JP3233859B2 - トンネルの接続工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの接続工
法に関し、特に、所定の間隔を置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、トンネル同士を接
続するためのトンネルの接続工法に関する。

【０００２】

【背景技術】一般に、地下トンネルの施工にあたって
は、開削工法が採用されることが多いが、最近の工事で
は、沿道の環境等から開削工法が採用できない場合が増
加するする傾向にある。

【０００３】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。

【０００４】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】しかし、このような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がたいものである。

【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がたいものである。

【０００７】そこで、本願出願人は、比較的小型のシー
ルド機を用いて、トンネルを隣接させて掘削し、この隣
接するトンネル同士を接続することにより、前述の問題
に対処することのできるトンネルの接続工法を種々提案
している。

【０００８】その一例を図６に示すと、本例では、上下
に隣接させて２つの矩形状のトンネル２、４を掘削し、
このトンネル２、４間の地山６を掘削してトンネル２、
４同士を接続するようにしている。

【０００９】各トンネル２、４は、セグメント８、１０
のそれぞれ一方の側面に山留板１２をスライド可能に有
している。

【００１０】そして、上下のトンネル２、４間の地山６
の両側部に止水材等の薬液注入を行って充分な止水領域
１４を形成した後、各トンネル２、４のセグメント８、
１０の側部からトンネル２、４間の地山６内に山留板２
を互いに対向するセグメント８、１０に向けて圧入し、
セグメント８、１０間に掛け渡すようにして、山留板２
で周囲の土圧を支え、止水領域１４で確実な止水を行う
ようにしている。

【００１１】この状態で、各セグメント８、１０の対向
位置のセグメントピース８ａ、１０ａの一部を取り外
し、セグメント８、１０間の地山６を掘削して、セグメ
ント８、１０同士を連結するようにしている。

【００１２】なお、各山留板１２は、各セグメント８、
１０の側部を構成するセグメントピース８ｂ、１０ｂの
スキンプレートの外面側に設けられ、各セグメント８、
１０内から押し出し可能にされている。

【００１３】また、止水領域１４の薬液注入による最小
注入厚さＬは、約１．５ｍ程度必要とされている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述のトンネルの接続
工法による場合には、山留板１２で周囲の土圧を支え、
薬液注入による止水領域１４の形成によって止水を行う
ため、止水領域１４の最小注入厚さＬを充分に確保でき
る状態であれば、例えば、官民境界線１６に近接した場
所での施工も可能である。

【００１５】これに対し、トンネル２、４の施工位置を
可能な限り官民境界線１６に近づけ地下構造物の有効面
積を最大限に確保しようとする場合には、トンネル２、
４の側面と、官民境界線１６との間に止水領域１４の薬
液注入による最小注入厚さＬを充分に確保できないよう
な場合が生じ得る。

【００１６】本発明は、このような課題を解決するため
になしたもので、その目的は、止水領域をトンネル形成
領域から外側に突出させることなく形成して、確実な止
水を行うことができ、しかも官民境界線との離隔が少な
い箇所でも施工が可能なトンネルの接続工法を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するためになしたもので、請求項１記載の発明は、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、トンネル同士を接続するトンネルの接続
工法であって、隣接するトンネルを構成するそれぞれの
セグメントから隣接するセグメントに向けてトンネル間
の地山の周囲に外側及び内側の二重の山留板を圧入して
先端を他方のセグメントに当接させ、これら外側及び内
側の山留板を各セグメント間で重合させて外側及び内側
の山留板間に止水用の室を形成する工程と、少なくとも
一方のセグメントから前記外側及び内側の山留板で形成
された止水用の室内に充填材を注入し、固化させてトン
ネル間の地山の周囲に止水領域を形成する工程と、前記
止水領域で囲まれた地山を拡幅し、接続する工程と、を
含むことを特徴とする。

【００１８】本発明によれば、隣接するトンネルを構成
するそれぞれのセグメントから外側及び内側の二重の山
留板を各セグメント間で重合させて各山留板間に止水用
の室を形成し、この止水用の室内に充填材を注入し、固
化させてトンネル間の地山の周囲に止水領域を形成する
ため、トンネル間の地山の側方に広がる止水領域を形成
することなく、外側及び内側の二重の山留板間で確実に
充填材によって止水を行うことができ、例えば、官民境
界線との離隔が少ない箇所でも施工を行うことができ、
地下構造物を官民境界線に可能な限り近づけて、地下構
造物の有効面積を最大限に確保することができる。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記充填材として、アクリル系樹脂注入材を使用す
ることを特徴とする。

