JP2008075386A - メガネ型シールドトンネル構造およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドトンネルの連通結合部に、両シールドトンネルのセグメント同士を繋いで補剛する補剛部材を設けて構造を安定化させて両トンネルを開削連通するにあたり、該補剛部材に対して要求される耐力を可及的に低下させることができ、もって該補剛部材の設置費用の低減化と工期の短縮化とが図れるメガネ型シールドトンネル構造およびその構築方法を提供する。
【解決手段】近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネル２，４の側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造及びその構築方法であり、連通部２３の上下には、両シールドトンネルのセグメント１２間を繋いで補剛する補剛部材６が設けられ、該連通部２３に対向する両トンネルの側部部分に配設されたセグメント１２ａは、他の部位に配設されるセグメント１２よりも高剛性に形成されている。
【選択図】図８

Description

この発明は、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士を開削して、相互に一体的に連通結合させて形成するメガネ型シールドトンネルの構造、及びその構築方法に関する。

シールド工法は、例えば都市土木等において、地下水の存在する地盤や軟弱な地盤に対するトンネルの構築工法として一般に採用されるもので、シールド掘進機の後方にトンネルの掘削内周面を覆う覆工体をセグメントによってリング状に逐次組み立てて形成していくとともに、形成した覆工体から推進反力を得ながらシールド掘進機を前進させて掘進作業を行ってゆくものである。

ところで、この様なシールド工法を用いて地下構築物を構築にするにあたっては、例えば地下鉄道の駅構内や地下道路の分岐・合流部の構築等に際して、シールドトンネルを複数近接させて並設し、爾後、そのシールドトンネルの側部同士を相互に連通させて繋ぎ合わせ、その断面をメガネ状等の複合形態のトンネルに一体化させて形成することが行われている。ここで、この様な断面形態のトンネルでは形状的にその連通結合部位の剛性が弱くなるので、例えば特許第２６１９９３７号公報等に示されるように、当該連通結合部位には多数の支柱等の補剛部材を設けてその剛性を補うようにしている。

しかし、上記のように支柱を設けてシールドトンネルの連通結合部位の強度を確保するようにすると、例えば道路の分岐・合流部等では当該支柱が邪魔になって相互のトンネル内への車両の円滑な往来が行えなくなる。特に、高速道路では安全かつ円滑な分岐・合流を行わせるためには、所定長に亘って無柱の区間が必要となる。従って、こうした分岐・合流部を構築するにあたっては、本線道路と分岐・合流用道路とを１つのシールドトンネル内に設置できるように、大円形断面のシールドトンネル構造を採用するか、または地上からの開削工法による大断面矩形構造を採用するか、若しくは道路自体の線形を変更して、分岐・合流部だけは地上に設置するしかなかった。

そこで、本出願人は、支柱を無くして広い空間を確保できるトンネルおよびその構築方法の技術について開発を進め、特開２００３−１３８８９９号公報にて開示したような提案をしている。

即ち、当該公報にて示した技術では、隣接配置されたシールドトンネル間を、結合部を介して間接的に連通結合するにあたり、当該結合部には上下方向に平行に上版部と下版部とを設けるとともに、結合部の上方には地中ビームを設けている。この地中ビームは、発進部と到達部とアーチ部とを備え、当該アーチ部は中空円筒状をなしてトンネル上部側の外周を半周する半円状に形成され、両端が発進部と到達部とにそれぞれ一体化されている。そして、結合部と地中ビームとの間には、複数の吊アンカーが設置されている。吊アンカーは、下端側が結合部の上部に設けられた定着ブロックに定着固定されているとともに、各吊アンカーの上端側は、アーチ部の中空管体の側壁に定着固定されている。
特許第２６１９９３７号公報 特開２００３−１３８８９９号公報

しかしながら、上記提案のものにあっては、並設されたシールドトンネルの外側に、それら結合部を支持するための大がかりな地中ビームとその発進部、到達部等からなる支持構造体を配置するものであるため、その工事もシールドトンネル両外側部から上部にまで及ぶ様な非常に大がかりなものとなってしまい、施工コスト面や工期、専有面積等の点で未だ改善の余地を残すものであった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールドトンネル相互の連通結合部に、両シールドトンネルのセグメント同士を繋いで補剛する地中ビーム等の補剛部材を設けて、その構造を安定化させて両トンネルを開削連通するにあたって、当該補剛部材に対する要求耐力を可及的に低下させることができ、もって当該補剛部材の設置費用の低減化と工期の短縮化とが図れるメガネ型シールドトンネル構造およびその構築方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明に係るメガネ型シールドトンネル構造は、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造であって、前記連通結合形成される連通部の上下には、両シールドトンネルのセグメント間を繋いで補剛する補剛部材が設けられ、該連通部に対向する両トンネルの側部部分に配設されたセグメントは、他の部位に配設されるセグメントよりも高剛性に形成されている構成となしたことを特徴とする。

