JP4196290B2 - Reinforcement structure of the center pillar of a glasses tunnel and a tunnel construction method - Google Patents
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Description
本発明はめがねトンネルのセンターピラーの補強構造及びトンネルの構築方法に係り、特に先進本坑の掘削に伴うセンターピラーの壁柱部の変形を抑止するためのセンターピラーの補強構造及び、その補強構造を用いためがねトンネルの構築方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a center pillar reinforcing structure and a tunnel construction method for a spectacle tunnel, and more particularly, a center pillar reinforcing structure for suppressing deformation of a center pillar wall column during excavation of an advanced main shaft, and a reinforcing structure thereof. It is related with the construction method of the glasses tunnel.
たとえば、道路トンネル等において、上・下車線をきわめて近接させて、中央先進導坑内に構築された鉄筋コンクリート製の中央隔壁柱(以下、センターピラーと記す。)を共有構造部とした断面形状の並行する2本の本坑トンネル(双設トンネル、めがねトンネル等と呼ばれるが、本明細書では、めがねトンネルと呼ぶ。)が施工されている。図4は、この種のめがねトンネルの断面形状の一例を示した横断面図である。中央先進導坑10内に構築されたセンターピラー11によって、双方の本坑トンネル20,30の上半の中央側に作用するトンネル作用荷重が確実に支持され、めがねトンネル全体の安定が保持されるようになっている。
For example, in road tunnels, the upper and lower lanes are very close to each other, and the central partition column (hereinafter referred to as the center pillar) made of reinforced concrete built in the central advanced guide shaft is used as a shared structure. Two main tunnels (referred to as twin tunnels, eyeglass tunnels, etc., but in this specification referred to as eyeglass tunnels) are being constructed. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of this kind of eyeglass tunnel. The
センターピラー11は、図5に示したように、予め2本の本坑トンネル20,30間の中間位置に掘削された、例えば断面形が馬蹄形トンネルをなす中央先進導坑10内に構築された壁柱状の鉄筋コンクリート構造物である。その断面形状は、本坑トンネルの側壁形状、インバート形状に倣った略逆T字形をなし、トンネルの延長方向に沿って連続構築される。このセンターピラー11は、先進本坑トンネル20および後進本坑トンネル30(以下、先進本坑20、後進本坑30と記す。)の各施工段階に応じたすべての応力状態において安全であることが重要である。このため、センターピラー11の頂部と、先進導坑10の頂部とが一体的に連結された構造とすることが重要であり、このためにセンターピラー頂部の構築方法も提案されている(特許文献1)。
As shown in FIG. 5, the
特許文献1に開示された構築方法によってセンターピラーを構築した場合、センターピラーは下端が先進導坑内のインバート全面が底版として固定端を構成し、上端は先進導坑頂部に固定された構成からなる。 When the center pillar is constructed by the construction method disclosed in Patent Document 1, the center pillar has a configuration in which the lower end has a fixed end as the bottom plate of the entire invert in the advanced guide shaft, and the upper end is fixed to the top of the advanced guide shaft. .
ところで、めがねトンネルでは、図4に示した一般に先進本坑と後進本坑の掘削時期(工程)が異なる。このため、先進本坑の掘削時に、図6に示したように、先進本坑の掘削荷重は吹付コンクリート及びトンネル延長方向に所定ピッチで建て込まれた鋼製アーチ支保工(以下アーチ支保工)で支保される。このときアーチ支保工の片側はセンターピラーの肩部に支持されており、トンネル掘削荷重は、先進本坑のアーチ部に施工された吹付コンクリートと、アーチ支保工の脚部〜センターピラー壁柱〜センターピラー底版と伝達される。 By the way, in the glasses tunnel, the excavation timing (process) of the advanced main shaft and the reverse main shaft shown in FIG. 4 is generally different. Therefore, when excavating the advanced main mine, as shown in FIG. 6, the excavation load of the advanced main mine is shot concrete and steel arch support constructed at a predetermined pitch in the tunnel extension direction (hereinafter referred to as arch support) Supported by At this time, one side of the arch support is supported by the shoulder of the center pillar, and the tunnel excavation load is the sprayed concrete constructed at the arch of the advanced main pit and the legs of the arch support-center pillar wall column- Communicated with center pillar bottom plate.
