Designof T unnelLiningConsideringHigh Embankmentabovethenlnnel トンネル直上の高盛土を考慮した二次覆工の設計

西松建設技朝

V

oE.22 U.D.C. 624.191.81:624.041/046

トンネル直上の高盛土 を考慮 した二次覆工の設計

De s i g nof T unne lLi ni ngCons i de r ingHi g h ‑ Emba nkme nta bo vet henl nne l

大石 一明*

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岡井 崇彦 *

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中島 孝生 **

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福山 新二 **

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神崎 秀一 革

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要 約

第1紫尾 山 トンネルの起点側坑 口 よ り約600m付近 には,土被 り

I D

以下 の沢部が約

1 20mにわた

って存在 す る. この沢部 には,二次 覆工打 設後 に トンネル掘削 ズ リが数年 間 にわたって盛 土 さ れ,最大盛土高 さは約3

0mとなる.

この盛土荷 重 に対 して トンネルが安定 を維持 す るため に,地 山形状 や施工手順 を考慮 した有 限要素 法 に よる構 造検 討 を行 った.検 討 で は,考 え られ る対 策工 に対 して,二次 覆工 断面力 , 施工性 ,経済性 を比較検討 し,最適 な対策工 を追求 した.

検 討 の結果 ,偏 土庄 防止用 人工地 山の構 築 ,高強度 コ ンク リー トお よび高 強度鉄筋 の使 用 に よる断面補強 を行 う対策工 を採用 した.

目 次

§1.は じめ に

§ 2.

検討箇所 の概 要

§ 3.

対策工必 要範 囲 ･補強区間の設定

§ 4.

二次覆工 の設計

§ 5

.高強度 コンクリー トの配合 と試験結果

§6

.計測計画

§ 7.

おわ りに

§1. は じめに

全 国新幹線鉄道整備法 に基づ く整備計画が定 め られて いる整備新幹線 の うち,九州新幹線 はその整備が積極 的 に推進 されてい る路線 の一つであ る.

第 1紫尾 山 トンネルは,その九州新幹線鹿児 島ルー ト

*土木設計部設計課

**九州 (支)新幹線 第

1

紫尾 山 (也)

***関西 (支)土木部土木課

(八代 ‑西鹿児 島軌 延長約

1 25km)

の うち,鹿児 島県 出水 市武本 地 内 にお け る延 長2,

435mの トンネルであ る

(図‑ 1).本 トンネルの

63 k368 m

(トンネル起点側坑 口 よ り約600m)付近 は沢地形 を呈 し,延長約1

20mにわた

って土被 り

1 D

(D :掘削幅)以下の区間が存在す る. ま た,その最′ト土被 りは,0‑1

m

程度 であ る ことが確認 さ れている.

この沢部 は貴重 な土捨場 とされてお り,当該 トンネル の二次覆工打設後 に掘削 ズ リが盛土 され,将来公 園な ど に利用 され る計画 であ る.その寛大盛土高 さは約30mで あ る. したが って,掘削時の トンネル土被 りが小 さい こ と,二次覆工打設後 に盛土 され ることか ら, グラウン ド アーチの形成 は困難であ り,盛土高 さ相 当の仝鉛直土庄 が トンわ レに作用 し, トンネル覆工 には大 きな断面力が 発生す る もの と判断 した.

既往 の文献 りに よれ ば,土被 りの小 さい トンネル直上 の高盛 土施工 は数例 あ り,その対策工 は

RC

防護 アーチ の構築,覆工厚 の増加 ,軽量盛土等 によ り施 されている.

しか し,施工後 の観察 ･計測 の結果,覆工 にクラ ックの

75

トンネル直上の高盛土 を考慮 した二次覆工の設計

図 ‑ 1 検討箇所位置図

発生, トンネル縦断方 向の不等沈下等 の問題が報告 され ている.

本報告 は

,FEM

解析 を用いて, トンネル直上の高盛土 を考慮 した二次覆工 の設計 を行 った事例 について報告す る ものであ る.

