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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

急曲線シ−ルド掘進に伴うトンネル覆工の変形･変位計測(財)地域 地盤 環境 研究所

正会員 ○譽田孝宏，粥川幸司

長岡技術科学大学

正会員

杉本光隆

東京都下水道局

中村益美(株)奥村組正会員

大林正明，岡田章，津坂治

１．はじめにシ−ルド工事では，曲線掘進前後のトンネル覆工(セグメント)において，コンクリ−トセグメントの欠け･ひび割れやセグメントリングの変形が発生する場合がある．これらは，セグメントとシ−ルドマシンテ−ル部が競ること，あるいは裏込め材がテ−ルシ−ル内に回り込んで固結すること，等が要因として考えられる．このような曲線施工時において，トンネル覆工がどのような挙動を示すのか，またその原因として覆工にどのような荷重が作用しているのか，といった課題を解決することが重要であると考えられる．
ここでは，これらの事象を明らかにすることを目的に，急曲線シ−ルド工事を対象にして，トンネル覆工に関する変形･E.C.10(2761)

外径φ4700mm の中折れ泥土圧シ−ルドによる施工である．路曲線部(R17m)
縮径 ST ｾｸﾞﾒﾝﾄ
φ4543×t171.5×w300
94 ﾘﾝｸﾞ

線途中では急曲線が５箇所あり，その内の１箇所では R17m の90°急曲線であった．掘進対象地盤は，軟弱シルト層(有楽町層，モンケン自沈，粘着力 c≒88kN/m２)であり，土被り厚約 13.5m，直線部 ST ｾｸﾞﾒﾝﾄ
φ4550×t175×w300
11 ﾘﾝｸﾞ

地下水位約 GL-2m である．なお，2667 リングから５リング毎に袋付きセグメントを採用して急曲線施工を実施した．
３．計測箇所および計測項目
計測箇所は，R17m 急曲線部に入る２リング手前のリング継手面である(図‑1 参照)．この位置は，計画線形に沿って中折れを用いてシ−ルドの姿勢が決まった後であり，かつ，ジャッキパタ−直線(開口)部 ST ｾｸﾞﾒﾝﾄ
φ4550×t175×w1200
6 ﾘﾝｸﾞ
一般部 RC ｾｸﾞﾒﾝﾄ
φ4550×t275×w1200

ンに依存してシ−ルドマシンから水平モ−メントの反力を受けるなど，変形･変位が最も発生すると思図‑1 トンネル覆工の計測位置われる箇所である．本断面において，トンネル内空変形計測(図‑2，ユニバ

ﾄ−ﾀﾙｽﾃ−ｼｮﾝ
ﾃﾞ−ﾀ収集ﾊﾟｿｺﾝ

ﾚﾃﾞｭ−ｻ−

本工事は，延長 2840m，内径φ4000mm の下水管築造工事で，約 150m

２．計測対象工事の概要

B.C.10(2667)
ﾚﾃﾞｭ−ｻ−(2666)
変位変形計測ﾘﾝｸﾞ(2664〜2665 のﾘﾝｸﾞ継手)

変位計測をおこなったので，その計測結果について報告する．

17545504200

175−サル内空変位計による自動計測1),2))と，トンネル覆工剛体変位計測(図‑3，ト−タルステ−ション(以下TS と称す)による自動計測 ３))を実施した．この２種類の計測を組合せることによって，トンネル覆工が，いつ，どの方向に，どれだけ変形･変位したかを捉えることが出来る．

図‑2 トンネル内空変形計測

図‑3 トンネル覆工剛体変位計測

キ−ワ−ド：シ−ルドトンネル，急曲線施工，トンネル内空変形，トンネル覆工剛体変位，軟弱シルト
連 絡 先：(財)地域 地盤 環境 研究所

大阪府大阪市西区立売堀 4-3-2-413-

TEL：06-6539-2971

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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）
Ｚ（鉛直上向き）４．計測結果

2667R掘進前
2668R急曲線区間
突入直前

グ掘進終了後より概ね１分毎の自動計測をおこない，2670R掘進直後（約3°掘進終了）

急曲線施工が終了する 2762 リングの掘進完了まで

2672R掘進直後（約5°掘進終了）
2677R掘進直後（約10°掘進終了）
2682R掘進直後（約15°掘進終了）

点 C と G で供用)，その経時変化と測点間相対位置

2688R掘進直後（約20°掘進終了）(分布)を表現した．両者を組合せた(測点 C を合致)2698R掘進直後（約30°掘進終了）

トンネル内空変形分布図を図‑4 に，TS による測点 C，G の斜距離経時変化図と，計測断面を地表面から鉛2740

CG102720

左ﾐﾗｰG
右ﾐﾗｰC
掘進ﾘﾝｸﾞNo.

