特許 6042708 道路トンネルにおけるインバート施工方法及びインバート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6042708

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】道路トンネルにおけるインバート施工方法及びインバート

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/10 Z

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-266050(P2012-266050)

(22)【出願日】2012年12月5日

(65)【公開番号】特開2014-111861(P2014-111861A)

(43)【公開日】2014年6月19日

【審査請求日】2015年12月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】505398941

【氏名又は名称】東日本高速道路株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】505398952

【氏名又は名称】中日本高速道路株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507194017

【氏名又は名称】株式会社高速道路総合技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】305027401

【氏名又は名称】公立大学法人首都大学東京

(73)【特許権者】

【識別番号】391023518

【氏名又は名称】一般社団法人日本建設機械施工協会

(74)【代理人】

【識別番号】100067688

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 公達

(72)【発明者】

【氏名】大津 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】岩尾 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小川 澄

(72)【発明者】

【氏名】西村 和夫

(72)【発明者】

【氏名】土門 剛

(72)【発明者】

【氏名】安井 成豊

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８０５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５９４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０３５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４５３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５７３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２０１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／００〜 １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の工程を含むことを特徴とする道路トンネルにおけるインバート施工方法、即ち、
（１）トンネル(1)内の走行車線(2)の原幅員(W₁)を該トンネル断面の中心線(C₁)から一時的に隣接車線(3)内に拡げて走行用の一次拡幅車線(4)と掘削用の一次実作業エリア(5)を画定し、
（２）該一次実作業エリア(5)の一次路盤(6)を、インバート施工の必要とされる車線長にわたり、覆工(7)の該一次実作業エリア(5)側の一次基端部(8)も露出するように、一次掘削し、
（３）該一次掘削により現出した一次凹所(9)からトンネル断面の該中心線(C₁)を横断して該一次拡幅車線(4)のある二次路盤(10)中に直鋼管(11)を挿設し、
（４）該一次凹所(9)の底面上に一次基材(12)を配し、該一次基材(12)の上面に一次コンクリート(13)をインバートとして要求される半径(r)の曲線(V)に沿い打設して該直鋼管(11)の該一次凹所(9)内の残留部(14)を該一次基端部(8)と結合し、
（５）該一次コンクリート(13)上を埋め戻し、該一次路盤(6)を再成して表面に仮舗装(15)を施し、
（６）該隣接車線(3)の幅員を該走行車線(2)側へ拡げて走行用の二次拡幅車線(16)と掘削用の二次実作業エリア(17)を画定し、
（７）該二次実作業エリア(17)側で該一次凹所(9)の存在した場所に対向する場所の該二次路盤(10)を、該覆工(7)の該二次実作業エリア(17)側の二次基端部(18)及び該二次路盤(10)中に延びている該直鋼管(11)の他端部(19)が露出するように、二次掘削し、
（８）該二次掘削により現出した二次凹所(20)の底面上に二次基材(21)を配し、該二次基材(21)の上面に二次コンクリート(22)をインバートとして要求される半径(r)の曲線(V)に沿い打設して該直鋼管(11)の該他端部(19)を該二次基端部(18)と結合し、
（９）該二次コンクリート(22)上を埋め戻して該二次路盤(10)を再成し、そして、
（１０）該一次路盤(6)と該二次路盤(10)にわたって本舗装(24)を施し、それぞれ変幅された該走行車線(2)と該隣接車線(3)の幅員をそれぞれ原状の幅員(W₁)に復させる。

【請求項2】

該一次基端部(8)を露出させる一次掘削に際し、一次足付けコンクリート(41)用の一次凹部(42)も形成される請求項１に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法。

【請求項3】

該二次基端部(18)を露出させる二次掘削に際し、二次足付けコンクリート(43)用の二次凹部(44)も形成される請求項１又は２に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法。

【請求項4】

該直鋼管(11)は該一次基端部(8)と、該一次凹部(42)内に該一次足付けコンクリート(41)を該一次基端部(8)と一体に形成しかつ該直鋼管(11)の該一次凹所(9)内の該残留部(14)と該一次足付けコンクリート(41)にわたり該一次コンクリート(13)を打設して、結合される請求項１又は２に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法。

