JP4100231B2 - Tunnel branching method using parent-child shield machine - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールドトンネルの分岐部または合流部は、地上から縦坑を設ける開削工法による施工が広く行われていた。
開削工法によらない施工方法としては、例えば、特許文献１に、幹線トンネルの分岐部または合流部に大断面のトンネルを形成し、この大断面のトンネル内部からセグメントを取り壊しながら分岐させて小断面のシールドトンネルを掘進していく施工方法が記載されている。
一方、特許文献２には、シールド機本体の掘削径より小径のシールド掘削が可能な子シールド機を掘削断面内に複数台備え、シールド機本体の掘削径でシールドトンネルを構築した後に、複数の子シールド機をそれぞれ発進させて、Ｙ字状の分岐部を形成したトンネルの形態例が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５５３８５号公報（第３頁、図１−４）
【特許文献２】
特公平６−４３７９６号公報（第７−８頁、図２２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のトンネル分岐施工方法には、以下のような問題があった。
開削工法では、地上において施工スペースが必要となり、排出土や施工中の騒音などの環境問題も発生するという問題があった。特に都市部では、このような問題により、周辺住民の理解を得ることが年々難しくなってきており、施工はきわめて困難となっている。また、施工が認可されたとしても、施工時間が制限され、環境対策などに多額の費用がかかることから、施工コストが膨大なものとなるという問題があった。
特許文献１に記載の技術によれば、施工は地下で、シールド工法により行われるので、施工スペースや環境問題が問題となることはないものの、セグメントを内部から取り壊しつつシールド掘進するので、既設トンネル内を施工スペースとして使用する必要があり、例えば、道路トンネルなどでは、活線下での施工が困難であるという問題がある。このため、トンネルの供用後の分岐施工では通行止めが必要となり、その結果、交通事情を悪化させるなどの社会的な影響をもたらすという問題がある。
特許文献２に記載の技術によれば、シールド工法だけで分岐部が形成できるものの、分岐トンネルが子シールド機で形成されるので、いずれも分岐前の径よりも縮径されることになる。そのため、例えば高速道路など大径の幹線トンネルを地中に構築し、地下への出口を形成するランプ道路を小径の分岐トンネルとして適宜位置に構築する、といった用途には利用できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、既設のシールドトンネルを同じ掘削断面で延設しつつ、それより小さな掘削断面を有するシールドトンネルを大きな掘削断面を有するシールドトンネルの途中から分岐させるトンネル分岐部を築造する際、地上に影響を与えることなく施工することができ、しかも施工効率と安全性を向上することができる親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、シールド機本体の掘削断面内から発進してシールドトンネルを掘削する子シールド機を備えた親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法であって、トンネル分岐位置の手前で、前記シールド機本体から前記子シールド機を発進して、前記シールド機本体の掘削予定域の側方に待機させ、前記子シールド機の発進後に、前記シールド機本体の前記子シールド機の欠損部分にカッタ部材を装着して全面掘削が可能な親シールド機を形成し、該親シールド機により、前記待機された子シールド機に先行する先行シールドトンネルを、トンネルの側部に前記子シールド機で切削可能な充填材料を配置して分岐接続部を形成しつつ所定距離だけ構築し、その後に、前記子シールド機により、前記先行シールドトンネルの前記分岐接続部にオーバーラップするような後行シールドトンネルを掘進して、前記分岐接続部の範囲内が切削された隔壁状接続部を形成し、該隔壁状接続部を形成した後、前記先行シールドトンネルから相対的に離れる方向に前記後行シールドトンネルを構築し、一方で、前記隔壁状接続部をトンネル幅方向に連通させつつ覆工することにより、前記先行シールドトンネルから前記後行シールドトンネルへ分岐可能なトンネル分岐部を構築する施工方法とする。
この発明によれば、シールド機本体に子シールド機が装着されて構築された分岐前のシールドトンネルを親シールド機により延設することができる。そして、親シールド機の掘削径よりも小断面を有する子シールド機で掘削したシールドトンネルを隔壁状接続部において連通させつつ覆工することにより、小断面のシールドトンネルが相対的に離れて分岐するトンネル分岐部を構築できる。その際、後行シールドトンネルが先行シールドトンネルの掘削断面にオーバーラップするように、すなわち後行シールドトンネルのトンネル断面の一部が先行シールドトンネルの掘削断面内に食い込むように、構築されるので、それぞれを連通させる工程をトンネル内部での施工として行うことができる。そのため、トンネル外側を大掛かりに地盤改良するなどの手間を省くことができ、迅速かつ安全に連通させることができる。
隔壁状接続部は、子シールド機により、分岐接続部に配置された充填材料を切削するだけで形成できるので、迅速かつ安全に隔壁状接続部を形成できる。また、そのための分岐接続部は、先行シールドトンネルを構築する際にシールド内部から充填材料を配置して形成することができるので、容易かつ安全に施工できる。いずれのシールドトンネルの外周部も大掛かりに地盤改良などする必要がないので、施工コストを低減できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、前記充填材料が前記先行シールドトンネルの内側から撤去可能な仮設支持部材により支持された施工方法とする。
この発明によれば、充填材料が子シールド機により切削される際、先行シールドトンネルを仮設支持部材で支持することができ、隔壁状接続部と連通させる際に容易に撤去することができるので、安全性および施工効率を向上することができる。
また、仮設支持部材で先行シールドトンネルをトンネル幅方向の仕切り壁状に設ければ、隔壁状接続部と連通させるときまで、先行シールドトンネルの部分通行が可能となるので、先行シールドトンネルを供用した場合でも、通行止め期間を短縮できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、前記子シールド機が、トンネル幅方向に拡径可能とされ、前記隔壁状接続部を形成する際に、前記先行シールドトンネル側に拡径して掘進する
この発明によれば、子シールド機を先行シールドトンネル側に拡径して隔壁状接続部を形成するので、トンネル幅方向が比較的広いトンネル分岐部を形成することができる。また、後行シールドトンネルの断面積を拡大することができるので、隔壁状接続部を連通させるための作業空間を広くとることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、前記カッタ部材が、前記子シールド機と同構造の子シールド機を装着することにより構成される。
この発明によれば、子シールド機の発進後に、シールド機本体に同構造の子シールド機を装着することによりカッタ部材を設けるので、全面掘削が可能となる。また、新たな子シールド機を発進させて別のシールドトンネルを分岐させることが可能となる。
また、同構造の子シールド機は、例えば、すでに発進された子シールド機で先行シールドトンネルを完成させてから回収することにより、同一の子シールド機を再装着してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なおすべての図面において、異なる実施形態であっても、同一部材または相当する部材には同一の符号を付し、共通部分の説明は省略する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法によって築造されるトンネル分岐部の概略構成を説明する。これは、第１の実施形態および参考例に共通である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法によって築造されたトンネル分岐部２の概略構成を説明するための平面概略断面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。
【００１４】
トンネル分岐部２は、分岐前の本線トンネル１（図１左側）に引き続いて、拡幅して延ばされ、その後段で、それぞれ相対的に異なる方向延びる本線トンネル１と分岐線トンネル４とに接続している。そのため、平面視で本線トンネル１の側部から分岐線トンネル４が斜め方向に分岐する略Ｙ字状の分岐路が形成されている。
本線トンネル１の内部には、２車線の本線部道路２ａが設けられ、分岐線トンネル４の内部には、１車線の分岐線部道路２ｂが設けられている。そして、トンネル分岐部２内部では、それぞれの本線部道路２ａ、分岐線部道路２ｂが略平行な３車線をなし、車両が本線部道路２ａから車線変更して、分岐線トンネル４内へ移動することができるようになっている。
図中の矢印Ｌ１、Ｌ２は、本線トンネル１を通行する車両の流れを示し、矢印Ｌ３は、本線トンネル１から分岐して分岐線トンネル４に進む車両の流れを示す。符号９０は地山を示す。
【００１５】
本線トンネル１の幅方向断面は、図２（ａ）に示したように、本線セグメント１ｂで１次覆工され、その内側下部に本線道路１ａが設られ、その上側の内面に２次覆工１ｃが施されている。図２（ｃ）に示したように、分岐線トンネル４も略同様な断面構成を備え、分岐線セグメント４ｂで１次覆工され、その内側下部に分岐線道路４ａが設けられ、その上側の内面に２次覆工４ｃが施されている。本線トンネル１、分岐線トンネル４は、円形断面を有するものを例示したが、他のいかなる断面形状であってもよい。ただし、分岐線トンネル４の断面は、本線トンネル１の断面の内部に配置可能な形状および大きさとされている。
トンネル分岐部２の幅方向断面は、図２（ｂ）に示したように、本線セグメント１ｂおよび分岐線セグメント４ｂにより、それぞれの側部の一部を撤去して接続しただるま状断面で１次覆工され、その内側下部に本線部道路２ａ、分岐線部道路２ｂが設けられ、その上側の内面が本線セグメント１ｂ、分岐線セグメント４ｂにまたがる分岐部覆工２ｃによって覆われている。
【００１６】
本実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法は、このような本線トンネル１、トンネル分岐部２および分岐線トンネル４を築造することができる施工方法であり、相対的に大径の掘削径を有する親シールド機を先行して掘進して本線トンネル１を構築し、相対的に小径の子シールド機を後行して掘進して、本線トンネル１との隔壁状接続部を形成し、その後、分岐線トンネル４を掘進する施工方法である。
したがって、親シールド機と子シールド機との大略の掘進方向は、それぞれ、矢印Ｌ１（Ｌ２）および矢印Ｌ３の方向に沿っている。そこで以下では、トンネル延設方向を簡単に区別するために、それぞれのシールド機の掘進方向に基づいて、分岐開始前の方向を上流側（図１の左側）、分岐後に延びる方向（図１の右側）を下流側と称する場合がある。
【００１７】
なお、以下では上記の道路トンネルの例で説明するが、本発明は道路トンネルのトンネル分岐部を施工する場合に限定されるものではなく、このような略Ｙ字状の分岐構造を備える他のシールドトンネル、例えば、鉄道トンネル、流体搬送トンネル、トンネル状に構築される地下空間などのいかなる用途にも適用できる。したがって、本線道路１ａ、本線部道路２ａおよび分岐線道路４ａの施工方法など道路トンネルに固有の周知事項の説明は省略する。
また、トンネル分岐部は、その経路を逆進すれば、トンネル合流部としても用いることができるのは言うまでもない。
【００１８】
本実施形態の概略工程は、子シールド機発進待機工程、親シールド機先行工程、子シールド機後行工程および分岐部連通工程からなる。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法の子シールド機発進待機工程を説明するための平面視の模式説明図である。図３（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図３（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図である。図４は、本実施形態の親シールド機先行工程および子シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。図５は、図４に続く本実施形態の子シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４、５におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図である。
