JP2020109251A - 外郭躯体及び外郭躯体構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強固な外郭躯体を構築する。【解決手段】地下構造物の外郭躯体は、先行外殻１３Ａを有する先行シールドトンネル１３と、先行シールドトンネル１３の先行外殻１３Ａが切削された状態で先行シールドトンネル１３に重ねられた、後行外殻１４Ａを有する後行シールドトンネル１４と、先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４に打設されて、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａの一部に形成された開口を通じ一体化している第一コンクリートと、先行シールドトンネル１３内に設置された、型鋼を有する支持ユニット４０と、先行外殻１３Ａと第一コンクリートとの間に配置された第二コンクリートと、を備える。【選択図】図２５

Description

本発明は、地下構造物の外郭躯体及び地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法に関する。

特許文献１及び２には、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域等に、大断面トンネルを施工する方法が記載されている。この方法は、まず、先行シールドトンネルを構築した後、先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築する。次に、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルを連結してなる外郭躯体を構築する。外郭躯体の構築では、後行シールドトンネルを構築する前に先行シールドトンネル内にコンクリートを打設しておき、後行シールドトンネルが構築された後に後行シールドトンネル内にコンクリートを打設する。これにより、先行シールドトンネル内に打設したコンクリートと後行シールドトンネル内に打設したコンクリートとを接続して、外郭躯体としている。その後、外郭躯体の内周側領域を掘削して地下空洞を形成する。

特開２０１５−１０５５１３号公報 特開２０１６−１５３６０１号公報

特許文献１及び２に記載された方法では、先行シールドトンネル内に打設するコンクリートと後行シールドトンネル内に打設するコンクリートとが別のタイミングで打設されるため、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に、コンクリートの打継目（界面）が形成される。打継目は、地下水等の通り道となりやすく、耐久性を低下させる要因となることから、打継目には、水密性及び耐久性を向上させる処理を行う必要がある。このため、打継目が多くなるほど、工数及び工費が増大するという問題がある。

そこで、本発明は、強固な外郭躯体及び強固な外郭躯体を構築することができる外郭躯体構築方法を提供することを目的とする。

本発明に係る外郭躯体構築方法は、地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルにコンクリートを打設してなる外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、先行シールドトンネル構築工程では、先行外殻内の、外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、当該外郭躯体予定領域を後行シールドトンネル構築工程で切削する切削予定領域を含む側部と切削予定領域を含まない中央部とに区分する隔壁と、隔壁を支持する支柱と、を設置するとともに、外郭躯体予定領域内の、隔壁で区分された切削予定領域側の領域に、後行シールドトンネル構築工程で切削可能な切削可能充填材を打設し、後行シールドトンネル構築工程では、先行シールドトンネルの先行外殻及び切削可能充填材を切削して後行シールドトンネルを構築し、外郭躯体構築工程では、後行シールドトンネルの後行外殻の一部、先行シールドトンネル内の切削可能充填材、及び隔壁を撤去して、先行シールドトンネルの外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化する。

この外郭躯体構築方法では、外郭躯体構築工程で、後行外殻の一部、切削可能充填材、及び隔壁を撤去すると、隣り合う先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとが連通するため、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化することができる。これにより、シールドトンネル毎にコンクリートを打設して外郭躯体を構築する場合に比べて、外郭躯体に形成される打継目を少なくすることができるため、工数及び工費を低減することができる。

支柱は先行外殻を内周側から支持してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、先行シールドトンネルの先行外殻内に当該先行外殻を内周側から支持する支柱を設置するため、後行シールドトンネル構築工程で先行外殻を切削しても、先行外殻が変形するのを抑制することができる。

先行シールドトンネル構築工程では、先行外殻内の、支柱の一端部と先行外殻との間の領域にコンクリートを打設してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、支柱の一端部と先行外殻との間の領域にコンクリートを打設するため、先行シールドトンネルの剛性を高めつつ、支柱により先行外殻を効率的に支持することができる。

後行シールドトンネル構築工程では、先行シールドトンネルの両側において、当該先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネルの両側において当該先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築するため、外郭躯体構築工程で、先行シールドトンネルに打設されるコンクリートとその両側に配置される後行シールドトンネルに打設されるコンクリートとを一体化することができる。これにより、外郭躯体に形成される打継目を更に少なくすることができる。

先行シールドトンネル構築工程では、隔壁として、一方の切削予定領域を含む側部を区分する第一隔壁と、他方の切削予定領域を含む側部を区分する第二隔壁と、を設置し、支柱として、第一隔壁を支持する第一支柱と、第二隔壁を支持する第二支柱と、を設置してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、第一支柱に支持された第一隔壁と第二支柱に支持された第二隔壁との間に空洞が形成されるため、外郭躯体構築工程で、後行外殻の一部、切削可能充填材、及び隔壁を撤去することで、先行シールドトンネルとその両側に配置される後行シールドトンネルとを連通することができる。しかも、先行シールドトンネル構築工程におけるコンクリート及び切削可能充填材の打設量を低減することができる。

後行外殻は、後行シールドトンネルの周方向に延びる主桁と、主桁に支持されて後行外殻の内外を区分するスキンプレートと、を有し、外郭躯体構築工程では、スキンプレートを取り外すことで、先行シールドトンネル内の外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとを連通してもよい。この外郭躯体構築方法では、後行外殻のスキンプレートを取り外すことで先行シールドトンネル内の外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとを連通する開口を形成することができるため、この開口を通じて、先行シールドトンネルに打設されるコンクリートと後行シールドトンネルに打設されるコンクリートとを一体化させることができる。

本発明に係る外郭躯体は、地下構造物の外郭躯体であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルと、先行シールドトンネルと重なるとともに後行外殻を有する後行シールドトンネルと、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルに打設されて一体化したコンクリートと、を備え、先行シールドトンネルの先行外殻が切削された状態で先行シールドトンネルに後行シールドトンネルが重ねられており、先行シールドトンネルに打設されたコンクリートと後行シールドトンネルに打設されたコンクリートとは、後行シールドトンネルの後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化している。この外郭躯体では、互いに重ねられた先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されたコンクリートが、後行シールドトンネルの後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化しているため、シールドトンネル毎にコンクリートが打設されてなる外郭躯体に比べて、外郭躯体に形成される打継目を少なくすることができる。これにより、外郭躯体を構築するための工数及び工費を低減することができる。また、一体性に優れた強固な外郭躯体を構築できる。

