(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルの側部に新設トンネルが斜めに交差合流する合流区間の開始領域で、新設トンネル断面と既設トンネル断面を含む扁平半円状のトンネル断面を形成し、その新たに形成した扁平半円状のトンネル断面の既設トンネル側の覆工コンクリートとして、既設トンネルの新設トンネルと反対側の覆工コンクリートをそのまま残し、新設の本設支保構造体の端部を既設トンネル側の残留覆工コンクリートの端部に実質的に接続するトンネル合流部の施工方法であって、次の（ａ）〜（ｆ）の工程順に施工することを特徴とするトンネル合流部の施工方法。
（ａ）前記扁平半円状のトンネル断面のうち新設トンネル側の１／４円断面の空間を掘削し、その掘削面に鋼製支保工を設けて、その鋼製支保工の既設トンネル側の端部を地山に固定する工程。
（ｂ）前記（ａ）で掘削した部分と既設トンネルの覆工コンクリートの上半部との間に残されている断面略三角形の未掘削域を、本設支保構造体設置面よりも上側まで新設トンネル側から導坑方式で切り上がり掘削し、掘削した導坑部分に仮設の鋼製支保工を建込んで吹付けコンクリート工を実施する工程。
（ｃ）後の工程にて前記（ａ）工程で設けた鋼製支保工の端部に延長して設ける予定の新設の鋼製支保工の端部が当たる周辺地山を改良強化する工程。
（ｄ）前記導坑内の空間のうち本設支保構造体設置面までの空間に吹付けコンクリートを充填する工程。
（ｅ）既設トンネル側に前記（ａ）工程で設けた鋼製支保工の端部に延長して鋼製支保工を建込み、二次吹付けコンクリート工、ロックボルト工を実施して本設支保構造体を完成する工程。
（ｆ）新設トンネルとの合流により不要化する部分の既設トンネル側の覆工コンクリートを解体、撤去する工程。
【請求項２】
前記（ｂ）工程の後に、既設トンネル側の覆工コンクリートの一部を破砕して作業用の開口部を設け、該開口部を以降の工程の作業に利用することを特徴とする請求項１記載のトンネル合流部の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設トンネルに新設トンネルを接続する場合のトンネル合流部の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設トンネルに新設トンネルを接続するトンネル合流部の工事は、次に示すような施工手順で計画されている。
まず、図１２に示すように、新設トンネル２が既設トンネル１に合流する区間全体をＬとし、新設トンネルの施工進行方向（矢印Ｆ）を基準にして前半部分ＬＦと後半部分ＬＢに分ける。そして、前半部分ＬＦの（ア）の領域を、仮支保により新設トンネル２の断面で先行掘削する。
【０００３】
次に、前半部分ＬＦの既設トンネル１側の（イ）の未掘削域を、施工起点側に向かって仮支保を撒去しながら掘削し、本設支保を施工する。その後、既設トンネル１の覆工コンクリートを部分解体、撤去しつつ、既設トンネル天端部での本設支保を施工する。
【０００４】
前半部分ＬＦの施工を完了したら、後半部分ＬＢの（ウ）の領域をトンネル進行方法に向かって掘削する。
【０００５】
この施工方法では、合流区間Ｌの前半部分ＬＦの施工時に、（ア）領域を仮支保で先行掘削し、この仮支保を撤去しながら（イ）領域を掘削して、本設支保を設置するという二段階掘削となる。従って、トンネル合流部の天端部を二度にわたって掘削すること、本設支保構造体の完成時期が大幅に遅れることになり、トンネルの安定に悪影響を及ぼすことが懸念された。また、（イ）領域の掘削は、トンネル施工起点側に向かって施工を進めることになるから、安全上余り好ましくないという問題もあった。さらに、仮支保の使用量が多く、資材料費が高くなるという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、トンネル構造及びその周辺地山の安定と、安全の確保と、資材費の低減を図ることのできる新たなトンネル合流部の施工方法として、次の案を計画した（未公知）。
【０００７】
それは、施工進行方向に沿って掘削を進める際に、新設トンネル側から（イ）の領域をトンネル軸方向と直交する矢印Ｐ方向に切り上がり掘削し、既設トンネル覆工コンクリートの新設トンネル側を解体、撤去しながら本設支保構造体を構築するというものである。この全体の施工手順について、図３〜図１１を用いて簡単に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、工事内容自体に符号を付ける場合もある。
