特許 7501869 山岳トンネルの更新方法及び覆工構造体

(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】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】山岳トンネルの更新方法及び覆工構造体

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20240611BHJP

   E21D 11/10 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 Z

E21D11/10 A

E21D11/10 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020157321

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022051059

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】301031392

【氏名又は名称】国立研究開発法人土木研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】砂金 伸治

(72)【発明者】

【氏名】日下 敦

(72)【発明者】

【氏名】巽 義知

(72)【発明者】

【氏名】石村 利明

(72)【発明者】

【氏名】小出 孝明

(72)【発明者】

【氏名】秋好 賢治

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 哲

(72)【発明者】

【氏名】阪口 雅信

(72)【発明者】

【氏名】磐田 吾郎

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０３１５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３８８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９３８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１３１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０２０８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１３５３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８００５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８００８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４４３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９０８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－００６５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３７７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０３５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７９９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／００

Ｅ２１Ｄ １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

山岳トンネルにおける更新予定範囲の内壁面を被覆する既設覆工のうち、天端部と一方の側壁部及び他方の側壁部とを残して、
一方の肩部を撤去し、撤去跡に一方の肩部新設覆工を構築する第１の工程と、
他方の肩部を撤去し、撤去跡に他方の肩部新設覆工を構築する第２の工程と、
前記既設覆工の天端部における内壁面に天端部新設覆工を構築し、前記更新予定範囲の内壁面に覆工構造体を構築する第３の工程と、を備え、
前記覆工構造体は、前記天端部新設覆工と、前記一方の肩部新設覆工及び前記他方の肩部新設覆工と、前記既設覆工における前記一方の側壁部及び前記他方の側壁部とが、一体となるように構築することを特徴とする山岳トンネルの更新方法。

【請求項2】

請求項１に記載の山岳トンネルの更新方法であって、
前記更新予定範囲をトンネル軸線方向に複数の作業区画に区分けし、
１つ以上の作業区画を任意に選択し、選択した前記作業区画にて前記第１の工程を実施する作業を繰り返し、前記一方の肩部新設覆工を前記更新予定範囲に連続して構築したのち、
１つ以上の作業区画を任意に選択し、選択した前記作業区画にて前記第２の工程を実施する作業を繰り返し、前記他方の肩部新設覆工を前記更新予定範囲に連続して構築し、
前記更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の、一方側から他方側に向けて順次前記第３の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工との間で前記天端部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築することを特徴とする山岳トンネルの更新方法。

【請求項3】

請求項１に記載の山岳トンネルの更新方法であって、
更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の一方側から他方側に向けて、第１の工程を実施したのちに第２の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築したのち、
前記更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の、一方側から他方側に向けて順次前記第３の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工との間で前記天端部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築することを特徴とする山岳トンネルの更新方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の山岳トンネルの更新方法において、
前記天端部新設覆工、前記一方の肩部新設覆工及び前記他方の肩部新設覆工に各々、補強材を埋設された覆工コンクリートが備えられていることを特徴とする山岳トンネルの更新方法。

【請求項5】

山岳トンネルの内壁面に構築される覆工構造体であって、
既設覆工の側壁部と、
既設覆工の肩部を除去した跡に構築された肩部新設覆工と、
残置した天端部の内壁面に構築された天端部新設覆工と、
トンネル周方向に延材し、前記肩部新設覆工と前記天端部新設覆工の内部に埋設され、かつ両端が前記側壁部の上方にそれぞれ固着された補強材と、
を備えることを特徴とする山岳トンネルの覆工構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、山岳トンネルの更新方法及び山岳トンネルの内壁面側に構築される覆工構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

老朽化した山岳トンネルの更新工事を実施する際、工事期間中であってもトンネル内の交通開放を要求される場合が多い。このため、一般にはトンネル内に車両の通行空間を設けるためのプロテクタを設置し、プロテクタとトンネル内壁面との間に形成された空間を作業エリアとして、更新工事を行う。

【0003】

例えば、特許文献１には、プロテクタを用いた既設２車線道路トンネルの覆工部の改築方法が開示されている。具体的には、既設の２車線道路トンネル内に１車線を確保可能なプロテクタを、トンネル軸線方向に移動自在に設置したうえで、プロテクタと覆工部との間に形成された空間を利用して、覆工部を改築している。

