技報

第 1 号(2003 年)

東山トンネルＰＣ天井板の設計・施工
名古屋支店 川本幸広
名古屋支店 岡林秀勝
概要：東山トンネルは，名古屋市道路公社が建設を進めている市道高速１号四谷高針線の内，東山丘陵地帯を貫通する上下線合わせて約５ｋｍの道路トンネルである．
東山トンネルの換気システムは，立地上換気用立坑の設置が可能であることから横流方式天井板による換気方式が立案され，耐荷性，耐久性，供給性，および経済性について検討した結果，天井板構造にはプレキャストＰＣ板が採用された．本天井板工事の特色は，隔壁により分割された２室構造であり，トンネル壁側の受け台もプレキャスト部材とし，それぞれの部材の架設において専用台車を用いて施工したことである．本報告は，大規模な横流方式天井板工事である東山トンネルＰＣ天井板工事の設計，施工について記述するものである．
キーワード：横流方式，風荷重，天井板，隔壁板，受け台，中央支持部材，バルクヘッド
１．はじめに東山トンネルの横流方式換気ダクトは図−１に示すように，①トンネル断面を上下に分離するＰ
Ｃ天井板，②ＰＣ天井板により分離されたトンネル断面上部を左右の空間（ダクト）に分離するＰ
Ｃ隔壁板，③ＰＣ天井板をトンネル壁側で支持するＲＣ受け台，④ＰＣ天井板をトンネル中央で支持しかつ隔壁板を保持する中央支持部材の４種部位より構成されている．

図−１ 横流方式概略図
川本幸広
土木技術部

岡林秀勝
土木工事第一部-1-

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第 1 号(2003 年)

横流方式は，天井板によって隔離したトンネル断面に送排気の空気流を起こすことによりトンネル内の換気を行うものである．東山トンネル上り線においては，図−１に示すように受け台に設けた送気ダクトから車道部に新鮮な空気を送り込むと同時に，汚れた空気は天井板の開口より左側部分の排気ダクトに吸気する．下り線においては送排気のダクト位置が上り線と左右反対となる．
設計の課題としては，送気ダクトを設ける受け台の形状決定があった．検討の結果，図−１２に示すように，受け台の中央支持部を切り欠いてダクトを取り付けることとし，その結果，天井板反力により発生するねじりモーメントに耐え得る構造とした．
施工においては，架設作業の効率をはかる目的で，受け台取り付け，および天井板，隔壁板架設のために図−２１，２２に示す専用の作業台車を用いた．また，天井板の反り量のばらつきにともなう段差発生が懸念されたため，図−１７に示すように目地部において天井板側面からの鉄筋どうしを溶接接合することにより隣接する天井板の段差調整を行った．
２．全体概要東山トンネルの天井板工事は，図−２に示すように上り線Ⅴ工区，下り線Ⅳ工区の９工区に分かれている．
施工概要① 件
名 ： 市道１号四谷高針線東山公園工区（上り線）トンネルダクト設置工事② 発 注 元 ： 名古屋市道路公社③ 施工場所 ： 愛知県名古屋市名東区藤巻町１丁目④ 仕様寸法 ： 工事延長 L＝９８５ ｍ トンネルダクト工事⑤ 工
期 ： 平成１４年５月〜平成１５年２月

図−２ 全体概要図

各工区は標準部，拡幅部，非常駐車帯部に分けられており，その各々でトンネル断面が異なる．
当社は上り線のⅢ，Ⅳ工区の施工を実施した．
上り線Ⅲ工区の標準部および非常駐車帯部のトンネル断面の形状を図−３および図−４に示す．

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第 1 号(2003 年)

３．設計(１) 設計概要
天井板，隔壁板は，ひびわれや破壊に対する安全度が大きく，耐久性部材としての実績も多く，また部材寸法の変更が容易なプレテンション方式のプレキャスト部材とした．受け台は，天井板との違和感をトンネル利用者に感じさせないための配慮と経済性の見地から同じコンクリート製とし，ＲＣプレキャスト部材とした．また，吊り材である支持部材は鋼製を用いた．
天井板の設計を実施するに当たり，風荷重と施工荷重に対して安全だけでなく，保管時・施工時においてクリープ・乾燥収縮による変形が天井板に発生しないようにするため，天井板自重作用時においてたわみを生じないようなプレストレス量とすることとした．
(２) 天井板および隔壁板の設計
a) 荷重条件① 施工時：自重＋作業荷重（１kN/m2）② 常時：自重＋風荷重（風圧）表−１ 風荷重
下り線区間延長(ｍ)

送気上り線
排気(kN/ｍ2) (kN/ｍ2)

延長(ｍ)

送気

排気(kN/ｍ2) (kN/ｍ2)