【０００８】
この施工方法では、まず、図３に示すように、最終的に残す予定の既設トンネル１の覆工コンクリート（新設トンネルと反対側の覆工コンクリート）２５ａの背面に空隙充填工、及び補強ロックボルト工１１を実施し、坑内にプロテクタ１０を組立・搬入・設置する。
【０００９】
次に、図４に示すように、新設トンネル２が既設トンネル１に合流する区間Ｌの手前まで新設トンネル２を掘進する（斜線部）。
【００１０】
次いで、図５及びその詳細図である図１１に示すように、合流区間の開始領域ＬＳで、トンネル進行方向に所定ピッチ（例えば１ｍピッチ）ずつ、新設トンネル２の上半（最終的な扁平半円状のトンネル断面のうち１／４円断面）を掘削すると共に、その掘削面に本設の鋼製支保工２０を建込む。その際、新設トンネル２側の掘削面には、吹付けコンクリート工、ロックボルト工２１を実施する。また、既設トンネル１側の未掘削域Ｍの掘削面２２を安定化処理する。安定化処理としては、吹付けコンクリート工とファイバーボルト工２３を実施する。また、鋼製支保工２０の端部を仮支柱２４で支持すると共に、大口径ロックボルト３０で地山に固定する。
【００１１】
次に、図６及びその詳細図である図１１に示すように、開始領域ＬＳにおける新設トンネル２と既設トンネル１の覆工コンクリートの上半部との間に残されている断面三角形の未掘削域Ｍを新設トンネル２側から切り上がり掘削する。その際、後で既設トンネル２側に本設支保構造体を施工するため、開始領域ＬＳにおいて新設トンネル２の底盤部を一度埋め戻し、仮支柱２４を取り外した後に、トンネル軸に直交する方向に切り上がり掘削する。そして、掘削面に一次吹付けコンクリート工を実施した後、既設トンネル１の覆工コンクリート２５の不要部分のみを解体・撤去する。また、新設側鋼製支保工２７の端部２７ａの当たる周辺地山を吹付けコンクリート等で改良強化し、図５までの鋼製支保工２０に延長して鋼製支保工２７を建込み、二次吹付けコンクリートを吹付け、ロックボルト工２８を実施して、本設支保構造体を完成する。
【００１２】
次に、図７に示すように、仮支柱を撤去しながら図６での作業を所定ピッチ（例えば１ｍピッチ）ずつ、トンネル進行方向に進めることで、開始領域ＬＳの全体の切り拡げを行う。そして、更に図８に示すように、開始領域ＬＳ以降の後半領域（図中斜線部）ＬＥについて、開始領域ＬＳ側から、所定ピッチ（例えば１ｍピッチ）ずつ合流区間の終端まで施工する。この段階では、既設トンネル１側の上半を含めて、新設トンネル２の上半を掘削し、掘削面に一次吹付けコンクリート工を実施しながら、既設トンネル１の覆工コンクリートを解体・撤去する。また、新設側鋼製支保工２７の端部の当たる周辺地山を吹付けコンクリート等により改良強化し、鋼製支保工２７を建込み、二次吹付けコンクリート工、ロックボルト工２８を実施して、本設支保構造体を完成する。
【００１３】
次いで、図９に示す合流区間の全域（斜線部）について、トンネル進行方向に所定ピッチ（例えば１ｍピッチ）ずつ、トンネル下半掘削を行い、鋼製支保工３２を建込み、吹付けコンクリート工、ロックボルト工を実施して、本設支保構造体を完成する。そして、図９の作業が終了したら、図１０に示すように合流区間全域について、全断面スライドセントルを利用して変断面覆工コンクリート４０を打設する。以上により、合流部の施工を終了する。
【００１４】
しかし、この施工方法では、以下のようなことが危惧された。
即ち、既設トンネル１の掘削時に、トンネル周辺地山は掘削外力の再配分を受けており、矢板工法などで施工されたトンネルでは、覆工コンクリートの天端部背面に空隙が残り、その空隙の影響でトンネル周辺地山が緩んだ状態になっていることが多い。従って、図５、図６の工程の実施時、つまり既設トンネル側の未掘削域Ｍの切り上がり掘削時に、導坑と周辺地山の安定に不安が残る。特に自立性の悪い軟質地山では、導坑掘削時にその周辺地山の安定が損なわれる可能性があった。
【００１５】
