JP2011184899A - シールドルーフ工法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドルーフ工法の施工性を改善し工費削減と工期短縮を実現する。
【解決手段】ルーフシールドトンネル４の周囲地盤を凍結せしめるに際して、各ルーフシールドトンネルの内面に貼り付け凍結管７を設けるとともに、ルーフシールドトンネルの軸方向要所に打設基地としての作業空洞１０を先行施工し、該打設基地から隣り合っている双方のルーフシールドトンネル間の地盤に対してそれらルーフシールドトンネルの軸方向に沿う軸方向凍結管１１を打設し、貼り付け凍結管および軸方向凍結管によって各ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結せしめる。打設基地としての作業空洞を先行施工するに際しては、隣り合うルーフシールドトンネル間の地盤を凍結工法あるいは薬液注入工法により固結せしめたうえで掘削すれば良い。
【選択図】図２

Description

本発明はトンネル工法に関連し、特に大断面の道路トンネルの分岐合流部のような大規模な地中空洞を構築する場合に適用して好適なシールドルーフ工法に関する。

シールドルーフ工法は本出願人が先に特開２００７−３０３１５６号公報（特許文献１参照）により提案したものであり、その概要を図５〜図８に示す。

図示例は本線トンネル１とランプトンネル２との分岐合流部としての大断面の地中空洞３を構築する場合の適用例であって、図５に示すようにランプトンネル２（あるいは本線トンネル１もしくは別途設けた発進室）から小径のシールド機を発進させることによって、先受工（シールドルーフ）となる複数（図示例では１６本）の小断面（たとえば直径４ｍ程度）のルーフシールドトンネル４を図６に示すように構築するべき地中空洞３の輪郭に沿って所定間隔で密に配列した状態で施工し、図７に示すようにそれらルーフシールドトンネル４の周囲地盤を凍結工法により凍結せしめて安定な凍土５を造成したうえで、ルーフシールドトンネル４間を掘削して図８に示すように各ルーフシールドトンネル４どうしを一体に連結する形態で一連の覆工壁６を施工し、しかる後に覆工壁６の内側を掘削して地中空洞３を構築することを基本とするものである。

特開２００７−３０３１５６号公報

上記のシールドルーフ工法によれば、多数のルーフシールドトンネル４による先受工（すなわちシールドルーフ）と凍結工法の併用により周囲地盤を安定に支保しつつ大規模な地中空洞３を効率的に構築可能であるが、凍結工法が大掛かりとなることから工費および工期の点では改良の余地を残しているものである。

すなわち、上記工法では図７に示すように全てのルーフシールドトンネル４の内面に貼り付け凍結管７を設けるとともに、全てのルーフシールドトンネル４からそれに隣り合っている他のルーフシールドトンネル４の周囲地盤に向けて放射凍結管８を打設して凍土５を造成するようにしていることから、凍結工程に多大の手間と費用を要ため、上記シールドルーフ工法の普及を図るためにはその点での改善が必要であるとされている。

上記事情に鑑み、本発明は地中を掘削して地中空洞を構築するに際し、構築するべき地中空洞の輪郭に沿って先受工となる複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工し、該ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結したうえで掘削して隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、前記ルーフシールドトンネルの周囲地盤の凍結に際しては、各ルーフシールドトンネルの内面に貼り付け凍結管を設けるとともに、前記ルーフシールドトンネルの軸方向要所において隣り合っている他のルーフシールドトンネルとの間の地盤を固結して掘削することにより打設基地としての作業空洞を先行施工し、該打設基地から隣り合っている双方のルーフシールドトンネル間の地盤に対してそれらルーフシールドトンネルの軸方向に沿う軸方向凍結管を打設し、前記貼り付け凍結管および前記軸方向凍結管によって各ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結することを特徴とする。

本発明においては、前記打設基地としての地中空洞を先行施工するに際して隣り合うルーフシールドトンネル間の地盤の固結するために凍結工法を採用し、双方のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤に放射凍結管を打設して該放射凍結管により周囲地盤を凍結すれば良い。

あるいは、前記打設基地としての地中空洞を先行施工するに際して隣り合うルーフシールドトンネル間の地盤を固結するために薬液注入工法を採用し、双方のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤に薬液を注入して周囲地盤を固結すれば良い。

