JP3442987B2 - 大断面トンネルの構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールド掘削機を使
用して地中に大断面のトンネルを築造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削機によって地下鉄の駅舎部
や駐車帯を有する地下道路などの大断面の地下空間を築
造する方法としては、地表から計画地下空間の長さと幅
でもって所望深さまで地盤を掘削したのち、壁体を構築
する所謂開削工法や、複数のシールド機体を並列状態に
一体化してなる多連式シールド掘削機によって横長長方
形状のトンネルを掘削する方法などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法によれば、既設の鉄道や建築物等の存在によって施
工が行えない場合が生じるばかりでなく、施工に当たっ
ては地上の設備機能を長期間に亘って阻害する虞れがあ
り、その上、効率的な施工が困難であると共に大深度の
地下空間を築造し難いという問題点がある。一方、後者
の方法によれば、築造される地下空間は多連式シールド
掘削機の断面形状に限定され、それ以上の大断面のトン
ネルを築造することができないという問題点がある。

【０００４】所望大きさの大断面トンネルを築造する方
法としては、例えば特開平４ー１５５０９４号公報に記
載しているように、所望間隔を存して掘削した立坑間の
計画地下空間の外周に沿ってパイロット管を２本、１組
として複数組を一定間隔毎に並行に埋設したのち、隣合
う組の対向するパイロット管の後端面に平板形状のセグ
メント部材の前端両側部を当接させた状態でパイロット
管間の地盤を掘削しながら該セグメント部材を推進させ
ることによりパイロット管を他方の立坑側に押し出すと
共に掘削跡に該セグメント部材を埋設し、この作業を繰
り返し行ってセグメント部材列よりなる地下構造物の外
殻を形成したのち、該外殻で囲まれた地盤を掘削、除去
する方法が開発されている。

【０００５】しかしながらこの方法では、パイロット管
とセグメント部材とを置換し得る長さに制限を受けて長
距離施工が困難であるばかりでなく、パイロット管が上
下左右にずれた状態で埋設されていると、セグメント部
材を正確な位置に推進、埋設することができなくなって
精度のよい大断面の地下空間を築造できなくなる場合が
生じる。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところはシールド掘削機を使
用して所望長さ、所望大きさの大断面トンネルを能率よ
く築造し得る方法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る大断面トンネルの築造方法
は、シールド掘削機によって周囲が改良地盤層で被覆さ
れた断面横長長方形状の外殻頂部形成用トンネルと外殻
床部形成用トンネルと断面縦長長方形状の外殻両側壁部
形成用トンネルとを掘削する工程と、これらのトンネル
内にコンクリートを打設して大断面トンネルの外殻を形
成する工程と、この外殻で囲まれた土砂を掘削除去する
工程とからなる大断面トンネルの構築方法であって、上
記シールド掘削機は円筒形状のスキンプレートの前端開
口部にカッタヘッドを回転自在に配設した複数のシール
ド機体を、隣接するシールド機体のスキンプレートの一
部を重複状態に一体化させてなり、このシールド掘削機
の並列したスキンプレートによって囲まれた空間部にお
けるテール部内に外周面が並列スキンプレートの内周面
に沿った形状に形成され且つ内周面がスキンプレートの
並列方向に長い断面長方形状に形成してなる妻型枠を配
設し、この妻型枠の内周面に沿ってセグメントを組み立
てることにより矩形枠形状の覆工体を形成すると共にシ
ールド掘削機の掘進に伴って妻型枠から後方に送り出さ
れる覆工体とシールド掘削機によるトンネル掘削壁面と
の間の空間部に掘削土砂と硬化材との混合物を充填して
改良地盤層を形成すると共にこの改良地盤層によって被
覆された断面矩形状トンネル部を形成し、この断面矩形
状トンネル部を複数個、先に掘削した断面矩形状トンネ
ル部の周囲の改良地盤層の一部に次に掘削する断面矩形
状トンネル部の一部を重複するようにして順次掘削した
のち、隣接する断面矩形状トンネル部間の改良地盤層部
分を除去することによって上記外殻形成用の各トンネル
を形成することを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に係る大断面トンネルの築
造方法は、シールド掘削機によって周囲が改良地盤層で
被覆された断面横長長方形状の外殻頂部形成用トンネル
と外殻床部形成用トンネルと断面縦長長方形状の外殻両
側壁部形成用トンネルとを掘削する工程と、これらのト
ンネル内にコンクリートを打設して大断面トンネルの外
殻を形成する工程と、この外殻で囲まれた土砂を掘削除
去する工程とからなる大断面トンネルの構築方法であっ
て、上記シールド掘削機のテール部内に内周面が矩形状
に形成されている妻型枠を配設し、この妻型枠の内周面
に沿ってセグメントを組み立てることにより矩形枠形状
の覆工体を形成すると共にシールド掘削機の掘進に伴っ
て妻型枠から後方に送り出される覆工体とシールド掘削
機によるトンネル掘削壁面との間の空間部に掘削土砂と
硬化材との混合物を充填して改良 地盤層を形成すると共
にこの改良地盤層によって被覆された断面矩形状トンネ
ル部を形成し、この断面矩形状トンネル部を複数個、先
に掘削した断面矩形状トンネル部の周囲の改良地盤層の
一部に次に掘削する断面矩形状トンネル部の一部を重複
するようにして順次掘削したのち、隣接する断面矩形状
トンネル部間の改良地盤層部分を除去することによって
上記外殻形成用の各トンネルを形成すると共に、上記外
殻頂部形成用トンネル及び外殻床部形成用トンネルは上
記妻型枠の内周面の横幅を可変とすることにより側方に
拡縮自在に掘削され、上記外殻両側壁部形成用トンネル
は上記外殻頂部形成用トンネル及び外殻床部形成用トン
ネルの側縁部に沿って掘削されることを特徴とする。

