JP2017043982A - 地下構造物、及び、地下構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設のトンネル内を車両などが通行可能な状態のままで当該トンネルの一部を内包し得る地下構造物を構築する。【解決手段】地下構造物１は、既設の本線トンネル２と、本線トンネル２に並んで延びるように地盤内に構築された複数の導坑２１，２２と、地盤内における導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２を架け渡して構築され、かつ、本線トンネル２の周囲を囲む環状の複数の構造体３０と、を備える。また、地下構造物１は、複数の構造体３０と本線トンネル２との間に空間５２を有する。複数の構造体３０は、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。【選択図】図８

Description

本発明は、地下構造物と、その構築方法とに関する。

地下空間を構築するための非開削工法の一例としては、NEW TULIP工法（登録商標）が知られている。この工法は曲線パイプルーフ工法の一例であり、例えば、既設のトンネルから曲線鋼管を推進設置し、曲線鋼管単独あるいは凍結工法や薬液注入などの地盤改良を併用して非開削で地下空間を構築する（非特許文献１参照）。

この点、特許文献１では、地下構造物の構築方法において、併設されたトンネルの各々の対向する側を掘削して拡幅部を形成するに際し、一方のトンネル側から他方のトンネル側に掘削機を押し進め、複数の鋼管を継ぎ足しながら円弧状に連続するように設置することで、前述の曲線鋼管を推進設置している。また、特許文献２は、前述の曲線鋼管を推進する推進装置の一例を開示している。また、特許文献３は前述の掘削機の一例を開示している。

特開２００４−１２４４８９号公報 特開２００９−１２５７８２号公報 特開２００８−１４４５０７号公報

"NEW TULIP工法"、[online]、NEW TULIP工法連絡会、[平成２７年８月１７日検索］、インターネット＜URL：http://new-tulip.com/＞

ところで、例えば、既設の地下道路トンネルの途中にランプ部を構築する場合には、当該地下道路トンネル内を車両が通行可能な状態のままでランプ部を構築することが好ましい。
しかしながら、このランプ部の構築に際して、前述の特許文献１〜３及び非特許文献１に開示の曲線鋼管の設置手法を既設の地下道路トンネルに適用しようとすると、当該地下道路トンネル内に前述の推進装置を設置する必要があるので、当該地下道路トンネル内での車両の通行を制限する必要があった。

本発明は、このような実状に鑑み、既設のトンネル内を車両などが通行可能な状態のままで当該トンネルの一部を内包し得る地下構造物を構築することを目的とする。

そのため本発明に係る地下構造物の構築方法では、既設のトンネルに並んで延びるように、複数の導坑を地盤内に構築することと、地盤内における導坑間に鋼管を架け渡すことと、を含む。

また、本発明に係る地下構造物は、既設のトンネルと、このトンネルに並んで延びるように地盤内に構築された複数の導坑と、地盤内における導坑間に鋼管を架け渡して構築され、かつ、トンネルの周囲を囲む環状の構造体と、を備える。この地下構造物は、構造体とトンネルとの間に空間を有する。

本発明によれば、既設のトンネルに並んで延びるように、複数の導坑が地盤内に構築され、地盤内における導坑間に鋼管が架け渡される。これにより、前述の推進装置を導坑内に設置することができるので、既設のトンネルにおける車両などの通行を制限することなく、当該トンネルの一部を内包し得る地下構造物を構築することができる。

本発明の第１実施形態における地下構造物の概略構成を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における地下構造物の構築方法を示す図 同上実施形態における曲線鋼管、凍結管、及び凍土層を示す図 本発明の第２実施形態における地下水流抑制改良体の造成工程を示す図 導坑の変形例を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における地下構造物の概略構成を示す。詳しくは、図１（ａ）は地下構造物の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。尚、本実施形態では、地下構造物の構築方法の一例として、既設の地下道路トンネルの途中にランプ部を設ける例を挙げて以下説明するが、本発明に係る地下構造物の構築方法はこれに限らない。また、地下構造物は、ランプ部を構成するものに限らない。また、説明の便宜上、図１（ａ）に示すように前後左右を規定して、以下説明する。