§ 2. 検討箇所の概要

検討箇所 は, トンネル起点

( 62k797m)側坑 口 よ り約 600mに位 置 す る.図 ‑2

に検 討 箇所平 面 図,図

‑ 3に

検討断面図 を示す. トンネル概 要,地形 ･地質概要 は以 下の通 りである.

( 1 )

トンネル概要

工事名 :九幹鹿 ,第 1紫尾 山 トンネル他

1,2

発注者 :日本鉄道建設公 団 九州新幹線建設局 工 期 :平成

8 年 9 月 6

日‑平成

1 1 年 1 1 月 29

日 諸 元 :トンわ レ延長

L=2, 435m

掘削 断面積

A=79. 9m

2

機械掘削方式NATM

( 2)

地形 ･地質概 要

当該 トンネルは,出水平野の南方 ,出水 山地か ら連 な る標 高200m程度 の丘 陵部 に位置 す る. トンネル計 画位 置 の土被 りは比較 的小 さ く,最大 で も

70m

程 度 で あ る.

中でも検討箇所付近では,最小土被 りが

0‑ 1

111程度 となる.

検討箇所 の地表面 には希少植物 の ヒノタニ シダが群生 し, また国有保安林 に指定 されてい るため,事前 に人工 地 山 を構築 し土被 りを確保す ることや開削工法 を適用す ることは工程 の関係 か ら困難であ った.

当該地域 の地質は,中生代 ジュラ紀 か ら白亜紀 の四万 十層群であ り,主 に砂岩 ･頁岩 ･輝線凝灰岩 ･砂岩頁岩 互層 よ り構成 される.

76

西松廷設技報 VoF.22

図‑ 2

検討箇所平面 図

図 ‑ 3 検討断面 図

$3. 対策工必要範囲 ･補強区間の言 受定 3‑ 1

対策工必要範囲の設定

対策工必 要範 囲は,工事 の順序 の制約上 か ら既設 トン ネルに対す る上部盛土 の近接施工 と位置付 け,参考文献2)

に示 されてい る ｢トンネル上部 の盛土｣ の指標 よ り設定 す ることとした.図

‑4

に近接度の区分 を示す.

図

‑4

よ り

,( a ) H< 1 D ( H :

盛土前 の土被 り

,D :

派 削幅)となる区間は,地 山上部 に盛土 を行 う場合 には盛 土高 さに関わ らず対 策工が必 要 となる. このため,土被 り

l D

未満 の63K307m‑63K427m区 間は,無条件 で対 策 工必要範囲 となる.

また

,( b) l D≦H<3D

となる区 間は,盛 土高 さが土被 りの

1 / 2

以 上 に な る と対 策 工 が 必 要 とな る . そ こで , 図

‑ 5

よ り土被 り

l D

箇所 と

2D

箇所 において,土被 りと 盛土高 さの関係 が

2:1

となる高 さを設定 し, この線 と計 画盛 土高 さの線 が交差す る位置 を求め た. その交点 は,

西松建設技報

VoL 2 2

既 設 トン ネル (b) lD≦H<3Dの場合

図 ‑ 4 近接度の区分 (トンわ レ上部の

盛

土)

2〉

6 3 K2 58 m,63 K448 m

であ る.

以上 の結果 か ら

,63K258 m〜63K448 m

のL

, =1 90m区間

を対策工必 要範 囲 と した.

3‑ 2

補強 区間の設定

対策工必要範囲の地形 は,尾根 〜沢部 〜尾根 の窪地状 を呈 し, また地 山の弾性波速度測定結果で は,地表面形 状 に沿 った低速度帯が分布す るこ とが確認 されてい る3}.

この ような地形,地質条件 において,全 区間に同一の対

nUハUnUハUCハUハUL7人U5432･‑El111111

トンネル直上の高盛土を考慮 した二次雷工の設計

策工 を適用 した場合,不経済である と言 える.