【０００９】

【作用及び効果】上記大断面トンネルの構築方法によれ
ば、シールド掘削機を用いて大断面トンネルの外殻の頂
部及び床部を形成するための断面横長長方形状のトンネ
ルと上記外殻の両側壁部を形成するための断面縦長長方
形状のトンネルとを掘削するものであるから、地中の所
望深さ部分に所望長さで且つこれらのトンネルによって
囲まれた断面矩形状の地盤部分も所望大きさにすること
ができ、さらに、各トンネルの周囲に改良地盤層を設け
ているので、断面横長長方形状のトンネルの側端部と断
面縦長長方形状のトンネルの対向端部との間の土砂を掘
削して両トンネルを連通させる際に、地下水の浸入や地
盤の崩壊を該改良地盤層によって確実に防止しながら両
トンネル間の土砂を掘削することができる。

【００１０】さらに、各トンネル内にコンクリートを打
設した際に、該コンクリートをトンネル外に漏出させる
ことなくトンネル内に充満させた状態で固化させて所望
厚みを有する大断面トンネルの矩形枠状外殻を築造する
ことができ、この外殻によって地下水の浸入や周囲の地
盤の崩壊等を防止しながら該外殻で囲まれた土砂の掘
削、除去を行って大断面トンネル掘削用シールド掘削機
では到底得ることのできない大断面トンネルを構築する
ことができる。

【００１１】その上、小断面トンネル掘削用シールド掘
削機によって互いに並列する複数の断面矩形状トンネル
部を順次掘削し、隣接する断面矩形状トンネル部間の地
盤を掘削することによって大断面トンネルの外殻を築造
するための上記断面縦長又は横長長方形状のトンネルを
形成することができる。この際、断面矩形状トンネル部
の周囲に改良地盤層を設け、この改良地盤層内において
隣接する断面矩形状トンネル部同士を、これらの断面矩
形状トンネル部間の改良地盤層部分を掘削、除去するこ
とにより互いに連通させるものであるから、地下水の浸
入や周囲の地盤を崩壊させることなく上記断面縦長又は
横長長方形状のトンネルを形成することができる。

