けて支持することが可能になる。これにより、地山の沈下やゆるみなどが生じることなく、地山を確実に安定した状態で支持することが可能になる。
【0014】
また、本発明のトンネル構築方法においては、前記曲線パイプルーフの先端を前記他方のトンネルから離した地山内に到達させて前記曲線パイプルーフを設置してもよい。
【0015】
この発明においては、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルから離れた地山内に到達させることによって、曲線パイプルーフを地山で支持させて支保反力を確保することができる。これにより、トンネルの覆工体を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がなく、軽量でハンドリング性のよいセグメントを用いることが可能になるため、トンネルを先行構築する際のセグメントの組立てや設置を効率的に行うことが可能になる。また、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルに到達させて覆工体に繋げる場合には、曲線パイプルーフを高精度で打設する必要が生じるのに対し、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルから離して地山内に到達させるようにしたことで、曲線パイプルーフの施工に厳しい精度を求める必要がなくなり、効率的に曲線パイプルーフを設置することが可能になる。
【発明の効果】
【0016】
本発明のトンネル構築方法によれば、一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間を、曲線パイプルーフ設置区間と長尺鋼管設置区間とに分けて上部空間を形成するようにしたことで、従来のように施工速度が遅い曲線パイプルーフを拡幅区間全体に設置する場合と比較し、確実に地山を支持しつつ効率的に上部空間を形成することが可能になり、大断面トンネルを構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、図1から図11を参照し、本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法について説明する。本実施形態は、例えば高速道路のジャンクションの道路トンネルを構築する方法に関し、4本のシールドトンネルを2段2連に先行構築し、各段の2本のシールドトンネルを連通させることによって上り線と下り線の上下2本の大断面道路トンネルを構築する方法に関するものである。
【0018】
本実施形態のトンネル構築方法においては、はじめに、図1に示すように、2本のシールドトンネル1(1A)、2(2A)を上下に間隔をあけて構築するとともに、これら上下2本のシールドトンネル1A、2Aの側方にそれぞれ間隔をあけて2本のシールドトンネル1(1B)、2(2B)を構築する。すなわち、4本のシールドトンネル1A、1B、2A、2Bを上下方向及び横方向に間隔をあけて2段2連で先行構築する。なお、上段と下段のそれぞれ横方向に並設した一対のシールドトンネル1(1A、1B)、2(2A、2B)は、一方のシールドトンネル(一方のトンネル)1A、2Aが道路のランプ線、他方のシールドトンネル(他方のトンネル)1B、2Bが本線となる。
【0019】
ついで、図2に示すように、上段の一方のシールドトンネル1Aの覆工体(セグメントリング)3に形成した図示せぬ発進口を通じて、円弧状の曲線パイプルーフ(曲管)4を、この上段の一方のシールドトンネル1A内から上段の他方のシールドトンネル1Bに向けて上方に凸円弧となるように地山Gに打設する。また、この曲線パイプルーフ4は、図6に示すように、一対のシールドトンネル1A、1Bを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間(大断面トンネル構築区間)Lの一部に設置する。そして、このように曲線パイプルーフ4を設置した区間が曲線パイプルーフ設置区間L1とされ、本実施形態において、この曲線パイプルーフ設置区間L1は、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に設けられ、後工程で形成される曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5a(5)に施工機械(掘削機など)6が配置できる程度の長さ、例えばトンネル軸方向O1の30m程度の長さで設定されている。なお、曲線パイプルーフ4はその内部にコンクリートを充填するようにしてもよい。
【0020】
ここで、従来のトンネル構築方法では、先端4aを他方のシールドトンネル1Bに到達させるように曲線パイプルーフ4を打設し、この先端4aを他方のシールドトンネル1Bの覆工体3に繋げて曲線パイプルーフ4を設置していた。このため、従来では先端4aを他方のシールドトンネル1Bの所定位置に到達させることが必要となり、曲線パイプルーフ4を高精度で打設する必要が生じていた。
【0021】
これに対し、本実施形態では、図2に示すように、先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離れた地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置する。このため、曲線パイプルーフ4による地山Gの支持力を確保でき、且つ他方のシールドトンネル1Bの覆工体3に悪影響を及ぼすことがない範囲で、例えば500mm程度の施工誤差が許容され、曲線パイプルーフ4の施工に厳しい精度を求める必要がない。これにより、従来と比較して、曲線パイプルーフ4の施工が効率的に行われる。
【0022】
なお、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4を打設するとともに、一方のシールドトンネル1A内に例えばH形鋼などの内部支保工7をその軸線を上下方向に向けて設置し、この内部支保工7に曲線パイプルーフ4の後端4bを支持させる。これにより、先端4aが地山Gに、後端4bが一方のシールドトンネル1Aの覆工体3に繋がる内部支保工7に支持されて、一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bのそれぞれの覆工体3に直接支持させることなく曲線パイプルーフ4が設置される。
【0023】
ついで、上記のように拡幅区間Lの一部に曲線パイプルーフ4を設置した段階で、図3に示すように、各シールドトンネル1、2内に覆工体3を支持する内部支保工8を設置するとともに、上段の一方のシールドトンネル1Aの下部側のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き、この上段の一方のシールドトンネル1A内から4本のシールドトンネル1、2で囲まれた中央部分の地山Gを掘削して中央空間9を拡幅区間Lの全長に渡って形成する。また、このように中央空間9を形成するとともに、掘削面(上面、下面、両側面)に例えばH形鋼と吹付けコンクリートからなる土留め10を構築する。
【0024】
そして、図4に示すように、この中央空間9にRC造(鉄筋コンクリート造)の支保構造体11を構築する。この支保構造体11は、上壁部11aと下壁部11bと左右の側壁部11c、11dとを備えた断面略矩形状に形成され、四隅をそれぞれ4本のシールドトンネル1、2の覆工体3に繋げるようにして構築される。なお、このように構築した支保構造体11は、それ自体がトンネルとして機能するとともに、上壁部11aが後工程で施工する上段側の拡幅部の下部床版(躯体)となり、下壁部11bが下段側の拡幅部の上部床版(躯体)となり、左右の側壁部11c、11dがこれら下部床版と上部床版とを構造的に連結する補強壁版として機能する。
【0025】
