JP2005146677A - トンネルの構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 周辺の生活環境に影響を与えずに、経済的にシールドトンネルが構築できる工法を提供することである。
【解決手段】 トンネルの構築工法は、切削可能な推力伝達体８を側部に備えたリング状の外殻先行覆工体２を地中に構築するとともに、該外殻先行覆工体２の内側に地山９が残存する状態で、前記推力伝達体８を切削しながら外殻先行覆工体２の側部と交差する分岐・合流部用のシールドトンネル３を形成することである。
【選択図】図１

Description

本発明はトンネルの構築工法に関するものである。

従来、道路用トンネルの本線トンネルをシールド工法で構築する場合、分岐・合流部は開削工法によって地上から掘削して形成した後、この分岐・合流部を、本線トンネルのセグメントを切り開いて接続することが行われている。また分岐・合流部をシールドトンネルで構築する場合は、本線トンネルに近接させて構築した後、それぞれのトンネルを山岳トンネル工法によって切り広げて接続する方法が行われている。また、この他のトンネルの構築工法としては、特開２０００−２５７３７０号公報、特開平１１−１５９２９７号公報および特開２００３−１４８０８６号公報の発明がある。
特開２０００−２５７３７０号公報 特開平１１−１５９２９７号公報 特開２００３−１４８０８６号公報

しかし、上記のように分岐・合流部を開削工法で構築する場合は、地上を大きく占用した状態で山止め壁の築造や掘削作業が行われるため、用地買収や振動騒音などの工事公害が発生し、周辺の生活環境に多大な影響を与えることになる。

一方、分岐・合流部をシールド工法で構築する場合は、本線トンネルと分岐・合流部のシールドトンネルとが隔離して並列配置されるため、山岳工法による切り広げは大規模となって、施工的な困難を伴うとともに、その接続構造は必要以上の断面積となるため不経済となっていた。

また、上記の特許文献１、２および３の場合は、覆工体で包囲された本線トンネルの内側が中空であるため、分岐・合流部のシールドトンネルが接近、切削または貫入する際の補強や止水に施工的な困難が伴う他、本線トンネルの掘進作業が同時に行えないという問題があった。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周辺の生活環境に影響を与えずに、安全・確実で経済的にシールドトンネルによる分岐・合流部が構築できるトンネルの構築工法を提供することである。

本発明のトンネルの構築工法は、切削可能な推力伝達体を側部に備えたリング状の外殻先行覆工体を地中に構築するとともに、該外殻先行覆工体の内側に地山が残存する状態で、前記推力伝達体を切削しながら外殻先行覆工体の側部と交差する分岐・合流部用のシールドトンネルを形成することを特徴とする。また外殻先行覆工体の上下部に作業用坑部を形成するとともに、シールドトンネルの頂部と外殻先行覆工体の頂部とにかけて頂部覆工体を掛け渡した後、シールドトンネルおよび外殻先行覆工体のセグメントの一部を撤去して、外殻先行覆工体の内側における地山を掘削・除去することを含む。また頂部覆工体を掛け渡す前に、外殻先行覆工体とシールドトンネルとの間の地山にルーフ工法、フォアパイリング工法、地盤改良工法のいずれかの補助工法を行うことを含むものである。

通常の掘進機による２つのトンネルを断面方向に接続する場合に比べ、両方のトンネルの接続断面を必要最小限にすることができ、また本線トンネルへの接近、切削、貫入時に内部空間断面の補強や止水が不要であるため、施工の安全性と確実性とが確保され、かつ工事費の削減が可能となる。

図１は本発明のトンネルの構築工法で構築したトンネル１であり、このトンネル１は大口径の本線用トンネルである外殻先行覆工体２と、これよりも小径の分岐・合流部用のシールドトンネル３とが交差して構築されている。これらの外殻先行覆工体２とシールドトンネル３とは、頂部における頂部覆工体５と底部における底部コンクリート６とで接続されるとともに、外殻先行覆工体２およびシールドトンネル３の交差部のセグメント４ａ、４ｂが解体・撤去されて、分岐・合流部７が構築されたトンネル１になっている。なお、上記のように、本線トンネル１が大径で、分岐・合流部用のシールドトンネル３が小径に限らず、本線トンネル１が小径で、分岐・合流部用のシールドトンネル３が大径であってもよい。

このトンネル１の構築方法を、図２〜図７に基づいて説明する。はじめに、図２に示すような外殻先行覆工体２を構築する。この外殻先行覆工体２は本線トンネル用であり、内側が地山９の残存する閉断面になっており、側面の一部が切削可能な推力伝達体８となっている。この推力伝達体８とは、内側に未掘削の地山９が存在し、かつトンネルを構築する際に掘進機の切削・前進の推力を伝達する壁面をいい、切削可能な材料、例えば無筋コンクリートなどで形成されている。また、この外殻先行覆工体２は閉断面であるが、この上下部に作業用坑部１０が形成されている。