【００１２】また、請求項２に係る発明によれば、上記
シールド掘削機のテール部内に配設している妻型枠の内
周面を矩形状に形成しているので、この妻型枠の内周面
に沿って複数のセグメントを組み立てることにより矩形
枠形状の覆工体を正確且つ容易に形成することができ、
この覆工体をシールド掘削機の掘進に伴って順次妻型枠
から後方に送り出すと共に送り出された覆工体とシール
ド掘削機によって掘削された円形のトンネル掘削壁面と
の間の空間部に掘削土砂とモルタル又はセメント等の硬
化材との混合物を充填するので、矩形状覆工体により精
度のよい断面矩形状トンネル部を形成することができる
と共にこの断面矩形状トンネル部の周囲に上記空間部内
への掘削土砂と硬化材との混合物の充填による不透水性
の強化された改良地盤層を能率よく形成することができ
る。

【００１３】一方、請求項１に係る発明によれば、シー
ルド掘削機は複数の小断面トンネル掘削用シールド機体
を並列状態に一体化させた構造を有し、且つこれらのシ
ールド機体のスキンプレート内を連通させた構造にして
該スキンプレートのテール部内に外周面が並列スキンプ
レートの内周面に沿った形状に形成され且つ内周面がス
キンプレートの並列方向に長い断面長方形状の妻型枠を
配設しているので、請求項２に記載の覆工体の数倍の幅
を有する長方形状の覆工体を形成することができ、この
覆工体の長さ方向を構築すべき大断面トンネルの外殻の
周方向に向けることによって該外殻の頂部や床部或いは
両側壁部を能率よく施工することができるものである。

【００１４】また、請求項２に係る発明は、上記シール
ド掘削機のテール部内に配設した上記妻型枠の内周面の
横幅を可変としているので、大断面トンネルを築造中に
おいて、その一部をさらに拡幅した幅広いトンネルを連
続的に形成することができ、所望広さを有する地下鉄の
駅舎部や駐車帯を有する地下道路などの大断面の地下空
間を能率よく築造することができるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な実施の形
態を図面について説明すると、図１は大断面トンネルＴ
の簡略縦断正面図であって、このトンネルＴの外殻１は
断面横長長方形状の互いに並行した頂部1A及び床部1B
と、これらの頂部1Aと床部1Bの両側端間を一体に連結し
た断面縦長長方形状の両側壁部1C、1Dとからなり、断面
横長矩形枠形状に形成されている。

【００１６】上記大断面トンネルＴの外殻１を構成する
頂部1Aや床部1B及び両側壁部1C、1Dは小断面シールド掘
削機10によって掘削されたトンネル内に後述する固化材
４を注入することにより構築され、この外殻１を構築し
たのち、外殻内部の土砂を適宜な汎用重機によって掘
削、排除することにより大断面トンネルＴを築造するも
のである。

【００１７】シールド掘削機10は図２に示すように、円
筒形状のスキンプレート11の開口前端にカッターヘッド
12を回転自在に配設していると共にスキンプレート11の
テール部の内周面に前後端面間の幅が覆工体３を形成す
るセグメント3aのトンネル長さ方向の幅よりも大きく形
成された妻型枠２を適宜な連結部材を介して着脱自在に
装着している。なお、妻型枠２の外周面とテール部の内
周面との間にはシール（図示せず）が配設されている。

【００１８】この妻型枠２は図３に示すように、その外
周面をスキンプレート11のテール部の内周面に沿う円形
状に形成していると共に内周面を矩形状に形成してあ
り、その上部における前後端面間には固化材充填孔2aを
貫設していると共に該充填孔2aの部分を除く後端面には
ゴム製のチューブ体2b、2bを装着し、これらのチューブ
体2bに妻型枠２の前後方向に穿設した圧力流体供給孔2c
を連通させている。なお、図示していないがこの妻型枠
２の矩形状内周面にはシールが装着されている。また、
固化材充填孔2aを複数個所に設けておいてもよい。

