JP2020204187A - 外殻シールド壁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】止水性が高い外殻シールド壁及び外殻シールド壁の製造方法を提供する。【解決手段】先行シールドトンネル５に後行シールドトンネル６を連通させ、連通部にコンクリートを打設し、地下空間とその周囲の地盤とを画する外殻シールド壁であって、先行シールドトンネル５に後行シールドトンネル６を連通させる工程において、連通部に配置された連通部セグメントピース７ａの連通部スキンプレートと、連通部リング間継手板と、連通部シール材とを除去する。【選択図】図１２

Description

本発明は、外殻シールド壁及びその製造方法に関する。

外殻シールド壁は、地下空間と地下空間の周囲の地盤とを画するために採用される。外殻シールド壁は、止水性が求められており、その採用例としては、地下に設けられる高速道路の本線トンネルとランプトンネルとを接合する工事に採用される例などがあげられる。このような工事では、本線トンネルとランプトンネルを取り囲むように外殻シールド壁を構築し、その内部の土砂の一部または全部を掘削して、本線トンネルとランプトンネルとを連通させる。

外殻シールド壁は、特許文献１に記載のようなものがある。特許文献１では概略以下のように構築される。
一部を切削可能なセグメントとされた先行シールドトンネルが、間隔を空けて施工される。その後、先行シールドトンネル内にエアモルタルが充填される。

先行シールドトンネルの間に後行シールドトンネルが施工される。後行シールドトンネルは、先行シールドトンネルの切削可能なセグメントとエアモルタルとを切削しながら、すなわち先行シールドトンネルの断面と重なって施工される。後行シールドトンネルは、鋼製セグメントで形成される。

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た部分の地盤側（本線トンネルとランプトンネルなどが設けられる地下空間側である外殻シールド壁の内側と、設けられない側である外殻シールド壁の外側）には凍土が形成される。
その後、後行シールドトンネルの先行シールドトンネルに接する部分が開口され連通される。具体的には、当該部分に位置する後行シールドトンネルの鋼製セグメントのスキンプレートが除去されて、先行シールドトンネル内のエアモルタルが除去される。
その後、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルの内部に鉄筋が配筋された後にコンクリートが打設され外殻シールド壁が構築される。

特開２０１７−１９３９５５号公報

特許文献１に記載のような外殻シールド壁は、後行シールドトンネルの鋼製セグメントピースはスキンプレートだけが除去されて、外主桁であるリング間継手板は残される。当該残されたリング間継手板は、打設されるコンクリートに埋設されることになる。
一方、図１５、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、先行シールドトンネル間に配置される後行シールドトンネルには、その施工中にリング間における後行シールドトンネル内部への浸水を防止するために、鋼製セグメントピースのリング間継手板（外主桁）の他のセグメントが連結される側の面には、シール材がトンネル周方向に沿って設けられるので、連結されたリング間継手板同士の間にシール材がリング全周に亘って存在している。

そして、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）および図１７に示すように、連通された部分に位置する主桁については、コンクリートによって埋設されるが、コンクリートを貫通して存在することになるので、主桁のうち連結されたリング間継手板同士とシール材とで形成された空間にはコンクリートが充填されづらいことから、コンクリートを貫通して形成される水みちＤとなり得る。すなわち、外殻シールド壁の外側の連通されていない部分からの地下水が、この水みちＤを通って、外殻シールド壁の内側に漏水が発生することになり得て、止水性が低下することになる。

また、この水みち部分を止水しようとすると、止水材を注入することになるが、後施工による対応が必要になり、コンクリート構造物としての長期耐久性に影響を与えかねない。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、止水性が高い外殻シールド壁及びその製造方法を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、鋼製セグメントピースがトンネル周方向に連結されて構成されたリング体と、該リング体がトンネル軸方向に連結されて構成されるトンネル体と、該トンネル体に並設される並設構造物と、前記トンネル体に設けられ並設構造物に連通され固化材が打設された連通部と、を備えた地下空間と前記地下空間の周囲の地盤とを画する外殻シールド壁であって、前記鋼製セグメントピースは、前記連通部に配置されていない非連通部セグメントピースと、前記連通部に配置された連通部セグメントピースと、を備え、前記非連通部セグメントピースは、該非連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される非連通部ピース間継手板と、該非連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された非連通部主桁と、前記非連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結された非連通部リング間継手板と、前記非連通部ピース間継手板と前記非連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する非連通部スキンプレートと、前記非連通部リング間継手板の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられたシール材と、を備え、前記連通部セグメントピースは、該連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される連通部ピース間継手板と、該連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された連通部主桁と、を備え、前記連通部主桁の全ては、前記リング体におけるトンネル周方向に連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部リング間継手板の間に位置することを特徴とする外殻シールド壁である。

本願請求項２に係る発明は、前記連通部セグメントピースのトンネル周方向に連結される前記非連通部セグメントピースの非連通部ピース間継手板は、前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁に作用する軸力を前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁に伝達可能となるように補強されていることを特徴とする請求項１に記載の外殻シールド壁である。

本願請求項３に係る発明は、前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁と前記並設構造物との間に、前記連通部主桁の変形を抑止するスペーサが介在されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外殻シールド壁である。

本願請求項４に係る発明は、前記連通部は、前記連通部セグメントピースが配置された第一連通部と、前記第一連通部からのトンネル周方向に離間して前記連通部セグメントピースが配置された第二連通部とを少なくとも備えており、前記第一連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁と、前記第二連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁とを繋ぎ、前記連通部主桁の変形を抑止する繋ぎ材を、備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の外殻シールド壁である。