本発明によれば、強固な外郭躯体を構築することができる。

実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 シールドトンネルの外殻の構造を示す図である。 図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 先行外殻の後行シールドトンネルと重なる部分の構造を示す断面図である。 外郭躯体の一部を示す断面図である。 発進基地構築工程を説明するための模式図である。 図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 先行シールドトンネル延伸工程を説明するための模式図である。 図１０に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 図１０に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。 先行シールドトンネル内の領域を説明するための断面図である。 先行シールドトンネル充填工程を説明するための断面図である。 先行シールドトンネルの内部構造を示す断面図である。 支持ユニットを示す斜視図である。 図１６に示すＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図である。 図１７に示すＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における断面図である。 支持ユニットの配置を説明するための断面図である。 切削された先行シールドトンネルの内部構造を示す断面図。 後行シールドトンネル構築工程を説明するための模式図である。 図２１に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線における断面図である。 図２１に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩＩ線における断面図である。 外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。 外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。 支持ユニットの隔壁を取り外した状態を示す断面図である。 外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。 外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。 褄壁構築工程を説明するための模式図である。 掘削工程を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、外郭躯体構築方法及び外郭躯体の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係る外郭躯体構築方法を、既設の本線シールドトンネルに新設の支線シールドトンネルを合流させるために、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に本線シールドトンネル及び支線シールドトンネルの双方を囲む大断面トンネルを施工する方法に適用したものである。また、本実施形態に係る外郭躯体は、このような方法により施工された大断面トンネルの外郭躯体である。但し、本発明の外郭躯体構築方法及び外郭躯体は、このような大断面トンネルの施工方法及び大断面トンネルに適用されるものに限定されない。全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

まず、地下構造物について説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態に係る地下構造物１は、本線シールドトンネル２と支線シールドトンネル３との合流領域に施工された、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲む大断面トンネルである。地下構造物１の内部には、地下構造物１の軸線方向に延びる地下空洞４が形成されており、地下構造物１は、複数のシールドトンネル１１を連結してなる地下空洞４の外郭躯体１２を備えている。

シールドトンネル１１は、公知のシールド掘進工法又はシールド推進工法により施工されたトンネルである。すなわち、シールドトンネル１１は、シールド掘進機で地中を掘進しながら、シールド掘進機の後方でトンネルの壁面となるセグメントを組み立てていくことや、シールド掘進機を推進管により推力を得て掘進して、推進管を組み立てていくことにより構築されるトンネルである。つまり、シールドトンネル１１は、シールド掘進機を掘進して組み立てられたセグメントや掘進に伴い組み立てられた推進管によりトンネル覆工体またはトンネル躯体を構築することで延伸される。シールド掘進機を掘進して組み立てられたセグメント及び掘進に伴い組み立てられた推進管は、シールドトンネル１１の外殻１１Ａとなる。地下構造物１では、地下構造物１の一方端部１ａ（図１における右上側の端部）と他方端部１ｂ（図１における左下側の端部）との間において、軸方向に延伸される複数のシールドトンネル１１が、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲むように、周方向に配置されている。

図４及び図５に示すように、外殻１１Ａは、複数のセグメント３０を周方向にリング状に組立てたセグメントリングがトンネル軸方向に複数連結されたものにより構築される。外殻１１Ａを構成するセグメント３０は、主桁３１と、継手板３２と、スキンプレート３３と、を備える。主桁３１は、シールドトンネル１１の周方向に延びる部材であり、シールドトンネル１１の軸方向に所定の長さを有する。主桁３１は、例えば型鋼等の鋼材により構成されており、外殻１１Ａの構造物として機能する。継手板３２は、シールドトンネル１１の軸方向に延びる部材であり、シールドトンネル１１の軸方向に所定の長さを有する。隣り合うセグメント３０の継手板３２は互いに接続可能で、周方向に複数のセグメント３０が接続されて周方向に閉じたリング状のセグメントリングとなる。継手板３２は、例えば板状の鋼材により構成されている。継手板３２の間には、継手板と平行に延びる１又は複数のリブが設けられている。スキンプレート３３は、シールドトンネル１１の外周面をなす部材である。スキンプレート３３は、主桁３１の外周側に連結されて、シールドトンネル１１の内空側と地山とを区分している。セグメントリングの主桁３１と隣り合うセグメントリングの主桁３１とは互いに接続可能で、トンネル軸方向に複数のセグメントリングが接続されてシールドトンネル１１を構成する。主桁３１と隣り合う主桁３１、継手板３２と隣り合う継手板３２との接続は、例えば、ボルト締めにより行うことができる。スキンプレート３３は、例えば円弧状断面を有する曲板状の鋼材により構成されており、外殻１１Ａと地山を区分する隔壁として機能する。

図１〜図３に示すように、複数のシールドトンネル１１は、複数のシールドトンネル１１のうちの一部のシールドトンネル１１である先行シールドトンネル１３と、複数のシールドトンネル１１のうちの残りのシールドトンネル１１である後行シールドトンネル１４と、により構成される。先行シールドトンネル１３の外殻１１Ａを、先行外殻１３Ａといい、後行シールドトンネル１４の外殻１１Ａを、後行外殻１４Ａという。なお、先行外殻１３Ａ及び後行外殻１４Ａは、図４及び図５に示すように、複数のセグメント３０により構築される。

先行シールドトンネル１３は、一方端部１ａから他方端部１ｂまで延伸されている。後行シールドトンネル１４は、一方端部１ａから他方端部１ｂまで延伸されている。つまり、先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４の両端は、一方端部１ａ及び他方端部１ｂに至っている。後行シールドトンネル１４は、先行シールドトンネル１３を延伸した後に延伸されるシールドトンネルである。後行シールドトンネル１４は、隣り合う先行シールドトンネル１３の間に配置されており、先行シールドトンネル１３の先行外殻１３Ａが切削された状態で、先行シールドトンネル１３に後行シールドトンネル１４が重ねられている。隣り合う先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とは、一方端部１ａから他方端部１ｂの全域において重なっている。先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とが重なる部分では、先行シールドトンネル１３の先行外殻１３Ａは削り取られており、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａは、図６に示すように、主桁３１から継手板３２、リブ及びスキンプレート３３が取り外されて開口３４が形成されている。

