(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設トンネルを幅方向に拡幅して、アーチ状の拡幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を車両を通行させつつ、既設トンネルの外側の一側方及び上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネルの掘削壁面の一側部および頂部に、円弧状に湾曲した矩形面状の複数のプレキャスト版を互いに連結して設置し、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削底面に亘って、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネルの 空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去する工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの掘削壁面にプレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキャスト版と連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を撤去する工程とからなり、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が既設トンネル側に張り出して設けられていることを特徴とする拡幅トンネルの築造方法。
【請求項２】
既設トンネルを幅方向に拡幅して、アーチ状の拡幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を車両を通行させつつ、既設トンネルの外側の一側方及び上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネルの掘削壁面の一側部および頂部に、円弧状に湾曲した矩形面状の複数のプレキャスト版を互いに連結して設置し、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削底面に亘って、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネルの 空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去する工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの掘削壁面にプレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキャスト版と連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を撤去する工程とからなり、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が上記防護柵より張り出して設けられていることを特徴とする拡幅トンネルの築造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般車両を通行させた状態で既設のトンネルを拡幅する拡幅トンネルの築造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、交通量の増大、トンネルの老朽化、車高の高いＩＳＯ規格のコンテナ車の通行を可能にさせるため、あるいは最近の道路構造令に適合させるために既存のトンネルの断面を拡大させる必要が生じている。
【０００３】
既存のトンネルの断面を拡大させる方法としては、既存のトンネルに近接して、より大断面の新設トンネルを掘削し、新設トンネル完成後に既存トンネルに交通を移す方法、または、別に、迂回ルートを設定し既存トンネルを完全に通行止めにしてトンネルの断面を拡大する方法、或いは既存トンネルの内空にプロテクタを設置して通過車輌を防護しながら既存トンネルの覆工を取り壊し、トンネルの断面を大きくする方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存トンネルに近接して新設トンネル構築する方法は、地形的、社会的な制約が多く、更に新設トンネルに至るアクセス道路の建設も必要となる。
【０００５】
また、既存トンネルを完全に通行止めにする方法は、迂回道路がない場合や、大幅な迂回になる場合もあり、渋滞等地域の交通に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
更に既存トンネルの内空にプロテクタを設置する方法は、車輌防護のため堅固なプロテクタとなるので、通過車輌の車線は減少し、交通渋滞等地域の交通に与える影響が大きい。また、堅固なプロテクタのため、作業空間が限定され、通常のトンネルの掘削で使用される汎用機械が使えず、能率の低い機械を使用することになるので、工期が長期化し、地域の交通への影響も長期化する。