【0004】

特許文献１において、このような覆工部の改築にあたっては、既設の覆工コンクリートを解体する際に用いる切削機、切削屑を搬出する搬出装置、既設覆工を除去したトンネル内壁面への防水工を実施する際の作業台車、及び新設覆工の覆工コンクリートを打設する際に用いる覆工型枠等、工事に用いる設備をいずれもプロテクタに対して移動自在に配設している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１９３８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のとおり、プロテクタを利用して供用可能な車線を確保しつつ老朽化した山岳トンネルの更新工事を実施する場合、プロテクタには様々な設備が搭載されることから、これらの重機荷重に耐える構造が必要となる。また、プロテクタは、解体した覆工コンクリート塊や作業途中に発生する可能性のある周辺地山の落石等の衝撃荷重にも備える構造とすることが要求されるため、その構造を重厚なものとせざるを得ない。

【0007】

しかし、重厚なプロテクタは高価なだけでなく、既設の山岳トンネルではプロテクタの周囲に重機を利用して作業するための十分な空間を確保できない場合が多い。このような場合には、既設の覆工コンクリートの解体作業と併せて、トンネル断面を拡大するなど、作業工程が増大するため工期が長期化するとともに、工費が膨大となる。

【0008】

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、重厚なプロテクタを使用することなくトンネル内を供用しながら、山岳トンネルの更新工事を行うことである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するため、本発明の山岳トンネルの更新方法は、山岳トンネルにおける更新予定範囲の内壁面を被覆する既設覆工のうち、天端部と一方の側壁部及び他方の側壁部とを残して、一方の肩部を撤去し、撤去跡に一方の肩部新設覆工を構築する第１の工程と、他方の肩部を撤去し、撤去跡に他方の肩部新設覆工を構築する第２の工程と、前記既設覆工の天端部における内壁面に天端部新設覆工を構築し、前記更新予定範囲の内壁面に覆工構造体を構築する第３の工程と、を備え、前記覆工構造体は、前記天端部新設覆工と、前記一方の肩部新設覆工及び前記他方の肩部新設覆工と、前記既設覆工における前記一方の側壁部及び前記他方の側壁部とが、一体となるように構築することを特徴とする。

【0010】

本発明の山岳トンネルの更新方法によれば、既設覆工の天端部を撤去せず、新設覆工を構築する。これにより、天端部の既設覆工を撤去する際に必要となる切削機や搬送装置等を使用した作業を、トンネル中央で実施しなくてもよい。したがって、重厚なプロテクタを用いることなくトンネル内に作業エリアと供用エリアの両者を確保でき、交通開放を行いつつ、山岳トンネルの更新工事を実施することが可能となる。

【0011】

このように、現存のトンネル断面内に更新工事に必要な作業エリアを確保できることから、重厚なプロテクタを用いて更新工事を実施する場合に必要となっていた、作業エリアを確保するための周辺地山の掘削作業を省略できる。これにより、更新工事の作業性を大幅に向上することが可能となる。

【0012】

本発明の山岳トンネルの更新方法は、前記更新予定範囲をトンネル軸線方向に複数の作業区画に区分けし、１つ以上の作業区画を任意に選択し、選択した前記作業区画にて前記第１の工程を実施する作業を繰り返し、前記一方の肩部新設覆工を前記更新予定範囲に連続して構築したのち、１つ以上の作業区画を任意に選択し、選択した前記作業区画にて前記第２の工程を実施する作業を繰り返し、前記他方の肩部新設覆工を前記更新予定範囲に連続して構築し、前記更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の、一方側から他方側に向けて順次前記第３の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工との間で前記天端部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築することを特徴とする。

【0013】

本発明の山岳トンネルの更新方法によれば、地山に対する更新工事の影響範囲等を適宜考慮しつつ作業区画を選択すれば、第１の工程及び第２の工程をそれぞれ、複数の作業区画で並行して同時進行することができる。これにより、更新予定範囲の全域がトンネル軸線方向の長大な範囲に及ぶ場合にも、交通開放を行いつつ更新工事全体の工期短縮を図ることが可能となる。

【0014】

また、本発明の山岳トンネルの更新方法は、更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の一方側から他方側に向けて、第１の工程を実施したのちに第２の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築したのち、前記更新予定範囲におけるトンネル軸線方向の、一方側から他方側に向けて順次前記第３の工程を実施し、前記一方の肩部新設覆工と前記他方の肩部新設覆工との間で前記天端部新設覆工を、前記更新予定範囲に連続して構築することを特徴とする。

