JP2777540B2 - トンネルの連結工法およびトンネル連結用セグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの連結工法お
よびトンネル連結用セグメントに関し、特に予定する空
間断面に比べて比較的小断面のトンネルを複数構築して
大断面の地下空間を形成する際のトンネルの連結工法お
よびトンネル連結用セグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市トンネルは地上構造物に比
べて建設コストが高く、維持費も地上部の道路に比べて
不経済なことが多い。このため、やむを得ない箇所に地
下道路が建設されることが多く、トンネル区間はなるべ
く短く、なるべく浅く設置してアプローチ部分を短くす
るのが普通である。

【０００３】また、地下トンネルの施工にあたっては、
一般に開削工法が採用されることが多いが、最近の工事
では沿道の環境から開削工法が採用できない場合が増加
する傾向にある。

【０００４】このように開削工法が採用できない場合、
シールド工法を採用して対処することが一般的である。
現在のシールド工法では、円形断面が基本断面であり、
その最大直径は１４ｍに達し、さらには直径１９ｍ程度
の大口径シールドの計画もなされているのが現状であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の大口径の円形シ
ールドを採用する場合には、機械製作費が巨大となり、
機械重量の増加、セグメント重量の増加や立坑用地の確
保等大都市内での工事環境に対して適応し難いという問
題があった。

【０００６】また、大口径のシールドの場合、土被りが
大きく必要となり、比較的土被りの小さなトンネルを設
置するような場合には採用し難いものである。

【０００７】さらに、トンネル断面の拡大、縮小が大き
い場合や地下に分岐や合流などの施設を設置したいよう
な場合、あるいは非常駐車帯等を一定区間毎に設置した
いような場合に、対応し難いという問題があった。

【０００８】また、数百ｍ程度の中距離や短距離のトン
ネルに対しては、シールド機が過大設備となってしまう
という問題があった。

【０００９】そこで、比較的小型のシールド機を用い
て、予定する空間断面に比べて比較的小断面のトンネル
を隣接させて掘削し、この隣接する比較的小断面のトン
ネル同士を構造的に連結することにより、前述の問題に
対処することが考えられる。

【００１０】この場合、トンネル同士は十分な連結強度
をもたせて連結しなければならず、しかも坑内の環境を
害することなく連結を行わなければならないという問題
があった。

【００１１】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、機械製作費を抑え、機械
重量やセグメント重量を抑え、立坑用地の確保等大都市
内での工事環境に対して容易に適応し得、土被りも小さ
くて済み、トンネル断面の拡大、縮小、分岐や合流など
の施設の設置、非常駐車帯等の一定間隔毎の設置に容易
に対処でき、数百ｍ程度の中距離、短距離のトンネルに
対してもシールド機が過大となることがなく、しかも十
分な強度をもたせ、かつ坑内環境を害することなくトン
ネル同士を構造的に連結することのできるトンネルの連
結工法およびトンネル連結用セグメントを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明にあっては、
所定の間隔をおいて隣接して掘削したトンネル間の地山
を掘削して拡幅し、トンネル同士を構造的に連結するト
ンネルの連結工法であって、少なくとも一方のトンネル
を構成するセグメントからトンネル間の地山に山留板を
圧入して、トンネル間の地山を覆い、山留を行なう工程
と、前記山留板に囲まれた地山を掘削してトンネルを拡
幅する工程と、前記セグメント同士を型鋼材で連結する
工程と、を含むことを特徴としている。

【００１３】第２の発明にあっては、前記山留板の圧入
に先立って、トンネル内部からトンネル間周囲の地山の
地盤改良を行うことを特徴としている。

【００１４】第３の発明にあっては、隣接するトンネル
を構成する相互のセグメントから山留板をトンネル間周
囲の地山に圧入して、各山留板の先端部分を重合させ、
この重合部分の地山に止水剤を注入して止水を行うこと
を特徴としている。

【００１５】第４の発明にあっては、所定の間隔をおい
て隣接して掘削したトンネル間の地山を掘削して拡幅
し、トンネル同士を構造的に連結する際に用いるトンネ
ル連結用セグメントであって、矩形断面のセグメント本
体と、このセグメント本体の矩形断面対向位置のスキン
プレート外面にスライド可能に設けられた山留板とを備
え、前記セグメント本体は、前記山留板の設けられたス
キンプレートにセグメント本体の軸方向と直交する方向
にわたり、前記山留板をスライドさせる長孔が形成され
るとともに、拡幅側面には連結用の型鋼材挿通用の貫通
孔が形成されることを特徴としている。