【００２０】本発明によれば、アクリル系樹脂注入材を
山留板間に注入することで、山留板間に十分に浸透させ
て全体に行きわたらせ、止水領域の厚さが薄い中で十分
に止水効果を発揮させることができ、その結果、薬液注
入のように広範な範囲で止水処理を行うことなく、確実
に止水を行うことができ、しかも、注入量も少なくする
ことができる。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
において、外側の山留板を有するセグメントの隅角部に
面取り部を形成し、内側に位置する山留板の先端を前記
隅角部の面取り部に当接支持させることを特徴とする。

【００２２】本発明によれば、内側に位置する山留板の
先端を外側の山留板を有するセグメントの隅角部に形成
した面取り部に当接支持させることで、充填材の注入固
化時に内側の山留板の先端部が内側に押圧されて、止水
効果が低下するのを防止することができる。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかにおいて、外側の山留板を有するセグメントに、
内側に位置する山留板の先端を受ける受け部を形成し、
前記受け部に内側に位置する山留板の先端を支持させる
ことを特徴とする。

【００２４】本発明によれば、外側の山留板を有するセ
グメントに形成した受け部に、内側に位置する山留板の
先端を支持させることで、充填材の注入固化時に内側の
山留板の先端部が内方に押圧されて、止水効果が低下す
るのを防止することができる。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかにおいて、隣接するトンネルを構成する一方のセ
グメントは、スキンプレートの外面に前記山留板をスラ
イド可能に有し、他方のセグメントは、セグメント内か
ら山留板を外方に向けてスライド可能に有し、前記一方
のセグメント側の山留板を外側位置、前記他方のセグメ
ント側の山留板を内側位置からそれぞれ隣接するセグメ
ントに向けてトンネル間の地山に圧入することを特徴と
する。

【００２６】本発明によれば、一方のセグメントのスキ
ンプレートの外面側から山留板をスライドさせ、他方の
セグメント内部から山留板をスライドさせることで、２
枚の山留板間に容易、かつ、確実に止水用の室を形成す
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。

【００２８】図１及び図２は、本発明の一実施の形態に
係るトンネルの接続工法を示す図である。

【００２９】この実施の形態では、官民境界線２０に近
接させた状態で、上下に隣接する二つの矩形状のトンネ
ル２２、２４が所定の間隔をおいて掘削形成されてい
る。

【００３０】上方のトンネル２２を構成するセグメント
２６は、上下部のセグメントピース２８と、両側部のセ
グメントピース３０とを組み合わせて構成されている。

【００３１】上下部のセグメントピース２８は、主桁３
４及び継手板３６を残して取り外し可能にされている。

【００３２】両側部のセグメントピース３０は、隅角部
３２を端部に一体に有すると共に、スキンプレート３８
の外面側に鋼製の山留板４０が下方のトンネル２４側と
スライド可能に設けられており、トンネル２２内から押
圧操作することにより、トンネル２２、２４間の地山４
２内へと圧入可能にされている。

【００３３】隅角部３２は、角部を面取りした面取り部
４４を有すると共に、スキンプレート３８には裏込め材
等の注入口４８が閉塞可能に設けられている。

【００３４】下方のトンネル２４を構成するセグメント
５０は、上下部のセグメントピース２８と、隅角部５２
を一体に形成した両側部のセグメントピース５４とを組
み合わせて構成されている。

【００３５】上下部のセグメントピース２８は、上方の
セグメント２６の場合と同様に、その一部が取り外し可
能にされている。

【００３６】両側部のセグメントピース５４は、主桁５
６の下部フランジ５８とリブ６０との間に山留板６２を
スライド可能に設け、隅角部５２側のスキンプレート６
４には山留板６２を押し出すためのシール材６６付きの
開口部６８が形成され、この開口部６８から山留板６２
をトンネル２２、２４間の地山４２内へ圧入し得るよう
にしている。

【００３７】なお、図示せぬが隅角部５２のスキンプレ
ート６４には、裏込め材等の注入口が閉塞可能に設けら
れている。

【００３８】次に、前述のセグメント２６、５０を用い
たトンネルの接続工法について、図１及び図２を参照し
て説明する。

【００３９】まず、図示せぬ矩形のシールド機を用いて
官民境界線２０に近接した位置で、上下に所定の間隔を
おいて隣接する２本のトンネル２２、２４を掘削しつ
つ、セグメント２６、５０を組み立て連結して、所定長
のシールド機による掘進を行う。

【００４０】この状態で、上方のトンネル２２を構成す
るセグメント２６の山留板４０は、両側部のセグメント
ピース３０のスキンプレート３８の外側面に固定された
状態となっており、また、下方のセグメント５０の山留
板６２は、両側部のセグメントピース５４内に収納され
た状態となっている。

【００４１】次に、上方のセグメント２６の内部から両
側部のセグメントピース３０のスキンプレート３８の外
面側に位置する山留板４０を押圧して、トンネル２２、
２４間の地山４２内に圧入し、その先端部を下方のセグ
メント５０の対向する両側部のセグメントピース５４の
隅角部５２付近に当接させる。