【0015】

本発明の山岳トンネルの更新方法によれば、更新工事を実施するための作業エリアと車両の走行可能な供用エリアとの切り替え作業が、第１工程の終了後と第２工程の終了後の２回のみで済む。これにより、作業エリアと供用エリアの切り替えに係る煩雑な作業を低減でき、施工性を向上することができる。また、交通規制に係る周辺地域への影響を最小限に抑制することが可能となる。

【0016】

本発明の山岳トンネルの更新方法は、前記天端部新設覆工、前記一方の肩部新設覆工及び前記他方の肩部新設覆工に各々、補強材を埋設された覆工コンクリートが備えられていることを特徴とする。

【0017】

本発明の山岳トンネルの覆工構造体は、山岳トンネルの内壁面に構築される覆工構造体であって、既設覆工の側壁部と、既設覆工の肩部を除去した跡に構築された肩部新設覆工と、残置した天端部の内壁面に構築された天端部新設覆工と、トンネル周方向に延材し、前記肩部新設覆工と前記天端部新設覆工の内部に埋設され、かつ両端が前記側壁部の上方にそれぞれ固着された補強材と、を備えることを特徴とする。

【0018】

本発明の山岳トンネルの更新方法及び覆工構造体によれば、更新後の覆工構造体は、既設覆工の天端部を残しその内壁面に天端部新設覆工を構築するため、天端近傍が扁平となりアーチ効果を期待できない。しかし、天端部から肩部の範囲の覆工コンクリートに補強材を埋設することにより、アーチ構造を有する既設の覆工構造体と同等の耐力を確保することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、既設覆工の天端部を撤去せず、新設覆工を構築するため、重厚なプロテクタを用いることなく、トンネル断面を左右に分離し、一方に作業エリアを設けるとともに他方に供用エリアを設けることで、交通開放を行いつつ、山岳トンネルの更新工事を実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態における山岳トンネルの新設覆工（覆工構造体）概要を示す図である。

【図2】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新方法を示す図である（その１）。

【図3】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新方法を示す図である（その２）。

【図4】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新方法を示す図である（その３）。

【図5】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新工事の施工手順を示す図である（その１）。

【図6】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新工事の施工手順を示す図である（その２）。

【図7】本発明の実施の形態における山岳トンネルの更新工事を実施する際のトンネル内の作業エリア及び作業区分を示す図である。

【図8】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新工事の他の施工手順を示す図である（その１）。

【図9】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新工事の他の施工手順を示す図である（その２）。

【図10】本発明の実施形態における山岳トンネルの更新工事の他の施工手順を示す図である（その３）。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明は、老朽化した山岳トンネルにおいて、重厚なプロテクタを用いることなく車両の通行を可能にしながら、更新工事を実施するものである。以下に、図１～図１０を参照しつつ、山岳トンネルの更新方法及び覆工構造体について、その詳細を説明する。

【0022】

図１（ａ）で示すように、新設覆工２０は、山岳トンネルの内壁面側に構築されている既設覆工１０の一部を利用して構築した覆工構造体であり、天端部新設覆工２０ａ、一方の肩部新設覆工２０ｂ、他方の肩部新設覆工２０ｃ、既設覆工１０の一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆにより構成されている。

【0023】

なお、更新工事において既設覆工１０は、図２（ａ）で示すように、天端部１０ａ、一方の肩部１０ｂ及び他方の肩部１０ｃ、一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆの、５つの部位よりなる構造体として取り扱う。

【0024】

天端部新設覆工２０ａは、図１（ａ）で示すように、既設覆工１０の天端部における内壁面に構築されており、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃはそれぞれ、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂ及び他方の肩部１０ｃの撤去跡に構築されている。

【0025】

天端部新設覆工２０ａ、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃは各々、補強鉄筋２３が埋設された覆工コンクリート２５を備えている。そして、各々に埋設されている補強鉄筋２３どうしは、互いに継手２６を介してトンネル周方向に連続するように配設されている。

【0026】

また、トンネル周方向に連続する補強鉄筋２３の両端部はそれぞれ、既設覆工１０の一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆにおける覆工コンクリートの上方に、あと施工アンカー２７を利用して固着されている。