【００１６】第５の発明にあっては、前記連結用の型鋼
材挿通用の貫通孔は、セグメント本体のコーナ部を構成
する隅角部ピースのスキンプレートを貫通して形成さ
れ、前記連結用の型鋼材は隅角部ピースに固定されるこ
とを特徴としている。

【００１７】

【作用】第１の発明にあっては、少なくとも一方のセグ
メントからトンネル間の地山に山留板を圧入してトンネ
ル間の地山を覆い、止水および山留を行った状態で地山
を掘削して拡幅した後、セグメント同士を型鋼材で連結
することにより、容易にセグメント同士の連結ができ
る。

【００１８】第２の発明にあっては、トンネル内部から
トンネル間周囲の地山の地盤改良を行うことにより、よ
り確実な止水対策および土圧対策を行うことができる。

【００１９】第３の発明にあっては、隣接する相互のセ
グメントから山留板を地山に圧入し、各山留板の重合部
分に止水剤を注入することにより、山留板の重合部分に
おける止水を最少限の止水剤の注入にて、確実に行うこ
とが可能となり、止水効率を高めて、トンネルの拡幅作
業を容易にすることができる。

【００２０】第４の発明にあっては、山留板をトンネル
内から容易にスライドさせることができ、しかも、拡幅
掘削後に貫通孔に型鋼材を挿通させて連結することがで
きる。

【００２１】第５の発明にあっては、セグメント本体の
隅角部ピースは梁構造の設計をし、この隅角部ピースに
型鋼材を固定することで、強固な連結状態を得ることが
できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００２３】図１〜図７は、本発明の一実施例に係るト
ンネル連結用セグメントを示す図である。

【００２４】このトンネル連結用セグメント１２は、セ
グメント本体２６と、山留板２８とを備えている。

【００２５】セグメント本体２６は、断面略矩形をなす
鋼製のもので、山留側および連結側の４つの板状のセグ
メントピース３０，３２と、コーナ部に配設される４つ
の隅角部ピース３４とから構成されている。

【００２６】山留側の板状のセグメントピース３０は、
図１および図２に示すように主桁３６および継手板３８
を矩形に枠組みし、その片側面にスキンプレート４０を
取り付け、主桁３６間に複数のリブ４２を掛け渡して形
成した鋼材製のものとなっている。

【００２７】連結側のセグメントピース３２は、図３お
よび図４に示すように、Ｈ型鋼製の主桁４４および継手
板４６を矩形に枠組みし、この主桁４４間に複数のチャ
ンネル状の型鋼材４８を取り外し可能に取り付けて形成
された鋼材製のものとなっている。この連結側のセグメ
ントピース３２は、図１中向って右側のものだけに型鋼
材４８が取り付けられているが、両方向で拡幅掘削する
場合には、図中左側のものにも型鋼材４８が取り付けら
れるものである。

【００２８】隅角部ピース３４は、図５〜図７に示すよ
うに、主桁５０および継手板５２をＬ字状に枠組みし、
その表面にＬ字状のスキンプレート５４を取り付け、主
桁５０間に複数のリブ５６を取り付けて形成された鋼材
製のものとなっている。

【００２９】そして、隅角部ピース３４の継手板５２
と、隣接するセグメントピース３０，３２の継手板３
８，４６とを連結することにより、矩形のセグメント本
体２６が形成されるようになっている。

【００３０】また、拡幅掘削を行う図１中右側の隅角部
ピース３４には、図５および図６に示すように、スキン
プレート５４の両端部分に山留板２８を支持する鋼材製
の支持部材５８を突出させるための蓋（図示せず）付き
の支持部材挿入口６０が形成され、トンネルの拡幅時に
前記蓋を外して支持部材挿入口６０から支持部材５８を
地山に挿入し得るようにしている。

【００３１】さらに、隅角部ピース３４のスキンプレー
ト５４には、リブ５６間位置に複数の連結用のチャンネ
ル状の型鋼材１４を挿通させるための貫通孔１６が形成
され、この貫通孔１６にチャンネル状の型鋼材１４の端
部を挿通させ、リブ５６にボルト締めにより固定される
ようになっている。この型鋼材１４は中間部分ではリブ
５６に背中合わせで共締めされ、両端部では単独で取付
けられるようになっている。なお、スキンプレート５４
に形成される貫通孔１６には、蓋（図示せず）が取り付
けられ、シールド掘進時に閉塞可能にされている。ま
た、このスキンプレート５４には、トンネル連結部分の
地盤改良を行うための注入孔６２が形成されている。

