JP2012188901A - トンネル施工方法及びトンネル施工システム - Google Patents

Abstract

【課題】並行して延びる２つのトンネル間の距離が近い場合であっても、一方のトンネルを変形させることなくもう一方のトンネルを形成することができるトンネル施工方法及びトンネル施工システムを提供する。
【解決手段】地中を掘削しつつ内壁面を形成して第１のトンネルを形成する工程と、第１のトンネルの形成後、第１のトンネルに沿って地中を掘削しつつ内壁面を形成して第２のトンネルを形成する工程と、少なくとも第２のトンネルの掘削領域と対応する第１のトンネルの領域において、第１のトンネルの内壁面を両端が押圧するように台車３に載置した突っ張り部材２を設置する工程と、第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い、台車３の走行させて突っ張り部材２を移動させる工程とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル施工方法及びトンネル施工システムに関するものである。

一般的に、鉄道や道路などを地下に走らせるためのトンネルとして、上下線を別々にして並行して延びている２つのトンネルを形成している（例えば、特許文献１）。このような２つのトンネルの施工を１台のシールドマシンで済ませるために、まず一つ目のトンネルを施工し、その後、Ｕターンして二つ目のトンネルを施工する工法が一般的に採用されている。

特開平６−２４０９９０号公報

従来、この隣接する２つのトンネル間の距離は、少なくとも各トンネルの直径以上であったために特に問題は起こっていなかったが、並行する２つのトンネル間の距離を縮めたいという要望が近年出てきている。しかしながら、２つのトンネル間の距離を近くする、特に、２つのトンネル間の距離をトンネルの直径よりも小さくする場合は、二つ目のトンネルを掘削している際に、最初に掘削した一つ目のトンネルが二つ目のトンネルの掘削の影響によって大きな負荷を受けて変形してしまう可能性がある。そこで、本発明は、２つのトンネル間の距離が近い場合であっても、一方のトンネルを変形させることなくもう一方のトンネルを形成することができるトンネル施工方法及びトンネル施工システムを提供することを課題とする。

本発明に係るトンネル施工方法は、並行して延びる２つのトンネルの施工方法であって、地中を掘削しつつ内壁面を形成して第１のトンネルを形成する工程と、前記第１のトンネルの形成後、前記第１のトンネルに沿って地中を掘削しつつ内壁面を形成して第２のトンネルを形成する工程と、少なくとも前記第２のトンネルの掘削領域と対応する前記第１のトンネルの領域において、前記第１のトンネルの前記内壁面を両端が押圧するよう突っ張り部材を設置する工程と、前記第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い、前記突っ張り部材を移動させる工程と、を含んでいる。

このトンネル施工方法では、第２のトンネルを掘削する際に、その掘削領域と対応する第１のトンネル内の領域において突っ張り部材を設置しているため、既に形成された第１のトンネルが第２のトンネルの掘削の影響を受けて変形することを防止することができる。また、第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い突っ張り部材も移動させるために、第１のトンネルの全長に亘って突っ張り部材を設置する必要が無い。なお、この突っ張り部材は、第２のトンネルの掘削が停止しているときに移動させることが好ましい。

上記突っ張り部材は、両端部を揺動可能とすることが好ましい。これによれば、トンネルの内壁面の形状に合わせて突っ張り部材の両端部を揺動させて内壁面を概ね均等に押圧することができる。

また、上記突っ張り部材は、両端部に前記内壁面を押圧するローラが形成されており、突っ張り部材は、ローラが内壁面を押圧しながら移動可能となるように構成することができる。なお、この場合は、突っ張り部材は、第２のトンネルの掘削が停止しているときだけでなく、第２のトンネルの掘削中にも移動することができ、その移動速度は、第２のトンネルの掘削速度とほぼ同じにすることが好ましい。

