(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通行を確保しながら既設トンネルの断面積を拡大する方法において、
前記既設トンネルの覆工層の補強工事を内面側から必要に応じて行う工程と、
前記既設トンネル内での車両通行を保護する簡易プロテクタを設置する工程と、
前記既設トンネルの側方に隣接して、一次覆工層を設けながら、円弧状断面の拡幅部を掘削する工程と、
前記拡幅部の掘削形成後に、前記覆工層の側部を切断撤去して、前記拡幅部と前記既設トンネルとを連通させて、前記覆工層の側部切断部に仮設受支柱を設置する工程と、
前記拡幅部の下面に新設床版を形成するとともに、前記新設床版と前記仮設一次覆工層が施された前記拡幅部の天井部との間に仮設隔壁を設置する工程と、
前記拡幅部側で車両通行を確保して、前記簡易プロテクタを撤去し、前記仮設受支柱を除去しながら、前記覆工層のアーチ部を破壊して、その近傍を掘削することにより、前記拡幅部と前記既設トンネルとの間を整形して、拡大トンネル断面を形成する工程と、
前記拡大トンネル断面内に二次覆工層を形成する工程とを有することを特徴とする既設トンネルの拡大方法。
【請求項２】
前記補強工事は、前記覆工層の内部から地山側に向けてケーブルボルトを打設することと、前記覆工層の外面が接する地山に裏込め材を注入することからなることを特徴とする請求項１記載の既設トンネルの拡大方法。
【請求項３】
前記仮設一次覆工層を形成した後に、内面側に、前記二次覆工層の施工前に撤去される仮防水シート材を設けることを特徴とする請求項１記載の既設トンネルの拡大方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既設トンネルの拡大方法に関し、特に、車両の通行を確保しながら、既設トンネルの断面を拡大する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
施工後に使用年数が経過して、現在の建築限界を満たさないなどの既設トンネルにおいて、車両の通行を確保しながらその断面を拡大する方法としては、従来、既設トンネル内に、プロテクタを設置して、その内部側で車両等の通行を確保するとともに、プロテクタ上に掘削機械などを設置して、既設トンネルの覆工層の撤去や地山の掘削を行っていた。
【０００３】
しかし、このような既設トンネルの拡大方法では、プロテクタ上に掘削機械などの重機を上載するため、プロテクタは、剛性の高い部材を全線に亘って使用することになり、そのため、全工事に占める鋼材費の割合が大きくなり、非常に不経済になっていた。
【０００４】
ところで、既設トンネル内に車両通行用のプロテクタを設置するが、その上部に掘削機械などの重機を上載しない既設トンネルの拡大方法として、その一例が、例えば、特開２０００−３５６０９０号公報に開示されている。
【０００５】
この公開公報に提案されている拡大方法は、拡幅トンネルの断面を、既設トンネルの断面に隣接する先進坑部分と、既設トンネル断面を含む後進坑部分とに分け、先進坑部分を掘削する際に、先進坑と後進坑とを分割する仕切り面に仮一次覆工層としての中壁を構築し、この中壁を残したままで、後進坑を掘削し、この後進坑の貫通後に、中壁を撤去して、先進坑と後進坑とを含む拡幅トンネルを構築することを要旨としている。
【０００６】
このような既設トンネルの拡大方法では、車両通行を確保するためのプロテクタは、先進坑を掘削する際には、既設トンネル内に設置し、先進坑の貫通後に、これを先進坑側のトンネルに移し替えることになる。
【０００７】
しかしながら、このような既設トンネルの拡大方法にも以下に説明する技術的な課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、既設トンネル内に設置される車両通行を確保するためのプロテクタは、通常、トンネルの全長に亘って延設されるが、これを公開公報に開示されている拡大方法のように、既設トンネル内から先進坑に移し替えることになると、プロテクタの解体，移設，再組立が必要になり、移し替えに時間がかかり、施工能率の低下を招く。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、施工能率の低下を回避することができる既設トンネルの拡大方法を提供することにある。
【００１０】
【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、車両の通行を確保しながら既設トンネルの断面積を拡大する方法において、前記既設トンネルの覆工層の補強工事を内面側から必要に応じて行う工程と、前記既設トンネル内での車両通行を保護する簡易プロテクタを設置する工程と、前記既設トンネルの側方に隣接して、一次覆工層を設けながら、円弧状断面の拡幅部を掘削する工程と、前記拡幅部の掘削形成後に、前記覆工層の側部を切断撤去して、前記拡幅部と前記既設トンネルとを連通させて、前記覆工層の側部切断部に仮設受支柱を設置する工程と、前記拡幅部の下面に新設床版を形成するとともに、前記新設床版と前記仮設一次覆工層が施された前記拡幅部の天井部との間に仮設隔壁を設置する工程と、前記拡幅部側で車両通行を確保して、前記簡易プロテクタを撤去し、前記仮設受支柱を除去しながら、前記覆工層のアーチ部を破壊して、その近傍を掘削することにより、前記拡幅部と前記既設トンネルとの間を整形して、拡大トンネル断面を形成する工程と、前記拡大トンネル断面内に二次覆工層を形成する工程とを有している。
【００１１】
このように構成した既設トンネルの拡大方法によれば、車両通行を保護するためのプロテクタは、拡幅部側で車両通行を確保すると、移し替えることなく撤去するので、従来の拡大方法のように移し替えに伴う作業能率の低下が回避される。
