JP2942874B2 - トンネルの合流方法 - Google Patents

トンネルの合流方法

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、トンネルの合流方法に係わり、特に、道路
トンネルなどの大断面トンネルのランプ部分で、流入及
び流出を行う場合の構築に最適なものに関する。
【従来の技術】 現在、トンネル工法としては既に様々なものが提供さ
れている。これらトンネル工法のうち、特にシールド工
法は硬岩以外のあらゆる地山に適用でき、しかも地上施
設に影響を与えず、地下深部の施工が可能である等の利
点を有するため、近年特にその施工実績が増加してい
る。また近年では、地下の利用ニーズが高まり、それに
伴いトンネルもその大断面化が要求されてきている。そ
して、上記シールドトンネルにおいても、そのようなト
ンネルの大断面化の要求に応えるべく大口径のものが施
工されるようになってきており、最近では外径14m以上
となるシールド機も計画されている。 しかしながら、上記のようにシールドトンネルはほと
んどあらゆる地盤に対して使用することができ、かつ大
深部にも向くといった利点を有するものの、下記の如き
欠点がある。すなわち、シールド機はその掘削径が大径
となると、一般に、W=2.5D2〜3.5D2(D:シールド機外
径、W:シールド機重量)の関係で重量が増加すると言わ
れており、このように大形化されたシールド機は単に重
量が極めて重くなるばかりでなく、製作,仮組み,運
搬,現場組立,現場設備等のあらゆる面で人手およびコ
ストが急激に嵩むものとなる。また、特にこのような超
大形シールド機においては、工場設備等の関係で、試運
転の実施さえ極めて困難な状況にあるのが現状となって
いる。 また、特に、シールド工法によってトンネルの合流部
・分岐部の施工を行うことは不可能であった。 このため従来では、シールドトンネルにおいても、そ
のような合流・分岐部についてはNATM工法あるいは開削
工法により実施するか、あるいはこのように合流・分岐
が必要なトンネルについては当初よりNATM工法により計
画していた。NATA工法では、断面形状の変更、分岐部施
工が自由であるからである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周知の如くNATMトンネルは切羽や掘削
地山の崩壊防止を図りながら掘り進めていくものである
ため、大断面となるとそのための付帯工事が大掛かりと
なり多大な工数が掛かるものとなる。また、特に大深度
では地下水対策のために薬注等の補助工法が必須であ
り、しかも薬注作業は非常に高価であるばかりでなく、
これら薬注を実施しても完全な遮水は臨むことができな
い、といった問題を含んでいる。 また、それら分岐部を開削工法で行う方法では、地表
に於いて広大な用地を必要とする上、特に大深度では山
留め支保工が大規模となると共に掘削土量も膨大なもの
となり、しかも、地中に地下鉄,下水等の構造物が存在
する場合には施工できないといった多々の問題が生ず
る。 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、シール
ドトンネルおよびNATMトンネルがそれぞれ抱える上記弊
害を一挙解消し、かつトンネル構造体としての強度及び
止水性等を十分に確保することが可能なトンネルの合流
方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
本発明のトンネルの合流方法は、アーチ状または筒状
に形成され地山の土圧に抗して内部空間を形成するトン
ネル構造体と、該トンネル構造体の内側に形成されるト
ンネル空間とから成り、しかも前記トンネル構造体が、
複数の円弧版状のセグメントが連設されることにより構
成されてなる複数のトンネルを合流させる方法であっ
て、先ず、先行して他のトンネルと合流する合流部に、
トンネル空間へ向かう方向に凹部が形成され、かつこの
凹部に裏込硬化材が充填されたセグメントを配設して先
行トンネル構造体を構築し、次に、先行トンネル構造体
の軸線に漸次接近するように後行トンネル構造体を構築