あるいは、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造であって、前記連通結合形成される連通部の上下には、両シールドトンネルのセグメント間を繋いで補剛する補剛部材が設けられ、該連通部に対向する両トンネルの側部部分には、該側部部分に配設されたセグメントの剛性を他の部位のセグメントよりも高める補剛手段が設けられている構成となしたことを特徴とする。

ここで、前記補剛手段には支柱を採用し得る。あるいは、前記両シールドトンネルのセグメントを鋼製セグメントとなして、前記補剛手段は、前記連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの内部に充填されるコンクリートとなし得る。

また、上記の目的を達成するために本発明に係るメガネ型シールドトンネルの構築方法は、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、該連通部の形成予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設するセグメントに、予め他の部位のセグメントよりも高剛性なものを用いて両シールドトンネルを形成しておき、前記連通結合する連通部の形成予定部位の上下に、両シールドトンネルのセグメント間を繋ぐ補剛部材を設けて補剛してから、該連通部を開削形成する構成となしたことを特徴とする。

あるいは、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、前記連通結合する連通部の形成予定部位の上下に、両シールドトンネルのセグメント間を繋ぐ補剛部材を設けて補剛するとともに、該連通部の形成予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分のセグメントを、補剛手段によって他の部位のセグメントよりも高剛性に補剛してから、該連通部を開削形成する構成となしたことを特徴とする。

または、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、該両シールドトンネル間の連通結合予定部位における上下両側部の地山中に、該シールドトンネルの一方から他方に向けて、曲線ボーリング装置を用いて円弧状の鋼製曲管を掛け渡し、トンネル長手方向に沿って所定のピッチで所定数ずつ設置する鋼製曲管設置工程と、該連通結合予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分のセグメントを、補剛手段によって他の部位のセグメントよりも高剛性に補剛するセグメント補剛工程と、該鋼製曲管設置工程と該セグメント補剛工程との終了後に、該両シールドトンネルの連通結合部予定部位のセグメントを切り開いて、両シールドトンネル間の地山を掘削して連通させるシールドトンネル連通工程と、該両シールドトンネルの切り開かれたセグメントリングの端縁同士に掛け渡して連結部材を設置する連結部材設置工程とを備えた構成となしたことを特徴とする。

また、前記連結部材設置工程後に、前記連結部材と前記鋼製曲管との間の空隙にコンクリートを充填するコンクリート充填工程を備えた構成となしたことを特徴とする。

また、前記シールドトンネル連通工程の前に施工されて、両シールドトンネル内に該トンネルの変形を防止する内部支保工を設置する内部支保工設置工程と、前記連結部材と前記鋼製曲管との間の空隙に充填したコンクリートの硬化後に、該内部支保工を撤去する支保工撤去工程とを備えている構成となしたことを特徴とする。

また、前記鋼製曲管設置工程とシールドトンネル連通工程との間に、シールドトンネルのセグメントに形成された薬液注入口から地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えた構成となしたことを特徴とする。

また、前記鋼製曲管設置工程とシールドトンネル連通工程との間に、前記鋼製曲管を通じて周囲の地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えた構成となしたことを特徴とする。

また、前記鋼製曲管設置工程において、剛性保持用の鋼製曲管と薬液注入用の鋼製曲管とが別途に設けられ、該薬液注入用鋼製曲管は該剛性保持用鋼製曲管間の外側に位置をずらされて配される構成となしたことを特徴とする。

また、前記セグメント補剛工程における前記補剛手段が支柱でなる構成となしたことを特徴とする。

また、前記両シールドトンネルのセグメントが鋼製セグメントでなり、前記セグメント補剛工程における前記補剛手段が、前記連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの内部に充填されるコンクリートでなる構成となしたことを特徴とする。ここで、補剛手段として、前記支柱を併用するようにしても良い。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管が内管と外管とからなる２重管構造とされている構成となしたことを特徴とする。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管内にＨ形鋼が挿通配置される構成となしたことを特徴とする。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管内にコンクリートが充填される構成となしたことを特徴とする。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管内には、該鋼製曲管にプレストレスを導入するために、張力を付与した鋼線が配設される構成となしたことを特徴とする。

