JP2005068861A - トンネルの合流，分岐構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 合流ないしは分岐部の設置個所の制約を無くすこと。
【解決手段】 第１および第２シールドトンネル１０，１２は、セグメント１４，１６をそれぞれ環状に組立てて、トンネルとして構築されるものであって、合流部を形成する際には、トンネル１０，１２は、所定の間隔を隔てて、平行に配置される。トンネル１０，１２間には、対向するセグメント１４，１６の一部を除去して、開口部１８，２０を形成し、開口部１８，２０の外側地山を掘削した後に、トンネル１０，１２間を連通する連結部２２が形成される。連結部２２は、トンネル軸方向に延設され、上版２４と、底版２６とを備え、上，底版２４，２６は、上下方向に所定の間隔を隔てて、両端がセグメント１４，１６の開口端１８，２０の端縁に係止されている。トンネル１０，１２と連結部２２との間には、これらを連続した状態で周回するようにＰＣ鋼線２８が設置され、張力を導入した状態で定着される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、トンネルの合流，分岐構造に関し、特に、中柱を設けることなく、トンネルの合流，分岐構造を安定化させる技術に関するものである。

従来、シールド工法で構築されるトンネルは、構造的に安定した円形断面のトンネルが主流であった。ところが、近時、地下空間利用の多様化，地下構造物の輻輳化，コストダウンへの取組みといった観点から、円形断面を横方向に、２連もしくは３連状に重合させた断面形状のトンネルが構築されている。

このような断面形状のトンネルは、例えば、２連状の場合には、一対の円形断面のシールドトンネルの端部同士が、部分的に重なるようにして、横方向に連結形成し、これらの重合した部分を除去して、概略目がね断面状のセグメントを設置していた。

このような形状のトンネルにおいては、トンネルを構造的に安定化させるために、中柱をセグメントの１リング毎に配置していた。ところが、このようなトンネル構造では、道路トンネルの合流，分岐部や、地下鉄の渡り線部分に採用する際には、中柱によりシールドトンネル間で車両や地下鉄の車線変更ができないという問題があった。

そこで、特許文献１には、このような問題を解決するために、トンネルの合流，分岐部の直上に地中ビームを設け、地中ビームとトンネルの合流，分岐部との間に地中アンカーを設けて、トンネル構造の安定化を図り、中柱を無くすことが提案されている。

しかしながら、特許文献１に提案されているトンネルの合流，分岐構造には、以下に説明する技術的な課題があった。
特開２００３−１３８８９８号公報

すなわち、特許文献１に提案されている構造では、トンネルの合流，分岐部の直上に地中ビームを設け、地中ビームとトンネルの合流，分岐部との間に地中アンカーを設けるので、地中ビームを構築する際には、地上側からの工事が必要になり、地中ビームの構築が可能な個所でなければ合流，分岐部を設けることができず、分岐，合流部の設置場所に制約があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、設置場所に制約を受けることなく設けることが可能なトンネルの合流，分岐構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、前記一対のシールドトンネルと前記連結部との間に周回するように配置され、緊張力を導入して定着されるＰＣ鋼線を配置するようにした。

また、本発明は、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、前記一対のシールドトンネル間を水平方向に連結するタイロッドを平行に設けるようにした。

また、本発明は、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、前記シールドトンネルの各断面は、前記連結部から離間するに従って漸次厚みが大きくなるように形成するようにした。

また、本発明は、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、前記連結部は、前記シールドトンネルの各セグメントに両端を係止する平板状の上版と底版とを備え、前記上版と前記セグメントは、傾斜面同士の係止構造であって、前記セグメント端部が下方に移動しようとすると、前記上版が上方側に移動して、前記上版が当接する地盤により反力が得られるするように構成した。

以上のように構成したトンネルの合流，分岐構造によれば、ＰＣ鋼線またはタイロッドの配置，トンネルの内部から行える断面の厚肉化，上版とセグメント端部の傾斜面同士の係止構造により、それぞれトンネル構造の安定化が図れるので、合流ないし分岐部の中柱を除去することができる。