【００１９】上記妻型枠２は複数個の型枠部材2A、2B、
2C、2Dに分割されてあり、これらの型枠部材2A〜2Dを上
下左右に組み合わせ連結することによって形成されてい
る。そして、妻型枠２の中央部に形成されている矩形状
空間部3Aの縦幅寸法は変更することはないが横幅寸法を
変更可能に構成している。このように、横幅寸法を変更
するには、一側部の型枠部材2Bにおける矩形状空間部3A
の垂直な側面を形成する辺側において、その辺を一辺と
する縦長長方形の型枠片2B' を分離可能に組み込んで一
体に連結した構造としている。

【００２０】即ち、型枠部材2Bの内側部に図４に示すよ
うに、矩形状空間部3Aの縦幅と同一寸法を有し且つ上下
対向面を矩形状空間部３の水平な上下辺の延長方向に向
けている断面コ字状の凹所2'を形成し、この凹所2'に上
記型枠片2B' を着脱自在に嵌合させるように構成してい
る。従って、凹所2'に型枠片2B' を嵌合させた場合には
矩形状空間部3Aの横幅が広くなり、除去した場合は狭く
なるものである。なお、このような型枠片2B' を用いる
ことなく、型枠部材2B全体を、矩形状空間部3Aの垂直な
側面を形成する辺の長さを変えることなくその辺の上下
端から矩形状空間部3Aの上下平坦面を形成する上下辺の
長さを変更した型枠部材と交換することによって矩形状
空間部3Aの幅を所望幅となるように拡縮させるように構
成してもよい。

【００２１】このように組立てられた妻型枠２の上記固
化材充填孔2aの開口前端には図２に示すように固化材供
給管13の先端が着脱自在に連結、連通していると共にこ
の固化材供給管13は機内から後方に延設され、既に施工
したトンネル覆工部内に移動自在に設置している固化材
圧送ポンプ14に連結している。一方、圧力流体供給孔2c
の前端開口部には機内に設置した加圧装置15が連結、連
通してあり、この加圧装置15から該供給孔2cを通じて圧
力流体を圧送することにより上記チューブ体2bを後方に
向けて膨張させるように構成している。

【００２２】さらに、シールド掘削機１のスキンプレー
ト11には上記妻型枠２から前方に一定間隔を存して枠状
の固定壁16が一体に固着してあり、この固定壁16に妻型
枠２の矩形状内周面に沿うように、周方向に一定間隔毎
に複数個の推進ジャッキ17を固定、支持し、これらの推
進ジャッキ17のロッドを妻型枠２の矩形状内周面に沿っ
て伸縮させるように構成している。また、シールド掘削
機10の上記カッターヘッド12はスキンプレート11の前端
部に張設した隔壁板18に回転自在に支持されていると共
に図示していない適宜な回転駆動機構によって回転駆動
させられるように構成している。

【００２３】上記カッターヘッド12と隔壁板18との間の
空間部は掘削土砂取込室19に形成されてあり、この土砂
取込室19の下部に機内に設置したスクリューコンベア20
の下傾端開口部を臨ませていると共にこのスクリューコ
ンベア20の上傾端に設けた土砂排出口に排出管21の一端
を連結、連通させている。さらに、該排出管21の他端は
既に施工したトンネル覆工体３内に移動自在に設置して
いる掘削土砂を細粒化するためのシルトミキサー22に接
続し、このシルトミキサー22の後端に接続した排土管路
23を通じて該排土管路23中に設けた土砂圧送ポンプ24に
より掘削土砂を地上側に排出するように構成している。

