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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）

光ファイバセンサ（B-OTDR）による開削トンネル施工時の既設とう道の計測管理
東京地下鉄㈱正会員
藤木育雄 宮山俊彦
NTT インフラネット(株)正会員
栗原和美 市川一好 豊田修次
アイレック技建(株)正会員 ○和内雅弘 永井英二 伊藤 進(財)地域 地盤 環境 研究所 正会員 Yingyongrattanakul, N. 水原勝由
１．はじめに
現在建設中の都市高速鉄道第 13 号線は，ＮＴＴの通信用トンネル(以下，とう道という)ルートと約 2.6ｋｍの区間において近接した施工となっている。とう道は，地下通信網として非常に重要な幹線であるため，近接工事区間では工事に伴うとう道の構造的安定性を確認しつつ施工を行うこととが要求される。そのため，懸念される全区間では，光ファイバ(B-OTDR)によるとう道の変状計測１)２)を実施している。
報告は，開削工法で建設中の駅舎部に併行したとう道において，現在までの掘削，吊り防護，駅舎躯体構築による受け防護状況ととう道の変状計測結果からとう道の現状分析と考察を行ったものである。
２．工事および計測概要
開削工事概要 工事は，図 1 に示すように駅舎部区間の渋谷側 78.2m と池袋側 100.0m の駅両端を開削工法で施工し，駅舎部の地下鉄軌道階はシールド工法により施工する。とう道は新設する駅舎部直上に併行しており，駅舎部開削坑内では完全に露出することになる。そのため，露出したとう道の吊り防護を行った後，とう道下部の掘削を行っている。更に駅舎躯体を構築した後，構築した駅舎躯体上部にとう道の受け換えを行っている。
至．新宿
明治通り
D.P 9.0ｍ

掘削立坑（計測区間Ｂ）130ｍ

諏訪通り

掘削立坑（計測区間A）110m
内空センサ×15ｍ間隔×8断面

内空センサ×15ｍ間隔×9断面
NTT明治通りとう道（Φ2850）

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

ⅥⅦⅧ

地下鉄13号線シールド トンネル
駅 舎
駅 舎
吊防護区間：78.2ｍ

167.8ｍ

吊防護区間：100.0ｍ

図 1 とう道・駅舎部施工概要図およびとう道の光ファイバセンサ設置概要
計測概要 とう道計測は，図 1 の設置概要で示す計測
区間Ａ，計測区間Ｂで実施している。とう道計測は，
図 2 に示すとう道断面位置において光ファイバセンサ

とう道縦断方向ひずみセンサ

セグメント形式 ： 鋼製セグメント(ＳＳ４１Ａ)
セグメント外形 ： ２８５０ｍｍ： ３本

主桁高： １２５ｍｍ

主桁厚： ７ｍｍ間毎）と横断方向の水平・鉛直変位(内空変位)の計測

スキンプレート ： ２ｍｍ

管理を行っている。とう道計測の管理値１)２)は，縦断継ぎ手ボルト： ４Ｔ（Ｗ３/４）

ボルト本数： ３０本

二次覆工： コンクリート

方向を継手ボルトの許容応力度から，横断方向に対しては当初設計手法からとう道断面の初期応力状態を算定し，それぞれ許容できる応力・変位量を推定し設定

2350

主桁本数2850(B-OTDR)を設置し，とう道縦断方向の軸ひずみ（5ｍ区NTTとう道緒元

単位:mmとう道水平内空変位センサ
とう道鉛直内空変位センサ

図 2 とう道の諸元と光センサ設置位置

キーワード

近接施工，光ファイバ，Ｂ−ＯＴＤＲ，開削トンネル，計測管理

連絡先〒112-0002

東京都文京区小石川 NTT ｲﾝﾌﾗﾈｯﾄ株式会社 ｱｰﾊﾞﾝﾃﾞｻﾞｲﾝｾﾝﾀ-561-

TEL03-5800-9779

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土木学会第60回年次学術講演会（平成17年9月）している。なお，現在の工事進捗は計測区間Ａ，Ｂ双方ともに駅舎躯体の構築が進み，とう道の受け換え（受け防護）が完了した状況にある。
4.03.0３750mm750mm