さらに、本発明は、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、前記一対のシールドトンネルと前記連結部との間に周回するように配置され、緊張力を導入して定着されるＰＣ鋼線を配置すること、前記一対のシールドトンネル間を水平方向に連結するタイロッドを平行に設けること、前記シールドトンネルの各断面は、前記連結部から離間するに従って漸次厚みが大きくなるように形成すること、前記一対のシールドトンネル間を連結するタイロッドを平行に設けること、前記連結部は、前記シールドトンネルの各セグメントに両端を係止する平板状の上版と底版とを備え、前記上版と前記セグメントは、傾斜面同士の係止構造であって、前記セグメント端部が下方に移動すると、前記上版が上方側に移動するようにすること、前記連結部の近傍およびまたは前記セグメントの前記連結部の近傍から、外方に向けて突出する複数のグランドアンカーを設置すること、のいずれか２つ以上を任意に組合わせることができる。

本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造によれば、トンネルの内部から行える断面の厚肉化，ＰＣ鋼線またはタイロッドの配置，上版とセグメント端部の傾斜面同士の係止構造，グランドアンカーに設置により、トンネル構造の安定化が図れるので、合流ないし分岐部の中柱を除去することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図６は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例１を示している。これらの図に示したトンネルの合流，分岐構造は、地中にシールド工法により、一対のほぼ円形断面の第１シールドトンネル１０と第２シールドトンネル１２とを構築し、所定の個所でこれらを合流させるとともに、所定の合流長さを経た後に、再び分岐させる。

第１および第２シールドトンネル１０，１２は、セグメント１４，１６をそれぞれ環状に組立てて、トンネルとして構築されるものであって、合流部を形成する際には、トンネル１０，１２は、所定の間隔を隔てて、平行に配置される。

平行に配置されたシールドトンネル１０，１２間には、対向する部分のセグメント１４，１６の一部を除去して、側面側にそれぞれ開口部１８，２０を形成し、開口部１８，２０の外側地山を掘削した後に、トンネル１０，１２間を連通する連結部２２が形成される。

本実施例の場合、連結部２２は、構築しようとするトンネルの合流部ないしは分岐部の長さに対応して、トンネル軸方向に延設され、概略平板状の上版２４と、底版２６とを備えており、これらの上，底版２４，２６は、上下方向に所定の間隔を隔てて、両端がセグメント１４，１６の開口部１８，２０の端縁に係止されている。

この場合、上版２４は、所定の傾斜面同士の係止構造により、開口部１８，２０の端縁に係止されている。なお、連結部２２の係止構造は、このような傾斜面同士の係止に限る必要はなく、例えば、通常の突き当て構造であっても良い。

また、本実施例の場合には、一対のシールドトンネル１０，１２と連結部２２との間に、これらを連続した状態で周回するようにＰＣ鋼線２８が設置されている。

このようなＰＣ鋼線２８は、トンネル１０，１２の軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数設けられ、各ＰＣ鋼線２８の端部は、トンネル１０，１２のセグメント１４，１６ないしは連結部２２の上，底版２４，２６に、張力を導入した状態で、適宜定着される。

この場合、ＰＣ鋼線２８の両端定着位置は、任意に設定することができ、複数のＰＣ鋼線２８の定着位置が、トンネル軸方向で同一位置にならないように、ズラせることもできる。

このように構成したトンネルの合流，分岐構造によれば、一対のシールドトンネル１０，１２と連結部２２との間に周回するように配置され、緊張力を導入して定着されるＰＣ鋼線２８を配置するので、ＰＣ鋼材に導入されているプレストレスによって、ＲＣ断面に生じる引張力が低減され、合流ないし分岐部の構造が安定する。

このため、合流ないしは分岐部に中柱を設ける必要がなくなり、ＰＣ鋼線２８の設置作業は、トンネル１０，１２の内部から行えるので、地中ビームを設ける場合のように、合流ないしは分岐部の設置個所に制約を受けることもなくなる。

