(57)【要約】【課題】一般車両の通行を継続させたままで既設トンネルの断面拡大工事を行えるようにする。【解決手段】既設トンネル１及び新設トンネル２内での一般車両７の通行を維持して、既設トンネル１の周囲地山を拡幅掘削して新設トンネル２を構築するトンネル断面拡大工法において、新設トンネル２の切羽の進行に伴って、一般車両７を通行させる移動プロテクタユニット１０を、所定長さに連結して新設トンネル２内を移動させながら新設トンネル２の施工を行うようにした。【選択図】　図１
2004084343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネル及び新設トンネル内での一般車両の通行を維持して、前記既設トンネルの周囲地山を拡幅掘削して新設トンネルを構築するトンネル断面拡大工法において、前記新設トンネルの切羽の進行に伴って、前記一般車両を通行させる移動プロテクタユニットを、所定長さに連結して前記新設トンネル内を移動させながら前記新設トンネルの施工を行うようにしたことを特徴とするトンネル断面拡大工法。
【請求項２】
前記新設トンネルの掘削に伴い、前記移動プロテクタユニットを、前記新設トンネルの全長にわたって連結して設置するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル断面拡大工法。
【請求項３】
前記新設トンネルの掘削に伴い、前記移動プロテクタユニットを所定長さ分だけ連結し、この連結された移動プロテクタを、前記切羽の進行に伴って移動させることを特徴とする請求項１に記載のトンネル断面拡大工法。
【請求項４】
既設トンネル及び新設トンネル内に連続して設置された門型プロテクタ内に一般車両を通行させて、一般車両の通行を図るようにしたトンネル内一般車両保護構造において、移動プロテクタユニットを連結して所定長さの移動プロテクタを構成し、前記移動プロテクタの先端を前記既設トンネル内に収容させながら、移動プロテクタを前記新設トンネルの切羽の進行に伴って移動させるようにしたことを特徴とするトンネル内一般車両保護構造。
【請求項５】
前記移動プロテクタのユニットごとの剛性及び強度を、トンネル長手方向にわたって変化させて連結させるようにしたことを特徴とする請求項４記載のトンネル内一般車両保護構造。
【請求項６】
前記移動プロテクタの一部に、防水シート施工台車とスライドセントルとを組み込んだことを特徴とする請求項５記載のトンネル内一般車両保護構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル断面拡大工法及びトンネル内一般車両保護構造に係り、特に既設トンネルの断面拡大工事を、一般車両の通行を継続させたままで行うようにした既設トンネル断面拡大工法及びトンネル内で用いられる一般車両保護構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、老朽トンネルの改築工事や道路トンネルにおける交通量の増加に対応するために、既設トンネルの断面を拡大した新設トンネルの建設工事が行われている。この場合、交通量が多いトンネルでは長期にわたり、通行止めにして工事を行うことが困難なので、従来の車両通行をほぼ維持したまま新設トンネル工事を並行して実施するいわゆる活線工事が実施されている。この活線工事では既設トンネル及び工事中の新設トンネル内を通行する一般車両が引き続き、工事中の新設トンネル内を通行できるように、定置式の一般車両保護構造（以下、プロテクタと呼ぶ。）が構築されている。
【０００３】
図６，図７は、既設トンネルの拡大工事を活線によって施工する例のトンネル断面図及び新設トンネル内に構築されたプロテクタの構成を示している。従来のプロテクタ５１は、図６に示したように、内空断面が既設トンネル５０の建築限界を確保するように設定された所定強度の鋼製の門型フレームとフレームを覆う屋根部５２及び側面部５３とを鋼板で覆って組み立てられた定置式鋼構造物で、図７に示したように、一般車両は既設トンネル５０の一部から工事中の新設トンネル内６０に設置されたプロテクタ内５５を安全に走行できる。また、掘削ズリの搬送ダンプや２次覆工コンクリート施工用のコンクリート運搬車両等の工事車両は、拡幅された新設トンネル内の工事用通路６１を走行できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプロテクタでは、新設トンネルの工事中に進行する切羽６２がプロテクタの全線を通過するため、プロテクタ全体が掘削ズリの落下に耐えうるように、強固な構造に設計されている。このため、プロテクタの部材コスト、構築コストが高価なものとなっている。