ついで、上記の支保構造体11を拡幅区間Lの全長に渡って構築した段階で、図5及び図6に示すように、上段の一方のシールドトンネル1Aの上部側の一部のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き(開口部12を形成し)、この一方のシールドトンネル1A内から曲線パイプルーフ4で地山Gを先受け支持しながら曲線パイルーフ4の下方の地山Gを上段の他方のシールドトンネル1Bにかけて機械掘削して上部空間5a(5)を形成する。すなわち、拡幅区間Lのうち曲線パイプルーフ設置区間L1のみ先行して両シールドトンネル1A、1Bの上方の地山Gを掘削し、この曲線パイプルーフ設置区間L1に上部空間5a(5)を形成する。また、このとき、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4の先端4a側を、所定の根入れ長Sで地山G内に埋設状態で残すようにして上部空間5aを形成する。なお、掘削した地山Gは開口部12を通じて一方のシールドトンネル1Aから外部に搬出する。
【0026】
ついで、上記のように形成した曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを基地として、図6に示すように、この上部空間5aを通じてトンネル軸方向O1に注入式長尺鋼管(長尺鋼管、フォアパイリング)13を打設するとともに、例えばセメントミルクなどの注入材を周辺地山Gに注入し、この注入式長尺鋼管13によって拡幅区間Lのうち曲線パイプルーフ設置区間L1以外の区間(長尺鋼管設置区間L2)の地山Gを先受け支持させる。そして、注入式長尺鋼管13で地山Gを先受け支持しながら、曲線パイプルーフ設置区間L1に配置した施工機械(掘削機など)6で、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを順次トンネル軸方向O1に延ばすように長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを掘削してゆく。
【0027】
また、本実施形態においては、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に設けた曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aから、この曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1の前方と後方の地山Gにそれぞれ並行して注入式長尺鋼管13を打設し、トンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削してゆく。これにより、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aをトンネル軸方向O1前後に延ばすようにして長尺鋼管設置区間L2に上部空間5b(5)が形成され、順次注入式長尺鋼管13の打設と上方の地山Gの掘削を繰り返し行うことで、拡幅区間L全体に亘って連通する上部空間5が形成される。なお、掘削した地山Gは、シャフローダやキャリアダンプなどを用いて曲線パイプルーフ設置区間L1に搬送され、一方のシールドトンネル1Aの覆工体3に形成した開口部12から外部に搬出される。
【0028】
そして、このように拡幅区間Lを曲線パイプルーフ設置区間L1と長尺鋼管設置区間L2に分けることにより、施工速度が遅い曲線パイプルーフ4を拡幅区間Lのうち一部の区間にのみ設置すればよく、他の区間を施工速度が速い注入式長尺鋼管13で先受け支持して、効率的に上部空間5が形成される。また、本実施形態のように、曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1の前後にそれぞれ注入式長尺鋼管13を打設し、トンネル軸方向O1前後の上部空間5bの形成を並行して行うことによって、より効率的に拡幅区間L全体に亘る上部空間5が形成されることになる。
【0029】
そして、トンネル軸方向O1に延びる上部空間5を形成した段階で、図7に示すように、この上部空間5に露出した曲線パイプルーフ4の下面や地山Gの掘削面に吹付けコンクリート15を施すとともに、上部空間5にRC造の上部床版(躯体)16を上段の一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの覆工体3を一体に繋げるように構築する。さらに、曲線パイプルーフ4や地山Gの掘削面とこの上部床版16の間に例えば軽量モルタル17などを充填する。
【0030】
また、図8に示すように、上段の一方のシールドトンネル1A及び他方のシールドトンネル1B内にRC造の側壁18aなどの躯体18を構築する。このとき、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4を支持する内部支保工7を側壁18aの内部に埋設して残置させる。
【0031】
また、上記のように上段の地山Gの掘削、上部床版16や側壁18aなどの躯体を構築するとともに、図9に示すように、下段の一方のシールドトンネル2Aの下部側の一部のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き、この下段の一方のシールドトンネル2A内から他方のシールドトンネル2Bにかけて下方の地山Gを掘削し下部空間19を形成する。このとき、下部空間19の下方の掘削面に、例えばH形鋼などの円弧状の切梁と吹付けコンクリートからなる土留め20を、切梁の両端部をそれぞれ下段の一方のシールドトンネル2Aと他方のシールドトンネル2Bの覆工体3に繋げて構築し、下方の地山Gを支持させて盤ぶくれなどを防止する。また、下部空間19の上方の掘削面にH形鋼の切梁と吹付けコンクリートからなる土留め21を設けて上方の地山Gを支持させる。
【0032】
ついで、図10に示すように、このように形成した下部空間19にRC造の下部床版(躯体)22を構築するとともに、下段の一方のシールドトンネル2A及び他方のシールドトンネル2B内にRC造の側壁などの躯体23を構築する。
【0033】
最後に、図10に示す上段の一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの間の拡幅部24の地山Gと、下段の一方のシールドトンネル2Aと他方のシールドトンネル2Bの間の拡幅部25の地山Gとを、これら上段と下段の一対のシールドトンネル1、2の対向する側部側のセグメント(覆工体3)をそれぞれ解体撤去して切開くとともに拡幅掘削する。これにより、図11に示すように、上段と下段のそれぞれ一対のシールドトンネル1、2が連通して、上下段にそれぞれ一対のシールドトンネル1、2の覆工体3を上部床版16、11bと下部床版11a、22を介して一体形成してなる2段2連の大断面の道路トンネル(大断面トンネル)26、27が構築される。
【0034】
ここで、上記のように大断面トンネル26、27を構築する本実施形態のトンネル構築方法においては、曲線パイプルーフ4が、先端4a側(根入れ長S)を上段の他方のシールドトンネル1Bから離れた地山Gに支持させ、後端4bを上段の一方のシールドトンネル1A内に設置した内部支保工7に支持させて設置されている。このため、従来のトンネル構築方法のように、曲線パイプルーフ4の両端(先端4a、後端4b)を一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bのそれぞれの覆工体3に繋げて支持させた場合と比較し、各シールドトンネル1A、1Bの覆工体3で大きな支持力を受け持つ必要がなく、覆工体3を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がない。例えば、曲線パイプルーフ4を直接覆工体3に繋げた場合には、主桁の厚さが81mm(SM570−H)のセグメント(鋼製セグメント)を要するのに対し、本実施形態では、主桁の厚さが約半分の40mm程度(SM570−H)のセグメントを用いることが可能になる。これにより、本実施形態のシールドトンネル1は、従来と比べて軽量のセグメントを用いて構築されることになり、このような軽量であることによってハンドリング性に優れたセグメントを適用することで、セグメントの組立て、設置が容易となり、シールドトンネル1の先行構築時の施工性が向上し、この点からも効率的に大断面トンネル26、27が構築されることになる。