上記のようにしてなる本発明のメガネ型シールドトンネル構造およびその構築方法によれば、シールドトンネル相互の連通結合部に、両シールドトンネルのセグメント同士を繋いで補剛する補剛部材を設けて、その構造を安定化させて両シールドトンネルを開削連通するにあたって、連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントは、他の部位に配設されるセグメントよりも高剛性に補剛されているので、開削して連通させる部位の撓み変形を可及的似に小さくすることができ、もって当該補剛部材に対する要求耐力を可及的に低下させることができる。このため、当該補剛部材の設置数を減らしたり、補剛部材自体の剛性を低く設定できるようになって、その設置費用の軽減化と工期の短縮化とが図れる。

以下に、本発明に係るメガネ型シールドトンネル構造及びその構築方法の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳述する。

先ず、本発明に係るメガネ型シールドトンネル構造及びその構築方法について、その根本的な概念を説明すると、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士を開削して連通結合形成することで、メガネ型のシールドトンネルを構築するにあたって、連通結合形成される連通部の上下には、両シールドトンネルのセグメント間を繋いで補剛する補剛部材を設けるとともに、当該連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントは、他の部位に配設されるセグメントよりも高剛性に形成しておくものである。

即ち、連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの剛性を他の部位よりも高めておくことで、連通形成部位のセグメントを撤去して開削する際に、その撤去後のシールドトンネルの開削側部位に生じる撓み変形が可及的に小さくなるように抑制して、当該補剛部材に対して要求される耐力を可及的に低下させるようにする。そして、その結果として、当該補剛部材の設置数を減らしたり、補剛部材自体の剛性を低く設定できるようにするのである。

連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの剛性を高める手段としては、セグメントの組み付け時点で、予め当該部位のセグメントに高剛性のものを設置しても良いし、当初は全周に亘って同一のセグメントを組み付けておき、開削する前の段階で、上記部位のセグメントの剛性を高める補剛手段を後付で設けて剛性を向上させるようにしても良い。
次に、その具体的な実施形態について添付図面を参照して説明する。

《第１実施形態》
図１〜図８は、第１実施形態におけるメガネ型シールドトンネルの構築方法の各施工工程を順次に示す概略図であり、本実施の形態では地下高速道路の分岐・合流部の構築に適用する場合を例示している。

図１に示すように、本線道路を設けるための大きい円形断面の第１シールドトンネル２と、この本線道路用の第１シールドトンネル２の側方に近接して、分岐・合流部用の道路を設けるための小さい円形断面の第２シールドトンネル４が並設されている。各シールドトンネル２，４はトンネル軸が相互に平行になるように隣接配置されている。また、各シールドトンネル２，４の内周面には、その全周に亘って同一規格の鋼製セグメント１２が環状に組み付けられて覆工体１０が形成されている。

そして、このように近接して並設された２つの円形断面のシールドトンネル２，４は、その隣接する側部同士が開削されて連通結合されることで２連状態の道路トンネルが形成されることになる。なお、シールドトンネルの円形断面とは図示する真円状のものに限定されるものではなく、楕円状のものであっても良い。

図２は鋼製曲管設置工程を示している。図示するように、この鋼製曲管設置工程では、両シールドトンネル２，４間の連通結合予定部位の上下両側部の地山８中に、シールドトンネル２，４の一方から他方に向けて、補剛部材として曲線ボーリング装置を用いて円弧状の鋼製曲管６が掛け渡される。ここでは、第１シールドトンネル２側を発進部とし、第２シールドトンネル４側を到達部として鋼製曲管６が推進工法により順次地山８中に押し込まれて渡設される。そして、これらの鋼製曲管６はトンネル長手方向に沿って所定のピッチで所定数ずつ設置される。

具体的には、図９に示すように、本実施形態例ではセグメント１リング毎に３つの鋼製曲管６が設けられる。即ち、各シールドトンネル２，４の覆工体１０を形成するセグメント１２は６個で１周分を形成している。それぞれのシールドトンネル２，４において鋼製曲管６が掛け渡される部位のセグメント１２には鋼製曲管６の受け口部が予め着脱可能な蓋体で閉塞されて設けられていて、当該受け口部が開放されて鋼製曲管６が設置される。セグメント１２は幅は１．２ｍの鋼板または鋼板コンクリート製であり４０ｃｍ間隔で補強リブ１４が立設されており、当該補強リブ１４間に位置されて鋼製曲管６は４０ｃｍピッチで設けられている。鋼製曲管の径は３０ｃｍである。