【0027】

このように、覆工構造体よりなる新設覆工２０は、既設覆工１０の天端部１０ａを残したまま構築することができる構造となっている。これにより、既設覆工１０の天端部１０ａを撤去する際に必要となる切削機や搬送装置等を使用した作業を、トンネル中央で実施しなくてもよい。したがって、山岳トンネルの更新工事を交通開放を行いながら実施する際、一般に使用されている重厚なプロテクタを不要とすることができる。

【0028】

なお、重厚なプロテクタとは、更新工事に必要な切削機や掘削機等の重機やベルトコンベヤ等の搬送設備等を搭載もしくは支持可能であったり、既設覆工１０の撤去作業時に発生する可能性のある周辺地山の落石等の衝撃荷重にも備える構造等を有するものをいう。

【0029】

≪≪山岳トンネルの更新方法≫≫
以下に、山岳トンネルの内壁面に構築された既設覆工１０を新設覆工２０に更新する山岳トンネルの更新方法について、図２～図４を参照しつつその詳細を説明する。

【0030】

≪前処理≫
山岳トンネル更新方法は、既設覆工１０の天端部１０ａ、一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆを残置して実施する方法である。したがって、図２（ａ）で示すように、天端部１０ａと地山との間に空洞が生じている場合には、あらかじめ充填材１２を充填する覆工背面空洞充填工を実施しておく。

【0031】

また、一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆは、ロックボルト１１を打設して地山に固定しておく。なお、これらが、既設覆工１０の一方の肩部１０ｂ及び他方の肩部１０ｃを撤去しても倒壊する恐れがない場合には、必ずしもロックボルト１１を打設しなくてもよい。

【0032】

≪第１の工程：一方の肩部新設覆工２０ｂの構築≫
図２（ａ）で示すように、既設覆工１０の天端部１０ａを支持可能な位置に、コンクリート塊等の飛散防止板３１を備えた内部支保工３０を設置し、トンネル内を左右に分離して、作業エリアＥ１と車両の走行可能な供用エリアＥ２を確保する。

【0033】

本実施の形態では、供用エリアＥ２で必要な道路幅員を確保するべく、内部支保工３０をトンネル中心よりズレた位置に配置しているが、山岳トンネルの内空断面が十分広い場合には、内部支保工３０をトンネル中心に配置すると良い。

【0034】

こうして、供用エリアＥ２で交通開放を行いつつ、作業エリアＥ１に位置する既設覆工１０について、一方の肩部１０ｂを切削機や掘削機等の重機を利用して解体し、解体したコンクリート塊等をベルトコンベヤ等の搬送設備を利用して坑外へ搬出撤去する。

【0035】

一方の肩部１０ｂの撤去跡は、既設の鋼製支保工１３とともに地山が露出した状態となっているから、図２（ｂ）で示すように、一次覆工としてこれらを被覆するようにして吹付コンクリート２１を吹き付ける。こののち、吹付コンクリート２１を覆うようにして、ゴムやアスファルト等の防水材を吹付け、防水層２２を形成する。

【0036】

また、既設覆工１０の天端部１０ａには、一方の肩部１０ｂの撤去跡に向けて突出するようにしてアンカー筋２４を設置しておく。これらの作業はいずれも、例えば作業エリアＥ１に設置した組立足場３２を利用するなどして実施することができる。

【0037】

次に、図２（ｃ）で示すように、同じく組立足場３２を利用して一方の肩部１０ｂの撤去跡に、補強鉄筋２３を配設する。補強鉄筋２３は、トンネル軸線方向に延在する複数の横筋とトンネル周方向に延在する複数の縦筋とを組み合わせた、鉄筋組立体に形成されている。そして、補強鉄筋２３におけるトンネル周方向の両端部のうち、一方の端部近傍は、既設覆工１０の天端部１０ａにおける内壁面に沿って延在するように配置する。

【0038】

また、他方の端部は、既設覆工１０の一方の側壁部１０ｅに固着する。固着するための手段はいずれでもよいが、例えば、一方の側壁部１０ｅにおける補強鉄筋２３と対向する位置に、ケミカルアンカー等のあと施工アンカー２７を設け、これを利用して補強鉄筋２３を一方の側壁部１０ｅに固定すると良い。

【0039】

こののち、図３（ａ）で示すように、補強鉄筋２３を挟んで地山と対向する位置に肩部用型枠３５を設置し、肩部用型枠３５と地山（詳しくは、防水層２２）との間に覆工コンクリート２５を、既設覆工１０の天端部１０ａと一方の側壁部１０ｅとに打ち継ぐ態様で打設する。このとき、既設覆工１０の天端部１０ａにおける内壁面に沿って配設した補強鉄筋２３の一方の端部は、その先端部を覆工コンクリート２５に埋設せず、突出させておく。