この外殻先行覆工体２は、図３に示すような掘進機１１で構築する。この掘進機１１は上下の筒体部１２と、これらを接続する内側鋼殻１３と外側鋼殻１４とから構成されている。この筒体部１２の前面には円筒部回転カッター１５が設けられ、内部には複数のシールドジャッキ（図示せず）が設けられている。また内外の鋼殻１３、１４の前面には複数の鋼殻部回転カッター１６が設置され、内部には後方に向けて多数のジャッキ（図示せず）が設置されている。

この掘進機１１で地山１７を掘削しながら前進させて、筒体部１２と内外鋼殻１３、１４とで掘削された掘進坑をセグメント４ａまたは推力伝達体８で覆工すると、図２に示すように、上下部に作業用坑部１０を備えた外殻先行覆工体２が形成される。

次に、通常の掘進機（図示せず）により、図４に示すように、外殻先行覆工体２の側面と交差した分岐・合流部用のシールドトンネル３を掘削する。これは、通常の掘進機の回転カッター（図示せず）で外殻先行覆工体２の切削可能な推力伝達体８を切削しながら掘進すると、シールドトンネル３の一部が外殻先行覆工体２側へ張り出して構築される。この推力伝達体８の切削は、外殻先行覆工体２が内外の地山９、１７で保護されているため、他の覆工体２に大きな影響を与えずに行うことができる。なお、この時点で地下水を止水する必要はない。

次に、図５に示すように、外殻先行覆工体２とシールドトンネル３との交差部上側の地山１７に薬液を注入するとともに、上部の作業用坑部１０とシールドトンネル３上部とにかけてルーフ材１８を掛け渡すルーフ工法を施して地山１７を支持する。そして、シールドトンネル３の内部に支保工１９を設置するとともに、外殻先行覆工体２の内側上部の地山９を掘削する。

次に、図６に示すように、シールドトンネル３頂部のセグメント４ｂを撤去し、そこからルーフ材１８下側の地山１７を掘削するとともに、外殻先行覆工体２の一部を撤去する。なお、上記のルーフ工法に替えて、フォアパイリング工法や地盤改良工法などの補助工法を行うこともできる。

次に、シールドトンネル３の頂部と外殻先行覆工体２の頂部とに頂部覆工体５を掛け渡し、該頂部覆工体５とルーフ材１８との間を埋め戻すと、外殻先行覆工体２の頂部とシールドトンネル３の頂部とが頂部覆工体５で接合される。そして、外殻先行覆工体２とシールドトンネル３の交差部下側における地山１７に薬液を注入して地盤を改良する。

次に、図７に示すように、外殻先行覆工体２内側の地山９を掘削して撤去するとともに、シールドトンネル３の外殻先行覆工体２側のセグメント４ｂと、支保工１９とを解体・撤去し、底部コンクリート６を打設すると、図１に示すようなトンネル１が構築される。
また、下部の作業用坑部１０は二次覆工をおこなうことにより、避難坑として利用することができる。

道路や下水道、またはその他のトンネルにおける大断面の分岐・合流部の構築に利用することができる。

分岐・合流部を備えたトンネルの断面図である。 外殻先行覆工体の断面図である。 掘進機の斜視図である。 シールドトンネルを交差して構築した外殻先行覆工体の断面図である。 ルーフ工法を施した外殻先行覆工体の断面図である。 頂部覆工体を設けた外殻先行覆工体の断面図である。 外殻先行覆工体の内側の地山を掘削・撤去した断面図である。

符号の説明

１ トンネル
２ 外殻先行覆工体
３ シールドトンネル
４ａ、４ｂ セグメント
５ 頂部覆工体
６ 底部コンクリート
７ 分岐・合流部
８ 推力伝達体
９、１７ 地山
１０ 作業用坑部
１１ 掘進機
１２ 筒体部
１３ 内側鋼殻
１４ 外側鋼殻
１５ 円筒部回転カッター
１６ 鋼殻部回転カッター
１８ ルーフ材
１９ 支保工

Claims (3)

1. 切削可能な推力伝達体を側部に備えたリング状の外殻先行覆工体を地中に構築するとともに、該外殻先行覆工体の内側に地山が残存する状態で、前記推力伝達体を切削しながら外殻先行覆工体の側部と交差する分岐・合流部用のシールドトンネルを形成することを特徴とするトンネルの構築工法。
2. 外殻先行覆工体の上下部に作業用坑部を形成するとともに、シールドトンネルの頂部と外殻先行覆工体の頂部とにかけて頂部覆工体を掛け渡した後、シールドトンネルおよび外殻先行覆工体のセグメントの一部を撤去して、外殻先行覆工体の内側における地山を掘削・除去することを特徴とする請求項１に記載のトンネルの構築工法。
3. 頂部覆工体を掛け渡す前に、外殻先行覆工体とシールドトンネルとの間の地山にルーフ工法、フォアパイリング工法、地盤改良工法のいずれかの補助工法を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のトンネルの構築工法。

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