JP2002155695A - シールドトンネル接続部の施工方法 - Google Patents

シールドトンネル接続部の施工方法

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JP2002155695A
JP2002155695A JP2000355592A JP2000355592A JP2002155695A JP 2002155695 A JP2002155695 A JP 2002155695A JP 2000355592 A JP2000355592 A JP 2000355592A JP 2000355592 A JP2000355592 A JP 2000355592A JP 2002155695 A JP2002155695 A JP 2002155695A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工の省力化、短縮化、さらにはコストダウ
ンを可能にしたシールドトンネル接続部の施工方法を提
供する。 【解決手段】 先行トンネル1の後行トンネル2との接
続部イに主桁板4aと縦リブ4bと継手板4cとスキン
プレート4dとからなる鋼製セグメント4を一次覆工材
として設置する。次に、鋼製セグメント4のスキンプレ
ート4dを撤去して後行トンネル2を接続するための開
口部ロを形成し、かつ開口部ロの周囲に補強工5を形成
する。次に、鋼製セグメント4の主桁板4a、縦リブ4
bおよび継手板4cを撤去する。また、開口部ロを除く
部分の鋼製セグメント4内に二次覆工材としてコンクリ
ート6を打設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、円形、矩形、ま
たは任意の断面形に構築され、主に電力、通信などのケ
ーブル類を通す共同溝、あるいは地下鉄、地下道、上・
下水道などとして利用されるシールドトンネルにおい
て、先行して構築されたシールドトンネルの側部に後か
ら構築されるシールドトンネルや立坑などを接続する際
のシールドトンネル接続部の施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の地下鉄網、電信網さらには上・下
水道網などのめざましい発達にともない、これらの目的
で構築された既存のシールドトンネルの側部に後から構
築されるシールドトンネルを接続したい場合がある。ま
た、地下鉄用として構築されたシールドトンネルにおい
て、駅舎を構築する必要からシールドトンネルを拡径し
たい場合がある。
【0003】さらに、下水道用として構築されたシール
ドトンネルにおいて、地上から人が出入りするための人
孔(マンホール)、さらには産業排水や生活排水などを
排水するためのドロップシャフトその他の立坑を接続し
たい場合もある。
【0004】このような場合、いずれの場合においても
既存のシールドトンネルの側部に、覆工材(主にRCセ
グメント)を一部撤去して後から構築されるシールドト
ンネルや立坑を接続するための開口部を設ける必要があ
り、また開口部を設けるに際し、あらかじめシールドト
ンネルの接続部を補強する必要がある。
【0005】これまで、このような接続部の施工方法と
しては、例えば図8(a)〜(e)に図示するように既
存のシールドトンネルの接続部にRCセグメント10に
代えて鋼製またはダクタイル製のセグメント11を組み
込み、その内側に形鋼などからなる補強リング12と補
強枠13を支保工として組み込んで接続部をあらかじめ
補強し、その後、後から構築されるシールドトンネルや
立坑を接続する部分のセグメント11を撤去して開口部
ロを形成する方法が知られている。
【0006】また、シールドトンネルを接続した後にお
いては、シールドトンネルの断面方向においてセグメン
ト相互が欠損状態にあるため、開口部ロの周囲を鉄骨ま
たは鉄筋コンクリートなどからなる補強工14によって
大がかりな補強がなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このため、特に接続部
の施工に際して、先行施工あるいは既存のRCセグメン
ト10が支持していた荷重および断面力を受け替えるた