【００２４】又、上記固化材圧送ポンプ14の吸引口側と
上記シルトミキサー22の一部間にセメント又はモルタル
等の硬化材と掘削土砂の一部とを混合させる混合槽25を
設けている管路26を連結、連通させ、混合槽25に硬化材
を供給すると共にシルトミキサー22から掘削土砂の一部
を取り込んでこれらの混合することにより液状或いは可
塑状の固化材４とし、該固化材４を圧送ポンプ14によっ
て供給管13を通じて妻型枠２の固化材充填孔2aに供給す
るように構成している。なお、上記混合槽25を設けるこ
となく、セメントよりなる硬化材を直接、固化材圧送ポ
ンプ14に供給してもよい。27はスキンプレート11の適所
に穿設した裏込材注入口で、スキンプレート11の外周面
の長さ方向に固着している注入管28に連通してあり、こ
の注入管28の開口後端から裏込材５をシールド掘削機10
によって掘削されたトンネル掘削壁面６に向かって注入
するように構成している。

【００２５】このように構成したシールド掘削機10によ
って大断面トンネルＴの外殻１の頂部1Aや床部1B、又は
両側壁部1C、1Dを構築するための断面横長又は縦長長方
形状トンネル７を掘削する方法について述べると、ま
ず、シールド掘削機10のテール部内に装着した上記妻型
枠２の矩形状内周面に沿って複数枚の一定厚みを有する
平面四角形状のセグメント3aを周方向に接合、連結する
ことにより１リング分の矩形枠状覆工体３を組立て、こ
の覆工体３を既に組立てられた矩形枠状覆工体３の前端
に一体に接続すると共に妻型枠２内に組立てた上記覆工
体３の前端面に推進ジャッキ17のロッド端を押しつけて
該ロッドを伸長させることにより、覆工体３に推進反力
をとってシールド掘削機10を掘進させる。

【００２６】シールド掘削機１のカッターヘッド12によ
って掘削された土砂は、土砂取込室19に取り込まれたの
ちスクリューコンベア20から土砂排出管21を通じてシル
トミキサー22に搬入され、このシルトミキサー22によっ
て土砂が細粒化されたのち圧送ポンプ24により排土管路
23を通じて地上側に排出される。

【００２７】シールド掘削機10の掘進に従って妻型枠２
内の覆工体３はその外周面を妻型枠２の内周面に装着し
ているシールに摺接させながらシールド掘削機10によっ
て掘削された断面円形状のトンネル掘削壁面６側に押し
出され、該覆工体３の大部分がトンネル掘削壁面６側に
送りだされた時にシールド掘削機10を停止させて推進ジ
ャッキ17のロッドを収縮させ、再び、この覆工体３の前
端面に連結させて１リング分の矩形枠状覆工体３を妻型
枠２の内周面に沿って組立てたのちロッドを伸長させて
トンネル掘削壁面６側に送り出し、この作業を繰り返し
行って一連の覆工体３によって囲まれた断面矩形状トン
ネル部7Aを形成する。

【００２８】一方、妻型枠２の内周面に沿って組立てら
れた上記１リング分の覆工体３がトンネル掘削壁面６側
に送り出す毎に、この覆工体３の矩形状外周面と円形の
トンネル掘削壁面６との間に形成される空間部に硬化材
（セメント又はモルタル）と掘削土砂の一部との混合物
よりなる固化材４を充填、硬化させて図５に示すように
不透水性の改良地盤層８を形成する。

【００２９】なお、トンネル掘削壁面６にはシールド掘
削機10の掘進に従ってスキンプレート11に設けた裏込材
注入口27から注入管28を通じて裏込材５が注入されて裏
込材層が設けられてあり、この裏込材層を介して上記改
良地盤層８が設けられるものである。

【００３０】固化材４の充填はトンネル覆工部内に配設
している固化材圧送ポンプ14によって固化材供給管13か
ら妻型枠２に穿設している充填孔2aを通じて行われ、矩
形枠状覆工体３の外周面とトンネル掘削壁面６との間の
空間部に充填された固化材４は妻型枠２の後端面に装着
しているチューブ体2bに加圧装置15の作動により圧力流
体を妻型枠２の供給孔2cを通じて供給することによって
チューブ体2bを後方に向かって膨張させ、その膨張圧に
より充填した固化材４を圧密状となるように押圧する。
なお、充填孔は覆工体３を形成するセグメント3aに穿設
しておき、この充填孔を通じて固化材４を注入してもよ
い。