そ こで,図

‑4

に示 した近接度 の区分 において も境界 とな ってい る1D以上 の範 囲 を別 に区分 す る こ と と し, 起 点側土被 り

l D

以上 の区間(

63k258m〜63k307m)

を補 強

Ⅱ区 間 , 終 点 側 土 被 りlD以 上 の 区

間 ( 63k427m‑

63k448m)

を補 強 Ⅲ 区 間 と し土 被 りID未 満 の 区 間

( 63 k3 0 7m‑63 k 42 7m)

を補強 Ⅰ区間 とした.

また補 強

I

区間は,区間長がL

J =1 20mと長 い うえ,土

被 りが ほ とん どない特 別 な区 間 と土被 りが

0. 5D

程 度確 保 で きる区間に分 けることがで きる.そのため, よ り経 済性 を追求す るため に,前者 を

トa

区 間,後者 を

ト b

区 間 と した.

図

‑5

に トンネル縦断方向の対策工必要範囲お よび補 強 区間 を示す.

$4. 二次覆工の設計 4‑ 1

検討概要

高盛土 による上載荷重 に対 し,十分安定 な トンネル構 造 を決定す ることを目的 として検討 を行 った.

事前解析結果 よ り,当初 の標準 断面形状 (図

‑6

)で は, アーチ部 とイ ンバ ー ト部の接合部付近 において局部 的 に大 きな断面力が発生す ること, また,補強 Ⅰ区間で は土被 りが小 さいため, トンネル に偏土庄が作用す る傾 向が把接 された.

そ こで, トンネル に発生す る断面力 を均 一 に分布 させ るため に, トンネル断面 をで きるだけ円形 に近い形状 に

∴

土被 りとンネル天端=2:

:

1

健

の線土高 対

策

工必要範問 L=l90m

､

補

強Hl引 去毒i 補

' ] 武

ユ捉

F t

i] 納

r j 卓

;

Ⅲ

E区間

弓Ni○:l=､r)＼L‑49m一､ L=12()nt L=21lti

I‑ h

5()m

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‑a 3Rm_{成 一 ふ}

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計 画 藤土讃

G.L.(lit) こト こト⊃ mM c寸c Nヾ⊃

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N

O

〇Ci 二lバ 寸∨つ Cれ,C ⊂トト 寸ロ〇 ∽cc M卜 CBr. CJ3 S.i.(m)

図 ‑5 トンネル縦断方向の対策工必要範囲お よび補強区間

77

トンネル直上の高

盛

土を考慮 した二次覆工の設計

変更す るこ とと し,その結果 ,中央排水工 を抱 き込 んだ イ ンバ ー ト形状 と した (図‑ 7). また,補 強 Ⅰ区間 に おいては,偏土庄防止のため,トンネル天端部 に地山相 当 の変形係数 を有す る人工地 山の構築 を行 うもの と した.

さらに,二次覆工 の構造検討 に加 えて補助工法 な どの 対策工 を トンネルに施 した場合,二次覆工 の断面力 の低 減 に どの程度効果があるか, また施工性 ,経 済性 の観点 か ら比較検討 を行 った.検討 を行 った主 な対 策工 は,以 下の4通 りである.

① コンク リー ト ･鉄筋 による補強

② EPS

(軽量盛土材 ) を併用 した場合

③ トンネル上部 にコンクリー トスラブ を構築 した場合

④ トンネル側部 ･下部 を地盤改 良 した場合

検討 に際 して,盛土 による荷重 は二次覆工が全荷重 を 負担す る もの と し,一次支保工 はその荷重 を負担 しない

もの と考 えた.

図 ‑ 6 当初標準 断面図

溶接 金網 鋼 製 支保ニー

二

図‑ 7 補強区間標幾 断面

Exj

7

8

西松建設技報 Vol,22

4‑2

解析手法

解析 は,二次元平面 ひずみ問題 とし,地 山形状 の影響 や施工手順が考慮可能 な有 限要素法

( デEM)

による線形 弾性解析 と した.掘削 に伴 う地 山の解放力 は,切羽進行 の三次元効果 を反映 させ るため に,解析 ステ ップの トン ネル掘削完了時 に掘削解放荷重 の

35%

が解放 され, トン ネル一次支保施工後 に残 りの

65%

が解放 され る もの と考

える.