【請求項5】

該直鋼管(11)は該二次基端部(18)と、該二次凹部(44)内に該二次足付けコンクリート(43)を該二次基端部(18)と一体に形成しかつ該直鋼管(11)の該二次凹所(20)内の該他端部(19)と該二次足付けコンクリート(43)にわたり該二次コンクリート(22)を打設して、結合される請求項１、２、３又は４に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法。

【請求項6】

請求項１に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法によって形成されたインバートであって、
トンネル断面の中心線(C₁)を跨いでその両側へ延出している直鋼管(11)と、
該直鋼管(11)の該一次凹所(9)内の残留部(14)と該二次凹所(20)内の他端部(19)を、トンネル覆工(7)の一次及び二次基端部(8,18)と各別に結合している一次及び二次コンクリート(13,22)を包含し、
該一次及び二次コンクリート(13,22)がインバートとして要求される同一の曲線(V)に沿って整列され、該直鋼管(11)はその軸線が該曲線(V)の弦を呈するような状態で配置されている
ことを特徴とするインバート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は道路トンネルにおける改良されたインバート施工方法及びこの施工方法によって構成されるインバートにかかる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0002】

本発明の発明者等は先に、走行車線の拡幅をすることによって高速走行に支障を来すことなく実施できる道路トンネルのインバート施工方法及びインバートの発明に関し特許出願をし、特開２０１０-１８０５６５号公報に詳細が開示されている。以下の説明では、この公開された発明を「出願発明」ということにする。

【0003】

この出願発明では、インバートの曲線(V)上に、一次コンクリート(10a)、鋼管(5)及び二次コンクリート(10b)がこの順序で一体となって配置され、インバートを構成している。インバートはトンネル構造を円形に近づけて安定形状にするため、円周上に配置されるのが技術常識となっている。当然のことながら、この出願発明でも、鋼管(5)はこの円周を軸線とするように曲げ加工されたものが採用されており、その事実は同公報の下記の記載から明らかである。

【0004】

段落００１０：２〜４行、「本発明で、インバートの構成部材である該鋼管は、インバートとして要求される曲線に沿うように湾曲成形されており、」
段落００１２：３行目、「パイプをインバートの湾曲形状に適合させ、」
段落００１５：４〜５行、「該二次掘削により現出した二次凹所内に露出した該鋼管の端部を該覆工の該二次狭幅車線側の該二次基端部と該曲線上で結合する。」
段落００３５：（２）この一次掘削により現出した一次凹所４ａから一次拡幅車線２ａの二次路盤Ｇｂ中に曲線Ｖに沿って湾曲した鋼管５を配備する。
段落００３６：１〜２行、「インバートの構成部材である鋼管５は、インバートとして要求される曲線Ｖに沿うように湾曲成形されており、」
図面、図２〜５：「５：鋼管」

【0005】

【特許文献1】特開２０１０-１８０５６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

出願発明のインバート形成方法では、一次凹所の掘削は底面がインバートの曲線に沿うようになされるので、極めて厄介な作業となっている。また、曲鋼管を採用しているため、工場での曲げ加工が必要で、運搬もしにくく、一次凹所から走行車線側へインバートの曲線上に通す作業も至難の業で、コスト高となっている。本発明はこのような課題を解決することを目的に開発されたものである。