【0035】
したがって、本実施形態のトンネル構築方法においては、一対のシールドトンネル1A、1Bを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間Lを、地山Gを先受け支持する先受け支保工として曲線パイプルーフ4を用いる曲線パイプルーフ設置区間L1と、注入式長尺鋼管13を用いる長尺鋼管設置区間L2とに分け、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを先行して形成し、この曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを基地として長尺鋼管13を地山Gに打設し、長尺鋼管設置区間L2の上方空間5bを形成してゆくことによって、施工速度が遅い曲線パイプルーフ4の設置区間を短くして効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能になる。
【0036】
また、このとき、曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削することにより、より効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能になる。さらに、長尺鋼管として例えば100m程度の超長尺の鋼管を適用することで、さらに効率的に上部空間5を形成することが可能になる。
【0037】
また、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離した地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置することによって、曲線パイプルーフ4を地山Gで支持させて支保反力を確保することができる。これにより、シールドトンネル1Bの覆工体3を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がなく、軽量でハンドリング性のよいセグメントを用いることが可能になるため、シールドトンネル1Bを先行構築する際のセグメントの組立てや設置を効率的に行うことが可能になる。また、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから離して地山G内に到達させるようにしたことで、曲線パイプルーフ4の施工に厳しい精度を求める必要がなくなり、効率的に曲線パイプルーフ4を設置することが可能になる。
【0038】
よって、本実施形態のトンネル構築方法によれば、従来のように施工速度が遅い曲線パイプルーフ4を拡幅区間L全体に設置する場合と比較し、確実に地山Gを支持しつつ効率的に上部空間5を形成することが可能になり、大断面トンネル26を構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能になる。
【0039】
以上、本発明に係るトンネル構築方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、4本のシールドトンネル1、2を2段2連に先行構築し、各段の2本のシールドトンネル1A、1B、2A、2Bを連通させることによって上り線と下り線の上下2本の大断面道路トンネル26、27を構築する方法を例に挙げて説明を行ったが、本発明に係るトンネル構築方法は、単に一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、効率的に上部空間を形成して、これら一対のトンネルを連通させて大断面トンネルを構築するために適用されればよく、本実施形態のように道路トンネルの分岐・合流部を構築する際や、鉄道トンネルの渡り線部などを構築する際に適用することに限定する必要はない。
【0040】
また、本実施形態では、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に曲線パイプルーフ設置区間L1を設け、この曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削することにより、効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能であるものとして説明を行ったが、曲線パイプルーフ設置区間L1を拡幅区間Lのトンネル軸方向O1の端部側に設け、この曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aからトンネル軸方向O1の一方向に長尺鋼管13を打設しながら拡幅区間L全体に亘る上部空間5を形成するようにしてもよい。
【0041】
さらに、本実施形態では、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離した地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置するものとしたが、従来のように曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bに到達させてもよい。また、このような場合において、例えば図12に示すように、曲線パイプルーフ4の先端4aと後端4bをそれぞれ、一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの中心線O2上の覆工体3の頂部3aに繋げ、各シールドトンネル1A、1B内に設置した内部支保工30で支持して曲線パイプルーフ4を設置することにより、曲線パイプルーフ4の支保荷重を、アーチアクションを利用して確実に両トンネル1A、1Bで受けて支持することが可能になる。これにより、地山Gの沈下やゆるみなどが生じることなく、地山Gを確実に安定した状態で支持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、4本のシールドトンネルを先行構築した状態を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフを設置した状態を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、4本のシールドトンネルで囲まれた中央部分の地山を掘削し中央空間を形成した状態を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、中央空間に支保構造体を構築した状態を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフの下方の地山(一対のトンネルの上方の地山)を掘削して曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を形成した状態を示す図である。