本実施形態では、地下構造物１は、地盤内に予め掘削形成された既設のトンネルである本線トンネル２にランプトンネル３が合流する合流部を構成するものである。
本線トンネル２はシールドトンネルであり、円筒状の覆工体４（後述する図２（ｂ）参照）を含んで構成される。覆工体４は、図示しない円弧状のセグメントがトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されることで構築される。尚、本線トンネル２の覆工体４内には、床版５と、床版５を支持する支持部材６とが設けられている。車両などは床版５上を走行可能である。

本線トンネル２に並設されるランプトンネル３はシールドトンネルであり、円筒状の覆工体７（後述する図２（ｂ）参照）を含んで構成される。覆工体７は、図示しない円弧状のセグメントがトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されることで構築される。ここで、ランプトンネル３の覆工体７は、本線トンネル２の覆工体４に比べて小径の断面を有している。
尚、本実施形態では、本線トンネル２及びランプトンネル３の断面形状が円形状であるが、断面形状はこれに限らず、例えば、楕円形状、又は、矩形形状であってもよい。

図１に示すように、地下構造物１は、その前端部と後端部とを構成する褄壁コンクリート１１，１２と、覆工コンクリート１３と、複数（図１では２つ）の導坑２１，２２と、複数の環状（リング状）の構造体３０とを含んで構成される。

覆工コンクリート１３は、前後方向に延びる筒状であり、かつ、後側から前側に向かうほど縮径している。覆工コンクリート１３の前端部は、前側の褄壁コンクリート１１の後部に連結されている。覆工コンクリート１３の後端部は、後側の褄壁コンクリート１２の前部に連結されている。

前側の褄壁コンクリート１１は略円柱状をなしており、その中央部を本線トンネル２が前後方向に貫通している。後側の褄壁コンクリート１２は略円柱状をなしており、その右側を本線トンネル２が前後方向に貫通し、また、左側をランプトンネル３が前後方向に貫通している。尚、褄壁コンクリート１１，１２の形状は略円柱状に限らず、例えば略直方体状であってもよい。また、褄壁コンクリート１１，１２の構築は、後述する構造体３０の構築及び覆工コンクリート１３の構築に並行して行われ得る。また、褄壁コンクリート１１，１２の構築に先立って、褄壁コンクリート１１，１２の構築予定場所を含むように、褄部止水用の凍結改良体（図示せず）が造成され得る。

複数の構造体３０は、前後方向に互いに間隔を空けて並んでいる。本実施形態において、構造体３０は円環状であり、その内側に隣接して覆工コンクリート１３が構築されている。尚、本実施形態では、構造体３０は円環状であるが、構造体３０の形状はこれに限らず、例えば楕円環状であってもよい。また、構造体３０は、ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）構造である。

導坑２１はシールドトンネル（トンネル）であり、覆工コンクリート１３の右側にて覆工コンクリート１３に沿って前後方向に延びている。導坑２２はシールドトンネル（トンネル）であり、覆工コンクリート１３の左側にて覆工コンクリート１３に沿って前後方向に延びている。各構造体３０は、導坑２１，２２を上下に貫通している。尚、導坑２１，２２の内部空間２１ａ，２２ａには、それぞれ、モルタルなどの充填材が充填されている。

覆工コンクリート１３内には、底部コンクリート４１と、複数（図１（ｂ）では２つ）の支持コンクリート４２と、床版４３とが設けられている。
底部コンクリート４１と覆工コンクリート１３の底部とによって囲まれる空間内４４には、例えば、地下構造物１の施工時に発生する掘削土砂が埋め戻される。

支持コンクリート４２は、底部コンクリート４１によって支持されて、床版４３をその下方から支持する。
床版４３と、支持コンクリート４２と、底部コンクリート４１とにより区画される空間４５は、例えば避難通路として用いられ得る。

覆工コンクリート１３内には、その内周面と床版４３の上面とによって空間４６が区画形成されている。
ここで、床版４３の上面と、本線トンネル２の床版５の上面と、ランプトンネル３の床版（図示せず）の上面とは車両などの通行が可能なように連続している。

