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高速道路トンネルの変状対策工


高速道路トンネルの盤ぶくれとインバート対策工
2022.2.2
トンネルと地下 2021年(令和3年)10月Vol.52,No.10

研究「盤ぶくれ現象における地山特性とインバートの力学的効果に関する分析」pp61-72.
(株)高速道路総合技術研究所道路研究部トンネル研究担当部長
 中野清人
 東京都立大学理事・学長特任補佐 西村和夫
 東京都立大学都市環境学部教授 砂金伸治
1章 はじめに
 本研究では、これまで高速道路において盤ぶくれ現象に対策されたインバートの事例を集め、地山の劣化原因、対策工設計の現状と課題について分析を行い、盤ぶくれの地山特性と対策インバートの力学的効果について検討する。そして、数値解析により対策インバートの形状に比較し、その効果と機能を分析することにより、合理的な構造を提案する。
2章 盤ぶくれ対策インバート工の現状と課題
3章 早期閉合一次インバートとの力学的効果の比較
4章 数値解析による検証
5章 結論
 1)建設段階にインバートを設けず盤ぶくれ現象が生じたトンネルでは、掘削時には、おおむね弾性域の挙動を示し、既設インバートが損傷したトンネルではスクイージング(squeezing)による塑性域の挙動を示しており、当初の地山条件はまったく異なる。
 2)これまでの対策事例を整理すると、いずれのケースも「浸水崩壊度とCEC試験の値が膨張性の閾値を超える特性から水に劣化しやすい地山特性」を素因とし、湧水作用を誘因として劣化した。路盤性状と総合するとスウェリング(膨潤性,swelling)によるメカニズムで説明することが出来る。
 3)これまでの対策インバートの形状は、半径の曲率を標準(R=2.7×R1)より小さいR=2.0×R1程度の深い形状とし、インバートの支保構造を強化している。日暮山トンネルと一本松トンネルでは、ほぼ同じ構造の対策インバートにより変形を抑えて安定したが、対策インバートに生じる応力の時間的経過と分布状態は全く異なっている。
 4)インバート損傷のケースでは、対策インバートに生じる軸力は、完全には収束していないが、3,000kN程度、作用土圧は0.3N/mm2(300kN/m2)程度である。また、車線規制による施工の場合は施工順序などにより偏圧が作用する可能性があり、早期閉合一次インバートのように、スクイージングが主体的な現象を抑えるレベルの支保性能が必要となる。
 5)建設段階にインバートを設けず、スウェリングが主体的な現象では、対策インバートに生じる軸力は1,000kN程度、作用土圧0.1N/mm2 (100kN/m2)程度の支保の性能が必要である。
6)地山劣化を考慮した数値解析による力学的検証により、スウェリングが主体的なケースでは、早強コンクリートを用いる対策インバートは、標準断面レベル(R=2.7×R1)のインバート形状が合理的である。

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