【００１９】
各工程の説明の前に、本実施形態に用いる親子シールド機について説明する。本実施形態の親子シールド機は、シールド機本体５と子シールド機６とを備える。そして、子シールド機６をシールド機本体５に内蔵して相対的に大きな掘削断面で掘進する状態（以下、親シールド機と称する）と、子シールド機６がシールド機本体５から発進して単独で親シールド機の掘削断面よりも小さな掘削断面で掘進する状態とを切り替えることが可能となっている。
【００２０】
子シールド機６は、掘進方向前面に回転刃からなる子シールド機カッタ６ａ（カッタ部材）を備え、その掘削径に相当する子シールド機スキンプレート６ｂを備えて、その内部から作業トンネル用セグメント７または分岐線セグメント４ｂ（図４参照）を順次組み立てて、そこに反力をとって前進することができる。
分岐線セグメント４ｂは、例えば鋼製、鉄筋コンクリート製などのセグメントまたは合成セグメントである。作業トンネル用セグメント７については後述する。
【００２１】
シールド機本体５は、子シールド機６を内蔵するとき、掘進方向前面に設けられた子シールド機カッタ６ａの外周を取り巻く環状の切削が可能な回転刃からなるシールド機本体カッタ５ａと子シールド機カッタ６ａとが、少なくともそれぞれの境界部近傍で略同一面に整列し、連動して回転することにより、前面側を全面掘削し、スキンプレート５ｂの内部で本線セグメント１ｂを順次組み立てて、そこに反力をとって前進し、本線トンネル１を延設することができる。
本線セグメント１ｂは、例えば鋼製、鉄筋コンクリート製などのセグメントまたは合成セグメントである。
【００２２】
またシールド機本体５は、子シールド機６を発進した後の欠損部に、シールド機本体カッタ５ａと連動して子シールド機カッタ６ａに相当する面積の掘削が可能な回転刃を構成するカッタ部材（不図示）を装着したり、発進した子シールド機６と置換可能な同構造の子シールド機（不図示）を装着したりすることができる。その結果、子シールド機６の発進した後でも、全面掘削を行って本線トンネル１を延設することができる。この場合も親シールド機と称する。
【００２３】
子シールド機カッタ６ａまたはカッタ部材とシールド機本体カッタ５ａとの連動は、例えば、子シールド機カッタ６ａのように独立して駆動できる場合は、シールド機本体カッタ５ａと子シールド機カッタ６ａを独立に駆動してもよいし、子シールド機カッタ６ａまたはカッタ部材をシールド機本体カッタ５ａに対して機械的に結合することにより連動駆動してもよい。
【００２４】
このような親子シールド機は、種々の構成のものが提案されているが、子シールド機６の発進後に同構造の別の子シールド機またはカッタ部材が装着可能であれば、どのような構成によってもよい。また、子シールド機６の断面形状、配置位置、配置個数なども、分岐線トンネル４に必要なトンネル断面形状に応じて適宜に選定することができる。
ここで、子シールド機が同構造であるとは、互いにシールド機本体５に装着して親シールド機となりうるという互換性を有するという同構造であり、すべての構造が同一である必要はない。
【００２５】
以下、本実施形態の各工程を説明する。
子シールド機発進待機工程は、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、シールド機本体５の掘削径方向の略中央に配置された子シールド機６をシールド機本体５から発進して、所定位置に待機させる工程である。
シールド機本体５に子シールド機６を装着した親シールド機は、トンネル分岐位置の手前側まで本線トンネル１を構築し、一旦、停止している。図３（ａ）の本線トンネル掘進域９（親シールド機の掘進予定域）は、破線で挟まれた領域が後行する親シールド機により掘進される領域であることを示す。本実施形態では直線状に図示したが、曲線状に予定されていてもよい。
そして、子シールド機カッタ６ａを駆動しつつ、シールド機本体５内に反力をとって、子シールド機６を発進する。子シールド機スキンプレート６ｂがシールド機本体５から抜け出た後は、本線トンネル掘進域９の範囲外に出る方向に掘進する。本実施形態では、直線状の本線トンネル掘進域９に対して、延設方向の左側に方向変更して進み、本線トンネル掘進域９の側部の左外側近傍に略平行の向きで並ぶ位置まで掘進し、その場で停止して待機する。停止中のシールド機本体５の先端から、この待機位置までを、以下、子シールド機発進区間ｄ０と称する。
【００２６】
子シールド機発進区間ｄ０内では、子シールド機スキンプレート６ｂ内において作業トンネル用セグメント７（切削可能な材料）を組み立てて、作業トンネル８（作業用シールドトンネル）を構築していく。作業トンネル８は、作業トンネル内部８ａ（図３（ｃ）参照）を通って、子シールド機６の掘進中に作業者が行き来したり、必要な資材を運搬したりするために設けられるもので、シールド機本体５の内部と連通している。
【００２７】
作業トンネル用セグメント７は、後行する親シールド機により切削可能な材料で構成する。例えば、モルタル、コンクリート、ガラス繊維、合成樹脂や、それぞれを適宜複合した材料などを挙げることができる。このような材料は、鋼製セグメントや鉄筋コンクリート製セグメントに比べて、強度が劣るため、例えば、セグメントの厚さを厚くするなどして、所望の強度を備えるように製作する。効率よく強度を上げるためには、子シールド機６の掘削断面を円形として、ドーナツ型に組み立てることができるセグメントとすることが好ましい。
ここで、切削とは、シールド機本体カッタ５ａ、子シールド機カッタ６ａなどで切ったり削ったり破砕したりして土砂や泥土などとともに排出可能な大きさとすることを意味する。
【００２８】
次に子シールド機発進待機工程に次いで行う親シールド機先行工程について説明する。
親シールド機先行工程は、さらに細かく、掘進準備工程、子シールド機発進区間掘進工程、親側分岐接続部形成工程および下流掘進工程を備える。
掘進準備工程では、親シールド機を掘進するために、作業トンネル８において、少なくとも、本線トンネル掘進域９の範囲と重なる作業トンネル干渉域１０（図３（ａ）参照）の範囲を埋め戻し材（不図示）で埋め戻す。このとき、作業トンネル内部８ａに残存する空洞部は、子シールド機６が後で再発進可能な状態としておく。例えば、支圧板などを設けておく。
埋め戻し材は、例えば、土砂や貧配合モルタルを採用することができる。
そして、子シールド機６が発進された後のシールド機本体５の欠損部にカッタ部材を装着して、親シールド機５Ａを構成する。本実施形態では、図４（ａ）に示したように、カッタ部材として子シールド機６と同構造の子シールド機６０を装着している。すなわち、親シールド機５Ａがシールド機本体カッタ５ａと子シールド機カッタ６０ａ（カッタ部材）とを備えることにより、全面掘削が可能とされている。
【００２９】
続いて、子シールド機発進区間掘削工程では、本線セグメント１ｂを組み立てながら、親シールド機５Ａを本線トンネル掘進域９に沿って掘進し、子シールド機６の近傍まで掘進する。この間、作業トンネル干渉域１０に残存する作業トンネル８は埋め戻し材とともにシールド機本体カッタ５ａ、子シールド機カッタ６０ａにより切削される。
【００３０】
その後の親側分岐接続部形成工程では、分岐接続部１５を形成しながら親シールド機５Ａを掘進させる。
分岐接続部１５は、図６（ａ）に示したように、切削可能セグメント１１（切削可能な充填材料）と充填材１２（切削可能な充填材料）とからなる。
切削可能セグメント１１は、子シールド機６の位置する側の側部を覆工するもので、親シールド機５Ａの掘進時に本線セグメント１ｂに接合して配置される。切削可能セグメント１１の材質は、子シールド機６で切削可能な材料からなり、例えば、グラスファイバーや炭素繊維などの非金属の強化繊維からなる強化材料や、それらを鉄筋の代わりに配設、配合したコンクリートセグメントなどを採用することができる。また、合成セグメントの鋼板部を、強化繊維を配合した合成樹脂に置き換えてコンクリートを充填した合成セグメントなども採用することができる。なお、切削可能セグメント１１同士を接合する接合継手も、子シールド機６により切削可能な材質、例えば合成樹脂などを用いることは言うまでもない。
充填材１２は、切削可能セグメント１１をトンネル内部側から覆うものである。そして本線セグメント１ｂ間のトンネル高さ方向に着脱自在とされトンネル高さ方向の荷重を支持する支柱部材も兼ねる仮壁１３（仮設支持部材）と、本線セグメント１ｂと仮壁１３との間のトンネル延設方向側を覆う仮壁１３ａ、１３ａ（図５（ａ）参照）により、取り囲まれるように設けられる。
充填材１２の材質は、子シールド機６により切削可能なトンネルの１次覆工に適する材質である。例えば、モルタルなどを採用することができる。この場合、仮壁１３、１３ａ、１３ａはその型枠部材を兼ねることになる。
【００３１】
分岐接続部１５を形成するには、まず切削可能セグメント１１を本線セグメント１ｂとともに組み立てて所定長さ配置する。この所定長さは、後述する長さＷの隔壁状接続部１４（図５（ａ）参照）をその範囲内に含む長さとする。
そして、トンネル内部に仮壁１３、１３ａ、１３ａを組み立て、それらが囲う空間に充填材１２を打設し硬化させる。
あるいは、充填材１２をセグメントの延設方向の幅と同一幅としたプレキャストブロックとして製作しておき、仮壁１３も同幅を有する大きさとし、本線セグメント１ｂ、切削可能セグメント１１の組み立てと同時に、それらをセグメントの長さずつ組み立ててもよい。
【００３２】
下流掘進工程は、分岐接続部１５を形成した後、本線セグメント１ｂを組み立てて分岐前の本線トンネル１と同様に掘進する工程であり、本線トンネル掘進域９に沿って、分岐後の下流側の本線トンネル１を構築する。このとき可能ならば、本線トンネル１を完成させ適宜の区間で開通させてもよい。そうすれば、トンネル内部の分岐接続部１５の脇を通行できるようにしておくことにより、本線トンネル１を供用することができる。
なお、本工程は、トンネル分岐部２を形成するための工程ではないので、施工の都合によっては、後述する子シールド機後行工程と並行して行ったり、その後に行ったりしてもよい。
【００３３】
子シールド機後行工程は、子シールド機６を掘進して隔壁状接続部１４を形成し、その後分岐線トンネル４を所定方向に掘進する工程である。
図４（ｂ）に示したように、親側分岐接続部形成工程が終了して分岐接続部１５が形成された後、子シールド機６を、分岐線セグメント４ｂを組み立てつつ分岐接続部１５側に向けて方向転換させて掘進する。そして、分岐接続部１５の範囲内を子シールド機カッタ６ａで切削しながら、子シールド機６の掘削断面と分岐接続部１５のトンネル幅方向断面がオーバーラップする状態で（図６（ｂ）参照）、本線トンネル１の延設方向と略平行に所定距離だけ掘進する。
このとき、子シールド機カッタ６ａは、仮壁１３、１３ａに接触しないようにする。子シールド機カッタ６ａにより、その掘削径に応じた切削可能セグメント１１、充填材１２が切削されて、分岐線セグメント４ｂが分岐接続部１５の範囲内に食い込んで設置される。そして、本線トンネル１の側部に、本線セグメント１ｂが周方向に欠如するとともに、本線トンネル１の内部側でトンネル高さ方向に本線セグメント１ｂを支持する隔壁状接続部１４が、仮壁１３、分岐接続部１５の残存部および食い込んだ分岐線セグメント４ｂにより形成される。
【００３４】
そして、隔壁状接続部１４のトンネル延設方向長さが長さＷとなるように、分岐接続部１５の範囲内で子シールド機６を方向転換して本線トンネル１から離間させる。このとき必要であれば、本線トンネル１にオーバーラップさせずにごく近接させた状態で、本線トンネル１と略平行を保ってわずかに掘進する（図５（ａ）参照）。その後、所定の分岐方向に掘進して、本線トンネル１と相対的に離れるように分岐線トンネル４を形成する（図５（ｂ）参照）。
本工程は、子シールド機６側で行われるので、施工の影響が仮壁１３を越えて本線トンネル１内部に及ぶことはない。したがって、本線トンネル１内部は、本工程中も安全に利用可能であり、本線トンネル１を完成させておけば、本線部道路２ａの供用が可能となる利点がある。
なお、長さＷは、本線トンネル１と分岐線トンネル４とが、連通されるべき長さを考慮して決める。例えば、道路トンネルの場合、少なくとも分岐線部道路２ｂと本線部道路２ａとが並行する車線変更長さを所定距離以上設けることができる長さとする。
また、隔壁状接続部１４形成後の分岐線トンネル４の掘進は、必要なら、分岐線トンネル４が完成するまで続けてもよいが、一旦停止しておいて、後述する分岐部連通工程を行ってもよい。
【００３５】
次に、分岐部連通工程では、上記で形成した隔壁状接続部１４を撤去して、本線トンネル１と分岐線トンネル４とをトンネル幅方向に連通させ、分岐部覆工２ｃ（図２参照）を施す。