次に、地下構造物１の構築方法について、図１に加えて、図２〜図９を用いて説明する。図２〜図９は地下構造物１の構築方法を示す図である。ここで、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）、及び、図６（ａ）は、地下構造物１の構築の推移をその上方から見た図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図６（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図６（ａ）のＦ−Ｆ断面に対応する。図７（ａ）〜図９（ｂ）は、それぞれ、図６（ａ）のＦ−Ｆ断面における地下構造物１の構築の推移を示す。

尚、ここでは、地下構造物１の構築方法のうち、主として、導坑２１，２２の構築と、複数の構造体３０の構築と、覆工コンクリート１３の構築と、覆工コンクリート１３内での床版４３の設置とを説明する。褄壁コンクリート１１，１２の構築については、図示は省略するが、複数の構造体３０の構築と、覆工コンクリート１３の構築とに並行して行われ得る。

まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、既設の本線トンネル２に隣接するところまで、シールド掘進機９を用いて、ランプトンネル３を掘削形成する。
次に、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、後述する横坑２３，２４の構築予定場所を含むように地盤を凍結させることにより、凍土からなる凍結改良体２５，２６を造成する。ここで、凍結改良体２５，２６の造成については、周知の凍結工法が用いられ得る。尚、本実施形態では、凍結改良体２５が本線トンネル２の右側にオーバーラップするように造成され、かつ、凍結改良体２６がランプトンネル３の左側にオーバーラップするように造成されている。

次に、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、凍結改良体２５，２６内に横坑２３，２４を構築する。
横坑２３は、本線トンネル２の右側に形成されており、その内部空間が、本線トンネル２の内部空間と連通している。尚、本実施形態では、横坑２３は矩形箱状をなしているが、横坑２３の形状はこれに限らない。ここで、横坑２３は、導坑２１を構築するために用いられるシールド掘進機（図示せず）の発進基地として機能し得る。

横坑２４は、ランプトンネル３の左側に形成されており、その内部空間が、ランプトンネル３の内部空間と連通している。尚、本実施形態では、横坑２４は矩形箱状をなしているが、横坑２４の形状はこれに限らない。ここで、横坑２４は、導坑２２を構築するために用いられるシールド掘進機（図示せず）の発進基地として機能し得る。

本実施形態において、横坑２３は、地下構造物１の前部（例えば、褄壁コンクリート１１と覆工コンクリート１３との接続部）に位置し得る。また、横坑２４は、地下構造物１の後部（例えば、覆工コンクリート１３と褄壁コンクリート１２との接続部）に位置し得る。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、横坑２３内からシールド掘進機を発進させて、前側から後側に向かって本線トンネル２に沿って地山を掘削しながら、シールド掘進機のテール部で次々に複数のセグメントを連結することで、円筒状の覆工体を含む導坑２１を構築する。尚、導坑２１の先端部２１ｂと、横坑２４との間には、本線トンネル２及びランプトンネル３が位置している。

また、横坑２４内からシールド掘進機を発進させて、後側から前側に向かって、かつ、本線トンネル２に徐々に近づくように地山を掘削しながら、シールド掘進機のテール部で次々に複数のセグメントを連結することで、円筒状の覆工体を含む導坑２２を構築する。尚、導坑２２の先端部２２ｂと、横坑２３との間には、本線トンネル２が位置している。
このようにして、既設の本線トンネル２の周囲に（すなわち、本線トンネル２の外側に）、本線トンネル２に並んで延びるように（すなわち、本線トンネル２に並行するように）、導坑２１，２２が地盤内に構築される。

導坑２１は、本線トンネル２から横坑２３を介して分岐している。また、導坑２２は、ランプトンネル３から横坑２４を介して分岐している。
ここで、横坑２３，２４は、本発明の「分岐部」として機能し得るものであり、導坑２１，２２を構築するに先立って構築されるものである。また、横坑２３，２４を構築するに先立って、横坑２３，２４の構築予定場所を含むように凍結改良体２５，２６が造成される。

