トンネル研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要| ＜道路部＞ |
トンネル研究室
●平成11年度に実施した調査・試験・研究の成果概要
研究期間：平10〜平12
担当者 ： 真下英人、砂金伸治、眞弓英大
NATM工法の基本的な考え方は地山の強度を積極的に利用し、支保はその挙動に合わせつつ効果を最も発揮できるようにすることであり、支保の規模を決定するためには地山の挙動を把握する必要がある。現状の支保設計では連続体の概念に基づいた設計を行っている場合が多く、経済的な支保設計のためには連続体や不連続体といった地山の特性に応じて支保に作用する荷重の評価を行う必要がある。11年度はアルミ棒を用いた模型地山を用いて、不連続体地山の挙動および応力状態の傾向を把握するための基礎的研究を行った。その結果、亀裂や地山のすべり面の発生方向の差違が地山の挙動やトンネル周辺の応力状態に影響を及ぼすことが分かった。
研究期間：平11〜平12
担当者 ： 真下英人、石村利明、眞弓英大
本研究は、都市トンネルの建設工法（山岳工法、シールド工法、開削工法）の選定にあたり、これまでコストとして考慮していなかった地上部での交通規制、騒音等の周辺環境に与える様々な影響を「外部コスト」として評価し、外部コストを含めた評価方法を提案することを目的としている。11年度は、都市トンネル施工時の外部コストを評価する上で必要となる情報（騒音・振動・交通規制による渋滞などの周辺環境へ影響）を収集し、外部コストの評価項目の抽出および実際に施工した工事での外部コストの試算を行った。その結果、都市トンネル施工に伴う外部コストとして地上部の交通規制に伴う渋滞が最も影響が大きいことが明らかとなった。
研究期間：平10〜平14
担当者 ： 真下英人、石村利明、蒲田浩久
近年、既設トンネルを断面拡大（改築）する必要性が高まって来ているが、道路を供用したままでの工事に関しては、コスト縮減・工期短縮の可能な施工技術の開発が望まれている。また設計面からも、既設断面形状やその健全度、さらに地山の緩み状況などを考慮する必要があり、より合理的な設計法の確立が求められている。本調査は、施工面､設計面から検討し合理的な既設トンネル改築法の確立を目指すものである。11年度は、合理的設計法の基礎的調査として解析的な手法を用いて拡大断面の構造的特徴を明らかにすることを目的とした。その結果、拡大方法で支保構造に発生する断面力が大きく異なること、施工時の既設トンネルの残し方により地山変形、既設トンネル覆工への影響範囲が異なることなどが明らかになった。
研究期間：平11〜平14
担当者 ： 真下英人、砂金伸治
都市内交通の渋滞緩和を目的として、建設コストの縮減を図りながら交通容量の増加を目指す一方策として、小型車専用道路の導入が検討されている。小型車専用道路では縦断勾配が大きいトンネルが考えられるため、急勾配における換気対象物質の排出量を把握する必要がある。11年度は急勾配条件下でのガソリン乗用車の排出量を台上試験により把握した。その結果、一酸化炭素の排出量は縦断勾配に比較して走行速度の影響が小さく、換気設計に用いる排出量を削減できる可能性があり、また煤煙の排出量は縦断勾配が4%程度までは縦断勾配や走行速度による影響は小さく、巻き上げ粉じんによって換気設計に用いる値が決まることが多く、排出量削減の可能性が高いことが分かった。
研究期間：平11〜平14
担当者 ： 真下英人、砂金伸治
道路トンネルの長大化は今後も進む傾向にあり、トンネル建設費の縮減は早急に対応すべき問題となっている。長大トンネルの建設費の縮減を図るには、トンネルの急速施工および支保の軽減を図ることが効果的で、その方法としてトンネルボーリングマシン(TBM)を活用した施工が考えられる。しかし日本では道路トンネルのような大断面TBMの実績はなく、適用にあたっては地山の評価方法や支保工の設計方法を確立する必要がある。11年度はTBMを適用したトンネル支保の実測データをもとに、それらに作用する荷重の解解析を行った。その結果、支保に作用する荷重は従来の山岳工法で施工されたトンネルで考えられる荷重よりも小さい傾向があり、支保規模を小さくできる可能性があることが分かった。
研究期間：平８〜平11
担当者 ： 真下英人、石村利明、眞弓英大
都市部のトンネル施工においては、トンネル掘削による地盤の挙動の予測､近接構造物等に対する影響の把握､事前の対策工の検討が重要である｡本調査は､現在確立されていない地盤挙動の予測､対策工の必要性および評価､都市トンネルの施工法の選定基準を提案することを目的とする｡11年度は､都市トンネルの特殊性から今後益々多くなると予想される近接施工時下の地盤変状および既設トンネルへの影響を把握するため、左右近接および上下近接トンネルの3次元掘削模型実験を行った。その結果、左右近接トンネルでは、トンネル離隔が0〜0.5D（D:トンネル直径）程度ではトンネルを掘削することで先行（既設）トンネルの作用土圧は1.4〜1.2倍程度増加し、上下近接トンネルでは、先行トンネルの下部にトンネルを掘削しても先行トンネルに作用する荷重は変化しないが、上部に掘削した場合には先行トンネルに作用する荷重は減少することが明らかとなった。また、土被りが比較的浅い領域に掘削される上下近接トンネルが地盤変状に及ぼす影響については、上部トンネル先行の場合の方が下部トンネル先行の場合に比べて小さいことが明らかとなった。
研究期間：平11
担当者 ： 真下英人、石村利明、眞弓英大
シールド工法は、都市内のトンネル掘削工法として採用されることが多いが、山岳工法や開削工法による工事に比べ地盤条件、立地条件の厳しさもあり工事費が高くなっている。本研究は、シールド工事の合理化によるコスト縮減を図ることを目的としている。11年度は、シールド工事費に占める割合の高いセグメントを対象としてセグメント製作時の合理化によるコストダウンの可能性について検討するとともに、シールド工事のコストダウン項目を分析した。その結果、現在、セグメント製作時に実施しているセグメント補修の簡素化および強度試験等の品質管理の簡素化によって、それぞれ約0.2％のコストダウンの可能性があることが分かった。また、コスト縮減率の算定結果から、二次覆工の省略が最もコストダウン効果が大きいことが明らかとなった