本願請求項５に係る発明は、鋼製セグメントピースをトンネル周方向に連結してリング体を構成し、該リング体をトンネル軸方向に連結しトンネル体を形成するトンネル体形成工程と、前記トンネル体に並設された並設構造物に前記トンネル体の内部を連通させ連通部を形成する連通部形成工程と、前記連通部に固化材を打設する打設工程と、を備える地下空間と前記地下空間の周囲の地盤とを画する外殻シールド壁の製造方法であって、前記トンネル体形成工程において、トンネル周方向に連結されてリング体を構成する鋼製セグメントピースは、前記連通部形成工程において形成される連通部に配置されない非連通部セグメントピースと、前記連通部形成工程において形成される連通部に配置される連通部セグメントピースと、を備え、前記非連通部セグメントピースは、該非連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントに連結される非連通部ピース間継手板と、該非連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された非連通部主桁と、前記非連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される非連通部リング間継手板と、前記非連通部ピース間継手板と前記非連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する非連通部スキンプレートと、前記非連通部リング間継手板の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられた非連通部シール材と、を備えており、前記連通部セグメントピースは、該連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントに連結される連通部ピース間継手板と、前記連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された連通部主桁と、前記連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される連通部リング間継手板と、前記連通部ピース間継手板と前記連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する連通部スキンプレートと、前記連通部リング間継手板のトンネル軸方向の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられた連通部シール材と、を備えており、前記連通部形成工程は、前記連通部セグメントピースの前記連通部スキンプレートの少なくとも一部と、前記連通部リング間継手板の少なくとも一部と、前記連通部シール材の少なくとも一部とを除去する除去工程を含むことを特徴とする外殻シールド壁の製造方法である。

本願請求項６に係る発明は、前記連通部形成工程の前に、前記連通部セグメントピースのトンネル周方向に連結される前記非連通部セグメントピースの前記非連通部ピース間継手板について、該非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁に作用する軸力が、前記除去工程において前記連通部セグメントピースから前記連通部リング間継手板の少なくとも一部が除去された後の前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁に伝達可能となるように補強しておく補強工程を備えていることを特徴とする請求項５に記載の外殻シールド壁の製造方法である。

本願請求項７に係る発明は、前記除去工程は、前記連通部セグメントピースの前記連通部リング間継手板の全てと、前記連通部シール材の全てとを除去する工程であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の外殻シールド壁の製造方法である。

本願請求項８に係る発明は、前記除去工程の前に、前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁の変形を抑止する連通部主桁変形抑止工程と、を備えることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の外殻シールド壁の製造方法である。

本願請求項９に係る発明は、前記連通部主桁変形抑止工程は、前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁と前記並設される構造物との間にスペーサを介在させる工程であることを特徴とする請求項８に記載の外殻シールド壁の製造方法である。

本願請求項１０に係る発明は、前記連通部は、前記連通部セグメントピースが配置された第一連通部と、前記第一連通部からのトンネル周方向に離間して前記連通部セグメントピースが配置された第二連通部とを少なくとも備えており、前記連通部主桁変形抑止工程は、前記第一連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁と、前記第二連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁とを、繋ぎ材で繋ぐ工程であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の外殻シールド壁の製造方法である。

本発明によれば、固化材を貫通して水みちを形成するリング間の連結された外主桁であるリング間継手板とシール材とが、連通部における固化材の内部で縁を切ることができ、水みちが固化材内を貫通することなく外殻シールド壁の止水性を高くすることができる。

加えて、連通部セグメントピースのトンネル周方向に連結される非連通部セグメントピースの非連通部ピース間継手板は、非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁に作用する軸力を連通部セグメントピースの主桁に伝達可能となるように補強されているので、非連通部ピース間継手板が破損することなく、非連通部セグメントピースの特に外主桁である非連通部リング間継手板に作用する軸力を、連通部セグメントピースの主桁に確実に伝達することができる。

加えて、除去工程において、連通部セグメントピースの連通部リング間継手板の全てと、連通部シール材の全てを除去するので、連通部に打設するコンクリートなどの固化材の打設が行いやすくなり、その充填率も高めることができる。

加えて、連通部リング間継手板と連通部シール材との少なくとも一部を除去する前に、中主桁の変形を抑止する中主桁変形抑止工程を備えるので、中主桁の剛性を高める。特に凍結工法による凍土圧によって連通部の主桁が外側に撓み、凍土と非連通部鋼製セグメントとの接着がなくなり、凍着切れが生じることになるが、これを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における断面図である。 図１のＹ部分の拡大図である。 本発明の第１の実施形態における連通部セグメントピースを示す三面図である。 本発明の第１の実施形態における非連通部セグメントピースを示す三面図である。 図４（Ｂ）のＺ１部分の拡大図と、図４（Ａ）のＺ２部分の拡大図である。 本発明の第１の実施形態における連通部セグメントピースと非連通部セグメントピースを構築した状態を示した図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第１の実施形態における連通部の施工過程の説明図である。 本発明の第２の実施形態における断面図である。 従来技術における外殻シールド壁の断面の一部の拡大図である。 図１６（Ａ）は図１５のＢ−Ｂ部分の断面図であり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＸ部分の拡大図である。 図１５のＷ部分の拡大図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１３と共に説明する。第１の実施形態では、高速道路の本線トンネル１とランプトンネル２とを接続するために用いられる外殻シールド壁４を示している。しかし、本発明は、実施形態の場合に限定されないことはいうまでもない。