【００３２】山留板２８は、山留側のセグメントピース
３０のスキンプレート４０の外面にスライド可能に設け
られ、セグメント本体２６より突出して連結部分の地山
を覆い、連結部分の山留を行うようになっている。ま
た、山留板２８を設けたスキンプレート４０には、セグ
メント本体２６の軸方向と直交する方向にわたる一対の
長孔６６が形成され、山留板２８にはこの長孔６６に臨
むねじ穴６８が所定間隔で複数形成され、このねじ穴６
８に、図２に示すように、セグメントピース３０の内側
に配設した一対の油圧ジャッキ７０が連結部材（図示せ
ず）を介して連結され、この油圧ジャッキ７０を作動さ
せることによりねじ穴６８を介して山留板２８をスライ
ドさせるようにしている。なお、長孔６６の周囲にはゴ
ムリング等の止水材が施されるようになっている。

【００３３】このように、山留板２８により地山の山留
を行うことにより、隣接するセグメント１２間の地山の
掘削を容易かつ安全に行うことが可能となっている。ま
た、山留板２８は、セグメント本体２６から突出させた
支持部材５８により内側から支持されるため、十分な支
持力が得られるものである。

【００３４】次に、本発明の一実施例に係るトンネルの
連結工法について、図８〜図１４を参照しつつ説明す
る。

【００３５】まず、図８に示すように、矩形のシールド
機を用いて所定間隔を置いて隣接する２本のトンネル７
０を掘削しつつ、トンネル連結用セグメント１２を組立
て連結して、シールド機による掘進を完了させる。

【００３６】次に、図９に示すように、セグメント１２
の内部から拡幅部分境界部の地山７８の地盤改良を行
う。この場合、セグメント本体２６を構成する隅角部ピ
ース３４のスキンプレート５４（図５及び図７参照）に
形成した注入孔６２（図５及び図７参照）より注入管８
０を地山７８内に差し込み、地盤改良用の薬液を地山７
８内に注入して地盤改良を行う。

【００３７】次いで、図１０に示すように隅角部ピース
３４のスキンプレート５４（図５及び図６参照）に形成
した支持部材挿入口６０を開け、この支持部材挿入口６
０より支持部材５８を地山７８内に差し込む。この場
合、支持部材５８の差し込みに際しては、セグメント本
体２６内に架台を設置し、この架台上に油圧ジャッキを
設置して油圧ジャッキにて支持部材５８を地山７８内に
差し込むようにしている。また、支持部材５８の先端は
セグメント本体２６のスキンプレート４０（図１参照）
の面と一致する位置まで差し込まれるようになってい
る。さらに、支持部材５８の差し込みに際しては、支持
部材挿入口６０と支持部材５８との間よりセグメント本
体２６内に水が浸入しないように、支持部材挿入口６０
に止水材を施して止水処理をおくようにしている。

【００３８】次に、図１１に示すように、各セグメント
１２のセグメントピース３０から、山留板２８を油圧ジ
ャッキ７０（図２参照）により、地盤改良した地山７８
に対して圧入し、山留板２８の先端部同士が重合する状
態とする。この場合、山留板２８は、セグメントピース
３０に形成した長孔６６（図２参照）を介してスライド
して突出されることとなる。また、長孔６６は、止水材
によって止水されているため、長孔６６からセグメント
１２内に水が浸入するようなことはない。

【００３９】また、山留板２８の地山７８への圧入時に
は、セグメント本体２６より突出させた支持部材５８が
山留板２８を支持するため、山留板２８の移動にともな
って、山留板２８が内側に挿入されて内空断面が欠損す
るのを防止するとともに、山留板２８を確実に支持して
確実な山留を行えるようになっている。さらに、山留板
２８同士の重合部分において、止水が必要な場合は、図
７に示すスキンプレート５４の注入孔６２より、注入管
を差し込んで止水剤を注入し、確実な止水を行うように
している。なお、前記山留板２８は、必ずしも隣接する
セグメント１２の各々から突出させる必要はなく、地山
７８の間隔が狭い場合には、一方のセグメント１２から
のみ突出させることも可能で、この場合には、他方のセ
グメントは山留板２８を有しない通常のセグメントとす
ることも可能である。