また、この第１実施形態では上記鋼製曲管６は専ら剛性保持用として設けられ、当該鋼製曲管６の外側には地盤改良用の薬液を周囲の地山８中に注入するための鋼製曲管１６が同様にして設けられている。この薬液注入用鋼製曲管１６はその管面に多数の薬液注入口（図示せず）を有し、剛性保持用の鋼製曲管６，６のほぼ中間部に位置されて、これらと相互のピッチがずらされて配置されており、これより地山８中に注入する薬液が上下の剛性保持用鋼製曲管６で挟まれている内方部分の地山中まで伝わり易くされている。薬液注入用鋼製曲管１６の径は剛性保持用鋼製曲管６よりも細く１０〜１５ｃｍとされている。

図３は地盤改良工程を示し、上記薬液注入用鋼製曲管１６を通じて周囲の地山８中の地盤改良領域１８に薬液が注入されて地盤改良が行われる。なお、剛性保持用鋼製曲管６に薬液注入機能も併せ持たせて当該薬液注入用鋼製曲管１６は省略する様にしても良い。さらには、当該薬液の注入は剛性保持用鋼製曲管６を通じて行わずに、覆工体１０のセグメント１２に予め形成してある薬液注入口から行って地盤改良するようにしても良い。

地盤改良が済むと、図４のセグメント補剛工程に示すように、連通結合予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分のセグメント１２ａを、補剛手段によって他の部位のセグメント１２よりも高剛性に補剛する。ここでは補剛手段としてＨ形鋼等からなる支柱２１が設けられる。支柱２１は連通結合予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分のセグメント１２ａに近接されて設けられ、各支柱２１はその上端部と下端部とがそれぞれセグメント１２に一体化されて結合され、以後は常設の補剛材とされる。

ここで、この図示する第１実施形態例にあっては設定していないが、必要であれば、両シールドトンネル２，４内に、連通結合部のセグメントを切り広げたときに、それらシールドトンネル２，４に変形が生じることを防止するための内部支保工を、予め組立設置するようにしても良い。

図５及び図６はシールドトンネル連通工程を示し、両シールドトンネル２，４の連通結合部のセグメントを切り開いて、両シールドトンネル２，４間の地山８を掘削して相互に連通させる。

そして、図７の連結部材設置工程に示すように、両シールドトンネル２，４の切り開かれたセグメントリング（覆工体１０）の上下部それぞれの端縁同士に掛け渡して連結部材２２が設置される。この連結部材２２は鋼板製でなる。

このようにして、連通部２３が形成されるが、当該連通部２３は無支柱となって２連状態の道路トンネルが形成されることになる。ここで、必要であれば連結部材２２の設置後に、図８に示すように、上下の各連結部材２２と鋼製曲管６との間の空隙にコンクリート２４を充填するコンクリート充填工程を施工するようにしても良い。

また、この第１実施形態では、前記鋼製曲管設置工程とシールドトンネル連通工程との間、具体的にはセグメント補剛工程の前に、前記鋼製曲管６を通じて周囲の地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えた構成となしているが、不必要であれば当該地盤改良工程は省略するようにしても良い。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管６は、図１０（ａ）に示すように外管６ａと内管６ｂとからなる２重管構造となしても良い。あるいは、図１１（ａ）に示すように前記剛性保持用鋼製曲管６内には、Ｈ形鋼６ｃを挿通配置するようにしても良い。

さらには、前記剛性保持用鋼製曲管６内の空隙には、当該剛性保持用鋼製曲管６の両端を閉塞板（図示せず）で閉止してコンクリート２４を充填するようにしても良い。ここで、剛性保持用鋼製曲管６を二重管構成となした場合には、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、当該コンクリート２４は内管６ｂの内側の空隙のみへの充填、あるいは内管６ｂの外側の管状の空隙のみへの充填、若しくは内管６ｂの内外両側の空隙双方内への充填となしても良い。