図１および図２は、外殻シールド壁４の施工過程において、後行シールドトンネル６の構築までが完了した状態を示した図である。
図１は、本線トンネル１とランプトンネル２と外殻シールド壁４とを示した断面図である。
外殻シールド壁４は、併設された本線トンネル１とランプトンネル２を取り囲むように構築されている。外殻シールド壁４は、複数の先行シールドトンネル５と複数の後行シールドトンネル６とを交互に備えていて、全体の断面形状が略円環状に構築されている。

この状態から先行シールドトンネル５に後行シールドトンネル６が連通され全体にコンクリートなどの固化材が打設され外殻シールド壁４となり、その内部の地盤が除去され、本線トンネル１とランプトンネル２の連結作業が行われる。すなわち、外殻シールド壁４は、本線トンネル１とランプトンネル２が存在する地下空間とその周囲の地盤とを画するように設けられる。

先行シールドトンネル５は、鋼製セグメントピースとシールド掘進機で切削可能なセグメントピースとで組み立てられ、エアモルタル５１が充填され、その後、後行シールドトンネル６のシールド掘進機によって切削される。
先行シールドトンネル５内のエアモルタル５１は、後行シールドトンネル６のシールド掘進機が先行シールドトンネル５を切削する際の安定性を確保するために充填されたものである。本実施形態ではエアモルタルを充填したが、これに限られず、後行シールドトンネルのシールド掘進機が先行シールドトンネルを安定して切削することが可能なものであれば良い。他の例としては、流動化処理土などが挙げられる。また、先行シールドトンネルの内側の切削される部分だけをエアモルタル、それ以外を鉄筋コンクリートとして先行シールドトンネルの内側を構成するようにしても良い。
図１は、先行シールドトンネル５のトンネル周方向において略相対する部分が、後行シールドトンネル６のシールド掘進機によって、エアモルタル５１とともに断面形状が円弧状に切削された状態を示している。

後行シールドトンネル６は、鋼製セグメントピースで断面形状を円形に構成される。後行シールドトンネル６は、本線トンネル１とランプトンネル２を取り囲むように所定の間隔で円環状に構築された先行シールドトンネル５の間に配置される。後行シールドトンネル６は、シールド掘進機が先行シールドトンネル５を切削するので、先行シールドトンネル５の断面と、エアモルタル５１の断面と重なって構築されることになる。
トンネル体である後行シールドトンネル６に並設される構造物である先行シールドトンネル５は、本願発明の並設構造物に相当する。

図２は、図１におけるＹ部分を示した拡大図である。
図２に示すように、先行シールドトンネル５と後行シールドトンネル６は、一部が重なるように設けられている。
後行シールドトンネル６は、２つの連通部セグメントピース７ａ、７ｂと５つの非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅとにより構成されている。

図２に示すように、連通部セグメントピース７ａ、７ｂは、後行シールドトンネル６の先行シールドトンネル５に連通する部分に配置されている。非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは、後行シールドトンネル６の先行シールドトンネル５に連通する部分に配置されていない。連通部セグメントピース７ａが配置される連通部が本願発明の第一連通部、連通部セグメントピース７ｂが配置される連通部が本願発明の第二連通部に相当する。
そして、連通部セグメントピース７ａ、７ｂ及び非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅが、トンネル周方向に連結されて円環状のリング体が構成され、これらのリング体がトンネル軸方向に連結されて円筒状のトンネル体を構成している。

外殻シールド壁４の先行シールドトンネル５及び後行シールドトンネル６に接している地盤の所定領域には、凍土領域９２が形成されている。凍土領域９２は、外周側凍土領域９３と内周側凍土領域９４を備えている。凍土領域９２は、後行シールドトンネル６の施工後に裏込材９１を充填後に形成される。
先行シールドトンネル５とエアモルタル５１と後行シールドトンネル６の連通部セグメントピース７ａ、７ｂと非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅとの間には、テールボイド９０に充填された裏込材９１が介在して先行シールドトンネル５と後行シールドトンネル６は配置される。

連通部セグメントピースのうち連通部セグメントピース７ａについて説明する。連通部セグメントピース７ｂは、連通部セグメントピース７ａと同様であるので説明を省略する。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、連通部セグメントピース７ａについて示した図である。
図３（Ａ）は平面図を、図３（Ｂ）は正面図を、図３（Ｃ）は側面図をそれぞれ示している。

連通部セグメントピース７ａは、連通部ピース間継手板７０と、主桁である連通部リング間継手板７１と、主桁である連通部中主桁７２と、連通部縦リブ７４と、連通部スキンプレート７５と、連通部シール材７６と、を備えている。

連通部ピース間継手板７０は、連通部セグメントピース７ａのトンネル周方向両端部に位置し、他の鋼製セグメントピースと連結されるもので、板状で断面が矩形の鋼材である。
連通部リング間継手板７１は、主桁であり、連通部ピース間継手板７０にトンネル周方向両端部が連結されるもので、板状で矩形の鋼材である。連通部リング間継手板７１は、連通部セグメントピース７ａの主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置して設けられている。

連通部中主桁７２は、主桁であり、連通部ピース間継手板７０にトンネル周方向両端部が連結されるものである。連通部中主桁７２は、連通部セグメントピース７ａのトンネル軸方向において、連通部リング間継手板７１との間に挟まれて設けられている。
連通部中主桁７２は、断面形状がＨ形鋼材であり、連通部リング間継手板７１よりも厚みのある鋼材が使用され、断面形状と部材の厚みにより、連通部リング間継手板７１に比べて断面性能が十分に高く、後述するように、連通部リング間継手板７１が撤去されても後行シールドトンネル６の剛性を維持することができる。