また,盛土荷重 は仝土被 り荷重 を考 え,二次覆工構築 後 に我荷 され る もの と し,安全側 に一次支保工 は盛土荷 重 を全 く負担 しない もの とした.トンネルの初期地圧 は,

FEM

の 自重解析 により求めた.この ときの初期側圧係数

K

は,当該 区間の土被 りが小 さい ことか ら,地 山の側圧 に 対 応 して い る と考 え, ポ ア ソ ン比 か ら求 め られ る値

(K‑ y/ ( 1 ‑y) )

と仮 定 した.掘 削計算 時 の側 圧係 数 も 同様 に,均 質弾性体 と仮定 したポア ソン比 か ら求 め られ る値 とした.

4‑3

解析 モデル

図

‑ 8

に解析 モ デル (補 強

ト a

区 間),表‑ 1に解析 に用 いた物性値一覧表 ,秦

‑ 2

にモデル化対 象物 と要素 種類 を示す.

解 析 対 象領 域 は,水 平 方 向 は トンネル掘 削径 の

4

倍

( 4D)

,鉛直方 向 は トンネル掘 削径 の3倍

( 3D)

と した.

境界条件 は,モデル側方 を鉛直 ロー ラー,底面 を固定 と した.

4‑4

解析手順

表

‑3

に解析 手順 (補 強

ト a

区間) を示す.他 の検討 断面 も同様 とす る.

4‑5

解析結果

表

‑4

に補強案比較表 を示す. また,表

‑5

に各補強 計如媒土高

さ

∵ー⊥忘 謡 ‑ l ー.EL151.Ⅰー∵

≡ ≡ rlH iTm I 】i t++ 】

地Jl構き壷自 】 日､1:ct, t I ∃

･.卜7‑' 十 桓

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だ

図 ‑8 解析 モデル図 ( 補強1 ‑ a 区間)

()6

9

(

)T

‑･.･P.

‑.

‑L･.

西松建設技報 VoL22

表 I l ‑ r i 軒 日直 ･ ‑ L I L

風 化層 未風 化層 盛土層 人工地1｣｣層 EP

S

層 地盤故良層 単位体

積重量

γ恥N/m3) 2() 22 20 20 0.29 20 粘着力C(kN/m²⁾ 70 ¹日ー

り い 0

内

部 摩

擦角 軒 ) 40 42 4() 4() 40 ポアソン比 ソ 0.35 0.3() ().35 0.20 0.1() 0.2

トンネル直上の高盛土を考慮 した二次覆工の設計

秦

‑ 2

モデル化対象物 と要素種類

秦‑ 3

解析

手順 ( 補強トa

区間)

sTEPl 初期応力解析 STEP2 上 .下半掘削 sTEP3 支保建込み sTEP4 インバー ト掘削

【

七 ′ ′

^{コ 二}

̀ ■ ヽ プ ヽ R L

^{′′′■ヽ′ ､■■一一ヽ■ヽl L}

^I.

^{̲̲ ∫ L}

岳TEi,5 インバー ト構築 主産 it, 2

次 撹 二 一 二

^構築 sTEP7 盛 土

L L 表 .㌍

L L LL

応力解放率 65% アーチ祁柳 襲さ t=60cm(梁翼素 ) ‑一次支侃

無役 ( E7 ≒

0)

表 ‑4 補強策の比較

検討案 ① コンクリー ト,鉄筋 ②EPS(軽量盛土

材)

を ③ トンネル上部にコンクリ‑トスラブ を ④ トンネル側部 .下部 を

による補強 併用 した場合 構築 した場合 地盤改良 した場合

概要図 ､

表

^一

芸 5 撃

^{葺‑nm ≡ヨ}

人 工

^｣温

地 l i J/ 憲 慧 汁 / /

^{追 払}

^{ソ 転 A}

^:L地

^{L L l I J}

構造概要 覆工コンク1H 6Ck=50N/mm; 覆工コンクリート O.ck勾ON/mmコ 授jIコンターH o,ck=5ON/1ー1m‑i 覆工コンク1トト dek=50N/nm一〇