【０００７】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものでその目的とするところは、既存トンネルの通常の通行を確保したまま、容易にトンネル断面を拡大できる拡幅トンネルの築造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を有効に達成するために、次のような構成にしてある。すなわち、請求項１記載の本発明の拡幅トンネルの築造方法は、既設トンネルを幅方向に拡幅して、アーチ状の拡幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を車両を通行させつつ、既設トンネルの外側の一側方及び上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネルの掘削壁面の一側部および頂部に、円弧状に湾曲した矩形面状の複数のプレキャスト版を互いに連結して設置し、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削底面に亘って、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネルの 空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去する工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの掘削壁面にプレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキャスト版と連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を撤去する工程とからなり、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が既設トンネル側に張り出して設けられていることを特徴とする構成である。
【０００９】
請求項２記載の本発明の拡幅トンネルの築造方法は、請求項１記載の拡幅トンネルの築造方法において、既設トンネルを幅方向に拡幅して、アーチ状の拡幅トンネルを築造する方法であって、既設トンネル内を車両を通行させつつ、既設トンネルの外側の一側方及び上方の地盤を掘削する工程と、掘削された新設トンネルの掘削壁面の一側部および頂部に、円弧状に湾曲した矩形面状の複数のプレキャスト版を互いに連結して設置し、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、設置された頂部のプレキャスト版より掘削底面に亘って、垂直方向に防護柵を設置する工程と、上記プレキャスト版と防護柵とで囲まれた新設トンネルの 空間内に車両を通行させつつ、既設トンネルを撤去する工程と、既設トンネル撤去後の新設トンネルの残りの掘削壁面にプレキャスト版を設置し、上記頂部のプレキャスト版と連結すると共に、上記掘削壁面とプレキャスト版との空隙に裏込注入する工程と、その後、防護柵を撤去する工程とからなり、上記頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が上記防護柵より張り出して設けられていることを特徴とする構成である。
【００１０】 
【００１１】 
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図５は、本発明の拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【００１３】
図１、図２に示されるように、地山１中に既設トンネル２が既に構築されている。既設トンネル２を拡幅する場合、一般車輌のプロテクタとして既設トンネル２を使用するために、更には、既設トンネル２の側方を掘削することにより、既設トンネル２に作用する上左のバランスが崩れることをも考慮して、予め既設トンネル覆工３のコンクリートの補強を必要箇所について行う。
【００１４】
補強方法としては、主に既設トンネル覆工３の天端部へ裏込め注入を行ったり、拡幅されない側の既設トンネル２の側方地盤１ａに向ってロックボルトを設置したり、既設トンネル覆工３の内側へ支保工を建て込んだり、根固めコンクリート等で根固めしたりする方法がある。
【００１５】
既設トンネル覆工３のコンクリートのクラックの程度、既設トンネル覆工３の裏側の空洞の程度、地山１の強度等により、これらの補強方法のうち、いくつかを選択する。（図示せず。）
【００１６】
既設トンネル覆工３の補強の後、既設トンネル２内は、これまで通り交通を確保したまま、新設トンネル４の上半部分に相当する新設トンネル上半部５の掘削を行う。掘削機（図示せず）は既設トンネル覆工３には載せず、新設トンネル上半部５の上半盤６に載せる。このことは、既設トンネル覆工３自体をプロテクタとしているため、既設トンネル覆工３に、荷重をかけないようにするためである。
【００１７】
この場合、既設トンネル２の断面位置を新設トンネル４の断面の片側に寄せて計画しているため、比較的大きな空間を掘削することになり、ロードヘッダ、ツインヘッダ、ブレーカ等の汎用の掘削機械、或いはこのような掘削機械を改造した機械を使用できる。
