JP2008014076A - トンネルの拡幅部構築方法、合流部構築方法及びセグメント - Google Patents

Abstract

【課題】シールド機に工夫を必要とせずに、トンネルの合流部などの拡幅部を構築する。
【解決手段】ほぼ平行に掘進される本線トンネル１及び支線トンネル５の外周側に突出可能なセグメント３・７を上下部に含む覆工を組み立てる。次に、その覆工間の地中を掘削するとともに、上下部のセグメント３・７の外周側の地中を掘削して空洞部を形成する。その後、上下部のセグメント３・７を内周側から押し出して空洞部内に突出させる。そして、空洞部内に突出した上下部のセグメント３・７の間に上部及び下部の連結部材９を架け渡すことにより、トンネルの合流部を構築する。
【選択図】図５

Description

本発明は、道路トンネルにおける合流部・分岐部や非常駐車帯などのトンネル拡幅部の構築方法と、トンネル合流部の構築方法と、それらの方法に用いるセグメントに関する。

本出願人は、本体周面から突出可能な拡幅用カッタを備えるシールド機を用いて、トンネル断面に拡幅部を構築する技術を提案した（特許文献１参照）。

また、本出願人は、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築する技術を提案した（特許文献２参照）。具体的には、合流部の区間において、本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共に、それぞれ突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てる。次いで、突起付きセグメントの突起部を押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成する。そして、これらの突起部間に架け渡すように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させ、これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるように構築する。これによれば、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、それらのコストを削減することができる。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することができる。
特開２００５−５４５２８号公報 特開２００５−２４８２７８号公報

シールド機において、特許文献１のように、前面に備えられるカッタの他に新たに拡幅用カッタを装備することは、場合によっては、コスト高を招いてしまう。

本発明の課題は、シールド機に工夫を必要とせずに、トンネルの合流部などの拡幅部を構築することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、トンネルの外周側に突出可能なセグメントを含む覆工を組み立て、前記セグメントの外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記セグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、トンネルの外周側に突出可能なセグメントを含む覆工を組み立て、前記セグメントを内周側に引き抜いて前記覆工に開口部を形成し、この開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記セグメントを前記開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、前記本線トンネル及び支線トンネルの前記覆工間の地中を掘削するとともに、前記上下部のセグメントの外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記上下部のセグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、前記空洞部内に突出した上下部のセグメントの間に上部及び下部の連結部材を架け渡すことにより、トンネルの合流部を構築することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、前記上下部のセグメントを内周側に引き抜いて前記覆工の上下部に開口部を形成し、この上下部の開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記上下部のセグメントを前記上下部の開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、前記空洞部内に突出した上下部のセグメントの間に上部及び下部の連結部材を架け渡すことにより、トンネルの合流部を構築することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、前記上下部のセグメント間の外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記上下部のセグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、前記空洞部内に突出した上下部のセグメント間に、トンネルの側方に突出する連結部材を架け渡すことにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、前記上下部のセグメントを内周側に引き抜いて前記覆工の上下部に開口部を形成し、この上下部の開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記上下部のセグメントを前記上下部の開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、前記空洞部内に突出した上下部のセグメント間に、トンネルの側方に突出する連結部材を架け渡すことにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、内外周面に貫通する開口部を一部に有する鋼製のセグメント本体と、このセグメント本体に対し内外周方向へ突出可能に前記開口部に嵌合して組み付けられ、当該セグメント本体の厚みのほぼ倍の厚みを有する鋼製の多角形や円筒形などのボックス状突出部とからなるセグメントを特徴とする。

本発明によれば、トンネルの外周側に突出可能なセグメントの外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、セグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、シールド機に工夫を必要とせずに、トンネルの拡幅部を構築することができる。
あるいは、トンネルの外周側に突出可能なセグメントを内周側に引き抜いて覆工に開口部を形成し、この開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、セグメントを前記開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、シールド機に工夫を必要とせずに、トンネルの拡幅部を構築することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明を適用した一実施形態の構成としてトンネル合流部の一体化覆工を示したもので、１は本線トンネル、２は一般セグメント、３は押出セグメント、４は撤去用セグメント、５はランプトンネル（支線トンネル）、６は一般セグメント、７は押出セグメント、８は撤去用セグメント、９は連結部材である。

図示のように、本線トンネル１は、一側方の一般セグメント２と、上下の押出セグメント３と、他側方の撤去用セグメント４とから覆工が構成される。一般セグメント２及び押出セグメント３に対し撤去用セグメント４は薄いものが用いられる。
また、本線トンネル１に接近して平行する支線トンネルであるランプトンネル５は、本線トンネル１に対し反対側の一般セグメント６と、上下の押出セグメント７と、本線トンネル１側の撤去用セグメント８とから覆工が構成される。一般セグメント６及び押出セグメント７の厚みに対し撤去用セグメント８は厚みの薄いものが用いられる。