補

強鉄筋 (sD390) 補強鉄筋 (sD345) 補強鉄筋 (sD390) 補

強 鉄

筋 (sD345)

アイ 内側 D25@165n甘n2

段

アイ 内側 D25@2Cn1Ⅵrl2

段

アイ 内側 D25@160lー1m 2

段

ア

イ

内側 Dl6@200mm

l段

外側 D25@165mm 2

段

外側 D25@200mm 2

段

外側 D25@160mm 2

段

外側

D

25@200nlm 1

段

イン)ト ト内側 D25@165mm 2

段

インハLHXj側 D25@2Ch n2

段

インハ〜‑柄 倒 D25@160nm 2

段

インハ+‑

卜

州 別

Dl

9@200mm 1

段

外側 D25@165mm 2

段

外側 D25@2C仇一一m 2

段

外側 D25@160Im12

段

外側 D16@2COmm

l段

EPS(

蕗

土天端 より7m下方に設置)コンクリ‑トスラ7+(トン頼立上に構築) 地LL改 良 (トンネ棚柑;ー下部を置換)

帽50m 高さ5m 長 さ38m 帽2(h1高さ().5m 良さ38m 変形

計 数

E=100kN/e

m

明

度

総量

約

10cm一一3 総^鉄筋鼠

約

D

1

46c@3m一一〔3粗Tlm 実施まで改良するもの として検討

施工性 〇 〇 / ''＼J､､ △

経i創生 )･＼ × △ △

7 9

トンネル直上の高盛土 を考慮 した二次苓工の設計

秦‑5

各補 強案 にお け る部材 力 ‑ 堤

西松遥設技報

Vol . 22

検

討 ^{部 材}アーチ末端 部^曲げ

軸力

部 材 アーチ曲 げ;

描; 軸力 : [ ' j ' . I ; 材

インバ ー ト中央部曲げ 軸力 =tiJ.E凋インバー ト曲げ

端部

軸力 欄考

厚 3‑/I モ‑メント (kN) 厚 も モ‑メい (kN)

l ' まき

モーメント (kN) 厚さ モーメント (kN)

莱

(clt1) (kN.Ⅰ一一) (cm) (kN.ltt) (cm)

}

(kN.nl) (cm) (kN.^ltt)

申

6 0 ( ) . 7 4 2. 0 6 ( )

‑(

) . 8 2 4. 1 6 ( ) 0. 81 I . 9 6 0 ‑ 0. 6 3 3

.1 採用

(七'

ヾ り 1 . 2 ( ) 1 . 9 〜)

‑

1 . 3 ( ) 4

.2

8 0 1 . 4( ) I . 9 8 0 ‑ ( ) . 9 4 3. 1

{ziヽ

＼r J

6 ( ) ( ) . 5 3 1 . 8 6 ( ) ‑ ( ) . 6 6 3 . ( i ( ) ( ) 0. 6 0

I.8

6 0 ‑ ( ) . 5 2 2. 7

(+)+

( ) ( ) ( ) . 6 4 2. 2 6 ( ) ‑ ( ) . 8 5 4. 2 6 ( ) ( ) . 81 2. 0 6 ( ) ‑ 0. 65 3. 2

(r

l

:.)

り

)'

ほ捌

オ厚 をF;()clllと して中 と同 条件 で検討 した もの

案 における部材力一覧 を示す.

(1)コンクリー ト 鉄筋 による補強

本案 は, トンネル覆工厚 を増加 させ,二次覆工の断面

剛

性 を増加 させ ることを目的 とした ものである.覆工厚 は, これ までの トンネル実績か ら

t =60c m‑80c

rnの場合 で解析比較 を行 った (秦

‑5

① ,① ').