本発明によれば、従来工法と同様にルーフシールドトンネルによる先受工と凍結工法による凍土造成によって周囲地盤を安定に支保しつつ大断面の地中空洞を効率的に施工可能であることはもとより、従来工法においては各ルーフシールドトンネルから周囲地盤に打設していた放射凍結管に代えて、要所に設けた打設基地からルーフシールドトンネル間にその軸方向に沿う軸方向凍結管を設けるので、打設基地を設ける必要はあるものの凍結工程全体としては充分な簡略化と合理化を図ることができ、その分の工費削減と工期短縮を図ることができる。

本発明のシールドルーフ工法の実施形態を示す概要図である。 同、凍結管作業基地を示す部分拡大断面図（図１におけるII−II線視図）である。 同、一般部を示す部分拡大断面図（図１におけるIII−III線視図）である。 同、他の実施形態における凍結管作業基地を示す部分拡大断面図である。 従来のシールドルーフ工法の概要を示す図である。 同、断面図である。 同、凍結工程を示す部分拡大図である。 同、覆工壁を施工した状態を示す部分拡大図である。

図１〜図３を参照して本発明のシールドルーフ工法の実施形態を説明する。本実施形態は図５〜図８に示した従来のシールドルーフ工法を基本としつつ凍結工程に改良を加えたものである。

従来工法における凍結工程は図７に示したように全てのルーフシールドトンネル４内に貼り付け凍結管７を設けるとともに全てのルーフシールドトンネル４から周囲地盤に向けて放射凍結管８を打設し、それら貼り付け凍結管７と放射凍結管８とによって各ルーフシールドトンネル４の周囲に凍土５を造成して覆工壁６を施工していたのであるが、本実施形態では貼り付け凍結管７は設けるものの放射凍結管８は省略し、それに代えて要所に凍結管を打設するための打設基地１０を先行施工して、そこからルーフシールドトンネル４間にそれらルーフシールドトンネル４の軸方向に沿う軸方向凍結管１１を設けることを主眼とする。

具体的には、図１に示すようにルーフシールドトンネル４を施工した後にその軸方向所定位置（すなわち構築するべき地中空洞３の軸方向所定位置）に打設基地１０を先行施工し、図２〜図３に示すようにその打設基地１０から各ルーフシールドトンネル４の間の地盤に対してその軸方向に沿って軸方向凍結管１１を打設するようにしている。
打設基地１０の設置位置は構築するべき地中空洞３の規模や形態も考慮して、ルーフシールドトンネル４の全長にわたって軸方向凍結管１１を効率的に施工し得るように適宜設定すれば良いが、図示例では間隔をおいて２個所の打設基地１０を設定し、一方の打設基地（図示右側：掘進方向手前側）１０からはその前方および後方に向けてそれぞれ軸方向凍結管を打設し、他方の打設基地（図示左側：掘進方向前方側）からは前方に向けて軸方向凍結管を打設する。

上記の打設基地１０は、図２に示すように隣り合うルーフシールドトンネル４間の地盤を掘削して形成した作業空洞１２を利用するのであるが、そのような打設基地４としての作業空洞１２を掘削するに際しては周囲地盤を予め固結する必要があるから、本実施形態では作業空洞１２の掘削予定位置の周囲地盤を予め凍結工法により凍結して凍土５を造成してからその内側を掘削するようにしている。
すなわち、打設基地１０を施工するべき位置においては、各ルーフシールドトンネル４から周囲地盤に打設基地１０を施工するための短尺の放射凍結管１３を打設し、それら放射凍結管１３によってルーフシールドトンネル４間の周囲地盤を凍結させたうえで、各ルーフシールドトンネル４のセグメントを解体してそれらの間の地盤を掘削し、そこに作業空洞１２を確保して打設基地４として使用するようにしている。
なお、ルーフシールドトンネル４のセグメントの解体に際してはその内部に支保工１４を設けて補強すると良い。

そのようにして打設基地１０を先行施工した後、打設基地１０の内部からルーフシールドトンネル４間の地盤に対してその軸方向に向けて複数（図示例では上下３本ずつ前６本）の軸方向凍結管１１を打設して図３に示すように各ルーフシールドトンネル４間に軸方向凍結管を配設し、それら軸方向凍結管１１および各ルーフシールドトンネル４内に設けた貼り付け凍結管７によって各ルーフシールドトンネル４の周囲地盤を凍結して凍土５を造成する。

