JP4205615B2

JP4205615B2 - シールドトンネルの合流部の構築方法

Info

Publication number: JP4205615B2
Application number: JP2004057710A
Authority: JP
Inventors: 郁夫大江; 憲二三戸
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP2005248478A

Description

本発明は、道路トンネルなど合流部・分岐部を備えるトンネルを構築するために好適に用いられるシールドトンネルの合流部の構築方法に関する。

近年、地下利用の進展に伴い、地下５０ｍ程度の大深度地下空間に、道路トンネルや下水道トンネルなどを構築することが行われつつある。特に、地下利用が進展している都市部の地下空間にトンネルを構築する際には、シールド工法が有利である。
道路トンネル等の構築にあっては、本線トンネルとランプトンネル等の支線トンネルとの合流部においては、互いに寄り添う二本のシールドトンネルを一体的に連結する必要がある。この場合、路上から開削した合流部にシールドトンネルを接続する方法が考えられるが、地上の専有面積が幅、長さともに広範囲になり、問題が大きい。

そこで、地上の専有面積を小さくするために、支線トンネル用のシールド機を投入する立坑を構築し、この立坑内で本線トンネル用のシールド機と合体させ合流部を掘進し、合流部を掘削後に分岐する方法が考えられている。また、突起を設けたシールド機によって、先行シールドトンネルと後続シールドトンネルとの対向する箇所にそれぞれ上部及び下部に外方に突起部を形成した覆工体を設置し、それぞれの上部及び下部の突起部間のセグメントを撤去して接合するシールドトンネル間の接合方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２７５５７７２号公報

しかしながら、前者の方法では、合流部の全範囲を開削する必要はないが、立坑部分を開削する必要があり、地上部分を専有することに変わりはない。また、シールドトンネルの構築位置が大深度になるに従い、その構築費が高くなる。後者の方法では、地上から開削する必要はないが、シールド機の構造を突起部を形成するような特殊なものにしなければならず、その機械費が高くなる。また、従来の方法では、本線トンネルが供用されている場合に、その供用を中止することなく、支線トンネルを構築して合流させることは困難であった。

本発明の課題は、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、シールドトンネルの合流部を構築することである。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、シールド工法によってそれぞれ構築される本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するためのシールドトンネルの構築方法であって、前記合流部の区間において、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ外枠セグメントとその中に移動自在に配置した移動セグメントからなる突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てて、次いで、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを分け隔てる前記覆工の一部を除去して地山を掘削することにより連続させると共に、前記突起付きセグメントの外枠セグメントから移動セグメントを押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成し、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と前記覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させ、これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻からなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにすることを特徴とする。
ここで、上記「ほぼ円形」とは、正円形の他、楕円形や長円形等を指す。

このように、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ外枠セグメントとその中に移動自在に配置した移動セグメントからなる突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てて、次いで、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを分け隔てる前記覆工の一部を除去して地山を掘削することにより連続させると共に、前記突起付きセグメントの外枠セグメントから移動セグメントを押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成し、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と前記覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、それらのコストを削減することができる。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することができる。
また、本線トンネルと支線トンネルと鋼殻の覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにすることにより、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するのに適している。

請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ外枠セグメントとその中に移動自在に配置した移動セグメントからなる突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てて、次いで、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを分け隔てる前記覆工の一部を除去して地山を掘削することにより連続させると共に、前記突起付きセグメントの外枠セグメントから移動セグメントを押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成し、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と前記覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、それらのコストを削減することができる。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法は、地下に建設される道路トンネルの本線トンネルＴ１とランプトンネル（支線トンネル）Ｔ２とをそれぞれ掘進すると共に、その合流部ＴＪを構築するために適用されるものである。

図１に示すように、本線トンネルＴ１は、およそ地下５０ｍの深さに設けられる片側３車線の道路トンネルであり、既に供用を開始している。ランプトンネルＴ２は、本線トンネルＴ１の入口車線および出口車線として設けられるトンネルである。

本線トンネルＴ１及びランプトンネルＴ２は、従来からの標準的なシールド機を用いて標準的な覆工方法により構築され、その断面は標準的な円形断面である。本発明の特徴として、図１に示すように、その覆工の一部に、すなわち覆工１、２の上部及び下部に突起付きセグメント３，４を含んで構築される。