横断方向（ No.5 ）変位量経時変化
とう道断面の変化：鉛直変位

変位量 (mm ）

2.0

振れ止め

．

1.0

：水平変位
一次管理値

計

0.0

測-1.0

結-2.0

一次管理値
二次管理値

果-3.010/1 11/1 12/2 1/22/23/4

掘 削上部掘削4/45/56/57/68/6

9/6

10/7 11/7 12/8 1/8-4.0

吊防護

2/8 3/11

受け防護施工日（ H15.10.1 〜H17.3.31)

図 4 とう道内空変位量(測点Ⅴ)の経時変化
図3とう道の吊り防護状況図
とう道の吊り防護状況を図 3 に示す。吊り防護は，とう道セグ

引張り

掘削開始

二次管理値

300

吊り防護
Ｈ16.3月ひずみ量 (μ）

200

吊り防護H16.5月

一次管理値

100

吊り防護
Ｈ16.7月0

吊り防護Ｈ16.9月-100

吊り防護Ｈ16.11月-200

吊り防護Ｈ17.1月

土留め壁

土留め壁
-300

圧縮 0

20406080

100120距 離 (m)池袋側(a)

振れ止めを設置している。吊り防護の施工は平成 16 年 3 月期から，掘削坑中央部より実施している。
図 4 は，計測区間Ａの開削部中央(測点Ⅴ)位置

とう道内空変位のとう道内空変位量の経時変化を示す。上部掘削時のとう道内空変位は小さく，吊り防護施工後のとう道下部掘削時に横長に変位が増加(最大鉛直−1.8mm，水平＋2.8mm)している。内空変位は掘削中央付近の一部で一次管理値を超えているが，これは主にとう渋谷側上部のひずみ分布

道の自重による影響と考える。受け防護施工時においても 0.5mm
掘削開始

引張り

二次管理値

300

吊り防護
Ｈ16.3月200

ひずみ量 (μ）

受け防護Ｈ17.3月メント（幅 750ｍｍ）中央部をリング毎に吊り受けするとともに，吊り防護H16.5月

一次管理値

100

吊り防護
Ｈ16.7月0

吊り防護Ｈ16.9月-100程度の変位が生じているが，受け防護完了後からの変位は殆ど見られない。
とう道縦断ひずみ図 5 は，掘削開始から受け防護完了までのとう道縦断方向（5ｍ毎）の軸ひずみ分布を示す。とう道縦断方向のひずみ分布は，土留め壁付近から外側で最大の圧縮・引張ひず

-200

吊り防護
Ｈ16.11月-300

吊り防護Ｈ17.1月みが発生し，特に下部掘削時からのひずみ変化が大きい。吊り防受け防護Ｈ17.3月護区間では，とう道上下部ともに工事進捗に伴い圧縮ひずみが増

圧縮

土留め壁

020

土留め壁

406080100120

距 離 (m)
池袋側

加し，掘削中央部ほどひずみ量が大きくなる傾向を示す。これは

渋谷側

(b)

下部のひずみ分布

掘削及び吊り防護の施工を中央付近から行ったことにより，累積
掘削前
リバウンド影響
吊り防護開始吊り防護（夏期）

土留め壁

吊り防護（冬期）
土留め壁

吊り防護時の縦断方向の変形摸式図

図5

縦断方向のひずみ計測結果

量として中央付近のひずみが大きくなったものと考える。
とう道上下部の縦断方向ひずみ計測結果からは，図 5 の変形摸式図に示すような変位が生じているものと推察できる。
４．まとめ
今回のとう道計測では，吊り防護施工時に内空変位量が一次管理値を超え，更に縦断方向ひずみが土留め壁付近で許容管理値に近づいた。そこで施工者との協議の上，目視点検及び計測管理体制の強化，施工者との連絡を密に行う等のことで工事を進めることとした。その結果，現時点ではとう道に有害な損傷は発生していない。光ファイバ計測は，電気式の点計測と比べ，広範囲を線的に計測できる利点がある。今回実施した光ファイバ計測は，近接施工に伴うとう道管理区間全体を広範囲かつ線的(特に縦断方向)に監視したものであり，同様な構造物の近接施工管理手法として有効であると考える。
＜参考文献＞
1)藤木，栗原，市川，和内，他：光ファイバセンサ(B-OTDR)を用いた近接施工管理，土木学会第 58 回年次学術講演会 p955〜p956,2003.
2)藤木，栗原，市川，永井，他：光ファイバセンサ(B-OTDR)を用いた近接施工管理，土木学会第 59 回年次学術講演会 p335〜p336,2004.
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