JP2002339684A - 地中ジャンクションの施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深さに制約されることなく、きわめて効率的
に施工可能な地中ジャンクションの施工方法を提供す
る。 【解決手段】 三方向の本線トンネル１，２，３が分岐
・合流する地中ジャンクションＡを施工する、本線トン
ネル１，２，３より先にこれより二方向に分岐する分岐
トンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂおよび３ａと３ｂをそ
れぞれ掘進する。分岐トンネル１ａと２ａ、分岐トンネ
ル２ｂと３ｂ、および分岐トンネル１ｂと３ａはそれぞ
れ、接合地点まで対向して掘進する。そして、それぞれ
を地中接合法によって互いに接合して連続させる。

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、主に地下鉄や自
動車道路などとして複数方向に掘進されたトンネルが分
岐・合流する地中ジャンクションの施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の地下鉄や道路交通網のめざましい
発達により、高速道路などの幹線道路も地中に構築され
るようになり、これにともなって地下鉄や自動車道路な
どとして複数方向に掘進されたトンネルどうしが地中で
分岐・合流する地中ジャンクションがトンネルの交差す
る場所に必要になる。

【０００３】これまで、このような地中ジャンクション
を構築する方法として、例えば地表からかなり広範囲に
わたって掘り下げて構築する開削工法や、開削工法とト
ンネル工法とを併用して構築する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、開削工法は地
表から掘り下げて地中ジャンクションを構築する必要か
ら土留め工、掘削工、構築工、埋め戻し工があり、この
ため工事の大規模化を免れないだけでなく、長期間にわ
たる交通規制によって交通渋滞や騒音問題など、施工に
伴う近隣住民に与える様々な問題がある。

【０００５】また、従来のトンネル工法のみで地中ジャ
ンクションを構築する場合、分岐して掘進したトンネル
を再び合流させることにより地中ジャンクションの施工
は可能であるが、分岐したトンネルどうしを機械的に合
流させることは非常に困難であり、また地盤改良などで
トンネルを切り広げる場合も、擦り付け距離が非常に長
くなること等から施工的にもコスト的にも問題が多かっ
た。

【０００６】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、特に深さに制約されることなく、きわ
めて効率的に施工可能な地中ジャンクションの施工方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の地中ジャ
ンクションの施工方法は、複数の本線トンネルが分岐・
合流する地中ジャンクションの施工方法において、前記
本線トンネルから分岐する分岐トンネルをそれぞれ接合
地点まで掘進し、次に前記接合地点で対向する前記分岐
トンネルどうしをそれぞれ接合することを特徴とするも
ので、三方向ないし四方向の本線トンネルが分岐・合流
する地中ジャンクションもきわめて効率的に構築できる
施工方法である。

【０００８】この場合、本線トンネルとその分岐トンネ
ルはともにシールド工法で掘進できるが、その際複数の
シールドマシンを掘進途中で切り離しできるように組み
合わせた１台のシールドマシンを使用することにより、
本線トンネルから分岐トンネルへと連続的にきわめて効
率的に掘進できる。

【０００９】また、本線トンネルの分岐部は普通、トン
ネルの内径を徐々に大きくして拡幅するが、その場合に
はシールドマシンの外筒部（スキンプレート）にその周
方向にスライド可能なラップ部を設け、このラップ部を
周方向にスライドさせてトンネルの掘削断面を徐々に拡
径できるようにしたシールドマシンを使用することがで
きる。

【００１０】また、対向するトンネルどうしの接合は地
中接合法によるが、例えばトンネルの接合地点の地山を
薬液注入工法や凍結工法などの地盤改良工法で安定化さ
せ、その後双方のトンネル間の地盤を掘削して対向する
トンネルどうしを連通させる方法などがある。

【００１１】他の方法としては、例えば特開昭５９−１
９２１９４号公報や特公平６−５８０３５号公報にそれ
ぞれ記載された地中接合工法などによる方法でもよい。

【００１２】前者の地中接合工法は、対向するトンネル
の接合地点で、双方のシールドマシン間の地盤を高圧ジ
ェットで掘削した後、掘削部分に固化材を注入して双方
のシールドマシン間の地盤を安定化させ、そして安定化
した地盤を掘削して双方のトンネルを連通させる方法で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は、三方向の
本線トンネル１，２および３が分岐・合流する地中ジャ
ンクションの一例を示し、図において三方向の本線トン
ネル１，２および３の先端より先にそれぞれ、二方向に
伸びる分岐トンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂおよび３ａ
と３ｂがそれぞれ掘進されている。

【００１４】また、分岐トンネル１ａと２ａ、分岐トン
ネル２ｂと３ｂ、および分岐トンネル１ｂと３ａはそれ
ぞれ接合地点ロまで対向して掘進され、かつそれぞれが
接合地点ロで互いに接合されている。こうして三方向の
本線トンネル１，２および３が分岐・合流する地中ジャ
ンクションＡが構築されている。