隔壁状接続部１４の撤去は、本線トンネル１、分岐線トンネル４の内部側のそれぞれに必要な支保工を建て込んでから、それぞれ仮壁１３、１３ａ、分岐線セグメント４ｂを撤去し、充填材１２の残存部を破砕することにより行う。このようにして、図２（ｂ）に示したようなだるま状に残された分岐線セグメント４ｂ、本線セグメント１ｂの内面を分岐部覆工２ｃで覆工したトンネル分岐部２が形成される。
そして、トンネルの用途に応じて、例えば、本線部道路２ａ、分岐線部道路２ｂなどの内部構造を最終的に仕上げる。
【００３６】
このようにして、図１に示したような上流側の本線トンネル１からトンネル分岐部２を経て、下流側で、上流側と同じトンネル径を有する本線トンネル１とそれより小径の分岐線トンネル４とに分岐する略Ｙ字状のシールドトンネルを形成することができる。
このような本実施形態の親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法によれば、トンネル分岐部２をすべて子シールド機６、親シールド機５Ａの内部での作業により形成でき、地上に影響することなく施工できる。しかも、例えば、それぞれ別個に掘削したトンネル間の地山を大規模に地盤改良してその間を連通させる場合と異なり、きわめて安全な施工ができるという利点がある。
また、本線トンネル１と分岐線トンネル４との先行、後行の関係は、分岐接続部１５を本線トンネル１内に形成してから子シールド機６を掘進して隔壁状接続部１４を形成するという順序に基づく。したがって、隔壁状接続部１４を形成した後は、親シールド機５Ａ、子シールド機６は、それぞれ並行して掘進することができる。したがって、工期の短縮が可能となるという利点がある。
【００３７】
また、本実施形態では、子シールド機６の発進後、シールド機本体５に子シールド機６０を内蔵させるので、子シールド機６０を用いて、上記の工程を繰り返すことにより、別の分岐線トンネルを形成することが可能となり、本線トンネル１の複数位置に、複数のトンネル分岐部、分岐線トンネルを構築することが容易となるという利点がある。また同様にして、三叉状などの分岐部の形成も可能となる。
親子シールド機を用いる従来の施工方法では、このような施工を行うためには、親シールド機の断面内に複数の子シールド機を備える必要があった。そのため、分岐線トンネルの径がどうしても小径になってしまったが、本実施形態では、親シールド機の断面内に一つの子シールド機があればよいから、比較的大径の分岐線トンネルを構築することができるという利点がある。
【００３８】
次に、本実施形態に係る第１変形例について説明する。
図７（ａ）、（ｂ）は、第１変形例を説明するためのトンネル幅方向の断面説明図で、それぞれ図４、５のＦ−Ｆ断面図およびＧ−Ｇ断面図に対応するものである。
本変形例は、上記第１の実施形態における分岐接続部１５において、切削可能セグメント１１および充填材１２に代えてブロック状充填材１６を用い、仮壁１３に代えて、仮壁１７ａ（仮設支持部材）、上壁部材１７ｂ、下壁部材１７ｃ用いる。
【００３９】
本変形例では、分岐接続部形成工程において、本線セグメント１ｂと同形状のセグメントを用いず、本線トンネル１の内部に側部からコ字状に凹んだトンネル幅方向断面を形成すべく、上壁部材１７ｂ、仮壁１７ａ、下壁部材１７ｃを配置していく。そして、その外側のコ字状の凹みとスキンプレート５ｂとの間の空間をブロック状充填材１６（切削可能な充填材料）により埋めていく。
ブロック状充填材１６は、例えばモルタルなどの子シールド機カッタ６ａで切削可能な材料により、プレキャストブロックとして製作されたものである。そして、それを適宜密着して組み合わせることにより、スキンプレート５ｂの内面と、上壁部材１７ｂ、仮壁１７ａ、下壁部材１７ｃの外面に合わされた形状のブロックを構成できる。例えば図７（ａ）のように、かまぼこ状の断面を有するブロックとされるものである。
【００４０】
そして、本変形例の子シールド機後行工程では、図７（ｂ）に示したように、子シールド機６によりブロック状充填材１６を切削して、隔壁状接続部１４を形成する。
本変形例によれば、本線セグメント１ｂと接合可能かつ切削可能という特殊なセグメントを用いなくてよいので、安価に施工できるという利点がある。
また、上壁部材１７ｂ、仮壁１７ａ、下壁部材１７ｃにより本線トンネル１を支持する構造を堅固に構築しておくことができるので、安全性や覆工時の施工性が向上できるという利点がある。
【００４１】
次に、本実施形態に係る第２変形例について説明する。
図８は、第２変形例を説明するためのトンネル幅方向の断面説明図で、図４のＧ−Ｇ断面図に対応するものである。
本変形例は、上記第１の実施形態における子シールド機６をトンネル幅方向に拡幅できるシールド機として構成し、子シールド機後行工程において、子シールド機６を本線トンネル１側に拡幅して分岐接続部１５を切削し、分岐接続部１５内に拡径部セグメント１８を組み立てるようにした例である。分岐接続部１５は、第１の実施形態のものでもよいし、上記第１変形例のものでもよい。図８に図示したのは、第１変形例の分岐接続部１５と同じものである。
このように第２変形例によれば、子シールド機６から拡幅して分岐接続部１５を切削するので、子シールド機６を方向転換する必要がなくなるか、または方向転換量を非常に少なくすることができる。そのため、施工の効率が向上し、工期の短縮が可能となるという利点がある。
しかも、トンネル分岐部２の内部を比較的広く構築することができるという利点がある。
また、図８に示したように、第１変形例の分岐接続部１５を採用する場合、拡径部セグメント１８を上壁部材１７ｂ、下壁部材１７ｃに近接して重なり合うように設けるようにしてもよい。そうすれば、隔壁状接続部１４が各セグメントに囲まれて形成されるので、強度、止水性などがより向上し、分岐部連通工程がより安全に施工でき、覆工などが容易となって施工効率を向上させることができるという利点がある。
【００４２】
［参考例］
次に、参考例について説明する。
本参考例は、第１の実施形態と同様に、図１、２に示したような本線トンネル１、トンネル分岐部２および分岐線トンネル４を築造することができる施工方法である。そして、第１の実施形態とは異なり、相対的に小径の子シールド機を先行して掘進して分岐線トンネル４を構築し、相対的に大径の掘削径を有する親シールド機を後行して掘進して、分岐線トンネル４との隔壁状接続部を形成し、その後、本線トンネル１を掘進する施工方法である。
以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４３】
本参考例の概略工程は、子シールド機発進工程、子シールド機先行工程、親シールド機後行工程および分岐部連通工程からなる。
図９は、参考例に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法の子シールド機発進工程を説明するための平面視の模式説明図である。図９におけるＤ−Ｄ断面およびＥ−Ｅ断面は、それぞれ図３（ｂ）、（ｃ）と同一である。図１０は、本参考例の子シールド機先行工程および親シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。図１１は、図１０に続く本参考例の親シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。図１２は、図１０（ｂ）におけるＪ−Ｊ断面図である。
【００４４】
子シールド機発進工程は、まず、第１の実施形態における子シールド機発進待機工程と略同様に、シールド機本体５から子シールド機６を発進させ、本線トンネル掘進域９から離れる方向に方向転換しつつ、作業トンネル用セグメント７により子シールド機発進区間ｄ０で作業トンネル８を構築する。
ただし、第１の実施形態と異なり、本工程は、子シールド機６が本線トンネル掘進域９とトンネル幅方向に所定深さｗだけオーバーラップした状態で、本線トンネル掘進域９の延伸方向と略平行となるような状態で掘進を終了させる。そしてそのまま待機することなく、続けて子シールド機先行工程を行う。
【００４５】
子シールド機先行工程は、子シールド機６をそのまま所定深さｗのオーバーラップ量を維持して掘進するとともに、子シールド機スキンプレート６ｂの内部で分岐接続部２２を形成しながら、本線トンネル掘進域９の延伸方向に沿って所定距離掘進する。その後、同様に分岐接続部２２を形成しながらオーバーラップ量を減らしつつ、子シールド機６の掘進方向を徐変する。分岐線トンネル４と本線トンネル掘進域９とがオーバーラップする合計長さはＷとなるようにしておく。Ｗは第１の実施形態と同様に決めた所定長さである。
分岐接続部２２は、子シールド機６の内部で形成する点は異なるが、第１の実施形態と本質的に同様な構成はすべて採用することができる。例えば、切削可能セグメントと仮壁に囲まれた空間に切削可能な充填材を打設するようにしてもよい。本参考例では、分岐線セグメント４ｂをトンネル高さ方向に支持する仮壁２４を設け、仮壁２４と子シールド機スキンプレート６ｂとの間を埋める弓状断面のブロック状充填材１９（切削可能な充填材料）を配置している。ブロック状充填材１９は、ブロック状充填材１６などと同様の材質で形成したプレキャストブロックである。
【００４６】
距離Ｗだけ掘進した後、全外周に分岐線セグメント４ｂを組み立ててながら分岐線トンネル４を延設する方向に掘進する。その際、子シールド機６が本線トンネル掘進域９の外側の近傍で本線トンネル掘進域９と略平行に掘進される領域を設けてもよい。
分岐線トンネル４は、そのまま延設して完成させてもよいし、所定長さ掘進して停止させてもよい。
分岐線トンネル４を完成させる場合は、子シールド機６を回収して、再びシールド機本体５に組み立てて再使用することができるという利点がある。
【００４７】
親シールド機後行工程は、まず、子シールド機発進区間ｄ０内に設けられた作業トンネル８の作業トンネル内部８ａ（不図示）を埋め戻し材で埋め戻す。この埋め戻し材は第１の実施形態と同様のものを採用することができる。
そして、子シールド機６が発進した欠損部にカッタ部材を装着して全面掘削ができるようにする。カッタ部材は、第１の実施形態と同様のものが採用できる。本参考例では施工工期を短縮するために、分岐線トンネル４の掘進と並行して本工程を行う場合の例として、子シールド機６０を装着した親シールド機５Ａを用いた例で説明する（図１０（ａ）参照）。
【００４８】
そして、本線トンネル掘進域９に沿って、親シールド機５Ａを掘進する。その際、作業トンネル８および埋め戻し材、ブロック状充填材１９を順次切削していきながら掘進する。そして、本線セグメント１ｂを組み立てて、本線トンネル１を構築していく。
図１２に示したのは、ラップ領域Ｗの断面の様子である。ブロック状充填材１９が切削され、本線セグメント１ｂがトンネル幅方向にｗだけオーバーラップされている。
そして、本線トンネル１と分岐線トンネル４とのトンネル幅方向の間に、本線セグメント１ｂ、ブロック状充填材１９、仮壁２４からなる隔壁状接続部２３が形成されている。
【００４９】
分岐部連通工程は、本線トンネル１と分岐線トンネル４のそれぞれの側に、適宜の支保工を設け、それぞれの側で本線セグメント１ｂ、仮壁２４を撤去する。そして、ブロック状充填材１９の一部をトンネル幅方向に破砕するなどして連通させ、本線セグメント１ｂおよび分岐線セグメント４ｂにまたがる適宜の覆工を構築する。
【００５０】
このようにして、トンネル分岐部２が形成される。
本参考例の親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法によれば、トンネル分岐部２をすべて子シールド機６、親シールド機５Ａの内部での作業により形成でき、地上に影響することなく施工できる。しかも、例えば、それぞれ別個に掘削したトンネル間の地山を大規模に地盤改良してその間を連通させる場合と異なり、きわめて安全な施工ができるという利点がある。
また、親シールド機５Ａと子シールド機６とを隔壁状接続部２５の形成後は、それぞれ並行して掘進することができる。したがって、工期の短縮が可能となるという利点がある。
【００５１】
また、本参考例では、子シールド機６の発進後シールド機本体５に子シールド機６０を内蔵させるので、第１の実施形態と同様に、本線トンネル１の複数位置に、複数のトンネル分岐部、分岐線トンネルを構築することが容易となるという利点がある。
【００５２】
なお、本参考例では、分岐線トンネル４を完成させることにより、子シールド機６０の代わりに子シールド機６を再使用することが可能となる。その場合は、子シールド機６の台数が節約できるので施工費用を低減することができる。このような参考例の形態が特に好都合となる場合として、例えば分岐線トンネル４が高速道路のランプなど、比較的短距離のトンネルからなる場合が挙げられる。この場合、分岐線トンネル４を完成させた後に親シールド後行工程を行っても工期がそれほど延びないから、子シールド機の費用の節約効果の方が大きくなるものである。