し、次に、この後行トンネル構造体が前記先行トンネル
構造体に接触した時点より、後行トンネル構造体を先行
トンネル構造体の合流部のセグメントの凹部に充填され
た裏込硬化材を切削しながら重合させて構築して、最終
的に後行トンネル構造体の構築を全て完了させて先行ト
ンネル構造体に収束させることとし、前記先行トンネル
構造体を構築する際に前記合流部に配設する前記セグメ
ントにおける前記凹部の輪郭を後行トンネル構造体のセ
グメントの外形輪郭に合致させ、かつ該凹部の深さを漸
次増大させていくことを特徴とするものである。
【作用】
本発明に係るトンネルの合流方法は、複数のセグメン
トにより構成された先行トンネル構造体及び後行トンネ
ル構造体とによりトンネルどうしを合流するものであ
る。まず、先行して複数のセグメントからなる先行トン
ネル構造体を構築し、この先行トンネル構造体に漸次接
近するように複数のセグメントからなる後行トンネル構
造体を構築していき、これらトンネル構造体どうしが接
触するようになったら、後行トンネル構造体を、先行ト
ンネル構造体の合流部に配設されたセグメントの凹部に
充填された裏込硬化材を切削して重合させていく。これ
により、合流の途中であっても、常に一連・一体のトン
ネル構造体が構築され、強度及び止水等が十分に確保さ
れたものとなる。そして最終的に、後行トンネルの小径
トンネル構造体の掘進を全て完了させて先行トンネルの
構造体に収束させた構造になる。そして、先行トンネル
構造体を構築する際に合流部に配設するセグメントは、
その凹部の輪郭が後行トンネル構造体のセグメントの外
形輪郭に合致しているので、後行トンネル構造体の合流
部の構築の際にはそれら双方のセグメントの間に隙間が
殆ど生じることがなく、そこでの止水性や地山安定性が
自ずと確保される。
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。 第1図ないし第5図は本発明のトンネルの合流方法の
一実施例を示すものである。また、第6図はトンネルの
合流部の近傍をトンネル空間についてのみ図示した平面
断面図である。ここで、第1図は第6図のl−l線、第
2図は同じくm−m線、第3図はn−n線、第4図はi
−i、第5図はj−j線に沿った断面に対応したものと
なっている。すなわち、第1図は合流直前にある2本の
トンネル、すなわち先行トンネルT1および後行のトンネ
ルT2を、第5図は合流が完全に完了された後のトンネル
T(先行のトンネルT1)を示している。また、第2図な
いし第4図はそれぞれ合流途中にあるトンネルを示した
ものとなっている。 ここで、合流前の2本のトンネルT1,T2は、第1図に
示すように、全体として筒状に形成された地山Gの土圧
に抗して内部空間を形成する先行及び後行のトンネル構
造体2A,2Bと、これらトンネル構造体2A,2Bの内部に形成
される先行及び後行トンネル空間3A,3Bとから構成され
ている。また、先行のトンネルT1は後行のトンネルT2
りも大径のものとなっている。 そして、トンネル構造体2A,2Bは、それぞれ複数の円
弧版状のセグメント10,10…‥によって構成されてい
る。セグメント10は、鉄筋コンクリート製若しくはスチ
ール製からなるもので、セグメント10,10…‥同士は、
図示しない継手金具等により連設されている。なお、合
流後のトンネルTも、第1図に示したトンネルT1,T2
おいて使用されたセグメント10と同形状のものにより構
成されている。 一方、合流途中にあるトンネルT1,T2において、後行
トンネル構造体2Bと重なり合う部分(合流部)14に配設
されている先行トンネル構造体2Aのセグメント(以下、
重合部セグメントと略称する。)11は、その外周にトン
ネル空間3Aに向かう方向に凹部12が形成され、この凹部
12にコンクリート、モルタル等の裏込硬化材13が充填さ
れた構造になっている。この重合部セグメント11は、第
2図ないし第4図に示すように、凹部12の輪郭が後行ト
ンネル構造体2Bのセグメント10の外形輪郭に合致した円
弧状に形成されており、かつ、後行トンネル構造体2Bの
軸線が漸次先行トンネル構造体2Aの軸線に接近していく