その後、先進本坑の掘削時にはセンターピラーの片側のみにアーチ支保工21の脚部21aの支保工軸力が作用するため、センターピラー11は白矢印で示したような変形挙動が予想される。このとき、センターピラー壁柱部11dには先進本坑20側が圧縮応力状態、後進本坑導坑12側が引張応力状態となる曲げモーメントMが発生する。
After that, when the advanced main mine is excavated, the support pillar axial force of the
従来は、この種のセンターピラーの壁柱部の変形を抑止し、応力状態を適正にするために、鉄筋コンクリートとしてのセンターピラーの補強鉄筋量を増やしたり、補強鋼材を配置したりしていた。また、センターピラーの変形抑止のために後進本坑側の導坑全体を発泡モルタル等で充填し、閉塞する対策工も考えられる。しかし、導坑全体を発泡モルタルで閉塞した場合、後進本坑の掘削時に発泡モルタル部分の除去掘削を行う必要があり、後進本坑の施工効率が低下する。 Conventionally, in order to suppress the deformation of the wall pillar portion of this type of center pillar and to make the stress state appropriate, the amount of reinforcing bars of the center pillar as reinforced concrete is increased or reinforcing steel materials are arranged. In order to prevent deformation of the center pillar, a countermeasure work may be considered in which the entire main shaft on the reverse main shaft side is filled with foamed mortar and closed. However, when the entire guide pit is closed with foamed mortar, it is necessary to perform excavation of the foamed mortar portion during excavation of the reverse main mine, which lowers the construction efficiency of the reverse main mine.
ところが、土被りの大きなめがねトンネルを対象として、FEM解析で先進本坑施工時のセンターピラーの変位状態、応力状態を確認したところ、上述のような上端と下端とが堅固に保持された構造系のセンターピラーでは両端固定版としての挙動に近いことが確認されており、その応力状態を参照すると、センターピラーの高さ方向のほぼ中間位置での変位拘束を行うことでセンターピラー全体の応力状態の安全を確保できることが確認できた。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、簡単な補強構造により、先進本坑の掘削時にセンターピラーの変位を抑え、センターピラーに過剰な応力が生じないようにしためがねトンネルのセンターピラーの補強構造及びめがねトンネルの構築方法を提供することにある。 However, in the case of an eyeglass tunnel with a large earth cover, the displacement and stress states of the center pillar during construction of the advanced main mine were confirmed by FEM analysis. As a result, the structural system in which the upper and lower ends were firmly held as described above. It is confirmed that the center pillar of the center pillar is close to the behavior as a fixed plate at both ends. By referring to the stress state, the stress state of the center pillar as a whole is obtained by restraining the displacement at the middle position in the height direction of the center pillar. It was confirmed that the safety of can be secured. Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art and to suppress the displacement of the center pillar during excavation of the advanced main shaft by a simple reinforcing structure so that excessive stress is not generated in the center pillar. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure for a center pillar of a glass tunnel and a method for constructing a glass tunnel.
上記目的を達成するために、本発明は近接して並行する先進本坑と後進本坑との間に位置する先進導坑内にあらかじめ設けられたセンターピラーを共有支持構造部として構築されるめがねトンネルの、前記先進導坑の後進本坑側導坑内の所定厚の埋戻し充填材層上に前記センターピラーの壁柱部の補強構造体が設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a glasses tunnel constructed by using a center pillar provided in advance in an advanced guide shaft located between an adjacent advanced main shaft and a reverse main shaft as a shared support structure. The reinforcing structure of the wall pillar portion of the center pillar is provided on the backfill filler layer having a predetermined thickness in the reverse main shaft side guide shaft of the advanced guide shaft.