連通部縦リブ７４は、連通部リング間継手板７１と連通部中主桁７２を連結しており、断面形状がＬ形の鋼材である。
連通部スキンプレート７５は、連通部ピース間継手板７０と連通部リング間継手板７１と連通部中主桁７２と連通部縦リブ７４とのトンネル外側部に設けられている。

連通部シール材７６は、連通部セグメントピース７ａの他のセグメントピースが連結される外周にわたって設けられる。具体的には、連通部ピース間継手板７０の他の鋼製セグメントピースが連結される側のトンネル軸方向に沿って設けられるとともに、連通部リング間継手板７１の他の鋼製セグメントピースが連結される側のトンネル周方向に沿って設けられている。
連通部ピース間継手板７０及び連通部リング間継手板７１には、セグメントボルトを挿通するボルト孔９６が所定箇所に設けられている。

非連通部セグメントピースのうち非連通部セグメントピース８ａについて説明する。非連通部セグメントピース８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは、非連通部セグメントピース８ａと同様であるので説明を省略する。
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、非連通部セグメントピース８ａについて示した図である。
図４（Ａ）は平面図を、図４（Ｂ）は正面図を、図４（Ｃ）は側面図をそれぞれ示している。

非連通部セグメントピース８ａは、非連通部ピース間継手板８０と、主桁である非連通部リング間継手板８１、主桁である非連通部中主桁８２と、非連通部縦リブ８４と、非連通部スキンプレート８５と、非連通部シール材８６と、を備えている。

非連通部ピース間継手板８０は、非連通部セグメントピース８ａのトンネル周方向両端部に位置し、他の鋼製セグメントピースと連結されるもので、板状で断面が矩形の鋼材である。また、非連通部ピース間継手板８０のうち連通部セグメントピース７ａが連結される側（図４（Ａ）において下側）の非連通部ピース間継手板８０は、後述する非連通部梁部８７が構成され補強されている。
非連通部リング間継手板８１は、主桁であり、非連通部ピース間継手板８０にトンネル周方向両端部が連結されるもので、板状で矩形の鋼材である。非連通部リング間継手板８１は、非連通部セグメントピース８ａの主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置して設けられている。

非連通部中主桁８２は、主桁であり、非連通部ピース間継手板８０にトンネル周方向両端部が連結されるものである。非連通部中主桁８２は、板状で矩形の鋼材であり、非連通部セグメントピース８ａのトンネル軸方向において、非連通部リング間継手板８１との間に挟まれて設けられている。

非連通部縦リブ８４は、非連通部リング間継手板８１と非連通部中主桁８２を連結している。非連通部縦リブ８４は、断面形状が後述する非連通部梁部８７を形成するものを除きＬ形の鋼材である。
非連通部スキンプレート８５は、非連通部ピース間継手板８０と非連通部リング間継手板８１と非連通部中主桁８２と非連通部縦リブ８４とのトンネル外側部に設けられている。

非連通部シール材８６は、非連通部セグメントピース８ａの他のセグメントピースが連結される外周にわたって設けられる。具体的には、非連通部ピース間継手板８０の他の鋼製セグメントピースが連結される側のトンネル軸方向に沿って設けられるとともに、非連通部リング間継手板８１の他の鋼製セグメントピースが連結される側のトンネル周方向に沿って設けられている。
非連通部ピース間継手板８０及び非連通部リング間継手板８１には、セグメントボルトを挿通するボルト孔９６が所定箇所に設けられている。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、非連通部セグメントピース８ａの連通部セグメントピース７ａが連結される側（図４（Ａ）において下側）には、非連通部梁部８７が形成されている。
非連通部梁部８７は、非連通部ピース間継手板８０のうち連通部セグメントピース７ａが連結される側の非連通部ピース間強化継手板８７ａと、非連通部縦リブ８４のうち非連通部ピース間強化継手板８７ａの上方に位置する非連通部強化縦リブ８７ｂと、非連通部リング間継手板８１の非連通部ピース間強化継手板８７ａと非連通部強化縦リブ８７ｂとを連結する非連通部リング間継手板下段部８７ｃと、非連通部中主桁８２の非連通部ピース間強化継手板８７ａと非連通部強化縦リブ８７ｂとを連結する非連通部中主桁下段部８７ｄと、非連通部スキンプレート８５のうち非連通部ピース間強化継手板８７ａ、非連通部強化縦リブ８７ｂ、非連通部リング間継手板下段部８７ｃ及び非連通部中主桁下段部８７ｄの外側部に設けられる非連通部強化スキンプレート８７ｅとで構成される。

図５（Ａ）は、図４（Ｂ）におけるＺ１部分を示した拡大正面図である。図５（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＺ２部分を示した拡大平面図である。
非連通部ピース間強化継手板８７ａは、非連通部セグメントピース８ａのトンネル周方向において対向する端部に位置する非連通部ピース間継手板８０よりも厚い鋼材が使用されていることにより、剛性が高められている。
非連通部強化縦リブ８７ｂは、他の非連通部縦リブ８４と異なり矩形の断面形状であり、他の非連通部縦リブ８４よりも厚い鋼材が使用され、剛性が高められている。

