技報第 24 号

2007

鉄道函体アンダーピニング下に構築する開削トンネル本体工の設計
阪神高速道路(株) 神戸建設部 設計・審査グループ 新名
阪神高速道路(株) 神戸建設部 設計・審査グループ 今田

勉康博………………………………………………………………………………
要

旨

神戸山手線南伸部の大道工区交差部は，重交通道路の地下空間において，阪神高速道路の開削トンネルが神戸高速鉄道の営業線を鋭角に下越しする形で近接・交差する工区である．この特殊条件により，本工区の道路函体は，営業中鉄道函体のアンダーピニング下で構築後，鉄道函体の支持構造としても機能するため，異方向の多段配筋が必要となり，従来工区では類を見ない過密配筋となる．本稿では，この開削トンネル本体工の設計として，異方向・多段配筋に対する配筋細目の設定や，過密配筋に配慮したコンクリートの選定について述べる．
キーワード:アンダーピニング，開削トンネル，過密配筋，高流動コンクリート

はじめに

表‑1 基本条件
道路等級第２種第２級

神戸山手線南伸部の大道工区交差部は，重交通

設計速度

Ｖ＝60km/hの県道神戸明石線の地下空間において，阪神高速

車線数４車線（上下各２車線）

延長Ｌ＝136ｍ （No.263+14〜No.270+10）

横断構成

0.10+0.75+1.25+2*3.25+0.75+0.15+α

内空高さ

建築限界4.5＋道路施設保全空間0.5＝5.0ｍ

道路の開削トンネルが神戸高速鉄道の開削トンネ
ルを鋭角に下越しする形で近接・交差する工区である（図‑1,2）．この特殊条件により，本工区で（α ： 曲線・視距拡幅）

は，延長 120ｍに及ぶ営業中鉄道函体のアンダーピニング下に道路函体を構築した後，鉄道函体を

路基準 1,2)の常時・耐震設計に加え，鉄道基準 3)仮受構造から道路函体に盛替え，最終的に，道路による耐震設計を実施した．

函体が鉄道函体を支持する．本稿では，この道路函体の設計について述べる．

1‑2 横断方向の設計
図‑3 に鉄道函体盛替え・本受施工ステップを，

１．設計方針図‑4 に鉄道函体支持構造の流れを示す．鉄道函体を仮受杭から道路函体に盛替える際に，鉄道函1‑1 基本条件等体を一時的に仮受杭杭列間の道路函体で支持する

表‑1 に道路函体の基本条件を示す．

必要がある．このため，この仮受杭杭列間の道路本工区の特殊性から，道路函体の設計では，道函体の頂・底版には，本来の道路函体配筋に加え阪高単独ブロック

神高交差
ブロック

22 通り
仮受杭

阪高単独ブロック

県道神戸明石線
神戸高速鉄道１通り
仮受杭

図‑1 大道工区交差部全体平面図

図‑2 横断図（No.265）て，鉄道函体横断方向の配筋（以下，「盛替え補鉄道函体側部とＲＣ地中連続壁との間に設置した強筋」）を配置する必要があった．この盛替え補切梁部材（横揺れ防止材：図‑2）が抵抗する構造

強筋は約１年間，鉄道函体支持構造として機能す系としている．

るため，仮設時の許容応力度の割増は行わず，アンダー・ピニング設計・施工の手引き 4)に基づき設計した．
なお，鉄道函体の地震時水平荷重に対しては，1‑3 縦断方向の設計
鉄道函体との交差により，道路函体の上載荷重は縦断方向で変化するため，道路函体を縦断方向

