JP2017166189A - 大断面地下空間の施工方法、及び外殻シールド発進基地 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、このような外殻シールド機の地中発進基地として、特許文献2には、既設トンネルのトンネル中心軸に平行な方向を中心軸とした円周方向に沿って延びる矩形断面の円周シールドトンネルを施工し、この円周シールドトンネルを地中発進基地とすることも記載されている。
すなわち、外殻シールド機を発進させるための地中発進基地を矩形断面のシールド掘削機を円周方向に掘進させる施工が困難であり、コストがかかるという問題があった。
また、施工された地中発進基地が矩形断面となることから、周囲から受ける土水圧による外力に対して構造的に不安定となり、その点で改善の余地があった。
上述したように、上記の特許文献2は、道路トンネルの分岐合流部の外側周囲に複数の外殻シールドトンネルを先行させて施工するために、本線シールドトンネルの一部分を切り広げた円周シールド発進基地から、円周シールド機により本線シールドトンネルの外周面に沿って周方向に掘削することでリング状の外殻シールド発進基地を施工する方法である。このため、この特許文献1の方法を、上記のランプシールドトンネル側から外殻シールドトンネルを施工する方法に対してそのまま適用することは難しい。
さらに、大径リング状の外殻シールド発進基地を円周シールド機で施工する際には、円周シールド機を発進させるための円周シールド発進基地が必要であるが、これを地上から施工することは用地上の制約があり難しい。仮に地上から施工できたとしても、地上から大深度の立坑を掘削する必要があり、施工規模が大規模になるおそれがある。このため、ランプシールドトンネル側から外殻シールドトンネルを施工する場合などにおいて、非開削で施工することのできるコンパクトで合理的な構造の円周シールド発進基地が求められていた。
また、本発明では、円周シールドトンネルが構造的に安定した円形断面であり、地盤の土水圧に対しても構造的に有利であり、例えばセグメントの厚さを小さく抑えることも可能となり、コストを低減できる。
外殻シールドトンネル13は、図1に示すように、所定の到達位置まで外殻シールド機14を掘進させることにより施工される。
急曲線シールド掘削機2は、推進ジャッキ24の伸縮ストロークがトンネル線形(円周シールドトンネル10の線形)に合わせて曲線外周10b側が曲線内周10a側よりも長く設定され、かつスキンプレート20がトンネル線形に合わせて二つ折りに屈曲された構成となっている。このような構成のシールド掘削機とすることで、急曲線のトンネル線形であってもスキンプレート20を掘削した地山に接触させずに掘進することができる。
外周隔壁21Aにおける曲線外周10bの部分には、トンネル径方向の外側に向けて突出可能な可動ソリ211が設けられている。この可動ソリ211は、突出端面211aを突出させて地山に押し付けることで、急曲線シールド掘削機2が曲線の外側に向かおうとする力の反力を地山に取りながら掘進することができる。
そして、推進ジャッキ24は、伸長ストロークが曲線内周10a側が曲線外周10b側よりも短くなるように設定されている。
エレクタ装置25は、セグメント103を着脱自在に把持する把持部251aを有する把持装置251と、把持装置251を上下に移動させる上下シリンダ254と、把持装置251を前後方向にスライドさせるスライドジャッキ(図示省略)と、を備えている。
本実施の形態の地中拡幅部1の施工方法は、図1及び図2に示すように、本線シールドトンネル11及びランプシールドトンネル12の周囲において円周方向Eに沿って2本の円周シールドトンネル10A、10Bを互いに間隔をあけて施工する工程と、隣り合う2本の円周シールドトンネル10A、10B同士の間を連結する複数の連絡坑102、102、…を円周方向Eに沿って間隔をあけて施工する工程と、2本の円周シールドトンネル10A、10B及び複数の連絡坑102を地中発進基地15として複数の外殻シールドトンネル13、13、…を掘進する工程と、を有している。
先ず、図8及び図9(a)に示すように、ランプシールドトンネル12の一部に2本の円周シールドトンネル10A,10Bの発進基地(以下、「円周シールドトンネル発進坑101」という)を設ける。そして、円周シールドトンネル発進坑101を施工するにあたって、この円周シールドトンネル発進坑101の施工領域の周囲の地盤を凍結工法により凍土壁100(地盤改良部)を形成する地盤改良を行う。
