JP2017172280A - 本体覆工壁およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性と防水性に優れた本体覆工壁およびその施工方法を提供する。【解決手段】施工予定の地中空洞１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネル１８を所定間隔で配列した状態で先行施工し、この先行トンネル１８間の地山Ｇを改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンＲを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して施工される本体覆工壁であって、本体覆工壁２２の内面と外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻２６Ａ、２６Ｂと、この鋼殻２６Ａ、２６Ｂに囲まれた領域Ｓに設けられるコンクリート２８とを備えるようにする。【選択図】図８

Description

本発明は、例えば道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞を施工する際に地中空洞の外側周囲に先行施工される本体覆工壁およびその施工方法に関するものである。

従来、未固結地盤の都市圏における道路トンネルの施工に際しては、地表および地中の既存構造物に対する悪影響を回避するべく地山に対する高度の支保性能が要求され、また施工中および完成後の止水性能と地下水保全性能が高度に要求されることから、一般にシールド工法が採用されている。

道路トンネルをシールド工法により施工する場合、本線トンネルの他にランプトンネルを設け、それら双方のトンネルを要所にて接合して分岐合流部を施工する必要があるが、そのような分岐合流部の施工は必ずしも容易ではない。すなわち、本線トンネルおよびランプトンネルはそれぞれ在来のシールド工法により地山を安定に支保し、また止水性を確保しつつ支障なく施工できるが、分岐合流部では断面を漸次変化させつつ双方のシールドトンネルどうしを接合する必要があることから、分岐合流部の施工に際しては在来のシールド工法をそのまま適用できるものではなく、何らかの補助工法の採用が不可欠である。

そのため、大規模な道路トンネルにおける分岐合流部の施工に好適な工法として、例えば特許文献１、２に示されるトンネル工法が提案されている。例えば特許文献１は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルとをいずれも在来のシールド工法により施工するとともに、それらの分岐合流部の外側に沿ってルーフシールドトンネル（外殻シールドトンネル）を所定間隔で密に配列した状態で施工し、それらルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結せしめて安定な凍土を造成したうえで、ルーフシールドトンネル間を掘削して各ルーフシールドトンネルどうしを一体に連結する形態で一連の本体覆工壁を施工し、しかる後に本体覆工壁の内側を掘削して分岐合流部を構築するものである。

特開２０１１−１８４８９９号公報 特開２００７−２１７９１１号公報

ところで、上記の本体覆工壁（例えば壁厚２ｍ程度）は通常、図９に示すように、現場で型枠１と鉄筋２を組んでコンクリート３を流し込む現場打ち工法により施工されている。この場合、隣り合う外殻シールドトンネル４間に掘削形成された狭い導坑５（例えば高さ２〜４ｍ程度）の中で配筋作業を行う必要があり、施工性が低いという問題があった。また、完成後には高い水圧が本体覆工壁６に作用するが、これによる漏水の発生を確実に防ぐため、本体覆工壁６の外周側に防水層を別途設けるなどの防水対策が必要であった。このため、施工性と防水性に優れた本体覆工壁が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁およびその施工方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る本体覆工壁は、施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、この先行トンネル間の地山を改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して施工される本体覆工壁であって、本体覆工壁の内面と外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻と、この鋼殻に囲まれた領域に設けられるコンクリートとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の本体覆工壁は、上述した発明において、鋼殻は、コンクリートと一体化するためのリブと孔あき鋼板ジベルとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の本体覆工壁は、上述した発明において、コンクリートの内部に設けられるせん断補強用の鉄筋をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る本体覆工壁の施工方法は、上述した本体覆工壁を施工する方法であって、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻を施工予定の本体覆工壁の内面と外面に設けた後、この鋼殻に囲まれた領域にコンクリートを打設することを特徴とする。

