(57)【要約】  【課題】歩道部などの併設トンネルの掘削断面を必要最小限の大きさとすることができ、工費の低減及び工期の短縮を図ることができるようにする。  【解決手段】トンネル掘削に先立って覆工エレメント３を並列させて地山に挿入してトンネル覆工構造体２を構築するトンネル構築工法において、上床版４を側壁版５から水平方向に延出するように形成するとともに、延出部７の端部エレメント３ｅから所定距離離れた下方の地山位置にガイド管１４を設置し、上床版４及び側壁版５の施工後、端部エレメント３ｅ及びガイド管１４内に切削用プーリが支持されたプーリ支持機構を収容して、切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーなどの可撓性切削具により、端部エレメント３ｅとガイド管１４との間の地山を切削して、切削部に防護プレート８を挿入し、防護プレート８、延出部７及び側壁版５によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネル１０を構築する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行路の下方の地山にトンネルを構築するにあたり、トンネル掘削に先立って長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に挿入して、少なくとも上床版及びその両側の側壁版とを備えたトンネル覆工構造体を構築するトンネル構築工法において、
前記上床版を前記側壁版から水平方向に延出するように形成するとともに、その延出部の端部エレメントから所定距離離れた下方の地山位置にガイド管を設置し、
前記上床版及び側壁版の施工後、前記端部エレメント及び前記ガイド管内に切削用プーリが支持されたプーリ支持機構を収容して、前記切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーなどの可撓性切削具により、前記端部エレメントと前記ガイド管との間の地山を切削し、
地山切削に伴ってその切削部に防護プレートを挿入し、この防護プレート、前記延出部及び前記側壁版によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネルを構築することを特徴とする併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【請求項２】
前記端部エレメントの内部に前記プーリ支持機構を案内するためのガイドが設置されていることを特徴とする請求項１記載の併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【請求項３】
前記端部エレメントと前記ガイド管との間の地山位置に中間部ガイド管を設置し、この中間部ガイド管内に前記ワイヤソーのたるみを防止するためのプーリが支持されたプーリ支持機構を収容することを特徴とする請求項１又は２記載の併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【請求項４】
車両走行路の下方の地山にトンネルを構築するにあたり、トンネル掘削に先立って長尺の多数の覆工エレメントを並列させて挿入して、少なくとも上床版及びその両側の側壁版とを備えたトンネル覆工構造体を構築するトンネル構築工法において、
前記側壁版の中間部エレメントから所定距離離れた側方の地山位置に上部ガイド管を、この上部ガイド管から所定距離離れた下方の地山位置に下部ガイド管をそれぞれ設置し、
前記上床版及び側壁版の施工後、前記中間部エレメント及び前記上下部ガイド管内に切削用プーリが支持されたプーリ支持機構をそれぞれ収容して、前記切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーなどの可撓性切削具により、前記中間部エレメントと上部ガイド管との間、また前記上下部ガイド管間の地山を切削し、
地山切削に伴ってその切削部に防護プレートを挿入し、これらの防護プレート及び前記側壁版によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネルを構築することを特徴とする併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【請求項５】
前記中間部エレメントの内部に前記プーリ支持機構を案内するためのガイドが設置されていることを特徴とする請求項４記載の併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【請求項６】