【００４０】次いで、図１２に示すように、山留板２８
によって囲まれたセグメント１２間の地山７８を拡幅掘
削する。この場合、連結側のセグメントピース３２に取
り付けた型鋼材４８を取り外して地山７８に面した部分
を開放する。そして、この開放した部分からミニバック
ホー等の掘削機を用いてセグメント１２間の地山７８を
拡幅掘削するようにしている。

【００４１】次に、地山７８を完全に掘削した状態にお
いて、図１３に示すように、複数のチャンネル状の型鋼
材１４の端部を隅角部ピース３４の貫通孔１６（図７参
照）に挿入して、リブ５６に固定することにより、セグ
メント１２同士を連結する。なお、この拡幅掘削は、後
述するように上下に位置するセグメント１２間において
も行われる。

【００４２】このように、チャンネル状の型鋼材１４に
てセグメント１２同士を連結することにより、ガス切断
等を行うことなく、すなわち坑内環境に悪影響を与える
ことなく、強度の高い連結を行うことが可能となる。

【００４３】そして、このような工程を、上下や左右の
セグメント１２間で繰り返すことにより、任意の断面
の、しかも拡張、縮小のあるトンネルを容易に形成する
ことができ、このようにして形成したトンネルを例えば
大断面のトンネルの壁面として形成するような場合に
は、図１４に示すように、トンネル９０の内部および拡
幅部分に高流動のコンクリート２４を打設し、さらに上
部の空隙に２次注入することにより、完成されることと
なる。

【００４４】このようなトンネルの連結工法を用いるこ
とにより、例えば、図１５に示すように、矩形のシール
ド機を用いて予定する大断面のトンネルの輪郭に沿って
所定間隔を置きながら比較的小断面の矩形の複数のトン
ネル９０を掘削し、このトンネル９０間の地山を拡幅掘
削して、トンネル９０同士を連結し、内部にコンクリー
ト２４を打設して壁９２を構築した後、壁９２に囲まれ
た地山を掘削して予定した大断面の矩形のトンネル９４
を構築することが可能となる。また、このトンネル９４
の断面形状は、図１５のような形状に限らず、凸型、凹
型、Ｌ型、Ｔ型等種々の形状とすることが可能である。

【００４５】また、図１６に示すように、２本のトンネ
ル８４の途中でトンネル８４間の地山を拡幅掘削して、
トンネル８４同士を連結し、２本のトンネル８４の途中
に駅部８６を形成することも可能である。

【００４６】さらに、図１７に示すように、隣接する２
本のトンネル８８をそれぞれ途中で離反する方向に屈曲
させた後、またトンネル８８同士を隣接させ、離反した
部分のトンネル８８間の地山を拡幅掘削し、トンネル８
８の途中に非常駐車帯１００を形成することも可能であ
る。

【００４７】本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施
が可能である。

【００４８】例えば、前記実施例においては、山留板を
隣接する双方のトンネル連結用セグメントから突出させ
るようにしているが、これに限らず、拡幅幅が小さいよ
うな場合には一方のトンネル連結用セグメントのみから
山留板を突出させるようにすることも可能である。

【００４９】また、上下のトンネル間の地山を拡幅掘削
する場合には、図１のセグメント本体２６を９０゜回転
して設置し、両側部から山留板を地山に差し込んで、山
留板に囲まれた地山を掘削することも可能である。

【００５０】さらに、前記実施例では、連結用の型鋼材
としてチャンネル状のものを用いているが、これに限ら
ず、Ｈ型状、Ｉ型状等の種々の形状のものを用いること
もできる。

【００５１】また、隣接するトンネル間の地山を拡幅掘
削する際には、上述のように、セグメントピース３２に
取り付けた型鋼材４８を取り外して地山７８に面した部
分を開放した後に、地山を掘削することも可能である
が、隣接するトンネル間に沿って発進立坑側または到達
立坑側からトンネル縦断方向にトンネル間の地山を掘削
し、全てのセグメントの型鋼材４８を取り外すことなく
適宜間隔のセグメントの型鋼材４８を取り外して掘削土
砂をそこから搬出することも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明にあっ
ては、少なくとも一方のセグメントからトンネル間の地
山に山留板を圧入してトンネル間の地山を覆い、止水お
よび山留を行った状態で地山を掘削して拡幅した後、セ
グメント同士を型鋼材で連結することにより容易にセグ
メント同士の連結ができるという効果がある。