非連通部リング間継手板下段部８７ｃには、ボルト孔９６が他の部分よりも多く６箇所設けられている。これは、リング体が連結してトンネル体が形成された際に非連通部梁部８７を連続梁として機能させるために設けられたものである。本実施形態ではボルト孔９６は６箇所設けたがこれに限られず、必要に応じて適宜設置数や設置位置などが設定される。
非連通部中主桁下段部８７ｄは、非連通部中主桁８２の下部であるが、別部材であって非連通部強化縦リブ８７ｂと非連通部ピース間強化継手板８７ａを連結してスチフナーとして機能している。なお、非連通部中主桁下段部８７ｄを別部材とせず、非連通部強化縦リブ８７ｂを分断するようにして一本の非連通部中主桁８２として構成するようにしても良い。
非連通部強化スキンプレート８７ｅは、非連通部スキンプレート８５の下部であるが、別部材であって、非連通部スキンプレート８５よりも厚みのある鋼材が使用されていることにより、剛性が高められている。

非連通部梁部８７は、非連通部ピース間強化継手板８７ａ及び非連通部強化縦リブ８７ｂを上下のフランジとし、非連通部強化スキンプレート８７ｅをウェブとした断面形状がコ字状の梁材であり、トンネル体が形成されると連続梁を形成することになる。
このように、連通部セグメントピース７ａが連結される側の非連通部ピース間継手板８０は、その厚みを厚くする（非連通部ピース間強化継手板８７ａ）とともに非連通部強化縦リブ８７ｂ、非連通部リング間継手板下段部８７ｃ、非連通部中主桁下段部８７ｄ及び非連通部強化スキンプレート８７ｅを備えることで補強され非連通部梁部８７を形成している。

非連通部梁部８７は、非連通部セグメントピースの連通部セグメントピースが連結される側に形成されている。よって、非連通部セグメントピース８ｃでは連通部セグメントピース７ａ側に、非連通部セグメントピース８ｂ、８ｅでは連通部セグメントピース７ａ側に形成されている。非連通部セグメントピース８ｄは連通部セグメントピースが連結されないので、非連通部梁部は形成されない。

図６は、図２においてＡ方向から（後行シールドトンネル６の内周側から）見た状態を示した図である。
連通部セグメントピース７ａの上方には、非連通部セグメントピース８ａが連結され、連通部セグメントピース７ａの下方には、非連通部セグメントピース８ｃが連結され、リング体が形成されている。そして各リング体がトンネル軸方向に連結されてトンネル体が形成されている。

具体的には、トンネル周方向に隣接して設けられている連通部セグメントピース７ａの連通部ピース間継手板７０と、非連通部セグメントピース８ａ、８ｃの非連通部ピース間強化継手板８７ａとが連結されてリング体が形成されている。トンネル軸方向に隣接して設けられる連通部セグメントピース７ａの連通部リング間継手板７１同士、非連通部セグメントピース８ａ、８ｃの非連通部リング間継手板８１同士が連結されてトンネル体が形成されている。

非連通部セグメントピース８ａ、８ｃには、トンネル周方向において連通部セグメントピース７ａに連結される側の端部に非連通部梁部８７を備えている。
換言すると、連通部セグメントピース７ａは、非連通部セグメントピース８ａの非連通部梁部８７と、非連通部セグメントピース８ｃの非連通部梁部８７とにトンネル周方向において挟まれるように設けられている。

第１の実施形態における外殻シールド壁４の施工過程（製造方法）のうち連通部に係る部分を図７乃至図１３を用いて説明する。
図７乃至図１２の各図の（Ａ）は、連通部セグメントピース７ａの近傍における図２におけるＡ方向から見た状態における図を、図７乃至図１２の各図の（Ｂ）は、正面図をそれぞれ示している。
２つの連通部セグメントピース７ａ、７ｂのうち、連通部セグメントピース７ｂの近傍については、連通部セグメントピース７ａの近傍と同様であるので説明は省略する。

外殻シールド壁４の製造方法は、鋼製セグメントピースである連通部セグメントピース７ａ、７ｂ及び非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅをトンネル周方向に連結してリング体を構成し、リング体をトンネル軸方向に連結しトンネル体である後行シールドトンネル６を形成するトンネル体形成工程と、後行シールドトンネル６に並設された並設構造物である先行シールドトンネル５に後行シールドトンネル６の内部を連通させ連通部を形成する連通部形成工程と、前記連通部に固化材であるコンクリートを打設する打設工程と、を備える。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、外殻シールド壁４の施工過程で、後行シールドトンネル６の構築を完了した状態、すなわちトンネル体形成工程までを完了した状態を示したものである。
図７（Ａ）は、図６の一部を拡大したものである。
図７（Ｂ）に示すように、先行シールドトンネル５内には、エアモルタル５１が充填されている。先行シールドトンネル５は、図示しない後行シールド掘進機によって、エアモルタル５１とともに円弧状に切削されている。後行シールドトンネル６の周囲のテールボイド９０には、裏込材９１が充填されている。

次に、連通部形成工程が行われる。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、連通部セグメントピース７ａの連通部スキンプレート７５が除去される。
これにより図８（Ａ）に示すように、連通部セグメントピース７ａの連通部ピース間継手板７０、連通部リング間継手板７１、連通部中主桁７２、連通部縦リブ７４の間隙から、テールボイド９０に充填されている裏込材９１が露出した状態となる。

次に、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、テールボイド９０に充填されていた裏込材９１が除去される。
これにより図９（Ａ）に示すように、連通部セグメントピース７ａの連通部ピース間継手板７０、連通部リング間継手板７１、連通部中主桁７２、連通部縦リブ７４の間隙から先行シールドトンネル５内に充填されているエアモルタル５１が露出した状態となる。