次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、横坑２３及び導坑２１と、導坑２２及び横坑２４との間に、上に凸の半円アーチ状の複数の曲線鋼管３１と、下に凸の半円アーチ状の複数の曲線鋼管３２とを架け渡す。ここで、複数の曲線鋼管３１は、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。また、複数の曲線鋼管３２も、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。また、本線トンネル２の軸方向に並ぶ曲線鋼管３１の本数と曲線鋼管３２の本数とは同一であることが好ましい。また、各曲線鋼管３１の直下に、それぞれ、曲線鋼管３２が位置することが好ましい。

曲線鋼管３２は、例えば、導坑２１側から導坑２２側に掘削機３３（図６（ｂ）参照）を押し進め、複数の鋼管（図示せず）を継ぎ足しながら円弧状に連結することで、地盤内に設置され得る。また、曲線鋼管３１は、例えば、導坑２２側から導坑２１側に掘削機（図示せず）を押し進め、複数の鋼管（図示せず）を継ぎ足しながら円弧状に連結することで、地盤内に設置され得る。尚、導坑２１，２２のいずれも、曲線鋼管３１，３２を設置するための掘削機の発進に用いられ得る。また、当該掘削機の発進に用いられる導坑には、曲線鋼管３１，３２を推進するための推進装置（図示せず）が設けられ得る。この推進装置は、例えば、曲線鋼管３１，３２と同曲率を有する曲線フランジ（図示せず）をその上方に備えた傾斜架台（図示せず）と、この傾斜架台の脚部でその一端が回転自在に装着された推進ジャッキ（図示せず）とにより構成され、この推進ジャッキをストローク制御することで曲線鋼管３１，３２を地盤内に推進させ得る。このような推進装置は例えば特許文献２に開示されている。また、掘削機３３の一例は特許文献３に開示されている。

このようにして、地盤内における導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２が架け渡される。また、導坑２１，２２間に曲線鋼管３１を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３１が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３１を導坑２１，２２間に架け渡すことを含む。また、導坑２１，２２間に曲線鋼管３２を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３２が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３２を導坑２１，２２間に架け渡すことを含む。

次に、図７（ａ）に示すように、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３１の周辺地山を凍結させて凍土層３５を形成すると共に、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３２の周辺地山を凍結させて凍土層３６を形成する。

ここで、凍土層３５の形成について、図１０を用いて説明する。
図１０は、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３１の上部断面図に対応するものであり、曲線鋼管３１、凍結管３７、及び凍土層３５を示している。

図１０に示すように、曲線鋼管３１内の地山側（すなわち、本線トンネル２と反対の側）には、前後両側にそれぞれ凍結管３７が設けられている。凍結管３７は、曲線鋼管３１の延在方向に沿って延びている。凍結管３７の内部には、導坑２１，２２、横坑２３，２４などのうちのいずれかに予め設置されたポンプなど（図示せず）によって冷媒を流すことが可能である。ここで、冷媒の一例としては塩水等の不凍液を挙げることができる。従って、凍結管３７内に冷媒を流すと、図１０に示すように、凍結管３７近傍の曲線鋼管３１を介して周辺の地盤が凍結されて凍土層３５が形成される。この凍土層３５は、曲線鋼管３１間の隙間を塞ぎ、かつ、設置された全ての曲線鋼管３１をその地山側（すなわち、本線トンネル２と反対の側）から覆うように形成される。

また、図示は省略するが、曲線鋼管３２にも、曲線鋼管３１と同様に、凍結管３７が設けられている。従って、この凍結管３７内に冷媒を流すと、凍結管３７近傍の曲線鋼管３２を介して周辺の地盤が凍結されて凍土層３６が形成される。この凍土層３６は、曲線鋼管３２間の隙間を塞ぎ、かつ、設置された全ての曲線鋼管３２をその地山側（すなわち、本線トンネル２と反対の側）から覆うように形成される。

従って、凍土層３５，３６によって囲まれた領域内（すなわち、構造体３０内）では、周辺地山からの地下水の流入が凍土層３５，３６によって抑制される（すなわち、凍土層３５，３６によって止水される）。

次に、全ての曲線鋼管３１，３２内にコンクリートを充填する。これにより、ＣＦＴ構造とすることができる。ここで、曲線鋼管３１，３２内にコンクリートが充填された後であっても凍結管３７内を冷媒が循環できるように配管が予めなされているので、凍土層３５，３６が引き続き形成され得る。