Ⅰ

449.917

0.75

1.40

495.612

0.20

1.00

Ⅱ

471.668

0.60

1.00

422.560

0.60

1.00

Ⅲ

526.968

0.60

1.00

573.866

0.60

1.00

Ⅳ

401.994

0.25

0.70

455.898

0.40

0.80

Ⅴ−−−

490.901

0.30

0.80

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図−５ 風荷重作用方向
図−５ 風荷重作用方向b) 構造条件
図−６に示すように，２枚の天井板と隔壁板をそれぞれ独立した単純梁と考える．但し，下り線のⅣ工区と上り線のⅠ工区は天井板支間が長いため中間支持を設けるので，図−７に示すように連続梁として計算する．

図−６（標準部）

図−７（拡幅部）c)断面条件

表−２ 部材支間標準部
非常駐車帯部
非常駐車帯部 １
Ⅱ 標準部
下
非常駐車帯部 ２り非常駐車帯部 １
線 Ⅲ 標準部
非常駐車帯部 ２
非常駐車帯部 １
Ⅳ 標準部
非常駐車帯部 ２標準部
Ⅰ拡幅部
Ⅱ 標準部
非常駐車帯部 １
上Ⅲ 標準部り
非常駐車帯部 ２線
非常駐車帯部 １
Ⅳ 標準部
非常駐車帯部 ２
Ⅴ 標準部
Ⅰ

図−８

部材支間-4-Ｌ
4.375
5.915
6.065
4.565
6.065
6.065
4.565
6.065
3.705
2.145
3.645
6.985
7.285
4.275
4.305
4.305
4.305
5.175
5.175
5.275
5.275

単位（m）
ＲＣ
5.305 3.399
5.345 4.162
4.565 3.140
4.565 2.918
4.565 3.140
4.565 3.140
4.565 2.918
4.565 3.140
8.075 4.493
8.015 3.171
8.015 3.891
3.235 3.512
3.535 4.468
4.275 2.368
5.805 2.640
4.305 2.418
5.805 2.640
4.675 2.327
3.175 1.981
4.275 2.125
2.775 1.732

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第 1 号(2003 年)d) 計算結果
計算結果を表−３に，上り線Ⅲ工区標準部の部材断面を図−９，図−１０に示す．
表−３ 計算結果

天井板

板厚cm
10.0

隔壁板5.0

コンクリート強度ＰＣ鋼材
備 考
N/mm260
SWPR7AL 12.4mm
60
SWPD3L 2.9mm
下り線 Ⅰ 非常駐車帯部
70

図−９ 天井板断面図

図−１０ 隔壁板断面図(２) 受け台の設計
受け台はプレキャストのＲＣ部材とした．また，受け台には標準受け台と，送気口が取り付けられる張り出し受け台の２種類があり，それぞれについて設計を行った．設計に使用した天井板反力は表−４のとおりである．図−１１に示すように，受け台の設計は，天井板からの反力に対して受け台各部の安全性，トンネル壁面に設置するアンカーボルトの検討，およびアンカーボルト引張力が受け台部に及ぼす影響について実施した．

表−４ 受け台反力表

左側受け台 右側受け台KNkN
10.4
10.0
図−１１ 受け台設計概要図
上り線Ⅲ工区における標準受け台の配筋図を図−１２に示す．
なお，張り出し受け台は，図−１３に示すように送気口の開口が設けられるたため，天井板支持部にねじりモーメントが発生する．よって，ねじりの検討を追加した．

図−１２ 標準部受け台配筋図

図−１３ 張り出し受け台平面図（ねじり状況）

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第 1 号(2003 年)

ねじりによるせん断応力度は，τt＝Ｍt／Ｋt により算出した．その結果，せん断応力度の合計 τt＋τは，表−５に示すように許容値τa を上回るので横方向および軸方向に鉄筋を配置し，ねじりに対して安全な構造とした．
表−５ 張り出し受け台ねじり検討結果

τt＋τ2

左側受け台
右側受け台（kN/m ）632605

τa（kN/m2）
390
390

横方向鉄筋

軸方向鉄筋

D10D10D10D10ｃｔｃ75
ｃｔｃ75

6本6本

図
図−１４ 張り出し受け台配筋図(３) 支持部材の設計
支持部材は中央支持部材と中間支持部材の２種類がある．中央支持部材は全線に渡りトンネル中央で天井板と隔壁板を支持する部材で，図−１５に示すように中央上部金具と中央吊り金具および中央支持金具から構成されており，トンネル全線にわたりトンネル壁上部に設置される．設計は天井板からの反力および隔壁板自重が軸力として作用するものとして実施した．
中間支持部材は天井板スパンが長い下り線Ⅳ区間と上り線Ⅰ区間に設置されるもので，天井板中間を支持する金具である．
Ａ−Ａ

断面図

図−１５ 中央支持金具-6-Ｂ−Ｂ 断面図

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第 1 号(2003 年)(４) 目地部の構造構造の一体性と送風時における漏風防止のため，天井板間，隔壁板間および天井板両端部の目地には無収縮モルタルを打設する．したがって，隔壁板間の目地に配置されている上記の中央吊り金具は無収縮モルタルによって埋め込まれる．図−１６〜図−１８にそれぞれの目地構造を示す．

