JP2006322271A - 地中構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小断面トンネル群の到達側に立坑を建設しなくとも延伸方向前面を塞ぐことが可能な地中構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】 同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結した小断面トンネル群１００によって地山８を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法である。
そして、小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルの掘削に使用されたシールド掘削機３を、対向する小断面トンネルに向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群４０を形成し、曲線トンネル群の側面４１，４１と他の小断面トンネル１，・・・の先端との間の間隙を小断面トンネルを延伸して埋めることによって小断面トンネル群の開放面１０１を覆う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中に大断面トンネル、地下備蓄施設又は地下駐車場などの地中構造物を構築する際の構築方法に関するものである。

従来、地中に大断面トンネルを構築する方法として、特許文献１に開示されているように、地山を複数の小断面トンネルで囲繞して大断面トンネルの外殻を形成した後に内部の地山を掘削する方法が知られている。

また、特許文献２では、大断面トンネルの外殻を、シールド掘削機を螺旋状に掘進させることによって構築する方法が開示されている。
特開２０００−３１０１００号公報 特開平３−９６６００号公報

しかしながら、前記した大断面トンネルの構築方法では、大断面トンネルの軸方向の両端を塞ぐために、両側に立坑を構築する必要がある。

この立坑の建設費及び工期は、トンネルの深度が深くなればなるほど嵩む上に、都心部においては立坑を建設する場所の用地買収などが難しく工事の着手が遅れる原因になるなどの問題がある。

そこで、本発明は、小断面トンネル群の到達側に立坑を建設しなくとも延伸方向前面を塞ぐことが可能な地中構造物の構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルの掘削に使用されたシールド掘削機を、対向する小断面トンネルに向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、該曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。

また、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、該小断面トンネルの掘削に使用されたシールド掘削機を対向する小断面トンネルの掘削予定位置に向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、前記掘削予定位置に到達後は向きを変えて小断面トンネルを構築して小断面トンネル群を形成すると共に、前記曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。

さらに、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される親子型シールド掘削機の内部には前面から発進可能な子機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記子機を対向する小断面トンネルに向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、該曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。

ここで、上記発明において、前記曲線トンネル群の側面まで延伸させる小断面トンネルの掘削には親子型シールド掘削機の子機を使用することができる。

また、前記子機によって形成されるトンネルの周囲の地山は地盤改良して隣接するトンネルと隙間なく連結させることができる。

このように構成された本発明の地中構造物の構築方法は、地中構造物の外殻を形成する複数の小断面トンネルの構築に使用するシールド掘削機によって前記小断面トンネル群の一方の開放面を塞ぐ。

このため、小断面トンネル群の延伸方向の到達側に地上から立坑を建設しなくてもよいので経済的である。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２に本実施の形態の地中構造物の構成を説明する模式図を示す。

本実施の形態の地中構造物の構築方法では、まず、図２に示すように地上から地中に向けて所定の深さの立坑５を構築し、その立坑５を利用して小断面トンネル群１００を構築する。

すなわち、この立坑５から小断面トンネル１を掘削するシールド掘削機（図２には図示せず）を同一方向に向けて発進させて、複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結した円筒状の小断面トンネル群１００を形成する。

そして、この小断面トンネル群１００の延伸方向の端部、言い換えると立坑５の反対側の端部（図４の開放面１０１参照）には、ドーム状の蓋部２を構築して小断面トンネル群１００の両端をこの蓋部２と立坑５で塞ぎ、小断面トンネル群１００によって囲繞される地山８を掘削することで地中構造物を構築する。

この蓋部２を前方からみた正面図を図１に示す。

この蓋部２の外縁には、複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結して形成された小断面トンネル群１００によって地中構造物の外殻が形成されている。

この小断面トンネル群１００の構築方法について、図３に４通りの方法を示した。

まず、図３（ａ）に示す方法では、最初に構築した断面視円形の小断面トンネル１Ａの両側面に、円形の一部が欠損した月形の小断面トンネル１Ｂ，１Ｂを構築し、さらにその両側に月形の小断面トンネル１Ｃ，１Ｃを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。

また、図３（ｂ）の方法では、最初に構築した断面視円形の小断面トンネル１Ｄの両側面に、円形の両側が欠損した分銅形の小断面トンネル１Ｅ，１Ｅを構築し、さらにその両側に円形の小断面トンネル１Ｆ，１Ｆを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。

さらに、図３（ｃ）の方法では、最初に遮蔽板１ａ，１ａで両側を仕切られた断面視分銅形の鋼管を地中に推進させて小断面トンネル１Ｇを構築し、その両側面に円形の一部が欠損した月形の小断面トンネル１Ｈ，１Ｈを構築し、さらにその両側に月形の小断面トンネル１Ｊ，１Ｊを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。