また、上記突っ張り部材は、第１のトンネル内に敷設されたレール上を走行する台車上に設置され、この台車によって移動されるように構成することができる。

また、本発明に係るトンネル施工システムは、並行して延びる第１及び第２のトンネルをこの順に形成するためのトンネル施工システムであって、既に掘削された第１のトンネルの内壁面を両端が押圧するように設置された突っ張り部材と、第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い前記突っ張り部材を移動させる移動手段と、を備えている。

このトンネル施工システムでは、既に掘削された第１のトンネルの内壁面に突っ張り部材を設置しているため、第２のトンネルを掘削する際に第１のトンネルに加わる負荷によって第１のトンネルが変形することを防止することができる。また、第２のトンネルの掘削の進行に伴い突っ張り部材を移動させる移動手段をさらに備えているために、第１のトンネルの全長に亘って突っ張り部材を設置する必要が無くなる。なお、移動手段による突っ張り部材の移動は、第２のトンネルの掘削が停止している間に行うことが好ましい。

上記トンネル施工システムにおいて、突っ張り部材は、両端部が揺動可能であることが好ましい。これによれば、トンネル内壁面の形状に合わせて突っ張り部材の両端部を揺動させて内壁面を概ね均等に押圧することができる。

また、上記突っ張り部材の両端部に内壁面を押圧するローラを形成し、突っ張り部材のローラが内壁面を押圧しながら移動可能とするように構成することができる。なお、この場合は、突っ張り部材は、第２のトンネルの掘削が停止しているときだけでなく、第２のトンネルの掘削中にも移動することができ、その移動速度は、第２のトンネルの掘削速度とほぼ同じにすることが好ましい。

また、上記移動手段は、第１のトンネル内に敷設されたレール上を走行する台車であり、突っ張り部材は、台車上に設置されるような構成とすることができる。

本発明によれば、２つのトンネル間の距離が近い場合であっても、一方のトンネルを変形させることなくもう一方のトンネルを形成することができるトンネル施工方法及びトンネル施工システムを提供することができる。

図１は本発明に係るトンネル施工システムの実施形態を示す正面図である。 図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３は本実施形態に係る突っ張り部材の詳細図である。 図４は本実施形態に係る押圧部の詳細を示す図である。 図５は本実施形態に係る台車の側面図である。 図６は本実施形態に係る台車の正面図である。 図７は本発明に係るトンネル施工システムの変形例を示す正面図である。

以下、本発明に係るトンネル施工システム及びこれを用いたトンネル施工方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すように、トンネル施工システム１は、既にシールドマシンなどを使用したシールド工法などによって形成された第１のトンネルＴ内に設置されており、突っ張り部材２と、突っ張り部材２が載置された台車３と、台車３の走行をガイドするためのレール４と、トンネルＴ内に横架されてレール４を支持する複数のH鋼５と、から主に構成されている。なお、台車３が、本発明の移動手段に相当する。また、第１のトンネルＴの内壁面は、複数の円弧状からなるセグメントＳで構成されている。このセグメントＳは、特に限定されるものではないが、例えば鉄筋コンクリート製、鋼製、鋳鉄製などとすることができる。また、レール４を支持するＨ鋼５は、トンネルＴの径方向に延びて横架されており、トンネルＴの軸方向に所定間隔をあけて複数設置されている。

突っ張り部材２は、図３に詳細を示すように、ロッド２１と、ロッド２１の両端に設けられた押圧部２２と、ロッド２１を伸縮させるためのシリンダ２３とから主に構成されている。ロッド２１は、ガイド用ケーシング２１１と、先端が突出するようにケーシング２１１内に摺動可能に収容された２つのロッド本体２１２とから構成されている。

