JP2002227584A - トンネルの施工方法 - Google Patents

トンネルの施工方法

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JP2002227584A
JP2002227584A JP2001028114A JP2001028114A JP2002227584A JP 2002227584 A JP2002227584 A JP 2002227584A JP 2001028114 A JP2001028114 A JP 2001028114A JP 2001028114 A JP2001028114 A JP 2001028114A JP 2002227584 A JP2002227584 A JP 2002227584A
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tunnel
ground
constructed
roof
construction
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JP2001028114A
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English (en)
Inventor
Takashi Mitsui
Eiji Okagaki
Tatsuro Tamai
Masami Yamamoto
隆 三井
雅巳 山本
栄治 岡墻
達郎 玉井
Original Assignee
Kajima Corp
鹿島建設株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的にかつ容易に施工可能なトンネルの施
工方法を提供する。 【解決手段】 複数のトンネル1aを互いに隣接して掘
進し、かつ各トンネル1a内にコンクリート1cを打設
することによりトンネルの両側部1を施工する。同様
に、隣接して掘進した各トンネル2a内にコンクリート
2cを打設することによりルーフ部2を施工する。次
に、両側部1およびルーフ部2の内側の地盤6を掘削
し、次にインバート部3を場所打ちコンクリート等で施
工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はトンネルの施工方
法に関し、都市トンネルや山岳トンネル等で、特に破砕
帯や土砂部などの地山強度の小さい区間に適用されるも
のとして開発されたものである。
【0002】
【従来の技術】トンネルの構築工法として、これまで例
えば図9(a)に図示するような、掘削と並行してトン
ネルの地山をRCセグメントなどの覆工材20で覆工す
るシールド工法が知られている。また、例えば図9
(b)に図示するような、吹付けコンクリート21とロ
ックボルト22を主たる支保工材とし、地山のアーチ作
用やリング作用を積極的に活用してトンネルを掘進する
NATM工法も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シールド工法
は、掘削と同時にトンネルの地山をRCセグメントなど
の覆工材20で覆工するため切り羽の安定性はきわめて
高いものの、シールド機で掘進する必要があり、また中
・大断面シールドでは掘削断面が大きく、掘削、覆工、
残土処理費などの点できわめて割高になる等の課題があ
った。
【0004】一方、NATM工法は切り羽の自立が条件
であるため、強度の弱い区間では、短・長尺先受ボルト
や注入式フォアボーリング、さらには水抜きや地盤改良
(岩盤注入)などの補助工法をおこなう必要があり、や
はりコストが嵩む等の課題があった。
【0005】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、きわめて効率的にかつ容易に施工可能
なトンネルの施工方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項1記載のトンネルの施工方法は、複数のト
ンネルを互いに隣接して掘進し、各トンネル内にコンク
リートを打設することによりトンネルの両側壁部および
ルーフ部を施工し、次に前記トンネルの両側壁部および
ルーフ部の内側の地盤を掘削し、次に残りの部分を施工
することを特徴とする。
【0007】請求項2記載のトンネルの施工方法は、複
数のトンネルを互いに隣接して掘進し、各トンネル内に
コンクリートを打設することによりトンネルの両側壁部
およびルーフ部を施工し、次に前記両側壁部およびルー
フ部の内側の地盤を掘削し、次に前記両側壁部間に中間
床版部を施工し、次に前記両側壁部の下側にトンネルを
互いに隣接してそれぞれ掘進し、各トンネル内にコンク
リートを打設することにより両側壁部を新たにそれぞれ
施工し、次に前記中間床版部および両側壁部の内側の地
盤を掘削することを特徴とする。
【0008】請求項3記載のトンネルの施工方法は、請
求項1または2記載のトンネルの施工方法において、互