そして、図３（ｄ）の方法では、シールドトンネル１ｃの外周に地盤改良部１ｂを設け、その地盤改良部１ｂを重ね合わせて小断面トンネル１Ｋ，１Ｌ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｍの側面間の連結をおこなう。

これらのいずれの方法によっても本実施の形態の小断面トンネル群１００を構築することができる。

また、この小断面トンネル群１００の開放面１０１を覆う本実施の形態の蓋部２は、図１に示すように放物線状に形成された複数の曲線トンネル４Ａ，・・・によって構成される曲線トンネル群４０と、その曲線トンネル群４０の両側面４１，４１と他の小断面トンネル１，・・・の先端との間の間隙を埋める複数の曲線トンネル４Ｂ，・・・とによって形成される。

この曲線トンネル４Ａは、小断面トンネル群１００の延伸方向の先端から対向する位置の小断面トンネル１，・・・に向けて放物線状にシールド掘削機３Ａを掘進させて形成される（図４参照）。

次に、本実施の形態の地中構造物の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。

まず、小断面トンネル群１００を構成する各小断面トンネル１，・・・を立坑５（図２参照）から所定の位置まで延伸させる。

そして、小断面トンネル群１００のなかで下方に並んだ隣接する複数（本実施の形態では５本）の小断面トンネル１，・・・の掘削に使用されたシールド掘削機３Ａ，・・・を、小断面トンネル群１００の上方に並んだ対向する小断面トンネル１，・・・に向けて掘進させる（図４参照）。

この掘進は放物線状におこなわれるので、最初は小断面トンネル群１００の延伸方向かつ中心軸方向に向けて進行し、小断面トンネル群１００の中心軸付近で頂点（小断面トンネル群１００からの最遠地点）に達し、ここで折り返して対向する小断面トンネル１，・・・の先端に到達する。

このように構築された曲線トンネル群４０は、その両側面４１，４１とそれに対向する図１の左右に並んだ複数の小断面トンネル１，・・・との間に間隙が生じることになる。

この間隙は、これらの小断面トンネル１，・・・の構築に使用したシールド掘削機３Ｂ，・・・を、小断面トンネル群１００の延伸方向かつ中心軸方向に向けて曲線状に掘進させることによって曲線トンネル群４０の側面４１，４１に到達させて埋め、隙間のない蓋部２で小断面トンネル群１００の開放面１０１を覆う。

この小断面トンネルの延伸部としての曲線トンネル４Ｂ，・・・の構築は、曲線トンネル群４０を構築する前におこなってもよいし、曲線トンネル群４０を構築した後に間隙を埋めるようにしておこなってもよい。また、曲線トンネル４Ｂ，・・・の大部分を曲線トンネル群４０を構築する前に構築しておき、曲線トンネル群４０を構築した後に残った間隙を埋める調整をおこなってもよい。

そして、蓋部２が形成された後に、両端を蓋部２と立坑５で塞がれた小断面トンネル群１００に囲繞された地山８を掘削し、内側に隔壁（図示せず）を構築して地中構造物を完成させる。

このように本実施の形態の地中構造物の構築方法によれば、小断面トンネル群１００の到達側に立坑を構築しなくとも蓋部２を形成することができる。

このため、立坑の建設費を節約できる上に、到達側の立坑を建設するための用地を確保する必要がないので、全体の工期及び工事費を大幅に削減することができる。

また、小断面トンネル１の掘削に使用した汎用型のシールド掘削機３Ａ，３Ｂを使用して蓋部２を構築することができるので、掘削機にかかる費用を抑えることができる。

さらに、曲率の小さな急曲線のトンネルを構築しなくとも放物線状の曲線トンネル４Ａ，４Ｂを構築することで、隙間のない蓋部２を容易に形成することができる。

以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

前記した実施の形態では、小断面トンネル１，・・・によって小断面トンネル群１００を形成した後に、小断面トンネル群１００を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネル１，・・・の掘削に使用されたシールド掘削機３Ａ，・・・を、対向する小断面トンネル１，・・・まで掘進させておこなう曲線トンネル４Ａ，・・・の構築に使用した。

この実施例１では、図４に示すように小断面トンネル１の構築に使用したシールド掘削機３Ａによって曲線トンネル４Ａを構築した後に、最初に小断面トンネル群１００の下部に構築した小断面トンネル１とは反対方向に向けてシールド掘削機３Ａを掘進させて、小断面トンネル群１００の上部に立坑５に達する小断面トンネル１を構築する。

すなわち、この実施例１では、小断面トンネル群１００の対向する位置に形成される小断面トンネル１，１の構築と、１本の曲線トンネル４Ａの構築を同じシールド掘削機３Ａを使用しておこなうので、前記実施の形態に比べて使用するシールド掘削機３Ａの数を半分にすることができる。

ここで、この実施例１によって構築される蓋部２及び小断面トンネル群１００の外形は前記実施の形態と同じになる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