に従い、凹部12の深さを増大させたものが配設されるよ
うになっている。 さて、上記の如き構成とされた後行のトンネルT2を先
行のトンネルT1に合流させるには、下記の如くすればよ
い。 まず、第6図に示す如く、先行のトンネルT1に合流さ
せるべき後行のトンネルT2の進路を、先行のトンネルT1
の軸線に漸次接近するように変更する。 そして、後行のトンネルT2を先行のトンネルT1に接近
させるように構築していくと、やがて両トンネルT1,T2
のトンネル構造体2A、2Bが接触する。この状態となった
ならば、第2図に示すように、先行トンネル構造体2Aの
合流部に所定の凹部12の深さを有する重合部セグメント
11を配設する。そして、後行トンネル構造体2Bを構築す
る際に、土山Gと共に、重合部セグメント11の凹部12に
充填されている裏込硬化材13をも掘削(切削)してい
く。それによりトンネル構造体2A,2Bのトンネル空間部3
A,3Bを仕切る合流部14に、重合部セグメント11とセグメ
ント10とが2重に配設された構造になる。なお、重合部
セグメント11の切削断面と後行トンネル構造体2Aのセグ
メント10との間には、再度裏込充填材13が充填されて止
水性が保持される。 さらに、第3図及び第4図に示すように、後行のトン
ネルT2を先行のトンネルT1の軸線にさらに接近させて構
築していく際には、合流部14に配設する重合部セグメン
ト11として、第2図に示した重合部セグメント11トより
凹部12の深さを増大させたものを使用する。そして、後
行トンネル構造体2Bを構築する際には、土山Gと共に、
重合部セグメント11の凹部12に充填された裏込硬化材13
を掘削(切削)していく。 そしてやがて、後行のトンネルT2の軸心が先行のトン
ネルT1の軸線と完全に一致して収束された状態になる。
そして、上記の如く完全な筒状を形成したセグメントか
らなるトンネル構造体2が構築されるようになったなら
ば、以降は、該トンネル構造体2をトンネル外殻とする
トンネルTを長手方向に構築してゆけばよい。 なお、先行のトンネルT1と後行のトンネルT2の軸線が
1本に収束される前に、双方のトンネルT1,T2のトンネ
ル空間3A,3Bを連通させる必要がある場合には、例えば
第7図に示すように、補強構造体15をトンネルT1,T2
長手方向に所定間隔で設けることにより、合流部14のセ
グメント10,11の一部または全部を撤去してもよい。こ
のようにした場合には、先行トンネル空間3Aと後行トン
ネル空間3Bとを早い時点で合流させて、幅広のトンネル
空間3を構成することが可能である。 以上のように、上記トンネルの合流方法によれば、複
数のセグメントからなる先行トンネル構造体2A及び後行
トンネル構造体2Bを連設することにより構築されるの
で、優れた利点を有する先行のトンネルT1と後行のトン
ネルT2を極めて合理的に合流させることができる。ま
た、トンネルT1,T2の合流に当たっては、上記のよう
に、後行のトンネルT2が先行のトンネルT1に接触した時
点において、先行トンネル構造体2Aの合流部14に配設さ
れた重合部セグメント11の凹部12に充填された裏込硬化
材13を掘削して重合させながら後行トンネル構造体2Aを
構築してゆけばよいので、トンネル構造体としての強
度、止水性等を十分に確保することができる。特に、合
流部14に配設するセグメント11の凹部12の輪郭を後行ト
ンネル構造体2Bのセグメント10の外形輪郭に合致させて
いるので、それら双方のセグメント10,11の間に隙間が
殆ど生じることがなく、したがってそこでの止水性や地
山安定性を自ずと十分に確保することができる。なお、
上記のようにセグメント11の凹部12の輪郭とセグメント
10の外形輪郭を合致させない場合には、それらの間に小
さからぬ隙間があいてしまい、したがって地山の状況等
によっては合流部14の施工に際してたとえば凍結工法等
の地盤改良工法を補助的に採用する必要が生じることも
想定されるが、上記のようにした場合にはそのような補
助工法を一切不要とすることが可能である。また、合流
部14のセグメント10,11が不要なときには、適宜な補強