【0040】

図３（ｂ）で示すように、打設した覆工コンクリート２５を所定期間にわたり養生したのち、肩部用型枠３５を撤去すると、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂの撤去跡には、一方の肩部新設覆工２０ｂが構築される。

【0041】

上述したように一方の肩部新設覆工２０ｂは、覆工コンクリート２５が既設覆工１０の天端部１０ａと一方の側壁部１０ｅとに打ち継ぐ態様で構築される。また、補強鉄筋２３の他方の端部が既設覆工１０の一方の側壁部１０ｅに固着され、既設覆工１０の天端部１０ａとの間にはアンカー筋２４が配置されている。これにより、既設覆工１０の一方の肩部１０ｂを、一方の肩部新設覆工２０ｂに更新しても、山岳トンネルの内壁面にはアーチが形成され、安定した状態となっている。

【0042】

したがって、第１の工程が終了したのちに第２の工程を実施する際、トンネル断面の左右に確保された作業エリアＥ１と供用エリアＥ２を切り替えるべく、一時的に内部支保工３０を撤去することが可能となる。なお、作業エリアＥ１と供用エリアＥ２を切り替える際、内部支保工３０と併せて、組立足場３２を解体撤去しておく。

【0043】

≪第２の工程：他方の肩部新設覆工２０ｃの構築≫
図３（ｃ）で示すように、トンネル内の所定位置に再度、飛散防止板３１を備えた内部支保工３０を設置して、トンネル内の左右で作業エリアＥ１と供用エリアＥ２の切り替え作業を行う。これにより、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃ側に作業エリアＥ１が確保され、一方の肩部新設覆工２０ｂを構築した側に供用エリアＥ２が確保される。なお、トンネル内の左右に設けた作業エリアＥ１と供用エリアＥ２の幅（トンネル周方向の長さ）が同じ大きさに設定されている場合には、内部支保工３０を撤去せずに組立足場３２のみ解体撤去すればよい。

【0044】

こののち、供用エリアＥ２で交通開放を行いつつ、作業エリアＥ１で、第１の工程と同様の手順により、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃを撤去し、その撤去跡に他方の肩部新設覆工２０ｃを構築する。

【0045】

このように、第１の工程及び第２の工程では、内部支保工３０を利用して作業エリアＥ１と供用エリアＥ２を確保することで、交通開放しつつ、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂ及び他方の肩部１０ｃを撤去し、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃを構築することが可能となる。

【0046】

そして、他方の肩部新設覆工２０ｃも、覆工コンクリート２５が既設覆工１０の天端部２０ａと他方の側壁部１０ｆとに打ち継ぐ態様で構築される。また、補強鉄筋２３の他方の端部が、既設覆工１０の他方の側壁部１０ｆに固着され、既設覆工１０の天端部１０ａとの間にはアンカー筋２４が配置されている。したがって、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂを一方の肩部新設覆工２０ｂに更新し、また、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃを他方の肩部新設覆工２０ｃに更新しても、山岳トンネルの内壁面にはアーチが形成され、安定した状態となっている。

【0047】

これにより、図４（ａ）で示すように、第２の工程が終了したのちに第３の工程を実施する際、トンネル内に確保された作業エリアＥ１と供用エリアＥ２の位置を切り替えるべく、一時的に内部支保工３０を撤去することが可能となる。

【0048】

≪第３の工程：天端部新設覆工２０ａの構築≫
一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃを構築したところで、トンネル内の内部支保工３０を撤去する。

【0049】

こののち、図４（ｂ）で示すように、トンネル内の所定位置に簡易プロテクタ３３を配置する。これにより、簡易プロテクタ３３の内方には車両の走行可能な供用エリアＥ２が確保され、外方には作業エリアＥ１を確保することができる。

【0050】

簡易プロテクタ３３は、その内方に車両を走行させることの可能な空間を確保できる形状を有していれば、その構造自体は簡略なもので良い。本実施の形態では、この簡易プロテクタ３３に張出し足場３４を設け、この張出し足場３４を利用して天端部新設覆工２０ａを構築する。