めの支保工を大量に必要とするだけでなく、支保工の設
置にも非常に多くの人手を必要とし、しかも周辺工事と
しておこなう地盤改良などの補助工事も大規模化して工
期の長期化、建設コストの大幅な向上を免れない等の課
題があった。
【0008】また、地下鉄のトンネル等として既に使用
されているものについては、支保工による内側からの補
強がきわめて困難か全くできない場合が多い。この発明
は、以上の課題を解決するためになされたもので、支保
工などの補強材が不要となり、施工の省力化、短縮化、
さらにはコストダウンをも可能にしたシールドトンネル
接続部の施工方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めの手段として、請求項1記載のシールドトンネル接続
部の施工方法は、先行トンネルの側部に後行トンネルま
たは立坑を接続する際のシールドトンネル接続部の施工
方法において、先行トンネルの後行トンネルまたは立坑
との接続部に主桁板とスキンプレートを備えた鋼製セグ
メントを一次覆工材として設置し、次に前記鋼製セグメ
ントのスキンプレートを撤去して前記後行トンネルまた
は立坑を接続するための開口部を形成し、その周囲に補
強工を形成し、次に前記主桁板と継手板を撤去すること
を特徴とするものである。
【0010】一般にシールドトンネルの覆工材としてR
Cセグメントが使用されることから、先行トンネルと後
行トンネル(または立坑)を同時期に施工する場合、先
行トンネルの接続部のみを鋼製またはダクタイル製のセ
グメントで一次覆工するのがよい。
【0011】また、ここで使用される鋼製セグメント
は、例えばトンネルの軸方向の両側部に主桁板を、この
主桁板間に縦リブを、そしてトンネルの周方向の両端部
に継手板を、さらにトンネルの地山側にスキンプレート
をそれぞれ配置して、トンネルの周方向に沿って地山側
に所定の曲率で弧状に湾曲する箱状に形成されたもの
で、継手板と縦リブは必要に応じて配置してよい。
【0012】また、鋼製セグメントは複数、接続部に先
行トンネルの軸方向と周方向に互いに隣接させて設置
し、かつ隣接する鋼製セグメントどうしは、継手ボルト
などで互いに接合する。
【0013】請求項2記載のシールドトンネル接続部の
施工方法は、請求項1記載のシールドトンネル接続部の
施工方法において、鋼製セグメントは先行トンネルの周
方向に連続するリング状に設置し、かつ開口部を除く部
分の鋼製セグメント内に二次覆工材としてコンクリート
を打設することを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】図1〜図7は、先行して構築され
た鋼製セグメント等からなるシールドトンネル(以下、
「先行トンネル1」という)の側部に、後から構築され
るシールドトンネル(以下「後行トンネル2」という)
を接続する際の、先行トンネル1と後行トンネル2との
接続部イの施工方法を示し、以下、施工方法を図に基づ
いて説明する。
【0015】 最初に、先行トンネル1の後行トンネ
ル2との接続部イの周囲に対して地盤改良を行う。この
場合の地盤改良は、地山の崩落を未然に防止して接続部
イの補強を安全に行うためのもので、例えば凍結工法や
薬液注入工法など、これまで一般に行われている方法で
行う。なお、地上からの開削が可能な場合には土留めお
よび地盤改良を用いて接続部を掘り出す。
【0016】 次に、地盤改良を行った接続部イの周
囲の地盤を掘削する。この場合の掘削は、接続部イの施
工に必要な最小限度の範囲にとどめるものとする。
【0017】 先行トンネル1と後行トンネル2との
接続位置において、先行トンネル1の後行トンネル2と
の接続部イを当初から鋼製セグメント4によって一次覆
工するものとする。また、既に施工済みの先行トンネル
に新たなる計画で後行トンネルを接続する場合には、先
行トンネル1の接続部イに設置されているRCセグメン
ト3を撤去し、その後を鋼製セグメント4で一次覆工す
る。この場合、RCセメント3の撤去と鋼製セグメント
4による一次覆工は、原則として先行トンネル1の周方
向に連続して行い、先行トンネル1の周方向に連続する
鋼製セグメントリングを形成するものとするが、必ずし