【0007】

出願発明の特許請求の範囲には「鋼管」と記載されているが、そこでの鋼管は下位概念の曲鋼管だけを対象にしており、同じ下位概念で並立する直鋼管はインバートの技術常識から外れるため、この技術分野では豪も念頭に置かれていなかった。本発明の発明者等は、曲鋼管を採用する限りこれらの課題を解決できないことに気づき、敢えて技術常識に反する直鋼管に挑戦したものである。直鋼管や曲鋼管は押送機を用いた圧入、穿孔による挿入、開削による設置等で所定位置に配置されるが、以下の説明では単に「挿設」と表現する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る道路トンネルにおけるインバート施工方法は、以下の工程を含むことを特徴とする。即ち、
（１）トンネル内の走行車線の原幅員を該トンネル断面の中心線から一時的に隣接車線内に拡げて走行用の一次拡幅車線と掘削用の一次実作業エリアを画定する。
（２）該一次実作業エリアの一次路盤を、インバート施工の必要とされる車線長にわたり、覆工の該一次実作業エリア側の一次基端部も露出するように、一次掘削する。
（３）該一次掘削により現出した一次凹所からトンネル断面の該中心線を横断して該一次拡幅車線のある二次路盤中に直鋼管を挿設する。
（４）該一次凹所の底面上に基材を配し、該基材の上面に一次コンクリートをインバートとして要求される半径の曲線に沿い打設して該直鋼管の該一次凹所内の残留部を該一次基端部と結合する。
（５）該一次コンクリート上を埋め戻し、該一次路盤を再成して表面に仮舗装を施す。
（６）該隣接車線の幅員を該走行車線側へ拡げて走行用の二次拡幅車線と掘削用の二次実作業エリアを画定する。
（７）該二次実作業エリア側で該一次凹所の存在した場所に対向する場所の該二次路盤を、該覆工の該二次実作業エリア側の二次基端部及び該二次路盤中に延びている該直鋼管の他端部が露出するように、二次掘削する。
（８）該二次掘削により現出した二次凹所の底面上に基材を配し、該基材の上面に二次コンクリートをインバートとして要求される半径の曲線に沿い打設して該直鋼管の該他端部を該二次基端部と結合する。
（９）該二次コンクリート上を埋め戻して該二次路盤を再成する。そして,
（１０）該一次路盤と該二次路盤にわたって本舗装を施し、それぞれ変幅された該走行車線と該隣接車線の幅員をそれぞれ原状の幅員に復させる。

【0009】

本発明では直鋼管を採用しているので、一次凹所からトンネル断面の該中心線を横断して二次路盤中に挿設する作業を、曲鋼管の場合に比べ遥かに簡単に行える。

【0010】

先願発明でも述べたように、インバートは底盤からの力に対して曲線により軸力に変換して力を軸力として伝達する部材であることから、中央の継ぎ目を確実にすることが重要である。本発明で、インバートの構成部材である該直鋼管は該一次凹所から該一次拡幅車線の該路盤中にトンネル断面の中心線を横断して配備されるので、従来工法におけるように、トンネルの中心線を挟んで片側ずつ形成されたインバート構成体をトンネルの中心線上で接続してインバートとする必要はない。そのため、インバートの施工に際し、走行車線の幅員はトンネルの中心線を越えて隣接車線側に拡張でき、インバート施工作業は先ず一次実作業エリアで行われるので、一般交通における制限速度内の走行の場合は勿論、高速道路における速度制限内の高速走行の場合でも安全を確保でき、渋滞の発生を防止できる。

【0011】

ここでいう「隣接車線」とはトンネル内に複数の並行車線がある場合に成立つ表現で、対面二車線の場合は対向車線が隣接車線となり、複数車線が同方向へ車両を走行させる場合は追越車線や走行車線となる。

【0012】

該直鋼管は該一次凹所内の該残留部が該一次基端部と結合されることによって該覆工と一体化する。この結合は、該残留部及び該一次基端部にわたり該曲線に沿いコンクリートを打設してなされる。該残留部は外面を異形にする等によってコンクリートとの付着力を高めるのが好ましい。また、該一次基端部との連結部は通常のインバートの場合と同様でよい。該残留部と該一次基端部の結合を終えたら、該一次凹所を埋めて該一次路盤を再成する。掘削土砂を埋め戻してもよいが、新たな土砂を持ち込んで埋めてもよい。

【0013】

該一次路盤の再成を終えたら、次は該一次拡幅車線側の施工となる。該隣接車線の幅員を該一次実作業エリア側から該一次拡幅車線の原幅員内に拡げ、走行用の二次拡幅車線と掘削用の二次実作業エリアを画定する。このように、インバートの施工で路盤を掘削される側には二次実作業エリアが画定され、供用する側の車線の幅員は常に広く確保されるので、工事中であっても車両の高速走行に何ら支障を及ぼさない。