またさらには、図１０及び図１１に示すように、剛性保持用鋼製曲管６内には、当該剛性保持用鋼製曲管６にプレストレスを導入するために、その図心の近傍に沿わせてその全長に亘って、シース管２６を介して鋼線２８を配設し、当該鋼線２８の両端を張力を付与した状態で閉塞板（図示せず）に固定係止させる様にしても良い。

なお、図９〜図１１にて示した剛性保持用鋼製曲管６は、円形断面のものとなっているが、これに限らず矩形断面のものを採用しても良い。

《第２実施形態》
図１２〜図２０は、第２実施形態におけるメガネ型シールドトンネルの構築方法の各施工工程を順次に示す概略図であり、第１実施形態と同様に、地下高速道路の分岐・合流部の構築に適用する場合を例示している。ここで、図１２〜図１４に示す工程は前述した第１実施形態の場合と全く同じであり、よってその説明は省略する。

ところで、この第２実施形態では、図１４に示す地盤改良工程が済むと、図１５に示すように、連通結合予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分のセグメント１２ａを、補剛手段によって他の部位のセグメント１２よりも高剛性に補剛するセグメント補剛工程と、両シールドトンネル内に該トンネルの変形を防止する内部支保工を設置する内部支保工設置工程とが行われる。ここで、セグメント補剛工程と内部支保工設置工程との施工順序はどちらが先であっても良く、これらの両工程はいずれもシールドトンネル連通工程の前に施工すれば良い。

そして、上記内部支保工設置工程においては、両シールドトンネル２，４内に、連通結合部のセグメントを切り広げたときに、それらシールドトンネル２，４に変形が生じることを防止するための内部支保工２０が横断面矩形状に組立設置される。

また、セグメント補剛工程では、前記連通部に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設されたセグメント１２ａの内部に、補剛手段としてコンクリート１３が充填される。即ち、前述の第1実施形態での説明で述べてあるように、両シールドトンネル２，４は、それぞれその内周面の全周が同一規格の鋼製セグメント１２で覆われているが、連通形成予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設されているセグメント１２ａの内部に、補剛手段としてコンクリート１３が充填される。つまり、シールド掘進機によるシールドトンネルの掘削形成時には、全周に亘って同一規格の鋼製セグメント１２組み付けていき、後施工で所定位置の鋼製セグメント１２内に、補剛手段としコンクリート１３を充填して補剛していくので、セグメント組み立て時にあっては、規格の異なるセグメントが混在されることがない。

図１６及び図１７はシールドトンネル連通工程を示し、当該工程では、両シールドトンネル２，４の連通結合予定部位のセグメントを切り開いて撤去するとともに、両シールドトンネル２，４間の地山８を掘削して相互に連通させる。

そして、図１８の連結部材設置工程に示すように、両シールドトンネル２，４の切り開かれたセグメントリング（覆工体１０）の上下部それぞれの端縁同士に掛け渡して連結部材２２が設置される。この連結部材２２は鋼板製でなる。

連結部材２２が設置されると、図１９のコンクリート充填工程に示すように、上下の各連結部材２２と鋼製曲管６との間の空隙にコンクリート２４が充填される。そして、当該コンクリート２４が硬化すると、図２０の支保工撤去工程に示すように、内部支保工２０が撤去されて無支柱の２連状態の道路トンネルが形成されることになる。

ここで、前記鋼製曲管設置工程と内部支保工設置工程との間に、前記鋼製曲管を通じて周囲の地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えた構成となしているが、不必要であれば当該地盤改良工程は省略するようにしても良い。

また、前記剛性保持用の鋼製曲管６は、第１実施形態の場合と同様に、図１０（ａ）に示すように外管６ａと内管６ｂとからなる２重管構造となしても良い。あるいは、図１１（ａ）に示すように前記剛性保持用鋼製曲管６内には、Ｈ形鋼６ｃを挿通配置するようにしても良い。さらには、前記剛性保持用鋼製曲管６内の空隙には、当該剛性保持用鋼製曲管６の両端を閉塞板（図示せず）で閉止してコンクリート２４を充填するようにしても良い。ここで、剛性保持用鋼製曲管６を二重管構成となした場合には、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、当該コンクリート２４は内管６ｂの内側の空隙のみへの充填、あるいは内管６ｂの外側の管状の空隙のみへの充填、若しくは内管６ｂの内外両側の空隙双方内への充填となしても良い。さらには、図１０及び図１１に示すように、剛性保持用鋼製曲管６内には、当該剛性保持用鋼製曲管６にプレストレスを導入するために、その図心の近傍に沿わせてその全長に亘って、シース管２６を介して鋼線２８を配設し、当該鋼線２８の両端を張力を付与した状態で閉塞板（図示せず）に固定係止させる様にしても良い。