そのめがねトンネルの構築方法として、近接して並行する先進本坑と後進本坑との間に位置する先進導坑内にあらかじめセンターピラーを共有支持構造体として構築し、前記先進導坑の後進本坑側導坑内に所定厚の埋戻し充填材層を形成し、その上に前記センターピラーの壁柱部の補強構造体を設けて前記先進本坑の掘削を行い、次いで前記後進本坑側導坑の補強構造体を撤去しながら前記後進本坑を掘削し、前記本坑トンネルのインバートを掘削し、各本坑トンネルの2次覆工を行うことを特徴とする。このとき、前記センターピラーの壁柱部の補強構造体として、所定層厚の充填固化体が前記埋戻し補強部上に充填することが好ましい。 As a construction method of the eyeglass tunnel, a center pillar is built in advance as a shared support structure in the advanced guide shaft located between the adjacent advanced main shaft and the reverse main shaft, and the reverse main shaft of the advanced guide shaft is constructed. A backfill filler layer having a predetermined thickness is formed in the side guide mine, and a reinforcing structure for the wall pillar portion of the center pillar is provided thereon to excavate the advanced main mine, and then the reverse main mine side guide mine. The reverse main shaft is excavated while removing the reinforcing structure of the main shaft, the invert of the main tunnel is excavated, and the secondary lining of each main tunnel is performed. At this time, it is preferable that a filling solidified body having a predetermined layer thickness fills the backfill reinforcing portion as the reinforcing structure of the wall pillar portion of the center pillar.
前記センターピラーの壁柱部の補強構造体として、所定層厚の充填固化体が前記埋戻し充填材層上に充填することが好ましい。 As the reinforcing structure of the wall pillar portion of the center pillar, it is preferable that a filling solidified body having a predetermined layer thickness is filled on the backfilling filler layer.
また、前記センターピラーの壁柱部の補強構造体として、鋼製組立補強部材が前記埋戻し補強部上に設置することも好ましい。 Moreover, it is also preferable that a steel assembly reinforcing member is installed on the backfill reinforcing portion as the reinforcing structure of the wall pillar portion of the center pillar.
さらに、前記センターピラーの壁柱部の補強構造体として、発泡樹脂ブロック構造体が前記埋戻し補強部上に設置することも好ましい。 Furthermore, it is also preferable that a foamed resin block structure is installed on the backfill reinforcing portion as the reinforcing structure of the wall pillar portion of the center pillar.
本発明によれば、めがねトンネルの構築において、先進本坑の掘削に伴うセンターピラーの壁柱部の変形を簡易な補強構造で防止でき、また後工程で撤去することが容易な補強構造であるため、後進本坑の掘削を効率よく行って、めがねトンネルを構築できるという効果を奏する。 According to the present invention, in the construction of a spectacle tunnel, the deformation of the wall pillar portion of the center pillar accompanying excavation of the advanced main mine can be prevented with a simple reinforcement structure, and the reinforcement structure can be easily removed in a subsequent process. Therefore, the reverse main pit can be efficiently excavated, and the effect of being able to construct a glasses tunnel is achieved.
以下、本発明のめがねトンネルのセンターピラーの補強構造及びめがねトンネルの構築方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following, the following embodiments will be described with reference to the accompanying drawings as the best mode for carrying out the center pillar reinforcing structure and the tunnel construction method of the present invention.