次に、図７（ｂ）に示すように、各曲線鋼管３１の左右両端（下端）を、それぞれ、接続部材３８を介して、曲線鋼管３２の左右両端（上端）に連結する。ここで、接続部材３８は、導坑２１，２２内に配置される。１つの曲線鋼管３１と１つの曲線鋼管３２とが２つの接続部材３８を介して連結されることにより、円環状の構造体３０が構築される。このようにして複数の構造体３０が形成され、それゆえ、複数の構造体３０が、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶ。尚、接続部材３８は、横坑２３，２４から導坑２１，２２内に搬入される。
また、本実施形態では、導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２を架け渡して環状の構造体３０が構築されており、構造体３０によって本線トンネル２の周囲が囲まれている。尚、ランプトンネル３が本線トンネル２に隣接している場所においては、構造体３０によって本線トンネル２及びランプトンネル３の周囲が囲まれている。

次に、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、構造体３０の内側であって、かつ、本線トンネル２及びランプトンネル３の外側にある土砂５１を掘削して空間５２を形成する。すなわち、この空間５２は、構造体３０と本線トンネル２及びランプトンネル３との間の土砂５１を掘削することにより構造体３０と本線トンネル２及びランプトンネル３との間に形成されるものである。この土砂５１の掘削に用いられるバックホーなどの重機は、例えば、横坑２３の近くの本線トンネル２の覆工体４の一部又は導坑２１，２２の一部を予め切り開いて形成された開口部（図示せず）を通って、構造体３０内に入って、掘削施工場所に向かうことができる。土砂５１の掘削は、例えばベンチカット工法のように上から下へ、また前側から後側へ進められる。尚、前述の開口部を形成するとき、又は、その開口部を前述の重機などが通過するときなどにおいて、本線トンネル２のうち前述の開口部に近い部分では、車両などの一時的な通行止めや車線数の減少などが行われ得るが、基本的には、車両などが通行可能な状態が継続される。

また、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、土砂５１の掘削の進行に伴う空間５２の拡張に応じて、複数の構造体３０をその内方から覆うように、領域５３（図８（ａ）及び（ｂ）に示す太い実線部）に、止水鉄板を設置すると共に、モルタルを吹き付ける。
土砂５１の掘削の進行が構造体３０の上下方向中央部まで進行すると、図８（ｂ）に示すように、側壁コンクリート１３ａを打設する。ここで、側壁コンクリート１３ａは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。尚、導坑２１，２２のうち、側壁コンクリート１３ａが打設される部分を構成するセグメントについては、側壁コンクリート１３ａの打設に先立って撤去される。すなわち、導坑２１，２２の一部が側壁コンクリート１３ａの打設に先立って除去される。

ここで、図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、空間５２は、本線トンネル２の横断面（図８における紙面）で見て、本線トンネル２内の空間と連通していない。

次に、図９（ａ）に示すように、側壁コンクリート１３ａに連続するようにアーチコンクリート１３ｂを打設する。ここで、アーチコンクリート１３ｂは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。

また、図９（ａ）に示すように、本線トンネル２の覆工体４のうち、構造体３０の内側に位置する部分の上半分を除去する。ここで、覆工体４は本線トンネル２の周壁をなすものであり、それゆえ、本線トンネル２の周壁の少なくとも一部が除去されたことになる。これにより、空間５２と本線トンネル２内の空間とが連通する。また、図示は省略するが、ランプトンネル３の覆工体７のうち、構造体３０の内側に位置する部分の上半分も除去する。ここで、覆工体７はランプトンネル３の周壁をなすものであり、それゆえ、ランプトンネル３の周壁の少なくとも一部が除去されたことになる。これにより、空間５２とランプトンネル３内の空間とが連通する。また、このときに、シールド掘進機９が撤去され得る。