【0014】

インバートは該覆工の該一次及び二次基端部間の曲線に沿って設置されるので、該二次実作業エリア側で該一次掘削の該一次凹所に対向する場所の二次路盤を、該覆工の該二次実作業エリア側の該二次基端部及び該二次実作業エリア側の該二次路盤中に延びている直鋼管が露出するように、二次掘削する。該二次掘削により現出した該二次凹所内に露出した該直鋼管の他端部を、該曲線に沿い二次コンクリートを打設して、該二次基端部と結合する。そして、該二次凹所を埋めて該二次路盤を再成したら、該二次実作業エリア側の原走行車線と該二次拡幅車線の幅員を原幅員に戻す。

【0015】

かくして、該直鋼管がトンネル断面の中心線を横切って介在し、該直鋼管の両端部がインバートの曲線に沿って打設された該一次及び二次のコンクリートでそれぞれ該一次基端部及び該二次基端部と一体となった、インバートにより補強された道路トンネルが完成する。

【0016】

（請求項２）該一次基端部を露出させる一次掘削に際し、一次足付けコンクリート用の一次凹所を形成してもよい。
こうすると、一次凹所に一次足付けコンクリートを打設するので、一次足付けコンクリートをトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0017】

（請求項３）該二次基端部を露出させる二次掘削に際し、二次足付けコンクリート用の二次凹所を形成してもよい。
こうすると、二次凹所に二次足付けコンクリートを打設するので、二次足付けコンクリートをトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0018】

（請求項４）該直鋼管は該一次基端部と、該一次凹所内に該一次足付けコンクリートを該一次基端部と一体に形成しかつ該直鋼管の該一次凹所内の該残留部と該一次足付けコンクリートにわたり該一次コンクリートを打設して、結合されてもよい。
こうすると、該直鋼管は該一次基端部と該一次コンクリートにより確実に結合され、インバート機能を発揮する用意が整う。

【0019】

（請求項５）該直鋼管は該二次基端部と、該二次凹所内に該二次足付けコンクリートを該二次基端部と一体に形成しかつ該直鋼管の該二次凹所内の該他端部と該二次足付けコンクリートにわたり該二次コンクリートを打設して、結合されてもよい。
こうすると、該直鋼管は該二次基端部と該二次コンクリートにより確実に結合され、該一次コンクリートによる該一次基端部との結合と相俟って、インバート機能を完全に発揮させることができる。

【0020】

（請求項６）本発明にかかるインバートは、請求項１に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法によって形成されたインバートである。
このインバートは、トンネル断面の中心線を跨いでその両側へ延出している直鋼管と、該直鋼管の一次凹所内の残留部と該二次凹所内の他端部を、トンネル覆工の一次及び二次基端部と各別に結合している一次及び二次コンクリートを包含している。そして、該一次及び二次コンクリートがインバートとして要求される同一の曲線に沿って整列され、該直鋼管はその軸線が円弧の弦を呈するような状態で配置されている。

【0021】

このインバートによれば、トンネル断面の中心線を跨いでその両側へ延出させる鋼管を直鋼管としたので、曲鋼管に比べ挿設作業が遥かに容易で、該直鋼管の残留部と端部が一次及び二次コンクリートでトンネル覆工の一次及び二次基端部と各別に結合しており、これらがインバートとして要求される同一の曲線に沿って整列されているので、インバートとしての強度は十分で、トンネル断面の中心線上での結合を必要とせず、従って作業中の車線の幅を狭めて走行車線の拡幅が可能で、高速走行に支障を生じない。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、直鋼管を採用しているので、一次凹所からトンネル断面の該中心線を横断して二次路盤中に挿設する作業を、曲鋼管の場合に比べ遥かに簡単に行える。

【0023】

請求項２によれば、一次凹所に一次足付けコンクリートを打設するので、一次足付けコンクリートをトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0024】

請求項３によれば、二次凹所に二次足付けコンクリートを打設するので、二次足付けコンクリートをトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0025】

請求項４によれば、該直鋼管は該一次基端部と該一次コンクリートにより確実に結合され、インバート機能を発揮する用意が整う。

【0026】

請求項５によれば、該直鋼管は該二次基端部と該二次コンクリートにより確実に結合され、該一次コンクリートによる該一次基端部との結合と相俟って、インバート機能を完全に発揮させることができる。