次に、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、連通部中主桁７２の外側とエアモルタル５１の切削面との間に、スペーサ９５が取り付けられる。
これにより、連通部中主桁７２がトンネル外方向へ変形しようとしても、スペーサ９５によって規制されるため、連通部中主桁７２の変形が抑制され、結果として連通部セグメントピース７ａのトンネル外方向への変形を阻止することができる。スペーサ９５は、主桁の変形抑制材であり、このスペーサ９５を設ける工程は、本願発明の連通部主桁変形抑止工程に相当する。

これにより、中主桁の剛性を高めることができる。特に凍結工法による凍土圧によって連通部の主桁が外側に撓み、凍土と非連通部鋼製セグメントとの接着がなくなり、凍着切れが生じることになるが、これを抑制することができる。凍土領域９２における凍土の破壊や凍着切れなどが発生したとしても後行シールドトンネル６の変形の発生を阻止することができる。
なお、本実施形態では、スペーサ９５を連通部中主桁７２に取付け、他の主桁である連通部リング間継手板７１には取付けなかった。これは、後の除去工程によって、連通部リング間継手板７１が除去されても変形抑止効果を確保するためである。しかしながら、連通部リング間継手板７１が除去されるまでも確実に変形抑止効果を求めるのであれば、連通部リング間継手板７１に取付けても良い。

次に除去工程が行われる。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、連通部リング間継手板７１が除去される。連通部リング間継手板７１の除去とともに連通部リング間継手板７１に設けられた連通部シール材７６も除去される。この状態において、連通部セグメントピース７ａの主桁は連通部中主桁７２だけとなり、全ての主桁である連通部中主桁７２はリング体におけるトンネル周方向に連結された非連通部セグメントピース８ａ、８ｃの外主桁である非連通部リング間継手板８１の間に位置することになる。
連通部リング間継手板７１を除去したことにより低下する後行シールドトンネル６の剛性は、連通部中主桁７２によって維持される。また、連通部中主桁７２の変形を阻止するスペーサ９５によっても強化される。

また、連通部リング間継手板７１によって支えられていた非連通部リング間継手板８１からの荷重は、非連通部セグメントピース８ａ、８ｃの補強された非連通部ピース間継手板８０である非連通部梁部８７を介して、連通部中主桁７２に伝達される。
このように、連通部を形成する工程の前に、非連通部梁部８７を予め設ける、具体的には、連通部セグメントピースが連結される非連通部ピース間継手板について、該非連通部セグメントピースの非連通部主桁に作用する軸力が、除去工程において連通部セグメントピースから連通部リング間継手板が除去された後の連通部セグメントピースの連通部中主桁に伝達可能となるように補強しておく補強工程を行っておく。

次に、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、連通部縦リブ７４が除去される。

次に、連通部に固化材であるコンクリートが打設される打設工程が行われる。
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、固化材であるコンクリートが打設され外周壁３が構築される。
連通部リング間継手板７１が除去され、連通部セグメントピース７ａをトンネル周方向に挟むように設けられている非連通部セグメントピース８ａと、非連通部セグメントピース８ｃとの間に水みち部分となる空間を形成する部材がなくなるため、止水性が高められた外周壁３の構築されることになる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図１４と共に説明する。なお、第１の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第１の実施形態では、連通部セグメントピースの主桁の変形を抑止するために主桁の外側にスペーサを配置したものであったが、第２の実施形態では、これに代えて非連通部セグメントピースの主桁同士を繋ぐ繋ぎ材を配置するものである。

図１４は、図２と同様に、後行シールドトンネル６の施工が完了した時点のものを示している。
連通部セグメントピース７ａからトンネル周方向に離間して連通部セグメントピース７ｂが配置されている。連通部セグメントピース７ａが配置される連通部が本願発明の第一連通部、連通部セグメントピース７ｂが配置される連通部が本願発明の第二連通部に相当する。

繋ぎ材９８は、上側繋ぎ材９８ａと下側繋ぎ材９８ｂを備えている。
上側繋ぎ材９８ａは、連通部セグメントピース７ａに連結された非連通部セグメントピース８ａの連通部セグメントピース７ａ側の端部と、連通部セグメントピース７ｂに連結された非連通部セグメントピース８ｂの連通部セグメントピース７ｂ側の端部とを繋いでいる。
下側繋ぎ材９８ｂは、連通部セグメントピース７ａに連結された非連通部セグメントピース８ｃの連通部セグメントピース７ａ側の端部と、連通部セグメントピース７ｂに連結された非連通部セグメントピース８ｅの連通部セグメントピース７ｂ側の端部とを繋いでいる。

上側繋ぎ材９８ａ及び下側繋ぎ材９８ｂは棒状の鋼材で、非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｅの主桁にその両端が固定されている。
このように構成することで、連通部セグメントピース７ａ、７ｂがトンネル外方向に変形しようとしても、上側繋ぎ材９８ａ及び下側繋ぎ材９８ｂがその長手方向に作用する引張力に抵抗することで、スペーサ９５と同様に、連通部セグメントピース７ａ、７ｂのトンネル外方向への変形を阻止することができる。
この繋ぎ材９８は、スペーサ９５とは異なり、連通部形成工程を開始する前から設置することができるので、より安定し安全な施工を行うことができる。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施形態では、連通部セグメントピースの連通部リング間継手板の全てと、連通部リング間継手板に設けられた連通部シール材の全てとを除去するものであったが、これに限られず、トンネル周方向に連続しないように一部を切断除去するものであっても良い。すなわち、固化材を貫通して水みちを形成するリング間の連結された外主桁であるリング間継手板とシール材とが、連通部における固化材の内部で縁を切ることができ、水みちが固化材内を貫通することがないように除去するようにすれば良いのである。
この場合、連通部リング間継手板は一部が切断されてトンネル周方向に連続しないので、切断された連通部リング間継手板は、主桁としては機能しなくなる。このような状態の連通部セグメントピースの主桁は、連通部中主桁だけであるので、連通部主桁の全ては、リング体におけるトンネル周方向に連結された非連通部セグメントピースの非連通部リング間継手板の間に位置することになる。