そして、本線トンネル１の上下の押出セグメント３と、ランプトンネル５の上下の押出セグメント７とには、上下の連結部材９が架け渡される。連結部材９は、図示のようにアーチ状をなすもので、具体的には、地中への長尺鋼管フォアパイリング施工によるアーチ状の支保工９１と、その内側の鋼製セグメントによる鋼殻９２とから構成される。
撤去用セグメント４・８の撤去後において、上下のアーチ状をなす連結部材９と、その両側方に連続する一般セグメント２・６及び押出セグメント３・７とにより、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部が構築される。

本線トンネル１の押出セグメント３は鋼製で、図２に示すように、セグメント本体３１の中間部の一部に形成された四角形の開口部３２に、ボックス状突出部３３を内外周方向へ突出可能に嵌合して組み付けたものである。
ボックス状突出部３３は、上面部及び四周の側面部から構成されて、セグメント本体３１の厚みのほぼ倍の厚みを有するもので、セグメント本体３１と同様、内部に補強リブ３４を有している。このボックス状突出部３３は、セグメント本体３１と外周面をほぼ面一とした状態で、開口部３２において仮止めボルト３５を小凹部３６に突き当ててセグメント本体３１に仮組付されている。この仮組付状態において、ボックス状突出部３３のセグメント本体３１から内周側に突出した部分には、押出完了時の本組付のためのボルト孔３７が形成されている。

ランプトンネル５の押出セグメント７は鋼製で、図３に示すように、セグメント本体７１の中間部の一部に形成された四角形の開口部７２に、ボックス状突出部７３を内外周方向へ突出可能に嵌合して組み付けたものである。
ボックス状突出部７３は、上面部及び四周の側面部から構成されて、セグメント本体７１の厚みのほぼ倍の厚みを有するもので、セグメント本体７１と同様、内部に補強リブ７４を有している。このボックス状突出部７３は、セグメント本体７１と外周面をほぼ面一とした状態で、開口部７２において仮止めボルト７５を小凹部７６に突き当ててセグメント本体７１に仮組付されている。この仮組付状態において、ボックス状突出部７３のセグメント本体７１から内周側に突出した部分には、押出完了時の本組付のためのボルト孔７７が形成されている。

次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図４は本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の上部掘削を示したもので、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の上部において、撤去用セグメント４・８の一部を撤去した後、その開口部から掘削機により地中を掘削する。この掘削は、押出セグメント３・７の外周側まで行って空洞部を形成する。
なお、この掘削に先立ち、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工を囲む地中に対し、図示しないが、本線トンネル１の内部とランプトンネル５の内部から止水薬液注入工を予めそれぞれ行っておく。同様に、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の地中にも予め止水薬液注入工を行っておく。また、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の内部には支保工を予めそれぞれ建て込んでおく。

そして、例えば図５に示すように、ランプトンネル５の上部の押出セグメント７において、図示しない油圧ユニット等による押出装置を用いてボックス状突出部７３を外周側に押し出す。
なお、この押し出しに先立ち、予め仮止めボルト７５を抜き取っておく。ボックス状突出部７３の押出完了後は、そのボルト孔７７において、セグメント本体７１の開口部７２の周壁に対しボックス状突出部７３をボルトにより固定状態に組み付けておく。

また、本線トンネル１の上部の押出セグメント３においても、同様に、図示しない油圧ユニット等による押出装置を用いてボックス状突出部３３を外周側に押し出す。
そして、ボックス状突出部３３の押出完了後、そのボルト孔３７において、セグメント本体３１の開口部３２の周壁に対しボックス状突出部３３をボルトにより固定状態に組み付けておく。

図６は上部の連結部材９の架設と下部掘削を示したもので、図示のように、掘削された上部の空洞部の天井部において、長尺鋼管フォアパイリング施工などによりトンネル支保工９１を形成する。
そして、本線トンネル１及びランプトンネル５から外周に突出したボックス状突出部３３・７３に鋼製セグメントによる鋼殻９２を架け渡して、アーチ状の連結部材９を形成する。

また、図示のように、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の下部において、撤去用セグメント４・８の一部を撤去した後、その開口部から掘削機により地中を掘削する。この掘削も、押出セグメント３・７の外周側まで行って空洞部を形成する。
そして、同様にして、本線トンネル１及びランプトンネル５の下部の押出セグメント３・７において、ボックス状突出部３３・７３の押し出し、下部のアーチ状の連結部材９の架設を行う。
その後、本線トンネル１及びランプトンネル５の撤去用セグメント４・８を撤去するとともに、その間に残った止水薬液注入工部分も撤去する。