Ａ．鉄道函体仮受工〜道路函体側部埋戻し工＜鉄道函体支持構造＞
鉄道函体仮受工
掘削工・支保工
道路函体工
置換えコンクリート工

仮受構造
（仮受杭）

道路函体側部埋戻し工
鉄道函体盛替え工

Ｂ．鉄道函体盛替え工〜本受工

鉄道函体仮受杭撤去工
道路函体工〔仮受杭箱抜部〕
鉄道函体本受工

道路函体盛替え梁道路函体 及び置換えコンクリート

図‑4 鉄道函体支持構造の流れした．

２．過密配筋部の施工性試験＜縦断図＞

2‑1 試験目的
盛替え補強筋を配置するブロック（以下，これを「神高交差ブロック」，盛替え補強筋の無いブロックを「阪高単独ブロック」：図‑1）の頂・底版は，最大２段の道路主筋の内側に，同２段（修正設計では同３段）の盛替え補強筋を配置する多段配筋となる．また，本工区はＲ＝200ｍの曲線区間にあたり，鉄道横断方向の盛替え補強筋と道路横断方向の主筋の交差角が約 15°から 45°に連続的に変化する異方向配筋となる．この過密配筋部の鉄筋組立施工性や，組立後のコンクリート

図‑3 鉄道函体盛替え・本受施工ステップの打設施工性・充てん性等を確認すべく，実物大試験体による施工性試験を実施した．
図‑5，写真‑1 に施工性試験供試体を示す．試の弾性床上の梁とみなして設計した．また，鉄道

験対象は，条件の厳しい部位として，中壁近傍函体には構造継手が設けられていないことから，（ハンチ筋有）の４段配筋部で，仮受杭箱抜き型

縦断方向の安全性に配慮し，本工区の道路函体も枠・施工目地褄型枠に接する 15−16 通り仮受杭

施工ブロック間は全て施工継手とし，一体構造と間の底版を選定した．

写真‑2 プレート定着型せん断補強筋6)盛表‑2 スターラップ施工性試験結果

え替
補
強主筋

ａ．半円形フック
２本組

ｂ．プレート定着型（１本）

ｃ．半円形・直角
フック２本組

阪高鉄筋のみ上
盛替え補強筋（１段）
面
盛替え補強筋（２段）

○

○

○

○

○

○

○

○

○

阪高鉄筋のみ○／箱抜き近傍：×○○／ハンチ筋近傍： ××○○／ハンチ筋近傍： ×

フック形状

筋
模式図

平面図

下
盛替え補強筋（１段）
面
盛替え補強筋（２段）

1

施工性の評価（神高交差ブロック）×○× ： 盛替え補強筋 ○ ： 盛替え補強筋部、箱抜き近傍で施 部、箱抜き近傍とも工不可
施工可能
阪高標準形状備考○／ハンチ筋近傍： ×× ： 盛替え補強筋の有無に係わらず、ハンチ筋近傍で施工不可
プレート定着型の定 直角フックは、鉄道
着性能は半円形フッ 構造細目規定外、クと同等以上補強筋干渉時の定着部かぶり侵入が懸念

・半円形フック ： 曲げ半径 2.5φ，フック長 8φ
・直角フック ： 曲げ半径 2.5φ，フック長 12φ

断面図
図‑5 施工性試験供試体

半円形フックと同等以上の定着性能を有する 5)プ
レート定着型せん断補強筋（ダクタイル鋳鉄製プ
レートをフラッシュ溶接法で鉄筋端部に接合（写主筋真‑2））を比較に加えた．
方向

盛替え補強筋方向

表‑2 にスターラップ施工性試験結果を示す．
試験により，盛替え補強筋のある下面配筋に対して，半円形フックは施工不可能，プレート定着型は施工可能の結果となり，プレート定着型せん断補強筋の必要性が確認された．

写真‑1 施工性試験供試体

2‑3 コンクリート施工性試験（高流動コンクリー
ト１次選定）
表‑3 にコンクリート施工性試験結果を示す．

2‑2 スターラップ施工性試験（１次選定）
標準形状の半円形フック２本組では，組立て施材料は，過密配筋に配慮しワーカビリティーの改善を図った①普通コンクリート（スランプ 18cm，工が困難と想定されたため，鋭角・直角フックや， 高性能ＡＥ減水剤使用）と，自己充てん性を有し締固め作業が不要となる②高流動コンクリートを慮し，部材の部位ごとにフック形状を選択できる選定し，この２ケースの試験を実施した．高流動ようになったことを受け，スターラップ形状の最コンクリートの自己充てん性は，ランク１（表‑6