【0051】

まず、図４（ｂ）で示すように、既設覆工１０の天端部１０ａにおける内壁面に沿って、補強鉄筋２３を配設する。天端部１０ａの内壁面側にはすでに、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃの各々から突出した、補強鉄筋２３の一方の端部が配設されている。そこで、これらと、天端部新設覆工２０ａを構成する補強鉄筋２３の両端部とを継手２６を介して連結する。

【0052】

こののち、図４（ｃ）で示すように、補強鉄筋２３を挟んで既設覆工１０の天端部１０ａと対向する位置に天端部型枠３６を設置し、覆工コンクリート２５を一方の肩部新設覆工２０ｂと他方の肩部新設覆工２０ｃとに打ち継ぐ態様で打設する。打設した覆工コンクリート２５を所定期間にわたり養生したのち天端部型枠３６を撤去すると、既設覆工１０の天端部１０ａにおける内壁面側には、図１（ａ）で示すような、天端部新設覆工２０ａが構築される。

【0053】

こうして、第３の工程では、簡易プロテクタ３３を利用して作業エリアＥ１と供用エリアＥ２を確保することで、交通開放しつつ、天端部新設覆工２０ａを構築することができる。これにより、山岳トンネルの内壁面には、既設覆工１０に代えて、既設覆工１０の一部を利用した新設覆工２０が構築される。

【0054】

上記のとおり、山岳トンネルの更新方法によれば、既設覆工１０の天端部１０ａ、一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆを残して、第１の工程で、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂの撤去跡に一方の肩部新設覆工２０ｂを構築し、第２の工程で、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃの撤去跡に他方の肩部新設覆工２０ｃを構築する。さらに、第３の工程では、既設覆工１０の天端部１０ａを撤去せず、その内壁面に天端部新設覆工を構築する。このように、更新工事の期間中、既設覆工１０の一部と新設覆工２０の一部によるアーチが形成され、山岳トンネルの内壁面に安定した状態を保持できる。また、更新工事で撤去されることのない既設覆工１０の天端部１０ａに設ける内部支保工３０を利用してトンネル断面を左右に分離する、もしくは簡易プロテクタ３３を採用し、現存のトンネル断面内に作業エリアＥ１と供用エリアＥ２を確保できる。これにより、重厚なプロテクタを使用することなく、交通開放を行いつつ山岳トンネルの更新工事を実施することが可能となる。

【0055】

したがって、重厚なプロテクタを用いる場合に必要となっていた、更新工事に必要な作業エリアＥ１を確保するための周辺地山の掘削作業を省略でき、更新工事の作業性を大幅に向上することが可能となる。

【0056】

また、新設覆工２０は、既設覆工１０の天端部１０ａにおける内壁面側に天端部新設覆工２０ａが構築されるため、天端近傍が扁平となりアーチ効果を期待できない。しかし、天端部から肩部の範囲の覆工コンクリート２５に補強鉄筋２３が埋設された覆工構造体として構築されるから、アーチ構造を有する既設覆工１０と同等の耐力を確保することが可能となる。

【0057】

なお、既設トンネルより内空断面の拡大が必要な場合は、図１（ｂ）で示すように、既設路盤１０ｄの盤下げを行って、新設路盤２０ｄを低位置に構築してもよいし、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃについて、薄肉化を図ってもよい。

【0058】

≪≪山岳トンネルの更新方法による更新工事の進行手順≫≫
上述した山岳トンネルの更新方法による更新工事は、トンネル軸線方向に設定された更新予定範囲Ｐに対して、片押し施工により進行してもよいし、歯抜け施工により進行してもよい。以下に、片押し施工と歯抜け施工による更新工事の施工手順を、図５～図１０を参照しつつ説明する。

【0059】

≪片押し施工≫
山岳トンネルの更新方法による更新工事を片押し施工により実施する際には、図５（ａ）で示すように、既設覆工１０における一方の肩部１０ｂを撤去したのち、図５（ｂ）で示すように、その撤去跡に一方の肩部新設覆工２０ｂを構築する第１の工程を、更新予定範囲Ｐの全域に対して、トンネル軸線方向の一方側から他方側に向かって実施する。

【0060】

次に、図６（ａ）で示すように、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃを撤去したのち、その撤去跡に他方の肩部新設覆工２０ｃを構築する第２の工程を、更新予定範囲Ｐの全域に対して、トンネル軸線方向の一方側から他方側に向かって実施する。