以上のとおり、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工において、その間の地中を掘削するとともに、上下の押出セグメント３・７の外周側の地中まで掘削して空洞部を形成した後、上下の押出セグメント３・７のボックス状突出部３３・７３を内周側から押し出して空洞部内に突出させ、その空洞部内に突出した上下のボックス状突出部３３・７３の間に連結部材９をそれぞれ架け渡すことで、シールド機に工夫を必要とせずに、図示のように、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部を構築することができる。

〔第２実施形態〕
図７及び図８は本発明の第２実施形態として上下の押出セグメント３・７のボックス状突出部３３・７３を内周側に引き抜いた状態を示したものである。
本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工において、まず、図７に示すように、上下のボックス状突出部３３・７３を内周側に引き抜いてから、続いて、図８に示すように、その引き抜いた上下のボックス状突出部３３・７３を側方に移動させる。

そして、図示しないが、上下の押出セグメント３・７において、上下のボックス状突出部３３・７３の引き抜き及び側方への移動により形成された前記開口部３２・７２を利用して、その外周側の地中を掘削して空洞部を形成する。その掘削は、作業員の手作業あるいは掘削機を用いて行う。
その後、前述した第１実施形態と同様に、上下の押出セグメント３・７のボックス状突出部３３・７３の空洞部への押し出し及び固定を行ってから、本線トンネル１及びランプトンネル５間の上下の掘削、上下のアーチ状の連結部材９の架設、撤去用セグメント４・８の撤去、その間に残った止水薬液注入工部分の撤去を行う。

以上のとおり、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工において、上下の押出セグメント３・７のボックス状突出部３３・７３を内周側に引き抜いて、上下の前記開口部３２・７２から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、上下のボックス状突出部３３・７３を前記開口部３２・７２に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、その間の地中を掘削した後、前記空洞部内に突出した上下のボックス状突出部３３・７３の間に連結部材９をそれぞれ架け渡すことで、前述した第１実施形態と同様、シールド機に工夫を必要とせずに、図示のように、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部を構築することができる。

〔第３実施形態〕
図９は本発明を適用した第３実施形態の構成として非常駐車帯の覆工を示したもので、１０１はトンネル、１０２は一般セグメント、１０３は押出セグメント、１０４は撤去用セグメント、１０５はボックス状突出部、１０６は連結部材（鋼殻）である。
図示のように、トンネル１０１は、一側方の一般セグメント１０２と、上下の押出セグメント１０３と、他側方の撤去用セグメント１０４とから覆工が構成される。
上下の押出セグメント１０３は鋼製で、前述した第１実施形態と同様に、セグメント本体の中間部の一部に形成された四角形の開口部に、ボックス状突出部１０５を内外周方向へ突出可能に嵌合して組み付けたものである。

以上のトンネル１０１の覆工において、撤去用セグメント１０４を撤去して、その開口部から掘削機により地中を掘削する。この掘削は、上下の押出セグメント１０３の外周側まで行って空洞部を形成する。
なお、この掘削に先立ち、トンネル１０１の覆工を囲む地中（撤去用セグメント１０４側）に対し、前述した第１実施形態と同様に、トンネル１０１の内部から止水薬液注入工を予め行っておく。また、図示しないが、トンネル１０１の内部には支保工を予め建て込んでおく。

そして、上下の押出セグメント１０３において、図示しない油圧ユニット等による押出装置を用いてボックス状突出部１０５を外周側にそれぞれ押し出す。
その後、トンネル１０１から外周に突出した上下のボックス状突出部１０３に鋼製セグメントによる鋼殻を架け渡してアーチ状の連結部材１０６を形成する。

以上のとおり、トンネル１０１の覆工において、上下の押出セグメント１０３の外周側の地中まで掘削して空洞部を形成した後、上下の押出セグメント１０３のボックス状突出部１０５を内周側から押し出して空洞部内に突出させ、その空洞部内に突出した上下のボックス状突出部１０５の間に連結部材１０９を架け渡すことで、前述した第１実施形態と同様、シールド機に工夫を必要とせずに、図示のように、外圧に強い楕円形状のトンネル非常駐車帯部分を構築することができる。

なお、図示しないが、前述した第２実施形態と同様に、上下のボックス状突出部１０５を内周側に引き抜いてから、それにより上下の押出セグメント１０３に形成された開口部を利用して、その外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、上下のボックス状突出部１０５の空洞部への押し出し及び固定を行ってから、撤去用セグメント１０４の撤去、側方部地中の掘削、アーチ状の連結部材１０６の架設を行うようにしても良い。

このように、トンネル１０１の覆工において、上下の押出セグメント１０３のボックス状突出部１０５を内周側に引き抜いて、それにより形成される上下の開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、上下のボックス状突出部１０５を前記開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、撤去用セグメント１０４を撤去して側方の地中を掘削した後、前記空洞部内に突出した上下のボックス状突出部１０５の間に連結部材１０６を架け渡すことで、前述した第２実施形態と同様、シールド機に工夫を必要とせずに、図示のように、外圧に強い楕円形状のトンネル非常駐車帯部分を構築することができる。