【図6】図5のX−X線矢視図であって、本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて長尺鋼管を打設するとともに長尺鋼管設置区間の上部空間を形成している状態を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、上部空間に上部床版(躯体)を構築した状態を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、上段の一対のシールドトンネル内に躯体を構築した状態を示す図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、下段の一対のシールドトンネルの下方の地山を掘削して下部空間を形成した状態を示す図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、下部空間に下部床版(躯体)を構築した状態を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法を用いて構築した大断面トンネルを示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【0043】
1 上段の一対のシールドトンネル
1A 一方のシールドトンネル(一方のトンネル)
1B 他方のシールドトンネル(他方のトンネル)
2 下段の一対のシールドトンネル
2A 一方のシールドトンネル
2B 他方のシールドトンネル
3 覆工体(セグメント)
4 曲線パイプルーフ
4a 先端
4b 後端
5 上部空間
5a 曲線パイプルーフ設置区間の上部空間
5b 長尺鋼管設置区間の上部空間
6 施工機械
7 内部支保工
11 支保構造体
13 注入式長尺鋼管(長尺鋼管)
16 上部床版(躯体)
19 下部空間
22 下部床版(躯体)
24 拡幅部
25 拡幅部
26 大断面トンネル
27 大断面トンネル
G 地山
L 拡幅区間
L1 曲線パイプルーフ設置区間
L2 長尺鋼管設置区間
S 根入れ長
O1 トンネル軸方向
O2 中心線
【技術分野】
【0001】
本発明は、一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削し一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
道路トンネルの分岐・合流部や鉄道トンネルの渡り線部などを構築する際に、切開き工法を採用するケースが多くなっている。この切開き工法では、例えば2本のシールドトンネル(一対のトンネル)を横方向に間隔をあけて先行構築し、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて両トンネルに掛け渡すように円弧状の曲線パイプルーフ(曲管)を打設し、曲線パイプルーフを両トンネルのセグメント(覆工体)に一体に繋げて設置する。
【0003】
そして、曲線パイプルーフで両トンネルの間の拡幅部の上方の地山を支持させ、曲線パイプルーフの下方の地山、すなわち両トンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成し、この上部空間に両トンネルの覆工体に一体に掛け渡すように例えばRC造の上部床版(躯体)を構築する。また、両トンネルの下方の地山を掘削し、この下部空間に両トンネルの覆工体の下部に一体に掛け渡すように例えばRC造の下部床版(躯体)を構築する。
【0004】
このように拡幅部の上下に構築した躯体で両トンネルを一体に繋げた状態で、両トンネルの側部側のセグメントを解体撤去して切開き、上部床版と下部床版の間に位置する拡幅部の地山を掘削し両トンネルを連通させる。これにより、2本のシールドトンネルを分岐・合流部や渡り部などとなる拡幅部で連通させた大断面トンネルが構築される(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開昭49−34137号公報
【特許文献2】特開2006−219914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、上記従来のトンネル構築方法においては、上部空間を形成する際に地山を支持する曲線パイプルーフを、両トンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間全体に亘って設置するようにしており、曲線パイプルーフの設置に多大な時間とコストを要し、この曲線パイプルーフの設置作業が大断面トンネルを構築する施工性の低下及び施工コストの増大を招く要因となっていた。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑み、先行構築した一対のトンネル間の拡幅部の上方の地山を掘削して上部空間を形成する際に、確実に地山を支持しつつ効率的に上部空間を形成することができ、大断面トンネルを構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能なトンネル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】
【0007】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【0008】
本発明のトンネル構築方法は、一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、前記一対のトンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成するとともに該上部空間に前記一対のトンネルを一体に繋げる躯体を構築し、前記一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削して前記一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法において、前記一対のトンネルを先行構築した段階で、前記一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間の一部に、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて曲線パイプルーフを打設して、該曲線パイプルーフで地山を先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行形成し、該曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて前記トンネル軸方向に長尺鋼管を打設し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向に延ばすように前記長尺鋼管で地山を先受け支持しながら長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を掘削して、前記拡幅区間全体に亘って連通する前記上部空間を形成することを特徴とする。
【0009】
この発明においては、一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間を、地山を先受け支持する先受け支保工として曲線パイプルーフを用いる曲線パイプルーフ設置区間と、長尺鋼管を用いる長尺鋼管設置区間とに分け、曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行して形成し、この曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を基地として長尺鋼管を地山に打設して長尺鋼管設置区間の上方空間を形成してゆくことによって、施工速度が遅い曲線パイプルーフの設置区間を短くして効率的に拡幅区間全体に連通する上部空間を形成することが可能になる。
【0010】
また、本発明のトンネル構築方法においては、前記拡幅区間の前記トンネル軸方向中央側に前記曲線パイプルーフ設置区間を設け、該曲線パイプルーフ設置区間を挟んで前記トンネル軸方向前後の前記長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を並行して掘削し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向前後に延ばすようにして前記上部空間を形成することが望ましい。