【0061】

こののち、既設覆工１０における天端部１０ａの内壁面側に天端部新設覆工２０ａを構築する第３の工程を、図６（ｂ）で示すように、更新予定範囲Ｐの全域に対して、トンネル軸線方向の一方側から他方側に向かって実施する。このとき、施工に用いる簡易プロテクタ３３は、例えば車輪を備えた自走式に構成し、天端部新設覆工２０ａの構築作業が進行するごとに、トンネル軸線方向にスライド移動させると良い。

【0062】

このような手順により、山岳トンネルに新設覆工２０を構築すると、更新予定範囲Ｐの更新工事期間中、作業エリアＥ１と車両の走行可能な供用エリアＥ２との切り替え作業は、第１工程の終了後と第２工程の終了後の２回のみで済む。これにより、作業エリアＥ１と供用エリアＥ２の切り替えに係る煩雑な作業を低減でき、施工性を向上することができる。

【0063】

また、切り替え作業に伴う交通規制に係る周辺地域への影響を最小限に抑制することが可能となる。なお、作業エリアＥ１と供用エリアＥ２との切り替え作業は、山岳トンネルの更新方法で説明したとおりである。

【0064】

また、既設覆工１０の天端部１０ａと地山との隙間への覆工背面空洞充填工や、既設覆工１０における一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆへのロックボルト工といった前処理は、図７（ａ）で示すように、第１の工程を実施する前に更新予定範囲Ｐの全域に対して施工しておく。この作業と併せて、飛散防止板３１を備えた内部支保工３０の設置作業も進行させておくと良い。

【0065】

≪歯抜け施工≫
山岳トンネルの更新方法による更新工事を歯抜け施工により実施する際には、あらかじめ図７（ｂ）で示すように、更新予定範囲Ｐをトンネル軸線方向に区分けし、複数の作業区画Ｓを設定する。そのうえで、複数の作業区画Ｓのうち１つ以上の作業区画Ｓを任意に選択し、選択した作業区画Ｓで第１の工程を実施する工程を繰り返し、更新予定範囲Ｐに連続して一方の肩部新設覆工２０ｂを構築する。

【0066】

例えば、図８（ａ）では、まず、更新予定範囲Ｐにおいて３つのおきに位置する６つの作業区画Ｓに対して、同時もしくは順次第１の工程を実施し、図８（ｂ）で示すように、一方の肩部新設覆工２０ｂを構築する。

【0067】

次に、図９（ａ）で示すように、施工を飛ばした３つの作業区画Ｓのうちの、中央に位置する作業区画Ｓに対して、同時もしくは順次第１の工程を実施し、図９（ｂ）で示すように、一方の肩部新設覆工２０ｂを構築する。こののち、残った作業区画Ｓに対して同時もしくは順次第１の工程を実施することで、更新予定範囲Ｐに連続して一方の肩部新設覆工２０ｂを構築する。

【0068】

同様の手順で、既設覆工１０における他方の肩部１０ｃを撤去したのち、その撤去跡に他方の肩部新設覆工２０ｃを構築する第２の工程を実施し、更新予定範囲Ｐに連続して他方の肩部新設覆工２０ｃを構築する。

【0069】

なお、作業区画Ｓは、トンネル軸線方向の長さをいずれに設定してもよいが、図７（ｂ）で示すように、少なくとも既設覆工１０においてトンネル軸線方向に間隔をもって形成されている目地部Ｌが、隣り合う作業区画Ｓどうしの境界線と重ならないように調整し設定する。

【0070】

これにより、作業区画Ｓのトンネル軸線方向の長さが、目地部Ｌの配置間隔と同じ場合には、すべての作業区間Ｓに目地部Ｌが含まれる。一方、目地部Ｌの配置間隔より短い場合には、作業区間Ｓの範囲内に、目地部Ｌが含まれるものと含まれないものとが混在することとなる。この場合には、目地部Ｌを含む作業区画Ｓを優先して施工し、そののち目地部Ｌが含まれていない作業区間Ｓを施工すると良い。

【0071】

こののち実施する第３の工程は、前述した片押し施工により実施する。つまり、更新予定範囲Ｐの全域に対して、トンネル軸線方向の一方側から他方側に向かって実施する。これにより、更新予定範囲Ｐの全域に対して、新設覆工２０が構築される。