ここで、図９（ａ）に示す工程において、空間５２は、本線トンネル２の横断面（図８における紙面）で見て、本線トンネル２内の空間と連通している。

次に、土砂５１の掘削を進めて、図９（ｂ）に示すように、側壁コンクリート１３ａに連続するようにインバートコンクリート１３ｃを打設する。ここで、インバートコンクリート１３ｃは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。ゆえに、側壁コンクリート１３ａ、アーチコンクリート１３ｂ、及びインバートコンクリート１３ｃにより、円環状の断面を有する覆工コンクリート１３が形成される。

また、覆工コンクリート１３内に、底部コンクリート４１と、複数（図９（ｂ）では２つ）の支持コンクリート４２と、床版４３とを設ける。尚、底部コンクリート４１と覆工コンクリート１３の底部とによって囲まれる空間内４４には、前述のように掘削土砂が埋め戻される。

尚、床版４３を設ける際には、その設置予定箇所に位置する本線トンネル２内の床版５を撤去する必要がある。このため、例えば、当該床版５の撤去に先立って、構造体３０内における当該床版５の左方に仮設床版（図示せず）を設置し、この架設床版上を車両などが通行できるようにすることで、当該床版５の撤去から床版４３の設置までの期間において、構造体３０内を車両などが通行できるようにすることが可能である。

また、凍結管３７内の冷媒の流通を停止することで、凍土層３５，３６を解凍する（図１（ｂ）参照）。
また、導坑２１，２２の内部空間２１ａ，２２ａに、それぞれ、モルタルなどの充填材を充填する。
以上のようにして、図１（ａ）及び（ｂ）に示す地下構造物１が構築される。

本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、既設の本線トンネル２（トンネル）に並んで延びるように、複数の導坑２１，２２を地盤内に構築することと、地盤内における導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２（鋼管）を架け渡すことと、を含む。これにより、曲線鋼管３１，３２を推進するための推進装置を導坑２１，２２内に設置することができるので、既設の本線トンネル２における車両などの通行を制限することなく、本線トンネル２の一部を内包し得る地下構造物１（構造体３０）を構築することができる。

また本実施形態によれば、導坑２１は本線トンネル２から分岐している。これにより、本線トンネル２内から導坑２１内に容易にアクセスすることができる。尚、本実施形態では、導坑２２がランプトンネル３から分岐しているが、これに代えて、本線トンネル２から分岐してもよいことは言うまでもない。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、導坑２１を構築するに先立って、本線トンネル２から導坑２１への分岐部（横坑２３）を構築することを更に含む。これにより、導坑２１の構築用のシールド掘進機の発進基地として横坑２３を用いることができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、導坑２２を構築するに先立って、ランプトンネル３から導坑２２への分岐部（横坑２４）を構築することを更に含む。これにより、導坑２２の構築用のシールド掘進機の発進基地として横坑２４を用いることができる。尚、本実施形態では、横坑２４がランプトンネル３から導坑２２への分岐部となっているが、この他、横坑２４は、本線トンネル２から導坑２２への分岐部となっていてもよい。この場合には、例えば、横坑２４が本線トンネル２を挟んで横坑２３に対向する位置に構築され得る。

また本実施形態では、地下構造物１の構築方法は、分岐部（横坑２３，２４）を構築するに先立って、分岐部（横坑２３，２４）の構築予定場所を含むように凍結改良体２５，２６を造成することを更に含む。これにより、横坑２３，２４の構築予定場所の止水性を確保することができる。

また本実施形態によれば、導坑２１，２２間に曲線鋼管３１（鋼管）を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３１が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３１を導坑２１，２２間に架け渡すことを含む。これにより、地下構造物１の上半分を構成し得る曲線パイプルーフを構築することができる。

また本実施形態によれば、導坑２１，２２間に曲線鋼管３２（鋼管）を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３２が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３２を導坑２１，２２間に架け渡すことを含む。これにより、地下構造物１の下半分を構成し得る曲線パイプルーフを構築することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３１（鋼管）の周辺地山を凍結させて凍土層３５を形成することを更に含む。これにより、複数の曲線鋼管３１からなる曲線パイプルーフにて止水性を確保することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３２（鋼管）の周辺地山を凍結させて凍土層３６を形成することを更に含む。これにより、複数の曲線鋼管３２からなる曲線パイプルーフにて止水性を確保することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、導坑２１，２２間に架け渡された曲線鋼管３１，３２（鋼管）内にコンクリートを充填することを更に含む。これにより、構造体３０をＣＦＴ構造とすることができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２（鋼管）を架け渡して環状の構造体３０を構築し、構造体３０によって本線トンネル２の周囲を囲むことを更に含む。これにより、周辺地山からの圧力を構造体３０で良好に受け止めることができる。