また、分岐線トンネル４を完成させないで、子シールド機６０に代えて回転刃のみがシールド機本体カッタ５ａと連動する廉価なカッタ部材を装着して、親シールド機後行工程を並行して行い、次のトンネル分岐部を形成する前までに子シールド機６を回収して、カッタ部材と交換するといった施工方法としてもよい。
そうすれば、工期を短縮しつつ施工コストを低減することが可能となるという利点がある。
【００５３】
なお、以上に説明した参考例において、シールド機本体５を拡幅可能なシールド機としてもよい。そのような例を図１３に示した。
この場合、親シールド機５Ａを掘進する際、拡径部セグメント２５を組み立ててブロック状充填材１９側にトンネル断面を拡径できる。その拡径量をｗとし、子シールド機発進区間ｄ０の下流で、ラップ領域Ｗにわたって拡径するようにする。
子シールド機発進工程では、子シールド機６を拡径前の本線トンネル掘進域９に近接させてその外側まで掘削し、子シールド機先行工程では、ラップ領域Ｗを直進させるようにする（図１３（ｂ）参照）。そして、親シールド機後行工程において、親シールド機５Ａをラップ領域Ｗ内で拡径させることにより、隔壁状接続部２３を形成する（図１３（ａ）参照）。
このようにすれば、子シールド機６を方向転換する手間が省けるので、掘進が容易となり、工期を短縮できるという利点がある。
【００５４】
また、上記の説明では、第１の実施形態および参考例のいずれにおいても、作業トンネル８を作業トンネル用セグメント７で形成し、後に作業トンネル干渉域１０の範囲を埋め戻し材で埋め戻した後、親シールド機５Ａで切削する例で説明した。
これに対して、作業トンネル用セグメント７に代えて、親シールド機５Ａで切削できない高強度のセグメントで作業トンネル８を構築してもよい。その場合、子シールド機６を掘進するための作業空間を残しておき、子シールド機６の掘進に応じて順次、先に組み立てたセグメントを撤去し、その結果上流部に生じる空洞部を埋め戻し材で埋め戻す工法を採用できる。埋め戻し材としては、例えば、切羽で掘削した排土を用いることができる。そして、分岐線トンネル４を延設するための分岐線セグメント４ｂは、トンネル分岐部２を形成した後に本線トンネル１側から運び込む。
このようにすれば、子シールド機６の掘進と略同時に作業トンネル内部８ａが埋め戻されるので工程が短縮でき、セグメントなどの資材を節約することができるという利点がある。
【００５５】
また、作業トンネル用セグメント７に代えて、親シールド機５Ａで切削できないが適宜の工具で破砕できる程度の強度のセグメントで作業トンネル８を構築してもよい。その場合、子シールド機６を掘進するための作業空間を残しておき、子シールド機６の掘進に応じて順次、先に組み立てたセグメントを破砕して、その結果上流部に生じる空洞を埋め戻し材で埋め戻す工法を採用できる。
【００５６】
また、作業トンネル用セグメント７に親シールド機５Ａで切削できない高強度のセグメントで作業トンネル８を構築する場合、まず作業トンネル８を完成させ、子シールド機６の掘進に必要な資材を搬入した後、シールド機本体５の内部側から、作業トンネル８の下流側から順次セグメントを撤去し、シールド機本体５側に撤去したセグメントを引き込んで、その後の空洞を埋め戻してもよい。
【００５７】
さらに、作業トンネル８の覆工をセグメントでない覆工体を用いるようにしてもよい。例えば、作業トンネル８の中心部に親シールド機５Ａで切削可能な型枠を設置し、例えばモルタルなどの親シールド機５Ａで切削可能な材料を打設して覆工体を形成するといった施工方法を採用できる。
この場合、切削可能な型枠の材質としては、例えば塩化ビニールなどが採用できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明に係る親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法によれば、既設のシールドトンネルを同じ掘削断面で延設しつつ、それより小さな掘削断面を有するシールドトンネルを大きな掘削断面を有するシールドトンネルの途中から分岐させるトンネル分岐部を築造する際、親シールド機と子シールド機を別々に掘進させてそれぞれのシールドトンネル内部側で施工できるようにすることにより、地上に影響を与えることなく施工することができ、しかも施工効率と安全性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法によって築造されたトンネル分岐部の概略構成を説明するための平面概略断面図である。
【図２】 図１におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法の子シールド機発進待機工程を説明するための平面視の模式説明図およびそのＤ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施形態に係る親シールド機先行工程および子シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。
【図５】 同じく図４に続く子シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。
【図６】 図４、５におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図である。
【図７】 本発明の第１の実施形態の第１変形例を説明するためのトンネル幅方向の断面説明図である。
【図８】 本発明の第１の実施形態の第２変形例を説明するためのトンネル幅方向の断面説明図である。
【図９】 参考例に係る親子シールド機を用いたトンネル分岐施工方法の子シールド機発進工程を説明するための平面視の模式説明図である。
【図１０】 参考例に係る子シールド機先行工程および親シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。
【図１１】 同じく図１０に続く親シールド機後行工程を説明するための平面視模式説明図である。
【図１２】 図１０におけるＪ−Ｊ断面図およびその変形例を説明するための断面説明図である。
【図１３】 参考例の変形例を説明するためのトンネル幅方向断面説明図および平面視模式説明図である。
【符号の説明】
１ 本線トンネル
１ｂ 本線セグメント
２ トンネル分岐部
４ 分岐線トンネル
５ シールド機本体
５ａ シールド機本体カッタ
５Ａ 親シールド機
６、６０ 子シールド機
６ａ、６０ａ 子シールド機カッタ（カッタ部材）
７ 作業トンネル用セグメント（切削可能な材料）
８ 作業トンネル（作業用シールドトンネル）
８ａ 作業トンネル内部
９ 本線トンネル掘進域（親シールド機の掘進予定域）
１１ 切削可能セグメント（切削可能な充填材料）
１２ 充填材（切削可能な充填材料）
１３、１７ａ 仮壁（仮設支持部材）
１４、２３ 隔壁状接続部
１５、２２ 分岐接続部
１６、１９ ブロック状充填材（切削可能な充填材料）
ｄ０ 子シールド機発進区間Ｗ ラップ領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel branch construction method using a parent-child shield machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, construction by the open-cut method of providing a vertical shaft from the ground has been widely performed at the branching part or the joining part of the shield tunnel.
As a construction method that does not depend on the open-cut method, for example, in Patent Document 1, a large-section tunnel is formed at the junction or junction of the main tunnel, and the segment is broken off from the inside of the large-section tunnel, and the small-section The construction method to dig up the shield tunnel of is described.
On the other hand, in Patent Document 2, a plurality of child shield machines capable of shield excavation smaller than the excavation diameter of the shield machine main body are provided in the excavation cross section, and after constructing a shield tunnel with the excavation diameter of the shield machine main body, The example of the form of the tunnel which started each child shield machine and formed the Y-shaped branch part is indicated.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-355385 A (3rd page, FIGS. 1-4)
[Patent Document 2]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-43796 (page 7-8, FIG. 22)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional tunnel branch construction method as described above has the following problems.
In the open-cut method, construction space is required on the ground, and environmental problems such as discharged soil and noise during construction also occur. Especially in urban areas, it is becoming more difficult to obtain the understanding of the surrounding residents due to such problems, and construction is extremely difficult. Even if the construction is approved, there is a problem that the construction cost becomes enormous because the construction time is limited and a large amount of money is required for environmental measures.
According to the technique described in Patent Document 1, since the construction is carried out by the shield method in the basement, the construction space and environmental problems will not be a problem, but the shield tunneling will be carried out while demolishing the segment from the inside. It is necessary to use the interior as a construction space. For example, in a road tunnel, there is a problem that construction under a live line is difficult. For this reason, there is a problem that the branch construction after the use of the tunnel needs to be closed, resulting in social influences such as worsening traffic conditions.
