低土被り区間のトンネル施工の問題と対策
くまさか－熊坂トンネル－
九州支店

土木工事部

大塚正

東京土木支店

土木工事部

伊東高士

東京土木支店

土木工事部

太田有一

大阪支店

土木工事部

小林正憲

が原因で I 期線が変状をきたした場合，対策等を行うために

１．はじめに
熊坂トンネルは，長野県中野市北西部に位置する斑尾山南長期間通行止めを余儀なくされ社会的影響が大きい．

山麓の標高 500m 付近を東西方向に通過する II 期線トンネル②I 期線覆工コンクリートにクラックがあり，湧水が見られである（図－１参照）．地質は，新第三紀層の大川層および第ることから覆工背面の地盤劣化が考えられ掘削の影響で顕著

四紀層の飯綱火砕岩層からなり地層は，ほぼ全線に亘りトンな挙動を示す可能性がある．

ネル軸に対して 45°方向に伸びている，傾斜は 80°程度と著し③I 期線施工中において大川層で天端崩落が発生しており，く褶曲している．本トンネルの低土被り区間は，延長 70m で当該区間で崩落危険性を孕む同地層の出現が予測されている．

弾性波速度 0.5～1.8km/sec の大川層の風化帯に位置し，当初④ボーリング調査結果から地山の風化が顕著な未固結地山

設計で施工が難航すると予想される D 地質と判断している．

であり，地下水位はトンネル天端から+3m 上方に位置し，集当該区間は，トンネル掘削時のグランドアーチ効果が期待中湧水等が懸念される厳しい地質条件と判断される．

できず，II 期線掘削に伴う地山緩みが I 期線へ及ぼす影響をⅠ期線

Ⅱ期線懸念し，当初設計の先受け工を照査した．
ボーリング 14.0m（孔内傾斜計）果について報告する．

ボーリング 9.0m

(地下水位計測)
クラックゲ－ジレ－ザ－距離計

計測工Ａ

直接影響領域

STA.210+82

図－２30.0

6.6採用する過程で抽出した問題点および実施工の内容および結11.5

本稿では，追加変更した掘削方法・支保構造・補助工法を間接影響領域

STA.210+60

低土被り部トンネル断面図

４．低土被り区間対策工の施工方針
施工による問題発生を未然に防止するためには「地下水のN影響も含めたトンネル地質予測と状況に応じた対応策の比較検討と選定」を予め行うことが重要である．補助工法の採用

図－１

熊坂トンネル位置図

２．工事概要工事名：上信越自動車道 熊坂トンネル工事
工事場所：長野県中野市大字永江地内

方針は，II 期線の切羽・地質状況と計測結果，地質予測および I 期線の地質・変位データを総括的に判断し効果的なものを実施する方針とした．
4.1 掘削・補助工法①地質予測，②切羽鏡面安定 ，③地表面沈下・内空変位の発注者：東日本高速道路株式会社 新潟支社

変位抑制 を切羽状況や変位状況等の計測結果を判断した上施工者：（株）ピーエス三菱・北野建設（株）JV

で①～③の対策を組み合わせて対処する方策を検討した．

工事内容：延長 L=974m
トンネル延長 801m（最大掘削断面積 104.8m2）
掘削工法：NATM（New Austrian Tunneling Method）
上半先進ベンチカット工法
工期：平成 17 年 6 月 22 日～平成 19 年 12 月 8 日①水抜きボーリングで前方の地山の地質・硬軟を判定．
ボーリングを実施し地質予測の基礎データを取得．
②リングカット，高強度吹付けコンクリート(鏡・1 次吹付け)，鏡ボルトの採用．削孔水低減のため NJD（NonJamming Drilling）工法（泡削孔）を採用．
③注入式長尺鋼管フォアパイリング(AGF 工法：All Ground

３．低土被り区間施工上の問題点①供用中の I 期線トンネルと近接施工のため，II 期線施工Fasten)，初期材齢強度に優れる高強度吹付けコンクリー
ト(吹付けインバート・上半仮吹付けインバート)の採用．