また、本発明に係る他の本体覆工壁の施工方法は、上述した発明において、鋼殻に囲まれた領域にせん断補強用の鉄筋を設けた後、コンクリートを打設することを特徴とする。

本発明に係る本体覆工壁によれば、施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、この先行トンネル間の地山を改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して施工される本体覆工壁であって、本体覆工壁の内面と外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻と、この鋼殻に囲まれた領域に設けられるコンクリートとを備えるので、本体覆工壁は鋼殻とコンクリートの合成構造となり、コンクリート内部に配筋するべき鉄筋を省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻がコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。また、孔あき鋼板ジベルを用いることにより、鋼殻が補強されるだけでなく、鋼殻とコンクリートを一体化する場合において通常用いられるスタッドジベルが不要となる。さらに、外面に設置される鋼殻によって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の本体覆工壁によれば、鋼殻は、コンクリートと一体化するためのリブと孔あき鋼板ジベルとを備えるので、鋼殻とコンクリートの一体化を図ることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の本体覆工壁によれば、コンクリートの内部に設けられるせん断補強用の鉄筋をさらに備えるので、せん断抵抗力を高めることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る本体覆工壁の施工方法によれば、上述した本体覆工壁を施工する方法であって、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻を施工予定の本体覆工壁の内面と外面に設けた後、この鋼殻に囲まれた領域にコンクリートを打設するので、本体覆工壁は鋼殻とコンクリートの合成構造となり、コンクリート内部に配筋するべき鉄筋を省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻がコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。さらに、外面に設置される鋼殻によって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁の施工方法を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の本体覆工壁の施工方法によれば、鋼殻に囲まれた領域にせん断補強用の鉄筋を設けた後、コンクリートを打設するので、せん断抵抗力を高めることができるという効果を奏する。

図１は、分岐合流部の施工方法の概略説明図である。 図２は、分岐合流部の横断面図である。 図３は、分岐合流部の平断面図である。 図４は、分岐合流部の施工方法の手順を示す図である。 図５は、本発明に係る本体覆工壁およびその施工方法の実施の形態を示す横断面図である。 図６は、本発明に係る本体覆工壁の鋼殻の内面を示す斜視図である。 図７は、本発明に係る本体覆工壁の鋼殻の外面を示す斜視図である。 図８は、本発明に係る本体覆工壁およびその施工方法の実施の形態を示す断面斜視図である。 図９は、従来の本体覆工壁の一例を示す横断面図である。

以下に、本発明に係る本体覆工壁およびその施工方法の実施の形態について、道路トンネルの分岐合流部の外側周囲に先行施工される本体覆工壁に適用する場合を例に取り、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（分岐合流部の施工方法）
まず、本発明に係る本体覆工壁およびその施工方法が適用される分岐合流部（地中空洞）の施工方法について説明する。

図１〜図３に示すように、この分岐合流部の施工方法は、本線シールドトンネル１０およびランプシールドトンネル１２を包含する分岐合流部１４の掘削予定位置の外側に、小口径の外殻シールド機１６を使って予め複数の外殻シールドトンネル１８（先行トンネル）を配列した状態で施工することにより、それら外殻シールドトンネル１８によって分岐合流部１４の掘削予定位置を取り囲む外殻体２０を構築し、この外殻体２０の内側の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。

より具体的には、まず、図４（１）に示すように、本線シールドトンネル１０を在来のシールド工法により地山を安定に支保し、止水性を確保しつつ施工する。同様に、本線シールドトンネル１０の隣に図示しないランプシールドトンネル１２を在来のシールド工法により施工する。続いて、施工予定の分岐合流部１４の軸方向（本線シールドトンネル１０が延在するトンネル軸方向と平行な方向）の後端部（始端部）となる本線シールドトンネル１０の外周に大径の地中発進基地Ｂを構築する。地中発進基地Ｂは、分岐合流部１４の外殻体２０をなす外殻シールドトンネル１８を掘進する小口径の外殻シールド機１６を発進するための基地である。なお、本実施の形態では本線シールドトンネル１０の直径が例えば１６ｍ程度、ランプシールドトンネル１２の直径が例えば１１ｍ程度、分岐合流部１４の直径が３２ｍ程度であることを想定している。

次に、図４（２）に示すように、地中発進基地Ｂから外殻シールド機１６を発進させ、施工予定の分岐合流部１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の小径（例えば直径４ｍ程度）の外殻シールドトンネル１８を所定間隔で配列した状態で施工する。

次に、図４（３）に示すように、この外殻シールドトンネル１８間の地山を凍結工法や薬液注入工法などにより改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して本体覆工壁２２を形成し、さらに、図３に示すように、本体覆工壁２２の両端となる部分にそれぞれ褄壁２３Ａ、２３Ｂを形成することによって外殻体２０を構築する。図４（４）に示すように、この外殻体２０によって囲まれた領域の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。このようにして図４（５）に示すような道路トンネル用の分岐合流部１４が完成する。なお、図３中の符号２５Ａは、褄壁２３Ａを構築する場合に必要となる凍結壁であり、符号２５Ｂは、凍結壁２５Ａおよび本体覆工壁２２によって囲まれる領域に構築した未凍結地盤改良部分である。