本線トンネルＴ１の覆工１の突起付きセグメント３は、図２、３に示すように、鋼製の外枠セグメント３ｂ及び移動セグメント（突起部）３ａと、ダミー部材で構成されている。外枠セグメント３ｂは、トンネルの外方と内方に向かって開放された枠状のものであり、覆工の一部をなして覆工の断面を円形に形成している。移動セグメント３ａは、その上部が突起状に形成され、外枠セグメント３ｂ内に収納されている。ダミー部材３ｃ、３ｄは、移動セグメント３ａと外枠セグメント３ｂの隙間を埋める部材である。ダミー部材３ｂが取り付けられることにより、シールド機に特別なテールシールを用いることなく、掘進時に水や土砂が浸入することを防止することができる。支線トンネルＴ２の覆工２の突起付きセグメント４の仕組みは、本線トンネルＴ１と同様である。

外枠セグメント３ｂの内側面には、外側セグメント３ｂと移動セグメント３ａを接合するための接合部材３ｆが取り付けられている。また、移動セグメント３ａの外側面との間を止水するためのシール部材３ｅが取り付けられている。

移動セグメント３ａは、ダミー部材３ｄにより自由な形状の突起とすることができる。そして、移動セグメント３ａとダミー部材３ｄは、矩形形状をなすため、トンネルの外方へ押し出すことが容易であり、止水も簡単にできる。

本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法の手順を説明する。
互いに並行するように構築された本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２内部に、図１（ｂ）に示すように、本線トンネルＴ１において車両の走行を妨げないように支保工６を設置する。また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２間の上下の部分の地山に対して、地盤改良材注入、地盤凍結等により地盤改良７を施す。

そして、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の間の覆工１，２を構成するセグメントの一部を取り外すとともに地山を掘削し、二本のトンネルＴ１，Ｔ２を横方向に連続させる。

次に、突起付きセグメント３、４の移動セグメント３ａ，４ａを、ジャッキ等によりトンネル内側から押し出して、覆工の上部及び下部に突起を形成する。そして、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１，２の上方と下方とに、移動セグメント３ａ，４ａの突起部間に架け渡すように鋼殻５を取り付け、覆工１，２の間を覆うようにして配置する。このとき、図３（ｂ）に示すように、止水性を高めるために、鋼殻５に部材５ａを取り付け、部材５ａと突起付きセグメント３，４との間にシール部材５ｂを設置することが望ましい。

鋼殻５と覆工１，２の間の空間にコンクリートからなる充填材７を充填して、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との覆工１，２を一体化する。この一体化は、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２と鋼殻５とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにする。その後、支保工６を取り外す。これにより、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工の断面がほぼ円形となり、力学的に安定したものとなる。このようにして、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工が完成する。

なお、本発明の本線トンネル及び支線トンネルの断面形状を円形としたが、上記の実施の形態に限定されることなく、合流部の断面形状がほぼ円形になるものであればよく、例えば楕円形等であってもよい。
また、上記の実施の形態では、道路トンネルの本線とランプを掘進すると共にその合流部を構築しているが、分岐部や拡幅部を備える鉄道トンネルや下水道トンネル等を構築する際にも本発明のシールドトンネルの合流部の構築方法を適用可能である。
また、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築状況を示す断面図である。本発明を適用した一実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築において、突出式セグメントの押出し状況を示す断面詳細図である。本発明を適用した一実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築において、突出式セグメントが押出された後の覆工の状況を示す斜視図である。

符号の説明

１、２覆工
３、４突起付きセグメント
５鋼殻
６支保工
Ｔ１本線トンネル
Ｔ２支線トンネル
ＴＪ合流部

Claims

シールド工法によってそれぞれ構築される本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するためのシールドトンネルの構築方法であって、
前記合流部の区間において、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ外枠セグメントとその中に移動自在に配置した移動セグメントからなる突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てて、
次いで、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを分け隔てる前記覆工の一部を除去して地山を掘削することにより連続させると共に、前記突起付きセグメントの外枠セグメントから移動セグメントを押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成し、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と前記覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させ、
これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにすることを特徴とするシールドトンネルの合流部の構築方法。