【００４２】この上方のセグメント２６の山留板４０の
圧入とあいまって、下方のセグメント５０の接合側に位
置する両側部のセグメントピース５４内に収納された山
留板６２をセグメント５０内から押圧してトンネル２
２、２４間の地山４２に圧入して、その先端を上方のセ
グメント２６の下部に位置する隅角部３２の面取り部４
４に当接支持させる。この場合、下方のセグメント５０
の山留板６２は、トンネル２４坑内に露出しているた
め、トンネル２４坑内での押圧作業により圧入でき、圧
入作業が容易で、しかも、振動装置を接続して振動圧入
を行うことができる。

【００４３】このようにして、上方のセグメント２６及
び下方のセグメント５０からそれぞれ山留板４０、６２
を地山４２内に圧入し、互いに対向するセグメント２
６、５０に当接させることにより、山留板４０と山留板
６２のセグメントピース３０、５４に対する取付け位置
の相違により、外側の山留板４０と、内側の山留板６２
との間に区画された室７０が形成されることとなる。ま
た、外側の山留板４０の先端部が下方のセグメント５０
の両側部のセグメントピース５４の隅角部５２に当接
し、内側の山留板６２の先端が上方のセグメント２６の
隅角部３２に形成した面取り部４４に当接することで、
確実に周囲の土圧を支え、充分な山留め効果を得ること
ができる。

【００４４】次いで、外側の山留板４０と内側の山留板
６２との間に区画された室７０が形成された状態で、上
方のセグメント２６の隅角部３２に形成した注入口４８
を開き、上方のセグメント２６内から注入管７２を山留
板４０と山留板６２とで区画された室７０内に挿入し、
この注入管７２から室７０内に充填材を注入し、固化さ
せて止水領域を形成する。

【００４５】このように、山留板４０、６２によって区
画された部屋７０内に充填材を注入することで、止水領
域７４を形成するため、止水領域７４が外側の山留板４
０から外側側方に広がることがなく、官民境界線２０に
近接した位置で施工を行っても、民間領域まで止水領域
７４が広がることがなく、それだけ地下構造物の有効面
積を充分に確保することが可能となる。また、このよう
な施工方法による場合には、官民境界線２０とトンネル
２２、２４との間の距離は約４０ｃｍ程度まで接近させ
て施工を行うことが可能となる。更に、山留板６２は、
先端が上方のセグメント２６の隅角部３２に形成された
面取り部４４によって支持されているため、填材の充填
固化時に山留板６２に内方への圧力が加わったとして
も、上方のセグメント２６によって確実に支持され、先
端部が内方に撓んでしまうのを防止し、確実な止水効果
を達成することができる。また、充填材の注入量も限ら
れた室７０内に注入するだけですむため、大幅に減少さ
せることができる。

【００４６】更に、充填材としては、例えばアクリル系
樹脂注入材を採用することができ、このアクリル系樹脂
注入材としては、例えば浸透性に優れたアクリル酸塩系
の注入材を採用することができる。このように、アクリ
ル系樹脂注入材を山留板４０、６２間に注入すること
で、山留板４０、６２間に十分に浸透させて全体に行き
わたらせ、止水領域７４の厚さが薄い中でも十分に止水
効果を発揮させることができ、その結果、薬液注入のよ
うに広範な範囲で止水処理を行うことなく、確実に止水
を行うことができ、しかも、注入量も少なくすることが
できる。

【００４７】次いで、山留板４０、６２による確実な山
留め及び止水領域７４による確実な止水を行った後、山
留板４０、６２によって囲まれたトンネル２２、２４間
の地山４２を拡幅掘削する。この場合、上方又は下方の
セグメント２６、５０の地山４２と面するセグメントピ
ース２８の主桁３４及び継手板３６を残して一部を取り
外し、この開放した部分からミニバックホウ等の掘削機
を用いてトンネル間の地山４２を拡幅掘削し、掘削終了
後、残りのセグメントピース２８を取り外して、トンネ
ル２２、２４同士を連通させる。

【００４８】次いで、この連通したセグメント２６、５
０同士を型鋼材やＰＣ鋼棒等で連結する。

【００４９】そして、このような工程を繰り返すことに
より、任意の幅のトンネルを容易に形成することができ
る。このようにして形成したトンネルを例えば、図５に
示すように、大断面の地下構造物８０の壁面として形成
するような場合には、トンネル８２の内部８４及び拡幅
部分８６にコンクリートを打設し、更に上部の空隙に二
次注入することにより完成されることとなる。