（本体覆工壁）
次に、上記の施工方法に適用される本発明に係る本体覆工壁について説明する。

図５に示すように、本発明に係る本体覆工壁２２は、分岐合流部１４に近い側の内面と遠い側の外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねた曲面パネル状の鋼殻２６Ａ、２６Ｂと、この鋼殻２６Ａ、２６Ｂに囲まれた内部領域Ｓに設けられるコンクリート２８と、このコンクリート２８の内部に設けられ、せん断抵抗力を高めるためのせん断補強用の鉄筋３０とを備える。

なお、外殻シールドトンネル１８の各覆工セグメント３２内には、両側の切開き部を補強する柱部材３４と梁部材３６からなる四角形状の補強材が設けられている。

図６および図７は、鋼殻２６Ｂの概略図である。鋼殻２６Ａについても、曲面パネルの膨らむ向きが異なる以外はこれと同様の構造となる。これらの図に示すように、鋼殻２６Ａ、２６Ｂは、コンクリート２８と一体化するための複数のリブ３８と、孔あき鋼板ジベル（ＰＢＬ）４０とを備えた曲面状の鋼板で構成されており、コンクリート用型枠を兼ねている。各リブ３８には複数の貫通孔が開けられており、各貫通孔には鉄筋４２が挿通してある。これにより孔あき鋼板ジベル４０が構成されている。孔あき鋼板ジベル４０には図示しないせん断補強用の鉄筋３０が定着される。せん断補強用の鉄筋３０は孔あき鋼板ジベル４０の孔を利用して定着すればより効率よく確実に定着が行える。鋼殻２６Ａ、２６Ｂはそれぞれ複数のボルト４４によって面方向に相互に連結される。接続部には調整プレート４６を適宜設けることができる。なお、図には、各セグメントの切開き部に設けられる補強材としての柱部材３４の端部も合わせて示してある。

本実施の形態によれば、本体覆工壁２２は鋼殻２６Ａ、２６Ｂとコンクリート２８の合成構造となり、コンクリート２８内部に配筋するべき鉄筋を低減もしくは省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁２２を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻２６Ａ、２６Ｂがコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。さらに、外面側に設置される鋼殻２６Ｂによって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁２２を提供することができる。

（本体覆工壁の施工方法）
次に、本発明に係る本体覆工壁の施工方法について説明する。

上述したように、本発明は、図８に示すように、施工予定の分岐合流部１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の外殻シールドトンネル１８を所定間隔で配列した状態で先行施工し、凍結管４８等により周辺地山Ｇを改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンＲを形成した後、隣り合う外殻シールドトンネル１８間の本体覆工壁施工予定領域を掘削して本体覆工壁２２を構築する場合に適用される。

より具体的には、まず、外殻シールドトンネル１８の各覆工セグメント３２内に柱部材３４と梁部材３６からなる四角形状の補強材を設けた後、覆工セグメント３２の両側部分を切開き、隣り合う外殻シールドトンネル１８間を掘削して導坑５０を作る。続いて、この導坑５０と外殻シールドトンネル１８内に複数枚の鋼殻２６Ａ、２６Ｂを搬入して組み立て、内外面をなす所定の位置に固定する。ここで、導坑５０と外殻シールドトンネル１８内への鋼殻２６Ａ、２６Ｂの搬入は専用の資機材搬送装置を利用し、特殊なマグネットで把持する構成としてもよい。これにより、型枠と鉄筋が組み立てられた状態となる。そして、鋼殻２６Ａ、２６Ｂに囲まれる内部領域Ｓに、せん断補強用の鉄筋３０等を配筋してコンクリート２８を打設する。この際、せん断補強用の鉄筋３０は孔あき鋼板ジベル４０の孔を利用して定着すればより効率よく確実に定着が行える。以降、この作業をさらに隣の外殻シールドトンネル１８に対しても適用して本体覆工壁２２を施工していくことになる。

本実施の形態によれば、本体覆工壁２２は鋼殻２６Ａ、２６Ｂとコンクリート２８の合成構造となり、コンクリート２８内部に配筋するべき鉄筋を低減もしくは省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁２２を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻２６Ａ、２６Ｂがコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。さらに、外面側に設置される鋼殻２６Ｂによって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁の施工方法を提供することができる。