いに隣接するトンネルをシールド工法でそれぞれ施工す
ることを特徴とする。
【0009】請求項4記載のトンネルの施工方法は、最
初に作業用トンネルを並列に掘進し、この作業用トンネ
ル間にその双方および掘進方向に連続するトンネルをア
ーチ状に掘進し、かつ前記トンネル内にコンクリートを
打設してトンネルの両側部およびルーフ部を施工し、次
に前記トンネルの両側部およびルーフ部の内側地盤を掘
削し、次にインバート部を施工することを特徴とする。
【0010】請求項5記載のトンネルの施工方法は、請
求項4記載のトンネルの施工方法において、双方の作業
用トンネルおよびその掘進方向に連続するトンネルをチ
ェーンソー式掘削機、スクリューオーガー式掘削機、ま
たは揺動式掘削機で掘進することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態1.図1
(a),(b)は、この発明に係るトンネルの施工方法
で構築されたトンネルの一例を示し、トンネルAは左右
両側の側壁部1,1とこの左右両側の側壁部1,1間の
上側と下側にそれぞれ施工されたルーフ部2とインバー
ト部3とで構築されている。
【0012】左右の両側の側壁部1はともに、シールド
工法で構築された矩形断面のトンネル内にコンクリート
を打設して構築され、またルーフ部2は両側の側壁部1
と同様にシールド工法で非閉合トンネルAの周方向に互
いに隣接して構築された矩形断面の各トンネル内にコン
クリートをそれぞれ打設するとともに、互いをトンネル
Aの周方向に一体的に接合して構築され、さらにインバ
ート部3は場所打ちコンクリートによって構築され、そ
して左右側壁部1,1とルーフ部2およびインバート部
3は一体的に接合されている。また、こうして構築され
たトンネルAの左右側壁部1,1の内側およびルーフ部
2の内側にはトンネルAの用途に応じた仕上げ材4で施
工されている。
【0013】次に、この発明に係るトンネルの施工方法
を説明する。 最初にトンネルAの左右両側の側壁部1をそれぞれ
構築する。両側の側壁部1の施工に際しては、最初にシ
ールド工法によって矩形断面のトンネル1aを掘進し、
これと並行してトンネル1aの外殻1bを施工する。そ
して、その後トンネル1a内にコンクリート1cを充填
する。
【0014】外殻1bはトンネル1aの覆工材であり、
例えば地山にRCセグメントを組み込むか、または地山
に鋼殻セグメントを組み込み、その中にコンクリートを
打設したり、あるいは地山に直接コンクリートを打設す
る等して施工する。
【0015】また、トンネル1aの施工に際し、特に破
砕帯または土砂帯などで地盤強度の弱い区間、偏土圧区
間、あるいは低土被り区間においては、必要に応じて外
殻1bの内側またはトンネル1aの地山から直接、地盤
中にロックボルト5を打ち込むか、または薬液を注入す
る等して地山を補強するものとする。
【0016】また、外殻1bをRCセグメント等のセグ
メントで施工する場合には、地山とセグメントとの間に
モルタル等の裏込め材1dを充填して外殻1bの安定化
を図るものとする。この場合の裏込め材1dの強度は、
覆工強度により決めるものとし、したがって必要に応じ
て鋼繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの補強繊維を混
入するものとする。
【0017】さらに、湧水が激しい区間においては、外
殻1bを透水性を有する覆工材で施工することにより湧
水をトンネル1a内に導き、トンネル1a内で湧水をポ
ンプ排水するものとする。
【0018】なお、両側の側壁部1の断面形状として
は、図示するような矩形断面の他に円形断面でもよい。
また、側壁部1の高さは、トンネルAの天井高に応じた
高さに施工するものとする。
【0019】 次に、ルーフ部2を施工する。ルーフ
部2の施工に際しては、両側壁部1を施工する場合と同
様に、最初にシールド工法によって小断面のトンネル2
aを複数、閉合トンネルAの周方向にアーチ状に連続す
るように互いに隣接して掘進し、また各トンネル2aの
施工と並行して各トンネル2aの外殻2bをそれぞれ施
工する。そしてその後、各トンネル2a内にコンクリー
ト2cをそれぞれ充填するものとする。
【0020】また、ルーフ部2のアーチ形状は、周囲地
盤の安定度やトンネルの用途などに応じて決定するもの
とする。外殻2bはトンネル2aの覆工材であり、両側
壁部1の外殻1aと同様に例えば地山にRCセグメント
を組み込むか、または地山に鋼殻セグメントを組み込
み、その中にコンクリートを打設したり、あるいは地山
に直接コンクリートを打設する等して施工する。
【0021】また、トンネル2aの施工に際しても、特
に地盤強度の弱い区間、偏土圧区間、あるいは低土被り
区間においては、必要に応じて外殻2bの内側またはト
ンネル2aの地山から閉合トンネルAの外方向に直接、
ロックボルト5を打ち込むか、あるいは薬液を注入する
等して地山を補強するものとする。
【0022】また、外殻2bをRCセグメント等のセグ