ケーシング２１１の両端から突出した各ロッド本体２１２の先端には、押圧部２２が設けられている。この各押圧部２２は、図４に詳細に示すように、基台部２２１と複数（本実施形態では６つ）の揺動部２２２とから主に構成されており、基台部２２１がロッド本体２１２の先端に取り付けられている。各揺動部２２２は、ボルトＢ１及びボルトＢ１の先端に設けられたボールジョイントJを介して基台部２２１に接続されている。このため、各揺動部２２２は、ボルトＢ１を回転させることでその突出量を調整することができ、また、各揺動部２２２はボールジョイントJを中心に種々の方向に揺動することができ揺動角度が調整可能に構成されている。このように、揺動部２２２の角度や突出量を調整することができるため、各揺動部２２２をトンネルＴの内壁面に対して均等に押圧させることができる。なお、この揺動部２２２の数は特に限定されるものではなく、２つ以下にしてもよいし、４つ以上としてもよい。

また、ロッド２１を伸縮させる手段として、シリンダ２３が設けられている。シリンダ２３は、ケーシング２１１内の略中央に配置されており、その両端がロッド本体２１２に接続されている。このシリンダ２３を作動させることで、各ロッド本体２１２がケーシング２１１内を摺動し、押圧部２２を内壁面に対して押圧させたり、逆に押圧部２２を内壁面から離間させたりすることができる。

以上のように構成された突っ張り部材２を移動させるための手段として、本実施形態ではレール４上を走行する台車３を採用している。台車３は、図５及び図６に示すように、フレーム３１と、フレーム３１の下部に設けられた複数の走行輪３２と、フレームの上面に設けられたＬ字型である複数の支持部３３とを有している。対向する支持部３３の間において画定される挿入空間Ｓに、上述した突っ張り部材２が挿入される。各支持部３３は、強度を向上させるために、複数のリブ３３１が形成されていることが好ましい。なお、この台車３は減速機付きのモータ３４を駆動源としている。台車３に昇降機構（図示省略）を設けることで、押圧部２２の押圧位置を上下方向に調整することができる。

次に、以上のように構成されたトンネル施工システムによるトンネル施工方法について説明する。

まず、例えばシールドマシンを使用するシールド工法など公知の方法で、地中を掘削しながら掘削した部分にセグメントＳを敷設して第１のトンネルを形成する。そして、目的地まで第1のトンネルを形成すると、そこからＵターンして第1のトンネルと約１〜５ｍ、好ましくは１〜２ｍの間隔をあけて同様の方法で第２のトンネルを施工する。なお、この間隔は特に限定されるものではない。

この第２のトンネルの施工時において掘削を行う前に、まずは、既に施工された第1のトンネルＴ内に上述したトンネル施工システム１を設置する。より詳細には、通常、第１のトンネルの施工時にＨ鋼５が既に設置されているので、このＨ鋼５を利用してこのＨ鋼５上にレール４を敷設し、レール４上に複数台の台車３をそれぞれ連結させて設置する。なお、このレール４は第１のトンネルＴの全長に亘って敷設してもよいが、そうするとレール４のトンネル内への搬入・搬出に手間が掛かるために、少なくとも一日の掘削距離の数倍程度、敷設しておいてもよい。

そして、台車３の各挿入空間Ｓに突っ張り部材２をそれぞれ挿入する。このとき、各突っ張り部材２は、少なくともトンネルの内径よりも小さくなるよう、シリンダ２３を作動させてロッド２１が縮められた状態となっている。ボルトＢ１を回転させることで各揺動部２２２の突出量を調整し、シリンダ２３を作動させてロッド２１を伸ばし各揺動部２２２を内壁面に押圧させる。このとき、各揺動部２２２はボールジョイントJによって基体部２２１に接続されているために、適切な揺動角度で内壁面を押圧する。

また、第１のトンネルＴにおける突っ張り部材２の設置区間は、第２のトンネルにおいて１日に掘削する距離の２倍程度とすることが好ましい。例えば、シールドマシンの一日の掘削距離が約１５ｍであれば、突っ張り部材２の設置区間は、掘削開始場所を基点として掘削の進行方向に約１５ｍ、及び掘削の後退方向に約１５ｍとすることが好ましい。そして、一日分の掘削が終了して第２のトンネルの施工が停止している間に、シリンダ２３を作動させてロッド２１を短くして押圧部２２を内壁面から離間させ、台車３を走行させて突っ張り部材２を移動させる。また台車３を移動させた結果、レール４の終端に近づいてくれば、台車３が搭載されていない部分のレール４を移動させて台車３の移動方向に敷設する。