以上説明したように、本発明に係る本体覆工壁によれば、施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、この先行トンネル間の地山を改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して施工される本体覆工壁であって、本体覆工壁の内面と外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻と、この鋼殻に囲まれた領域に設けられるコンクリートとを備えるので、本体覆工壁は鋼殻とコンクリートの合成構造となり、コンクリート内部に配筋するべき鉄筋を省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻がコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。さらに、外面に設置される鋼殻によって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁を提供することができる。

また、本発明に係る他の本体覆工壁によれば、鋼殻は、コンクリートと一体化するためのリブと孔あき鋼板ジベルとを備えるので、鋼殻が補強されるだけでなく、通常用いられるスタッドジベルを用いることなく鋼殻とコンクリートの一体化を図ることができる。

また、本発明に係る他の本体覆工壁によれば、コンクリートの内部に設けられるせん断補強用の鉄筋をさらに備えるので、せん断抵抗力を高めることができる。

また、本発明に係る本体覆工壁の施工方法によれば、上述した本体覆工壁を施工する方法であって、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻を施工予定の本体覆工壁の内面と外面に設けた後、この鋼殻に囲まれた領域にコンクリートを打設するので、本体覆工壁は鋼殻とコンクリートの合成構造となり、コンクリート内部に配筋するべき鉄筋を省略することができる。この結果、本体覆工壁施施工予定領域の内部で主筋や配力筋を組む必要がなくなるので、本体覆工壁を施工する作業効率が向上する。また、鋼殻がコンクリート用型枠を兼ねるので型枠の撤去は不要となり、作業効率が向上する。さらに、外面に設置される鋼殻によって信頼性の高い防水層が形成されるため、将来の漏水リスクを低減することができる。したがって、施工性と防水性に優れた本体覆工壁の施工方法を提供することができる。

また、本発明に係る他の本体覆工壁の施工方法によれば、鋼殻に囲まれた領域にせん断補強用の鉄筋を設けた後、コンクリートを打設するので、せん断抵抗力を高めることができる。この際、せん断補強用の鉄筋は孔あき鋼板ジベルの孔を利用して定着すればより効率よく確実に定着が行える。

以上のように、本発明に係る本体覆工壁およびその施工方法は、道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞を施工する際に地中空洞の外側周囲に先行施工される本体覆工壁に有用であり、特に、本体覆工壁の施工性と防水性を向上するのに適している。

１０ 本線シールドトンネル
１２ ランプシールドトンネル
１４ 分岐合流部（地中空洞）
１６ 外殻シールド機
１８ 外殻シールドトンネル（先行トンネル）
２０ 外殻体
２２ 本体覆工壁
２３Ａ，２３Ｂ 褄壁
２５Ａ 凍結壁
２５Ｂ 未凍結地盤改良部分
２６Ａ，２６Ｂ 鋼殻
２８ コンクリート
３０ 鉄筋
３２ 覆工セグメント
３４ 柱部材
３６ 梁部材
３８ リブ
４０ 孔あき鋼板ジベル
４２ 鉄筋
４４ ボルト
４６ 調整プレート
４８ 凍結管
５０ 導坑
Ｂ 地中発進基地
Ｇ 地山
Ｒ 改良ゾーン
Ｓ 内部領域

Claims (5)

1. 施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、この先行トンネル間の地山を改良して本体覆工壁施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後、本体覆工壁施工予定領域を掘削して施工される本体覆工壁であって、
   本体覆工壁の内面と外面に設けられ、コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻と、この鋼殻に囲まれた領域に設けられるコンクリートとを備えることを特徴とする本体覆工壁。
2. 鋼殻は、コンクリートと一体化するためのリブと孔あき鋼板ジベルとを備えることを特徴とする請求項１に記載の本体覆工壁。
3. コンクリートの内部に設けられるせん断補強用の鉄筋をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の本体覆工壁。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の本体覆工壁を施工する方法であって、
   コンクリート用型枠を兼ねたパネル状の鋼殻を施工予定の本体覆工壁の内面と外面に設けた後、この鋼殻に囲まれた領域にコンクリートを打設することを特徴とする本体覆工壁の施工方法。
5. 鋼殻に囲まれた領域にせん断補強用の鉄筋を設けた後、コンクリートを打設することを特徴とする請求項４に記載の本体覆工壁の施工方法。

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