【0027】

請求項６の、請求項１に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法で形成したインバートによれば、トンネル断面の中心線を跨いでその両側へ延出させる鋼管を直鋼管としたので、曲鋼管に比べ挿設作業が遥かに容易で、該直鋼管の残留部と端部が一次及び二次コンクリートでトンネル覆工の一次及び二次基端部と各別に結合しており、これらがインバートとして要求される同一の円弧上の曲線に沿って整列されているので、インバートとしての強度は十分で、トンネル断面の中心線上での結合を必要とせず、従って作業中の車線の幅を狭めて走行車線の拡幅が可能で、高速走行に支障を生じない。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】インバート未施工状態の二車線トンネルの断面図で、掘削作業の順序を決めようとするものである。

【図2】一次掘削で一次凹部４２と一次凹所９を形成して遮水シート５１を敷き、一次凹所９から直鋼管１１を一次拡幅車線４側の二次路盤１０中に挿設した状態の断面図である。

【図3】直鋼管１１の残留部１４の状態と、一次足付けコンクリート４１を形成した状態の断面図である。

【図4】遮水シート５１上に基材１２を入れ、この基材１２の上面をインバートの曲線Ｖに沿う曲面に整え、一次コンクリート１３を打設してカバー５２、即ち直鋼管１１と、一次足付けコンクリート４１、即ち覆工７の一次基端部８を一体に結合し、一次路盤６を埋め戻して表面に仮舗装１５を施した状態の断面図である。

【図5】インバートを一次拡幅車線４側に作成する工程の断面図で、二次凹所４４を形成すると共に、二次掘削で直鋼管１１の他端部１９を二次凹所２０内に露出させた状態を示す。

【図6】二次凹所２０上に二次基材２１を入れ、この二次基材２１の上面をインバートの曲線Ｖに沿う曲面に整え、二次コンクリート２２を打設して直鋼管１１の他端部１９を二次足付けコンクリート４３、即ち覆工７の二次基端部１８と一体に結合した状態の断面図である。

【図7】第一路盤６と第二路盤１０にわたって本舗装２４が施され、インバートが完成した状態の断面図である。

【図8】直鋼管の配列の一例である。

【図9】同別の例である。

【図10】本発明に係るインバートの強度を検証するためのシミュレーションの対象としたトンネルの概略断面図である。

【図11】一次及び二次コンクリート間に露出する各鋼管の直線長を２５５０ｍｍとし、直鋼管、インバート半径が３種類の曲鋼管、及び一次と二次コンクリートのそれぞれに作用する応力を比較するためのもので、（ａ）は直鋼管の場合の断面図、（ｂ）はインバート半径を１０ｍとした曲鋼管の場合の断面図、（ｃ）はインバート半径を７ｍとした曲鋼管の場合の断面図、（ｄ）はインバート半径を５ｍとした場合の断面図である。