本発明は、上記事情を考慮し、既設トンネル側の未掘削域を導坑方式で切り上がる場合に、確実な切り上がり掘削を可能とするトンネル合流部の施工方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、既設トンネルの側部に新設トンネルが斜めに交差合流する合流区間の開始領域で、新設トンネル断面と既設トンネル断面を含む扁平半円状のトンネル断面を形成し、その新たに形成した扁平半円状のトンネル断面の既設トンネル側の覆工コンクリートとして、既設トンネルの新設トンネルと反対側の覆工コンクリートをそのまま残し、新設の本設支保構造体の端部を既設トンネル側の残留覆工コンクリートの端部に実質的に接続するトンネル合流部に施工方法であって、次の（ａ）〜（ｆ）の工程順に施工することを特徴とする。
【００１７】
（ａ）前記扁平半円状のトンネル断面のうち新設トンネル側の１／４円断面の空間を掘削し、その掘削面に鋼製支保工を設けて、その鋼製支保工の既設トンネル側の端部を地山に固定する工程。
【００１８】
（ｂ）前記（ａ）で掘削した部分と既設トンネルの覆工コンクリートの上半部との間に残されている断面略三角形の未掘削域を、本設支保構造体設置面よりも上側まで新設トンネル側から導坑方式で切り上がり掘削し、掘削した導坑部分に仮設の鋼製支保工を建込んで吹付けコンクリート工を実施する工程。
【００１９】
（ｃ）後の工程にて前記（ａ）工程で設けた鋼製支保工の端部に延長して設ける予定の新設の鋼製支保工の端部が当たる周辺地山を改良強化する工程。
【００２０】
（ｄ）前記導坑内の空間のうち本設支保構造体設置面までの空間に吹付けコンクリートを充填する工程。
【００２１】
（ｅ）既設トンネル側に前記（ａ）工程で設けた鋼製支保工の端部に延長して鋼製支保工を建込み、二次吹付けコンクリート工、ロックボルト工を実施して本設支保構造体を完成する工程。
【００２２】
（ｆ）新設トンネルとの合流により不要化する部分の既設トンネル側の覆工コンクリートを解体、撤去する工程。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１において、前記（ｂ）工程の後に、既設トンネル側の覆工コンクリートの一部を破砕して作業用の開口部を設け、該開口部を以降の工程の作業に利用することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
この施工方法は、図１に示すように、既設トンネル１の側部に新設トンネル２が斜めに交差合流する合流区間の開始領域で、新設トンネル断面と既設トンネル断面を含む扁平半円状のトンネル断面を形成し、その新たに形成した扁平半円状のトンネル断面の既設トンネル１側の覆工コンクリートとして、既設トンネル１の新設トンネル２と反対側の覆工コンクリート２５ａをそのまま残し、新設の本設支保構造体（ここでは鋼製支保工２７）の端部２７ａを既設トンネル１側の残留覆工コンクリート２５ａの端部に実質的に接続する場合の工法である。即ち、図３〜図１０の工程のうち、図５、図６に相当する工程部分についての工法であり、特に自立性の悪い軟質地山やトンネル天端部に緩み領域が想定される場合に有用な工法である。
【００２５】
施工手順は以下の（１）〜（８）に示す通りである。なお、ここでの説明においても、便宜上、工事内容自体に符号を付すことがある。また、図１の中の該当要素に、以下の工程ごとの説明に付けたのと同じ番号を（）付きで示す。
【００２６】
（１）合流区間の施工の最初に、まず、扁平半円状のトンネル断面のうち新設トンネル２側の１／４円断面の空間を掘削し、その掘削面に鋼製支保工２０を設けて、その鋼製支保工２０の既設トンネル１側の端部を大口径ロックボルト３０で地山に固定する。
【００２７】
（２）次に、鋼製支保工２０の地山への固定が終了したら、切り上がり掘削のために仮支柱２４を撤去する。
【００２８】
（３）次に、（１）で掘削した部分と既設トンネル１の覆工コンクリート２５の上半部との間に残されている断面略三角形の未掘削域Ｍを、本設支保構造体設置面ＳＡよりも上側まで、新設トンネル２側から導坑方式で切り上がり掘削し、図２に示すように、掘削した導坑５１部分に仮設の鋼製支保工５０を建込んで、吹付けコンクリート工を実施する。
【００２９】
（４）次に、既設トンネル１側の覆工コンクリート２５の一部（図中符号２５ｂで示す頂部付近）を破砕して、後の作業で利用するための作業用開口部を設ける。
【００３０】
（５）次に、後の工程にて前記（１）工程で設けた鋼製支保工の端部に延長して設ける予定の新設の鋼製支保工２７の端部２７ａが当たる周辺地山を吹付けコンクリート工により改良強化する。