前記中間部エレメントと前記上部ガイド管との間、また前記上下部ガイド管間の地山位置に中間部ガイド管をそれぞれ設置し、この中間部ガイド管内に前記ワイヤソーのたるみを防止するためのプーリが支持されたプーリ支持機構を収容することを特徴とする請求項４又は５記載の併設トンネルを有するトンネルの構築工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、併設トンネルを有するトンネルの構築工法に関し、さらに詳細には、鉄道線路や道路などの車両走行路の下方の地山にトンネルを構築するにあたり、掘削に先立って多数の覆工エレメントを地山に挿入して予めトンネル覆工構造体を構築する工法において、歩道部などの併設トンネルを構築する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路や道路の下方に立体交差するトンネル（地下構造物）を構築するアンダーパス工法の１つとして、掘削に先立って長尺の多数の鋼製覆工エレメントを並列させて地山に順次挿入して覆工を行うＨＥＰ＆ＪＥＳ(High Speed Element Pull & Jointed Element Structure) 工法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、このような工法により鉄道線路１の下方の地山に構築されたトンネル覆工構造体の一例を示している。このトンネル覆工構造体１００は、多数の覆工エレメント１０１によって形成された上床版１０２、側壁版１０３及び下床板１０４とを有している。覆工構造体１００の構築後、それによって区画された内方の地山を掘削することにより、トンネルが構築されるのであるが、トンネル構造を車道部１０５とその両側に併設される歩道部１０６とで構成する場合がある。
【０００４】
この場合、上床版１０２と下床板１０４との間にダミーエレメントによる仮設中壁１０７を本設エレメント１０１の施工の際に同時に施工しておく。そして、覆工構造体１００の内方の地山を全部掘削した後、鉄筋コンクリートによる本設中壁１０８を形成し、この本設中壁１０８と側壁版１０３との間を所要高さまで埋め戻し１０９をして歩道部１０６を構築している。しかしながら、この従来工法では、歩道部１０６用のトンネル空間を車道部１０５用のトンネル空間と同一内空高さで一旦施工するという手法が採られることから、歩道部掘削断面が必要以上に大きくなるだけでなく、エレメント１０１による覆工構造体１００全体も必要以上に大きくなるという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２４７５７９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、歩道部などの併設トンネルの掘削断面を必要最小限の大きさとすることができ、それによって覆工構造体の大きさも必要最小限の大きさとすることができ、工費の低減及び工期の短縮を図ることができる併設トンネルを有するトンネルの構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、車両走行路の下方の地山にトンネルを構築するにあたり、トンネル掘削に先立って長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山に挿入して、少なくとも上床版及びその両側の側壁版とを備えたトンネル覆工構造体を構築するトンネル構築工法において、
前記上床版を前記側壁版から水平方向に延出するように形成するとともに、その延出部の端部エレメントから所定距離離れた下方の地山位置にガイド管を設置し、
前記上床版及び側壁版の施工後、前記端部エレメント及び前記ガイド管内に切削用プーリが支持されたプーリ支持機構を収容して、前記切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーなどの可撓性切削具により、前記端部エレメントと前記ガイド管との間の地山を切削し、
地山切削に伴ってその切削部に防護プレートを挿入し、この防護プレート、前記延出部及び前記側壁版によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネルを構築することを特徴とする併設トンネルを有するトンネルの構築工法にある。
【０００７】
より具体的には、前記端部エレメントの内部には前記プーリ支持機構を案内するためのガイドが設置されている。前記端部エレメントと前記ガイド管との間の地山位置に中間部ガイド管を設置し、この中間部ガイド管内に前記ワイヤソーのたるみを防止するためのプーリが支持されたプーリ支持機構を収容するようにしてもよい。
【０００８】
また、この発明は、車両走行路の下方の地山にトンネルを構築するにあたり、トンネル掘削に先立って長尺の多数の覆工エレメントを並列させて挿入して、少なくとも上床版及びその両側の側壁版とを備えたトンネル覆工構造体を構築するトンネル構築工法において、