《第３実施形態》
図２１〜図２９は、第３実施形態におけるメガネ型シールドトンネルの構築方法の各施工工程を順次に示す概略図である。この場合も第１実施形態と同様に、地下高速道路の分岐・合流部の構築に適用する場合を例示している。

ところで、当該第３実施形態では、近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネル２，４の側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造において、前記連通結合形成される連通部２３の上下には、両シールドトンネル２，４のセグメント間を繋いで補剛する補剛部材が設けられるとともに、その連通部２３に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設されたセグメント１２ａは、シールド掘進機によって組み立てられる時点で、予め他の部位に配設されるセグメント１２よりも高剛性に形成されているものを配設するようにしている。

即ち、図２１に示すように、シールド掘進機によるシールドトンネル設置工程において、その覆工体１０をなすセグメントを環状に接続して組み付けていく際に、連通部形成予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設するセグメント１２ａには、その他の部位に配設するセグメント１２よりも、厚み寸法を大きく形成する等して高剛性に形成したものを用いるようにしている。

ここで、当該第３実施形態にあっては、上記の如く、連通部形成予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設するセグメント１２ａには、他の部位に配設されるセグメント１２よりも高剛性に形成されているものを予め配設するという点以外は、図２１〜図２９にて示すシールドトンネル設置工程（図２１）、鋼製曲管設置工程（図２２）、地盤改良工程（図２３）、内部支保工設置工程（図２４）、シールドトンネル連通工程（図２５、図２６）、連結部材設置工程（図２７）、コンクリート充填工程（図２８）、支保工撤去工程（図２９）の各工程は、図１２〜図２０を用いて説明した第２実施形態の場合と全く同じである。よってその説明は省略する。

そして、上記第１実施形態〜第３実施形態のように構成されてなる本発明のメガネ型シールドトンネル構造およびその構築方法によれば、次の様な優れた効果を奏することができる。

即ち、シールドトンネル２，４相互の連通結合部に、両シールドトンネル２，４のセグメント同士を繋いで補剛する鋼製曲管６等の補剛部材を設けて、その構造を安定化させて両シールドトンネル２，４を開削連通するにあたって、連通部２３に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分に配設されたセグメント１２ａは、他の部位に配設されるセグメント１２よりも高剛性に補剛されているので、開削して連通させる部位のセグメントリングの端縁の撓み変形を可及的似に小さくすることができ、もって鋼製曲管６等からなる補剛部材に対して要求される耐力を可及的に低下させることができる。このため、当該補剛部材の設置数を減らしたり、補剛部材自体の剛性を低く設定できるようになって、その設置費用の軽減化と工期の短縮化とが図れる。

また、アーチ状に湾曲した剛性保持用の鋼製曲管６をトンネル軸方向（長手方向）に沿って所定ピッチで、連通結合部の上下にこれを挟んで無数に設置するとともに、該両シールドトンネル２，４の切り開かれたセグメントリングの端縁同士に掛け渡して連結部材２２を設け、かつ、連結部材２２と鋼製曲管６との間の空隙にコンクリート２４を充填して両シールドトンネル２，４を一体化するようになすことで、並設されたシールドトンネル２，４同士の連通結合部 を高剛性に形成でき、当該部位を無支柱化することができる。そして、このように連通部２３を無支柱化することができるので、道路等の分岐合流部に適用すれば、シールドトンネル２，４相互間の車両の行き来を円滑かつ安全に行わせることが可能となる。

また、分岐合流部の形成部位を大断面円形トンネル構造や、開削工法による大断面矩形構造にする必要が無いため、地上への影響を可及的に少なくすることができる。また、線形を変更することなく、本線等の一般部と分岐合流部とを、ともに地中トンネル構造にすることができる。

また、両シールドトンネル２，４の外側に別途に支持構造を設置する必要が無く、シールドトンネル２，４の連通部２３と連通結合予定部位に対向する両シールドトンネル２，４の側部部分のセグメント１２ａとを補剛することで構造を可及的に安定化させることができ、しかもシールドトンネル２，４内部からの施工のみで補剛部材の鋼製曲管６を設置できるため、施工コストの低減化、施工期間の短縮化、専有面積の縮小化等が図れて、合理的な構造となし得る。