補助工法である AGF は，先受け範囲を事前の FEM 解析結

4.2 地下水位対策工
切羽前方への水抜きボーリングの実施や沢部滞水箇所に排果により当初予定した写真－２に示す 120°打設（鋼管 N=27水トレンチ設置を行い，可能な限り低土被り区間の地下水位本／シフト）から 90°打設(鋼管 N=19 本／シフト)とし合計を施工前に低下させ，トンネル掘削時の湧水影響を低減する．

1,200 万円のコスト低減を図った．計測結果は，II 期線坑内変4.3 計測工位観測では天端沈下の区間最大値 14.2mm，地表面沈下観測

計測工は，I 期線トンネルや周辺地山の挙動把握，支保構造の区間最大値 19.4mm，また I 期線内空変位観測も 1mm 未満の効果や妥当性の判断などトンネルの安定性を確認するためで管理レベル I 以内での収束，地中変位観測では横断方向に重要であり，表－１の方針で進めた．計測工で採用してい5.5mm，縦断方向 1.4mm と微量な変位量であり地山の緩みをる管理基準は，II 期線施工に先立って，地質状況や I 期線施極力抑えた施工結果と捉えることができる．

工実績等から設定した．
表－１

計測工項目数量

観測内容

II 期線坑内変位観測

5m 毎

坑内天端沈下・内空変位を 5m 間隔で 2 回/日
計測．蓄積データを用いて最終変位量を推定し管理基準値で管理する．

地表面
沈下観測

5m メッシュのグリッドで掘削に伴う地表面沈
53 箇所 下および水平変位を経時的に計測．管理基準値で管理する．

地下水位変動観測

5 箇所

地中変位観測I 期線内空変位観測

沢底中軸となる STA210+60 ラインにそって，II 期線を跨ぐ形で地下水位観測を経時的に計測．

写真－２

AGF 工法（左:120°，右:90°)

６．まとめ
今回，供用線が近接する低土被り区間の施工について報告した．結果は，AGF およびインバートの早期閉合が十分な効

1孔I・II 期線の中間に設置し，孔内傾斜計により微量な地中変位を経時的に計測．

果を示し，必要最小限の補助工法で工費低減の目的は達成したことである．今後は，掘削進度を下げない施工法の選択が3 箇所

I 期線への影響を直接的に監視するために I 期線側壁に設置したレーザー距離計で経時的に覆工コンクリートの挙動を計測．管理基準値で管理する．

た．問題点は早期閉合を重視したため工程が 30 日程度増加し必要である．今回の施工事例は，単独トンネルであれば従来の安全性を主眼とした補助工法併用施工に対し，II 期線トンネルの特徴である I 期線掘削時の地質・水・変位・変状デー

５．実施施工概要

タという情報を最大限利活用することでコスト低減を図りつ

切羽地質は，写真－１に示すように油目が顕著で非常に脆つ低土被り区間を施工したものである．供用線および施工の弱な泥岩や亀裂間隔が小さく風化が進行した砂岩層が主体の安全性を十分に検討し日々の検証を行ってきた結果，顕著な中に薄層の砂礫層を狭在するものであった．施工は，多種の挙動を発生させずに当該区間を掘削することが出来，平成 19

計測工を組み合わせた監視体制のもと慎重に進めた．地表面

年 4 月に無事トンネル貫通を迎えることができた．本報告が沈下および内空変位の先行変位を効果的に抑制し，トンネル同種工事の参考となれば幸いである．

掘削による地山の緩み範囲を小さくするための補助工法はAGF を採用することとし，延長は最小土被り部を含む 27m（3シフト）を行った．掘削時の鏡面安定対策は，リングカット，鏡吹付け（通常強度），水抜きボーリング（φ75 L=24m N=8）等を用い，特にロックボルトおよびフォアパイリング打設の削孔作業水が切羽に及ぼす影響を減らすため NJD 工法を採用した．これは，砂質系小礫箇所等の削孔時の孔壁閉塞対策としても有効であった．また，下半切羽との最小ベンチ長 3mまでインバートコンクリートを打設し早期閉合を進めた．
写真－３

長野側（貫通側）坑口を望む

Key Words：低土被り，NATM，AGF，近接施工，グランドアーチ，NJD

写真－１

切羽写真

大塚正伊東高士太田有一

小林正憲