【００３１】
（６）次に、前記導坑５１内の空間のうち、本設支保構造体設置面ＳＡまでの空間ＳＢに吹付けコンクリートを充填する。即ち、この工程で既設トンネル１の周辺地山の安定化を図る。
【００３２】
（７）次に、既設トンネル１側に前記（１）工程で設けた鋼製支保工２０の端部に延長して鋼製支保工２７を建込み、二次吹付けコンクリート工、ロックボルト工を実施して本設支保構造体７０を完成する。
【００３３】
（８）そして、以上の工程が終了した後、新設トンネル２との合流により不要化する部分の既設トンネル１側の覆工コンクリート２５を解体、撤去する。
【００３４】
以上のように、導坑掘削を本設支保構造体設置面ＳＡより上側まで行い、掘削と同時に仮設の鋼製支保工５０を建込んで吹付けコンクリートで地山に固定し、その後で導坑内の不要空間を吹付けコンクリートで埋め、それから本設の鋼製支保工を設けるようにしたので、地質条件の悪い軟質地山やトンネル天端部が緩んでいる場合でも、切り上がり掘削が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、仮設の鋼製支保工と吹付けコンクリート等で周辺地山の安定を図りながら、導坑方式で既設トンネル側の未掘削域を切り上がることができる。従って、地質条件の悪い軟質地山やトンネル天端部が緩んでいる場合でも、切り上がり掘削が可能であり、安全で確実に本設支保構造体を構築することができる。また、請求項２の発明のように作業用開口部を既設トンネルの覆工コンクリートに設ければ、地山の安定化処理がやりやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の施工方法の説明に用いる断面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】  本発明の前提となる施工計画の工程説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】  図３の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】  図４の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】  図５の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図７】  図６の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】  図７の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図９】  図８の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１０】  図９の次の工程の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１１】  図５、図６の工程の説明に用いる詳細断面図である。
【図１２】  従来の施工方法の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
Ｌ  合流区間
ＬＳ  開始領域
Ｍ  未掘削域
ＳＡ  本設支保構造体設置面
１  既設トンネル
２  新設トンネル
２０、２７  鋼製支保工
２７ａ  端部
２５  既設トンネルの覆工コンクリート
２５ａ  残留覆工コンクリート
５０  仮設の鋼製支保工
５１  導坑
【図１】
0003677698.tif 000002
【図２】
0003677698.tif 000003
【図３】
0003677698.tif 000004
【図４】
0003677698.tif 000005
【図５】
0003677698.tif 000006
【図６】
0003677698.tif 000007
【図７】
0003677698.tif 000008
【図８】
0003677698.tif 000009
【図９】
0003677698.tif 000010
【図１０】
0003677698.tif 000011
【図１１】
0003677698.tif 000012
【図１２】
0003677698.tif 000013