以下、本発明のセンターピラーの補強構造を用いためがねトンネルの構築方法について、図1,図2を参照して説明する。図1(a)に示したように、後工程で構築される先進本坑及び後進本坑の中間位置に、例えば馬蹄形断面の中央先進導坑10を掘削する。この中央先進導坑10は、トンネル構築区間のパイロットトンネルとして機能し、地盤状況に応じて、その支保パターンを適宜変更するとともに、必要に応じた水抜き工法、先行補強工法等、後に施工される先進本坑20、後進本坑30がスムースに掘削できるような事前対策工を施すことにも利用できる。
Hereinafter, a method for constructing a glasses tunnel using the reinforcing structure of the center pillar of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1A, for example, a central
次いで、本坑間の離れ、本坑の側壁形状11a、インバート形状11bを考慮した断面形状の鉄筋コンクリート製のセンターピラー11を構築する(図1(b))。このセンターピラー11の壁柱部11d及び底版11eは、上述したように各施工段階で生じる仮設応力状態及び、完成後の本設応力状態において常に安全であるように設計されている。そのために必要な補強材(鉄筋、形鋼)が配置された鉄筋コンクリート構造となっている。また、アーチ支保工21の脚部21aが据え付けられる肩部11cでの応力集中の緩和のためにセンターピラー11内のコンクリート内に補強鋼材を配置することも好ましい。
Next, the
先進本坑20の掘削に先立ち、後進本坑側導坑12内に埋戻し材料で所定厚さに充填して埋戻し充填材層13を形成する。なお、この埋戻し充填材層13の埋戻し材料としては、本来坑外に搬出される発破ずりや機械掘削によって発生した現地発生土の一部を用いる(図1(c))。さらに埋戻し充填材層13上に、センターピラー11の壁柱部11dの補強構造体として充填した後に固化する充填固化体としてのコンクリート14を所定層厚だけ充填する。本実施例では、坑外の現場プラントで起泡剤の投入により製造されたエアモルタル(気乾かさ比重1.2程度、4週強度で1〜2N/mm2)が使用されている。このコンクリート層厚及びコンクリート強度は、トンネル形状、地盤状態を考慮したFEM解析等で事前に決定しておき、地盤状態に応じた層厚等の補強パターンを設定しておくことが好ましい。なお、後述するように、このコンクリート14部分と埋戻し充填材層13とは、後進本坑30の掘削時に地山とともに撤去されるため、コンクリート14部分は、使用掘削機械で掘削可能な程度の強度に設定することが必要である。この充填固化体としては、エアモルタルの他、所定強度を発揮する気泡コンクリートや多孔質コンクリート、あるいはソイルセメント等を使用することができる。
Prior to excavation of the advanced
上述したように後進本坑側導坑12の補強構造を備えた状態での本坑20、30の掘削手順について、図2各図を参照して説明する。図2(a)に示したように、中央先進導坑10の支保工の一部を撤去しながら、先進本坑20の上半部の掘削を行って上半アーチ支保工21の脚部21aをセンターピラー11の壁柱部11dの肩部11cに支持させる。先進導坑10側に作用する掘削荷重はセンターピラー11の壁柱部11dを通じて底版11eに伝達されるが、このとき後進本坑側導坑12内に補強構造体(埋戻し充填材13、コンクリート14)が設けられているので、センターピラー11の壁柱部11dの変形は最小限に抑えられる。次いで、先進本20の下半部の掘削を行う。この下半部の掘削においてセンターピラー11には最大の曲げモーメントが生じるが、後進本坑側導坑12内に補強構造体によってセンターピラー11の変形を十分に抑止することができる。
The excavation procedure of the
次に、図2(b)に示したように、後進本坑30の上半部を掘削し、先進本坑と同様に、上半アーチ支保工31の脚部をセンターピラー11の壁柱部の肩部に支持させる。このときセンターピラー11の壁柱部11dに作用する荷重は左右対称となるため壁柱部11dの応力状態は安定する。そして後進本坑下半部を補強構造体(埋戻し充填材13、コンクリート14)とともに掘削する。さらに本坑トンネル20,30のインバート22,32の掘削を行い、所定のめがねトンネル断面を完成させる(図2(c))。その後、上半〜下半及びインバートの2次覆工23,24,33,34を行い、トンネル断面が完成する(図4)。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the upper half of the reverse
図3各図は、センターピラー11の壁柱部11dの補強構造の変形例を示した中央先進導坑10の断面図である。先進本坑20の掘削と後進本坑30の掘削とが短い時間差で進行する場合、センターピラー11の壁柱部11dの補強構造を盛り替えて使用することができる。そのような場合には、例えば図3(a)に示したように、所定高さまで埋め戻した埋戻し充填材層13上に形鋼の組立補強部材15を設置することで、先進本坑20の掘削時のセンターピラー11の壁柱部11dの変形を抑止するための補強構造として機能させることができる。また、図3は発泡ポリスチレンブロック構造体16を埋戻し充填材層13上に設置し、さらに上部埋戻し材料17を積層することで、センターピラー11の壁柱部11dの補強構造としたものである。この場合にも先進本坑20の切羽の進行に合わせて補強構造部分に補強用の部材15,16を盛り替えて繰り返し使用することができるという利点がある。
3 is a cross-sectional view of the central advanced guiding
10 中央先進導坑
11 センターピラー
11d 壁柱部
13 埋戻し充填材層
14 コンクリート
20 先進本坑
21 アーチ支保工
30 後進本坑
10 Central
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