【００５０】図３には、他の実施の形態を示す。

【００５１】この実施の形態では、上方のセグメント２
６を構成する下部の隅角部３２の山留板６２対応位置
に、山留板６２の先端を受け入れる受け部７６を凹設
し、この受部７６内で山留板６２の先端部を受け入れ支
持することで、山留板６２によって周囲の土圧を支え、
且つ、山留板４０及び６２間に形成された室７０内への
充填材の注入固化時の山留板６２に係る圧力に対抗し
て、止水領域７４を確実に形成できるようにしている。

【００５２】他の構成及び作用は、前記実施の形態と同
様につき説明を省略する。

【００５３】図４には、更に他の実施の形態を示す。

【００５４】この実施の形態では、上方のトンネル２２
を構成するセグメント２６のセグメントピース３０のス
キンプレート３８とリブ３９との間に山留板４０を収納
した状態となっており、上方及び下方のセグメント２
６、２８の双方の内部から山留板４０、６２を互いの隅
角部３２、５２に対して当接支持させることで、山留板
４０、６２間に室７０を形成して、止水領域７４を形成
し得るようにしている。

【００５５】なお、図示せぬが、山留板４０、６２は双
方のセグメント２６、２８に設けずに一方のセグメント
２６又は２８のみに設けるようにすることも可能であ
る。

【００５６】他の構成及び作用は前記実施の形態と同様
につき説明を省略する。

【００５７】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の実
施の形態に変形可能である。

【００５８】例えば、前記各実施の形態においては、上
下のトンネルを接続する場合について説明したが、この
例に限らず、横方向に隣接して形成したトンネルの接続
にも用いることができ、この場合、各実施の形態に於け
る図示の状態を９０度回転させて横方向に配置した状態
で施工を行うことが可能である。

【００５９】また、図３の実施の形態では、内側の山留
板の先端を受け入れ支持する受部を凹状のものとして形
成したが、この例に限らず、隅角部や他のセグメントピ
ースにストッパを突出形成することによっても、同様の
結果が得られるものである。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るトンネルの接続工
法によってトンネル間の地山両側に山留板間の止水領域
を形成した状態を示す断面図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態に係る図２相当の部分
拡大断面図である。

【図４】本発明の更に他の実施の形態を示す部分拡大断
面図である。

【図５】本発明のトンネルの接続工法によって構築した
大断面のトンネルを示す断面図である。

【図６】薬液注入を行って止水するトンネルの接続工法
を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 官民境界線 ２２ トンネル（上方） ２４ トンネル（下方） ３８ スキンプレート ４０ 山留板 ４２ 地山 ４４ 面取り部 ５４ セグメントピース（両側部） ５６ 主桁 ５８ 下部フランジ ６０ リブ ６２ 山留板 ７０ 室 ７４ 止水領域 ７６ 受け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志関 彰男 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 奥村 利博 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 篠原 満 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 多田 幸司 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 谷口 徹 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−259475（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−259473（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−259476（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/00 E21D 9/04 E21D 9/06 301 - 302 E21D 11/04 E21D 13/00 - 13/04

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、トンネル同士を接続
   するトンネルの接続工法であって、 隣接するトンネルを構成するそれぞれのセグメントから
   隣接するセグメントに向けてトンネル間の地山の周囲に
   外側及び内側の二重の山留板を圧入して先端を他方のセ
   グメントに当接させ、これら外側及び内側の山留板を各
   セグメント間で重合させて外側及び内側の山留板間に止
   水用の室を形成する工程と、 少なくとも一方のセグメントから前記外側及び内側の山
   留板で形成された止水用の室内に充填材を注入し、固化
   させてトンネル間の地山の周囲に止水領域を形成する工
   程と、 前記止水領域で囲まれた地山を拡幅し、接続する工程
   と、 を含むことを特徴とするトンネルの接続工法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記充填材として、アクリル系樹脂注入材を使用するこ
   とを特徴とするトンネルの接続工法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 外側の山留板を有するセグメントの隅角部に面取り部を
   形成し、 内側に位置する山留板の先端を前記隅角部の面取り部に
   当接支持させることを特徴とするトンネルの接続工法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 外側の山留板を有するセグメントに、内側に位置する山
   留板の先端を受ける受け部を形成し、 前記受け部に内側に位置する山留板の先端を支持させる
   ことを特徴とするトンネルの接続工法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 隣接するトンネルを構成する一方のセグメントは、スキ
   ンプレートの外面に前記山留板をスライド可能に有し、 他方のセグメントは、セグメント内から山留板を外方に
   向けてスライド可能に有し、 前記一方のセグメント側の山留板を外側位置、前記他方
   のセグメント側の山留板を内側位置からそれぞれ隣接す
   るセグメントに向けてトンネル間の地山に圧入すること
   を特徴とするトンネルの接続工法。