そして、隣り合う先行シールドトンネル１３の中心軸線と後行シールドトンネル１４の中心軸線との間隔が一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて狭くなることで、地下空洞４が本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の外形に沿うように、地下空洞４の断面積が一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなっている。また、地下空洞４の断面積が一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなるように、隣り合う先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４との重なり度合いが大きくなっている。

後行シールドトンネル１４は、他方端部１ｂに向けて延伸された第一後行シールドトンネル１４１と、第一後行シールドトンネル１４１の先端と他方端部１ｂとの間に延伸された第二後行シールドトンネル１４２と、により構成されている。第一後行シールドトンネル１４１は、先行シールドトンネル１３と同径のシールドトンネルであり、第二後行シールドトンネル１４２は、第一後行シールドトンネル１４１よりも小径のシールドトンネルである。第一後行シールドトンネル１４１は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されており、第二後行シールドトンネル１４２は、第一後行シールドトンネル１４１の先端から他方端部１ｂまで延伸されている。このため、一本の後行シールドトンネル１４のうち、一方端部１ａ側の部分が大径の第一後行シールドトンネル１４１となり、他方端部１ｂ側の部分が小径の第二後行シールドトンネル１４２となる。

上述したように、隣り合う先行シールドトンネル１３の間隔は、一方端部１ａ側よりも他方端部１ｂ側の方が狭くなるため、一方端部１ａから他方端部１ｂまでの全域において後行シールドトンネル１４が同径であると、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４との重なる量が過大となる。そこで、一方端部１ａ側では後行シールドトンネル１４を大径の第一後行シールドトンネル１４１とし、他方端部１ｂ側では後行シールドトンネル１４を小径の第二後行シールドトンネル１４２とすることで、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４との重なる量を小さくして、後行シールドトンネル１４構築時の、先行シールドトンネル１３の切削量を低減している。

具体的に説明すると、シールドトンネル１１は、１８本の先行シールドトンネル１３と、１８本の後行シールドトンネル１４と、の合計３６本により構成される。つまり、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とは、同数である。地下構造物１は、地下構造物１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２の２領域に分けられている。先行シールドトンネル１３は、第一領域Ａ１と第二領域Ａ２とで、同じ径となっている。後行シールドトンネル１４は、第一領域Ａ１では大径の第一後行シールドトンネル１４１となっており、第二領域Ａ２では小径の第二後行シールドトンネル１４２となっている。そして、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とが交互に配置されており、後行シールドトンネル１４が、隣り合う先行シールドトンネル１３の間に配置されている。

図１〜図３及び図７に示すように、外郭躯体１２は、地下空洞４の外郭を構成する略円弧状の躯体となる。外郭躯体１２は、隣り合うシールドトンネル１１を連結してなる。具体的には、外郭躯体１２は、隣り合う先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４に打設された鉄筋コンクリートによりなる。そして、先行シールドトンネル１３に打設された鉄筋コンクリートと後行シールドトンネル１４に打設された鉄筋コンクリートとは、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａの一部に形成された開口３４（図６参照）を通じて一体化されている。

図１〜図３に示すように、地下構造物１の一方端部１ａには、外郭躯体１２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５が構築されており、地下構造物１の他方端部１ｂには、外郭躯体１２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６が構築されている。

そして、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部の土砂が掘削除去されることで、地下構造物１の内部に地下空洞４が形成されている。

次に、上述した地下構造物１の施工方法について説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、発進基地構築工程（Ｓ１）と、先行外殻１３Ａを有する先行シールドトンネル１３を構築する先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）と、先行シールドトンネル１３の一部を切削しながら、後行外殻１４Ａを有する後行シールドトンネル１４を構築する後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）と、先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４にコンクリートを打設してなる外郭躯体１２を構築する外郭躯体構築工程（Ｓ４）と、褄壁構築工程（Ｓ５）と、掘削工程（Ｓ６）と、を備える。

発進基地構築工程（Ｓ１）では、図８及び図９に示すように、シールドトンネル１１を延伸させるための発進基地２１を構築する。発進基地２１は、支線シールドトンネル３から支線シールドトンネル３の半径方向外周側に延びる発進坑口２２と、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲むように発進坑口２２から円周状に延びる円周シールドトンネル２３と、を備える。発進坑口２２は、周知のシールド掘進機により施工することができ、円周シールドトンネル２３は、周知の円周シールド掘進機により施工することができる。

先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）では、図１及び図１０に示すように、地下構造物１の施工予定領域である地下構造物予定領域（不図示）の一方端部１ａと他方端部１ｂとの間において、軸方向に延伸する複数の先行シールドトンネル１３を周方向に構築する。なお、地下構造物予定領域の一方端部１ａ及び他方端部１ｂは、地下構造物１の一方端部１ａ及び他方端部１ｂと同じである。

なお、隣り合う先行シールドトンネル１３が構築されていれば、全ての先行シールドトンネル１３の延伸が終了する前に後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）を開始して、構築されている隣り合う先行シールドトンネル１３の間に後行シールドトンネル１４を延伸してもよい。

先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）では、先行シールドトンネル延伸工程（Ｓ２１）と、先行シールドトンネル充填工程（Ｓ２２）と、を行う。

先行シールドトンネル延伸工程（Ｓ２１）では、図１０〜図１２に示すように、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂまで先行シールドトンネル１３を延伸する。具体的には、先行シールドトンネル延伸工程（Ｓ２１）では、１８本の先行シールドトンネル１３を、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂまで延伸する。このとき、隣り合う先行シールドトンネル１３を同時に延伸せずに、隣り合う先行シールドトンネル１３のうち、一方の先行シールドトンネル１３を先行して延伸した後に、他方の先行シールドトンネル１３を後行して延伸することが好ましい。また、先行シールドトンネル１３の掘進には、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の先行シールドトンネル１３を並行して延伸できる。

また、先行シールドトンネル延伸工程（Ｓ２１）では、一方端部１ａから他方端部１ｂに向かうに従い、隣り合う先行シールドトンネル１３の中心軸線が近接して行くように、複数の先行シールドトンネル１３を延伸する。