【0011】
この発明においては、曲線パイプルーフ設置区間を挟んでトンネル軸方向前後の長尺鋼管設置区間の上方の地山を並行して掘削することにより、より効率的に拡幅区間全体に連通する上部空間を形成することが可能になる。
【0012】
さらに、本発明のトンネル構築方法においては、前記曲線パイプルーフの先端と後端をそれぞれ、前記一方のトンネルと前記他方のトンネルの中心線上の頂部に繋げて前記曲線パイプルーフを設置することが望ましい。
【0013】
この発明においては、曲線パイプルーフの先端と後端を一方のトンネルと他方のトンネルの頂部に繋げることによって、この曲線パイプルーフの支保荷重を、アーチアクションを利用して確実に両トンネルで受けて支持することが可能になる。これにより、地山の沈下やゆるみなどが生じることなく、地山を確実に安定した状態で支持することが可能になる。
【0014】
また、本発明のトンネル構築方法においては、前記曲線パイプルーフの先端を前記他方のトンネルから離した地山内に到達させて前記曲線パイプルーフを設置してもよい。
【0015】
この発明においては、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルから離れた地山内に到達させることによって、曲線パイプルーフを地山で支持させて支保反力を確保することができる。これにより、トンネルの覆工体を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がなく、軽量でハンドリング性のよいセグメントを用いることが可能になるため、トンネルを先行構築する際のセグメントの組立てや設置を効率的に行うことが可能になる。また、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルに到達させて覆工体に繋げる場合には、曲線パイプルーフを高精度で打設する必要が生じるのに対し、曲線パイプルーフの先端を他方のトンネルから離して地山内に到達させるようにしたことで、曲線パイプルーフの施工に厳しい精度を求める必要がなくなり、効率的に曲線パイプルーフを設置することが可能になる。
【発明の効果】
【0016】
本発明のトンネル構築方法によれば、一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間を、曲線パイプルーフ設置区間と長尺鋼管設置区間とに分けて上部空間を形成するようにしたことで、従来のように施工速度が遅い曲線パイプルーフを拡幅区間全体に設置する場合と比較し、確実に地山を支持しつつ効率的に上部空間を形成することが可能になり、大断面トンネルを構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、図1から図11を参照し、本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法について説明する。本実施形態は、例えば高速道路のジャンクションの道路トンネルを構築する方法に関し、4本のシールドトンネルを2段2連に先行構築し、各段の2本のシールドトンネルを連通させることによって上り線と下り線の上下2本の大断面道路トンネルを構築する方法に関するものである。
【0018】
本実施形態のトンネル構築方法においては、はじめに、図1に示すように、2本のシールドトンネル1(1A)、2(2A)を上下に間隔をあけて構築するとともに、これら上下2本のシールドトンネル1A、2Aの側方にそれぞれ間隔をあけて2本のシールドトンネル1(1B)、2(2B)を構築する。すなわち、4本のシールドトンネル1A、1B、2A、2Bを上下方向及び横方向に間隔をあけて2段2連で先行構築する。なお、上段と下段のそれぞれ横方向に並設した一対のシールドトンネル1(1A、1B)、2(2A、2B)は、一方のシールドトンネル(一方のトンネル)1A、2Aが道路のランプ線、他方のシールドトンネル(他方のトンネル)1B、2Bが本線となる。
【0019】
ついで、図2に示すように、上段の一方のシールドトンネル1Aの覆工体(セグメントリング)3に形成した図示せぬ発進口を通じて、円弧状の曲線パイプルーフ(曲管)4を、この上段の一方のシールドトンネル1A内から上段の他方のシールドトンネル1Bに向けて上方に凸円弧となるように地山Gに打設する。また、この曲線パイプルーフ4は、図6に示すように、一対のシールドトンネル1A、1Bを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間(大断面トンネル構築区間)Lの一部に設置する。そして、このように曲線パイプルーフ4を設置した区間が曲線パイプルーフ設置区間L1とされ、本実施形態において、この曲線パイプルーフ設置区間L1は、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に設けられ、後工程で形成される曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5a(5)に施工機械(掘削機など)6が配置できる程度の長さ、例えばトンネル軸方向O1の30m程度の長さで設定されている。なお、曲線パイプルーフ4はその内部にコンクリートを充填するようにしてもよい。
【0020】
ここで、従来のトンネル構築方法では、先端4aを他方のシールドトンネル1Bに到達させるように曲線パイプルーフ4を打設し、この先端4aを他方のシールドトンネル1Bの覆工体3に繋げて曲線パイプルーフ4を設置していた。このため、従来では先端4aを他方のシールドトンネル1Bの所定位置に到達させることが必要となり、曲線パイプルーフ4を高精度で打設する必要が生じていた。
【0021】
これに対し、本実施形態では、図2に示すように、先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離れた地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置する。このため、曲線パイプルーフ4による地山Gの支持力を確保でき、且つ他方のシールドトンネル1Bの覆工体3に悪影響を及ぼすことがない範囲で、例えば500mm程度の施工誤差が許容され、曲線パイプルーフ4の施工に厳しい精度を求める必要がない。これにより、従来と比較して、曲線パイプルーフ4の施工が効率的に行われる。
【0022】
なお、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4を打設するとともに、一方のシールドトンネル1A内に例えばH形鋼などの内部支保工7をその軸線を上下方向に向けて設置し、この内部支保工7に曲線パイプルーフ4の後端4bを支持させる。これにより、先端4aが地山Gに、後端4bが一方のシールドトンネル1Aの覆工体3に繋がる内部支保工7に支持されて、一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bのそれぞれの覆工体3に直接支持させることなく曲線パイプルーフ4が設置される。
【0023】
ついで、上記のように拡幅区間Lの一部に曲線パイプルーフ4を設置した段階で、図3に示すように、各シールドトンネル1、2内に覆工体3を支持する内部支保工8を設置するとともに、上段の一方のシールドトンネル1Aの下部側のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き、この上段の一方のシールドトンネル1A内から4本のシールドトンネル1、2で囲まれた中央部分の地山Gを掘削して中央空間9を拡幅区間Lの全長に渡って形成する。また、このように中央空間9を形成するとともに、掘削面(上面、下面、両側面)に例えばH形鋼と吹付けコンクリートからなる土留め10を構築する。
【0024】