また本実施形態によれば、複数の構造体３０が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。これにより、環状の曲線パイプルーフ内で空間５２を形成することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、構造体３０と本線トンネル２とランプトンネル３との間の土砂５１を掘削して構造体３０と本線トンネル２とランプトンネル３との間に空間５２を形成すること更に含む（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。これにより、構造体３０内に拡張空間を形成することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、本線トンネル２の周壁の少なくとも一部を除去することにより、空間５２と本線トンネル２内の空間とを連通させることを更に含む（図９（ａ）参照）。これにより、本線トンネル２内の空間を上下方向及び左右方向に実質的に拡張することができる。

また本実施形態によれば、地下構造物１は、既設の本線トンネル２（トンネル）と、本線トンネル２に並んで延びるように地盤内に構築された複数の導坑２１，２２と、地盤内における導坑２１，２２間に曲線鋼管３１，３２（鋼管）を架け渡して構築され、かつ、本線トンネル２の周囲を囲む環状の構造体３０と、を備える。また、地下構造物１は、構造体３０と本線トンネル２との間に空間５２を有する（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。これにより、本線トンネル２に隣接する大きな地下空間を形成することができる。

また本実施形態によれば、空間５２は、本線トンネル２の横断面で見て、本線トンネル２内の空間と連通している（図９（ａ）参照）。これにより、本線トンネル２内の空間が上下方向及び左右方向に実質的に拡張される。

また本実施形態によれば、空間５２は、本線トンネル２の横断面で見て、本線トンネル２内の空間と連通していない（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。これにより、本線トンネル２の所定の横断面において、空間５２と、本線トンネル２内の空間とが、本線トンネル２の覆工体４で仕切られるので、土砂５１の掘削場所で発生する粉じんなどが本線トンネル２内に直接的に流入することを抑制することができる。

図１１は、本発明の第２実施形態における地下水流抑制改良体の造成工程を示す図である。
図１〜図１０に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
本実施形態では、前述の地下構造物１の構築方法において、凍土層３５，３６を形成する（図７（ａ）参照）に先立って、曲線鋼管３１，３２の周辺地山の地下水の流れを抑制する地下水流抑制改良体５５を造成する。

地下水流抑制改良体５５は、例えば、凍土温度が下がりにくい領域５６がある場合に、当該領域５６における地下水の流れを抑制するために造成される。地下水流抑制改良体５５は、地山の透水係数を下げる機能を有する。地下水流抑制改良体５５は、導坑２１，２２から、周知の薬液注入工法や高圧噴射撹拌工法などを用いて造成可能である。尚、地下水流抑制改良体５５の造成予定場所には、導坑２１，２２から適宜の注入手段（図示せず）を介して固化材が注入され得る。

地下水流抑制改良体５５は、曲線鋼管３１，３２より外側（地山側（本線トンネル２と反対の側））であって、かつ、凍土層３５，３６の凍結予定領域より外側（地山側（本線トンネル２と反対の側））に造成され得る。また、地下水流抑制改良体５５は、曲線鋼管３１，３２の周辺地山のうち、地下水の流れの抑制が求められる領域（地下水流抑制対象領域）を囲むように造成され得る。

特に本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、凍土層３５，３６を形成するに先立って、曲線鋼管３１，３２の周辺地山の地下水の流れを抑制する地下水流抑制改良体５５を造成することを更に含む。これにより、曲線鋼管３１，３２の周辺地山の透水係数を下げて地下水の流れを抑制することができるので、凍土層３５，３６の形成を補助することができる。

尚、前述の第１及び第２実施形態では、地下構造物１の構築時に、２つの導坑２１，２２を構築する例を挙げて説明したが、構築される導坑の個数は２つ以上であればよく、例えば、図１２（ａ）に示すように、３つの導坑２０，２１，２２が構築されてもよい。