も先行トンネル1の周方向にリング状に連続して行う必
要はなく、後行セグメント2を接続するために開口する
部分についてのみ行ってもよい。さらに、ここで使用す
る鋼製セグメント4としては、例えば図2に図示するよ
うにトンネルの軸方向の両側部に主桁板4aを、この主
桁板4a,4a間に縦リブ4bを、そしてトンネル1の
周方向の両端部に継手板4cを、さらにトンネル1の地
山側にスキンプレート4dをそれぞれ配置して、トンネ
ルの周方向に沿って地山側に所定の曲率で弧状に湾曲す
る箱状に形成されたものを使用する。また、鋼製セグメ
ント4は複数、接続部イに先行トンネル1の軸方向と周
方向に互いに隣接させて設置し、かつ隣接する鋼製セグ
メント4,4間の主桁板4aどうし、継手板4bどうし
をそれぞれ継手ボルトなどで互いに締結する。
【0018】 次に、後行セグメント2を接続するた
めに開口する部分の、鋼製セグメント4のスキンプレー
ト4dを剥がす。したがって、スキンプレート4dを剥
がすことにより形成された開口部ロには、各鋼製セグメ
ント4の主桁板4a、縦リブ4bおよび継手板4cのみ
が格子状に残る。これにより開口部ロにおいては、鋼製
セグメント4の主桁板4a、縦リブ4bおよび継手板4
cだけで荷重および断面力に対して抵抗する。したがっ
て、図8に図示するような仮設の補強材13を別途組み
立て補強しなくてもすむように、これらの部材に作用す
る応力に応じて、施工時の開口部ロの設計を行うものと
し、例えば主桁板4aなどに作用する応力が小さいとき
は、主桁板4aや縦リブ4bも部分的に撤去し、逆に作
用応力が過大であるときは補鋼材を取り付ける等して主
桁板4aなどの断面を増して補強するものとする。ま
た、鋼製セグメント4,4間および鋼製セグメントリン
グ間を連結する継手ボルトについても、開口の完成後
に、開口周辺に生じる増分の曲げモーメント、軸力、引
張力およびせん断力に抵抗でき、かつ隣接するセグメン
トにそれらのせん断力を伝達できるように、必要に応じ
て継ぎボルトの材質や径を変える等して経済的で合理的
な設計を図るものとする。
【0019】 次に、開口部ロの内周を補強工5で補
強する。この場合の補強工5はH形鋼などの鉄骨、鉄骨
コンクリート、鉄筋コンクリート、あるいは鉄骨鉄筋コ
ンクリートなどで後行トンネル2の径と同寸法の円形リ
ング状、あるいは任意形状の構造上、必要な形状に構築
するものとし、また鋼製セグメント4の主桁板4aおよ
び縦リブ4bと一体的に接合する。その際、特に補強工
5を鉄骨で構築する場合は、溶接やボルト接合によって
鋼製セグメント4の主桁板4aおよび縦リブ4bと一体
的に接合し、補強工5を鉄骨鉄骨コンクリート、鉄筋コ
ンクリート、あるいは鉄骨鉄筋コンクリートで構築する
場合は、主桁板4aと縦リブ4bにスタッドジベル、ス
タッドボルト、平鋼などのシアコネクター(図省略)を
多数突設して鋼製セグメント4の主桁板4aおよび縦リ
ブ4bと一体的に接合する。また、開口部ロを除く部分
の鋼製セグメント4内に二次覆工材としてコンクリート
6を所定の厚さに打設する。
【0020】 こうして開口部ロの内周の補強が完了
したら、開口部ロの主桁板4a、縦リブ4bおよび継手
板4cを撤去する。なお、設計に際しては、鋼製セグメ
ント4、鋼製セグメント4の主桁板4a、縦リブ4bお
よび継手板4c、さらに継手ボルトと補強工5について
も、それぞれ断面力の算定、応力度の照査を行うものと
し、必要に応じて三次元のフレーム解析、あるいは三次
元のFEM解析により、各部材を必要なグレードでモデ
ル化して設計するものとする。なお、上記説明は、先行
トンネル1に後行トンネル2を接続する際の接続部の施
工方法について行ったが、人孔やドロップシャフトその
他の立坑を接続する場合、さらには地下鉄駅舎を構築す
るためにシールドトンネルを拡径する必要からシールド
トンネルの側部に大々的に開口部を設ける場合でも、同
様にして行うことができる。
【0021】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおりスキンプ
レートのみの撤去であり、補強した鋼製セグメントの主
桁板、縦リブおよび継手板を残した状態で外力に抵抗で