【００１２】
前記補強工事は、前記覆工層の内部から地山側に向けてケーブルボルトを打設することと、前記覆工層の外面が接する地山に裏込め材を注入することで構成することができる。
【００１３】
前記仮設一次覆工層を形成した後に、内面側に、前記二次覆工層の施工前に撤去される仮防水シート材を設けることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図１２は、本発明にかかる既設トンネルの拡大方法の一実施例を示している。
【００１５】
同図に示した既設トンネル１０の拡大方法は、既設トンネル１０内での一般車両１１の通行を確保しながら、その断面積を拡大するものであって、既設トンネル１０を拡大する際には、まず、図１に示すような、第１工程が行われる。
【００１６】
この第１工程は、既設トンネル１０の覆工層１２の補強工事１４を行うものである。本実施例の場合、既設トンネル１０は、概略馬蹄型断面に形成されていて、覆工層１２は、天井側のアーチ部と、その両側に繋がる側壁部とを備え、側壁部の両端に底版１６が形成されている。
【００１７】
補強工事１４は、本実施例の場合、覆工層１２の内部から地山側に向けてケーブルボルト１４ａを打設することと、覆工層１２の外面が接する地山に裏込め材１４ｂを注入する２つの異なった補強工事により構成されている。
【００１８】
この場合、ケーブルボルト１４ａは、所定長さのボルト材を覆工層１２のアーチ部から、これを貫通するようにして、地山側に複数打設し、モルタルなどの硬化材により地山側に定着され、覆工層１２のアーチ部外周側の補強を行う。
【００１９】
また、裏込め材１４ｂは、例えば、貧配合のモルタルなどを用い、これを覆工層１２のアーチ部に貫通孔を穿設して、地山側に注入して、硬化させることで、覆工層１２の補強を行う。
【００２０】
なお、この覆工層１２の補強工事１４は、必要に応じて適宜行われ、例えば、覆工層１２の状態を事前に調査した結果、補強が必要でなければ行わないし、補強を行う場合でも、ケーブルボルト１４ａの打設と、裏込め材１４ｂの注入とを併用することだけでなく、これらのいずれか一方を選択することもできる。
【００２１】
このような補強工事１４は、既設トンネル１０の全長に亘って行われ、これが終了すると、次に、図２に示す、第２工程が実施される。この第２工程は、既設トンネル１０内での一般車両１１の通行を保護するための簡易プロテクタ１８を設置する工程である。
【００２２】
本実施例の場合、簡易プロテクタ１８は、鋼板などにより、一端が開口した断面が凹形に形成されていて、開口部側が底版１６上に位置するようにして、既設トンネル１０内に設置され、その内方を一般車両１１が通行することになる。
【００２３】
簡易プロテクタ１８は、その上部に掘削機械などの重機を上載しないので、プロテクタ１８の外周側に、大きな作業空間を設ける必要性がなくなり、既設トンネル１０の覆工層１２の内面側空間を有効に活用することができるとともに、従来のこの種の工事に用いられるプロテクタのように、高い剛性を必要としない。
【００２４】
簡易プロテクタ１８の設置が終了して、既設トンネル１０内での一般車両１１の通行が確保されると、次に、図３に示す、第３工程が実施される。この第３工程は、既設トンネル１０の側方に隣接して、円弧状断面の拡幅部２０を掘削する工程である。
【００２５】
なお、本実施例の場合、図１および図２に示した点線状の半円部分が拡大後のトンネル断面であって、この拡大トンネル断面２２は、既設トンネル１０の断面に対して、各図において、左側の略半分が、相互にほぼ重なり合う形状になっている。
【００２６】
このような拡大トンネル断面２２を形成する際には、拡幅部２０は、既設トンネル１０の右側部分の拡大が主となり、その結果、本実施例の拡幅部２０は、既設トンネル１０の右側部分を掘削することになる。
【００２７】
拡幅部２０の掘削は、既設トンネル１０の右側方において、既設トンネル１０のトンネル軸と平行になるように、その全長に亘って貫通形成される。この時、拡幅部２０の掘削範囲は、既設トンネル１０の覆工層１２の右側の側壁外面がほぼ露出し、上端がアーチ部に若干かかるようにして行われ、拡大トンネル断面２２のほぼ半分の大きさになる。
【００２８】
拡幅部２０を掘削形成する際には、掘削内面にコンクリート吹き付けによる一次覆工層２４が、掘削の進行に伴って順次形成される。拡幅部２０が形成されると、次に、図４に示す、第４工程が実施される。
【００２９】
この第４工程は、既設トンネル１０の覆工層１２の側部を切断除去（図４に仮想線で示した部分）して、拡幅部２０と既設トンネル１０とを連通させる工程である。覆工層１２の切断除去範囲は、拡幅部２０を形成した際に、その外周面が露出した部分であって、右側の側壁の全部とそれに続くアーチ部の一部が含まれていて、例えば、ワイヤソーなどにより、ブロック状に切断して除去される。
【００３０】
覆工層１２の所定部分が除去されると、次に、図５に示す、第５工程が実施される。この第５工程は、覆工層１２の側部側の切断除去位置に、仮設受支柱２６を設置する工程である。
【００３１】
この仮設受支柱２６は、既設トンネル１０のトンネル軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて、複数設置される。仮設受支柱２６が設置されると、次に、図6に示す、第６工程が実施される。
【００３２】
この第６工程は、拡幅部２０の下面に新設床版２８を形成するとともに、拡幅部２０の掘削面に設けられた一次覆工層２４上に防水シート材３０を貼付する工程である。