終選定を行った．

参照）で設定し，本試験を，高流動コンクリート

表‑4 にスターラップの選定結果を示す．プレ施工指針 7)に規定する実物大模型による照査としート定着型せん断補強筋は，神高交差ブロックでて位置づけた．なお，打設時は，現場条件と同等半円形フックと同等の定着性能が必要となる，隅の圧送負荷（水平換算距離 200ｍ程度）を与えた． 角部および隅角部ハンチ端から部材高さの範囲「隅角部＋１Ｄ範囲」）に適用することと試験結果より，神高交差ブロックの頂・底版は， （以下，①普通コンクリートを基本とするが，筒先・バイした．

ブレータ挿入による打込み・締固め作業が困難であり，打設後の材料分離も確認されたため，コン表‑4 スターラップ選定結果（頂版・底版）

クリート標準示方書 8)に規定する打下し可能高さ
1.5ｍ以深は，②高流動コンクリートを適用する施工性試験 ： 鉄道構造細目に規定するフック形状(半円形・鋭角）と同等性能のものから、施工可能な形状を選択※ 神高交差ブロック ： 半円形・鋭角フックでは施工不可⇒ プレート定着型せん断補強筋の必要性を確認こととした（表‑3,③２層分割打設）．
この場合，鉄筋組立後の打継ぎが生じるが，下層がノンブリーディングの高流動コンクリートのため，基本的に打継処理（レイタンス除去）が不阪高単独ブロック

神高交差ブロック

半円形フック２本組

プレート定着型（１本）

修正詳細設計 ： 阪高指針改定を受け、隅角部+1D外のフック形状は定着性能・施工性を勘案し、適宜選択 （地震時の荷重性状を考慮し、部位ごとにフック形状選択可）※ プレート定着型せん断補強筋の適用範囲を、神高交差ブロックの隅角部＋１Ｄ範囲内 に設定

要であること，文献 9,10)によれば，無処理でも通常の打継処理と比較して打継強度の低下が認められないことから，施工可能と判断した．

阪高単独ブロック
隅角部+1D内半円形フック
２本組

３．修正詳細設計

神高交差ブロック

隅角部+1D外
阪高Ｊ筋（１本）

隅角部+1D内
プレート定着型（１本）

隅角部+1D外
阪高Ｊ筋
２本組

3‑1 スターラップ最終選定
阪高指針改定 1)により，定着性能・施工性を考
表‑3 コンクリート施工性試験結果
種 別①普通コンクリート・スランプ18cm
・高性能ＡＥ減水剤使用②高流動コンクリート・スランプフロー65cm③２層打設
・上層普通コン(②)
・下層高流動コン(①)

配合等
打設時の規定上筋上側から打設

上筋上側１箇所から打設

RL302F（30-18-20Ｌ）

ランク１高流動(30-65-20L)

1.5

高流動コン

普通 コン
（高性能）

0.8

普通 コン
（高性能）

2.3

(底版部材厚)