ここで、先行シールドトンネル１３は、後行シールドトンネル１４を延伸するシールド掘進機等により切削可能である部分を含む必要がある。このため、先行シールドトンネル１３の先行外殻１３Ａのうち、少なくとも後行シールドトンネル１４の延伸により切削される部分のセグメント又は推進管は、切削可能なものとする。切削可能なセグメント又は推進管としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許第４８５１１３３号、特許第４９３９８０３号等に記載されたような繊維強化樹脂製の切削可能セグメント又は切削可能推進管を用いる。

先行シールドトンネル充填工程（Ｓ２２）では、後行シールドトンネル１４を延伸するシールド掘進機が先行シールドトンネル１３と重なりながら掘進できるように、先行シールドトンネル１３の内部を充填する。

ここで、図１３に示すように、先行シールドトンネル１３のうち後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）で切削する領域を切削予定領域１３Ｅ及び切削予定領域１３Ｆとする。切削予定領域１３Ｅ及び切削予定領域１３Ｆは、先行シールドトンネル１３の両側に形成される。先行外殻１３Ａ内の領域のうち、外郭躯体構築工程（Ｓ４）でコンクリートを打設する領域を外郭躯体予定領域１３Ｂとする。外郭躯体予定領域１３Ｂの一端部は、切削予定領域１３Ｅと重なり、外郭躯体予定領域１３Ｂの他端部は、切削予定領域１３Ｆと重なる。先行外殻１３Ａ内の領域のうち、切削予定領域１３Ｅ、切削予定領域１３Ｅ及び外郭躯体予定領域１３Ｂ以外の領域であって、外郭躯体予定領域１３Ｂに対して外郭躯体１２の内周側に位置する領域を内周側領域１３Ｃとする。また、先行外殻１３Ａ内の領域のうち、切削予定領域１３Ｅ、切削予定領域１３Ｅ及び外郭躯体予定領域１３Ｂ以外の領域であって、外郭躯体予定領域１３Ｂに対して外郭躯体１２の外周側に位置する領域を外周側領域１３Ｄとする。

図１３〜図１５に示すように、先行シールドトンネル充填工程（Ｓ２２）では、先行シールドトンネル１３の内部の充填として、支持ユニット４０を配置するとともに、コンクリート及び切削可能充填材を打設（充填）する。

支持ユニット４０は、先行シールドトンネルの半径方向中央部であって、外郭躯体予定領域１３Ｂに配置する。なお、支持ユニット４０の構成については後述する。

コンクリートは、コンクリート打設領域５０Ａと、コンクリート打設領域５０Ｂと、に打設する。コンクリート打設領域５０Ａは、内周側領域１３Ｃ内の領域であって、切削予定領域１３Ｅ、切削予定領域１３Ｅ及び外郭躯体予定領域１３Ｂを除く領域である。コンクリート打設領域５０Ｂは、外周側領域１３Ｄ内の領域であって、切削予定領域１３Ｅ、切削予定領域１３Ｅ及び外郭躯体予定領域１３Ｂを除く領域である。コンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂは、後行シールドトンネル１４（後行外殻１４Ａ）の掘削時にコンクリートが切削されないように、切削予定領域１３Ｅ，１３Ｆの近傍を除外して設定する。つまり、切削予定領域１３Ｅ，１３Ｆの近傍は、コンクリートを打設しない。

切削可能充填材は、切削可能充填材領域５１Ａと、切削可能充填材領域５１Ｂと、に打設する。切削可能充填材領域５１Ａは、切削予定領域１３Ｅを含む領域であって、先行外殻１３Ａ、支持ユニット４０、及びコンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂに囲まれる領域である。切削可能充填材領域５１Ｂは、切削予定領域１３Ｆを含む領域であって、先行外殻１３Ａ、支持ユニット４０、及びコンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂに囲まれる領域である。切削可能充填材領域５１Ａ，５１Ｂは、後行シールドトンネル１４（後行外殻１４Ａ）の掘削時の掘削誤差を許容するために、掘削（切削）が予定されている領域である切削予定領域１３Ｅ，１３Ｆより若干大きく設定する。

ところで、図２０に示すように、後工程の後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）で先行シールドトンネル１３が切削されると、先行外殻１３Ａを支持する主桁３１（図４及び図５参照）も切削されて、先行外殻１３Ａが第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部１３ＡＢとに分離される。また、外郭躯体予定領域１３Ｂにはコンクリートが打設されていない。このため、主桁３１は、第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部１３ＡＢとの対向方向に作用する土圧を支持することができない。そこで、支持ユニット４０を外郭躯体予定領域１３Ｂに配置することで、後工程の後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）で先行シールドトンネル１３が切削された際に、土圧や切削時の衝撃による荷重で先行シールドトンネル１３が変形するのを抑制する。

図１５〜図１９に示すように、支持ユニット４０は、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂと、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂと、内周側支持桁４３Ａ及び外周側支持桁４３Ｂと、内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂと、を備える。

第一隔壁４１Ａは、外郭躯体予定領域１３Ｂを、切削予定領域１３Ｅを含む側部１３Ｇと切削予定領域１３Ｅを含まない中央部１３Ｊとに区分する。第二隔壁４１Ｂは、外郭躯体予定領域１３Ｂを、切削予定領域１３Ｆを含む側部１３Ｈと切削予定領域１３Ｆを含まない中央部１３Ｊとに区分する。第一隔壁４１Ａにより区分される側部１３Ｇは、第一隔壁４１Ａの第二隔壁４１Ｂとは反対側の領域である。第二隔壁４１Ｂにより区分される側部１３Ｈは、第二隔壁４１Ｂの第一隔壁４１Ａとは反対側の領域である。第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂにより区分される中央部１３Ｊは、先行シールドトンネル１３の半径方向中央部に位置する領域であって、第一隔壁４１Ａと第二隔壁４１Ｂとの間の領域である。

具体的には、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂは、平板状の鉄板により構成されており、第一隔壁４１Ａと第二隔壁４１Ｂとを、外郭躯体予定領域１３Ｂの周方向に対向するように配設する。そして、複数枚の第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを、先行シールドトンネル１３の軸方向に沿って配設する。