【００１５】なお、この場合の本線トンネル１，２，３
およびこれらの分岐トンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂお
よび３ａと３ｂはいずれもシールド工法によって掘進さ
れ、その内周はＲＣセグメント等の覆工材によってそれ
ぞれ覆工されている。

【００１６】また、この地中ジャンクションＡの施工に
際しては、例えば図２（ａ）に図示するような、面板
（カッターディスク）４ａと外筒部（スキンプレート）
４ｂが矩形状をなす１台のシールドマシン４と、面板
（カッターディスク）５ａと外筒部（スキンプレート）
５ｂがそれぞれ円形状をなし、かつシールドマシン４の
両側に配置された２台のシールドマシン５，５との組み
合わせからなる１台のシールドマシン６が使用されてい
る。

【００１７】シールドマシン４は特に、外筒部４ｂにそ
の周方向にスライド可能なラップ部４ｃを有し、掘進中
にこのラップ部４ｃが外筒部４ｂの周方向にスライドす
ることで、各本線トンネル１，２および３の掘削断面を
徐々に拡径または縮径できるようになっている。なお、
ラップ部４ｃを外筒部４ｂの周方向にスライドさせる方
法として、例えば油圧シリンダー等が使用されている。

【００１８】このように構成された１台のシールドマシ
ン６によって各本線トンネル１，２および３がそれぞれ
掘進され、また各本線トンネル１，２，３の分岐トンネ
ル１ａと２ａ、２ｂと３ｂ、および分岐トンネル３ａと
３ｂはそれぞれ、シールドマシン４から分離されたシー
ルドマシン５，５によって掘進されている。

【００１９】さらに、各本線トンネルとその分岐トンネ
ルとの分岐部イにおいては、必要に応じてシールドマシ
ン４の外筒部４ｂを拡径することにより分岐部イの掘削
断面が徐々に拡径されている。

【００２０】なお、シールドマシンとしては他に、例え
ば図２（ｂ）に図示するような、面板（カッターディス
ク）５ａと外筒部（スキンプレート）５ｂがともに円形
状をなす３台のシールドマシン５の組み合わせからなる
１台のシールドマシン６が使用される場合もある。

【００２１】次に、三方向の本線トンネル１，２および
３が分岐・合流する地中ジャンクションＡの施工方法を
説明する。

【００２２】 最初に、本線トンネル１，２および３
をそれぞれ、１台のシールドマシン６によって掘進す
る。その際、各本線トンネルの分岐部イの掘削断面を必
要に応じて徐々に拡径する。

【００２３】 次に、各本線トンネル１，２，３の先
端より先に、それぞれ二方向に分岐する分岐トンネル１
ａと１ｂ、２ａと２ｂ、および分岐トンネル３ａと３ｂ
をそれぞれ掘進する。

【００２４】この場合、本線トンネル１，２，３の各分
岐部イにおいて、１台のシールドマシン６を中央のシー
ルドマシン４とその両側の２台のシールドマシン５にそ
れぞれ分離し、両側２台のシールドマシン５によって各
分岐トンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂ、および分岐トン
ネル３ａと３ｂをそれぞれ掘進する。

【００２５】また、分岐トンネル１ａと２ａ、分岐トン
ネル２ｂと３ｂ、および分岐トンネル１ｂと３ａはそれ
ぞれ対向させて接合地点まで掘進する。

【００２６】一方、シールドマシン４の面板４ａおよび
その他の装置類は撤去し、外筒部４ｂのみを本線トンネ
ルと分岐トンネルとの各分岐部イにそれぞれ残して、分
岐部イの覆工材の一部として利用する。

【００２７】 次に、各分岐トンネル１ａと２ａ、分
岐トンネル２ｂと３ｂ、および分岐トンネル１ｂと３ａ
をそれぞれ接合地点まで掘進したら、各シールドマシン
５の面板５ａおよびその他の装置類を撤去し、外筒部５
ｂのみを接合地点に残し、接合地点ロの覆工材として利
用する。

【００２８】 次に、各分岐トンネル１ａと２ａ、分
岐トンネル２ｂと３ｂ、および分岐トンネル１ｂと３ａ
との接合地点の地盤、すなわち外筒部５ｂ周辺の地山を
薬液注入工法や凍結工法などによって安定化させる。

【００２９】 次に、双方の外筒部５ｂ間の地山を掘
削して外筒部５ｂどうしを接合することにより、各分岐
トンネル１ａと２ａ、２ｂと３ｂ、および１ｂと３ａを
それぞれ連通させる。以上の工程によって三方向の本線
トンネル１，２，３が分岐・合流する地中ジャンクショ
ンＡが開削工法などを併用せずに構築される。

