論 文 題 名
都 市 部 ト ン ネ ル 施 工 に お け る 早 期 閉 合 に よ る 地 表 面 沈 下 抑 制 工 法 の 提 案 と 適 用
長 崎 大 学 大 学 院 生 産 科 学 研 究 科
森 﨑 泰 隆
論 文 内 容 の 要 旨
都 市 部 に ト ン ネ ル を 構 築 す る 場 合 ， 従 来 で は ， 開 削 工 法 や シ ー ル ド 工 法 が 採 用 さ れ て い た ． し か し ， 近 年 で は 用 地 の 問 題 や 経 済 性 な ど か ら 山 岳 ト ン ネ ル 工 法 を 採 用 す る 事 例 が 増 加 し て い る ． そ の 背 景 に は ， 山 岳 ト ン ネ ル 工 法 の 支 保 部 材 が 改 良 さ れ た こ と や 各 種 の 補 助 工 法 が 発 達 し た こ と ， さ ら に は 数 値 解 析 等 に よ る 影 響 の 評 価 手 法 の 精 度 が 向 上 し た こ と が あ る ． 一 般 に ， 都 市 部 で ト ン ネ ル を 構 築 す る 場 合 ， 地 山 が 軟 弱 で 地 表 面 に 民 家 等 の 構 造 物 や 道 路 等 の 公 共 施 設 が 存 在 す る こ と が 多 い た め ， ト ン ネ ル 施 工 に よ る 地 表 面 へ の 影 響 を 低 減 す る 必 要 が あ る ． 山 岳 ト ン ネ ル 工 法 で 地 表 面 へ の 影 響 を 低 減 さ せ る 場 合 ， 補 助 工 法 を 採 用 す る 事 例 が 多 い ． 地 表 面 沈 下 対 策 の 坑 内 か ら の 補 助 工 法 と し て は ， 長 尺 フ ォ ア パ イ リ ン グ ， パ イ プ ル ー フ 等 の 長 尺 の 先 受 け 工 や 長 尺 鏡 ボ ル ト ， さ ら に 脚 部 補 強 ボ ル ト ， 脚 部 補 強 パ イ ル ， 仮 イ ン バ ー ト 等 の 脚 部 補 強 が 挙 げ ら れ る ． こ れ ら の 内 ， 近 年 で は ， 長 尺 フ ォ ア パ イ リ ン グ や 長 尺 鏡 ボ ル ト を 施 工 し て い る 事 例 が 多 い が ， こ れ ら の 事 例 の 中 に は ， イ ン バ ー ト コ ン ク リ ー ト を 施 工 す る 前 に 吹 付 け コ ン ク リ ー ト や 鋼 製 支 保 工 な ど を 施 工 し
（ 一 次 イ ン バ ー ト ）， ト ン ネ ル の 断 面 を 切 羽 か ら 比 較 的 近 い 位 置 で 一 次 閉 合 す る （ 早 期 閉 合 ） 事 例 も 多 い が ， 一 次 イ ン バ ー ト の 施 工 方 法 は 事 例 に よ り 様 々 で あ り ， 一 次 イ ン バ ー ト の 閉 合 距 離 な ど の 施 工 方 法 と 長 尺 フ ォ ア パ イ リ ン グ ， 長 尺 鏡 ボ ル ト 等 の 補 助 工 法 に よ る 地 表 面 沈 下 の 抑 制 効 果 と 適 用 条 件 を 適 切 に 評 価 し て い る と は 言 い 難 い の が 現 状 で あ る ．
本 研 究 は ， 土 被 り の 小 さ い 場 合 を 対 象 と し ， 一 次 イ ン バ ー ト が 地 表 面 沈 下 へ 与 え る 影 響 に 対 す る 抑 制 効 果 に つ い て 検 討 す る た め に 施 工 方 法 や そ の 他 の 補 助 工 法 を 忠 実 に 再 現 し た 三 次 元 数 値 解 析 手 法 を 用 い て 評 価 し た ． ま た ， 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム を 採 用 し た 複 数 の 実 現 場 の 結 果 か ら 閉 合 距 離 や 補 助 工 法 を 再 現 し た 三 次 元 有 限 差 分 解 析 法 に よ る 地 表 面 沈 下 評 価 の 適 用 性 を 確 認 し た ． さ ら に ， 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム を 離 隔 距 離 が 非 常 に 小 さ い 双 設 ト ン ネ ル に 対 し て も 適 用 し た 上 で 地 表 面 沈 下 の 抑 制 効 果 に つ い て 確 認 す る と と も に ， 双 設 ト ン ネ ル に 対 す る 本 提 案 シ ス テ ム の 適 用 性 と 地 表 面 沈 下 の 抑
制 効 果 を 明 ら か に し た 。
第 １ 章 で は ， 都 市 部 に お け る 山 岳 ト ン ネ ル 工 法 の 現 状 と 課 題 に つ い て 述 べ る と と も に ， 地 表 面 沈 下 の 評 価 に 関 す る 既 往 の 研 究 に つ い て 記 述 し ， 本 研 究 の 目 的 と 構 成 を 示 し た ．