そして、図4に示すように、この中央空間9にRC造(鉄筋コンクリート造)の支保構造体11を構築する。この支保構造体11は、上壁部11aと下壁部11bと左右の側壁部11c、11dとを備えた断面略矩形状に形成され、四隅をそれぞれ4本のシールドトンネル1、2の覆工体3に繋げるようにして構築される。なお、このように構築した支保構造体11は、それ自体がトンネルとして機能するとともに、上壁部11aが後工程で施工する上段側の拡幅部の下部床版(躯体)となり、下壁部11bが下段側の拡幅部の上部床版(躯体)となり、左右の側壁部11c、11dがこれら下部床版と上部床版とを構造的に連結する補強壁版として機能する。
【0025】
ついで、上記の支保構造体11を拡幅区間Lの全長に渡って構築した段階で、図5及び図6に示すように、上段の一方のシールドトンネル1Aの上部側の一部のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き(開口部12を形成し)、この一方のシールドトンネル1A内から曲線パイプルーフ4で地山Gを先受け支持しながら曲線パイルーフ4の下方の地山Gを上段の他方のシールドトンネル1Bにかけて機械掘削して上部空間5a(5)を形成する。すなわち、拡幅区間Lのうち曲線パイプルーフ設置区間L1のみ先行して両シールドトンネル1A、1Bの上方の地山Gを掘削し、この曲線パイプルーフ設置区間L1に上部空間5a(5)を形成する。また、このとき、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4の先端4a側を、所定の根入れ長Sで地山G内に埋設状態で残すようにして上部空間5aを形成する。なお、掘削した地山Gは開口部12を通じて一方のシールドトンネル1Aから外部に搬出する。
【0026】
ついで、上記のように形成した曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを基地として、図6に示すように、この上部空間5aを通じてトンネル軸方向O1に注入式長尺鋼管(長尺鋼管、フォアパイリング)13を打設するとともに、例えばセメントミルクなどの注入材を周辺地山Gに注入し、この注入式長尺鋼管13によって拡幅区間Lのうち曲線パイプルーフ設置区間L1以外の区間(長尺鋼管設置区間L2)の地山Gを先受け支持させる。そして、注入式長尺鋼管13で地山Gを先受け支持しながら、曲線パイプルーフ設置区間L1に配置した施工機械(掘削機など)6で、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを順次トンネル軸方向O1に延ばすように長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを掘削してゆく。
【0027】
また、本実施形態においては、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に設けた曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aから、この曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1の前方と後方の地山Gにそれぞれ並行して注入式長尺鋼管13を打設し、トンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削してゆく。これにより、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aをトンネル軸方向O1前後に延ばすようにして長尺鋼管設置区間L2に上部空間5b(5)が形成され、順次注入式長尺鋼管13の打設と上方の地山Gの掘削を繰り返し行うことで、拡幅区間L全体に亘って連通する上部空間5が形成される。なお、掘削した地山Gは、シャフローダやキャリアダンプなどを用いて曲線パイプルーフ設置区間L1に搬送され、一方のシールドトンネル1Aの覆工体3に形成した開口部12から外部に搬出される。
【0028】
そして、このように拡幅区間Lを曲線パイプルーフ設置区間L1と長尺鋼管設置区間L2に分けることにより、施工速度が遅い曲線パイプルーフ4を拡幅区間Lのうち一部の区間にのみ設置すればよく、他の区間を施工速度が速い注入式長尺鋼管13で先受け支持して、効率的に上部空間5が形成される。また、本実施形態のように、曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1の前後にそれぞれ注入式長尺鋼管13を打設し、トンネル軸方向O1前後の上部空間5bの形成を並行して行うことによって、より効率的に拡幅区間L全体に亘る上部空間5が形成されることになる。
【0029】
そして、トンネル軸方向O1に延びる上部空間5を形成した段階で、図7に示すように、この上部空間5に露出した曲線パイプルーフ4の下面や地山Gの掘削面に吹付けコンクリート15を施すとともに、上部空間5にRC造の上部床版(躯体)16を上段の一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの覆工体3を一体に繋げるように構築する。さらに、曲線パイプルーフ4や地山Gの掘削面とこの上部床版16の間に例えば軽量モルタル17などを充填する。
【0030】
また、図8に示すように、上段の一方のシールドトンネル1A及び他方のシールドトンネル1B内にRC造の側壁18aなどの躯体18を構築する。このとき、本実施形態においては、曲線パイプルーフ4を支持する内部支保工7を側壁18aの内部に埋設して残置させる。
【0031】
また、上記のように上段の地山Gの掘削、上部床版16や側壁18aなどの躯体を構築するとともに、図9に示すように、下段の一方のシールドトンネル2Aの下部側の一部のセグメント(覆工体3)を解体撤去して切開き、この下段の一方のシールドトンネル2A内から他方のシールドトンネル2Bにかけて下方の地山Gを掘削し下部空間19を形成する。このとき、下部空間19の下方の掘削面に、例えばH形鋼などの円弧状の切梁と吹付けコンクリートからなる土留め20を、切梁の両端部をそれぞれ下段の一方のシールドトンネル2Aと他方のシールドトンネル2Bの覆工体3に繋げて構築し、下方の地山Gを支持させて盤ぶくれなどを防止する。また、下部空間19の上方の掘削面にH形鋼の切梁と吹付けコンクリートからなる土留め21を設けて上方の地山Gを支持させる。
【0032】
ついで、図10に示すように、このように形成した下部空間19にRC造の下部床版(躯体)22を構築するとともに、下段の一方のシールドトンネル2A及び他方のシールドトンネル2B内にRC造の側壁などの躯体23を構築する。
【0033】
最後に、図10に示す上段の一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの間の拡幅部24の地山Gと、下段の一方のシールドトンネル2Aと他方のシールドトンネル2Bの間の拡幅部25の地山Gとを、これら上段と下段の一対のシールドトンネル1、2の対向する側部側のセグメント(覆工体3)をそれぞれ解体撤去して切開くとともに拡幅掘削する。これにより、図11に示すように、上段と下段のそれぞれ一対のシールドトンネル1、2が連通して、上下段にそれぞれ一対のシールドトンネル1、2の覆工体3を上部床版16、11bと下部床版11a、22を介して一体形成してなる2段2連の大断面の道路トンネル(大断面トンネル)26、27が構築される。
【0034】