本実施形態では、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとを連通させて外殻シールド壁を施工するものであったが、これに限られない。複数のシールドトンネルを間隔を開けて並設して、一のシールドトンネルから並設された他のシールドトンネルに向けて矢板などで区画した山留め空間を形成して、当該山留め空間に一のシールドトンネルを連通させてコンクリートを打設して外殻シールド壁を形成するものでも良い。この場合には、一のシールドトンネルが本願発明のトンネル体に相当し、一のシールドトンネルを連通させる山留め空間が本願発明のトンネル体に並設される並設構造物に相当する。

本実施形態では、セグメントピースで構成されるリング体を芋継ぎで連結する、すなわち甲組だけで連結するトンネル体の例を示したが、これに限られない。リング体を千鳥組、すなわち甲組乙組交互に連結するトンネル体で行っても良い。

本実施形態では、縦リブを除去したが、残置するものでも良い。このようにすると、固化材であるコンクリートを打設する前における主桁の座屈が防止されトンネル体の構造の安定性が確保される。また、コンクリートを打設した場合におけるトンネル体の剛性が向上する。

本実施形態では、縦リブの除去を連通部リング間継手板の除去後に行ったがこれに限られない。スキンプレートと同時に縦リブを除去するようにしても良い。このようにすれば、施工の短縮が可能となる。

第２の実施形態では、繋ぎ材９８は、非連通部セグメントピース８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｅの主桁に設けたが、これに限られず、非連通部梁部８７に設けるようにしても良い。このようにすれば、トンネル軸方向における主桁の位置に拘束されずトンネル軸方向の任意の位置に繋ぎ材を設けることができ施工の自由度が高くなる。また、繋ぎ材９８は、引張力に対抗するものであったが、圧縮力にも対抗可能な構造のものとしても良い。

第２の実施形態では、上側繋ぎ材９８ａと下側繋ぎ材９８ｂとを上下位置で略水平に設けるようにしたが、これに限られない。繋ぎ材９８を、後行シールドトンネルの断面において「Ｘ」字形のように設けても良い。このような構成とすると、外周壁３のコンクリートで繋ぎ材９８を埋設することができ、より繋ぎ材が強化される。

本実施形態では、連通部セグメントピースの連通部中主桁の断面形状がＨ形鋼材であったが、これに限られない。箱型形状（いわゆるボックス形状）などであっても良い。また、Ｈ型鋼材などに更に補強材を取り付けるなどして断面剛性を高めたものであっても良い。
また、連通部中主桁を通常のものより断面剛性を高めたものでなく、通常のものとして、補強材を取り付けて構成するようにしても良い。この場合には、通常のセグメントピースを用いることができる。また、その補強はリング体を構成する前であっても良いし、リング体が構成された後であっても良く、連通部形成工程が行われる前であれば良い。

本実施形態では、非連通部セグメントピースの非連通部梁部は、ピース間継手板や縦リブなどの部材厚さを厚くすることで補強して構成したが、これに限られない。非連通部梁部の各部材を非連通部梁部以外の部材の厚さと同じ厚さとしておいて、別部材の板材などを重ねて補強して構成するものでも良い。この場合には、通常のセグメントピースを用いることができる。また、その補強はリング体を構成する前であっても良いし、リング体が構成された後であっても良く、連通部形成工程が行われる前であれば良い。

本実施形態では、スペーサを設置する際に裏込材を全て除去したが、これに限られず、スペーサを設置するために必要な箇所のみ裏込材を除去してスペーサを設置するようにしても良い。このようにすれば、スペーサ設置箇所以外で裏込材が連通部セグメントピースの主桁を支持することになり、主桁が外側に撓むことをより抑えることができる。

実施形態における各技術的事項を他の変形例に適用して実施例としても良い。

１ 本線トンネル
２ ランプトンネル
３ 外周壁
４ 外殻シールド壁
５ 先行シールドトンネル
６ 後行シールドトンネル
７、７ａ、７ｂ 連通部セグメントピース
８、８ａ〜８ｅ 非連通部セグメントピース
５１ エアモルタル
７０ 連通部ピース間継手板
７１ 連通部リング間継手板（主桁）
７２ 連通部中主桁（主桁）
７４ 連通部縦リブ
７５ 連通部スキンプレート
７６ 連通部シール材
８０ 非連通部ピース間継手板
８１ 非連通部リング間継手板（主桁）
８２ 非連通部中主桁（主桁）
８４ 非連通部縦リブ
８５ 非連通部スキンプレート
８６ 非連通部シール材
８７ 非連通部梁部
８７ａ 非連通部ピース間強化継手板
８７ｂ 非連通部強化縦リブ
８７ｃ 非連通部リング間継手板下段部
８７ｄ 非連通部中主桁下段部
８７ｅ 非連通部強化スキンプレート
９０ テールボイド
９１ 裏込材
９２ 凍土領域
９３ 外周側凍土領域
９４ 内周側凍土領域
９５ スペーサ
９６ ボルト孔
９８ 繋ぎ材