以上、本実施形態によれば、第２のトンネルを掘削する際に、その掘削領域と対応する第１のトンネル内において複数の突っ張り部材２を設置しているために、第１のトンネルＴが第２のトンネルの掘削の影響を受けて変形したりすることを防止することができる。また、その突っ張り部材２が台車３によって移動可能となっているため、第１のトンネルの全長に亘って突っ張り部材２を設置する必要が無くなり、部材の搬入・搬出時間を短縮化することができ、ひいては工期を短縮することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態の揺動部を図７に示すような構成とすることもできる。この揺動部２２２は、揺動軸Ｐを介して基台部２２１に接続されており、揺動軸Ｐを中心に揺動するように構成されている。なお、揺動部２２２の揺動角度は、先端が揺動部２２２に当接するように基台部２２１に設けられた角度調整ボルトＢ２の突出量によって調整することができ、トンネルＴの内壁面の形状に合わせて角度調整ボルトＢ２を回転させて突出量を適宜調整する。また、揺動部２２２は、回転軸Ｒを中心に回転するローラ２２２１を有している。ローラ２２２１は、中央に行くに従って径が大きくなるように構成されているため、トンネルＴの内壁面をほぼ均等に押圧することが可能になっている。このように揺動部２２２がローラ２２２１を有しているため、突っ張り部材２は、ローラ２２２１がトンネルＴの内壁面を押圧しながら台車３によって移動することができる。なお、シリンダ２３は、上述したように中央部に一つだけ設置するような構成としてもよいし、図７に示したように押圧部２２の基台部２２１とケーシング２１１との間に設けられていてもよい。

１ トンネル施工システム
２ 突っ張り部材
３ 台車（移動手段）
４ レール
Ｔ トンネル

Claims (8)

1. 並行して延びる２つのトンネルの施工方法であって、
   地中を掘削しつつ内壁面を形成して第１のトンネルを形成する工程と、
   前記第１のトンネルの形成後、前記第１のトンネルに沿って地中を掘削しつつ内壁面を形成して第２のトンネルを形成する工程と、
   少なくとも前記第２のトンネルの掘削領域と対応する前記第１のトンネルの領域において、前記第１のトンネルの前記内壁面を両端が押圧するよう突っ張り部材を設置する工程と、
   前記第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い、前記突っ張り部材を移動させる工程と、
   を含む、トンネル施工方法。
2. 前記突っ張り部材は、両端部が揺動可能である、請求項１に記載のトンネル施工方法。
3. 前記突っ張り部材は、両端部に前記内壁面を押圧するローラが形成されており、
   前記突っ張り部材は、ローラが前記内壁面を押圧しながら移動可能である、請求項１又は２に記載のトンネル施工方法。
4. 前記突っ張り部材は、前記第１のトンネル内に敷設されたレール上を走行する台車上に設置される、請求項１から３のいずれかに記載のトンネル施工方法。
5. 並行して延びる第１及び第２のトンネルをこの順に形成するためのトンネル施工システムであって、
   既に掘削された第１のトンネルの内壁面を両端が押圧するように設置された突っ張り部材と、
   第２のトンネルにおける掘削の進行に伴い前記突っ張り部材を移動させる移動手段と、
   を備えた、トンネル施工システム。
6. 前記突っ張り部材は、両端部が揺動可能である、請求項５に記載のトンネル施工システム。
7. 前記突っ張り部材は、両端部に前記内壁面を押圧するローラが形成されており、
   前記突っ張り部材は、ローラが前記内壁面を押圧しながら移動可能である、請求項５又は６に記載のトンネル施工システム。
8. 前記移動手段は、前記第１のトンネル内に敷設されたレール上を走行する台車であり、
   前記突っ張り部材は、前記台車上に設置される、請求項５から７のいずれかに記載のトンネル施工システム。

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