第一支柱４２Ａは、第一隔壁４１Ａを支持するとともに先行外殻１３Ａを内周側から支持する。第二支柱４２Ｂは、第二隔壁４１Ｂを支持するとともに先行外殻１３Ａを内周側から支持する。

具体的には、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂは、それぞれＨ型鋼等の鋼材により構成されており、第一支柱４２Ａと第二支柱４２Ｂとを、外郭躯体予定領域１３Ｂの周方向に並列するように配設する。第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂは、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）で分離される第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部予定部との対向方向（コンクリート打設領域５０Ａとコンクリート打設領域５０Ｂとの対向方向）に向ける。

また、第一支柱４２Ａに、第一隔壁４１Ａを着脱可能に接続するとともに、第二支柱４２Ｂに、第二隔壁４１Ｂを着脱可能に接続する。第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂに対する第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂの接続は、例えば、ボルト締めにより、または溶接により行うことができる。そして、複数本の第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂを、先行シールドトンネル１３の軸方向に沿って配設する。

内周側支持桁４３Ａは、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ａ側の先端を支える、外周側支持桁４３Ｂは、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ｂ側の先端を支える。

具体的には、内周側支持桁４３Ａ及び外周側支持桁４３Ｂは、それぞれＨ型鋼等の鋼材により構成されており、内周側支持桁４３Ａと外周側支持桁４３Ｂとを、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂに対応して外郭躯体予定領域１３Ｂの周方向に並列するように配設する。内周側支持桁４３Ａは、外郭躯体予定領域１３Ｂの周方向に沿って第一支柱４２Ａと第二支柱４２Ｂとに架け渡して、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ａ側の先端に結合する。外周側支持桁４３Ｂは、外郭躯体予定領域１３Ｂの周方向に沿って第一支柱４２Ａと第二支柱４２Ｂとに架け渡して、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ｂ側の先端に結合する。

内周側遮蔽板４４Ａは、支持ユニット４０のコンクリート打設領域５０Ａ側の遮蔽を行う。外周側遮蔽板４４Ｂは、支持ユニット４０のコンクリート打設領域５０Ｂ側の遮蔽を行う。

具体的には、内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂは、平板状の鉄板により構成されており、内周側遮蔽板４４Ａと外周側遮蔽板４４Ｂとを、外郭躯体予定領域１３Ｂの半径方向に対向するように配設する。内周側遮蔽板４４Ａは、外郭躯体予定領域１３Ｂの軸方向に沿って複数の内周側支持桁４３Ａに架け渡して、内周側支持桁４３Ａのコンクリート打設領域５０Ａ側の先端に結合する。外周側遮蔽板４４Ｂは、外郭躯体予定領域１３Ｂの軸方向に沿って複数の外周側支持桁４３Ｂに架け渡して、外周側支持桁４３Ｂのコンクリート打設領域５０Ｂ側の先端に結合する。そして、複数枚の内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂを、先行シールドトンネル１３の軸方向に沿って配設する。

このように構成される支持ユニット４０では、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂと内周側支持桁４３Ａ及び外周側支持桁４３Ｂとが井桁状の枠体を構成する。そして、支持ユニット４０の内部に、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂと内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂと囲まれた内部空間４５が形成される。なお、内部空間４５は、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂにより区分される中央部１３Ｊと同じである。そして、第一隔壁４１Ａ、第二隔壁４１Ｂ、内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂは、内部空間４５の隔壁となって内部空間４５を囲むため、先行シールドトンネル１３の内部に打設されるコンクリート及び切削可能充填材は、内部空間４５に入り込まない。このため、内部空間４５は、空洞となっている。

また、コンクリートが、先行外殻１３Ａ内の、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂの一端部と第一先行外殻部１３ＡＡとの間のコンクリート打設領域５０Ａに打設されるとともに、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂの他端部と第二先行外殻部１３ＡＢとの間のコンクリート打設領域５０Ｂに打設される。そして、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ａ側の先端が、内周側支持桁４３Ａ及び内周側遮蔽板４４Ａを介して、内周側領域１３Ｃのコンクリート打設領域５０Ａに打設されるコンクリートに接続され、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂのコンクリート打設領域５０Ｂ側の先端が、外周側支持桁４３Ｂ及び外周側遮蔽板４４Ｂを介して、外周側領域１３Ｄのコンクリート打設領域５０Ｂに打設されるコンクリートに接続される。これにより、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂは、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを支持するともに、先行外殻１３Ａの第一先行外殻部１３ＡＡ及び第二先行外殻部１３ＡＢを内周側から支持する。

先行シールドトンネル１３の内部の充填は、例えば、次のように行うことができる。先行シールドトンネル１３の延伸が終了すると、シールド掘進機の残置物を先行シールドトンネル１３の先端に残置し、シールド掘削機の回収物を当該先行シールドトンネル１３から一方端部１ａの発進基地２１に回収する。シールド掘削機の回収物とは、例えば、カッターモータやシールドジャッキや電装品などが該当する。シールド掘進機の内、カッター部分、及び外周鋼殻部分等などのシールド掘進機の外郭をなして地中の土砂の流入を防止する機能を有する部分は、地中に残置物として残置する。その際、先行シールドトンネル１３の先端から一方端部１ａに向かって順に、先行シールドトンネル１３の内部を充填して行く。先行シールドトンネル１３の内部の充填は、先行シールドトンネル１３を複数のスパンに区切り、これから充填しようとするスパンの一方端部１ａ側に隔壁を構築する。そして、当該スパンに、支持ユニット４０の配置、コンクリート及び切削可能充填材の打設を行う。

支持ユニット４０の配置、コンクリート及び切削可能充填材の打設の順序、支持ユニット４０の組み立て順序等は、特に限定されず、施工性等の観点から適宜設定される。また、これらの工程の一部を同時に行ってもよい。なお、コンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂ及び切削可能充填材領域５１Ａ，５１Ｂにコンクリート及び切削可能充填材を打設するために、適宜、支持ユニット４０と先行外殻１３Ａとの間に型枠を配設する。