また、前述の第１及び第２実施形態では、導坑２１，２２の断面形状が円形状であるが、断面形状はこれに限らず、例えば、楕円形状、又は、矩形形状（図１２（ｂ）参照）であってもよい。
また、前述の第１及び第２実施形態では、曲線鋼管３１，３２の断面形状が円形状であるが、断面形状はこれに限らず、例えば、楕円形状、又は、矩形形状であってもよい。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ 地下構造物
２ 本線トンネル
３ ランプトンネル
４ 覆工体
５ 床版
６ 支持部材
７ 覆工体
９ シールド掘進機
１１，１２ 褄壁コンクリート
１３ 覆工コンクリート
１３ａ 側壁コンクリート
１３ｂ アーチコンクリート
１３ｃ インバートコンクリート
２０，２１，２２ 導坑
２１ａ，２２ａ 内部空間
２１ｂ，２２ｂ 先端部
２３，２４ 横坑
２５，２６ 凍結改良体
３０ 構造体
３１，３２ 曲線鋼管
３３ 掘削機
３５，３６ 凍土層
３７ 凍結管
３８ 接続部材
４１ 底部コンクリート
４２ 支持コンクリート
４３ 床版
４４，４５ 空間
５１ 土砂
５２ 空間
５３ 領域
５５ 地下水流抑制改良体
５６ 領域

Claims (16)

1. 既設のトンネルに並んで延びるように、複数の導坑を地盤内に構築することと、
   地盤内における前記導坑間に鋼管を架け渡すことと、
   を含む、地下構造物の構築方法。
2. 前記導坑は前記トンネルから分岐している、請求項１に記載の地下構造物の構築方法。
3. 前記導坑を構築するに先立って、前記トンネルから前記導坑への分岐部を構築することを更に含む、請求項１に記載の地下構造物の構築方法。
4. 前記分岐部を構築するに先立って、前記分岐部の構築予定場所を含むように凍結改良体を造成することを更に含む、請求項３に記載の地下構造物の構築方法。
5. 前記導坑間に鋼管を架け渡すことは、複数の鋼管が前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各鋼管を前記導坑間に架け渡すことを含む、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の地下構造物の構築方法。
6. 前記トンネルの軸方向に並ぶ前記複数の鋼管の周辺地山を凍結させて凍土層を形成することを更に含む、請求項５に記載の地下構造物の構築方法。
7. 前記凍土層を形成するに先立って、前記周辺地山の地下水の流れを抑制する地下水流抑制改良体を造成することを更に含む、請求項６に記載の地下構造物の構築方法。
8. 前記導坑間に架け渡された前記鋼管内にコンクリートを充填することを更に含む、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の地下構造物の構築方法。
9. 前記導坑間に前記鋼管を架け渡して環状の構造体を構築し、前記構造体によって前記トンネルの周囲を囲むことを更に含む、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の地下構造物の構築方法。
10. 複数の前記構造体が前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる、請求項９に記載の地下構造物の構築方法。
11. 前記構造体と前記トンネルとの間の土砂を掘削して前記構造体と前記トンネルとの間に空間を形成すること更に含む、請求項９又は請求項１０に記載の地下構造物の構築方法。
12. 前記トンネルの周壁の少なくとも一部を除去することにより、前記空間と前記トンネル内の空間とを連通させることを更に含む、請求項１１に記載の地下構造物の構築方法。
13. 既設のトンネルと、
    前記トンネルに並んで延びるように地盤内に構築された複数の導坑と、
    地盤内における前記導坑間に鋼管を架け渡して構築され、かつ、前記トンネルの周囲を囲む環状の構造体と、
    を備え、
    前記構造体と前記トンネルとの間に空間を有する、地下構造物。
14. 前記空間は、前記トンネルの横断面で見て、前記トンネル内の空間と連通している、請求項１３に記載の地下構造物。
15. 前記空間は、前記トンネルの横断面で見て、前記トンネル内の空間と連通していない、請求項１３に記載の地下構造物。
16. 複数の前記構造体が前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる、請求項１３〜請求項１５のいずれか１つに記載の地下構造物。