【０００５】
また、切羽で発生した掘削ズリは、工事車両通路をズリ搬送ダンプトラック等によってトンネル坑外に搬出していたため、切羽後方において引き続き覆工コンクリート工事を行うことができず、プロテクタの解体撤去もこの覆工コンクリート工事の完了後となるため、工期の長期化が問題となっていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、一部の構造のみを強固に製作し、その部が新設トンネルの切羽位置に対応するように移動させるようにしたトンネル断面拡大工法及びトンネル内一般車両保護構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、既設トンネル及び新設トンネル内での一般車両の通行を維持して、該既設トンネルの周囲地山を拡幅掘削してトンネル断面を拡大した新設トンネルを構築するトンネル断面拡大工法において、前記新設トンネルの切羽の進行に伴って、前記一般車両を通行させる移動プロテクタユニットを、所定長さに連結させて前記新設トンネル内に敷設しながら移動させて前記新設トンネルの施工を行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このとき前記新設トンネルの掘削に伴い、前記移動プロテクタユニットを連結し、前記新設トンネルの全長にわたって、設置することが好ましい。
【０００９】
また、前記新設トンネルの掘削に伴い、前記移動プロテクタユニットを所定長さ分だけ連結し、この連結された移動プロテクタを、前記切羽の進行に伴い移動させることが好ましい。
【００１０】
前記新設トンネルの施工のために、既設トンネル及び新設トンネル内に連続して設置された門型プロテクタ内に一般車両を通行させて、一般車両の通行を図るようにしたトンネル内一般車両保護構造において、移動プロテクタユニットを連結して所定長さの移動プロテクタを構成し、この移動プロテクタの先端を前記既設トンネル内に収容させながら前記新設トンネルの切羽の進行に伴って移動させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このとき、前記移動プロテクタのユニットごとの剛性及び強度を、トンネル長手方向にわたって変化させて連結させるようにすることが好ましい。
【００１２】
また、前記移動プロテクタの一部に防水シート施工台車と、スライドセントルとを組み込むようにすることも好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトンネル断面拡大工法及びトンネル内の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、既設トンネルの断面を拡大して新設トンネルを構築するトンネル断面拡大工事において、新設トンネル２内に配備されたトンネル内一般車両保護構造１０の全体概略構成を示している。このトンネル内一般車両保護構造１０は、全長が構造の異なる４区間からなるレール走行可能な門型形状の移動プロテクタ１０（以下、移動プロテクタ１０と呼ぶ。）で、従来の同種のプロテクタと同様に長手方向に延在する鋼製の門型フレーム１１と、門型フレーム１１の上面及び側面を覆う鋼板１２とから構成されている。この門型フレーム１１の断面は、従来と同様に既設トンネルの建築限界を確保するように設定されている。さらに、門型フレーム１１の側面部下端位置には、対応する路面に敷設された仮設レール１３上を走行可能なレール走行車輪１４が装備されている。これにより門型移動プロテクタ１０全体は、同様にレール１３上を走行する図示しない牽引台車により新設トンネル２内を走行することができる。なお、駆動輪を備えて自走できるようにしてもよい。
【００１４】
門型移動プロテクタ１０は、その延長方向に関し、４区間の異なる構造のユニットから構成されている。各区間のユニット構造について簡単に説明する。
（Ａ区間ユニット１０Ａ）門型移動プロテクタ１０の先頭部分に位置し、先端は既設トンネル１内に入り込む。さらに新設トンネル２の切羽１５位置の後方までの範囲をカバーするため、切羽１５付近での掘削ズリが直接落下しても変形等が生じないように、大型形鋼材、厚鋼板が使用されている。
（Ｂ区間ユニット１０Ｂ）スライドセントル２１の前方位置の所定範囲（本実施の形態では全長２０ｍ）１次覆工の表面に防水シート５を施工するためのシート貼り施工台車２０の一端をプロテクタの屋根部で支持するようになっている。このため、この台車２０の自重及び作業時の活荷重、施工するために仮置きされるシート荷重等を考慮した荷重条件による部材設計を行っている。