また、図8に示すように、必要に応じてランプシールドトンネル12からも前記施工領域の周囲の地盤に凍結管105を配設して地盤改良を行うようにしてもよい(図2参照)。
円周シールドトンネル発進坑101の大きさは、図1及び図2に示すように、2本の円周シールドトンネル10A、10Bのそれぞれを掘進する急曲線シールド掘削機2が所定の離間をあけて配置することが可能な大きさに設定されている。
このようにして、1本目の第2円周シールドトンネル10Bが設けられ、この施工された第2円周シールドトンネル10Bに沿うようにして同様の手順により2本目の第1円周シールドトンネル10Aを施工する。
なお、地中発進基地15は、図6に示すように、各連絡坑102が2本の円周シールドトンネル10A、10Bの内部に通じているので、トンネル軸方向Xに沿って直線状に連通される空間Rを有することになる。この空間Rを使用して、外殻シールド機14(図5参照)の発進基地として利用される。本実施の形態の場合は、第1円周シールドトンネル10Aが外殻シールド機14の発進部となり、第2円周シールドトンネル10Bが資材搬入部となる。そのため、第1円周シールドトンネル10Aは完成した外殻シールド機14を搬入でき、かつ発進できる大きさとされる。また、地中発進基地15における外殻シールド機14の発進部分の壁面(切羽)は、カッタで切削可能な材料により施工しておく。
次いで、図12(a)に示すように、地中到達部において例えば鉄筋コンクリート製の第2褄壁18を設ける。具体的には、本線シールドトンネル11の周囲を地盤改良し、本線シールドトンネル11の一部からアクセスすることにより複数の外殻シールドトンネル13が到達する地中到達部との間に第2褄壁18を構築する。
なお、第1褄壁17及び第2褄壁18は、鉄筋コンクリート製であることに限定されることはなく、例えば凍結工法や薬液注入工法等によって形成される地盤改良壁であってもかまわない。
図1及び図2に示すように、本実施の形態では、複数の外殻シールドトンネル13、13、…によって外殻覆工体1Aを構築する際に、円周方向Eに沿って延びる2本の円周シールドトンネル10A、10Bを複数の連絡坑102で連結することにより形成される部分を外殻シールドトンネル13の地中発進基地15として使用することができる。円周シールドトンネル10A、10Bは、一般的な円形断面の急曲線シールド掘削機2を円周方向Eに沿って掘進させることで施工することができ、また円周シールドトンネル10A、10B同士を水平方向に掘削することによって連結することで外殻シールドトンネル13の発進基地としての必要空間を確保することができる。
したがって、従来のような矩形断面のシールド掘削機を用いた場合に比べて施工が簡単になり、コストの低減を図ることができる。
しかも、この場合には、図8に示すように、ランプシールドトンネル12から外方に向けて発進される推進機16を使用することで、円周シールドトンネル発進坑101として必要な所望の領域において凍土壁100を効率よく施工することができる。
例えば、本実施の形態では、ランプシールドトンネル12が先行し、このランプシールドトンネル12に対して後から本線シールドトンネル11が分岐合流部に到達する施工を対象としているが、このような施工に限定されることはない。例えば本線シールドトンネル11が先行し、この本線シールドトンネル11に対して後からランプシールドトンネル12が分岐合流部に到達する場合でも、本線シールドトンネル11が未だ掘進中であれば、上述した特許文献2(特開2014−43738号公報)のように本線シールドトンネル11側に外殻シールド発進基地(地中発進基地15)を設けるとすれば、本線シールドトンネル11の掘進に伴う運搬作業等と外殻シールドトンネル発進基地の構築作業、外殻シールド機14の運搬作業等が錯綜し、工期、安全面で問題が生じる虞があり、本発明を用いることが有効である。
このように、本線シールドトンネル11、ランプシールドトンネル12のどちらのシールドトンネルが先行した場合であっても、必ず外殻覆工体1Aで囲まれた部分に両シールドトンネルが配置された状態で褄壁を構築してから掘削する。なお、褄壁を構築してからどちらかのシールドトンネルが到達するようなことは、褄壁を削るという無駄な作業が発生することになり、また削った境界部の止水も行う必要があるため好ましくない。