ここで、上記のように大断面トンネル26、27を構築する本実施形態のトンネル構築方法においては、曲線パイプルーフ4が、先端4a側(根入れ長S)を上段の他方のシールドトンネル1Bから離れた地山Gに支持させ、後端4bを上段の一方のシールドトンネル1A内に設置した内部支保工7に支持させて設置されている。このため、従来のトンネル構築方法のように、曲線パイプルーフ4の両端(先端4a、後端4b)を一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bのそれぞれの覆工体3に繋げて支持させた場合と比較し、各シールドトンネル1A、1Bの覆工体3で大きな支持力を受け持つ必要がなく、覆工体3を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がない。例えば、曲線パイプルーフ4を直接覆工体3に繋げた場合には、主桁の厚さが81mm(SM570−H)のセグメント(鋼製セグメント)を要するのに対し、本実施形態では、主桁の厚さが約半分の40mm程度(SM570−H)のセグメントを用いることが可能になる。これにより、本実施形態のシールドトンネル1は、従来と比べて軽量のセグメントを用いて構築されることになり、このような軽量であることによってハンドリング性に優れたセグメントを適用することで、セグメントの組立て、設置が容易となり、シールドトンネル1の先行構築時の施工性が向上し、この点からも効率的に大断面トンネル26、27が構築されることになる。
【0035】
したがって、本実施形態のトンネル構築方法においては、一対のシールドトンネル1A、1Bを連通させるトンネル軸方向O1の拡幅区間Lを、地山Gを先受け支持する先受け支保工として曲線パイプルーフ4を用いる曲線パイプルーフ設置区間L1と、注入式長尺鋼管13を用いる長尺鋼管設置区間L2とに分け、曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを先行して形成し、この曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aを基地として長尺鋼管13を地山Gに打設し、長尺鋼管設置区間L2の上方空間5bを形成してゆくことによって、施工速度が遅い曲線パイプルーフ4の設置区間を短くして効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能になる。
【0036】
また、このとき、曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削することにより、より効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能になる。さらに、長尺鋼管として例えば100m程度の超長尺の鋼管を適用することで、さらに効率的に上部空間5を形成することが可能になる。
【0037】
また、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離した地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置することによって、曲線パイプルーフ4を地山Gで支持させて支保反力を確保することができる。これにより、シールドトンネル1Bの覆工体3を形成するセグメントに高耐力のセグメントを用いる必要がなく、軽量でハンドリング性のよいセグメントを用いることが可能になるため、シールドトンネル1Bを先行構築する際のセグメントの組立てや設置を効率的に行うことが可能になる。また、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから離して地山G内に到達させるようにしたことで、曲線パイプルーフ4の施工に厳しい精度を求める必要がなくなり、効率的に曲線パイプルーフ4を設置することが可能になる。
【0038】
よって、本実施形態のトンネル構築方法によれば、従来のように施工速度が遅い曲線パイプルーフ4を拡幅区間L全体に設置する場合と比較し、確実に地山Gを支持しつつ効率的に上部空間5を形成することが可能になり、大断面トンネル26を構築する施工性の向上及び施工コストの低減を図ることが可能になる。
【0039】
以上、本発明に係るトンネル構築方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、4本のシールドトンネル1、2を2段2連に先行構築し、各段の2本のシールドトンネル1A、1B、2A、2Bを連通させることによって上り線と下り線の上下2本の大断面道路トンネル26、27を構築する方法を例に挙げて説明を行ったが、本発明に係るトンネル構築方法は、単に一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、効率的に上部空間を形成して、これら一対のトンネルを連通させて大断面トンネルを構築するために適用されればよく、本実施形態のように道路トンネルの分岐・合流部を構築する際や、鉄道トンネルの渡り線部などを構築する際に適用することに限定する必要はない。
【0040】
また、本実施形態では、拡幅区間Lのトンネル軸方向O1中央側に曲線パイプルーフ設置区間L1を設け、この曲線パイプルーフ設置区間L1を挟んでトンネル軸方向O1前後の長尺鋼管設置区間L2の上方の地山Gを並行して掘削することにより、効率的に拡幅区間L全体に連通する上部空間5を形成することが可能であるものとして説明を行ったが、曲線パイプルーフ設置区間L1を拡幅区間Lのトンネル軸方向O1の端部側に設け、この曲線パイプルーフ設置区間L1の上部空間5aからトンネル軸方向O1の一方向に長尺鋼管13を打設しながら拡幅区間L全体に亘る上部空間5を形成するようにしてもよい。
【0041】
さらに、本実施形態では、曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bから外側に離した地山G内に到達させて曲線パイプルーフ4を設置するものとしたが、従来のように曲線パイプルーフ4の先端4aを他方のシールドトンネル1Bに到達させてもよい。また、このような場合において、例えば図12に示すように、曲線パイプルーフ4の先端4aと後端4bをそれぞれ、一方のシールドトンネル1Aと他方のシールドトンネル1Bの中心線O2上の覆工体3の頂部3aに繋げ、各シールドトンネル1A、1B内に設置した内部支保工30で支持して曲線パイプルーフ4を設置することにより、曲線パイプルーフ4の支保荷重を、アーチアクションを利用して確実に両トンネル1A、1Bで受けて支持することが可能になる。これにより、地山Gの沈下やゆるみなどが生じることなく、地山Gを確実に安定した状態で支持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、4本のシールドトンネルを先行構築した状態を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフを設置した状態を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、4本のシールドトンネルで囲まれた中央部分の地山を掘削し中央空間を形成した状態を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、中央空間に支保構造体を構築した状態を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフの下方の地山(一対のトンネルの上方の地山)を掘削して曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を形成した状態を示す図である。