メントで施工する場合には特に、地山とセグメントとの
間にモルタル等の裏込め材2dを充填して外殻2bの安
定化を図るものとする。
【0023】この場合の裏込め材2dとしても、両側壁
部1の外殻1bを施工する場合と同様に覆工強度により
強度を決めるものとし、必要に応じて鋼繊維、炭素繊
維、アラミド繊維などの補強繊維を混入するものとす
る。
【0024】さらに、湧水が激しい区間においては、外
殻2bを透水性を有する覆工材で施工することにより湧
水をトンネル2a内に導き、トンネル2a内でポンプ排
水するものとする。なお、トンネル2aの断面形状とし
ては、例えば図4(a),(b),(c)にそれぞれ図
示するように円形断面、円形断面と鼓形断面との組合
せ、さらに長円形断面などが考えられる。
【0025】また特に、両側壁部1のトンネル1aとト
ンネル2a間、および隣接するトンネル2a,2a間の
施工に際しては、後行トンネルを施工する際に先行トン
ネルの一部(外殻および裏込め材)を切削し、後行トン
ネルのコンクリートを打設することで先行トンネルと後
行トンネルとを一体的に連続させるものとする。こうし
て、ルーフ部2をトンネルAの周方向に連続するアーチ
状に施工する。
【0026】なおこの場合、トンネル1aの外殻1bお
よびトンネル2aの外殻2bをそれぞれ形成する覆工材
として、炭素繊維などで補強された覆工材を使用すれ
ば、覆工材の切削が容易となりトンネルの施工をきわめ
て効率的におこなうことができる。
【0027】 次に、左右両側の側壁部1とルーフ部
2の内側の地盤6を掘削する。この場合の掘削は、従来
一般に行われている掘削重機を使っておこない、掘削が
完了したら地盤上に路盤となるインバート部3を施工
し、また左右両側の側壁部1の内側およびルーフ部2の
内側を仕上げ材4で仕上げる。
【0028】発明の実施の形態2.図5(a),(b)
は、この発明に係るトンネルの施工方法で構築されたト
ンネルの一例を示し、トンネルAはアーチ状に構築され
たトンネルの両側部およびルーフ部(以下「外殻」い
う)7とインバート部8とで構築されている。また、外
殻7の内側にトンネルAの用途に応じた仕上げ材9で施
工されている。
【0029】次に、施工方法を図6および図7に基いて
説明する。 最初に、後から施工される外殻7の両端部に作業用
トンネル8をそれぞれ施工する。作業用トンネル8は、
主にトンネルAの外殻7を施工するための作業ヤードと
して使用されるもので、原則としてシールド工法で施工
するが、特に安定した地山であれば必ずしもシールド工
法によらなくてもよい。また、作業用トンネル8の覆工
材としては、特に外殻7を施工するために切削する必要
のある部分の覆工材としては、容易に切削可能なように
炭素繊維などで補強された覆工材を使用するものとす
る。
【0030】 次に、左右の作業用トンネル10,1
0間に外殻7を施工する。外殻7の施工に際しては、最
初に左右の作業用トンネル10,10間にアーチ状のト
ンネル7aを掘進し、その後からコンクリート7bを打
設する。
【0031】特に、トンネル7aはチェーンソー式掘削
機、スクリューオーガー式掘削機、または揺動式掘削機
などで掘進する。トンネル7aをチェーンソー式掘削機
で掘進する場合、駆動装置を作業用トンネル10の発進
基地として構築された立坑(図省略)内に設置し、この
駆動装置で作動することにより地山を掘削するチェーン
ソー(図省略)を左右の作業用トンネル10,10内、
さらに左右の作業用トンネル10,10間にエンドレス
状態に連続させて延長する。
【0032】そして、立坑内で駆動装置を作動させると
とともに前後に移動させることでトンネル7aを作業用
トンネル10の掘進方向に掘進する。その際、トンネル
7aを掘り進むとともに1延長分(駆動装置が一回の移
動で前進できる距離)ずつチェーンソーを継ぎ足す。
【0033】また、掘進したトンネル7a内にチエーン
ソーを常時掘進方向に押圧するための応力部材(図省
略)を設置する。この場合の応力部材は作業用トンネル
10側または立坑側からトンネル7a内に設置する。
【0034】また、トンネル7aをスクリューオーガー
式掘削機で掘進する場合、駆動装置を立坑内に設置し、
この駆動装置で作動することにより地山を掘削するスク
リューオーガードリル(図省略)を左右の作業用トンネ
ル10内および左右の作業用トンネル10,10間に連
続させて延長する。
【0035】そして、立坑内で駆動装置を作動させると
とともに前後に移動させることでトンネル7aを作業用
トンネル10の掘進方向に掘進する。その際、トンネル
7aを掘り進むとともに1延長分(駆動装置が一回の移
動で前進できる距離)ずつスクリューオーガードリルを
継ぎ足す。
【0036】また、掘進したトンネル7a内にチエーン
ソーを常時掘進方向に押圧するための応力部材(図省
略)を設置する。この場合の応力部材は作業用トンネル
10側または立坑側からトンネル7a内に設置する。
【0037】なお、駆動装置(図省略)を作業用トンネ
ル10内に設置してトンネル7aを掘進することもで