後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）では、図１及び図２０〜図２３に示すように、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂまで後行シールドトンネル１４を延伸することで、地下構造物１の施工予定領域である地下構造物予定領域（不図示）の一方端部１ａと他方端部１ｂとの間において、軸方向に延伸する複数の後行シールドトンネル１４を周方向に構築する。具体的には、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）では、１８本の後行シールドトンネル１４を、外郭躯体予定領域において、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂまで延伸する。このとき、シールドトンネル上部の土砂が緩みやすい傾向にあることから、上部を後からシールドトンネルで延伸するように、下方に配置される後行シールドトンネル１４から順に延伸することが好ましい。また、先行シールドトンネル１３の延伸と同様に、後行シールドトンネル１４の掘進には、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の後行シールドトンネル１４を並行して延伸できる。

また、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）では、一方端部１ａから他方端部１ｂに向かうに従い、隣り合う後行シールドトンネル１４の中心軸線が近接して行くとともに、隣り合う先行シールドトンネル１３の中心軸線と後行シールドトンネル１４の中心軸線とが近接して行くように、複数の後行シールドトンネル１４を延伸する。これにより、地下空洞の断面積を、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくすることができる。また、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）では、一方端部１ａから他方端部１ｂの全域において、隣り合う先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とが重なるように、先行シールドトンネル１３の一部を切削して後行シールドトンネル１４を延伸する。

ここで、先行シールドトンネル１３の一部を切削すると、先行外殻１３Ａを支持する主桁３１（図４及び図５参照）も切削されて、先行外殻１３Ａが第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部１３ＡＢとに分離される。しかしながら、第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部１３ＡＢとの間に配置された支持ユニット４０の第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂが、内周側支持桁４３Ａ及び外周側支持桁４３Ｂと、内周側遮蔽板４４Ａ及び外周側遮蔽板４４Ｂと、コンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂに打設されたコンクリートと、を介して第一先行外殻部１３ＡＡ及び第二先行外殻部１３ＡＢを内周側から支持している。このため、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）において先行シールドトンネル１３の一部を切削しても、先行シールドトンネル１３は崩れない。

そして、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）では、第一領域Ａ１の後行シールドトンネル１４として、他方端部１ｂに向けて第一後行シールドトンネル１４１を延伸する第一後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３１）と、第二領域Ａ２の後行シールドトンネル１４として、第一後行シールドトンネル１４１の先端と他方端部１ｂとの間に、第一後行シールドトンネル１４１よりも小径の第二後行シールドトンネル１４２を延伸する第二後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３２）と、を行う。第一後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３１）では、一方端部１ａから第一後行シールドトンネル１４１を延伸し、第二後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３２）では、第一後行シールドトンネル１４１の先端から他方端部１ｂまで第二後行シールドトンネル１４２を延伸する。これにより、一方端部１ａから他方端部１ｂに至る一本の後行シールドトンネル１４を延伸する。

第一後行シールドトンネル１４１及び第二後行シールドトンネル１４２の延伸は、例えば、特開２００５−１９４７５２号公報、特開平１０−１５３０８３号公報、特開平１０−０９６３９２号公報に記載された親子シールド機（親子シールド掘進機）を用いることで、容易に行うことができる。つまり、第一後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３１）では、親子シールド機の親シールド機により第一後行シールドトンネル１４１を延伸し、その後、親子シールド機から子シールド機を発進させ、この子シールド機により第一後行シールドトンネル１４１の先端から第二後行シールドトンネル１４２を延伸する。

なお、本実施形態では、他方端部１ｂに一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地（内部空洞）が構築されていないが、他方端部１ｂに一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地が構築されている場合は、他方端部１ｂに到達したシールド掘進機を、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて掘進してもよい。この場合、シールド掘進機を他方端部１ｂから一方端部１ａに移動する必要がなくなる。また、他方端部１ｂに一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地が構築されている場合は、第二後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３２）において、他方端部１ｂの到達基地から第一後行シールドトンネル１４１の先端に向けて第二後行シールドトンネル１４２を延伸させてもよい。この場合、第一後行シールドトンネル１４１の延伸が終了する前に第二後行シールドトンネル１４２の延伸を開始することができる。

ところで、図２４に示すように、先行シールドトンネル１３の構築により、先行シールドトンネル１３の内部の外郭躯体予定領域１３Ｂには、支持ユニット４０が配設されているとともに、切削可能充填材が打設されている。また、後行シールドトンネル１４の構築により、隣り合う先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とが重なり合っているが、この重なり合う部分において、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａが、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とを隔てている。

外郭躯体構築工程（Ｓ４）では、まず、図２５に示すように、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａの一部を撤去して、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とを連通させる。具体的には、図５及び図６に示すように、後行シールドトンネル１４の後行外殻１４Ａのうち、先行シールドトンネル１３と重なり合う部分において、主桁３１は残置しておき、継手板３２、リブ及びスキンプレート３３を取り外す。継手板３２、リブ及びスキンプレート３３の取り外しは、後行シールドトンネル１４側から行う。これにより、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とを連通させる開口３４が形成される。なお、本実施形態では、主桁３１は残置しておき、継手板３２及びリブは撤去したが、主桁３１も取り外して撤去してもよく、継手板３２及びリブを残置してもよい。先行外殻１３Ａと後行外殻１４Ａとの一体化を図るために、スキンプレート３３は取り外し撤去することが好ましい。

外郭躯体構築工程（Ｓ４）では、次に、先行シールドトンネル１３の内部の切削可能充填材領域５１Ａ，５１Ｂに打設された切削可能充填材を撤去する。切削可能充填材の撤去は、例えば、シールド掘進機のカッターにより開口３４に相当する部分の切削可能充填材を切削することにより行う。この切削屑は、シールド掘進機による掘削残土とともに先行シールドトンネル１３から排出される。

外郭躯体構築工程（Ｓ４）では、次に、図２５及び図２６に示すように、支持ユニット４０の第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを撤去する。第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂの撤去は、開口３４側から第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂから取り外すことにより行うことができる。支持ユニット４０の内部空間４５は空洞になっているため、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを撤去することで、先行シールドトンネル１３の外郭躯体予定領域１３Ｂが、隣り合う後行シールドトンネル１４の内部空間と一体的に連通される。なお、このときも、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂは撤去しない。支持ユニット４０の第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂが第一先行外殻部１３ＡＡ及び第二先行外殻部１３ＡＢを内周側から支持しているため、先行シールドトンネル１３の変形は防止できる。