図−１６ 天井板端部目地

図−１７ 天井板間目地

４．施工(１) 施工フロー図
施工全体のフローチャートを図−１９に示す．

図−１８ 隔壁板間目地

トンネル内空実測
割付・墨だしホールインアンカー打設
中央上部金具取付
プレキャスト受け台取り付け
1ｻｲｸﾙ6mづつの施工
中央吊り金具取り付け
中央支持金具取り付け
隔壁板取り付け
天井板取り付け目地ﾓﾙﾀﾙ
打設

図−１９ フローチャート

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第 1 号(2003 年)

測量・割付
トンネル内空の出来形にはばらつきがあると考えられるため，天井板および隔壁板の製作に先立って覆工が完了したトンネルの内空実測を行い，製作寸法を決定するための割付を行った．トンネ
ルの実測は天井板の設置高さ位置においての内空幅，隔壁板設置位置のトンネル頂部から天井板の設置高さまでの内空高さをトンネル延長１０m 毎に実施した．その実測値をもとに天井板は６０mm 単位で隔壁板については２０mm 単位で分類し製作長を決定した．
(３) 受け台取付
天井板のトンネル壁面側を支持するため受け台（プレキャスト製ＲＣブラケット）は図−２１に示すように，専用台車を用いて取り付け作業を実施した．ユニック車で受け台を専用台車で荷揚げし，専用台車上の油圧ジャッキにてトンネル壁面に押し付けホールインアンカーにて固定した．
プレキャスト受け台

12002846

1596

4800

2503550

油圧式ジャッキ

1250

1250

SL

2 %

ﾌﾗｲﾄﾞｼﾘﾝﾀﾞｰ
D80×1200 SL

図−２０ トンネル内空測量

280 01000

図−２１ 受け台取り付け専用台車

写真−１ 受け台設置専用台車

写真−２ 受け台設置状況(４)中央支持金具，隔壁板および天井板の取付
中央支持金具，隔壁板および天井板の取り付けは図−２２に示す専用台車を用いて行った．ユニ
ック車またはクレーンにて各部材を専用台車の上に荷揚げし，台車上の可動式のターンテーブルに載せて所定の位置まで移動させ設置した．これら部材の取り付けは専用台車の８．０m×７．６mのステージ上で行うため，６m(天井板６枚分)を 1 セットとしてのサイクル作業となった．施工サ
イクルを図−２３のフローチャートに示す．

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第 1 号(2003 年)

専用台車の設置
中 央 吊 り金 具
取 り 付 け (6 m )中央支持金具取 り 付 け (6 m )中央支持金具取 り 付 け (6 m )隔壁板
取 り 付 け (6 m )天 井 板 (送 気 側 )
取 り 付 け (6 m )天 井 板 (排 気 側 )
取 り 付 け (6 m )専用台車の移動繰り返し

図−２２ 天井板設置専用台車

図−２３ 天井板設置施工サイクル図

写真−３ 中央支持部材設置状況

写真−４ 隔壁板設置状況

写真−５ 天井板荷揚げ状況

写真−６ 天井板設置状況(５) 目地部無収縮モルタル打設
前述したように，天井板間，隔壁板間および天井板両端部に無収縮モルタルを打設する．なお，打設に先立ち，天井板間の連結および受け台や中央支持金具と接続するために，天井板の目地間と端部に D１０鉄筋を配置する．

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第 1 号(2003 年)(６) バルクヘッドの施工
バルクヘッドは，トンネル本坑に連絡坑が接続する部分において，ダクト内送風が連絡坑側に流れるのを防止する目的で連絡坑上部を半月状に遮蔽する部材である．バルクヘッドは天井板施工後，鋼材と鋼板を組み合わせて施工する．写真−７にバルクヘッドの状況を示す．

写真−７ バルクヘッド(７) 完成施工前状況および施工完了状況を以下に示す．

写真−８ 天井板設置前

写真−９ 天井板設置完了

５．おわりに東山トンネル天井板工事は，天井板だけでなく隔壁板および受け台もコンクリート部材を用いて実施した本格的な横流方式ＰＣ天井板工事である．また，バルクヘッドを含む本坑と連絡坑の取り合い部の施工，および本文では省略したが震災等の災害時のためのフェイルセーフ設備工事も当社施工分に含まれており，天井板工事のほとんどの部分を本工事で経験することができた．よって，これら設計，施工に関する一連の技術蓄積は将来に実施される同種の工事において十分に参考となるものと考える．
謝辞
最後に，本工事の発注者である名古屋高速道路公社の皆様，ならびに設計に関する事項をまとめるにあたり適切なご指導を頂いたパシフィックコンサルタンツ（株）の倉持課長をはじめ関係各位の皆様に深く感謝いたします．また，本工事にあたりご支援を頂いた関係者の皆様に合わせて感謝の意を表します．

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