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土木学会第59回年次学術講演会（平成16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
東京地下鉄株式会社 正会員 藤木育雄
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，トータル約 2.6ｋｍ区間でＮＴＴの通信用トンネル(以下，とう道という)ルートに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．
本報告は，区間のうち，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．開削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 296m 区間の内，渋谷側 78.2m と池袋側 100.0m の駅両端を開削工法で施工し，そこからシールド工法により駅舎部の地下鉄軌道階を建設するものである．とう道は，新設する駅舎部直上に併行しており，駅舎部両端での開削内では完全に露出されることになる．そのため，とう道露出後，とう道以深を掘削する前に，とう道を所定の位置に保持し，現状の機能を保持するための吊り防護が行われる．

池袋側

渋谷側
130m

縦断方向センサ

110m

15m×9=120m
Ⅰ

とう道計測区間Ｂ 光ファイバセンサ設置概要

横断方向センサⅡ

15m×8=105m
ⅢⅣ
Ⅴ

Ⅵ

Ⅶ

Ⅷ

とう道計測区間Ａ 光ファイバセンサ設置概要

図 1 とう道・駅舎部縦断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 の設置概要で示すよう

道縦断方向の軸ひずみ（5ｍ区間毎）と横断方向の水平・鉛直変位(内空変位)を計測するため，図 2 に示す
ようにとう道断面位置に光ファイバセンサ(B-OTDR)を設置している．とう道計測の管理値は，図 2 のとう道諸元をもとに，縦断方向に対しては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している．なお，現在の工事進捗は計測区間Ａ，Ｂ双方でとう道が一部露出し，とう道の吊り防護が行われている状況である．
キーワード
連絡先

計測項目
とう道
縦断方向

とう道縦断方向ひずみ2350mm(計測区間Ｂ)で実施している．各計測区間では，とうNTTとう道緒元セグメント形式：鋼製セグメント（SS41A)
セグメント外径：2850mm
セグメント幅 ： 750mm
主桁本数:3本
主桁高： 125mm
主桁厚:7mm
スキンプレート：2mm
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2850mmに掘削によって露出する渋谷側(計測区間Ａ)と池袋側

とう道水平内空変位
とう道鉛直内空変位

管 理 値
１次管理値 ２次覆工コンクリートのクラック
引張歪 ２次管理値 許容管理値の６０％
許容管理値 継手ボルトの長期許容引張応力相当
１次管理値 許容管理値の６０％
圧縮歪許容管理値 ２次覆工コンクリートの圧縮破壊相当
１次管理値 ２次覆工コンクリートのクラック

許容応力100μ2N/mm2300μ550μ120N/mm2550μ900μ21N/mm2±1mm
水平 -5mm<X<2mm2
鉛直 -2mm<Y<5mm 2N/mm

２次管理値 許容管理値の６０％
とう道内空変位
横断方向
水平 -8mm<X<3mm2
許容管理値 初期状態から長期許容応力に至る変位
鉛直 -3mm<Y<8mm 140N/mm

図 2 とう道の諸元および管理値

近接施工，光ファイバ，Ｂ－ＯＴＤＲ，開削トンネル，計測管理〒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‑335‑

TEL03-5800-9751

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土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）
24000

ｽﾃｯﾌﾟ①～③完了後

掘削前

ｽﾃｯﾌﾟ④完了後掘削ｽﾃｯﾌﾟ①:H15.10

5290

Toc

掘削ｽﾃｯﾌﾟ⑤:H16.3

縮み（水平）

2400

掘削ｽﾃｯﾌﾟ④:H16.2

tg

2550 1650
600

東電（φ1600）

tc

ＮＴＴ（φ2850）

1.5

4800

掘削ｽﾃｯﾌﾟ③:H16.1

8100

6500

3800

blm

ｽﾃｯﾌﾟ⑤完了後伸び（鉛直）

掘削ｽﾃｯﾌﾟ②:H15.12

一次管理値

1.0

→

Tog

33770

→

→
→

5000

→

変位量 (mm）

4210

Tos

5000

→

kac1

鉛直変位

0.5
0.0
-0.5

水平変位
一次管理値

→
→

kas1

4000

→

-1.0

3770

→

-1.5

ｽﾃｯﾌﾟ①→
→
→
→
→
→

10/1

3000以上→11/1

ｽﾃｯﾌﾟ②12/2ｽﾃｯﾌﾟ③1/2

ｽﾃｯﾌﾟ④2/2

ｽﾃｯﾌﾟ⑤3/4

施工日（H15.10.1～H16.3.24)