【００３１】こうして、シールド掘削機10により周囲が
改良地盤層８によって被覆された所望長の断面矩形状ト
ンネル部7Aを掘削したのち、再びシールド掘削機10によ
って上記と同様にしてこの断面矩形状トンネル部7Aに並
列する周囲が改良地盤層８により被覆された断面矩形状
トンネル部7Aを形成する。この際、構築すべき大断面ト
ンネルＴの外殻１の頂部1Aや床部1Bを形成するための断
面横長長方形状トンネル７を形成する場合には、図６に
示すように、先に掘削形成した断面矩形状トンネル部7A
を被覆している改良地盤層８の一側部に次に掘削形成す
る断面矩形状トンネル部7Aの他側部が重複して包含され
るようにシールド掘削機10により該断面矩形状トンネル
部7Aを掘削する。

【００３２】このように、一方の断面矩形状トンネル部
7Aにおける改良地盤層８の一側部内に他方の断面矩形状
トンネル部7Aの他側部を包含させるには、シールド掘削
機10のテール部内に配設している上記妻型枠２におい
て、一側部の型枠部材2Bとして矩形状空間部３の一側垂
直面を形成する辺が他側部の型枠部材2Dよりもスキンプ
レート11の中心部寄りに設けている型枠部材を使用すれ
ばよい。この場合、上述したように、型枠部材2Bの凹部
2'内に型枠片2B' を嵌合、連結しておけばよい。なお、
一方の断面矩形状トンネル部7Aと他方の断面矩形状トン
ネル部7Aとを形成するシールド掘削機10としては同一の
シールド掘削機であってもよく、又、同じ構造を有する
別なシールド掘削機によってそれぞれ形成してもよい。
さらには妻型枠の縦幅が一致しておけば、掘削径が異な
るシールド掘削機を用いてもよい。

【００３３】上記断面矩形状トンネル部7Aは、計画大断
面トンネルの外殻１の大きさに応じて上記のようにして
複数個、互いに一定間隔毎に並列状態に掘削形成された
のち図７に示すように、隣接する断面矩形状トンネル部
7A、7Aの対向する垂直な壁面部を構成しているセグメン
ト3a、3aを除去すると共にこれらのセグメント3a、3a間
の改良地盤層部分を掘削、除去して外殻頂部1A又は外殻
床部1Bを形成するための断面横長長方形状のトンネル７
とする。

【００３４】このように断面横長長方形状の外殻頂部1A
又は床部1Bのいずれか一方を形成するための断面横長長
方形状のトンネル７を地中に形成したのち、上記同様に
して同一横幅寸法を有する他方の断面横長長方形状のト
ンネル７を計画大断面トンネルの外殻１の縦幅間隔を存
して形成し、これらのトンネル７、７内にコンクリート
を隙間なく打設することによって図８に示すように外殻
１の頂部1Aと床部1Bを築造する。なお、それぞれのトン
ネル７の形成途中或いは形成毎にコンクリートを打設し
てもよく、両トンネル７、７の形成後、これらのトンネ
ル７、７内にコンクリートを打設して頂部1Aと床部1Bを
築造してもよい。

【００３５】次いで、上記外殻頂部1Aと床部1Bの両側端
部間に断面縦長長方形上記外殻両側壁部形成用トンネル
７、７を上記構造のシールド掘削機10によって掘削す
る。この場合もまず、シールド掘削機10のテール部内の
妻型枠２の内周面に沿って複数枚のセグメント3aを連結
することにより１リング分の矩形枠状覆工体３を組立
て、この覆工体３を既に組立てられた矩形枠状覆工体３
の前端に一体に接続すると共に妻型枠２内に組立てた上
記覆工体３の前端面に推進ジャッキ17のロッド端を押し
つけて該ロッドを伸長させることにより、覆工体３に推
進反力をとってシールド掘削機10を掘進させ、その掘進
に従って覆工体３をスキンプレート11から後方に送り出
すと共に送り出された覆工体３の外周面と上記１リング
分の覆工体３がトンネル掘削壁面６側に送り出す毎に、
この覆工体３の矩形状外周面と円形のトンネル掘削壁面
６との間に形成される空間部にセメント等の硬化材と掘
削土砂の一部との混合物よりなる固化材４を充填、硬化
させて図９に示すように不透水性の改良地盤層８を形成
する。

