こうえいフォーラム第９号／２００１．１

道路盛土の近接施工による既設鉄道トンネルへの影響評価
NEIGHBORING EXECUTION BY THE ROAD FILL OF THE EXISTING RAILWAY TUNNEL

平井孝治*・佐藤友哉*・川畑 智*
Kouji HIRAI, Tomoya SATOU and Satoru KAWAHATAThis existing railway tunnel is the mountain tunnel with 960m length that was built in 1961.
38 years have passed since the railway becomes a business line, and many cracks anddeterioration such as a leak at the entrance have been found. The influence when fill surcharge
for the road construction appeared at the top at the side around the portal was predicted,measuring was done, and safety was verified under measuring control. Since there were notobvious affections in the measuring values during construction and a month after that, it isregarded that the neighboring construction was accomplished safely.
Addition to this result, this paper proposes a method to classify the degree of neighboring
when an eccentric load was encountered on an existing tunnel.
Key Words : neighboring execution, railway tunnel, road fill, eccentricity geographicaleccentric load, influence prediction, measurement control

１．ま え が き
本件は、既設トンネルに対し、坑口付近の偏圧地形下における偏載盛土荷重の影響をテーマとしている。こうした偏荷重の影響についてはよく知られておらず、近接度区分の範囲設定についてはマニュアル化されていない。しかし、実務上、近接度区分に応じて次段階の対処法が異なり、影響度についての関係者間のコンセンサスを得る上でも、区分判定は必要である。そこで、マニュアル化に向けての一助となればと考え、本件の成果を以下に述べるものである。

２．トンネル概要と近接度の区分判定
本鉄道トンネルは、昭和36年に築造された単線の山岳ト

図−１ 近接箇所平面図

ンネルである。本区間の開業はトンネル竣工の２年後であり、以来、現在でも通勤通学客をはじめ観光客の利用するート構造（図−２参照）である。トンネル周りの地質は、鉄道線として営業されている。

玄武岩質溶岩・凝灰岩であり、土被りの薄い坑口に近付く

近接工事は、図−１に示すように、坑口から＋16〜＋50m付近の側上部に載る道路盛土が対象となる。本区間のほど風化は著しい。近接区間の覆工健全度は、JR健全度
判定区分でB・Cランクである。

地形は、沢筋の隣接する偏圧地形を呈している。ここに、不等厚な盛土がトンネル側方より偏載されることになる。
トンネル覆工は、道路交差部で30cm厚の無筋コンクリ

３．近接度の検討
トンネルと道路盛土の関係は次のとおりである。沢筋の最大盛土高は、道路横断図上（図−３）約14mである。トン＊ 大阪支店 技術第一部

ネル奥行き方向には、図−４のとおり土被り・盛土厚とも

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図−５ トンネル横断図
図−2 トンネル標準断面図

図−３ 道路横断面

図−６ 影響解析断面位置図

注意範囲となった。

４．影響予測解析
予測解析は、２次元弾性FEMにて次のように行った。
図−４ トンネル縦断図

トンネルへの影響を解析するとき、横断方向（図−５）の解析は必須である。ただ、単純なモデル化では、盛土の主増加する。トンネルへの影響は、盛土厚が小さくても土被測線Ａ−Ａにおける法高14m（図−３）の応力状態を考慮

りが薄ければ生ずることになり、図−４のどの位置で影響できず危険側の予測値となってしまう。そこで、下記に示が大きいか、一概に判断できない。

す手順で解析を行った。

そこで、トンネル奥行き方向に数測線盛土との関係断面① 図−６の盛土の主軸となる道路横断方向（Ａ−Ａ断面）図を作成し、近接度の検討を行った（図−５参照）。検討方法は、「既設トンネル近接施工対策マニュアル」（以下、JR１）の解析を行う。
②

トンネル横断方向（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面）の解析を行マニュアルと称す）のトンネル上部盛土のケースに準じるう。この結果、①と②とでは解析断面の接点での解析が、土被りは安全側にトンネル側方での最小被りをとった。

値に相違が生じるはずである。

この結果、標準勾配（１：1.8）の盛土では、土被りの薄い③ように盛土密度を変化させ、合致するケースを求める。

坑口寄りで要対策範囲にかかるため、良質材を用いて盛土勾配を１：1.5に立て法尻を縮小して要注意範囲まで近接①で求めた接点での解析値に②で求めた値を近づける④③で求めたケースにてトンネル横断方向の解析を行度を改善した。近接の度合いについては、図−４に示す盛い、トンネルへの影響を④の結果からまとめる。

土区間の中央部（坑口から３ブロック目）での近接度が要以上の方法により、トンネル横断方向に対して安全側の172

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表−１ 影響予測解析結果

断面圧縮
坑口+45m
引張
圧縮
坑口+34m
引張

盛土による覆工増加応力
許容値
解析値
kg/cm2kg/cm2(kPa)(kPa)
6.650（646.8）（4900）
1.1
10（107.8）（980）
3.050（294.0）（4900）
0.1
10（9.8）
（980）

安全率

7.6
9.1
16.7100

解析となるよう、３次元（奥行方向）の応力分散影響を考図−７ 覆工増加応力発生予測位置慮した。また、坑口から３ブロック目のどの位置に対して影響が出やすいか傾向を見るため、図−５の坑口＋45mに対し坑口＋34mでも予測解析を行った解析の結果を表−１
および図−７に示す。表−１は盛土による覆工縁部における増加応力解析値であり、図−７はその発生位置を示している。影響度としては、土被り・盛土厚とも厚い坑口＋45m断面で大きくでている。
安全度としては、JRマニュアルにおける健全度B・Cランクの許容値の目安に対し、７倍以上の安全率を有する結
図−８ 計測配置図