According to the technique described in Patent Document 2, a branch portion can be formed only by a shield method, but since a branch tunnel is formed by a child shield machine, both of them are reduced in diameter from the diameter before branching. Therefore, for example, there is a problem that it cannot be used for the purpose of constructing a large-diameter trunk tunnel such as a highway in the ground and constructing a ramp road that forms an exit to the underground as a small-diameter branch tunnel at an appropriate position.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and extends a shield tunnel having a smaller excavation cross section while extending an existing shield tunnel with the same excavation cross section. To construct a tunnel branch construction method using a parent-child shield machine that can be constructed without affecting the ground when building a tunnel branch part that branches from the middle, and that can improve construction efficiency and safety With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, in the tunnel branching construction method using the parent-child shield machine provided with the child shield machine that starts from the excavation cross section of the shield machine body and excavates the shield tunnel The child shield machine is started from the shield machine body before the tunnel branch position.To the side of the planned excavation area of the shield machine body,SaidAfter the child shield machine is started, a parent shield machine capable of full excavation is formed by attaching a cutter member to the missing part of the child shield machine of the shield machine body, and the parent shieldIn machineThan,To the waiting child shield machineThe preceding preceding shield tunnel,While placing the filling material that can be cut by the child shield machine on the side of the tunnel to form the branch connectionBuild a certain distance, then beforeReportershieldIn machineThan,in frontThe preceding shield tunnelBranch connectionTo overlapNext shield tunnelDiggingThe inside of the branch connection portion was cutForming a bulkhead connection,After forming the partition connection,Constructing the trailing shield tunnel in a direction relatively away from the preceding shield tunnel, while lining the bulkhead connecting portion in the tunnel width directionThe following shield tunnel from the preceding shield tunnelThe construction method is to construct a tunnel branch that can be branched to.
  According to the present invention, the shield tunnel before branching constructed by attaching the child shield machine to the shield machine body can be extended by the parent shield machine. Then, by covering the shield tunnel excavated by the child shield machine having a smaller cross section than the excavation diameter of the main shield machine while communicating at the partition-like connection portion, the shield tunnel having the small cross section branches relatively apart. A tunnel branch can be constructed. At that time, it is constructed so that the trailing shield tunnel overlaps the excavation section of the preceding shield tunnel, that is, a part of the tunnel section of the subsequent shield tunnel bites into the excavation section of the preceding shield tunnel, The process of making each communicate can be performed as construction inside the tunnel. For this reason, it is possible to save time and trouble such as ground improvement on the outside of the tunnel, and it is possible to communicate quickly and safely.
  Since the partition wall-shaped connection portion can be formed by simply cutting the filling material disposed in the branch connection portion by the child shield machine, the partition wall-shaped connection portion can be formed quickly and safely. Moreover, since the branch connection part for that purpose can arrange | position and form a filling material from the inside of a shield, when constructing | leading-out a shield tunnel, it can construct easily and safely. Since there is no need for ground improvement on the outer periphery of any shield tunnel, construction costs can be reduced.
[0008]
  Claim2In the invention described in claim1In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine described in 1., the filling material is supported by a temporary support member that can be removed from the inside of the preceding shield tunnel.
  According to this invention, the filling materialChildshieldIn machineWhen cutting further, the preceding shield tunnel can be supported by the temporary support member, and can be easily removed when communicating with the partition-like connection portion, so that safety and construction efficiency can be improved.
  In addition, if the preceding shield tunnel is provided in the form of a partition wall in the tunnel width direction with the temporary support member, partial passage of the preceding shield tunnel is possible until it is communicated with the partition-like connection portion. Even in this case, the road closure period can be shortened.
[0011]
  Claim3In the invention described in claim1 or 2In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine described inReportershieldMachineThe diameter can be increased in the tunnel width direction, and when the partition-shaped connection portion is formed, the diameter is expanded toward the preceding shield tunnel side to dig.
  According to this invention,ChildshieldMachineSince the partition wall-shaped connection portion is formed by expanding the diameter toward the preceding shield tunnel side, a tunnel branch portion having a relatively wide tunnel width direction can be formed. Moreover, since the cross-sectional area of the trailing shield tunnel can be enlarged, a work space for communicating the partition wall-like connection portion can be widened.
[0012]
  Claim4In the invention described in claim 1,3In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine according to any one of the above, the cutter member is configured by mounting a child shield machine having the same structure as the child shield machine.
  According to the present invention, after the child shield machine is started, the cutter member is provided by mounting the child shield machine having the same structure on the shield machine body, so that the entire excavation is possible. In addition, it is possible to branch off another shield tunnel by starting a new child shield machine.
  In addition, the same shielded machine may be remounted by, for example, recovering the shielded machine having the same structure after completing the preceding shielded tunnel with the started shielded machine.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even in different embodiments, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and description of common portions is omitted.
[First Embodiment]
  A first embodiment of the present invention will be described.
  First, the schematic structure of the tunnel branch part built by the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. This is the second1'sEmbodimentAnd reference examplesIs common.
  FIG. 1 shows the first aspect of the present invention.1'sIt is a plane schematic sectional drawing for demonstrating the schematic structure of the tunnel branch part 2 built by the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine which concerns on embodiment. 2A, 2B, and 2C are an AA sectional view, a BB sectional view, and a CC sectional view, respectively, in FIG.
[0014]
The tunnel branching section 2 is extended and extended following the main tunnel 1 (left side in FIG. 1) before branching, and is connected to the main tunnel 1 and the branch line tunnel 4 extending in different directions at the subsequent stage. is doing. Therefore, a substantially Y-shaped branch path is formed in which the branch line tunnel 4 branches obliquely from the side of the main tunnel 1 in plan view.
A two-lane main road 2 a is provided inside the main tunnel 1, and a one-lane branch road 2 b is provided inside the branch tunnel 4. In the tunnel branch 2, the main road 2 a and the branch road 2 b form substantially parallel three lanes, and the vehicle changes lanes from the main road 2 a and moves into the branch tunnel 4. Be able to.
Arrow L in the figure1, L2Indicates the flow of vehicles passing through the main tunnel 1 and the arrow L3These show the flow of the vehicle which branches from the main line tunnel 1 and advances to the branch line tunnel 4. Reference numeral 90 denotes a natural ground.
[0015]
As shown in FIG. 2 (a), the main tunnel 1 has a cross section in the width direction that is primary-covered by a main-line segment 1b, a main road 1a is provided at the inner lower part thereof, and a secondary lining is formed on the upper inner surface thereof. 1c is applied. As shown in FIG. 2 (c), the branch line tunnel 4 also has a substantially similar cross-sectional configuration, and is primarily covered with a branch line segment 4b, and a branch line road 4a is provided at the lower part inside thereof, A secondary lining 4c is applied to the inner surface. The main line tunnel 1 and the branch line tunnel 4 are exemplified as having a circular cross section, but may have any other cross sectional shape. However, the cross section of the branch line tunnel 4 has a shape and size that can be arranged inside the cross section of the main line tunnel 1.
As shown in FIG. 2 (b), the cross section in the width direction of the tunnel branch portion 2 is a dam-like cross section in which a part of each side portion is removed and connected by the main line segment 1b and the branch line segment 4b. The main line road 2a and the branch line part road 2b are provided in the inner lower part, and the inner surface of the upper side is covered with the branch part cover 2c straddling the main line segment 1b and the branch line segment 4b.
[0016]
The tunnel branch construction method using the parent-child shield machine according to the present embodiment is a construction method capable of constructing such a main tunnel 1, tunnel branch 2 and branch line tunnel 4, and has a relatively large diameter. The main shield machine having the excavation diameter is dug up in advance to construct the main tunnel 1, and the relatively small diameter sub shield machine is dug up to form a partition-like connection with the main tunnel 1. Then, it is a construction method for excavating the branch line tunnel 4.
Therefore, the general direction of digging between the parent shield machine and the child shield machine is indicated by an arrow L.1(L2) And arrow L3Along the direction. Therefore, in the following, in order to easily distinguish the tunnel extending direction, the direction before the start of branching is defined as the upstream side (left side in FIG. 1) and the direction extending after branching (in FIG. The right side) may be referred to as the downstream side.
[0017]
In addition, although demonstrated in the example of said road tunnel below, this invention is not limited to the case of constructing the tunnel branch part of a road tunnel, The other provided with such a substantially Y-shaped branch structure The present invention can be applied to any application such as a shield tunnel, for example, a railway tunnel, a fluid transfer tunnel, and an underground space constructed in a tunnel shape. Therefore, description of well-known matters unique to the road tunnel such as the construction method of the main road 1a, the main road 2a, and the branch road 4a is omitted.
Needless to say, the tunnel branching section can also be used as a tunnel junction if the route travels backward.
[0018]
The outline process of this embodiment consists of a child shield machine start standby process, a parent shield machine preceding process, a child shield machine subsequent process, and a branching part communication process.
FIG. 3A is a schematic explanatory view in plan view for explaining a child shield machine start standby step of the tunnel branching construction method using the parent and child shield machine according to the first embodiment of the present invention. 3 (b) and 3 (c) are a DD cross-sectional view and an EE cross-sectional view, respectively, in FIG. 3 (a). FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the parent shield machine preceding process and the child shield machine following process of the present embodiment. FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the child shield machine subsequent process of the present embodiment subsequent to FIG. 4. FIGS. 6A, 6B, and 6C are a cross-sectional view taken along lines FF, GG, and HH in FIGS. 4 and 5, respectively.
[0019]
Prior to the description of each process, the parent-child shield machine used in this embodiment will be described. The parent-child shield machine of this embodiment includes a shield machine body 5 and a child shield machine 6. Then, the child shield machine 6 is built in the shield machine main body 5 and digs with a relatively large excavation section (hereinafter referred to as a parent shield machine), and the child shield machine 6 starts from the shield machine main body 5 to stand alone. Thus, it is possible to switch between a state where the excavation section is smaller than the excavation section of the parent shield machine.
[0020]
The child shield machine 6 includes a child shield machine cutter 6a (cutter member) composed of a rotary blade on the front surface in the excavation direction, a child shield machine skin plate 6b corresponding to the excavation diameter, and a work tunnel segment 7 from the inside. Or the branch line segment 4b (refer FIG. 4) can be assembled | assembled sequentially, a reaction force can be taken there and it can move forward.
The branch line segment 4b is, for example, a segment made of steel, reinforced concrete, or a synthetic segment. The work tunnel segment 7 will be described later.
[0021]
The shield machine body 5 includes a shield machine body cutter 5a and a child shield machine, each of which includes an annular cutting blade surrounding the outer periphery of the child shield machine cutter 6a provided on the front surface in the digging direction when the child shield machine 6 is incorporated. The cutter 6a is aligned in substantially the same plane at least in the vicinity of the respective boundary portions, and rotates in conjunction with each other, thereby excavating the entire front surface side and sequentially assembling the main line segment 1b inside the skin plate 5b. The main tunnel 1 can be extended by taking a reaction force and moving forward.
The main line segment 1b is, for example, a segment made of steel, reinforced concrete, or a synthetic segment.