【図12】コンクリートの形状を、ケース１：アバット型Ａと逆アーチ型Ｂ、ケース２：両方アバット型、ケース３：両方逆アーチ型Ｂの３種類とした場合を示す。

【図13】図１２に示す３種類のコンクリート形状を採用した場合の各インバートに発生する応力をグラフにして検証したものである。検証結果は何れもＲ＝７ｍのインバートを対象としており、（ａ）は上段鋼管の上面の主応力（単位奥行き当たりの平均値）の場合で、（ｂ）は下段鋼管の下面の主応力（単位奥行き当たりの平均値）の場合である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明にかかる道路トンネルにおけるインバート施工方法は以下の工程を時系列的に包含している。
（１）トンネル１内の走行車線２の幅員Ｗ₁をこのトンネル断面の中心線Ｃ１から一時的に隣接車線３内に拡げて走行用の一次拡幅車線４と掘削用の一次実作業エリア５を画定する。
（２）この一次実作業エリア５の一次路盤６を、インバート施工の必要とされる車線長、即ちトンネルの軸線方向の長さにわたり、覆工７の一次実作業エリア５側の一次基端部８も露出するように、一次掘削する。
（３）この一次掘削により現出した一次凹所９からトンネル断面の中心線Ｃ１を横断して一次拡幅車線４のある二次路盤１０中に直鋼管１１を挿設する。
（４）この一次凹所９の底面上に基材１２を配し、この基材１２の上面に一次コンクリート１３をインバートとして要求される半径ｒの曲線Ｖに沿い打設して直鋼管１１の一次凹所９内の残留部１４を一次基端部８と結合する。
（５）この一次コンクリート１３上を埋め戻し、一次路盤６を再成して表面に仮舗装１５を施す。
（６）隣接車線３の幅員を走行車線２側へ拡げて走行用の二次拡幅車線１６と掘削用の二次実作業エリアを画定する。
（７）この二次実作業エリア１７側で一次凹所９の存在した場所に対向する場所の二次路盤１０を、覆工７の二次実作業エリア１７側の二次基端部１８及び二次路盤１０中に延びている直鋼管１１の他端部１９が露出するように、二次掘削する。
（８）この二次掘削により現出した二次凹所２０の底面上に基材２１を配し、この基材２１の上面に二次コンクリート２２をインバートとして要求される半径ｒの曲線Ｖに沿い打設して直鋼管１１の他端部１９を二次基端部１８と結合する。
（９）二次コンクリート２２上を埋め戻して二次路盤１０を再成する。そして、
（１０）一次路盤６と二次路盤１０にわたって本舗装２４を施し、それぞれ変幅された走行車線２と隣接車線３の幅員をそれぞれ原状の幅員Ｗ１に復させる。
かくしてインバートが施工されて強度の上がったトンネルが提供される。

【0030】

この場合、直鋼管１１を採用しているので、曲げ加工等は不要で、運搬等の取り扱いも容易で、一次凹所９からトンネル断面の中心線Ｃ１を横断して二次路盤１０中に挿設する作業を、曲鋼管の場合に比べ遥かに簡単に行える。

【0031】

ここでいう「隣接車線」とは、先願発明でも述べたとおり、トンネル内に複数の並行車線がある場合に成立つ表現で、並行二車線の場合は対向車線が隣接車線となり、複数車線が同方向へ車両を走行させる場合は追越車線や走行車線となる。

【0032】

直鋼管１１は一次凹所９内の残留部１４が一次基端部８と結合されることによって覆工７と一体化する。この結合は残留部１４及び一次基端部８にわたり曲線Ｖに沿って一次コンクリート１３を打設してなされる。残留部１４は外面を異形にして一次コンクリート１３との付着力を高めるのが好ましい。また、一次コンクリート１３と一次基端部８との連結部は、通常のインバートの場合と同様にして結合される。なお、コンクリートの代わりにそれぞれ曲げ加工をした鋼管や鋼材で結合することもできる。

【0033】

残留部１４と一次基端部８の結合を終えたら、隣接車線３を再現するために一次凹所９を埋めて一次路盤６を再成する。掘削土砂を埋め戻してもよいが、新たな土砂を持ち込んで埋めてもよい。

【0034】

この一次路盤６の再成を終えたら、次は一次拡幅車線４側でのインバートの施工となる。先ず、一次路盤６上に仮舗装１５を施工し、一次掘削のため一時的に消失していた隣接車線３を仮に形成する。この消失していた隣接車線３を一次実作業エリア５側から一次拡幅車線４の原幅員Ｗ１内に拡幅し、走行用の二次拡幅車線１６と掘削用の二次実作業エリア１７を画定する。

【0035】

インバートは、トンネル中心線Ｃ１上に中心をおく半径ｒの円弧上で覆工７の一次及び二次基端部８、１８間に設置されるので、二次実作業エリア１７側で一次掘削の一次凹所９に対向する場所の二次路盤１０を、覆工７の二次実作業エリア１７側の二次基端部１８及びこの二次実作業エリア１８側の二次路盤１０中に延びている直鋼管１１が露出するように、二次掘削する。この二次掘削により現出した二次凹所２０内に露出した直鋼管１１の他端部１９を、半径ｒの円弧の一部となる曲線Ｖに沿い二次コンクリート２２を打設して、二次基端部１８と結合する。

【0036】

この場合も、他端部１９は外面を異形にして二次コンクリート２２との付着力を高めるのが好ましい。また、二次コンクリート２２と二次基端部１８との連結部は、通常のインバートの場合と同様にして結合される。なお、コンクリートの代わりにそれぞれ曲げ加工をした鋼管や鋼材で結合することもできる。