そして、円周シールドトンネル10の施工本数として、本実施の形態では2本としているが、3本以上の円周シールドトンネル10を互いに間隔をあけて施工して連絡坑102で連結するようにしてもよい。
1A 外殻覆工体
2 急曲線シールド掘削機
10、10A、10B 円周シールドトンネル
10a 曲線内周
10b 曲線外周
11 本線シールドトンネル(本設シールドトンネル)
12 ランプシールドトンネル(本設シールドトンネル)
13 外殻シールドトンネル
14 外殻シールド機
15 地中発進基地(外殻シールド発進基地)
16 推進機(改良用掘進機)
17 第1褄壁
18 第2褄壁
100 凍土壁(地盤改良部)
101 円周シールドトンネル発進坑
102 連絡坑
103 セグメント
E 円周方向
X トンネル軸方向
Claims (7)
- 地中を掘削して2本の本設シールドトンネルの分岐合流部をなす地中拡幅部を施工する際に、該地中拡幅部の掘削予定位置の外側に、予め複数の外殻シールドトンネルをトンネル周方向に配列した状態で施工することにより、それら外殻シールドトンネルによって前記掘削予定位置を取り囲む外殻覆工体を構築し、該外殻覆工体の内側を掘削する大断面地下空間の施工方法であって、
2本の本設シールドトンネルの周囲において、一方の前記本設シールドトンネルのトンネル軸方向に平行な方向を中心軸とした円周方向に沿って複数の円形断面の円周シールドトンネルを互いに間隔をあけて並行に施工する工程と、
隣り合う前記円周シールドトンネル同士の間を連結する複数の連絡坑を前記円周方向に沿って間隔をあけて施工する工程と、
前記複数の円周シールドトンネル及び前記複数の連絡坑を地中発進基地として前記複数の外殻シールドトンネルを掘進する工程と、
を有することを特徴とする大断面地下空間の施工方法。 - 前記2本の本設シールドトンネルのうち一方の本設シールドトンネルの一部の周囲に地盤改良部を形成する工程と、
前記地盤改良部において前記円周シールドトンネルを発進させるための円周シールドトンネル発進坑を構築する工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の大断面地下空間の施工方法。 - 前記円周シールドトンネルを並行に2本施工して前記複数の連絡坑を設けた後に、一方の円周シールドトンネルを外殻シールドトンネル発進坑とし、他方の円周シールドトンネルを資材搬入坑とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の大断面地下空間の施工方法。
- 前記複数の外殻シールドトンネル同士を前記円周方向に連結して前記外殻覆工体を形成する工程と、
前記円周シールドトンネルによって囲まれる内側に第1褄壁を設ける工程と、
前記外殻シールドトンネルの到達部に第2褄壁を設ける工程と、
前記外殻覆工体、前記第1褄壁、及び前記第2褄壁によって囲まれる内側を掘削する工程と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の大断面地下空間の施工方法。 - 前記地盤改良部は、前記一方の本設シールドトンネルから外方に向けて発進される改良用掘進機から施工されることを特徴とする請求項4に記載の大断面地下空間の施工方法。
- 地中を掘削して2本の本設シールドトンネルの分岐合流部をなす地中拡幅部を施工する際に、該地中拡幅部の掘削予定位置の外側に、予め複数の外殻シールドトンネルをトンネル周方向に配列した状態で施工することにより、それら外殻シールドトンネルによって前記掘削予定位置を取り囲む外殻覆工体を構築し、該外殻覆工体の内側を掘削する大断面地下空間の施工方法に用いる外殻シールド発進基地であって、
2本の本設シールドトンネルの周囲において、一方の前記本設シールドトンネルのトンネル軸方向に平行な方向を中心軸とした円周方向に沿って複数の円形断面の円周シールドトンネルが互いに間隔をあけて並行に設置され、
隣り合う前記円周シールドトンネル同士の間を連結する複数の連絡坑が前記円周方向に沿って間隔をあけて設置され、
前記複数の円周シールドトンネル及び前記複数の連絡坑を、前記複数の外殻シールドトンネルを掘削する外殻シールド機の地中発進基地とすることを特徴とする外殻シールド発進基地。 - 前記外殻シールド機の発進部分の壁面は、該外殻シールド機で切削可能な材料で構成されていることを特徴とする請求項6に記載の外殻シールド発進基地。
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