【００３６】こうして、シールド掘削機10により周囲が
改良地盤層８によって被覆された所望長の断面矩形状ト
ンネル部7Aを掘削したのち、再びシールド掘削機10によ
って上記と同様にしてこの断面矩形状トンネル部7Aの下
方に並列する周囲が改良地盤層８により被覆された断面
矩形状トンネル部7Aを形成する。この際、先に掘削形成
した断面矩形状トンネル部7Aを被覆している改良地盤層
８の一側部に次に掘削形成する断面矩形状トンネル部7A
の他側部が重複して包含されるようにシールド掘削機10
により該断面矩形状トンネル部7Aを掘削する。

【００３７】上記断面矩形状トンネル部7Aは、計画大断
面トンネルの外殻１の側壁部の縦幅寸法に応じて複数
個、互いに上下に一定間隔毎に掘削形成されたのち、隣
接する断面矩形状トンネル部7A、7Aの対向する水平な壁
面部を構成しているセグメント3a、3aを除去すると共に
これらのセグメント3a、3a間の改良地盤層部分を掘削、
除去して図10に示すように、外殻１の一側壁部1Cを形成
するための断面縦長長方形状のトンネル７とする。しか
るのち、このトンネル７の上下端側のセグメント3aを除
去したのち、該トンネル７の上下端と上記頂部1A及び床
部1Bの一側端部対向面間の改良地盤層部分を掘削、除去
し、トンネル７内にコンクリートを隙間なく打設して頂
部1Aと床部1Bの一側端部に上下端が一体化した外殻側壁
部1Cを形成するものである。

【００３８】同様に、頂部1Aと床部1Bの他側端部に上下
端が一体化した外殻側壁部1Dを形成し、これらの頂部1A
と床部1B及び両側壁部1C、1Dによって図11に示すように
大断面トンネルＴの外殻１を形成する。しかるのち、こ
の外殻１内の土砂を掘削除去することによって図１に示
すような大断面トンネルＴを構築するものである。

【００３９】なお、シールド掘削機10を使用して周囲に
改良地盤層８を設けた頂部1Aや床部1B及び両側壁部1C、
1Dの形成はどの部分を先に形成してもよく、さらに、こ
れらの部分を構築するための縦長及び横長長方形状のト
ンネル７に対するコンクリートの打設も外殻１の断面形
状のトンネルを形成したのち行ってもよい。

【００４０】また、上記大断面トンネルＴを築造中にお
いて、その一部をさらに拡幅したい場合には、外殻１の
頂部1Aと床部1Bを築造する際に、上記シールド掘削機10
によってその一側端部側の断面矩形状トンネル部7Aを掘
削する時に、シールド掘削機10のテール部内に装着して
いる妻型枠２における一側部に配した型枠部材2Bの凹所
2'から型枠片2B' を取り外して該凹所2'の横幅部分だけ
妻型枠２の矩形状内周面を拡幅した状態とし、妻型枠２
の内周面に沿ってセグメント3aを組み立てゝ拡幅覆工体
を形成するものである。しかるのち、隣接する覆工体間
の地盤を掘削すれば、拡幅した大断面トンネルＴの外殻
１の頂部1Aや床部1Bを築造するための断面横長長方形状
のトンネル７を形成することができる。