【0037】

そして、この二次凹所２０を埋めて二次路盤１０を再成したら、一次路盤６と二次路盤１０の上面に本舗装２４を施し、走行車線２と隣接車線３の幅員を原幅員Ｗ１に戻す。

【0038】

かくして、直鋼管１１がトンネル断面の中心線Ｃ１を横切って介在し、この直鋼管１１の両端部が、インバートの曲線Ｖに沿って打設された一次及び二次のコンクリート１３、２２によってそれぞれ一次基端部８及び二次基端部１８と一体となったインバートが形成され、道路トンネルの補強が完成する。

【0039】

インバートの施工に際し、先願発明と同様に、走行車線２の原幅員Ｗ１は中心線Ｃ１を越えて隣接車線３側に拡張でき、インバート施工作業は先ず幅員の狭くなった隣接車線３側で行われるので、一般交通における制限速度内の走行の場合は勿論、高速道路における速度制限内の高速走行の場合でも安全を確保でき、渋滞の発生を防止できる。

【0040】

（請求項２）一次基端部８を露出させる一次掘削に際し、一次足付けコンクリート４１用の一次凹所４２を形成してもよい。
この場合、一次凹所４２に一次足付けコンクリート４１を打設するので、一次足付けコンクリート４１をトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0041】

（請求項３）二次基端部１８を露出させる二次掘削に際し、二次足付けコンクリート４３用の二次凹所４４を形成してもよい。
この場合、二次凹所４２に二次足付けコンクリート４１を打設するので、二次足付けコンクリート４３をトンネル断面内に臨出させないで済む。

【0042】

（請求項４）直鋼管１１は一次基端部８と、一次凹所４２内に一次足付けコンクリート４１を一次基端部８と一体に形成しかつ直鋼管１１の一次凹所９内の残留部１４と一次足付けコンクリート４１にわたり一次コンクリート１３を打設して、結合されてもよい。
この場合、直鋼管１１は一次基端部８と一次コンクリート１３により確実に結合され、インバート機能を発揮する用意が整う。

【0043】

（請求項５）直鋼管１１は二次基端部１８と、二次凹所４４内に二次足付けコンクリート４３を二次基端部１８と一体に形成しかつ直鋼管１１の二次凹所２０内の他端部１９と二次足付けコンクリート４３にわたり二次コンクリート２２を打設して、結合されてもよい。
この場合、直鋼管１１は二次基端部１８と二次コンクリート２２により確実に結合され、一次コンクリート１３による一次基端部８との結合と相俟って、インバート機能を完全に発揮させることができる。

【0044】

（請求項６）ここで述べるインバートは、請求項１に記載の道路トンネルにおけるインバート施工方法によって形成されたインバートである。
このインバートは、トンネル断面の中心線Ｃ１を跨いでその両側へ延出している直鋼管１１と、この直鋼管１１の一次凹所９内の残留部１４と二次凹所２０内の他端部１９を、トンネル覆工７の一次及び二次基端部８、１８と各別に結合している一次及び二次コンクリート１３、２２を包含している。そして、これらの一次及び二次コンクリート１３、２２は、トンネル断面の中心線Ｃ１上に中心を有するインバートの半径ｒの円弧上に位置する各別の曲線Ｖに沿って整列され、直鋼管１１はその軸線が半径ｒの円弧の弦を呈するような状態で配置されている。

【0045】

このインバートによれば、トンネル断面の中心線Ｃ１を跨いでその両側へ延出させる鋼管１１を直鋼管としたので、曲鋼管に比べ挿設作業が遥かに容易で、直鋼管１１の残留部１４と他端部１９が一次及び二次コンクリート１３、２２でトンネルの覆工７の一次及び二次基端部８、１８と各別に結合しており、これらがインバートとして要求される同一の半径ｒの曲線に沿って整列されているので、インバートとしての強度は十分で、トンネル断面の中心線Ｃ１上での結合を必要とせず、従って作業中の車線の幅を狭めて走行車線の拡幅が可能で、高速走行に支障を生じない。