2.3

概 要

高流動コン

①，②の併用案−

×：コン示規定の打下し可能高さ（1.5 ○：施工指針規定の最大自由落下高○：①，②両者の基準を満足ｍ）を超過
さ５ｍを満足打設状況

鉄筋と接触し材料分離多数

強度分布

筒先直下で部分的に強度が大きい箇
ほぼ一定値
所あり

特に問題なし特に問題なし−骨材分布下方が密，上方が粗の傾向

上下の分布は均一−

水中重量

場所により大きなばらつきあり

密度差は小さく平面的にほぼ一定

−

打継処理

２層分割打設となる場合は、打継処理 プラント能力から２層分割打設が必要だが、下層が高流動コンの場合、打継面の問題はないが困難

経済性

−

×○

評

×△○

価

3‑2 配筋細目の設定（神高交差ブロック）

替え補強筋の継手も必要となる．阪高指針 1)では，(1) 鉄道函体仮受杭との取合い処理

施工目地の配力筋は重ね継手が基本であるが，当道路函体構築時に鉄道函体仮受杭の機能を確保

該目地に適用した場合，先行打設ブロック褄面かするため，仮受杭は箱抜き処理を基本とした．また，鉄道縦断方向 6ｍの仮受杭スパンに箱抜きと盛替え補強筋を配置するため，箱抜き寸法は極力小さくする必要がある．よって，鉄筋継手は機械盛替え
補強筋継手とし，箱抜き寸法は，内型枠と主筋・配力筋の取合いに配慮の上，仮受杭との離隔 300mm を確筋主保するよう設定した（杭径φ900mm の場合，箱抜き□1,500×1,500mm を基本）（写真‑3，図‑6‑1,2）．
(2) 施工目地での頂底版の継手処理施工目地では配力筋に加え，主筋と異方向の盛写真‑3 仮受杭箱抜き・頂版配筋状況

平a部

仮受杭φ900平面図

平図‑6‑1 箱抜き部頂版上面展開配筋図〔b部〕
８ブロック
８ブロック

ｂ部

施工目地に機械継手を採用

図‑6‑2 頂版上面展開配筋図〔a部〕

図‑6‑3 頂版上面展開配筋図（盛替え補強筋）〔a部〕

図‑6 配筋細目の設定（神高交差ブロック）ら，配力筋と盛替え補強筋が複数段で最大３ｍ程

表‑5 機械継手種別

度張り出し，褄部の施工が困難となる．よって，
種別

施工目地の鉄筋継手は，千鳥配置の機械継手で設

直鉄筋用

曲げ鉄筋用

・後施工側が直筋定した（図‑6‑2,3）．
適用
対象

また，後行打設ブロックの盛替え補強筋が曲げ・後施工側が曲げ加工筋・トルク導入部がナット部に限定
・ナット締付の代わりに、鉄筋のされ、鉄筋を回転させないで接回転によるトルク導入が可能
続可能

加工筋の場合，鉄筋を回転させて接続する標準タイプの機械継手では接続出来ないため，鉄筋を回D13〜D32適用タイプ

D13〜D35適用タイプ

転させないで接続できる機械継手を採用した（表概要図‑5）．
3‑3 高流動コンクリート最終選定
神高交差ブロック頂・底版下層の高流動コンク

表‑6 自己充てん性のランク

リートについて，施工性・経済性に配慮し，自己ランク充てん性ランクの検討を行った．
高流動コンクリート施工指針 7)によると，自己

ランク１

ランク２

複雑な断面形
自己充てん性を 状，断面寸法の有する対象
小さい部材または箇所

充てん性ランクは，最小鋼材あき・鋼材量の構造物条件に基づき設定される（表‑6）．本工区は，構造物の条件（最小鋼材あき）※１

・最小鋼材あき：115mm(中壁主筋間隔)−D38(最大径)＝77mm →ランク２相当

構造物の条件（鋼材量の目安）※２・鋼材量：最大 400kg/ｍ３程度 →ランク１相当

ランク３

下記の最小鋼材 配筋量の少ないあきの鉄筋コンク 部材または箇リート構造物また 所，無筋の構造は部材物

35〜60mm60〜200mm

200mm

程度

程度

程度

350kg/ｍ３

100〜350kg/ｍ３

100kg/ｍ３以上

以下7)