（Ｃ区間ユニット１０Ｃ）Ａ区間とＢ区間を連絡する部位及びスライドセントル２１の中や、その後方の部位を占めている。上載荷重が作用しないので、一般車両７の通行空間内へ工事騒音が漏洩したり、粉塵が拡散するのを防止できる程度の構造となっている。このように各ユニットは、そのユニットに作用する上載荷重や衝撃の大きさに応じて、剛性及び強度を対応させている。
【００１５】
さらに設置された門型移動プロテクタ１０の側方に沿って掘削ズリ搬出用の水平ベルトコンベア２２が併設されている。この水平ベルトコンベア２２は切羽掘削を行っているロードヘッダ等の機械式掘削機（図示せず）から積み込まれた掘削ズリをスライドセントル２１内を通過して門型移動プロテクタ１０の後端まで搬出することができ、この位置でズリ搬出ダンプ３１等に載せ換えて坑外にズリを搬出するようになっている。この水平ベルトコンベア２２は門型移動プロテクタ１０に付設されているため、切羽１５の進行に伴って門型移動プロテクタ１０と一体的に前進することができる。
【００１６】
図２各図は、新設トンネル２の掘削の進行に伴う門型移動プロテクタ１０の設置手順の一例を示した施工状態説明図である。まず新設トンネル２の坑口付けに先だって門型移動プロテクタ１０を走行させるためのレールを敷設し、そのレール上に門型移動プロテクタ（Ａ区間ユニット１０Ａ）を設置する。この門型移動プロテクタ（Ａ区間ユニット１０Ａ）は、あらかじめ坑口近くで全体を組み立てたものをラフタクレーン等の揚重機でレール上に吊り込むだけでよい。
【００１７】
さらに新設トンネル２の掘削を行うが、切羽の進行に伴って、先頭の一部が、常に新設トンネル２の切羽から既設トンネル側に入り込んでいるように門型移動プロテクタ（Ａ区間ユニット１０Ａ）を切羽１５の進行に併せて走行させる。さらに図２（ｂ）に示したように、切羽１５の進行に伴って生じた後方領域に、門型移動プロテクタ１０（Ｃ区間、Ｂ区間ユニット）を、各ユニットが一体化するように設置する（図２（ｂ））。さらにその一端支点が門型移動プロテクタ１０（Ｂ区間ユニット）の上部に位置するように、シート貼り施工台車２０を設置する。このシート貼り施工台車２０は、１次覆工の表面に防水シートを貼り付け施工するために使用され、図１に示したように、門型移動プロテクタ（Ｂ区間ユニット１０Ｂ）範囲内でトンネル長手方向に移動することができる。また、この施工台車２０を２次覆工コンクリート６の配筋作業に利用することもできる。
【００１８】
図２（ｃ）には、トンネル坑口に門型移動プロテクタ（Ｂ区間ユニット１０Ｂ）の後方に設置されるスライドセントル２１と、さらにその後方に設置される門型移動プロテクタ（Ｃ区間ユニット１０Ｃ）が示されている。スライドセントル２１は、新設トンネル２の２次覆工コンクリート６のための公知の自走式型枠で、覆工コンクリート６が脱型された後の養生期間を考慮して、その後方に門型移動プロテクタ（Ｃ区間ユニット１０Ｃ）が設置されるようになっている。なお、この時にＣ区間ユニット１０Ｃがスライドセントルの中に設置されていてもよい。
【００１９】
図２（ｄ），（ｅ）は門型移動プロテクタ１０の全体が組み立てられ、切羽１５の進行及び覆工コンクリート６の打設に伴ってプロテクタ１０全体を進行させていく状態を示した説明図である。このように、この門型移動プロテクタ１０を使用することにより、新設トンネル２の掘削作業と覆工コンクリート打設作業とが門型移動プロテクタ１０の設置範囲内において並行して行われ、効率のよい新設トンネル２の施工を行うことが可能となる。
【００２０】
図３〜図５は、たとえば延長２００ｍ以下程度の比較的短いトンネル延長の既設トンネルの断面拡大工法に使用する門型移動プロテクタ１０の他の実施の形態を示した説明図である。
本実施の形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、新設トンネル２の切羽１５の進行に伴い、所定長さの門型移動プロテクタユニット１０を順次、起点側坑口で継ぎ足して坑内を走行させていく。このとき、一般車両７はこの門型移動プロテクタ１０内を走行することができる。このようにしてトンネル全延長を掘削完了した段階で、門型移動プロテクタ１０がトンネル全線にわたって設置される。なおこの時点で起点側抗口でのプロテクタの継ぎ足しは完了する。全線掘削完了後に、図３（ｄ）に示したようにスライドセントル２１をトンネルの門型移動プロテクタ１０最後尾に設置し、覆工コンクリート６の施工を行う。コンクリート打設の進行に伴い、門型移動プロテクタ１０を進行させ、終点側抗口から門型移動プロテクタ１０のユニットが完全に抜け出てきた段階で、そのユニットを門型移動プロテクタ１０側から切り離し、図示しないクレーンによりレール上から撤去する。このように図３（ｄ），（ｅ）に示したように、覆工コンクリート６の施工の進行に合わせて門型移動プロテクタ１０の撤去作業を並行して行うことができる。このため、全体工期の短縮が図れる。