図２から図６は、上記トンネルの合流，分岐構造の構築方法の一例を示している。合流，分岐構造を構築する際には、まず、図２に示すように、合流ないしは分岐部を構築する個所において、一対の第１および第２シールドトンネル１０，１２が所定の間隔を隔てて、平行に配置される。

次に、図３に示すように、トンネル１０，１２内から、外方地山に対して薬液注入を行い、トンネル１０，１２の対向する部分を、概略半周ずつ取り囲むようにして、地盤改良区域３０を形成し、各トンネル１０，１２内には、変形防止用の仮設支保工３２を設置する。

次いで、図４に示すように、トンネル１０，１２のセグメント１４，１６の一部を除去して、開口部１８，２０を設け、開口部１８，２０の外側に位置する地盤改良区域３０内の土砂を掘削除去して、連結部２２の上版２４と底版２６とを形成して、トンネル１０，１２間を側方で連通させる。

次に、図５に示すように、ＰＣ鋼線２８をシールドトンネル１０，１２と連結部２２との間に周回するように配置する。ＰＣ鋼線２８の配置は、予め、セグメント１４，１６や上版２４および底版２６内に、これが挿通可能なシース管を埋設しておく。

ＰＣ鋼線２８の配置が終了すると、ＰＣ鋼線２８に緊張力を導入して、端部をセグメント１４，１６や上版２４および底版２６に定着する。ＰＣ鋼線２８の定着が終了すると、図６に示すように、仮設支保工３２を撤去すると、図１に示した合流，分岐構造が完成する。

図７および図８は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例２を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

これらの図に示したトンネルの合流，分岐構造では、実施例１と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合、実施例１のＰＣ鋼線２８に替えて、一対のシールドトンネル１０，１２間を水平方向に連結するタイロッド３４が相互に平行になるように、上下方向に所定の間隔を隔てて設けられている。

一対のタイロッド３４は、同一鉛直面上に配置され、各タイロッド３４は、トンネル１０，１２の上下端に近い位置にあって、一端側が一方のトンネル１０のセグメント１４に定着固定され、他端側が他方のトンネル１２のセグメント１６に定着固定されている。

このようなタイロッド３４は、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を設けて、複数設置されている。このように構成したトンネルの合流，分岐構造によれば、タイロッド３４を設置することにより、分岐ないしは合流部の断面に生じる引張力を低減し、合流ないし分岐部の構造が安定する。

このため、合流ないしは分岐部に中柱を設ける必要がなくなり、タイロッド３４の設置作業は、トンネル１０，１２の内部から行えるので、地中ビームを設ける場合のように、合流ないしは分岐部の設置個所に制約を受けることもなくなる。

図８は、タイロッド３４を設置する際の工程の要部を示しており、タイロッド３４を合流ないしは分岐部に設置する場合には、実施例１で説明した図２〜図４の工程が順に行われ、その後、図６のＰＣ鋼線２８の設置に替えて、タイロッド３４を設置し、支保工３２を撤去することになる。

図９は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例３を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、実施例１と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合、実施例１のＰＣ鋼線２８の設置に替えて、トンネル１０，１２の合流ないしは分岐部に設置するセグメント１４ａ，１６ａの厚みを、他の部分で用いるものと異ならせている。

すなわち、本実施例の場合、セグメント１４ａ，１６ａの厚みは、連結部２２から離間するに従って、厚みが漸次増加するようになっていて、トンネル１０，１２の中心を通る水平断面の両端において厚みが最も大きくなるようにしている。

このように構成したトンネルの合流，分岐構造によれば、分岐ないしは合流部で、セグメント１４ａ，１６ａの厚みを増加させることで、この部分の断面剛性が大きくなっていて、合流ないし分岐部の構造が安定する。