また、剛性保持用の鋼製曲管６と薬液注入用の鋼製曲管１６とを別途に設け、薬液注入用鋼製曲管１６は該剛性保持用鋼製曲管６，６間の外側に相互の配設位置をずらして配置することで、地山８中に注入する薬液が上下の鋼製曲管６で挟まれた内方部まで伝わり易くすることができる。

また、剛性保持用の鋼製曲管６を内管６ａと外管６ｂとからなる２重管構造とすること、あるいは、前記剛性保持用の鋼製曲管６内にＨ形鋼６ｃを挿通配置すること、もしくは前記剛性保持用の鋼製曲管６内の空隙にはコンクリート２４を充填すること、さらには張力を付与した鋼線２８を配設してプレストレスを導入することによって、連通結合部の更なる高剛性化を達成することができる。

本発明に係るメガネ型シールドトンネルの構築方法の第１実施形態におけるシールドトンネル設置工程を示す概略図である。 同上、鋼製曲管設置工程を示す概略図である。 同上、地盤改良工程を示す概略図である。 同上、セグメント補剛工程を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程のセグメント切り開き段階を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程の地山掘削段階を示す概略図である。 同上、連結部材設置工程を示す概略図である。 同上、コンクリート充填工程を示す概略図である。 図２中のＡ部を内側から示す展開図である。 剛性保持用の鋼製曲管を二重管にした場合の各種変形例の断面図であり、（ａ）はコンクリートを充填しない二重管構造のもの、（ｂ）は内管の内側空隙内にコンクリートを充填したもの、（ｃ）は内管の外側空隙内にコンクリートを充填したもの、（ｄ）は内管の内外両側の空隙内にコンクリートを充填したものを示す。 剛性保持用の鋼製曲管内にＨ形鋼を挿通配置した場合の各種変形例の断面図であり、（ａ）はコンクリートを充填しないもの、（ｂ）はコンクリートを充填したものを示す。 本発明に係るメガネ型シールドトンネルの構築方法の第２実施形態におけるシールドトンネル設置工程を示す概略図である。 同上、鋼製曲管設置工程を示す概略図である。 同上、地盤改良工程を示す概略図である。 同上、セグメント補剛工程と内部支保工設置工程を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程のセグメント切り開き段階を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程の地山掘削段階を示す概略図である。 同上、連結部材設置工程を示す概略図である。 同上、コンクリート充填工程を示す概略図である。 同上、支保工撤去工程を示す概略図である。 本発明に係るメガネ型シールドトンネルの構築方法の第３実施形態におけるシールドトンネル設置工程を示す概略図である。 同上、鋼製曲管設置工程を示す概略図である。 同上、地盤改良工程を示す概略図である。 同上、内部支保工設置工程を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程のセグメント切り開き段階を示す概略図である。 同上、シールドトンネル連通工程の地山掘削段階を示す概略図である。 同上、連結部材設置工程を示す概略図である。 同上、コンクリート充填工程を示す概略図である。 同上、支保工撤去工程を示す概略図である。

符号の説明

２ 第１シールドトンネル
４ 第２シールドトンネル
６ 剛性保持用の鋼製曲管（補剛部材）
６ａ 外管
６ｂ 内管
６ｃ Ｈ型鋼
８ 地山
１０ 覆工体
１２ セグメント
１２ａ 連通部に対向する部位のセグメント
１３ コンクリート（補剛手段）
１４ 補強リブ
１６ 薬液注入用の鋼製曲管
１８ 地盤改良領域
２０ 内部支保工
２１ 支柱（補剛手段）
２２ 連結部材
２３ 連通部
２４ コンクリート
２６ シース管
２８ 鋼線

Claims (18)