を行うことによってセグメント10,11の一部または全部
を撤去することも可能である。またさらに、実施例で
は、2本のトンネルT1,T2を合流させる場合についての
み説明したが、上記方法により3本以上のトンネルT1,T
2,T3,…を合流させることも可能である。
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のトンネルの合流方法に
よれば、複数のセグメントからなる先行トンネル構造体
及び後行トンネル構造体を連設することにより構築さ
れ、優れた利点を有するトンネルを、極めて合理的に合
流させることができる。 また、トンネルの合流に当たっては、後行のトンネル
が先行のトンネルに接触した時点において、先行トンネ
ル構造体の合流部に配設され、かつ凹部に裏込硬化材が
充填されたセグメントの裏込硬化材を掘削して重合させ
ながら後凹トンネル構造体2Aを構築してゆけばよいた
め、常に合流するトンネルは一連・一体の構造体を成
し、トンネル構造体としての強度、止水性等を十分に確
保することができる。しかも、先行トンネル構造体を構
築する際に合流部に配設するセグメントの凹部の輪郭
を、後行トンネル構造体のセグメントの外形輪郭に合致
させているので、後行トンネル構造体の合流部の構築の
際にはそれら双方のセグメントの間に隙間が殆ど生じる
ことがなく、そこでの止水性や地山安定性を自ずと十分
に確保することができる。 さらにまた、先行のトンネルは大画面のシールドトン
ネルであり、合流部分に関係なく先行のトンネルの構築
が可能であり、合流部分だけをNATM等に工法変更を行う
必要がない。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明に係るトンネルの合流方法
の一実施例を示すもので第1図は合流前のトンネルを示
す正面断面図、第2図ないし第4図は共に合流途中にあ
るトンネルの正面断面図、第5図は合流後のトンネルを
示す正面断面図、第6図は合流部におけるトンネル空間
を示した平面図、第7図は当実施例により合流途中にあ
るトンネルの補強構造の一例を示した正面断面図であ
る。 G……地山、T……トンネル、 T1……先行のトンネル、 T2……後行のトンネル、 2A……先行トンネル構造体、 2B……後行トンネル構造体、 3……トンネル空間、 3A……先行トンネル空間、 3B……先行トンネル空間、 10……セグメント、 11……重合部セグメント(セグメント)、 12……凹部、13……裏込硬化材、 14……合流部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アーチ状または筒状に形成され地山の土圧
    に抗して内部空間を形成するトンネル構造体と、該トン
    ネル構造体の内側に形成されるトンネル空間とから成
    り、しかも前記トンネル構造体が、複数の円弧版状のセ
    グメントが連設されることにより構成されてなる複数の
    トンネルを合流させる方法であって、 先ず、先行して他のトンネルと合流する合流部に、前記
    トンネル空間へ向かう方向に凹部が形成され、かつこの
    凹部に裏込硬化材が充填されたセグメントを配設して先
    行トンネル構造体を構築し、 次に、前記先行トンネル構造体の軸線に漸次接近するよ
    うに後行トンネル構造体を構築し、 次に、この後行トンネル構造体が前記先行トンネル構造
    体に接触した時点より、後行トンネル構造体を先行トン
    ネル構造体の合流部のセグメントの凹部に充填された裏
    込硬化材を切削しながら重合させて構築して、最終的に
    後行トンネル構造体の構築を全て完了させて先行トンネ
    ル構造体に収束させることとし、 前記先行トンネル構造体を構築する際に前記合流部に配
    設する前記セグメントにおける前記凹部の輪郭を後行ト
    ンネル構造体のセグメントの外形輪郭に合致させ、か
    つ、、該凹部の深さを漸次増大させていくことを特徴と
    するトンネルの合流方法。
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