JP2663106B2 - 推進管及び大空洞の外郭壁体構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に構築する大空洞
の外郭壁体を構成する推進管、および大空洞の外郭壁体
構築工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大断面トンネルを構築する工法と
して、リングシールド工法やマイクロ・マルチ・シール
ド工法等の様々な工法が提案されている。

【０００３】前記リングシールド工法では、予定された
形状の大断面トンネルの外郭部のみを、これと同形状の
大型シールド機でリング状に先行掘削し、この部分に現
場打ちコンクリートまたはセグメントにより覆工体を構
築し、その後に内部の土砂掘削を行いトンネルを完成す
る。

【０００４】またマイクロ・マルチ・シールド工法で
も、中小径のシールド機を複数使用して並列した単独ト
ンネルを掘り、単独トンネルの相互間の土砂は地盤改良
を併用して手掘りし、現場打ちコンクリートでトンネル
間をつないで外郭部の覆工体を閉合して、その後に内部
の土砂掘削を行いトンネルを完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のいずれにも問題点がある。

【０００６】単独トンネル間の覆工体を現場打ちコンク
リートによって形成する場合には、剛性が不連続になる
という問題がある。一方、覆工体をセグメントによって
形成する場合には、内部の土砂掘削後にトンネル外部か
ら土圧による剪断力が作用するため、二次覆工で一体化
をはかる必要が生じたり、破壊されたりする危険性があ
ると共に、掘削工事も裸地山での作業になるため、大掛
かりな地盤改良を必要とする。

【０００７】本発明は前記問題点を解決せんとしたもの
であり、その目的は、地中に大空洞の外郭壁体を構築す
る際、押出し施工時に管体間の相対的な位置ずれを生じ
ることが無く、管体と管体とが密に接して隙間を生じ
ず、またトンネル外部から土圧による剪断力が作用して
も、継手に充分な耐力を維持することができ、さらに覆
工体を形成した後、すぐに内部の土砂掘削を行うことが
できる推進管を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、地中に構築する
大空洞の外郭壁体を構成する管であって、外部に突き出
た第一の円弧面と、この第一の円弧面と対向する面にお
いて、前記第一の円弧面と嵌合する形状で管体内部に凹
んだ第二の円弧面と、前記第一の円弧面と第二の円弧面
とにその両端で連結する二つの側面とからなり、上下二
つの管相互を連結するため前記第一の円弧面と前記第二
の円弧面とに形成された摺動・継手手段を備える推進管
にある。

【０００９】ここで本発明の推進管において、地中に構
築する大空洞の外郭壁体を構成する管体とは、例えば、
複車線道路トンネル、鉄道トンネル、地下インターチェ
ンジ及び地下駅等の超大な断面を要する大空洞、すなわ
ち大断面トンネル等の壁体を構成する推進管である。

【００１０】本発明の推進管において、外部に突き出た
第一の円弧面とは、管体の軸方向に延長する面であっ
て、この面には内部に凹んだ凹陥部を管体の軸方向に延
長して設けても良い。この凹陥部は、複数の管体を組合
せた後、トンネル断面方向に隣接する管体間に挟み込ま
れた土砂を洗浄する際、ジェット水を注入するための注
入管として使用することができる。なお、凹陥部は、第
一の円弧面に設ける代わりに後述する第二の円弧面に設
けるか、または第一及び第二の両方の円弧面に設けても
良く、いずれの場合にも同様な土砂洗浄効果が得られ
る。また、第一の円弧面には、トンネル断面方向に隣接
する管体相互を緊結する際、緊結鋼棒を貫通する貫通孔
と、この貫通孔の補強のために管体内側に補強金具を設
けても良い。

【００１１】本発明の推進管において、第一の円弧面と
嵌合する形状で管体内部に突き出た第二の円弧面とは、
第一の円弧面と対向して管体の軸方向に延長する面であ
って、この面には、前記第一の円弧面に設けられた貫通
孔に対向する位置に、同様な貫通孔と補強金具とを設け
ることができる。

【００１２】本発明の推進管において、管体相互を摺動
し、連結するため第一の円弧面と第二の円弧面とに形成
された摺動・継手手段とは、例えば、第一の円弧面に、
内側に凹んだＣ字形状の凹陥部をチャンネル材等によっ
て管体の軸方向に延長して設け、一方、第二の円弧面に
は、前記凹陥部に対向する位置でこれと嵌合する凸部
を、Ｈ形鋼等によってＴ字形状に管体の軸方向に延長す
るよう設けても良い。更に、前記凹陥部には予めシール
材を充満しても良い。なお、上記と逆に、凹陥部を第二
の円弧面に、また凸部を第一の円弧面に設けても良い。