検討の結果,部材剛性 の増加 に伴 って,断面積 お よび 断面係数の増分 よ りも断面力の増分の方が大 き くなる傾 向が現 れた.結果 的 に覆工 を厚 くすることにより,部材 応力度が増加 し,許容応力度 を満足 しない ことが判明 し

た.よって部材厚

∠ =60c m

程度が浸透であるもの と判断 した.

また,二次覆工へ高強度 コンクリー トを採用す る とと もに,覆工 の内側 ･外側 に配置 した補強鉄筋 によって, 断面補強 を行 う場合 について検討 した.その際,所要の 鉄筋量 を確保す るには,鉄筋径 を大 きくす る必要があっ た. しか し,極太鉄筋 は坑 内での施工性が悪 く,なおか つ配筋 ピッチが小 さい とコンクリー トの充填性 を阻害す ることが考 え られるため,高強度鉄筋

( sD390)

を採用 す る とともに,鉄筋径 を25mmまで に とどめ るよう配慮

した.

検討の結果,設計基準強度50N/

n l I

がの高強度 コンクリ ー トと補強筋

D2

5を1

651 1 1 mピッチで内外各 2

段配置す る ことで,安定 を確保す ることがで きる もの と判 断 した.

( 2) EPS

(軽量盛土材) を併用 した場合

本案 は,盛土材 の一部 をEPS(軽量盛土材)で置 き換 えることによる荷重の低減 によって,二次覆工 に発生す る断面 力 を低 減 させ る こ とを 目的 と した もの で あ る

( 秦‑5 ②) .

検討 の結果,厚 さ

5m

のEPSを

幅50m

程度 配置 した場 合が,

断

面力の低減 に対 して最 も効果があることが明 ら か となった.しか し,材料費が高価で経済性 に劣 ること, お よび土捨場容量の低下 を招 くこと等か ら採用 を見送 っ

た.

( 3)

トンネル上部 にコンクリー トスラブを構築 した場合 本案 は, トンネル上部 に

RC

ス ラブを構築す る こ とに よ り,盛土荷重 によって生ず る トンネル天端付近の曲げ モー メ ン トを低 減 させ る こ とを 目的 と した ものであ る

80

( 秦‑5 ③).

検討の結果, トンネルアーチ部の断面力の低減 に若干 の効果があるが,アーチ とインバー トの接合部では逆 に 増加傾向 を示す ことが明 らか となった.

( 4 )

トンネル側部 ･下部 を地盤改良 した場合

本案 は, トンわ レ周囲に,地山 よ り大 きな変形係数 を 有す る改良域 を形成す ることによ り, トンネルの地 山側 への変形 を抑えることを目的としたものである(表

‑5 ④

).

検討の結果,改良域 の形成 によ り,二次覆工 に生 じる 断面力 は低減す る傾向にあ った. しか し,十分 な低滅が 得 られなかった うえ,当該地山は,亀裂の発達 した砂岩 であるため,所定の地山改良効果が得 られない場合,二 次覆工への負担が増加す ることが懸念 された. したが っ て,その効果の確認の困難 さ,経済性 の面か ら採用 を見 送 った.

以上の対策工 を比較検討 した結果,本工事が前例の少 ないケースであることか ら,確実 な設計 ･品質管理が行 える工法が要求 さゴ1, また他工法 よ り経済性 に優れるこ とか ら(

1)

案 を採用 した.各検討 断面 での解析 結果 よ り 決定 した各補強断面の配筋図 を

図‑9

に示す.

隻5. 高強度 コンク リー トの配合 と試験結果

検討の結果, トンネル断面 には大 きな断面力が発生す るため,二次覆工 コンクリー ト強度に通常 (

o ･ c k =1 8N/ mm2 )

の

2

倍以上大 きい高強度 コンクリー ト(最大

dc k =50N/ mm: )

を採用す る必要がある との結論 を得 た.