前記実施の形態では、蓋部２を構成する曲線トンネル４Ａ，４Ｂを小断面トンネル１を掘削したシールド掘削機３Ａ，３Ｂによって構築する場合について説明したが、この実施例２では図６に示すような親子型シールド掘削機６を使用する場合について説明する。

この親子型シールド掘削機６は、親機６２となる掘削機の内部にそれよりも直径が小さな子機６１が収容されており、トンネルの断面を途中で小さくする場合に親機６２の前面から子機６１を発進させることで、途中で断面が変化するトンネルの構築を可能にするものである。

この実施例２では、小断面トンネル１の構築は子機６１と親機６２が合体した状態の親子型シールド掘削機６でおこない、曲線トンネル９Ａの構築は子機６１を掘進させることによっておこなう。

次に、この実施例２の地中構造物の構築方法について説明する。

まず、前記実施の形態と同様に小断面トンネル群１００を構成する各小断面トンネル１，・・・を立坑５（図２参照）から所定の位置まで延伸させる。

そして、小断面トンネル群１００のなかで下方に並んだ隣接する複数（本実施の形態では５本）の小断面トンネル１，・・・の掘削に使用された親子型シールド掘削機６Ａ，・・・から子機６１Ａを発進させ、小断面トンネル群１００の上方に並んだ対向する小断面トンネル１，・・・に向けて掘進させる（図５，６参照）。

この子機６１Ａ，・・・によって構築される曲線トンネル９Ａ，・・・は、図７（図５のＡ−Ａ線矢視断面図）に示すように子機６１Ａの後方に形成される覆工部９２とその周囲に形成される地盤改良部９１とからなり、この地盤改良部９１，・・・を図７に示すように隣接する曲線トンネル９Ａ，・・・間で重ね合わせることによって隙間のない曲線トンネル群９０を形成することができる。

また、曲線トンネル群９０の両側面９３，９３とそれに対向する図５の左右に並んだ複数の小断面トンネル１，・・・との間隙は、これらの小断面トンネル１，・・・の構築に使用した親子型シールド掘削機６Ｂ，・・・の子機６１Ｂを曲線状に掘進させることによって構築される小断面トンネルとしての曲線トンネル９Ｂ，・・・によって埋め、隙間のない蓋部１２で小断面トンネル群１００の開放面１０１を覆う。

このように小断面トンネル１の掘削に使用する親子型シールド掘削機６Ａ，６Ｂよりも直径の小さな子機６１Ａ，６１Ｂによって曲線トンネル９Ａ，９Ｂを構築するようにすれば、曲線部の施工精度を容易に向上させることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、小断面トンネル群１００を円筒状に形成したが、これに限定されるものではなく、例えば断面視四角形などの多角柱状に形成することもできる。

本発明の最良の実施の形態の地中構造物の蓋部の構成を説明する正面図である。 本発明の最良の実施の形態によって構築される地中構造物の概略構成を示した斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、４種類の小断面トンネル群の構築方法を説明する断面図である。 実施例１の地中構造物の蓋部の構築方法を説明する斜視図である。 実施例２の地中構造物の蓋部の構成を説明する正面図である。 実施例２の曲線トンネルの構築方法を説明する斜視図である。 図５のＡ−Ａ線方向の断面図である。

符号の説明

１ 小断面トンネル
１００ 小断面トンネル群
１０１ 開放面
２ 蓋部
３Ａ，３Ｂ シールド掘削機
４Ａ 曲線トンネル
４Ｂ 曲線トンネル（小断面トンネルの延伸部）
４０ 曲線トンネル群
４１ 側面
６ 親子型シールド掘削機
６１ 子機
６２ 親機
８ 地山
９Ａ 曲線トンネル
９Ｂ 曲線トンネル（小断面トンネルの延伸部）
９０ 曲線トンネル群
９３ 側面
１２ 蓋部

Claims (5)

1. 同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
   前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルの掘削に使用されたシールド掘削機を、対向する小断面トンネルに向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、該曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
2. 同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
   前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、該小断面トンネルの掘削に使用されたシールド掘削機を対向する小断面トンネルの掘削予定位置に向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、前記掘削予定位置に到達後は向きを変えて小断面トンネルを構築して小断面トンネル群を形成すると共に、前記曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
3. 同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
   前記小断面トンネル群を構成する一部であって隣接する複数の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される親子型シールド掘削機の内部には前面から発進可能な子機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記子機を対向する小断面トンネルに向けて放物線状に掘進させて曲線トンネル群を形成し、該曲線トンネル群の側面と他の小断面トンネルの先端との間の間隙を該小断面トンネルを延伸して埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
4. 前記曲線トンネル群の側面まで延伸させる小断面トンネルの掘削には親子型シールド掘削機の子機を使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地中構造物の構築方法。
5. 前記子機によって形成されるトンネルの周囲の地山を地盤改良することを特徴とする請求項３又は４に記載の地中構造物の構築方法。
   
   

Images