き、この場合には駆動装置を作業用トンネル10の掘進
方向に移動させながらトンネル7aを掘進する。
【0038】さらに、トンネル7aを揺動式掘削機で掘
進する場合、左右の作業用トンネル10,10間に多数
の爪を備えたカッター(図省略)を、このカッターをト
ンネル7aの周方向に揺動させるジャッキ等の駆動装置
を作業用トンネル10内にそれぞれ設置し、駆動装置で
カッターをトンネル7aの周方向に揺動させることでト
ンネル7aを作業用トンネル10の掘進方向に掘進す
る。
【0039】なお、いずれの掘進方式による場合でも、
掘削土は作業用トンネル10側に排出し、作業用トンネ
ル10からベルトコンベアーまたはスクリューコンベア
等で立坑側に排出するものとする。
【0040】また、トンネル7aの内周は、例えば地山
にRCセグメント等の覆工材7cを組み込むか、または
地山に鋼殻セグメントを組み込み、その中にコンクリー
トを打設したり、あるいは地山に直接コンクリートを打
設する等して覆工する。
【0041】また、トンネル7aの施工に際し、特に地
盤強度の弱い区間、偏土圧区間、あるいは低土被り区間
においては、必要に応じて地盤中にロックボルト5を打
ち込むか、または薬液を注入する等して地山を補強する
ものとする。
【0042】また、いずれの場合においても、外殻7の
アーチ形状(曲率)は、特に限定された形状ではなく、
連続した曲線であれば二次曲線、三次曲線、sin曲
線、対数曲線などでもよく、また多角形面でもよく、さ
らに必要によりこれらを組み合わせたものでもよい。
【0043】 こうして外殻7の施工が完了したら、
次に、外殻7の内側の地盤6を掘削する。この場合の掘
削は、従来一般に行われている掘削重機を使っておこな
い、掘削が完了したら地盤上に路盤となるインバート部
3を施工し、また外殻7の内側を仕上げ材9で施工す
る。
【0044】発明の実施形態3.図8(a)〜(d)
は、上下二段に施工されたトンネルA,Bおよびその施
工方法の一例を示し、上下のトンネルAとBは左右両側
の側壁部1,1とこの両側の側壁部1,1間の上側と下
側にそれぞれ施工されたルーフ部2およびインバート部
3と両側壁部1,1間の中間部に施工された中間床版部
11とから構築されている。次に、この発明に係るトン
ネルの施工方法を説明する。
【0045】 最初に、トンネルAの両側の側壁部
1,1を施工し、この両側の側壁部1,1間にルーフ部
2を施工する。この場合の側壁部1とルーフ部2の施工
方法は、図1の例で説明した方法と全く同じである。 次に、両側の側壁部1,1およびルーフ部2の内側
の地盤を掘削する。
【0046】 次に、両側の側壁部1,1間に中間床
版部11を施工する。この場合の中間床版部11は上側
トンネルAの床スラブをなすとともに下側のトンネルB
を施工する際の支保工をなすもので、場所打ちコンクリ
ートまたはPC板などによって施工する。また、この中
間床版部11は当初から本設として施工してもよく、あ
るいはトンネルBを施工する間の仮設工として設置し、
トンネルBの施工完了後、新たに本設として設置しても
よい。
【0047】 次に、両側の側壁部1,1の下側に側
壁部1A,1Aをそれぞれ新たに施工する。この場合の
側壁部1AはトンネルBの天井高に応じた高さに施工す
るものとし、その施工方法は側壁部1を施工する方法と
全く同じである。 次に、中間床版部11および両側の側壁部1A,1
Aの内側の地盤6を掘削してトンネルBを施工する。地
盤6の掘削が完了したらトンネルBの地盤上に路盤とな
るインバート部3を施工し、また両側の側壁部1A,1
Aの内側および中間床版部11の天井面を仕上げ材で仕
上げる。
【0048】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおりであり、
この発明に係るトンネルの施工方法によれば、複数のト
ンネルを互いに隣接して掘進し、かつ各トンネル内にコ
ンクリートを打設することによりトンネルの両側部およ
びルーフ部のみを先行して施工し、またトンネルの両側
部およびルーフ部の内側の地盤は一般建設重機を使って
掘削するので、特に強度の弱い区間であっても、水抜き
や地盤改良(岩盤注入)などの補助工法を一切必要とし
ないで、大断面のトンネルもきわめて効率的にかつ経済
的に構築できる効果がある。
【0049】また、互いに隣接する複数のトンネルをシ
ールド工法で施工することにより、トンネルの掘進をき
わめて安全におこなうことができ、またこのシールドト
ンネルから地山側にロックボルトを打ち込んだり薬液を
注入する等の地山の補強を、必要に応じて簡単に行うこ
とができるので、その後地盤の掘削もきわめて安全にお
こなうことができる。
【0050】さらに、インバート部は場所打ちコンクリ
ート等で施工することにより、工期の短縮化も図れる。
また、特に請求項4および5記載のトンネルの施工方法
によれば、最初に作業用トンネルを並列に掘進し、この
作業用トンネル間にその双方および掘進方向に連続する