外郭躯体構築工程（Ｓ４）では、次に、図２７及び図２８に示すように、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とにコンクリート６２を打設して一体化する。具体的には、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とに、開口３４を通って先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネルとに架け渡された鉄筋６１を配設する（図２７参照）。そして、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とに、コンクリート６２を打設する（図２８参照）。なお、図２８では、コンクリート６２の打設を分かりやすくするために、コンクリート打設領域５０Ａ，５０Ｂに打設されたコンクリートの図示を省略している。これにより、先行シールドトンネル１３に打設されたコンクリート６２と後行シールドトンネル１４に打設されたコンクリート６２とは、開口３４を介して直接的に一体的化するとともに、開口３４を通って架け渡された鉄筋６１を巻き込むことにより一体化され、強固な外郭躯体が構築される。

そして、このように一体化されるコンクリート６２（鉄筋コンクリート）を全てのシールドトンネル１１に打設することで、外郭躯体１２が形成される。このとき、全てのシールドトンネル１１に一気にコンクリート６２を打設して一体化させれば、外郭躯体１２の周方向に打継目が形成されないため好適である。但し、コンクリート材料の搬送性や打設作業性等を考慮して、全てのシールドトンネル１１を複数のグループに分けて、この分けられたグループ毎に、コンクリート６２を打設して一体化させてもよく、これにより、コンクリートの打継目の少ない外郭躯体１２を構築できる。

なお、外郭躯体構築工程（Ｓ４）では、先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４内に地下水等が入り込まないように、凍結工法等により先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４の周囲に凍土を造成し、先行シールドトンネル１３及び後行シールドトンネル１４の周囲を凍結止水することが好ましい。

褄壁構築工程（Ｓ５）では、図２９に示すように、地下構造物１の一方端部１ａに、外郭躯体１２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５を構築し、地下構造物１の他方端部１ｂに、外郭躯体１２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６を構築する。一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６の構築は、例えば、地下構造物１の一方端部１ａ及び他方端部１ｂを凍結止水し、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６を構築する領域を掘削して鉄筋コンクリートを打設する。これにより、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６を構築することができる。

掘削工程（Ｓ６）では、図３０に示すように、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部を掘削して地下空洞４を形成する。つまり、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部を掘削し、掘削した土砂を排出することで、外郭躯体１２の内周側に地下空洞４を形成する。そして、掘削した土砂を、本線シールドトンネル２や支線シールドトンネル３から排出する。

以上説明したように、本実施形態では、先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）で、先行シールドトンネル１３の先行外殻１３Ａ内に当該先行外殻１３Ａを内周側から支持する第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂを設置するため、後行シールドトンネル構築工程（Ｓ３）で先行外殻１３Ａを切削しても、先行外殻１３Ａが変形するのを抑制することができる。そして、外郭躯体構築工程（Ｓ４）で、後行外殻１４Ａの一部、切削可能充填材、及び第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを撤去すると、隣り合う先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とが連通するため、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４とにコンクリートを打設して一体化することができる。これにより、シールドトンネル毎にコンクリートを打設して外郭躯体を構築する場合に比べて、外郭躯体１２に形成される打継目を少なくすることができるため、工数及び工費を低減することができる。また、一体性に優れた強固な外郭躯体１２を構築できる。

また、先行シールドトンネル構築工程で、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂの一端部と第一先行外殻部１３ＡＡとの間のコンクリート打設領域５０Ａと第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂの他端部と第二先行外殻部１３ＡＢとの間のコンクリート打設領域５０Ｂとにコンクリートを打設するため、先行シールドトンネル１３の剛性を高めつつ、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂにより先行外殻１３Ａを効率的に支持することができる。なお、本実施形態では、第一支柱４２Ａ及び第二支柱４２Ｂはコンクリートを介して、第一先行外殻部１３ＡＡと第二先行外殻部１３ＡＢを支持しているが、第一支柱４２Ａまたは第二支柱４２Ｂは、コンクリートを介さず第一先行外殻部１３ＡＡまたは第二先行外殻部１３ＡＢを直接支持してもよい。

また、先行シールドトンネル１３の両側において当該先行シールドトンネル１３の一部を切削しながら後行シールドトンネル１４を構築するため、外郭躯体構築工程（Ｓ４）で、先行シールドトンネル１３に打設されるコンクリート６２とその両側に配置される後行シールドトンネル１４に打設されるコンクリート６２とを一体化することができる。これにより、外郭躯体１２に形成される打継目を更に少なくすることができる。

また、先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）で、第一支柱４２Ａに支持された第一隔壁４１Ａと第二支柱４２Ｂに支持された第二隔壁４１Ｂとの間の内部空間４５に空洞が形成されるため、外郭躯体構築工程（Ｓ４）で、後行外殻１４Ａの一部、切削可能充填材、第一隔壁４１Ａ及び第二隔壁４１Ｂを撤去することで、先行シールドトンネル１３とその両側に配置される後行シールドトンネル１４とを連通することができる。しかも、先行シールドトンネル構築工程（Ｓ２）におけるコンクリート及び切削可能充填材の打設量を低減することができる。

また、後行外殻１４Ａのスキンプレート３３を取り外すことで先行シールドトンネル１３内の外郭躯体予定領域１３Ｂと後行シールドトンネル１４とを連通する開口３４を形成することができるため、この開口３４を通じて、先行シールドトンネル１３と後行シールドトンネル１４の間に鉄筋６１が架け渡して配置される。これにより、先行シールドトンネル１３に打設されるコンクリート６２と後行シールドトンネル１４に打設されるコンクリート６２とを一体化することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、先行シールドトンネルの一方側にのみ後行シールドトンネルを重ねて構築してもよい。この場合、互いに重なり合って隣接する先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートは一体化されて打継面が形成されない。互いに重なり合わずに隣接する先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとは、例えば、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に連結路を構築し、この連結路に鉄筋コンクリートを打設することで、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートとを連結することができる。

また、一方端部から他方端部までの間の一部において、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとが重なっていなくてもよい。この場合も、例えば、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に連結路を構築し、この連結路に鉄筋コンクリートを打設することで、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートとを連結することができる。