Claims (10)

1. 鋼製セグメントピースがトンネル周方向に連結されて構成されたリング体と、該リング体がトンネル軸方向に連結されて構成されるトンネル体と、該トンネル体に並設される並設構造物と、前記トンネル体に設けられ並設構造物に連通され固化材が打設された連通部と、を備えた地下空間と前記地下空間の周囲の地盤とを画する外殻シールド壁であって、
   前記鋼製セグメントピースは、
   前記連通部に配置されていない非連通部セグメントピースと、
   前記連通部に配置された連通部セグメントピースと、を備え、
   前記非連通部セグメントピースは、
   該非連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される非連通部ピース間継手板と、該非連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された非連通部主桁と、前記非連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結された非連通部リング間継手板と、前記非連通部ピース間継手板と前記非連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する非連通部スキンプレートと、前記非連通部リング間継手板の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられたシール材と、を備え、
   前記連通部セグメントピースは、
   該連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される連通部ピース間継手板と、該連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された連通部主桁と、を備え、
   前記連通部主桁の全ては、前記リング体におけるトンネル周方向に連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部リング間継手板の間に位置する
   ことを特徴とする外殻シールド壁。
2. 前記連通部セグメントピースのトンネル周方向に連結される前記非連通部セグメントピースの非連通部ピース間継手板は、
   前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁に作用する軸力を前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁に伝達可能となるように補強されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の外殻シールド壁。
3. 前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁と前記並設構造物との間に、前記連通部主桁の変形を抑止するスペーサが介在されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外殻シールド壁。
4. 前記連通部は、前記連通部セグメントピースが配置された第一連通部と、前記第一連通部からのトンネル周方向に離間して前記連通部セグメントピースが配置された第二連通部とを少なくとも備えており、
   前記第一連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁と、前記第二連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁とを繋ぎ、前記連通部主桁の変形を抑止する繋ぎ材を、備えている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の外殻シールド壁。
5. 鋼製セグメントピースをトンネル周方向に連結してリング体を構成し、該リング体をトンネル軸方向に連結しトンネル体を形成するトンネル体形成工程と、前記トンネル体に並設された並設構造物に前記トンネル体の内部を連通させ連通部を形成する連通部形成工程と、前記連通部に固化材を打設する打設工程と、を備える地下空間と前記地下空間の周囲の地盤とを画する外殻シールド壁の製造方法であって、
   前記トンネル体形成工程において、
   トンネル周方向に連結されてリング体を構成する鋼製セグメントピースは、
   前記連通部形成工程において形成される連通部に配置されない非連通部セグメントピースと、
   前記連通部形成工程において形成される連通部に配置される連通部セグメントピースと、を備え、
   前記非連通部セグメントピースは、該非連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントに連結される非連通部ピース間継手板と、該非連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された非連通部主桁と、前記非連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される非連通部リング間継手板と、前記非連通部ピース間継手板と前記非連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する非連通部スキンプレートと、前記非連通部リング間継手板の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられた非連通部シール材と、を備えており、
   前記連通部セグメントピースは、該連通部セグメントピースのトンネル周方向両端部に位置し他の鋼製セグメントに連結される連通部ピース間継手板と、前記連通部ピース間継手板にトンネル周方向両端部が連結された連通部主桁と、前記連通部主桁のうちトンネル軸方向における最外側に位置し他の鋼製セグメントピースと連結される連通部リング間継手板と、前記連通部ピース間継手板と前記連通部リング間継手板のトンネル外側部に位置する連通部スキンプレートと、前記連通部リング間継手板のトンネル軸方向の他の鋼製セグメントピースが連結される側にトンネル周方向に沿って設けられた連通部シール材と、を備えており、
   前記連通部形成工程は、
   前記連通部セグメントピースの前記連通部スキンプレートの少なくとも一部と、前記連通部リング間継手板の少なくとも一部と、前記連通部シール材の少なくとも一部とを除去する除去工程を含む
   ことを特徴とする外殻シールド壁の製造方法。
6. 前記連通部形成工程の前に、
   前記連通部セグメントピースのトンネル周方向に連結される前記非連通部セグメントピースの前記非連通部ピース間継手板について、該非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁に作用する軸力が、前記除去工程において前記連通部セグメントピースから前記連通部リング間継手板の少なくとも一部が除去された後の前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁に伝達可能となるように補強しておく補強工程を備えている
   ことを特徴とする請求項５に記載の外殻シールド壁の製造方法。
7. 前記除去工程は、
   前記連通部セグメントピースの前記連通部リング間継手板の全てと、前記連通部シール材の全てとを除去する工程である
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の外殻シールド壁の製造方法。
8. 前記除去工程の前に、
   前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁の変形を抑止する連通部主桁変形抑止工程と、を備える
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の外殻シールド壁の製造方法。
9. 前記連通部主桁変形抑止工程は、
   前記連通部セグメントピースの前記連通部主桁と前記並設される構造物との間にスペーサを介在させる工程である
   ことを特徴とする請求項８に記載の外殻シールド壁の製造方法。
10. 前記連通部は、前記連通部セグメントピースが配置された第一連通部と、前記第一連通部からのトンネル周方向に離間して前記連通部セグメントピースが配置された第二連通部とを少なくとも備えており、
    前記連通部主桁変形抑止工程は、
    前記第一連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁と、前記第二連通部に配置された前記連通部セグメントピースに連結された前記非連通部セグメントピースの前記非連通部主桁とを、繋ぎ材で繋ぐ工程である
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の外殻シールド壁の製造方法。

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