一般 に高強度 コンクリー トは,水 セメン ト比W/

C

が小 さ く,セメ ン ト量が多い とい う特徴 を有 しているために, 発熱量が大 きく温度応力 によるひび割れが発生す る可能 性が高 くなる.そ こで,今 回は施工後上載荷重 を受ける までの時間に余裕があることに着 日し,長期的に硬化 を 進展 させ ることによって水和熱の上昇 を抑 えることが賢 明であると考 えた. よって,設計基準強度 を保証す る材 齢 は

91

日に設定 した.

コンクリー トには,発熱 をよ り小 さ くす る目的で低発 熱型セメン トを用いる もの とした.低発熱型セメン トに

西松建設枝幸6VoE.22

補 強 Ⅰ断面

<補強 トa 区間>

設計基準強度

6ck=50N/mm2

補強鉄筋

D25@ 165 4

段配筋

(sD390)

<補強 トb区間>

設計基準強度

qck=40N/mm2

補強鉄筋

D25@200 4

段配筋

(sD345)

沼配力筋

ピ

ッチ@

3 0 0

とする｡

函

設

計基準強度 dc k =3 0 N/ mm2

済 恩

トンネル直上の高

盛

土を考慮 した二次覆工の設計

補 強 Ⅲ断面

図

‑

9 補

強断

面 配

筋図

表‑ 6 覆工 コンクリー トの示方配合

配 合 スラン7○7

t 1 ‑ 倭 空気量

W/C 対憎 単位量 (kg/m3)

NO (mm) (%) (%) 財率 衣 セメント

J

gl骨材 粗骨材 高性能 適用 強度

(N/lnm

2 )N

^スランt

一

^プ○

. l の

^(cm

み )

^{(Sh%) W C S G}

^AE

^水剤減

i 50 15±2.5 1.5±1,0 39.0 53.() 165 423 938 864 8.46 インハ十‑

潤;

2 50 55()士50 1.5±1.0 39.0 53.0 175 449 912 841 8.98 アー

チ 部

3 4() 550士5() I.5±1.0 45,0 5〔).i 175 389 888 917 7.39 アイ 郭 4 3() 550±50 1.5±1.() 50.0 51.0 175 350 919 917 7.35 アー

チ 部

は,水和熱その ものの抑制 に加 え発熱速度 も緩やか にす ることがで きる高 ビーライ ト型セ メン トを採用 した. さ らに,発熱量の低減 にはセメン ト量の絶対量 を減 らす こ とも効果があ るため,高性能

AE

減水剤 を使用す る こ と とした.

高強度 コンクリー トは,粉体量が多いので, コンクリ ー ト自体 の粘性がかな り高い.反面,粘性が高いため分 離 しに くい とい う特徴 を有 しているため,施工性 を考 え, ス ラ ンプフロー

50c m

程度 を目標 と した.表

‑ 6

に二次 覆工 コンクリー トの示方配合 を,

秦‑ 7

に圧縮強度試験 結果 を示す.

秦 ‑7 圧縮強度試験 結果

配合

設

計基 準 圧縮

強

度 (平均 )

Nt) (N/

強

1一度一m2) 7

E 臓 ミ 度

28(N/

日強度

mm7‑) 9

日ヨ強度

i 5() 19.6 50.4 68.() 2 50 17.0 42.5 58.2 3 4() 12.7 35.5 49.5 4 30 10.() 32.7 46,()

81

トンネル直上の高盛土 を考慮 した二次雷工の設計

秦‑8 補強部二次覆工 計 測項 目および計 測位

置

西寺公建設技報

V ol . 22

補

強区問 ( 1 3

補 強

k25H‑p Ⅲ区 6 3 k3

問

07 トh 5

補強

( ) Ⅰ 一 一

Ⅰ区間

(

Ⅰ ‑

1 3 k3 a3R 07‑6 l t t 3 k 427 Ⅰ‑ b3 2 n t E l 6 3

祁

k 4

胤

2 ト 6

馴 呈

3 k

J

4 4 8 測

rL

t ㌫

J

r T l

L

索 ,

′^上∠｢ la3 l^≡rJ く^試.=)ⁱ ⊂

寸

≡

⊃ ⊂

宍讃⊃ くつ票栄 ⊂⊃≡rr｢ ⊂⊃辛

讃

許諾こ: こ) ⊂辛Jdrn 寸

A

ぐ

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A r

1‑rー＼】 ⊂)｢｢宍1‑ ⊂⊃寸寸上dr一｢

芸 芸 rヽr)= 芸 芯 芯 ヾ⊃ ＼J⊃ i こ占 こ占 ＼､D ヽニ ＼エ) ヽ= ＼J⊃

計

批二 一 二 A

親告;I.