前記側壁版の中間部エレメントから所定距離離れた側方の地山位置に上部ガイド管を、この上部ガイド管から所定距離離れた下方の地山位置に下部ガイド管をそれぞれ設置し、
前記上床版及び側壁版の施工後、前記中間部エレメント及び前記上下部ガイド管内に切削用プーリが支持されたプーリ支持機構をそれぞれ収容して、前記切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーなどの可撓性切削具により、前記中間部エレメントと上部ガイド管との間、また前記上下部ガイド管間の地山を切削し、
地山切削に伴ってその切削部に防護プレートを挿入し、これらの防護プレート及び前記側壁版によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネルを構築することを特徴とする併設トンネルを有するトンネルの構築工法にある。
【０００９】
より具体的には、前記中間部エレメントの内部に前記プーリ支持機構を案内するためのガイドが設置されている。前記中間部エレメントと前記上部ガイド管との間、また前記上下部ガイド管間の地山位置に中間部ガイド管をそれぞれ設置し、この中間部ガイド管内に前記ワイヤソーのたるみを防止するためのプーリが支持されたプーリ支持機構を収容するようにしてもよい。
【００１０】
なお、併設トンネルは、一般に歩道部として利用するために構築されるが、これに限らず併設トンネルを水路や共同溝などとして利用する場合にもこの発明を適用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、トンネル覆工構造体を構成するエレメントを切削用プーリ支持機構のガイドとして利用して地山を切削し、切削に伴ってその切削部に所定大きさの防護鋼板を挿入し、この防護鋼板とトンネル覆工構造体の一部によって地山を保護しつつ歩道部などの併設トンネルの掘削をするので、掘削断面を必要最小限の大きさとすることができる。また、それによって覆工構造体の大きさも必要最小限の大きさとすることができ、工費の低減及び工期の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明によって構築されたトンネル（地下構造物）の全体を示す正面図である。図２及び図３は施工手順を示す断面図である。この実施形態は、図８の従来の技術で説明したと同様に、鉄道線路１の下方の地山に、これを横切るトンネルを構築する例である。
【００１３】
トンネル覆工構造体２は、従来と同様に、多数の長尺の鋼製覆工エレメント３を発進側から到達側に向けて地山に並列させて順次牽引挿入し、エレメント内部にコンクリートを打設してて構築される。覆工エレメント３としては、ＨＥＰ＆ＪＥＳ工法の場合は、断面四角形の基準覆工エレメント（特に符合３ａで示す）とその両側に順次継手を介して連結される断面コ字形の一般部覆工エレメントが使用され、その詳細は特許文献１に記載されている。
【００１４】
トンネル覆工構造体２は、この実施形態では、上床版４と、その両側の側壁版５，５と、下床板６とを備えた閉合構造のものが示されている。トンネル覆工構造体２は、下床板６を設けず、閉合させない門形構造とする場合もある。この発明によれば、上床版４を側壁版５，５から水平方向に延出するように形成する。そして、その延出部７の下方の地山を切削して延出部７から垂下するように鉛直向きの防護鋼板８を挿入し、この防護鋼板８、延出部７、及び側壁版５によって区画された内方の地山を掘削して併設トンネル、例えば歩道部１０を構築する。なお、上床版４、側壁版５，５及び下床板６によって区画された内方の地山を掘削して車道部１１を構築するのは従来と同様である。
【００１５】
以下、歩道部１０を構築するための具体的な施工手順について図２及び図３を参照して説明する。図２（ａ）は、上床版４、側壁版５及び下床板６を構成する覆工エレメント３の地山への牽引挿入施工を終えた状態を示している。このエレメントの挿入施工後、図２（ｂ）に示すように、延出部７の端部エレメント３ｅを除く他のエレメント３の内部にコンクリートを充填する。また、図１に示すように、端部エレメント３ｅの下方の地山位置に塩化ビニルなどの合成樹脂管からなるガイド管１４及び中間部ガイド管１５を挿入する。なお、ガイド管１４，１５の地山への挿入設置は、コンクリートの充填前あるいは充填後のいずれでもよい。
【００１６】
次に、図２（ｃ）に示すように、端部エレメント３ｅ内及びガイド管１４，１５内にプーリ支持機構を収容して、このプーリ支持機構に支持された切削用プーリに巻き掛けられたワイヤソーにより地山を切削し、切削に伴ってその切削部に防護鋼板８を挿入する。この地山切削のために、端部エレメント３ｅの隅部にはプーリ支持機構を案内するための角形のガイド管１６が設けられている。ガイドとしては角形管に限らず、アングルを用いることもできる。プーリ支持機構を含む地山切削装置の詳細については、後述する。
【００１７】