【００１８】
また、既設トンネル覆工３の上部にあたる新設トンネル上半部５の隅角部７（ａ−ｂ間）の外側の地山１は、作業空間に制約があり、掘削機械土砂搬送機械が導入できないため、掘削せず残す。
【００１９】
新設トンネル上半部５の掘削が終了後、その掘削壁面（ａ−ｃ間）に、吹付コンクリート８を打設し、支保工（図示せず）を設置したり、ロックボルト等を打設したりして、必要な支保を行う。
【００２０】
隅角部７は、新設トンネル上半部５のアーチ部の構造的弱点と考えられる部分である。そのため、隅角部７（ａ−ｂ間）にも吹付コンクリート９を打設する。更にａ点において、支保工の根巻をして、支保工を固定する。これにより、支保工にかかる力を確実に地山１に伝えることが出来るため、安全性が高まる。
【００２１】
次に、図２に示すように、既設トンネル２内の交通を確保したまま、新設トンネル上半部５の下方の新設トンネル下半部１０の掘削を行う。この新設トンネル下半部１０の掘削も、前述したような掘削機械あるいは汎用機械を改造した機械を使用する。
【００２２】
新設トンネル下半部１０の掘削の後、新設トンネル下半部１０に吹付コンクリート１１を設け、支保工（図示せず）を設置したり、ロックボルト等で支保を行う。
【００２３】
次に、既設トンネル２内の交通を確保したまま、インバート部１２の掘削を行う。インバート部１２の掘削も、新設トンネル上半部５の掘削と同様に、汎用の掘削機械あるいは汎用機械を改造した機械を使用する。
【００２４】
次に、図３に示すようにインバート部１２の掘削の後、インバートコンクリート１３を施工する。インバートコンクリート１３が硬化したら、その上に砕石、砂利１２ａなどを、敷きつめ、転圧して、新設トンネル４の路盤２１を構築すると共に、掘削した既設トンネル２上方からの崩落物を受止する防護柵１４を、新設トンネル４の中央部付近でインバートコンクリート１３の上方に立ち上げる。
【００２５】
このようにして、既設トンネル２の全線にわたって、新設トンネル上半部５、新設トンネル下半部１０を繰り返し掘削し、吹付コンクリート８、１１、インバートコンクリート１３、新設トンネル４の路盤２１等を設ける。
【００２６】
次に、新設トンネル４の路盤２１上に、軌道レール１５を設置し、このレール１５上に、（後述する）プレキャスト版の搬送台車１６を移動可能に載置すると共に、吹付コンクリート面８ａ、１１ａを防止シート１７で被覆しておく。
【００２７】
プレキャスト版１８は、弧状に湾曲した矩形面状に形成されており、複数個をトンネル周方向に連結した状態で、搬送台車１６の上面に載置される。材質は、コンクリート、銅板、樹脂等適宣使用できる。
【００２８】
次に、複数のプレキャスト版１８を連結状態で載置した搬送台車１６を、レール１５上を移動させて新設トンネル４の側部４ｂおよび天端部４ｃの吹付コンクリート面８a、１１aに位置させる。
【００２９】
次に、ジャッキ等の手段１９により、プレキャスト版１８を吹付コンクリート面８a、１１aに近づける。
【００３０】
次に、吹付コンクリート面８a、１１aと各プレキャスト版１８の外周面１８ａとの空隙部２０にモルタル等の裏込注入を行う。この裏込注入の際、必要に応じてアンカーボルト（図示せず）によって、プレキャスト版１８を地盤(地山１)側から固定しておく。
【００３１】
裏込注入完了後、搬入台車１６を移動させると共に、防護柵１４を上方に伸して、天端部４ｃに位置するプレキャスト版１８を支持させる。
【００３２】
以上の作業を繰り返すことにより、全線に亘り、プレキャスト版１８を設置すると共に、路盤上のレール１５を撤去し、既設トンネル２の舗装面２ａと高さが同一となるように、新設トンネル４の路盤２１上に舗装を施す。
【００３３】
舗装が完了したら、図4に示すように、一般車両の交通を、既設トンネル２から新設トンネル４内のプレキャスト版１８と防護柵１４とで囲まれた空間２９に切り替える。
【００３４】
このとき、既設トンネル２と新設トンネル４の舗装面２ａ、２２の高さは同じであるので、既設トンネル２への進入出路を壊すことなく、この進入出路に沿って新たな進入路を増設すればよく、効率的である。
【００３５】
さらに、新設トンネル４内は、プレキャスト版１８と防護柵１４とで囲まれているため、吹付コンクリートの剥落や 吹付コンクリート面８a、１１aからの漏水、ひいては、地盤の崩落から空間２９を防護でき、一般車両を安全に通行させることができる。
【００３６】
前述のように、既設トンネル２から新設トンネル４内のプレキャスト版１８と防護柵１４とで囲まれた空間２９内に交通を切り替えた後、図５に示すように、上記新設トンネル４内の空間２９内に車輌を通過させながら、既設トンネル覆工３(図４の仮想線で示す箇所)を取り壊すと共に、新設トンネル上半部５の掘削時(図２参照)に、掘り残した隅角部７の外側の地山１の掘削も行い、吹付コンクリート２３（図４参照）を設ける。この際、新設トンネル覆工２４と接する部分の既設トンネル覆工３ｂは、取り壊さず残す。次に、新設トンネル下半部１０の既設トンネル２との重複部分の支保工（図示せず）を設置する。