【００３０】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、四方向の
本線トンネル１，２，３および７が分岐・合流する地中
ジャンクションの一例を示し、図において四方向の本線
トンネル１，２，３および７の両側にそれぞれ、分岐ト
ンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂ、３ａと３ｂおよび７ａ
と７ｂがそれぞれ掘進されている。

【００３１】また、本線トンネル１と３どうしが互いに
接合され、その上側において本線トンネル２と７どうし
が互いに接合され、さらに分岐トンネル１ａと２ａ、２
ｂと３ｂ、３ａと７ａ、および分岐トンネル１ｂと７ｂ
どうしがそれぞれ接合されている。

【００３２】また、各本線トンネル１，２，３および７
はそれぞれ、例えば図３（ｂ），（ｃ）に図示するよう
に上下二段に構築され、その一方が上り車線、他方が下
り車線になっている。また、各分岐トンネル１ａと２
ａ、分岐トンネル２ｂと３ｂ、分岐トンネル３ａと７
ａ、および分岐トンネル１ｂと７ｂが互いに連通し、そ
れぞれが各本線トンネル間を行き来するためのランプ部
になっている。

【００３３】こうして四方向の本線トンネル１，２，３
および７が分岐・合流する地中ジャンクションＡが構築
されている。

【００３４】この地中ジャンクションＡの施工に際して
は、例えば図４（ａ），（ｂ）に図示するような、面板
（カッターディスク）８ａと外筒部（スキンプレート）
８ｂがともにほぼ正方形状をなす２台のシールドマシン
８と、面板（カッターディスク）９ａと外筒部（スキン
プレート）９ｂが共に横長の長方形状をなし、かつ面板
９ａを複数有する２台のシールドマシン９との組み合わ
せからなる１台のシールドマシン１０が使用されてい
る。シールドマシン８と９はそれぞれ、上下に１台づつ
左右逆に配置されている。

【００３５】このように構成された１台のシールドマシ
ン１０によって各本線トンネル１，２，３および７がそ
れぞれ掘進され、また各本線トンネル１，２，３および
７の分岐トンネル１ａと１ｂ、２ａと２ｂ、３ａと３
ｂ、および分岐トンネル７ａと７ｂはそれぞれ、シール
ドマシン８から分離されたシールドマシン７，７によっ
てそれぞれ掘進されている。

【００３６】なお、シールドマシンとしては他に、例え
ば図４（ｂ）に図示するような、面板（カッターディス
ク）１１ａと外筒部（スキンプレート）１１ｂがともに
円形状をなし、かつ径の異なる４台のシールドマシン１
１の組み合わせからなる１台のシールドマシン１２が使
用される場合もある。

【００３７】次に、四方向の本線トンネル１，２，３お
よび７が分岐・合流する地中ジャンクションＡの施工方
法を説明する。

【００３８】 最初に、本線トンネル１，２，３およ
び７をそれぞれ、１台のシールドマシン１０によって掘
進する。その際、各本線トンネルの分岐部イの掘削断面
を必要に応じて徐々に拡径する。

【００３９】 次に、各本線トンネル１，２，３およ
び７の両側から、それぞれ二方向に分岐する分岐トンネ
ル１ａと１ｂ、２ａと２ｂ、３ａと３ｂおよび分岐トン
ネル７ａと７ｂをそれぞれ掘進する。

【００４０】この場合、各本線トンネルの分岐部イにお
いて、１台のシールドマシン１０を各シールドマシン８
と９にそれぞれ分離し、シールドマシン８によって各分
岐トンネルをそれぞれ掘進し、シールドマシン９によっ
て本線トンネルをそれぞれ掘進する。

【００４１】各本線トンネル１，２，３、７および分岐
トンネル１ａと１ｂ、分岐トンネル２ａと２ｂ、分岐ト
ンネル３ａと３ｂ、および分岐トンネル７ａと７ｂをそ
れぞれ接合地点ロまで掘進したら、各シールドマシン８
と９の面板８ａ、９ａ、およびその他の装置類は撤去
し、外筒部８ｂ，９ｂのみを接合地点にそれぞれ残し
て、接合地点ロの覆工材の一部として利用する。

【００４２】 次に、接合地点の地盤、すなわち外筒
部８ｂ，９ｂ周囲の地山を薬液注入工法や凍結工法など
によって安定化させる。

【００４３】 次に、双方の外筒部８ｂ，８ｂ間，お
よび外筒部９ｂ，９ｂ間の地山を掘削して外筒部８ｂど
うし、９ｂどうしをそれぞれ接合して各分岐トンネル１
ａと２ａ、２ｂと３ｂ、３ａと７ａおよび１ｂと７ｂを
それぞれ連通させる。以上の工程によって四方向の本線
トンネル１，２，３および７が分岐・合流する地中ジャ
ンクションＡが構築される。