[0022]
Further, the shield machine body 5 is a cutter member that forms a rotary blade capable of excavating an area corresponding to the child shield machine cutter 6a in conjunction with the shield machine body cutter 5a at the missing portion after the child shield machine 6 is started. (Not shown) can be mounted, or a child shield machine (not shown) having the same structure that can be replaced with the started child shield machine 6 can be mounted. As a result, even after the child shield machine 6 has started, the main tunnel 1 can be extended by excavating the entire surface. This case is also called a parent shield machine.
[0023]
When the slave shield machine cutter 6a or the cutter member and the shield machine body cutter 5a can be driven independently, for example, as in the case of the slave shield machine cutter 6a, the shield machine body cutter 5a and the slave shield machine cutter 6a are independent. Alternatively, the slave shield machine cutter 6a or the cutter member may be mechanically coupled to the shield machine main body cutter 5a for interlocking drive.
[0024]
Such a parent-child shield machine has been proposed in various configurations. However, depending on the configuration, as long as another child shield machine or cutter member having the same structure can be mounted after the child shield machine 6 is started. Also good. Further, the cross-sectional shape, arrangement position, arrangement number, etc. of the child shield machine 6 can be appropriately selected according to the tunnel cross-sectional shape necessary for the branch line tunnel 4.
Here, the child shield machine having the same structure is the same structure that is compatible with each other so that it can be attached to the shield machine body 5 to become the parent shield machine, and it is not necessary that all the structures are the same.
[0025]
Hereinafter, each process of this embodiment is demonstrated.
In the child shield machine start standby step, as shown in FIGS. 3A and 3B, the child shield machine 6 arranged at the approximate center in the digging radial direction of the shield machine body 5 is started from the shield machine body 5. And waiting at a predetermined position.
The main shield machine in which the child shield machine 6 is mounted on the shield machine main body 5 constructs the main tunnel 1 to the front side of the tunnel branch position, and is temporarily stopped. The main tunnel excavation area 9 (the planned excavation area of the parent shield machine) in FIG. 3A indicates that the area sandwiched between the broken lines is an area excavated by the succeeding parent shield machine. In the present embodiment, it is illustrated in a straight line shape, but may be planned in a curved line shape.
Then, while driving the child shield machine cutter 6a, the reaction force is taken in the shield machine body 5 to start the child shield machine 6. After the child shield machine skin plate 6b comes out of the shield machine main body 5, it digs in a direction to go out of the main tunnel excavation area 9. In this embodiment, with respect to the straight main tunnel excavation area 9, the direction is changed to the left in the extending direction, and the position is aligned in a substantially parallel direction near the left outer side of the side portion of the main tunnel excavation area 9. Go ahead, stop and wait on the spot. From the leading end of the shield machine body 5 that is stopped to this standby position, the child shield machine start section d is hereinafter referred to.0Called.
[0026]
Child shield machine start section d0Inside, a work tunnel segment 7 (a material that can be cut) is assembled in the child shield machine skin plate 6b to construct a work tunnel 8 (a work shield tunnel). The work tunnel 8 is provided for an operator to go back and forth and to transport necessary materials while the child shield machine 6 is excavating through the work tunnel interior 8a (see FIG. 3C). Communicating with the inside of the shield machine main body 5.
[0027]
The work tunnel segment 7 is made of a material that can be cut by a subsequent parent shield machine. Examples thereof include mortar, concrete, glass fiber, synthetic resin, and materials obtained by appropriately combining the respective materials. Such a material is inferior in strength as compared with a steel segment or a reinforced concrete segment, and thus is manufactured to have a desired strength, for example, by increasing the thickness of the segment. In order to increase the strength efficiently, it is preferable to form a segment that can be assembled into a donut shape by making the excavation cross section of the child shield machine 6 circular.
Here, the cutting means that the shield machine body cutter 5a, the child shield machine cutter 6a, and the like are cut, shaved, or crushed to have a size that can be discharged together with earth and sand or mud.
[0028]
Next, the parent shield machine preceding process performed after the child shield machine start standby process will be described.
The parent shield machine preceding process is further divided into an excavation preparation process, a child shield machine start section excavation process, a parent-side branch connection portion formation process, and a downstream excavation process.
In the excavation preparation process, in order to excavate the parent shield machine, in the work tunnel 8, at least the range of the work tunnel interference area 10 (see FIG. 3A) overlapping the range of the main tunnel excavation area 9 is backfilled ( Backfill with (not shown). At this time, the hollow portion remaining in the work tunnel interior 8a is set in a state in which the child shield machine 6 can be restarted later. For example, a bearing plate is provided.
As the backfill material, for example, earth and sand or poor blending mortar can be adopted.
Then, a cutter member is attached to the missing portion of the shield machine main body 5 after the child shield machine 6 is started to constitute the parent shield machine 5A. In this embodiment, as shown in FIG. 4A, a child shield machine 60 having the same structure as the child shield machine 6 is mounted as a cutter member. That is, since the parent shield machine 5A includes the shield machine body cutter 5a and the child shield machine cutter 60a (cutter member), the entire excavation is possible.
[0029]
  Subsequently, in the child shield machine start section excavation process, the main line segment 1b is assembled.TenaTherefore, the parent shield machine 5A is dug along the main tunnel excavation area 9 and dug to the vicinity of the child shield machine 6. During this time, the work tunnel 8 remaining in the work tunnel interference area 10 is cut by the shield machine main body cutter 5a and the child shield machine cutter 60a together with the backfill material.
[0030]
In the subsequent parent-side branch connection portion forming step, the parent shield machine 5A is dug while forming the branch connection portion 15.
As shown in FIG. 6A, the branch connection portion 15 includes a cuttable segment 11 (cuttable filler material) and a filler 12 (cuttable filler material).
The cutable segment 11 covers the side portion on the side where the child shield machine 6 is located, and is disposed so as to be joined to the main line segment 1b when the parent shield machine 5A is dug. The material of the cutable segment 11 is made of a material that can be cut by the child shield machine 6. For example, a reinforcing material made of non-metallic reinforcing fiber such as glass fiber or carbon fiber, or the like is arranged instead of a reinforcing bar. Concrete segments that have been made can be used. Moreover, the synthetic segment etc. which replaced the steel plate part of the synthetic segment with the synthetic resin which mix | blended the reinforced fiber, and were filled with concrete are also employable. Needless to say, the joint that joins the cutable segments 11 also uses a material that can be cut by the child shield machine 6, such as a synthetic resin.
The filler 12 covers the cutable segment 11 from the inside of the tunnel. And the temporary wall 13 (temporary support member) which is also detachable in the tunnel height direction between the main line segments 1b and also supports the load in the tunnel height direction, and the tunnel between the main line segment 1b and the temporary wall 13 It is provided so as to be surrounded by temporary walls 13a and 13a (see FIG. 5A) covering the extending direction side.
The material of the filler 12 is a material suitable for primary lining of a tunnel that can be cut by the child shield machine 6. For example, mortar can be used. In this case, the temporary walls 13, 13a, 13a also serve as the mold member.
[0031]
  In order to form the branch connection portion 15, first, the cutable segment 11 is assembled together with the main line segment 1 b and arranged in a predetermined length. This predetermined length is a partition-like connecting portion 14 having a length W, which will be described later (FIG. 5 (a)) Is included in the range.
  Then, the temporary walls 13, 13a, 13a are assembled inside the tunnel, and the filler 12 is placed and cured in the space surrounded by them.
  Alternatively, the filler 12 is manufactured as a precast block having the same width as the width in the extending direction of the segment, the temporary wall 13 has the same width, and the main line segment 1b and the cutable segment 11 are assembled at the same time. They may be assembled by the length of the segment.
[0032]
The downstream excavation process is a process in which the main line segment 1b is assembled after the branch connection portion 15 is formed and excavated in the same manner as the main tunnel 1 before branching. Build main tunnel 1 At this time, if possible, the main tunnel 1 may be completed and opened in an appropriate section. If it does so, the main line tunnel 1 can be used by allowing it to pass the branch connection part 15 inside a tunnel.
In addition, since this process is not a process for forming the tunnel branch part 2, depending on the convenience of construction, it may be performed in parallel with the subsequent process of the child shield machine, which will be described later, or after that.
[0033]
The child shield machine follow-up process is a process in which the child shield machine 6 is dug to form the partition-like connection portion 14, and then the branch line tunnel 4 is dug in a predetermined direction.
As shown in FIG. 4B, after the parent side branch connection part forming step is completed and the branch connection part 15 is formed, the child shield machine 6 is assembled to the branch connection part 15 side while assembling the branch line segment 4b. Change direction and head for. Then, the excavation cross section of the child shield machine 6 and the tunnel width direction cross section of the branch connection part 15 overlap while cutting the range of the branch connection part 15 with the child shield machine cutter 6a (see FIG. 6B). ), Digging a predetermined distance substantially parallel to the extending direction of the main tunnel 1.
At this time, the child shield machine cutter 6a is prevented from coming into contact with the temporary walls 13 and 13a. The cutable segment 11 and the filler 12 corresponding to the excavation diameter are cut by the child shield machine cutter 6 a, and the branch line segment 4 b is set in the range of the branch connection portion 15. Further, the main line segment 1b is absent in the circumferential direction at the side of the main tunnel 1, and the partition wall-like connection portion 14 that supports the main segment 1b in the tunnel height direction on the inner side of the main tunnel 1 is provided with a temporary wall 13, It is formed by the remaining portion of the branch connection portion 15 and the branched branch line segment 4b.
[0034]
  Then, the child shield machine 6 is changed in direction within the range of the branch connection portion 15 so as to be separated from the main tunnel 1 so that the length in the tunnel extending direction of the partition-like connection portion 14 becomes the length W. At this time, if necessary, in a state of being in close proximity to the main tunnel 1 without being overlapped, a slight digging is performed while maintaining substantially parallel to the main tunnel 1 (FIG. 5 (a)reference). Thereafter, the tunnel is dug in a predetermined branch direction, and the branch line tunnel 4 is formed so as to be relatively separated from the main tunnel 1 (FIG. 5 (b)reference).
  Since this step is performed on the child shield machine 6 side, the influence of construction does not extend beyond the temporary wall 13 and reach the inside of the main tunnel 1. Therefore, the inside of the main tunnel 1 can be safely used even during this process, and if the main tunnel 1 is completed, there is an advantage that the main road 2a can be used.
  The length W is determined in consideration of the length with which the main line tunnel 1 and the branch line tunnel 4 should be communicated. For example, in the case of a road tunnel, the lane change length in which at least the branch line road 2b and the main road 2a are parallel is set to a length that allows a predetermined distance or more.
  Further, if necessary, the excavation of the branch line tunnel 4 after the formation of the partition-like connection portion 14 may be continued until the branch line tunnel 4 is completed. May be.
[0035]
Next, in the branch part communication step, the partition-like connection part 14 formed as described above is removed, and the main line tunnel 1 and the branch line tunnel 4 are communicated in the tunnel width direction, and the branch part lining 2c (see FIG. 2). Apply.