果となった。以上より、前章で要注意範囲としたが、懸念されるほどの影響が生ずる可能性は小さく、近接度としては無条件範囲（「JRマニュアル」の定義で、新設構造物の同じく側壁下端に覆工ひずみ計をそれぞれ設置した。トン

施工により、既設構造物に変位や変形等の影響が及ばないネル奥行き方向には、盛土区間のトンネル各ブロックに対と考えられる範囲）に近いと評価した。

して、内空変位計計測各２断面、覆工温度計測１断面、盛土と直接影響のない坑口ブロックでも両計測１断面の配置

５．計 測 管 理とした。覆工ひずみ計は、影響の現れ易いと考えた坑口か

計測内容は、予測解析の結果を踏まえ次のようにして行ら３ブロック目に２箇所設置した。

うこととした。計測項目は内空変位・覆工温度・覆工ひず

計測方法は、手動計測とし、計測時間帯による誤差や観み（温度計内蔵）である。トンネル断面内の計器配置は測における個人誤差が極力生じないように、同一時間帯に図−８に示すとおりである。コンクリート打ち継ぎ目とな同一計測メンバーで実施することとした。加えて、毎回覆っているスプリングラインを挾んで左右上下に内空変位計

工観察を行い異常の無い事を確認することとした。計測

測測点、列車通過に支障とならない側壁部に覆工温度計、頻度については、事前の影響予測結果も考慮して、１週間

図−９ 盛土工事の経過と計測実施日の関係

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図−10 覆工コンクリート温度経日変化

図−11 内空変位経日変化に１回を基本とした。計測管理としては、計測値の増加・減少傾向が認められた場合、工事を中断して安全性を確認することとした。

図−12 覆工ひずみ経日変化り返って考察するものとする。
前段でも述べたが、JRマニュアルでは、トンネル上部の盛土ケースとして盛土前後の地形が平坦な場合を想定し盛土工事は、約１mの表土剥ぎ、砕石置換、良質材によており、偏圧地形・偏荷重に対する近接度区分の簡易判定る本格盛土の３段階で実施された。これら盛り立て工事の法について示されていない。そこで本件の場合、当初は安進捗経過と計測実施日の関係について図−９にまとめて示全側を考え、図−13、表−２に示す方法−１により近接した。

度区分を要注意範囲としていた。

工事全期間は約２箇月であり、このうち段取り替え等現方法−１は、覆工下端より45度で立ち上げた線と地表面場休工日があり、実質盛り立て期間は約２週間であった。の交差した影響圏内での最小土被りを、JRマニュアルに計測では、これら工事の着手前に初動計測を済ませ、工事おけるもとの土被りHとしたものである。これは図−13か中はもとより、工事終了後１箇月間にわたり全てフォロー

らわかるように、トンネルから離れた影響圏縁端での土被した。

りを取ることになるため、かなり安全側である。

計測の結果について、最も影響の生じ易いと考えた坑

これに対し、方法−２を提案するものである。方法−１

口＋45m地点の経日変化を代表として図−10〜12に示す。

では、安全側ではあるが盛土の形状が加味されないという

図−10は覆工温度の変化を示している。初動計測時点点で不合理である。これを改善して、盛土の形状も反映すから盛土終了まで10度程暖かくなっていることがわかる。

るために影響圏内の盛土重心位置を出し、そこでの土被り

図−11の内空変位については、計測期間中一貫して１mmをもとの土被りHとするのである。これによって、本件の内外の変動しかなく、一定した増加・減少傾向も見られな

場合、方法−１による要注意範囲から方法−２による無条いことから、計測誤差のみを表していると判断した。図−12の覆工ひずみについては、全期間を通してやや圧縮側に増加傾向が見られるが、盛り立て開始後変化度増加による躯体自身の内部応力の変化の影響であろうと推察した。
上記と同様に、他の計測値についても盛土の影響と見られるような変化は認められなかった。以上の結果をもって、盛土工事によるトンネルへの影響は生じなかった事を鉄道管理者に報告した。

６．考察（近接度区分判定法の一提案）
以上、本トンネルに対し、懸念されるほどの影響が生ずる可能性は小さく、近接度としては無条件範囲に近いと事前評価し、計測管理により影響の生じないことを検証した。
この成果を踏まえ、当初、近接度の検討で要注意範囲としていた事について、別途の解釈はできなかったのか、振174

図−13 近接度判定における土被りＨのとり方こうえいフォーラム第９号／２００１．１

表−２ 土被りのとり方による近接度区分の相違

法として盛土重心位置での土被りを指標とすることを提案した。
今後、本件のようなケースに対して、省力化・コスト縮減を図る上からもマニュアル化される事が望まれよう。本論文がこのための一助となれば幸いである。
本件のような近接施工問題について、実際を検証しつつ、取り組んでいきたいと考えている。
本業務の遂行においては、担当者全員がJR西日本における鉄道工事に関する資格を取得し、身をもって現場計測に携わった。業務のアプローチとして意義あるものと顧みるものである。

件範囲に変わる。計測により実際に影響の無かったことを付記：本件については過去に他のコンサルタントが考慮し、この結果と整合する方法−２を採用することは、NATMFEMによる影響予測をしたものの、明解な判断を下より現実的であると考えるものである。

せず、客先から別途８社に対して半プロポーザル式の提案依頼があり、その中で日本工営の提案が採用されたもので７．あ と が きある。

以上、既設トンネルに対し、偏荷重載荷時の影響について予測解析を行い、計測管理を通して影響の無いことを検証した。この結果と整合を取る意味からも、近接度の判定

参考文献
１）（財）鉄道総合技術研究所：既設トンネル近接施工対策マニュアル、
pp.17-18、H.7.1

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