近接施工の影響解析

地下空間の利用や鉄道周辺の開発、道路・上下水道の整備等に伴い、既設構造物に近接した敷地における工事が増えています。特に都市部では交通・インフラ施設が密集しており、工事の際には近接する構造物への影響を評価し、施設管理者との協議や報告が必要となるケースが増えています。

構造計画研究所では、こうした施工時の近接構造物への影響を解析的に評価し、周辺に配慮した工事計画立案のサポートを行っています。

近接施工の影響解析コンサルティング・サービスの概要

開削工、基礎工、トンネル、盛土等の施工時に、工事中の地盤変形が近接する構造物に及ぼす影響を解析的に評価します。

以下は、近接施工の影響検討例です。

鉄道施設に近接した敷地における掘削工事

鉄道の軌道には変位に対する制限が明確に設けられており、近隣で工事を行う場合にはその工事の影響による変位を管理値以下に抑えることが求められます。工事における重量変化や、掘削時の山留変位などからFEM解析を用いて近隣地盤の変位を評価します。

既存のカルバートに近接する新設トンネル工事

都市部では電気・水道などのインフラ施設がカルバートなどにより数多く埋設されています。新たにトンネルを掘る際には隣接するカルバートに影響を与えないか確認をとる必要があります。鉄道施設と同様に変位による制限がある場合もありますが、明確な制限値が決められていない場合もあります。このような場合でもカルバート管理者に対して説明ができる方法をご提案します。具体的には、FEMによる地盤の変位評価や応答変位法による既存構造物の発生応力の推定を行い、許容応力度法等により構造物への影響度を評価します。

近接施工の影響評価事例

近接施工の影響を評価した事例をいくつかご紹介します。

事例①　鉄道施設に近接した敷地における掘削工事

鉄道軌道がある盛土のすぐそばで埋設管撤去のための地盤掘削を行う際の既設構造物の変位（軌道位置の変位）を評価した事例です。
掘削により地盤の一部が取り除かれることで、取り除かれた地盤が負担していた応力を周囲の地盤に負担させることで、掘削における状態変化を再現します。施工段階ごとにモデルの形状や境界条件を変更しながら変形・応力状態の変遷を表現しています。
現況再現から掘削・埋戻しの各工事段階における評価のイメージを以下に示します。

現況再現から掘削・埋戻しの各工事段階における評価イメージ

解析結果を以下に示します。

（左）現況応力の再現　／（右）地盤掘削段階の地盤変位（水平）

各工程での軌道位置の変位を以下に示します。

各工程での軌道位置の変位

この事例のように施工段階ごとに評価する方法のほかに、

モデルを変えずに盛土を重量として載荷して評価する方法
掘削による状態変化を「掘削前の自重載荷」と「掘削後の自重載荷」の結果差分で評価する方法

など、さまざまな評価方法があります。
評価の目的に応じて、適切な方法をご提案します。

事例②　開削工事にともなう既設シールドトンネルへの影響評価

開削工事に伴う既設シールドトンネルへの影響を、施工ステップ（シールド掘削→セグメント設置など）を考慮した2次元FEM解析により検討した事例です。

開削工事にともなう既設シールドトンネルへの影響評価

事例③　トンネルの交差影響検討

既設トンネルの上部に新設トンネル２本が施工される場合の既設トンネルに及ぼす影響を検討した事例です。トンネルが斜交しているため3次元FEM解析を用いました。

トンネルの交差影響検討

このほか、下記のような評価実績があります。

道路トンネルの近接施工検討
河川堤防が鉄道盛土に及ぼす影響検討
送電鉄塔への近接施工影響検討
橋台設置にともなう近接施工影響検討
近接施工の地震時影響検討

近接施工の影響解析