Removal of the partition-like connecting portion 14 is carried out by installing necessary supporting works inside the main tunnel 1 and the branch line tunnel 4 respectively, and then removing the temporary walls 13 and 13a and the branch line segment 4b, respectively. This is done by crushing the remaining 12 parts. In this way, the tunnel branch part 2 is formed by covering the inner surface of the branch line segment 4b and the main line segment 1b, which are left in a dart shape as shown in FIG. 2B, with the branch part cover 2c.
Then, depending on the use of the tunnel, for example, internal structures such as the main line road 2a and the branch line road 2b are finally finished.
[0036]
In this manner, the main tunnel 1 having the same tunnel diameter as the upstream side and the branch line tunnel 4 having a smaller diameter from the upstream side main tunnel 1 as shown in FIG. A substantially Y-shaped shield tunnel can be formed.
According to the tunnel branching construction method using the parent-child shield machine of this embodiment, all the tunnel branch parts 2 can be formed by the work inside the child shield machine 6 and the parent shield machine 5A, which affects the ground. Can be installed without any problems. Moreover, for example, unlike the case where the ground between the tunnels excavated separately is improved on a large scale and communicated therewith, there is an advantage that extremely safe construction can be performed.
Further, the relationship between the leading and trailing lines of the main tunnel 1 and the branch line tunnel 4 is as follows. After the branch connection 15 is formed in the main tunnel 1, the child shield machine 6 is dug to form the partition connection 14. Based on the order. Therefore, after forming the partition-like connection portion 14, the parent shield machine 5A and the child shield machine 6 can dig in parallel. Therefore, there is an advantage that the construction period can be shortened.
[0037]
Moreover, in this embodiment, since the child shield machine 60 is built in the shield machine body 5 after the child shield machine 6 starts, another branch line tunnel can be obtained by repeating the above steps using the child shield machine 60. There is an advantage that it is easy to construct a plurality of tunnel branch portions and branch line tunnels at a plurality of positions of the main tunnel 1. Similarly, it is possible to form a branch portion such as a trident.
In the conventional construction method using the parent-child shield machine, in order to perform such construction, it is necessary to provide a plurality of child shield machines in the cross section of the parent shield machine. For this reason, the diameter of the branch line tunnel is inevitably reduced. However, in this embodiment, since only one child shield machine is required in the cross section of the parent shield machine, a relatively large diameter branch line tunnel is constructed. There is an advantage that you can.
[0038]
Next, a first modification according to this embodiment will be described.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional explanatory views in the tunnel width direction for explaining the first modification, and correspond to the FF cross-sectional view and the GG cross-sectional view of FIGS. It is.
This modification uses a block-shaped filler 16 instead of the cuttable segment 11 and filler 12 in the branch connection portion 15 in the first embodiment, and replaces the temporary wall 13 with a temporary wall 17a (temporary support). Member), upper wall member 17b, and lower wall member 17c.
[0039]
In this modification, the upper wall is formed in the branch connection portion forming step so as not to use a segment having the same shape as the main line segment 1b, but to form a tunnel width direction cross section recessed in a U-shape from the side inside the main line tunnel 1. The member 17b, the temporary wall 17a, and the lower wall member 17c are arranged. Then, the space between the outer U-shaped recess and the skin plate 5b is filled with the block-shaped filler 16 (fillable material that can be cut).
The block-like filler 16 is manufactured as a precast block by a material that can be cut by a child shield machine cutter 6a such as mortar. Then, by appropriately bringing them into close contact, a block having a shape that fits the inner surface of the skin plate 5b and the outer surfaces of the upper wall member 17b, the temporary wall 17a, and the lower wall member 17c can be configured. For example, as shown in FIG. 7A, the block has a semi-cylindrical cross section.
[0040]
Then, in the subsequent step of the child shield machine according to this modification, as shown in FIG. 7B, the block-shaped filler 16 is cut by the child shield machine 6 to form the partition-like connecting portion 14.
According to this modification, it is not necessary to use a special segment that can be joined to and cut from the main line segment 1b.
Moreover, since the structure which supports the main tunnel 1 by the upper wall member 17b, the temporary wall 17a, and the lower wall member 17c can be firmly constructed, there is an advantage that safety and workability at the time of lining can be improved. is there.
[0041]
Next, a second modification according to the present embodiment will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view in the tunnel width direction for explaining the second modification, and corresponds to the GG cross-sectional view of FIG.
In this modification, the child shield machine 6 in the first embodiment is configured as a shield machine capable of widening in the tunnel width direction, and in the subsequent process of the child shield machine, the child shield machine 6 is widened to the main tunnel 1 side. This is an example in which the branch connection portion 15 is cut and the enlarged diameter segment 18 is assembled in the branch connection portion 15. The branch connection unit 15 may be the one in the first embodiment or the one in the first modification. FIG. 8 shows the same structure as that of the branch connection portion 15 of the first modification.
As described above, according to the second modified example, since the branch connecting portion 15 is cut by widening from the child shield machine 6, there is no need to change the direction of the child shield machine 6, or the direction change amount is extremely reduced. be able to. Therefore, there is an advantage that the construction efficiency is improved and the construction period can be shortened.
In addition, there is an advantage that the inside of the tunnel branch part 2 can be constructed relatively widely.
As shown in FIG. 8, when the branch connecting portion 15 of the first modification is adopted, the enlarged diameter segment 18 is provided so as to overlap with the upper wall member 17b and the lower wall member 17c. Also good. Then, since the partition-like connecting portion 14 is formed surrounded by each segment, the strength, water stoppage, and the like are further improved, the branch portion communication process can be performed more safely, and lining is facilitated. There is an advantage that construction efficiency can be improved.
[0042]
[Reference example]
  next,Reference exampleWill be described.
  BookReference exampleAs in the first embodiment, the construction method can construct the main line tunnel 1, the tunnel branching portion 2, and the branch line tunnel 4 as shown in FIGS. Unlike the first embodiment, the branch shield 4 is constructed by leading a relatively small-diameter child shield machine ahead, and the parent shield machine having a relatively large diameter is followed. In this construction method, a partition wall-like connection portion with the branch line tunnel 4 is formed, and then the main tunnel 1 is dug.
  Below, it demonstrates centering on a different point from the said 1st Embodiment.
[0043]
  BookReference exampleThe outline process includes a child shield machine start process, a child shield machine preceding process, a parent shield machine subsequent process, and a branching part communication process.
  FIG.Reference exampleIt is a schematic explanatory drawing of the planar view for demonstrating the child shield machine start process of the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine which concerns on. The DD cross section and the EE cross section in FIG. 9 are the same as FIGS. 3B and 3C, respectively. Figure 10 shows the bookReference exampleIt is a plane view schematic explanatory drawing for demonstrating a child shield machine preceding process and a parent shield machine subsequent process. 11 shows the book following FIG.Reference exampleIt is a plane view schematic explanatory drawing for demonstrating a parent shield machine subsequent process. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line JJ in FIG.
[0044]
In the child shield machine start process, first, the child shield machine 6 is started from the shield machine body 5 and changed in the direction away from the main tunnel excavation area 9 in substantially the same manner as the child shield machine start standby process in the first embodiment. At the same time, the child shield machine start section d is provided by the work tunnel segment 7.0The work tunnel 8 is constructed.
However, unlike the first embodiment, this process is substantially the same as the extension direction of the main tunnel excavation area 9 in a state where the child shield machine 6 overlaps the main tunnel excavation area 9 by a predetermined depth w in the tunnel width direction. The excavation is finished in a state where it is parallel. Then, the child shield machine preceding process is performed without waiting.
[0045]
  In the child shield machine preceding process, the child shield machine 6 is dug while maintaining the overlap amount of the predetermined depth w, and the main tunnel tunnel dug while forming the branch connection portion 22 inside the child shield machine skin plate 6b. A predetermined distance is dug along the extending direction of the zone 9. After that, the dug direction of the child shield machine 6 is gradually changed while reducing the overlap amount while similarly forming the branch connection portion 22. The total length in which the branch line tunnel 4 and the main tunnel excavation area 9 overlap is set to be W. W is a predetermined length determined in the same manner as in the first embodiment.
  Although the branch connection part 22 is different in that it is formed inside the child shield machine 6, all the configurations essentially the same as those of the first embodiment can be adopted. For example, a cuttable filler may be placed in a space surrounded by the cuttable segment and the temporary wall. BookReference exampleThen, a temporary wall 24 that supports the branch line segment 4b in the tunnel height direction is provided, and a block-shaped filler 19 (cuttable filler material) having an arcuate cross section that fills the space between the temporary wall 24 and the child shield machine skin plate 6b. ). The block-shaped filler 19 is a precast block formed of the same material as the block-shaped filler 16 and the like.
[0046]
After the excavation by the distance W, the excavation is performed in the direction in which the branch line tunnel 4 is extended while assembling the branch line segments 4b on the entire outer periphery. In that case, you may provide the area | region where the child shield machine 6 is dug in the main tunnel excavation area 9 in the vicinity of the outer side of the main tunnel excavation area 9 in parallel.
The branch line tunnel 4 may be extended and completed as it is, or may be excavated for a predetermined length and stopped.
When the branch line tunnel 4 is completed, there is an advantage that the child shield machine 6 can be collected, reassembled into the shield machine body 5 and reused.
[0047]
  The follow-up process of the parent shield machine starts with the child shield machine start section d0A work tunnel inside 8a (not shown) of the work tunnel 8 provided inside is backfilled with a backfill material. The backfill material can be the same as in the first embodiment.
  Then, a cutter member is attached to the missing portion where the child shield machine 6 has started so that the entire surface can be excavated. The cutter member can be the same as that of the first embodiment. BookReference exampleThen, in order to shorten the construction period, an example using the parent shield machine 5A equipped with the child shield machine 60 will be described as an example of performing this step in parallel with the excavation of the branch line tunnel 4 (FIG. 10 ( a)).
[0048]
Then, the main shield machine 5A is dug along the main tunnel excavation area 9. At that time, the working tunnel 8, the backfill material, and the block-shaped filler 19 are dug while being sequentially cut. And the main line segment 1b is assembled and the main line tunnel 1 is constructed.
FIG. 12 shows a cross section of the wrap region W. The block-shaped filler 19 is cut, and the main line segment 1b is overlapped by w in the tunnel width direction.
In addition, a partition-like connection portion 23 including a main line segment 1 b, a block-like filler 19, and a temporary wall 24 is formed between the main line tunnel 1 and the branch line tunnel 4 in the tunnel width direction.
[0049]
In the branching unit communication step, appropriate support works are provided on the respective sides of the main line tunnel 1 and the branch line tunnel 4, and the main line segment 1b and the temporary wall 24 are removed on each side. Then, a part of the block-shaped filler 19 is communicated by, for example, crushing in the tunnel width direction, and an appropriate lining covering the main line segment 1b and the branch line segment 4b is constructed.
[0050]
  In this way, the tunnel branch part 2 is formed.