土木学会高流動コンクリート施工指針 より引用・編集※１ 「2.2 自己充てん性」の条文規定となり，ランク１と２の境界領域と捉えられる．

※２ 同解説文の記載事項

一般的に，自己充てん性ランクが高いほど，材料分離抵抗性を発揮させるため，配合中の微粉末量（セメント＋混和材）は増加，粗骨材量は減少する．即ち，材料単価は，ランク１の方がランク２より高い傾向にある．また，材料分離抵抗性が大きくなると，打設時の圧送負荷は増大するため，長距離配管が必要な本工区では，必要以上の自己充てん性が施工性の低下を招く恐れがある．
以上をふまえ，ランク２配合について，実物大試験体による自己充てん性の追加試験を実施した．
表‑7 にランク１と２の配合比較表を示す．

写真‑4 骨材分布確認状況

試験の結果，コンクリートの充てん性，骨材分

表‑7 試験配合比較表（ランク１，２）
自己充てん性ランク12

水セメント比

空気量単位
水粉体
粗骨材
容積比
絶対容積（％）（％）（ｍ /ｍ ）

３50.0

4.5

50.0

4.5

細骨材
容積比

細骨材率（％）（％）（％）

0.28080.043.351.10.315

85.043.947.1

３３単位量（kg/ｍ ）水セメント

混和材 細骨材① 細骨材② 粗骨材 混和剤① 混和剤②

低熱ポルト
ラ ン ド（Ｌ）

石灰石
微粉末

海砂

砕砂

砕石

高性能AE
減水剤

170

340

2915262267318.960.170

165

330250505

2178228.70.1657)※ 両配合とも、 併用系高流動コンクリート に分類される（使用材料による分類 ）増粘剤

布（写真‑4），施工性等の問題が認められなかっ謝辞：本工区は，神戸高速鉄道㈱委託工事との連たことから，高流動コンクリートの自己充てん性携のもと事業を進めており，平成 19 年 10 月末には道路函体工を概成し，12 月現在，置換えコンク

ランク２で設定した．図‑7 に神高交差ブ

ロックのコンクリート選定結果を示す．

リートの施工中である．同社を始めとする関係各位のご指導・ご協力に対し深く感謝の意を表す．
参考文献

図‑7 コンクリート選定結果（神高交差ブロック）

1) 阪神高速道路公団：開削トンネル設計指針，2005.9.
2) 阪神高速道路公団：開削トンネル設計耐震指針(案)，1999.11.
3) 鉄道総合技術研究所：鉄道構造物設計標準・同解説
耐震設計，1999.10.
4) 鉄道総合技術研究所：アンダー・ピニング 設計・施工の手引き，1987.9.
5) 古市他: プレートを用いた新しいせん断補強鉄筋，鹿島技術研究所年報第 53 号，2005.9.
6) プレート定着型せん断補強鉄筋「J フットバー」ＨＰ
7) 土木学会：コンクリートライブラリー93 高流動コン
クリート施工指針，1998.
8) 土木学会：コンクリート標準示方書 施工編，2002.
9) 小松原,早川他: 高流動コンクリートの打継強度に関する一実験, 土木学会第 49 回年次学術講演会. Ⅴ pp.
378-379, 1994.
10) 河井,黒田: 高流動コンクリートの打継強度に関する実験的研究, 土木学会第 49 回年次学術講演会. Ⅴ pp.
380-381, 1994.

DESIGN OF CUT AND COVER TUNNEL CONSTRUCTION BENEATH THE
UNDERPINNING OF SUBWAY TUNNEL
Yasuhiro IMADA and Tsutomu NIINAThe Ohmichi tunnel section of the Hanshin Expressway Kobe Yamate Route (southextension) is where the route crosses under an underground tunnel of the Kobe Kousoku
Railway beneath a heavy traffic road on the ground surface. Because of this special
condition, the cut and cover tunnel of the expressway needs to be constructed beneath theunderpinning of the operating subway tunnel and is expected to support it when completed.
This report describes special considerations given to bar arrangement and determination ofconcrete specifications appropriate for the closely placed rebars.

今田 康博

阪神高速道路株式会社
神戸建設部 設計・審査グループ
Yasuhiro Imada

新名 勉

阪神高速道路株式会社
神戸建設部 設計・審査グループ
Tsutomu Niina