なお、以上の実施形態においては、トンネルの合流部や非常駐車帯の構築としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途の拡幅部構築であっても良い。
また、セグメントの組み合わせ構成やボックス状突出部の形状、鋼殻の構成等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
例えば実施形態の四角形のボックス状突出部に代えて、他の多角形のボックス状突出部、円筒形のボックス状突出部、または他の形状のボックス状突出部としても良い。

本発明を適用した一実施形態の構成を示すもので、トンネル合流部の一体化覆工を示した概略正面図である。 図１の本線トンネル側の押出セグメントを示すもので、その破断正面図（ａ）及び底面図（ｂ）と、図（ａ）の矢印Ｃ部の拡大断面図（ｃ）である。 図１の支線トンネル側の押出セグメントを示すもので、その破断正面図（ａ）及び底面図（ｂ）と、図（ａ）の矢印Ｃ部の拡大断面図（ｃ）である。 本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の上部掘削を示した概略正面図である。 図４に続いて、一方の覆工の上部セグメントを押し出した状態を示した概略正面図である。 本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の上部連結部材の架設と下部掘削を示した概略正面図である。 本発明の第２実施形態を示すもので、上下のセグメントを内周側に引き抜いた状態を示した概略正面図である。 図７に続いて、内周側に引き抜いたセグメントを側方に移動させた状態を示した概略正面図である。 本発明を適用した第３実施形態の構成を示すもので、非常駐車帯の覆工を示した概略正面図である。

符号の説明

１ 本線トンネル
２ 一般セグメント
３ 押出セグメント
３１ セグメント本体
３２ 開口部
３３ ボックス状突出部
３４ 補強リブ
３５ 仮止めボルト
３６ 小凹部
３７ ボルト孔
４ 撤去用セグメント
５ 支線トンネル
６ 一般セグメント
７ 押出セグメント
７１ セグメント本体
７２ 開口部
７３ ボックス状突出部
７４ 補強リブ
７５ 仮止めボルト
７６ 小凹部
７７ ボルト孔
８ 撤去用セグメント
９ 連結部材
９１ 支保工
９２ 鋼殻
１０１ トンネル
１０２ 一般セグメント
１０３ 押出セグメント
１０４ 撤去用セグメント
１０５ ボックス状突出部
１０６ 連結部材（鋼殻）

Claims (7)

1. トンネルの外周側に突出可能なセグメントを含む覆工を組み立て、
   前記セグメントの外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記セグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とするトンネルの拡幅部構築方法。
2. トンネルの外周側に突出可能なセグメントを含む覆工を組み立て、
   前記セグメントを内周側に引き抜いて前記覆工に開口部を形成し、
   この開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記セグメントを前記開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させることにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とするトンネルの拡幅部構築方法。
3. ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、
   前記本線トンネル及び支線トンネルの前記覆工間の地中を掘削するとともに、前記上下部のセグメントの外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記上下部のセグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、
   前記空洞部内に突出した上下部のセグメントの間に上部及び下部の連結部材を架け渡すことにより、トンネルの合流部を構築することを特徴とするトンネルの合流部構築方法。
4. ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、
   前記上下部のセグメントを内周側に引き抜いて前記覆工の上下部に開口部を形成し、
   この上下部の開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記上下部のセグメントを前記上下部の開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、
   前記空洞部内に突出した上下部のセグメントの間に上部及び下部の連結部材を架け渡すことにより、トンネルの合流部を構築することを特徴とするトンネルの合流部構築方法。
5. トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、
   前記上下部のセグメント間の外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記上下部のセグメントを内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、
   前記空洞部内に突出した上下部のセグメント間に、トンネルの側方に突出する連結部材を架け渡すことにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とするトンネルの拡幅部構築方法。
6. トンネルの外周側に突出可能なセグメントを上下部に含む覆工を組み立て、
   前記上下部のセグメントを内周側に引き抜いて前記覆工の上下部に開口部を形成し、
   この上下部の開口部から外周側の地中を掘削して空洞部を形成した後、
   前記上下部のセグメントを前記上下部の開口部に対し内周側から押し出して前記空洞部内に突出させ、
   前記空洞部内に突出した上下部のセグメント間に、トンネルの側方に突出する連結部材を架け渡すことにより、トンネルの拡幅部を構築することを特徴とするトンネルの拡幅部構築方法。
7. 内外周面に貫通する開口部を一部に有する鋼製のセグメント本体と、
   このセグメント本体に対し内外周方向へ突出可能に前記開口部に嵌合して組み付けられ、当該セグメント本体の厚みのほぼ倍の厚みを有する鋼製の多角形や円筒形などのボックス状突出部とからなることを特徴とするセグメント。

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