【0046】

以上の説明において、６１は排水路、６２は仮設のガードレール、６３は側溝、６４は監査路、６５は土留めである。

【0047】

この実施の形態に関するインバート効果を、図１０に示すようなトンネルの解析モデルを対象として検証した。

【0048】

図１１の（ａ）及び（ｂ）を参照して分かる通り、インバートを挟む両側のコンクリートの形状はアバット型Ａと逆アーチ型Ｂがある。（ａ）は本発明に係る直鋼管を用いた場合で、両側がアバット型Ａになっているのに対し、（ｂ）から（ｄ）は曲鋼管を採用した場合で、一方がアバット型Ａで他方が逆アーチ型Ｂとなっており、インバートの半径は１０ｍ、７ｍ及び５ｍの３種類に変えられた場合である。

【0049】

このインバートの形状の相違が応力に差を生じないことは、図１２に示した検証条件のコンクリート形状の異なるケース１、２及び３の検証結果である、図１３（ａ）の上段鋼管の上面の主応力分布と同（ｂ）の下段鋼管の下面の主応力分布を示すグラフで３つのケースがほぼ同一曲線上に並んでいることから理解できよう。

【0050】

このように、インバート効果は直及び曲の鋼管、一次及び二次の各コンクリートに作用する応力で比較され、応力が最小の場合は力が一番かかっていない、即ち最も耐力の高い構造となる。

【0051】

各場合のシミュレーションの結果は、表１に示すとおりであった。この結果は、孔を穿って直鋼管と曲鋼管を挿設した場合である。

【0052】

【表1】

この表で分かるとおり、鋼管部が直鋼管の場合は最大引張応力、最大圧縮応力共、曲鋼管の場合より小さく、力がかかっていないことになり、最も耐力の高い構造と考えられる。

【0053】

直及び曲の鋼管の挿設に際し、予め穿孔する場合に付き、削孔時間も比較した。曲鋼管の場合は表２に示すとおりであった。

【0054】

【表2】

この表から、一般的な地山の一軸圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ^２の場合、１〜４の条件で削孔時間は１２６．９分、継足し時間は４５分で、合計１７１．９分となった。
そして、直鋼管の場合は、表３に示すとおりであった。

【0055】

【表3】

地山条件は４種類挙げたが、応力１０Ｎ／ｍｍ^２の場合の２例の平均値を曲鋼管との比較に採用した。なお、この応力１０Ｎ／ｍｍ^２の場合で、表中の「１０ａ１」の意味は、「１０」が１０Ｎ／ｍｍ^２の地山、「ａ」がφ２１６の直鋼管、「１」が試験の実施回数で、１０Ｎ／ｍｍ^２の地山に、φ２１６の直鋼管で、１回実験をしたことを意味する。
ちなみに、「１０ｂ２」は、１０Ｎ／ｍｍ^２の地山に、φ１６５の直鋼管で、２回実験をしたことを意味する。
両者の考察の結果を表４に示す。

【0056】

【表4】

この表４で、「変更」の欄の数値は、次の段落００５５で示す表５の２回の検証結果の数値の平均値である。
この結果から、直線で穿孔した場合に要した時間６９分に比べ、曲線で穿孔した場合に要した時間である約１７２分の半分以下となっている。

【0057】

【表5】

この表５は、表４の平均値を示す根拠となった２回の検証の数値を示すものである。

【符号の説明】

【0058】

１ トンネル
２ 走行車線
３ 隣接車線
４ 一次拡幅車線
５ 一次実作業エリア
６ 一次路盤
７ 覆工
８ 一次基端部
９ 一次凹所
１０ 二次路盤
１１ 直鋼管
１２ 一次基材
１３ 一次コンクリート
１４ 残留部
１５ 仮舗装
１６ 二次拡幅車線
１７ 二次実作業エリア
１８ 二次基端部
１９ 他端部
２０ 二次凹所
２１ 二次基材
２２ 二次コンクリート
Ｃ_１ トンネル中心線
Ｃ_２ 道路中心線
Ｖ 曲線
Ｗ_１ 原幅員
６１ 排水溝
６２ ガードレール
６３ 側溝
６４ 監査路
６５ 土留め

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】