以上により従来と同様にルーフシールドトンネル４の周囲に安定な凍土５を造成できるから、以降は従来工法と同様に隣り合っているルーフシールドトンネル４間を掘削して覆工壁６を施工していき、また、最終的には打設基地１０として使用した作業空洞１２内にも同様に覆工壁６を施工し、全てのルーフシールドトンネル４どうしを連続する一連の覆工壁６の全体を施工した後に、その内側を掘削して地中空洞３を構築すれば良い。

上記工法によれば、従来工法と同様に多数のルーフシールドトンネル４による先受工（シールドルーフ）と、それらの間に凍結工法によって造成した凍土５によって周囲地盤を安定に支保しつつ大断面の地中空洞３を効率的に施工可能であることはもとより、従来工法における多数の放射凍結管８に代えて少数の軸方向凍結管１１を設けるのみで良いので、打設基地１０の施工やそのための短尺の放射凍結管１３を設ける必要はあるものの、凍結工程全体としては充分な簡略化と合理化を図ることができ、その分の工費削減と工期短縮を充分に図ることができる。

なお、軸方向凍結管１１としては鋼管を用いることができ、その場合は軸方向凍結管１１としての鋼管を打設する際にそれに先進ボーリングの機能や先受工としての機能を持たせることができる。したがって、その鋼管を打設することで地盤状況の確認ができ、仮に周囲地盤が凍結させるまでもない程度に充分に安定であることが確認できた場合や、鋼管を先受工として機能させることで充分であることが確認できたような場合には、後段の凍結工程を軽減ないし省略するようなことも可能である。

以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで本発明の好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態のように道路トンネルにおける分岐合流部を構築する場合に適用するのみならず、大規模な地中空洞を構築する場合全般に適用できるものであって、打設基地の位置や軸方向凍結管の所要本数をはじめとして具体的な工程や細部の構成・仕様は、構築するべき地中空洞の形状・寸法や地盤状況その他の諸条件を考慮して最適設計すれば良いことは言うまでもない。
たとえば、上記実施形態では打設基地１０の先行施工に際してその周囲を凍結工法により凍土を造成するようにし、そのための短尺の放射凍結管１３を施工するようにしたが、それに代えて薬液注入工法により打設基地１０の周囲地盤を固結させることでも良い。その場合は図４に示すように打設基地１０の施工予定位置において各ルーフシールドトンネル４内から周囲地盤に対して各種の薬液を注入して固結せしめて所要領域に安定な地盤改良体１５を造成し、その内側を掘削して形成した作業空洞１２を作業基地として使用すれば良い。

１ 本線トンネル
２ ランプトンネル
３ 地中空洞（分岐合流部）
４ ルーフシールドトンネル
５ 凍土
６ 覆工壁
７ 貼り付け凍結管
１０ 打設基地
１１ 軸方向凍結管
１２ 作業空洞
１３ 放射凍結管
１４ 支保工
１５ 地盤改良体

Claims (3)

1. 地中を掘削して地中空洞を構築するに際し、構築するべき地中空洞の輪郭に沿って先受工となる複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工し、該ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結したうえで掘削して隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、
   前記ルーフシールドトンネルの周囲地盤の凍結に際しては、各ルーフシールドトンネルの内面に貼り付け凍結管を設けるとともに、前記ルーフシールドトンネルの軸方向要所において隣り合っている他のルーフシールドトンネルとの間の地盤を固結して掘削することにより打設基地としての作業空洞を先行施工し、該打設基地から隣り合っている双方のルーフシールドトンネル間の地盤に対してそれらルーフシールドトンネルの軸方向に沿う軸方向凍結管を打設し、前記貼り付け凍結管および前記軸方向凍結管によって各ルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結することを特徴とするシールドルーフ工法。
2. 請求項１記載のシールドルーフ工法であって、
   前記打設基地としての地中空洞を先行施工するに際して隣り合うルーフシールドトンネル間の地盤の固結に際しては凍結工法を採用し、双方のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤に放射凍結管を打設して該放射凍結管により周囲地盤を凍結することを特徴とするシールドルーフ工法。
3. 請求項１記載のシールドルーフ工法であって、
   前記打設基地としての地中空洞を先行施工するに際して隣り合うルーフシールドトンネル間の地盤の固結に際しては薬液注入工法を採用し、双方のルーフシールドトンネル内からその周囲地盤に薬液を注入して周囲地盤を固結することを特徴とするシールドルーフ工法。

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