【００３７】
次に、既設トンネル２(図４参照)の下方である新設トンネル４の下方のインバート部２５の掘削を行う。この際、既設トンネル覆工３ｂの底盤部２６を取り壊す。インバート部２５を掘削後、インバートコンクリート１３と対称となるようにインバートコンクリート２７を施工し、新設トンネル４の路盤面２８まで構造物を構築して、新設トンネル４の路盤面２８の舗装を行う。
【００３８】
このようにして、インバート部１２，２５が構築される。そして、新設トンネル４の全線にわたって、既設トンネル２を取り壊し、残りの新設トンネル４の構築を繰り返す。
【００３９】
次に、新設トンネル４の左手空間２９内に車輌を通過させながら、残り新設トンネル４の全線にわたり、プレキャスト版１８を設置する。尚、既設トンネル覆工３ｂの部分では、既設トンネル覆工３ｂの内側に新設トンネル４のプレキャスト版１８が打設される。またこの際、左手のプレキャスト版備え付けに使用した搬送台車１６(図３参照)を使用してプレキャスト版１８の設置を行う。
【００４０】
新設トンネル４のプレキャスト版１８がアーチ状に構築されると、新設トンネル左手空間２９内の交通を一次通行止めにし、防護柵１４を撤去する。この際、プレキャスト版１８はアーチ状に形成されているので、アーチアクションにより、防護柵１４で天端を支持しなくても安定的に固定される。この後、新設トンネル４内の交通を中央部によせ、歩道、照明、諸設備等の整備を行い、新設トンネル４が完成する。
【００４１】
尚、新設トンネル４の内空幅は、既設トンネル２の内空幅の概ね２倍ないしはそれ以上あることが好ましい。また、防護柵１４はその下部を残した状態で撤去してもよく、この場合、残された下部を新設トンネル４の完成時に中央分離帯として用いることができる。
【００４２】
このようにしてトンネル内の交通を確保したまま、既設トンネル２を拡幅し、新設トンネル４を構築する。この際、プロテクタとして本設のプレキャスト版１８を用いることにより、仮設プロテクタと比較して、車輌の通行幅を広くできると共に、プロテクタにかかる費用を低減できる。また、既設トンネル２の断面位置を新設トンネル４の片側に寄せることにより、新設トンネル４の拡大部分の掘削断面が大きくなり、汎用の機械もしくは、汎用の機械を改造した機械の使用が可能となり、掘削効率の向上に役立つ。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、既存トンネルの通常の通行を確保したまま、容易にトンネル断面を拡大できる。また、仮設のプロテクタと比べ内空を大きくとれる（車両の通行幅を大きくとれる）。また、上部も掘削しておくことにより、プレキャスト版設置後の右半の掘削・既設トンネル撤去時の地山の変形がなく、プレキャスト版が破損することがない。そして仮設のプロテクタを設ける必要がなく経済的であり、プレキャスト版なら設置も早い。
【００４４】
また、頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が既設トンネル側に張り出して設けられていることにより、上方地盤の崩落を確実に抑えることができ、左半の車両の通行を安全に行わせることができる。
【００４５】
また、頂部のプレキャスト版は、その周方向端部が防護柵より張り出して設けられていることにより、残りのプレキャスト版の組付けが容易にできる。組み付け時に新設トンネルの左半の活線部分に悪影響を与えない。例えば、新設トンネルの右半のプレキャスト版と連結するときに左半での作業がなく、左半の交通を一時通行止めにする必要がない。
【００４６】
また、頂部のプレキャスト版は、防護柵により支持されていることにより、プレキャスト版自体の落下を確実に防止できる。アンカーボルトによる支持だけでは地盤によっては不適な場合もあり、特に天端に位置するプレキャスト版を支持するには、側部のプレキャスト版を支持するより大きな支持強度が必要になり、これが不足する場合もあり、これらの場合において、有効な手段となり得る。また、施工の煩雑なアンカーボルト打設作業を省略することも可能である。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【図２】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【図３】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【図４】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【図５】拡幅トンネルの築造方法の施工手順を示す断面図である。
【符号の説明】
２     既設トンネル
４     新設トンネル
１４   防護柵
１８   プレキャスト版
２０   空隙
【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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