調教 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

ji端

.

変位i那

○ ○ ( ⊃ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

計

測: l 二Ⅰ ' ,

紙_盲賀二iijL₁j_二応力_応ノJii川'_i.EI'J_j

○ _○ ^○ _○ ^○ _○

Bi l ‑10 計測位置図

§ 6. 計測計画

計測 は, トンネル掘削 による周辺地山へ の影響 を随時 把握す る と共 に,支保構造 の妥当性 お よび健全性 を検証 す ることを目的 として計画 した.

秦‑ 8

に計測項 目お よ び計測位置 ,図

‑10

に計 測位 置 図 を示 す.

秦‑ 9

に測 定頻度計画 を示す.

トンネル直上の盛土 は,今後数年 にわたって構築 され る計画である.

盛土の進行 にあわせて,二次覆工各部分の応力状態 を 把握 し,部材 の健全性 お よび計画盛土量実施の可否 を確 認する必要がある. また,盛土途 中段 階で得 られた応力 か ら,最終段 階における断面状態 を推定 し,盛土管理 を 行 う必要がある.

$7. おわ りに

本報では,土被 りの小 さい トンネル直上の高盛土 を考 慮 した二次覆工の設計 について報告 した.

検討の結果,予想す る高盛土荷重 に対 して,以下 に示 す覆工構造お よび対策工で トンネルの安定 を確保で きる

と判断 した.

82

秦‑9 測定頻度計 画

トン ネル上 郡 の盛

二 ! 二

高 さ

測 定頻度

lDまで

1回/ 2ト ー

汰

) D(トン ネル外 径 )

‑=1 1 1

(1)断面形状 の変更

( 2)

偏土圧防止用人工地山の構築

( 3)

部材厚の増加 (部材厚

t =60c m)

( 4)

高強度 コ ンク リー ト

(Q｡ k =50 N/ mm2 )

,高 強度鉄筋

( sD3 9 0 )

の

採用

今後の課題 は,今後数年 間に渡 って施工 される盛土の 進行 にあわせて,設計 において予測 した断面力 と計測結 果 を比較 し,設計 の妥当性お よび構造物の健全性 の検証

を行 う必要があることである.

本工事 は,二次覆工施工後の トンネル上部 に

3 0 m

の高 盛土 をす る とい う厳 しい条件が与 え られたが,国土の有 効利用の面か らみればこの ようなケースは今後 も十分考 え られる.本報が,今後 同様 な トンネル設計 の参考 にな れば幸いである.

最後 に,本工事の設計 ･施工 に当たってご指導,ご尽 力 をいただいた, 日本鉄道建設公団設計技術室 ･九州新 幹線建設局 ･出水鉄道建設所 の各位 をは じめ関係各位 に 深甚の謝意 を表 します.

参考文献

1

)例 えば 小倉辿郎 ,他 :高盛土下の明 り巻構造物 の 応力測定,<東北新幹線第

1

白石 トンネル>,鉄道土 木,第

1 7

巻八号

,p p. 7 0ト7 0 4,1 9 7 5.

2)財 団法 人鉄道総合技術研究所 :既設 トンネル近接施

工対策マニュアル

,p p . 1 0 2 ‑ 1 0 7

,平成

7

年

1 月.

3)日本鉄道建設公 団九州新幹線建設局

,

川崎地質株式 会社 :九建役8第

45

号 ,九幹鹿 ,第

1

紫尾 山で地質調 査報告書,平成9年3

月.