【００３３】
防水シート材３０の貼付が終了すると、次に、図７に示す、第７工程が実施される。この第７工程は、一次覆工層２４および防水シート材３０が貼付された拡幅部２０の天井部と新設床版２８との間に、仮設隔壁３２を設置する工程である。
【００３４】
仮設隔壁３２は、既設トンネル１０のトンネル軸に沿って形成される。この場合、既設トンネル１０の全長が比較的短ければ、途中で分断することなく、その全長に亘って一体に形成しても良いし、既設トンネル１０の全長が比較的長ければ、適当な長さで分断して形成しても良い。
【００３５】
仮設隔壁３２が形成されると、次に、図８に示す、第８工程が実施される。この第８工程は、仮設隔壁３２を形成すると、拡幅部２０の安定性が確保されるので、一般車両１１の拡幅部２０側での通行が可能になり、その結果、既設トンネル１０側に設置されている簡易プロテクタ１８が不要になり、これを撤去する工程である。
【００３６】
続く、図９に示す第９工程は、仮設受支柱２６を撤去しながら、拡大トンネル断面２２の内方に突出している既設トンネル１０の覆工層１２のアーチ部を破壊して、その近傍を掘削することで、拡幅部２０と既設トンネル１０の断面間を整形して、所定の拡大トンネル断面２２を形成する工程である。
【００３７】
この場合、掘削により地山が露出すると、その部分には、必要に応じてコンクリートを吹き付けて一次覆工層を形成する。次に、図１０に示す第１０工程が実施される。
【００３８】
この第１０工程は、既設トンネル１０の下方の底版１６を除去して、新設床版２８につながる床版３４を、コンクリートの打設により形成する工程であり、床版３４を形成す際には、その下方に排水管３６を埋設設置する。
【００３９】
次に、図１１に示す、第１１工程が実施される。この第１１工程は、整形された拡大トンネル断面２２に、シートを貼付して、二次覆工層３８を形成する工程であり、この際には、図１１に示すような、コンクリートの打設機４０が使用され、二次覆工層３８を形成する前に、防水シート材３０と仮設隔壁３２とが撤去される。
【００４０】
二次覆工層３８の形成が終了すると、図１２に示す第１２工程で、歩道４２を設置して、既設トンネル１０の拡大が完了する。なお、本実施例においては、既設トンネル１０の全長が比較的短ければ、図１から図１２示した工程を順次行って拡大することもできるし、また、既設トンネル１０の全長が比較的長ければ、全長を適当な長さで分断して、例えば、図１から図１０までの工程を複数回繰り返すようにしても良い。
【００４１】
さて、以上のように構成した既設トンネル１０の拡大方法によれば、車両１１の通行を保護するためのプロテクタ１８は、拡幅部２０側で車両１１の通行を確保すると、移し替えることなく撤去するので、従来の拡大方法のように移し替えに伴う作業能率の低下が回避される。
【００４２】
なお、上記実施例では、既設トンネル１０の右側に拡幅部２０を形成する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、既設トンネル１０の左右にそれぞれ拡幅部を形成する拡大方法にも適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる既設トンネルの拡大方法によれば、施工能率の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる既設トンネルの拡大方法の一実施例を示す初期工程の説明図である。
【図２】図１に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図３】図２に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図５】図４に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図６】図５に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図７】図６に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図８】図７に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図９】図８に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１０】図９に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１１】図１０に引き続いて行われる工程の説明図である。
【図１２】図１１に引き続いて行われる工程の説明図である。
【符号の説明】
１０          既設トンネル
１１          一般車両
１２          覆工層
１４          補強工事
２０          拡幅部
２２          拡大トンネル断面
２４          一次覆工層
２６          仮設受支柱
２８          新設床版
３０          防水シート材
３２          仮設隔壁
３８          二次覆工層
【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】
0004380098.tif 000009
【図９】
0004380098.tif 000010
【図１０】
0004380098.tif 000011
【図１１】
0004380098.tif 000012
【図１２】
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