【００１３】以上のように本発明の推進管において、第
一の円弧面と第二の円弧面とを相互に嵌合するように円
弧形状にしたことによって、管体を連結してトンネル外
郭壁を形成した時、管体相互の連結力が高まり、トンネ
ル外部からの土圧による剪断力に対しても耐力を発揮す
ることができる。

【００１４】また、第一の円弧面と第二の円弧面との対
向する位置に形成した摺動・継手手段としての凹陥部と
凸部とは、トンネル外郭壁の構築時には管体を推進する
軌道として使用することができ、したがって管体間の相
対的な位置ずれを防止することができる。更にこの凹陥
部と凸部との摺動・継手手段は、トンネル外郭壁の構築
後、管体相互の連結力を高めてトンネル外部からの土圧
による剪断力に対し、耐力を向上することができる。

【００１５】また、本発明の別の要旨は、地中に構築す
る大空洞の外郭壁体を構築する推進工法であって、摺動
・継手手段を推進管軸方向の上面に有し、この摺動・継
手手段に嵌合する摺動・継手手段を推進管軸方向の下面
に有する推進管を、推進管発進坑から推進するととも
に、切羽を掘削して最下段のトンネルを形成する第一工
程と、このトンネルを構成する推進管上面の摺動・継手
手段に、別の推進管の下面の摺動・継手手段を嵌合し、
この嵌合状態で別の推進管を推進管発進坑から摺動しな
がら推進するとともに、切羽を掘削して最下段のトンネ
ルの上に連結されたトンネルを形成する第二工程と、第
二工程と同様の工程を所定回数繰返す、大空洞の外郭壁
体構築工法にある。

【００１６】本発明の大空洞の外郭壁体構築工法におい
て用いる推進管は、請求項１または請求項２に記載した
推進管としても良い。

【００１７】

【作用】本発明の推進管は、第一の円弧面を上方に位置
させて、推進管を推進管発進坑から推進してトンネルを
形成する。次いで、このトンネルの推進管の第一の円弧
面に形成された摺動・継手手段に、別の推進管の第二の
円弧面に形成された摺動・継手手段を嵌合し、この嵌合
状態で前記と同様に推進管を推進管発進坑から推進して
トンネルを形成する。同様にして、次々にトンネルを上
下に隣接するように連結して大空洞、例えば大断面トン
ネルの外郭壁体を形成する。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の推進管を側壁に適応した大
断面トンネルの壁体を示した概略斜視図、図２（ａ）は
本発明の推進管の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ
−Ａ断面図である。図１において、大断面トンネル５０
は、トンネル両側壁の上中下段に設けられた作業坑２
０，２１，２２と、この作業坑間に側壁を構成するよう
に設けられたそれぞれ三段の推進管１’，１”と、両側
の上段作業坑２０間に天井を構成するように架けわたさ
れたルーフパイプ２６と、両側の中段作業坑２１間に中
間床を構成するように設けられたパイプ２７と、両側の
下段作業坑２２間に下部床を構成するように設けられた
パイプ２８とからなる。

【００２０】なお、上記側壁は、推進工法により本発明
の推進管１をトンネル軸Ｚ方向へ推進させて形成する。
なお、作業坑２０，２１，２３はスクリューカッター、
ドラムカッター、あるいは高圧ジェット水等の掘削機構
を有するシールド機を用いて、上記側壁と同様にトンネ
ル軸Ｚ方向に掘進し、例えば直径２.５〜３.５ｍ程度の
セグメントによって形成する。更に天井のルーフパイプ
２６、中間床のパイプ２７および下部床のパイプ２８
は、上中下段作業坑２０，２１，２２からトンネル横断
Ｘ方向に掘進し、例えば直径０.７〜２.０ｍ程度のパイ
プにより形成する。

【００２１】なお、前記作業坑や、作業坑間の前記推進
管の数量は、大断面トンネルの寸法によって適宜定める
ことができる。

【００２２】次に上記側壁に適用された本発明の推進管
について、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。推
進管１は、外部に突き出た第一の円弧面２と、この第一
の円弧面２と対向する面において、第一の円弧面２と嵌
合する形状で管体１の内部に突き出た第二の円弧面３
と、第一の円弧面２と第二の円弧面３とにその両端で連
結する二つの側面４と、管体相互を摺動し、連結するた
めの摺動・継手手段として、第一の円弧面２に形成され
た凹陥部５および第二の円弧面３に形成された凸部６と
で主要部が構成される。

【００２３】ここで、前記第一の円弧面２は管体軸方向
に延長する面であって、この面の中央には内部に凹んだ
凹陥部９が管体軸方向に延長して設けられており、この
凹陥部９は逆Ω字形状の断面を有し、管体軸方向に連続
する開口部９ａと管状部９ｂとからなる。この凹陥部９
は、複数の管体１を組合せた後、トンネル横断Ｙ方向に
隣接する管体間に挟み込まれた土砂を洗浄する際、ジェ
ット水を注入するための注入管として使用する。また第
一の円弧面２には、トンネル横断Ｙ方向に隣接する管体
１相互を緊結する際、緊結鋼棒を貫通するための四つの
貫通孔８ａと、これらそれぞれの貫通孔８ａの補強のた
めの補強管８ｂおよび補強金具８ｃとが設けられてい
る。