1. 近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造であって、
   前記連通結合形成される連通部の上下には、両シールドトンネルのセグメント間を繋いで補剛する補剛部材が設けられ、
   該連通部に対向する両トンネルの側部部分に配設されたセグメントは、他の部位に配設されるセグメントよりも高剛性に形成されている、
   ことを特徴とするメガネ型シールドトンネル構造。
2. 近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネル構造であって、
   前記連通結合形成される連通部の上下には、両シールドトンネルのセグメント間を繋いで補剛する補剛部材が設けられ、
   該連通部に対向する両トンネルの側部部分には、該側部部分に配設されたセグメントの剛性を他の部位のセグメントよりも高める補剛手段が設けられている、
   ことを特徴とするメガネ型シールドトンネル構造。
3. 前記補剛手段が支柱でなることを特徴とする請求項２記載のメガネ型シールドトンネル構造。
4. 前記両シールドトンネルのセグメントが鋼製セグメントでなり、前記補剛手段が前記連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの内部に充填されるコンクリートでなる、
   ことを特徴とする請求項２記載のメガネ型シールドトンネル構造。
5. 近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、
   該連通部の形成予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設するセグメントに、予め他の部位のセグメントよりも高剛性なものを用いて両シールドトンネルを形成しておき、
   前記連通結合する連通部の形成予定部位の上下に、両シールドトンネルのセグメント間を繋ぐ補剛部材を設けて補剛してから、該連通部を開削形成する、
   ことを特徴とするメガネ型シールドトンネルの構築方法。
6. 近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、
   前記連通結合する連通部の形成予定部位の上下に、両シールドトンネルのセグメント間を繋ぐ補剛部材を設けて補剛するとともに、
   該連通部の形成予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分のセグメントを、補剛手段によって他の部位のセグメントよりも高剛性に補剛してから、該連通部を開削形成する、
   ことを特徴とするメガネ型シールドトンネルの構築方法。
7. 近接して並設された複数の円形断面のシールドトンネルの側部同士が開削されて連通結合形成されるメガネ型シールドトンネルの構築方法であって、
   該両シールドトンネル間の連通結合予定部位における上下両側部の地山中に、該シールドトンネルの一方から他方に向けて、曲線ボーリング装置を用いて円弧状の鋼製曲管を掛け渡し、トンネル長手方向に沿って所定のピッチで所定数ずつ設置する鋼製曲管設置工程と、
   該連通結合予定部位に対向する両シールドトンネルの側部部分のセグメントを、補剛手段によって他の部位のセグメントよりも高剛性に補剛するセグメント補剛工程と、
   該鋼製曲管設置工程と該セグメント補剛工程との終了後に、該両シールドトンネルの連通結合部予定部位のセグメントを切り開いて、両シールドトンネル間の地山を掘削して連通させるシールドトンネル連通工程と、
   該両シールドトンネルの切り開かれたセグメントリングの端縁同士に掛け渡して連結部材を設置する連結部材設置工程と、
   を備えたことを特徴とするメガネ型シールドトンネルの構築方法。
8. 前記連結部材設置工程後に、前記連結部材と前記鋼製曲管との間の空隙にコンクリートを充填するコンクリート充填工程を備えたことを特徴とする請求項７に記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
9. 前記シールドトンネル連通工程の前に施工されて、両シールドトンネル内に該トンネルの変形を防止する内部支保工を設置する内部支保工設置工程と、
   前記連結部材と前記鋼製曲管との間の空隙に充填したコンクリートの硬化後に、該内部支保工を撤去する支保工撤去工程と、
   を備えていることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
10. 前記鋼製曲管設置工程とシールドトンネル連通工程との間に、シールドトンネルのセグメントに形成された薬液注入口から地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えたことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
11. 前記鋼製曲管設置工程とシールドトンネル連通工程との間に、前記鋼製曲管を通じて周囲の地山中に薬液を注入して地盤改良を行う地盤改良工程を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
12. 前記鋼製曲管設置工程において、剛性保持用の鋼製曲管と薬液注入用の鋼製曲管とが別途に設けられ、該薬液注入用鋼製曲管は該剛性保持用鋼製曲管間の外側に位置をずらされて配されることを特徴とする請求項１１に記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
13. 前記セグメント補剛工程における前記補剛手段が、支柱でなることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
14. 前記両シールドトンネルのセグメントが鋼製セグメントでなり、前記セグメント補剛工程における前記補剛手段が、前記連通部に対向する両シールドトンネルの側部部分に配設されたセグメントの内部に充填されるコンクリートでなることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
15. 前記剛性保持用の鋼製曲管が内管と外管とからなる２重管構造とされていることを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
16. 前記剛性保持用の鋼製曲管内にＨ形鋼が挿通配置されることを特徴とする請求項７〜１〜１５のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
17. 前記剛性保持用の鋼製曲管内にコンクリートが充填されることを特徴とする請求項７〜１６のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。
18. 前記剛性保持用の鋼製曲管内には、該鋼製曲管にプレストレスを導入するために、張力を付与した鋼線が配設されることを特徴とする請求項７〜１７のいずれかに記載のメガネ型シールドトンネルの構築方法。