構築幅 22000
掘削幅 22380

図 4 とう道内空変位量(測点Ⅳ)の経時変化

図 3 とう道計測区間 A の開削進捗横断面図

３．計測結果とう道計測区間Ａの開削進捗を図 3 の横断面図に示す．図に示⑤す開削ステップ①～⑤は，１ヶ月毎の掘削進捗である．ステップ
引張り
掘削進捗縦断図面
300⑤は，部分掘削となっている．開削部中央付近の 33ｍ間では，200とう道が露出し，次掘削の為のとう道の吊り防護を実施している．
一次管理値
掘削ｽﾃｯﾌﾟ①
100
掘削ｽﾃｯﾌﾟ②
とう道内空変位 図 4 は，計測区間Ａの開削部中央(測点Ⅳ)位置
掘削ｽﾃｯﾌﾟ③0
掘削ｽﾃｯﾌﾟ④
掘削ｽﾃｯﾌﾟ⑤のとう道内空変位量の経時変化を示したものである．ステップ①-100
一次管理値～③までの掘削による内空変位は少なく，ステップ④の掘削(と-200
土留め壁
土留め壁
-300
う道上部 2.4ｍ間の掘削)からの変位が大きい．とう道は，ステ
圧縮 020406080
100120距離 (m)
ップ④掘削により，縦長(最大鉛直＋0.9mm，水平－0.9mm)に変形
池袋側
渋谷側(a) 上部のひずみ分布引張りし，ステップ④完了とともに収束している．また，ステップ⑤か300
らは，とう道側部周辺の掘削に伴う側方荷重の減少により，とう200
一次管理値
掘削ｽﾃｯﾌﾟ①
道の形状がほぼ初期状態まで回復している．
100
掘削ｽﾃｯﾌﾟ②
掘削ｽﾃｯﾌﾟ③
とう道縦断ひずみ 図 5 は，各ステップの掘削が完了した時点の0
掘削ｽﾃｯﾌﾟ④
掘削ｽﾃｯﾌﾟ⑤-100
とう道縦断方向 5ｍ毎の軸ひずみ分布を示すものである．横軸は，一次管理値-200
とう道縦断距離を示す．ステップ①～④までの掘削によるとう道
土留め壁
土留め壁
-300
縦断方向のひずみは，褄部付近で若干の引張が見られるが開削域
圧縮 020406080
100120距離 (m)
全体で発生ひずみが少ない．褄部付近の引張ひずみは，土留壁に池袋側渋谷側(b) 下部のひずみ分布
とう道のリバウンド変位が抑制されたことによって生じたもの
吊り防護影響リバウンド影響と考える．ステップ⑤では，褄部以外で新たに引張ひずみの変曲点が生じている．これは，部分掘削端部で生じたもので，部分掘掘削前
削による偏荷重と吊り防護による支点曲げの影響と考える．とう
土留め壁
土留め壁
道のひずみ分布は，褄部とひずみ部分掘削端部を除き全圧縮であ掘削ｽﾃｯﾌﾟ⑤完了後の変形模式図
図 5 縦断方向のひずみ計測結果
り，下部の圧縮ひずみが上部より大きい(負曲げ状態)．以上より，ステップ⑤の時点におけるとう道縦断変位は，図 5 の変形摸式図に示すような変位分布であると考える．
４．まとめ
ステップ①～⑤までの掘削が進んだとう道の内空変位は，一次管理値の範囲（最大値 0.9mm）である．縦断方向ひずみは，褄部と部分掘削端部で一次管理値を越えた状況にある．そのため，事前にひずみ増加を予測した防護ネットによる対策と定期的なクラックの調査を実施している．しかし，今後の褄部の挙動や部分掘削および吊り防護施工時には，更に慎重な施工と管理が必要と考える．
光ファイバセンサによる計測管理は，代表断面・点計測と比べ，とう道管理区間全体の状況(特に縦断方向)を把握するのに有効である．今後は，計測データの解析を行い，とう道変状の詳細な分析を行う予定である．
ひずみ量 (μ）

ひずみ量 (μ）①②③④＜参考文献＞
1)藤木，栗原，市川，和内，ら他：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
2)松下，鎌田，奥野，積，ら他：光ファイバセンサを用いたトンネル監視システム，第 37 回地盤工学研究発表会講演集 p1663～p1664‑336‑