防護鋼板８の地山への挿入後、図３（ｄ）に示すように、ガイド管１６内にグラウト材を注入するとともに、その外側に気泡モルタルを充填し、また端部エレメント３ｅ内にコンクリートを充填する。
【００１８】
次に、図３（ｅ）に示すように、全体としてＬ字型となるように鉛直支保工１７及び水平支保工１８を建て込みながら（図１も併せて参照）、防護鋼板８、延出部７及び側壁版５によって区画された内方の地山を掘削する。また掘削に伴って、掘削底部に均しコンクリート１９を打設する。
【００１９】
そして、掘削完了後、図３（ｆ）に示すように、鉄筋２０を組み立て、コンクリートを打設して底壁２１及び側壁２２を形成し、さらに化粧壁２３を施工して歩道部１０を完成する。
【００２０】
図４は地山の切削状態を示す鉛直方向断面図、図５は平面図、図６は（Ａ）〜（Ｇ）はそれぞれ図５のＡ−Ａ線〜Ｇ−Ｇ線矢視断面図である。これらの図面を参照して、地山切削装置について説明する。地山切削装置は、端部エレメント３ｅに設置したガイド管１６内、また地山に挿入したガイド管１４及び中間部ガイド管１５内にそれぞれ収容されるプーリ支持機構３０とクランプ機構３１とを備えている。
【００２１】
各プーリ支持機構３０は支持部３２とその前後部に固定されたホルダ部３３とを有している。支持部３２には２つの切削用プーリ３４が軸支され、ガイド管１６内の切削用プーリ３４とガイド管１４内の切削用プーリ３４との間で地山を横切るようにワイヤソー３５が巻き掛けられている。ワイヤソー３５はまた、ガイド管１６及びガイド管１４内を通って到達側に設置された図示しない駆動プーリに巻き掛けられ、無端状のものとなっている。このワイヤソー３５はワイヤに適宜間隔を置いて多数のダイヤモンドビットを取り付けてなる周知のもので、鉄筋コンクリートを切断する際の切断具として知られている。ワイヤソーに代えてチェーンソーを使用することもできる。
【００２２】
この無端状のワイヤソー３５は、ガイド管１６内の切削用プーリ３４とガイド管１４内の切削用プーリ３４との間で２段になるように巻き掛けられている。２段に巻き掛けるのは、特開２００５−３３６８６５号公報（特許文献２）にも記載のように、切削溝の幅を大きくするためである。
【００２３】
なお、中間部ガイド管１５内に収容されたプーリ支持機構３０は、ワイヤソー３５のたるみを防止するものとして機能する。このような中間部ガイド管１５及びプーリ支持機構３０を設置することにより、地山の切削幅寸法（スパン）を大きくすることができ、それによって地山に挿入する防護鋼板も長大スパンのものを使用することができる。
【００２４】
ホルダ部３３はガイド管１４，１５，１６の各管軸と直角に配置される、全体としてガイド管１６については角形、またガイド管１４，１５については円形形状の１対のプレートからなり、これらのプレート間に複数の走行ローラ３６が周方向に間隔を置いて設けられている。これらの走行ローラ３６の周面はガイド管１４，１５，１６内周面に接しており、この走行ローラ３６によりプーリ支持機構３０がガイド管１４，１５，１６内を走行自在となっている。
【００２５】
クランプ機構３１は、プーリ支持機構３０の後方にこれとは切り離されて配置され、クランプ部３７とその前後部に固定されたホルダ部３８とを有している。防護鋼板８は、その先端上下部がガイド管１４，１６内のクランプ部３７に挟持固定され、先端中間部が中間部ガイド管１５内のクランプ部３７に挟持固定される。
【００２６】
ホルダ部３８は、プーリ支持機構３０のホルダ部３３と同様の構造であり、走行ローラ３６を有している。この走行ローラ３６により、クランプ機構３１がガイド管１４，１５，１６内を走行自在となっている。このホルダ部３８には、防護鋼板８を牽引するための引張材、例えばＰＣ鋼棒３９の端部が固定されている。このＰＣ鋼棒３９はガイド管１４，１５，１６内を通って他端部が到達側に設置された図示しない牽引ジャッキに把持されている。
【００２７】
ガイド管１４，１６内には、プーリ支持機構３０の前方に補助プーリ支持機構４０が収容されている。この補助プーリ支持機構４０は、プーリ支持機構３０と同様に支持部４１と、その前後部に固定されたホルダ部４２とを有している。支持部４１には管軸直角方向に配列された２つの補助プーリ４３が軸支されている。ワイヤソー３５はこれらの補助プーリ４３間を通ることにより、そのたるみが防止されるようになっている。
【００２８】
ホルダ部４２は、プーリ支持機構３０のホルダ部３３と同様の構造であり、走行ローラ３６を有している。この走行ローラ３６により、補助プーリ支持機構４０がガイド管１４，１６内を走行自在となっている。補助プーリ支持機構４０は、プーリ支持機構３０とパイプ４４を介して連結され、このパイプ４４の内部をワイヤソー３５が通されている。
【００２９】