第 ２ 章 で は ， 山 岳 ト ン ネ ル 工 法 の 設 計 手 法 と 地 表 面 沈 下 抑 制 の た め の 補 助 工 法 に つ い て 記 述 し ， さ ら に 早 期 閉 合 を 採 用 し た 施 工 事 例 調 査 を 行 い ， そ の 特 徴 を 明 ら か に し た ． ま た ， 事 例 調 査 の 結 果 を 基 に 早 期 閉 合 に よ る 地 表 面 沈 下 抑 制 の 評 価 に 関 す る 課 題 を 示 し た ．
第 ３ 章 で は ， 数 値 解 析 に よ り 地 表 面 沈 下 を 評 価 す る 際 に 課 題 と な る 解 析 領 域 の 設 定 方 法 に つ い て 検 討 を 行 い ， 側 部 解 析 領 域 ， 下 部 解 析 領 域 の 設 定 が 地 表 面 沈 下 の 評 価 値 に 与 え る 影 響 に つ い て 詳 細 に 考 察 し た ．
第 ４ 章 で は ， 早 期 閉 合 に よ る 地 表 面 沈 下 の 抑 制 効 果 を 検 証 す る と と も に ， 双 設 ト ン ネ ル に お け る 数 値 解 析 に よ る ケ ー ス ス タ デ ィ を 行 い ， 双 設 ト ン ネ ル の 離 隔 距 離 が 地 表 面 沈 下 へ 与 え る 影 響 に つ い て の 検 討 結 果 を 示 し た ．
第 ５ 章 で は ， 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム に よ る 地 表 面 沈 下 抑 制 効 果 に つ い て 施 工 過 程 を 詳 細 に 再 現 し た 上 で 評 価 す る た め の 三 次 元 数 値 解 析 手 順 を 示 し た ． 数 値 解 析 で は ， 地 山 条 件 ， 補 助 工 法 ， 閉 合 距 離 ， 一 次 イ ン バ ー ト の 部 材 が 変 化 し た 場 合 に お け る 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム の 地 表 面 沈 下 抑 制 効 果 に つ い て 評 価 し ， こ れ ら の 関 係 を 明 ら か に し た ．
第 ６ 章 で は ， 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム を 採 用 し た 複 数 の 施 工 事 例 に お け る 計 測 結 果 か ら 早 期 閉 合 に よ り ト ン ネ ル 内 空 変 位 が 早 期 に 収 束 し ， 地 表 面 沈 下 量 と 関 係 の 深 い 天 端 沈 下 量 が 小 さ く な る こ と を 示 し た ． こ れ よ り 地 表 面 沈 下 の 抑 制 に 効 果 が あ る こ と を 明 ら か に し た ． ま た ， 種 々 の 地 山 条 件 ， 補 助 工 法 の 場 合 に お け る 一 次 イ ン バ ー ト の 閉 合 距 離 や 施 工 方 法 を 詳 細 に モ デ ル 化 し た 数 値 解 析 の 結 果 と 実 現 場 の 計 測 結 果 と の 比 較 か ら ， 一 次 イ ン バ ー ト の 閉 合 距 離 ， 閉 合 方 法 を 忠 実 に 再 現 し ， 補 助 工 法 の 効 果 も 考 慮 に 入 れ た 三 次 元 数 値 解 析 手 法 に よ る 地 表 面 沈 下 の 評 価 手 法 の 適 用 性 を 明 ら か に し た ．
第 ７ 章 で は ， 早 期 閉 合 に よ る 施 工 シ ス テ ム を 双 設 ト ン ネ ル の 実 現 場 へ 適 用 し ， 施 工 順 序 や 閉 合 距 離 等 の 施 工 方 法 ， あ る い は 補 助 工 法 を 忠 実 に 再 現 し た 三 次 元 数 値 解 析 を 実 施 し た 結 果 ， 先 進 坑 ， 後 進 坑 で も 早 期 に 変 位 収 束 す る こ と を 確 認 し ， こ の 施 工 シ ス テ ム が 双 設 ト ン ネ ル に も 適 用 可 能 で あ る こ と を 示 し た ． ま た ， 従 来 の め が ね ト ン ネ ル の 施 工 法 の 場 合 と 比 較 し て ， ト ン ネ ル 支 保 の 作 用 荷 重 が 6 5 ％ 以 下 と な る こ と を 明 ら か に し た ． さ ら に ， 双 設 ト ン ネ ル に お い て も 一 次 イ ン バ ー ト の 施 工 方 法 や 補 助 工 法 を 詳 細 に 再 現 し た 数 値 解 析 手 法 の 適 用 性 を 確 認 し ， 地 表 面 沈 下 の 抑 制 効 果 に つ い て も 詳 細 に 考 察 し た ． 第 ８ 章 で は ， 各 章 の 成 果 を 総 括 し て 結 論 と し た ．