また、支持ユニットは、必ずしも二つの隔壁及び支柱を備える必要は無く、少なくとも一つの隔壁及び支柱を備えればよい。この場合、支持ユニット内に内部空間が形成されないが、支柱から隔壁を取り外すことで、外郭躯体予定領域を連通させることができ、支柱により、第一先行外殻部と第二先行外殻部とを支持することができる。

また、後行シールドトンネルの後行外殻は、必ずしも主桁、継手板、リブ及びスキンプレートにより構成される必要は無く、後行シールドトンネルを構築した後に、先行シールドトンネルと連通する開口を形成できる構成であれば如何なる構成であってもよい。

また、各工程の一部を並行して行ってもよい。例えば、先行シールドトンネル構築工程が終了する前に後行シールドトンネル構築工程を開始してもよい。つまり、全ての先行シールドトンネルの構築が終了する前に後行シールドトンネルの構築を開始してもよい。また、第一後行シールドトンネル構築工程が終了する前に第二後行シールドトンネル構築工程を開始してもよい。つまり、全ての第一後行シールドトンネルの構築が終了する前に第二後行シールドトンネルの構築を開始してもよい。また、シールドトンネル構築工程が終了する前に外郭躯体構築工程を開始してもよい。つまり、全てのシールドトンネルの構築が終了する前に外郭躯体の構築を開始してもよい。また、外郭躯体構築工程が終了する前に掘削工程を開始してもよい。

また、外郭躯体は、後行シールドトンネルの後行外殻内の全領域に打設されたコンクリートにより形成されてもよく、後行シールドトンネルの後行外殻内のうち、先行シールドトンネルの外郭躯体予定領域から続く略円周状（略円弧状）の内周面及び外周面により形成される領域に打設されたコンクリートにより形成されてもよい。この場合、後行シールドトンネルの後行外殻内に、コンクリートを打設する領域に型枠を設置し、当該型枠の外側に切削可能充填材等を打設し、当該型枠の内側に外郭躯体となるコンクリートを打設してもよい。

また、シールドトンネルの断面形状、シールドトンネル、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルの本数等は特に限定されるものではない。

１…地下構造物、１ａ…一方端部、１ｂ…他方端部、２…本線シールドトンネル、３…支線シールドトンネル、４…地下空洞、１１…シールドトンネル、１１Ａ…外殻、１２…外郭躯体、１３…先行シールドトンネル、１３Ａ…先行外殻、１３ＡＡ…第一先行外殻部、１３ＡＢ…第二先行外殻部、１３Ｂ…外郭躯体予定領域、１３Ｃ…内周側領域、１３Ｄ…外周側領域、１３Ｅ…切削予定領域、１３Ｆ…切削予定領域、１３Ｇ…側部、１３Ｈ…側部、１３Ｊ…中央部、１４…後行シールドトンネル、１４Ａ…後行外殻、１５…一方側褄壁、１６…他方側褄壁、２１…発進基地、２２…発進坑口、２３…円周シールドトンネル、３０…セグメント、３１…主桁、３２…継手板、３３…スキンプレート、３４…開口、４０…支持ユニット、４１Ａ…第一隔壁、４１Ｂ…第二隔壁、４２Ａ…第一支柱、４２Ｂ…第二支柱、４３Ａ…内周側支持桁、４３Ｂ…外周側支持桁、４４Ａ…内周側遮蔽板、４４Ｂ…外周側遮蔽板、４５…内部空間、５０Ａ…コンクリート打設領域、５０Ｂ…コンクリート打設領域、５１Ａ…切削可能充填材領域、５１Ｂ…切削可能充填材領域、６１…鉄筋、６２…コンクリート、１４１…第一後行シールドトンネル、１４２…第二後行シールドトンネル、Ａ１…第一領域、Ａ２…第二領域。

Claims (4)

1. 地下構造物の外郭躯体であって、
   先行外殻を有する先行シールドトンネルと、
   前記先行シールドトンネルと重なるとともに後行外殻を有する後行シールドトンネルと、
   前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルに打設されて、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化しているコンクリートと、
   前記先行シールドトンネル内に設置された、型鋼を有するユニットと、
   前記開口を通じて先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡されている鉄筋と、を備え、
   前記ユニットは、前記外郭躯体の軸方向に沿って配設され、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻が切削された状態において、前記先行外殻を支持する支持桁を有する、
   外郭躯体。
2. 地下構造物の外郭躯体であって、
   先行外殻を有する先行シールドトンネルと、
   前記先行シールドトンネルと重なるとともに後行外殻を有する後行シールドトンネルと、
   前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルに打設されて、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化しているコンクリートと、
   前記先行シールドトンネル内に設置された、Ｈ型鋼等の鋼材を有するユニットと、
   前記開口を通じて先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡されている鉄筋と、を備え、
   前記ユニットは、前記外郭躯体の周方向に沿って配設され、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻が切削された状態において、前記先行外殻を支持する支柱を有する、
   外郭躯体。
3. 地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、
   先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、
   前記先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、
   前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルにコンクリートを打設してなる前記外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、
   前記先行シールドトンネル構築工程では、前記先行外殻内の、前記外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、型鋼を有するユニットを設置するとともに、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部を撤去して形成した開口を通じて鉄筋を先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡し、
   前記外郭躯体構築工程では、前記先行シールドトンネルの前記外郭躯体予定領域と前記後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化し、
   前記ユニットは、前記外郭躯体の軸方向に沿って配設され、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻が切削された状態において、前記先行外殻を支持する支持桁を有する、
   外郭躯体構築方法。
4. 地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、
   先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、
   前記先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、
   前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルにコンクリートを打設してなる前記外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、
   前記先行シールドトンネル構築工程では、前記先行外殻内の、前記外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、Ｈ型鋼等の鋼材を有するユニットを設置するとともに、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部を撤去して形成した開口を通じて鉄筋を先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡し、
   前記外郭躯体構築工程では、前記先行シールドトンネルの前記外郭躯体予定領域と前記後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化し、
   前記ユニットは、前記外郭躯体の周方向に沿って配設され、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻が切削された状態において、前記先行外殻を支持する支柱を有する、
   外郭躯体構築方法。