【００２１】
図４，図５は、図３に示した門型移動プロテクタ１０を利用した既設トンネルの断面拡大工法による新設トンネル２の掘削作業の施工状態を平面、側面で示した説明図である。図４は、新設トンネル２の切羽掘削作業及び起点側坑口の仮設ヤードでの門型移動プロテクタ１０の連結設置作業を示している。同図に示したように、新設トンネル２の切羽１５にはマルチタイプの掘削機３０が配備されている。このマルチタイプ掘削機３０は、既設トンネル１の覆工コンクリートを破砕するブレーカーと、新設トンネル２の地山切羽を切削するロードヘッダと、コンクリート破砕片、掘削ズリの回収装置と、ズリ等を後方に待機するズリ搬送ダンプに積載するローダとを備えており、既設トンネル１の覆工コンクリートの破砕、地山掘削、ズリ積み込みまでを１台で行うことができる。ズリ搬送ダンプトラック３１は、図４（ａ）に示したように、門型移動プロテクタ１０の外側に沿って設けられている工事車両通路を走行する。一方、坑口の仮設ヤードでは、あらかじめ所定長さに組み立てられた門型移動プロテクタ１０のユニットをラフタークレーン等の揚重機３３を用いて仮設レール上に設置する作業が並行して行われている。このようにして門型移動プロテクタ１０のユニットは起点側坑口位置で次々と継ぎ足し連結され、最終的に新設トンネル２が全線にわたって掘削された状態で全線にわたって敷設される。
【００２２】
図５各図は、新設トンネル２の覆工コンクリート６の打設作業及び門型移動プロテクタ１０の撤去作業を示している。同図に示したように、スライドセントル２１の進行に伴い、門型移動プロテクタ１０の先頭部分は終点側抗口からトンネル坑外に押し出される。この坑外の仮設ヤードには前述したクレーンと同様の揚重機３３が配備されており、先頭部から切り離された門型移動プロテクタ１０のユニットを順次、仮設レール上から撤去するようになっている。このとき覆工コンクリート６を打設するため、コンクリートミキサ車３４は先頭側から坑内に進行し、坑内に配備されているコンクリートポンプ車３５により、コンクリート打設が行われるようになっている。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、既設トンネルから断面を拡大して新設トンネルを構築する際に、一般車両を安全に通行させながら作業を行うことができ、また、工程も従来の同種の拡大断面工法に比べ、大幅に短縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトンネル断面拡大工法における一般車両保護構造の一実施の形態を示した部分断面斜視図。
【図２】図１に示したトンネル断面拡大工法の施工手順の一実施の形態を示した施工順序説明図。
【図３】トンネル断面拡大工法における一般車両保護構造の他の実施の形態を示した部分断面斜視図。
【図４】図３の実施の形態における新設トンネルでの切羽掘削作業及び坑口仮設ヤードでの門型移動プロテクタの連結設置作業を示した説明図。
【図５】図３の実施の形態における新設トンネルの覆工コンクリート打設作業及び門型移動プロテクタの撤去作業を示した説明図。
【図６】既設トンネルの一部を拡幅するトンネル断面拡大工法の一例を示したトンネル断面図。
【図７】従来のトンネル断面拡大工法における一般車両保護構造の一例を示した概略斜視図。
【符号の説明】
１　既設トンネル
２　新設トンネル
５　防水シート
６　覆工コンクリート
７　一般車両
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　移動プロテクタ（ユニット）
１３　レール
１４　走行輪
１５　切羽
２０　シート施工台車
２１　スライドセントル
【図１】
2004084343.tif 000003
【図２】
2004084343.tif 000004
【図３】
2004084343.tif 000005
【図４】
2004084343.tif 000006
【図５】
2004084343.tif 000007
【図６】
2004084343.tif 000008
【図７】
2004084343.tif 000009