【００２４】前記第二の円弧面３は、第一の円弧面２に
対向する管体軸方向に延長する面であって、この面には
第一の円弧面２に設けられた貫通孔８ａに対向する位
置、四箇所に同様な貫通孔７ａ、補強管７ｂおよび補強
金具７ｃとが設けられている。

【００２５】前記凹陥部５は、第一の円弧面２の前記逆
Ω字形状の凹陥部９と貫通孔８ａの両側二箇所に、前記
管体軸方向に延長して設けられており、内側に凹んだＣ
字形状の断面を有し、管体軸方向に延長する開口部５ａ
と、チャンネル材によって形成された管状部５ｂとから
なる。一方、前記凸部６は、第一の円弧面２の凹陥部５
に対向するように、第二の円弧面３の貫通孔７ａの両側
二箇所に管体軸方向に延長して設けられる。この凸部６
は、凹陥部５に嵌合する形状、すなわち外部に突き出し
たＴ字形状の断面を有し、Ｈ形鋼の一方のフランジ６ａ
を第二の円弧面３に溶接して形成する。なお、管体１に
は、管体軸方向に直交する断面方向の管体内側全周に、
適宜間隔で複数の補強リブ１０を設ける。

【００２６】また、図２に示す推進管の凹陥部５の前後
端部５ｃ，５ｃには、封止板５ｄを溶接して設けても良
く、この封止板５ｄは、図６に示すように、Ｔ字形状の
凸部６が嵌合可能な最低の大きさのＴ字形状の切欠きを
有する鋼板とする。このような封止板５ｄを凹陥部５の
前後端部５ｃ，５ｃに設け、予めシール材（図示せず）
を充填することにより、推進管１を推進する時に、この
嵌合部５へ浸入した土砂や地下水がその圧力でシール材
を押し出そうとしても、これを防止することができる。

【００２７】次にトンネル外郭壁を形成するため、本発
明の管体相互を摺動し、連結する手順について説明す
る。

【００２８】トンネル外郭壁を形成する際、例えば図１
の作業坑２１と２２との間において、最下段の推進管を
推進立坑（図示せず）から次々に推進し、この推進管に
よるトンネルをトンネル軸Ｚ方向に延長して設ける。な
お推進管を推進する際の切羽は、図３に示した円形部分
３０をシールド機械の円形カッターで掘削し、その他の
部分３１，３２を高圧ジェット水で掘削する。

【００２９】最下段の推進管によるトンネルを構築した
後、図４および図５に示したように、この最下段の推進
管１ａの凹陥部５に中段の推進管１ｂの凸部６を嵌合
し、この嵌合状態のまま中段の推進管１ｂを推進立坑か
ら次々に推進して、中段の推進管１ｂによるトンネルを
トンネル軸Ｚ方向に延長して設ける。この時、凹陥部５
を中段の推進管１ｂの凸部６の軌道として使用するた
め、推進管相互の相対的な位置ずれを防止することがで
きると共に、推進管相互の連結力を高めることができ
る。またこの凹陥部５と凸部６との嵌合状態に加えて、
第一の円弧面２と第二の円弧面３とを相互に嵌合する円
弧形状にしたことにより、更に推進管相互の連結力を高
める。したがって、トンネル外郭壁内部の土砂を掘削し
た後に、土圧によってトンネル外郭壁に剪断力が作用し
ても、トンネル外郭壁に充分な耐力を得ることができ
る。

【００３０】次いで、最下段の推進管と中段の推進管と
の間隙を止水し、更に両方の推進管の一体化を行う。

【００３１】嵌合状態の凹陥部５と凸部６との間隙に浸
入した土砂を高圧ジェット水によって洗浄し、ここに注
入後硬化するシール材４３を充填する。なお、地下水圧
の高いところでの施工においては、凹陥部５と凸部６と
を嵌合した後にシール材を注入する代わりに、予め推進
管製造工場や推進管ストックヤードにおいて推進管の凹
陥部５にシール材を充填しておくこともできる。この場
合、中段の推進管１ｂは、凸部６によってシール材を切
削しながら最下段の推進管１ａの凹陥部５に摺動して、
この嵌合部への地下水および土砂の浸入を防止すること
ができる。