02700

12/0412/0312/01においては，大きな変動は見受けられなかった．

11/30

2660
11/29-2011/28

2680

11/27-1011/26

側よりも若干大きめであった．また，急曲線施工後半

2011/25された．横つぶれ量については，急曲線内側の方が外276011/24に変位し，トンネル内空は縦長に変形したことが確認

30

11/23

方向に約 30°掘進するまでに，曲線外側･斜め上向き

278011/22

トンネルリングは，急曲線部に突入した時点から軸←立坑 斜距離増分(mm) 切羽→(1)トンネル内空変形状況(図‑4)40掘進ﾘﾝｸﾞNo.

図‑4 トンネル内空変形分布図

直下向きに見たトンネル軸方向変位分布図を図‑5，6にそれぞれ示した．

2760R急曲線区間掘進完了

Ｚ（鉛直下向き）12/02

計測点(８点)と TS(２点)の位置を座標値で表し(測Ｘ（ＳＬ左側）実施した．計測結果については，トンネル内空変形

Ｘ（ＳＬ右側）計測は，急曲線施工が開始される直前の 2666 リン

日時

図‑5 トンネル軸方向変位経時変化図(2)トンネル軸方向変位状況(図‑5，6)
トンネル軸方向経時変化図に関しては，測点 C，G にＹ（切羽側）

おいて 2698 リング(軸方向に約 30°掘進終了)付近まで掘進方向は変動しているものの，それ以降についてはほぼ収束し直後からではなく 2677 リング(約 10°掘進終了)から変位が発生し始め，2698 リング(約 30°掘進終了)で変位はほぼ収束した．また，曲線外側の測点 C は立坑側へ，内側の測点 G は切羽側に変位したことが確認できた．前者

測点G

測点C

Ｙ（立坑側）Ｘ（ＳＬ右側）認された．トンネル軸方向変位分布図に関しては，計測Ｘ（ＳＬ左側）ており，急曲線施工による影響が及んでいないことが確

2667R掘進前
2668R急曲線区間 突入直前
2670R掘進直後（約3°掘進終了）
2672R掘進直後（約5°掘進終了）
2677R掘進直後（約10°掘進終了）
2682R掘進直後（約15°掘進終了）
2688R掘進直後（約20°掘進終了）
2698R掘進直後（約30°掘進終了）
2760R急曲線区間掘進完了

図‑6 トンネル軸方向変位分布図

については，ジャッキ推力の大きさと向き(シ−ルド後胴と計測リングの向きの差)が影響していると考えられ，後者については，施工中のジャッキパタ−ンが概ね右押しであったことが原因として考えられる．
５．おわりに
本計測結果から，急曲線施工に伴い，トンネル内空は縦長に変形して曲線外側･斜め上向きに変位することがわかった．また，90°急曲線施工のうち約 1/3 の掘進までで施工の影響が収束する傾向にあることもわかった．今回は計測結果のみの報告であったが，今後，掘進デ−タ等も併せて分析をおこなうとともに，シ−ルドマシン〜トンネル覆工〜周辺地盤の相互作用に関して，解析的研究をおこなう予定である．
参考文献
1) 橋本正，藤原正明，中山淳，坂田啓二，岩切琢哉，西田修：連結ユニバ−サル変位計の開発，第２回最近の地盤計測技術に関するシンポジウム発表論文集，pp.11-14，2000．
2) 小野顕司，清水一郎，西田義則，新井昌一，小山幸則，水原勝由：連結ユニバ−サル変位計を用いたトンネル断面の変形挙動計測，第 39 回地盤工学研究発表会講演概要集，pp.1681-1682，2004．
3) 小西真治，新井泰，粥川幸司，津坂治，杉本光隆：新しい計測システムを用いたシ−ルド機の挙動計測結果と考察，トンネル工学研究発表会報告集，Vol.9，pp.289-294，1999．
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