【００４４】ところで、高速道路のインターチェンジ
は、交通運用上の機能面から不完全立体交差型、織込み
型、完全立体交差型に分類される。

【００４５】例えば図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、不
完全立体交差型のインターチェンジの一例を示し、図５
（ｄ），（ｅ）は、織込み型のインターチェンジの一例
を示し、そして図６（ａ）〜（ｅ）は、完全立体交差型
のインターチェンジの一例を示したものである。

【００４６】不完全立体交差型は平面交差する交通動線
を１カ所以上含む形式で、交差の種類は本線車道とラン
プの交差、あるいはランプ相互の交差のいずれかであ
る。平面交差は交差する本線車道のいずれにも設けうる
が、一方のみに設ける形式が高速道路と一般道路との交
差など規格の異なる道路の交差に適する。

【００４７】また、不完全立体交差型は一般に非常に多
様な変化が可能であり、交通特性や地形によく適合した
形を得ることができるが、反面、本線およびランプの交
通に停止を必要とし、交通の連続性と安全性を必ずしも
発揮し得ない。

【００４８】さらに、不完全立体交差型はきわめて種々
の組合せ形式があり、その中でも実用性の高いのは、ダ
イヤモンド型、不完全クローバー型、トランペット型な
どである。

【００４９】織込み型は平面交差は含まないが、連絡路
をすべて独立とはせず、２つ以上の車道を部分的に重用
して織込みを伴った部分を持つ形式である。この代表的
形式としてはロータリー型、直結Ｙ型の変形などが考え
られるが、この形式についても幅広い多様性がある。

【００５０】そして、完全立体交差型はインターチェン
ジの基本型であり、本来その目的とするところである。
この形式は平面交差を含まず、各ランプが独立している
インターチェンジである。したがって、一般に最も建設
費が高く、用地面積も広大となるので、その採否につい
ては慎重な検討を要する。

【００５１】このようなインターチェンジを地中に構築
する場合でも、本願発明の施工方法を採用することで、
何ら深さに制約されることなくきわめて効率的に施工す
ることができる。

【００５２】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおりであり、
本線トンネルから複数方向に分岐する分岐トンネルをそ
れぞれ接合地点まで掘進し、次に接合地点で対向する分
岐トンネルどうしをそれぞれ接合することにより、特に
地上部の開削工事を必要とせ、しかも深さに制約される
ことなく、複数方向の本線トンネルが分岐・合流する地
中ジャンクションをきわめて容易に構築できる。

【００５３】また、交通渋滞や騒音問題などの、施工に
伴う近隣住民に与える様々な問題も解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】三方向の本線トンネルが分岐・合流する地中ジ
ャンクションの一例を示し、（ａ）はその平面図、
（ｂ）は各本線トンネルの分岐部の斜視図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はシールドマシンの一例を示す
一部斜視図である。

【図３】四方向の本線トンネルが分岐・合流する地中ジ
ャンクションの一例を示し、（ａ）はその平面図、
（ｂ），（ｃ）は各本線トンネルの分岐部の斜視図であ
る。

【図４】（ａ）、（ｂ）はシールドマシンの一例を示す
一部斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｅ）はインターチェンジの一例を示
す平面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）はインターチェンジの一例を示
す平面図である。

【符号の説明】

１ 本線トンネル １ａ 分岐トンネル １ｂ 分岐トンネル ２ 本線トンネル ２ａ 分岐トンネル ２ｂ 分岐トンネル ３ 本線トンネル ３ａ 分岐トンネル ３ｂ 分岐トンネル ４ シールドマシン ４ａ 面板（カッターディスク） ４ｂ 外筒部（スキンプレート） ５ シールドマシン ５ａ 面板（カッターディスク） ５ｂ 外筒部（スキンプレート） ６ シールドマシン ７ 本線トンネル ７ａ 分岐トンネル ７ｂ 分岐トンネル ８ シールドマシン ８ａ 面板（カッターディスク） ８ｂ 外筒部（スキンプレート） ９ シールドマシン ９ａ 面板（カッターディスク） ９ｂ 外筒部（スキンプレート） １０ シールドマシン １１ シールドマシン 11ａ 面板（カッターデスク） 11ｂ 外筒部（スキンプレート） １２ シールドマシン Ａ 地中ジンクション イ 分岐部 ロ 接合地点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 宏之 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 田中 耕一 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 AA03 AA04 AB03 AB05 AC02 AD05 BA02 EA09 2D055 AA02 BA01 BB01 BB03 BB06 BB10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の本線トンネルが分岐・合流する地
   中ジャンクションの施工方法において、前記本線トンネ
   ルから分岐する分岐トンネルをそれぞれ接合地点まで掘
   進し、次に前記接合地点で対向する前記分岐トンネルど
   うしをそれぞれ接合することを特徴とする地中ジャンク
   ションの施工方法。