【００３２】凹陥部５と凸部６とを嵌合した後にシール
材を充填した場合には、シール材４３の硬化後、また予
めシール材が充填された推進管を使用している場合に
は、中段の推進管１ｂの推進後、推進管１ａの逆Ω字形
状の凹陥部９に高圧ジェット水の注入管（図示せず）を
挿入し、間隙４０に浸入した土砂を洗浄する。洗浄が終
了したら、図５に示すように推進管１ａの貫通孔８ａと
推進管１ｂの貫通孔７ａとに緊結鋼棒４１を貫通し、こ
の緊結鋼棒４１の両端にナット４２を螺着して推進管１
ａと推進管１ｂとに連結する。

【００３３】この後、前記逆Ω字形状の凹陥部９にグラ
ウト注入管を挿入し、ここから間隙４０の全長に渡っ
て、例えば高流動、高強度および無収縮の高性能モルタ
ルを充填し、下段の推進管１ａと中段の推進管１ｂとの
一体化作業を終了する。

【００３４】更にその他の推進管相互の連結も、以上と
同様な工程によって行い、トンネル外郭壁を形成する。

【００３５】

【発明の効果】本発明の推進管は、第一の円弧面と第二
の円弧面とに摺動・継手手段が設けられているため、異
なる推進管の第一の円弧面と第二の円弧面との摺動・継
手手段を嵌合し、この嵌合状態で一方の推進管を推進す
ると、推進管相互の相対的な位置ずれを防止することが
できると共に、推進管相互の連結力を高めることができ
る。また第一の円弧面と第二の円弧面とが互いに嵌合す
る形状に形成されているため、更に推進管相互の連結力
を高めることができる。したがって、本発明の推進管に
よって大空洞、例えば大断面トンネル等の外郭壁体を形
成すると、トンネル外郭壁内部の土砂を掘削した後に、
土圧によってトンネル外郭壁に剪断力が作用してもトン
ネル外郭壁体は充分な耐力を得ることができる。更にま
た、推進管を嵌合し、連結して覆工体としての外郭壁体
を形成するので、形成後直ぐに内部の土砂掘削を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の推進管を側壁に適応した大断面トンネ
ルの外郭壁体を示した概略斜視図である。

【図２】（ａ）は本発明の推進管の斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の推進管を使用する際の切羽の掘削状況
を説明する説明図である。

【図４】本発明の推進管を連結する際の断面説明図であ
る。

【図５】本発明の推進管を連結する際の断面説明図であ
る。

【図６】図２の推進管の凹陥部の両端部を封止する封止
板を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 推進管 ２ 第一の円弧面 ３ 第二の円弧面 ４ 側面 ５ 凹陥部（継手手段） ６ 凸部（継手手段）

フロントページの続き (73)特許権者 000140292 株式会社奥村組 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 (73)特許権者 000172813 佐藤工業株式会社 富山県富山市桜木町１番11号 (73)特許権者 390028015 株式会社地崎工業 東京都港区西新橋２丁目23番１号 (73)特許権者 000146928 株式会社森本組 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 (73)特許権者 000112668 株式会社フジタ 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 (72)発明者 豊田 敏則 千葉県我孫子市新木野４丁目10−８ (56)参考文献 特開 平４−62299（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に構築する大空洞の外郭壁体を構成
   する管であって、 外部に突き出た第一の円弧面と、この第一の円弧面と対
   向する面において、前記第一の円弧面と嵌合する形状で
   管体内部に凹んだ第二の円弧面と、前記第一の円弧面と
   第二の円弧面とにその両端で連結する二つの側面とから
   なり、上下二つの管相互を連結するため前記第一の円弧
   面と前記第二の円弧面とに形成された摺動・継手手段を
   備える推進管。
2. 【請求項２】 前記摺動・継手手段が、前記第一の円弧
   面の推進管軸方向に形成された凹陥部および前記第二の
   円弧面の推進管軸方向に形成された凸部からなるか、ま
   たは前記第一の円弧面の推進管軸方向に形成された凸部
   および前記第二の円弧面の推進管軸方向に形成された凹
   陥部からなり、 前記凹陥部に予めシール材を充満してなる請求項１記載
   の推進管。
3. 【請求項３】 地中に構築する大空洞の外郭壁体を構築
   する推進工法であって、 摺動・継手手段を推進管軸方向の上面に有し、この摺動
   ・継手手段に嵌合する摺動・継手手段を推進管軸方向の
   下面に有する推進管を、推進管発進坑から推進するとと
   もに、切羽を掘削して最下段のトンネルを形成する第一
   工程と、 このトンネルを構成する推進管上面の摺動・継手手段
   に、別の推進管の下面の摺動・継手手段を嵌合し、この
   嵌合状態で別の推進管を推進管発進坑から摺動しながら
   推進するとともに、切羽を掘削して最下段のトンネルの
   上に連結されたトンネルを形成する第二工程と、 第二工程と同様の工程を所定回数繰返す、大空洞の外郭
   壁体構築工法。