【００５３】第２の発明にあっては、トンネル内部から
トンネル間周囲の地山の地盤改良を行うことにより、よ
り確実な止水対策および土圧対策を行うことができる。

【００５４】第３の発明にあっては、隣接する相互のセ
グメントから山留板を地山に圧入し、各山留板の重合部
分に止水剤を注入することにより、山留板の重合部分に
おける止水を最少限の止水剤の注入にて、確実に行うこ
とが可能となり、止水効率を高めて、トンネルの拡幅作
業を容易にすることができるという効果がある。

【００５５】第４の発明にあっては、山留板をトンネル
内から容易にスライドさせることができ、しかも、拡幅
掘削後に貫通孔に型鋼材を挿通させて連結することがで
るという効果がある。

【００５６】第５の発明にあっては、セグメント本体の
隅角部ピースは梁構造の設計をし、この隅角部ピースに
型鋼材を固定することで、強固な連結状態を得ることが
できるという効果がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るトンネル連結用セグメ
ントの概略正面図である。

【図２】図１の山留側のセグメントピースを内側から見
た平面図である。

【図３】図１の連結側のセグメントピースを内側から見
た状態を示す正面図である。

【図４】図３の横断面図である。。

【図５】図１の隅角部ピースを内側から見た状態を示す
正面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

【図８】所定の間隔をおいてトンネルを隣接して掘削し
た状態を示す断面図である。

【図９】図８の状態から連結部分の地山の地盤改良を行
った状態を示す断面図でる。

【図１０】図９の状態から各セグメントより山留板の支
持部材を地山に差し込んだ状態を示す断面図である。

【図１１】図１０の状態から山留板を地山に差し込んだ
状態を示す断面図である。

【図１２】図１１の状態からトンネル間の地山の掘削を
行った状態を示す断面図である。

【図１３】図１２の状態からセグメント同士を連結した
状態を示す断面図である。

【図１４】図１３の状態からセグメント内にコンクリー
トを打設した状態を示す断面図である。

【図１５】本発明の一実施例に係るトンネルの連結工法
によって大断面のトンネルを構築する状態を示す断面図
である。

【図１６】本発明の一実施例に係るトンネルの連結工法
によってトンネルに駅を構築する状態を示す断面図であ
る。

【図１７】本発明の一実施例に係るトンネルの連結工法
によってトンネルに非常駐車帯を設置する状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１４ 型鋼材 １６ 貫通孔 ２６ セグメント本体 ２８ 山留板 ３０，３２ セグメントピース ３４ 隅角部ピース ６２ 注入孔 ６６ 長孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舘川 裕次 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 請川 誠 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔をおいて隣接して掘削したト
   ンネル間の地山を掘削して拡幅し、トンネル同士を構造
   的に連結するトンネルの連結工法であって、 少なくとも一方のトンネルを構成するセグメントからト
   ンネル間の地山に山留板を圧入して、トンネル間の地山
   を覆い、山留を行なう工程と、 前記山留板に囲まれた地山を掘削してトンネルを拡幅す
   る工程と、 前記セグメント同士を型鋼材で連結する工程と、 を含むことを特徴とするトンネルの連結工法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記山留板の圧入に先立って、トンネル内部からトンネ
   ル間周囲の地山の地盤改良を行うことを特徴とするトン
   ネルの連結工法。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかにおいて、 隣接するトンネルを構成する相互のセグメントから山留
   板をトンネル間周囲の地山に圧入して、各山留板の先端
   部分を重合させ、この重合部分の地山に止水剤を注入し
   て止水を行うことを特徴とするトンネルの連結工法。
4. 【請求項４】 所定の間隔をおいて隣接して掘削したト
   ンネル間の地山を掘削して拡幅し、トンネル同士を構造
   的に連結する際に用いるトンネル連結用セグメントであ
   って、 矩形断面のセグメント本体と、このセグメント本体の矩
   形断面対向位置のスキンプレート外面にスライド可能に
   設けられた山留板とを備え、 前記セグメント本体は、前記山留板の設けられたスキン
   プレートにセグメント本体の軸方向と直交する方向にわ
   たり、前記山留板をスライドさせる長孔が形成されると
   ともに、拡幅側面には連結用の型鋼材挿通用の貫通孔が
   形成されることを特徴とするトンネル連結用セグメン
   ト。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記連結用の型鋼材挿通用の貫通孔は、セグメント本体
   のコーナ部を構成する隅角部ピースのスキンプレートを
   貫通して形成され、前記連結用の型鋼材は隅角部ピース
   に固定されることを特徴とするトンネル連結用セグメン
   ト。