上述のような地盤切削装置により、次のようにして地山が切削され、また防護鋼板８が地山に挿入される。すなわち、ワイヤソー３５は到達側（又は発進側）に設置された駆動プーリの駆動により循環走行し、同時に到達側に牽引される。このワイヤソー３５の循環走行と牽引により、ガイド管１４，１５の周壁が管軸方向にスリット状に切断されるとともに、ガイド管１４，１６間の地山がスリット状に切削される。地山の切削に伴って、ＰＣ鋼棒３９の牽引により防護鋼板８が牽引され、防護鋼板８はワイヤソー３５による切削部に挿入される。なお、ガイド管１６については、ワイヤソー３５及び防護鋼板８を通すためのスリット４５が予め設けられている（図６参照）。
【００３０】
図１に示した実施形態は、車道と線路のレベルがほぼ同じであって、トンネル内において歩道部１０のレベルを高くする場合に適用される。線路が盛土上に敷設されているような場合には、歩道部１０のレベルを低くする構造が採用される。図７は、そのような構造の実施形態を示す正面図である。
【００３１】
この実施形態の場合は、上床版４に延出部を設けず、側壁版５のエレメントを利用して地山を切削する。すなわち、側壁版５の中間部エレメント３ｆにガイド管１６を設置する。また、中間部エレメント３ｆから所定距離離れた側方の地山位置に上部ガイド管５０を、この上部ガイド管５０から所定距離離れた下方の地山位置に下部ガイド管５１をそれぞれ設置する。さらに、ガイド管１６，５０間及びガイド管５０，５１間には中間部ガイド管５２をそれぞれ設置する。
【００３２】
そして、ガイド管１６，５０，５２に上記と同様のプーリ支持機構３０やクランプ機構３１などを収容して、ワイヤソー３５によりガイド管１６，５０間の地山を切削し、地山切削に伴って水平向きの防護鋼板５３を切削部に挿入する。また、同様にしてガイド管５０，５１間の地山を切削し、地山切削に伴って鉛直向きの防護鋼板８を切削部に挿入する。防護鋼板８，５３の挿入施工後、防護鋼板８，５３及び側壁版５によって区画された内方の地山を掘削し、その後は上記実施形態と同様の手順により歩道部１０を構築する。
【００３３】
以上のように、この発明によれば、トンネル覆工構造体を構成するエレメントを切削用プーリ支持機構のガイドとして利用して地山を切削し、切削に伴ってその切削部に所定大きさの防護鋼板を挿入し、この防護鋼板とトンネル覆工構造体の一部によって地山を保護しつつ併設トンネルの掘削をするので、掘削断面を必要最小限の大きさとすることができる。また、それによって覆工構造体の大きさも必要最小限の大きさとすることができ、工費の低減及び工期の短縮を図ることができる。さらに、図１に示した実施形態の場合は、歩道部１０の天端が高い剛性を有する上床版の延出部７によって地山が保護されているので、上部交通に対して安全に施工することができる。
【００３４】
上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では中間部ガイド管１５，５２を設置したが、地山の状況や歩道部の大きさによっては中間部ガイド管１５，５２は必ずしも設置しなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明によって構築されたトンネル（地下構造物）の全体を示す正面図である。図２及び図３は施工手順を示す断面図である。
【図２】施工手順を示す断面図である。
【図３】図２に引き続く施工手順を示す断面図である。
【図４】地山の切削状態を示す鉛直方向断面図である。
【図５】同切削状態の平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｇ）は図５のＡ−Ａ線〜Ｇ−Ｇ線矢視断面図である。
【図７】別の実施形態を示す正面図である。
【図８】従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      鉄道線路
２      トンネル覆工構造体
３      覆工エレメント
３ｅ      端部エレメント
３ｆ      中間部エレメント
４      上床版
５      側壁版
６      下床板
７      延出部
８      防護鋼板
１０      歩道部
１１      車道部
１４，１６      ガイド管
１５      中間部ガイド管
３０      プーリ支持機構
３１      クランプ機構
３２      支持部
３３      ホルダ部
３４      切削用プーリ
３５      ワイヤソー
３６      走行ローラ
３７      クランプ部
３８      ホルダ部
３９      ＰＣ鋼棒
５０      上部ガイド管
５１      下部ガイド管
５２      中間部ガイド管
５３      防護鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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