【図6】図5のX−X線矢視図であって、本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて長尺鋼管を打設するとともに長尺鋼管設置区間の上部空間を形成している状態を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、上部空間に上部床版(躯体)を構築した状態を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、上段の一対のシールドトンネル内に躯体を構築した状態を示す図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、下段の一対のシールドトンネルの下方の地山を掘削して下部空間を形成した状態を示す図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法において、下部空間に下部床版(躯体)を構築した状態を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法を用いて構築した大断面トンネルを示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るトンネル構築方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【0043】
1 上段の一対のシールドトンネル
1A 一方のシールドトンネル(一方のトンネル)
1B 他方のシールドトンネル(他方のトンネル)
2 下段の一対のシールドトンネル
2A 一方のシールドトンネル
2B 他方のシールドトンネル
3 覆工体(セグメント)
4 曲線パイプルーフ
4a 先端
4b 後端
5 上部空間
5a 曲線パイプルーフ設置区間の上部空間
5b 長尺鋼管設置区間の上部空間
6 施工機械
7 内部支保工
11 支保構造体
13 注入式長尺鋼管(長尺鋼管)
16 上部床版(躯体)
19 下部空間
22 下部床版(躯体)
24 拡幅部
25 拡幅部
26 大断面トンネル
27 大断面トンネル
G 地山
L 拡幅区間
L1 曲線パイプルーフ設置区間
L2 長尺鋼管設置区間
S 根入れ長
O1 トンネル軸方向
O2 中心線
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、前記一対のトンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成するとともに該上部空間に前記一対のトンネルを一体に繋げる躯体を構築し、前記一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削して前記一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法において、
前記一対のトンネルを先行構築した段階で、前記一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間の一部に、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて曲線パイプルーフを打設して、該曲線パイプルーフで地山を先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行形成し、
該曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて前記トンネル軸方向に長尺鋼管を打設し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向に延ばすように前記長尺鋼管で地山を先受け支持しながら長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を掘削して、前記拡幅区間全体に亘って連通する前記上部空間を形成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、
前記拡幅区間の前記トンネル軸方向中央側に前記曲線パイプルーフ設置区間を設け、該曲線パイプルーフ設置区間を挟んで前記トンネル軸方向前後の前記長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を並行して掘削し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向前後に延ばすようにして前記上部空間を形成することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のトンネル構築方法において、
前記曲線パイプルーフの先端と後端をそれぞれ、前記一方のトンネルと前記他方のトンネルの中心線上の頂部に繋げて前記曲線パイプルーフを設置することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載のトンネル構築方法において、
前記曲線パイプルーフの先端を前記他方のトンネルから離した地山内に到達させて前記曲線パイプルーフを設置することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項1】
一対のトンネルを横方向に間隔をあけて先行構築し、前記一対のトンネルの上方の地山を掘削して上部空間を形成するとともに該上部空間に前記一対のトンネルを一体に繋げる躯体を構築し、前記一対のトンネル間の拡幅部の地山を掘削して前記一対のトンネルを連通させることによって大断面トンネルを構築するトンネル構築方法において、
前記一対のトンネルを先行構築した段階で、前記一対のトンネルを連通させるトンネル軸方向の拡幅区間の一部に、一方のトンネルから他方のトンネルに向けて曲線パイプルーフを打設して、該曲線パイプルーフで地山を先受け支持しながら曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を先行形成し、
該曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を通じて前記トンネル軸方向に長尺鋼管を打設し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向に延ばすように前記長尺鋼管で地山を先受け支持しながら長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を掘削して、前記拡幅区間全体に亘って連通する前記上部空間を形成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、
前記拡幅区間の前記トンネル軸方向中央側に前記曲線パイプルーフ設置区間を設け、該曲線パイプルーフ設置区間を挟んで前記トンネル軸方向前後の前記長尺鋼管設置区間の前記上方の地山を並行して掘削し、前記曲線パイプルーフ設置区間の上部空間を順次前記トンネル軸方向前後に延ばすようにして前記上部空間を形成することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のトンネル構築方法において、
前記曲線パイプルーフの先端と後端をそれぞれ、前記一方のトンネルと前記他方のトンネルの中心線上の頂部に繋げて前記曲線パイプルーフを設置することを特徴とするトンネル構築方法。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載のトンネル構築方法において、
前記曲線パイプルーフの先端を前記他方のトンネルから離した地山内に到達させて前記曲線パイプルーフを設置することを特徴とするトンネル構築方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−46897(P2009−46897A)
【公開日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−214541(P2007−214541)
【出願日】平成19年8月21日(2007.8.21)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年8月21日(2007.8.21)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]