きる構造のため、新たに仮設の支保工材を設置する必要
がなく、施工の省力化、工期の大幅短縮化、さらに大幅
なコストダウンが図れる等の効果がある。
【0022】また、開口に伴う増分の断面力を継ぎボル
トの補強などで隣接あるいは周辺のセグメントに伝達分
散することにより、大がかりな開口部補強が不要にな
り、このため必要内空断面を保持するために、これまで
必要とされた外寸法の割り増しが不要になる等の効果が
ある。
【0023】また、これにより地盤改良などの補助工、
周辺地山の掘削を少なくすることができ、施工の省力
化、工期の大幅短縮化、さらに大幅なコストダウンが図
れる等の効果がある。さらに、内側からの支保工による
補強が不要なため、地下鉄のトンネル等として既に使用
されているものについても行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行トンネルと後行トンネルとの接続部を示す
斜視図である。
【図2】先行トンネルの接続部に一次覆工材として設置
される鋼製セグメントの一部斜視図である。
【図3】RCセグメントで覆工された先行トンネルの一
部を示し、(a)は断面図、(b)は側面図である。
【図4】鋼製セグメントで覆工された先行トンネルの接
続部を示し、(a)は断面図、(b)は側面図である。
【図5】鋼製セグメントで覆工された先行トンネルの接
続部を示し、(a)は断面図、(b)はスキンプレート
が剥がされ、主桁板、縦リブ、継手板だけが残る部分の
側面図である。
【図6】鋼製セグメントで覆工された先行トンネルの接
続部を示し、(a)は断面図、(b)は主桁板と継手板
を撤去する前の側面図である。
【図7】鋼製セグメントで覆工された先行トンネルの接
続部を示し、(a)は断面図、(b)は側面図である。
【図8】(a)〜(e)は、接続部の施工方法の従来例
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 先行トンネル 2 後行トンネル(または立坑) 4 鋼製セグメント(鋼殻) 4a 主桁板 4b 縦リブ 4c 継手板 4a スキンプレート 5 補強工 6 コンクリート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先行トンネルの側部に後行トンネルまた
    は立坑を接続する際のシールドトンネル接続部の施工方
    法において、先行トンネルの後行トンネルまたは立坑と
    の接続部に主桁板とスキンプレートを備えた鋼製セグメ
    ントを一次覆工材として設置し、次に前記鋼製セグメン
    トのスキンプレートを撤去して前記後行トンネルまたは
    立坑を接続するための開口部および補強工を形成し、次
    に前記主桁板および継手板を撤去することを特徴とする
    シールドトンネル接続部の施工方法。
  2. 【請求項2】 鋼製セグメントは先行トンネルの周方向
    に連続するリング状に設置し、かつ開口部を除く部分の
    鋼製セグメント内に二次覆工材としてコンクリートを打
    設することを特徴とする請求項1記載のシールドトンネ
    ル接続部の施工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008308886A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Shimizu Corp シールドトンネルの開口部補強方法
CN103375171A (zh) * 2013-07-18 2013-10-30 中铁隧道集团有限公司 一种盾构洞内始发反力架
CN108590700A (zh) * 2018-02-14 2018-09-28 北京城建道桥建设集团有限公司 一种暗做检查室设备孔/人孔及其施工方法
JP2020012370A (ja) * 2019-10-24 2020-01-23 鹿島建設株式会社 外郭躯体及び外郭躯体構築方法
JP2020109251A (ja) * 2020-03-11 2020-07-16 鹿島建設株式会社 外郭躯体及び外郭躯体構築方法

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