このため、合流ないしは分岐部に中柱を設ける必要がなくなり、タイロッド３４の設置作業は、トンネル１０，１２の内部から行えるので、地中ビームを設ける場合のように、合流ないしは分岐部の設置個所に制約を受けることもなくなる。

図１０は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例４を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、実施例１と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合には、連結部２２は、シールドトンネル１０，１２の各セグメント１４，１６に両端を係止する平板状の上版２４と底版２６とを備えている。上版２４および底版２６とセグメント１４，１６は、傾斜面同士の係止構造になっている。

この係止構造は、上版２４の幅方向（トンネル横断方向）の両端面は、下端側が上端側よりも内方に位置する下り傾斜面となっていて、これと当接するセグメント１４，１６の各開口部１８，２０の上端側の面は、下端側が上端側よりも、外方に位置する上り傾斜面となっている。

また、底版２６の両端面は、上端側が下端側よりも内方に位置する上り傾斜面となっていて、これと当接するセグメント１４，１６の各開口部１８，２０の下端側の面は、上端側が下端側よりも、外方に位置する下り傾斜面となっている。

このような傾斜面同士の係止構造によると、図１０に示すように、開口部１８，２０の上端側が下方に移動しようとすると、傾斜面同士の係止構造により、上版２４の両端側が上方側に移動しようとする。この場合、上版２４の上面は、地山に当接しているので、このときの移動反力が上版２４の上面に当接している地山によって確保され、トンネル構造の安定化が図れる。

トンネル構造が安定すると、上記実施例と同様に、合流ないしは分岐部に中柱を設ける必要がなくなり、連結部２２の設置作業は、図２〜図４に示したように、トンネル１０，１２の内部から行えるので、地中ビームを設ける場合のように、合流ないしは分岐部の設置個所に制約を受けることもなくなる。

図１１は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例５を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、各実施例と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例は、上記第４実施例で示した連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造に加えて、グラントアンカー３６を設置している。

本実施例の場合、グランドアンカー３６は、開口部１８，２０の近傍のセグメント１４，１８を内部から貫通するようにして、上下方向の地山に向けて延設され、各グランドアンカー３６の先端は、地山に定着されているとともに、基端側は、セグメント１４，１８に定着されている。

本実施例の場合には、一方のトンネル１０から設けられるグランドアンカー３６と、他方のトンネル１２から設けられるグランドアンカー３６とは、同一面上になく、トンネル軸方向で前後に間隔をあけて設けられており、各グランドアンカー３６の先端側がトンネルの前面側から見た場合に、相互にクロスするように配置されている。

このような形態のグランドアンカー３６は、構築する合流ないしは分岐部において、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて、複数配置される。なお、このような形態のグランドアンカー３６は、開口部１８，２０の近傍のセグメント１４，１８に設けるだけでなく、連結部２２の上版２４や底版２６から延設することもできる。

また、延設方向も図１１に示したクロス形態に限る必要はなく、例えば、各トンネル１０，１２から延設されるグランドアンカー３６が相互に平行になるように設置しても良い。

以上のように構成したトンネルの合流，分岐構造によれば、連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造に加えて、グラントアンカー３６を設置しているので、合流ないしは分岐部のトンネル構造がより一層安定する。

図１２は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例６を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、各実施例と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合には、上記第４実施例で示した連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造に加えて、実施例１で示したＰＣ鋼線２８と、実施例２で示したタイロッド３４とを併用している。

この実施例の場合には、特に、ＰＣ鋼線２８を設置して、これに緊張力を導入して定着すると、トンネル１０，１２の開口部１８，２０には、これを閉じようとする方向の力が作用し、この作用力に対抗して、実施例４で示した、連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造による、上版２４の上面と底版２６の下面に地盤反力が作用するので、合流ないしは分岐部のトンネル構造が、単独使用の場合よりも一層安定化する。

図１３は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例７を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、各実施例と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合には、上記第４実施例で示した連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造に加えて、実施例１で示したＰＣ鋼線２８と、実施例５で示したグランドアンカー３６ａとを併用している。