【0072】

こうすると、地山に対する更新工事の影響範囲等を適宜考慮しつつ作業区画Ｓを選択すれば、複数の作業区画Ｓで第１の工程及び第２の工程各々を、並行して同時進行することができる。これにより、更新予定範囲Ｐの全域が、トンネル軸線方向の長大な範囲に及ぶ場合にも、交通開放を行いつつ更新工事全体の工期短縮を図ることが可能となる。

【0073】

≪歯抜け施工：更新予定範囲Ｐが広域に及ぶ場合≫
また、更新予定範囲Ｐの全域がトンネル軸線方向の長大な範囲に及ぶ場合には、まず、更新予定範囲Ｐを複数の工事エリアに分割し、分割した工事エリア内を前述したような複数の作業区画Ｓに区分けする。そして、複数の工事エリアのうちトンネル軸線方向に連続しない１つ以上の工事エリアを適宜選択する。そのうで、選択した工事エリアごとに、前述した歯抜け施工の要領で、第１の工程と第２の工程を実施する。

【0074】

例えば、図１０（ａ）は、更新予定範囲Ｐを４つの工事エリア（Ａ～Ｄ）に分割し、そのうちの１つおきに位置する２つの工事エリアＡ、Ｃに対して、前述したような歯抜け施工により、第１の工程を実施し終えた状態にあり、こののち、工事エリアＢ、Ｄに対して、同様の手順で第１工程を実施する。

【0075】

次に、図１０（ｂ）は、更新予定範囲Ｐの全域に対して一方の肩部新設覆工２０ｂを構築したのち、２つの工事エリアＢ、Ｄに対して、前述したような歯抜け施工により、第２の工程を実施し終えた状態にあり、こののち、工事エリアＡ、Ｃに対して、同様の手順で第２工程を実施する。

【0076】

そして、図１０（ｃ）では、更新予定範囲Ｐの全域に対して一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃを構築したのち、第３の工程を前述した片押し施工により実施している。

【0077】

このように、工事エリア及び作業区画を適宜選択し更新工事を複数個所で同時進行することにより、更新予定範囲Ｐの全域がトンネル軸線方向の長大な範囲に及ぶ場合にも、交通開放を行いつつ工期短縮を図ることが可能となる。

【0078】

本発明の山岳トンネルの更新方法及び覆工構造体は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0079】

例えば、本実施の形態では、天端部新設覆工２０ａ、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃを構成する覆工コンクリート２５に、補強材として補強鉄筋２３を採用した。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、炭素繊維シート等、一般にコンクリートの補強材として使用されているものであれば、いずれを採用してもよい。

【0080】

また、本実施の形態では、吹付コンクリート２１を覆うようにして吹付材よりなる防水層２２を形成したが、これに限定するものではない。例えば防水シートを採用する等、吹付コンクリート２１と覆工コンクリート２５との間に遮水層を形成できれば、防水層２２として一般にトンネル施工で用いられているいずれの防水工を採用してもよい。

【0081】

さらに、本実施の形態では、覆工構造体を、既設覆工１０における一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆを利用して構築し、これを新設覆工２０としたが、これに限定されるものではない。これら既設覆工１０における一方の側壁部１０ｅ及び他方の側壁部１０ｆを撤去して、撤去跡に無筋の覆工コンクリート２５を打設し、これらと天端部新設覆工２０ａ、一方の肩部新設覆工２０ｂ及び他方の肩部新設覆工２０ｃとにより、覆工構造体を構成してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１０ 既設覆工
１０ａ 天端部
１０ｂ 一方の肩部
１０ｃ 他方の肩部
１０ｄ 既設路盤
１０ｅ 一方の側壁部
１０ｆ 他方の側壁部
１１ ロックボルト
１２ 充填材
１３ 鋼製支保工
２０ 新設覆工（覆工構造体）
２０ａ 天端部新設覆工
２０ｂ 一方の肩部新設覆工
２０ｃ 他方の肩部新設覆工
２０ｄ 新設路盤
２１ 吹付コンクリート
２２ 防水層
２３ 補強鉄筋（補強材）
２４ アンカー筋
２５ 覆工コンクリート
２６ 継手
２７ あと施工アンカー
３０ 内部支保工
３１ 飛散防止板
３２ 組立足場
３３ 簡易プロテクタ
３４ 張出し足場
３５ 肩部用型枠
３６ 天端部型枠
Ｌ 目地部
Ｓ 作業区画
Ｐ 更新予定範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】