  BookReference exampleAccording to the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine, all of the tunnel branch portions 2 can be formed by work inside the child shield machine 6 and the parent shield machine 5A, and can be constructed without affecting the ground. Moreover, for example, unlike the case where the ground between the tunnels excavated separately is improved on a large scale and communicated therewith, there is an advantage that extremely safe construction can be performed.
  In addition, the master shield machine 5A and the slave shield machine 6 can be dug in parallel after the partition wall-shaped connecting portion 25 is formed. Therefore, there is an advantage that the construction period can be shortened.
[0051]
  Also bookReference exampleThen, since the child shield machine 60 is built in the shield machine main body 5 after the child shield machine 6 is started, a plurality of tunnel branch portions and branch line tunnels are provided at a plurality of positions of the main tunnel 1 as in the first embodiment. There is an advantage that it is easy to construct.
[0052]
  BookReference exampleThen, by completing the branch line tunnel 4, the child shield machine 6 can be reused instead of the child shield machine 60. In that case, since the number of the child shield machines 6 can be saved, the construction cost can be reduced. like thisReference exampleAs a case where the form is particularly convenient, there is a case where the branch line tunnel 4 is composed of a relatively short-distance tunnel such as a ramp on a highway. In this case, even if the parent shield follow-up process is performed after the branch line tunnel 4 is completed, the construction period does not extend so much, so the cost saving effect of the child shield machine becomes greater.
  In addition, instead of completing the branch line tunnel 4, instead of the child shield machine 60, only the rotary blade is fitted with an inexpensive cutter member that interlocks with the shield machine body cutter 5 a, and the parent shield machine subsequent process is performed in parallel. The construction method may be such that the child shield machine 6 is collected and replaced with a cutter member before the next tunnel branch portion is formed.
  If it does so, there exists an advantage that it becomes possible to reduce construction cost, shortening a construction period.
[0053]
  In addition, as explained aboveReference exampleThe shield machine main body 5 may be a shield machine capable of widening. Such an example is shown in FIG.
  In this case, when the main shield machine 5A is dug, the enlarged diameter segment 25 can be assembled to enlarge the tunnel cross section toward the block-shaped filler 19 side. The amount of expansion is w, and the child shield machine start section d0The diameter is expanded over the wrap region W at the downstream side.
  In the child shield machine starting process, the child shield machine 6 is brought close to the main tunnel excavation area 9 before diameter expansion and excavated to the outside thereof, and in the child shield machine preceding process, the lap region W is made to go straight (FIG. 13). (See (b)). Then, in the parent shield machine follow-up process, the parent shield machine 5A is expanded in diameter within the wrap region W, thereby forming the partition-like connecting portion 23 (see FIG. 13A).
  In this way, the trouble of changing the direction of the child shield machine 6 can be saved, so that the excavation is facilitated and the construction period can be shortened.
[0054]
  In the above description,First embodiment and reference exampleIzuTo thisHowever, the example in which the working tunnel 8 is formed by the working tunnel segment 7 and the range of the working tunnel interference area 10 is backfilled with the backfilling material and then cut by the parent shield machine 5A has been described.
  On the other hand, instead of the working tunnel segment 7, the working tunnel 8 may be constructed of a high-strength segment that cannot be cut by the parent shield machine 5A. In that case, the work space for digging the child shield machine 6 is left, and the previously assembled segments are sequentially removed according to the digging of the child shield machine 6, and as a result, the cavity generated in the upstream portion is backfilled. A method of backfilling with materials can be adopted. As the backfilling material, for example, soil excavated with a face can be used. The branch line segment 4b for extending the branch line tunnel 4 is carried from the main tunnel 1 side after the tunnel branch portion 2 is formed.
  In this way, the work tunnel interior 8a is backfilled substantially simultaneously with the excavation of the child shield machine 6, so that the process can be shortened and materials such as segments can be saved.
[0055]
Further, instead of the work tunnel segment 7, the work tunnel 8 may be constructed with a segment having such a strength that it cannot be cut by the parent shield machine 5A but can be crushed with an appropriate tool. In that case, a work space for digging the child shield machine 6 is left, and the previously assembled segments are sequentially crushed according to the digging of the child shield machine 6 so that the cavity generated in the upstream portion is backfilled. A method of backfilling with materials can be adopted.
[0056]
In addition, when the work tunnel 8 is constructed with a high-strength segment that cannot be cut by the main shield machine 5A, the work tunnel 8 is first completed, and materials necessary for excavation of the child shield machine 6 are carried into the work tunnel segment 7 Alternatively, the segments may be sequentially removed from the inside of the shield machine main body 5 from the downstream side of the work tunnel 8 and the removed segments may be drawn to the shield machine main body 5 side to refill the subsequent cavities.
[0057]
Further, a lining body that is not a segment may be used for lining the work tunnel 8. For example, a construction method in which a formwork that can be cut by the parent shield machine 5A is installed at the center of the work tunnel 8, and a material that can be cut by the parent shield machine 5A such as mortar is placed to form a lining body. Can be adopted.
In this case, for example, vinyl chloride or the like can be used as the material of the mold that can be cut.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel branching construction method using the parent-child shield machine according to the present invention, an existing shield tunnel is extended with the same excavation section, and a shield tunnel having a smaller excavation section is excavated. When building a tunnel branch that branches from the middle of a shield tunnel with a cross section, the main shield machine and the child shield machine can be dug separately and installed inside each shield tunnel, affecting the ground. It is possible to construct without giving, and there is an effect that construction efficiency and safety can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first aspect of the present invention.1'sIt is a plane schematic sectional drawing for demonstrating the schematic structure of the tunnel branch part built by the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine which concerns on embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line AA, BB, and CC in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic explanatory view in plan view and its DD cross-sectional view for explaining a child shield machine start standby step of the tunnel branching construction method using the parent and child shield machine according to the first embodiment of the present invention; It is EE sectional drawing.
FIG. 4 is a schematic plan view for explaining a parent shield machine preceding process and a child shield machine following process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view in plan view for explaining the child shield machine subsequent process similarly to FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along lines FF, GG, and HH in FIGS. 4 and 5. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view in the tunnel width direction for explaining a first modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view in the tunnel width direction for explaining a second modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9Reference exampleIt is a schematic explanatory drawing of the planar view for demonstrating the child shield machine start process of the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine which concerns on.
FIG. 10Reference exampleIt is a plane view schematic explanatory drawing for demonstrating the child shield machine preceding process and parent shield machine subsequent process which concern on this.
FIG. 11 is a schematic explanatory view in plan view for explaining the parent shield machine following process, similarly following FIG. 10;
12 is a cross-sectional view taken along the line JJ in FIG. 10 and a cross-sectional explanatory view for explaining a modification example thereof.
FIG. 13Reference exampleIt is a tunnel width direction cross-section explanatory drawing and planar view schematic explanatory drawing for demonstrating the modification of this.
[Explanation of symbols]
1 main tunnel
1b Main line segment
2 Tunnel branch
4 branch line tunnel
5 Shield machine
5a Shield machine body cutter
5A parent shield machine
6, 60 child shield machine
6a, 60a Child shield machine cutter (cutter member)
7 Working tunnel segment (cuttable material)
8 Work tunnel (work shield tunnel)
8a Inside work tunnel
9 main tunnel excavation area (planned excavation area of parent shield machine)
11 Cutable segment (fillable material that can be cut)
12 Filler (Cutable filler)
13, 17a Temporary wall (temporary support member)
14, 23 Bulkhead connection
15, 22 Branch connection
16, 19 Block-shaped filler (cuttable filler)
d0  Child shield machine start section W lap area

Claims (4)

シールド機本体の掘削断面内から発進してシールドトンネルを掘削する子シールド機を備えた親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法であって、
トンネル分岐位置の手前で、前記シールド機本体から前記子シールド機を発進して、前記シールド機本体の掘削予定域の側方に待機させ、
前記子シールド機の発進後に、前記シールド機本体の前記子シールド機の欠損部分にカッタ部材を装着して全面掘削が可能な親シールド機を形成し、
該親シールド機により、前記子シールド機に先行する先行シールドトンネルを、トンネルの側部に前記子シールド機で切削可能な充填材料を配置して分岐接続部を形成しつつ所定距離だけ構築し、
その後に、前記待機された子シールド機により、前記先行シールドトンネルの前記分岐接続部にオーバーラップするような後行シールドトンネルを掘進して、前記分岐接続部の範囲内が切削された隔壁状接続部を形成し、
該隔壁状接続部を形成した後、前記先行シールドトンネルから相対的に離れる方向に前記後行シールドトンネルを構築し、
一方で、前記隔壁状接続部をトンネル幅方向に連通させつつ覆工することにより、前記先行シールドトンネルから前記後行シールドトンネルへ分岐可能なトンネル分岐部を構築する親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法。A tunnel branch construction method using a parent-child shield machine equipped with a child shield machine that starts from the excavation section of the shield machine body and excavates a shield tunnel,
Before the tunnel branch position, start the child shield machine from the shield machine body, and wait on the side of the planned excavation area of the shield machine body ,
After start of the element shield machine, by mounting the cutter member to form a parent shield machine capable entire drilling lost portion of the child shield machine of the shield machine main body,
More parent shield machine, the leading shield tunnel preceding slave shield machine, constructed by a predetermined distance while forming a branch connection portion by placing cuttable filling material in the element shield machine on the side of the tunnel ,
Thereafter, more before Symbol standby child shield machine, before Symbol preceding shield tunnel above with excavation line shield tunnel after such overlap the branch connection portion, in the range of the branch connection portion is cut Forming a bulkhead connection,
After forming the partition-like connection portion , construct the trailing shield tunnel in a direction relatively away from the preceding shield tunnel,
On the other hand, a tunnel branch construction using a parent-child shield machine that constructs a tunnel branch portion that can branch from the preceding shield tunnel to the subsequent shield tunnel by covering the partition wall-shaped connecting portion in communication in the tunnel width direction. Method. 請求項１に記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、
前記充填材料が前記先行シールドトンネルの内側から撤去可能な仮設支持部材により支持されてなることを特徴とする親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法。In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine according to claim 1 ,
A tunnel branching construction method using a parent-child shield machine, wherein the filling material is supported by a temporary support member that can be removed from the inside of the preceding shield tunnel. 請求項１または２に記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、
前記子シールド機が、トンネル幅方向に拡径可能とされ、
前記隔壁状接続部を形成する際に、前記先行シールドトンネル側に拡径して掘進することを特徴とする親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法。In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine according to claim 1 or 2 ,
Before Noriko shield machine, it is capable enlarged tunnel width direction,
A tunnel branching construction method using a parent-child shield machine characterized in that, when forming the partition-shaped connecting portion, the diameter is expanded to the side of the preceding shield tunnel. 請求項１〜３のいずれかに記載の親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法において、
前記カッタ部材が、前記子シールド機と同構造の子シールド機を装着することにより構成されることを特徴とする親子シールド機を用いるトンネル分岐施工方法。In the tunnel branch construction method using the parent-child shield machine according to any one of claims 1 to 3 ,
A tunnel branching construction method using a parent-child shield machine, wherein the cutter member is configured by mounting a child shield machine having the same structure as the child shield machine.
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