トンネルをアーチ状に掘進し、かつ前記トンネル内にコ
ンクリートを打設してトンネルの両側部およびルーフ部
を先行して施工し、その後、前記トンネルの両側部およ
びルーフ部の内側地盤を一般建設重機を使って掘削する
ので、特に強度の弱い区間であっても、水抜きや地盤改
良(岩盤注入)などの補助工法を一切必要としないで、
大断面のトンネルもきわめて効率的にかつ経済的に構築
できるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネルの一例を示し、(a)はその断面図、
(b)はその一部拡大断面図である。
【図2】(a),(b),(c)はトンネルの施工方法
を示す断面図である。
【図3】(a),(b)はトンネルの施工方法を示す断
面図である。
【図4】(a),(b),(c)はルーフ部の一部断面
図である。
【図5】トンネルの一例を示し、(a)はその断面図、
(b)はその一部拡大断面図である。
【図6】(a),(b),(c)はトンネルの施工方法
を示す断面図である。
【図7】(a),(b),(c)はトンネルの施工方法
を示す断面図である。
【図8】(a),(b),(c),(d)はトンネルの
施工方法を示す断面図である。
【図9】トンネルの従来例を示し、(a)はシールドト
ンネルの一部斜視図、(b)はNATMトンネルの一部
斜視図である。
【符号の説明】
A トンネル B トンネル 1 トンネルの側壁部 1a トンネル 1b 外殻 1c コンクリート 1d 裏込め材 2 トンネルのルーフ部 2a トンネル 2b 外殻 2c コンクリート 2d 裏込め材 3 トンネルのインバート部 4 仕上げ材 5 ロックボルト 6 地盤 7 外殻(トンネルの両側壁部およびルーフ部) 7a トンネル 7b コンクリート 7c 覆工材 8 インバート部 9 仕上げ材 10 作業用トンネル 11 中間床版部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉井 達郎 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 山本 雅巳 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 Fターム(参考) 2D054 AC15 AD24 FA02 FA07 2D055 BA03 BB02 CA08 CA10 DA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のトンネルを互いに隣接して掘進
    し、各トンネル内にコンクリートを打設することにより
    トンネルの両側壁部およびルーフ部を施工し、次に前記
    両側壁部およびルーフ部の内側の地盤を掘削し、次に残
    りの部分を施工することを特徴とするトンネルの施工方
    法。
  2. 【請求項2】 複数のトンネルを互いに隣接して掘進
    し、各トンネル内にコンクリートを打設することにより
    トンネルの両側壁部およびルーフ部を施工し、次に前記
    両側壁部およびルーフ部の内側の地盤を掘削し、次に前
    記両側壁部間に中間床版部を施工し、次に前記両側壁部
    の下側にトンネルを互いに隣接して掘進し、各トンネル
    内にコンクリートを打設することにより両側壁部をそれ
    ぞれ新たに施工し、次に前記中間床版部および両側壁部
    の内側の地盤を掘削することを特徴とするトンネルの施
    工方法。
  3. 【請求項3】 トンネルはシールド工法で施工すること
    を特徴とする請求項1または2記載のトンネルの施工方
    法。
  4. 【請求項4】 最初に作業用トンネルを並列に掘進し、
    この作業用トンネル間にその双方および掘進方向に連続
    するトンネルをアーチ状に掘進し、かつ前記トンネル内
    にコンクリートを打設してトンネルの両側部およびルー
    フ部を施工し、次に前記トンネルの両側部およびルーフ
    部の内側地盤を掘削し、次にインバート部を施工するこ
    とを特徴とするトンネルの施工方法。
  5. 【請求項5】 双方の作業用トンネルおよびその掘進方
    向に連続するトンネルをチェーンソー式掘削機、スクリ
    ューオーガー式掘削機、または揺動式掘削機で掘進する
    ことを特徴とする請求項4記載のトンネルの施工方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011184897A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Shimizu Corp シールドルーフ工法
JP2015105513A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 清水建設株式会社 外殻シールドトンネルの施工方法

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