本実施例の場合、グラントアンカー３６ａは、連結部２２の内部から上版２４と底版２６とを貫通するようにして、上下方向に延設され、かつ、２本ずつが平行になるように配置されている。このように構成したトンネルの合流，分岐構造においても上記実施例と同等の作用効果が得られる。

図１４は、本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例８を示しており、上記実施例１と同一若しくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。

この図に示したトンネルの合流，分岐構造では、各実施例と同様に、所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル１０，１２間に、両者間を連通する連結部２２を設ける。

本実施例の場合には、上記第４実施例で示した連結部２２の上，底版２４，２６と、セグメント１４，１６の各開口端との傾斜面同士の係止構造に加えて、実施例１で示したＰＣ鋼線２８と、実施例３で示したセグメント１４ａ，１６ａの厚肉化手段とを併用している。このように構成したトンネルの合流，分岐構造においても上記実施例と同等の作用効果が得られる。

本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造は、中柱を設ける必要がないので、道路トンネルの合流部や分岐部を構築する際や、地下鉄の渡り線部分に採用するとも有効に活用することができる。

本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例１を示す断面説明図である。 図１の合流，分岐構造を構築する際の初期工程の断面説明図である。 図２に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図３に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図４に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 図５に引き続いて行われる工程の断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例２を示す断面説明図である。 図７に示した実施例２の合流，分岐構造を構築する際の要部断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例３を示す断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例４を示す断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例５を示す断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例６を示す断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例７を示す断面説明図である。 本発明にかかるトンネルの合流，分岐構造の実施例８を示す断面説明図である。

符号の説明

１０ 第１シールドトンネル
１２ 第２シールドトンネル
１４，１４ａ セグメント
１６，１６ａ セグメント
１８，２０ 開口部
２２ 連結部
２４ 上版
２６ 底版
２８ ＰＣ鋼線
３０ 地盤改良区域

Claims (5)

1. 所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、
   前記一対のシールドトンネルと前記連結部との間に周回するように配置され、緊張力を導入して定着されるＰＣ鋼線を配置することを特徴とするトンネルの合流，分岐構造。
2. 所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、
   前記一対のシールドトンネル間を水平方向に連結するタイロッドを平行に設けることを特徴とするシールドトンネルの合流，分岐構造。
3. 所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、
   前記シールドトンネルの各断面は、前記連結部から離間するに従って漸次厚みが大きくなるように形成することを特徴とするトンネルの合流，分岐構造。
4. 所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、
   前記連結部は、前記シールドトンネルの各セグメントに両端を係止する平板状の上版と底版とを備え、
   前記上版と前記セグメントは、傾斜面同士の係止構造であって、前記セグメント端部が下方に移動しようとすると、前記上版が上方側に移動して、前記上版が当接する地盤により反力が得られるようにしたことを特徴とするシールドトンネルの合流，分岐構造。
5. 所定の間隔を隔てて平行に形成される一対のシールドトンネル間に、両者間を連通する連結部を設けたシールドトンネルの合流，分岐構造において、
   前記一対のシールドトンネルと前記連結部との間に周回するように配置され、緊張力を導入して定着されるＰＣ鋼線を配置すること、
   前記一対のシールドトンネル間を水平方向に連結するタイロッドを平行に設けること、
   前記シールドトンネルの各断面は、前記連結部から離間するに従って漸次厚みが大きくなるように形成すること、
   前記連結部は、前記シールドトンネルの各セグメントに両端を係止する平板状の上版と底版とを備え、前記上版と前記セグメントは、傾斜面同士の係止構造であって、前記セグメント端部が下方に移動すると、前記上版が上方側に移動するようにすること、
   前記連結部の近傍およびまたは前記セグメントの前記連結部の近傍から、外方に向けて突出する複数のグランドアンカーを設置すること、
   のいずれか２つ以上を任意に組合わせることを特徴とするトンネルの合流，分岐構造。

Images