【００４１】次に、上記実施例においては、シールド掘
削機10として単一構造のシールド掘削機を用い、このシ
ールド掘削機10によって断面矩形状トンネル部7Aを築造
しているが、図12に示すように、円筒形状のスキンプレ
ート11の前端開口部にカッタヘッド12を回転自在に配設
してなる複数のシールド機体10A 、10B 、10C を並列状
態に一体化してなる多連シールド掘削機10' を用いても
よい。なお、シールド機体10A 、10B 、10C の各カッタ
ヘッド12は多数本のカッタ刃を突設してなる複数本のス
ポークを放射状に設けてなり、隣接するカッタヘッド12
同士を、一方のカッタヘッドのスポーク間に他方のカッ
タヘッド12のスポークが介在するように回転させること
によって一部が重複した円形の並設トンネルを掘削する
ものである。

【００４２】このシールド掘削機10' における隣接する
シールド機体のスキンプレート11、11はその一部を重複
させて該重複部分で一体化した断面繭形状に形成してい
ると共にこれらの並列スキンプレート11によって囲まれ
た空間部におけるテール部内に、図13に示すように外周
面が該並列スキンプレート11の内周面に沿った形状に形
成され且つ内周面がこれらのスキンプレート11の並列方
向に長い断面横長長方形状の妻型枠２を装着している。
なお、各シールド機体10A 〜10C におけるその他の構造
は上記シールド掘削機10と同一構造を有している。ま
た、妻型枠２の上下枠部は複数個の型枠部材2A、2Cにそ
れぞれ分割されていると共に両側型枠部2B、2Dのうち、
一側部の型枠部材2Bは上記実施例における妻型枠２と同
様に型枠片2B' を着脱自在に嵌合した凹所2'が設けられ
ていてこの型枠片2B' を取り外すことにより築造すべき
大断面トンネルＴの外殻１の頂部1A及び床部1Bの横幅を
大きくすることができ、従って、築造中の大断面トンネ
ルＴを部分的に拡幅することができる。

【００４３】このように構成した多連シールド掘削機1
0' によれば、一度の掘削工程で図14に示すように、上
記シールド掘削機10によって掘削される断面矩形状トン
ネル部7Aの数倍の横幅を有する断面横長長方形状のトン
ネル部7Bを掘削することができる。このトンネル部7Bの
築造方法は上記シールド掘削機10による断面矩形状トン
ネル部7Aの築造方法と同様であり、その内周面にはセグ
メント3aの組立てによる覆工体３が形成されると共に並
設状態のスキンプレートの内周面と該覆工体３との間の
空間部には妻型枠２に設けている固化材充填孔2aを通じ
て掘削土砂とセメント或いはモルタルとの混合物よりな
る固化材４を充填して覆工体３を被覆する改良地盤層８
が形成される。

【００４４】さらに、このトンネル部7Bに並行して該ト
ンネル部7Bを被覆した改良地盤層８の一側部内に端部が
包含されるようにトンネル部7Bを築造する。このトンネ
ル部7Bの築造は上記多連シールド掘削機10' によって行
ってもよく、同一構造を有する別な多連シールド掘削機
によって行ってもよい。このようなトンネル部7Bを、計
画大断面トンネルの外殻１の大きさに応じて複数個、互
いに一定間隔毎に並列状態に掘削形成したのち、隣接す
る小断面矩形状トンネル部7B、7Bの対向する垂直な壁面
部を構成しているセグメント3a、3aを除去すると共にこ
れらのセグメント3a、3a間の改良地盤層部分を掘削、除
去して断面横長長方形状のトンネル７とし、図15に示す
ように該トンネル７内にコンクリートを充填して外殻１
の頂部1A又は外殻床部1Bを形成する。

【００４５】同様に、上記多連シールド掘削機10’をそ
の妻型枠２の長方形状内周面の長辺方向を垂直にして上
記同様に縦長長方形状のトンネル部7Bを掘削しすると共
にこのトンネル部7Bの上部又は下部側に隣接する次のト
ンネル部7Bを掘削したのち、上下に隣接するトンネル部
7B、7Bの対向端部間の土砂を除去しすることにより上記
外殻１の頂部1Aと床部1Bの両側端部間に連なる縦長長方
形状のトンネル７を形成し、このトンネル７内にコンク
リートを充填して外殻１の両側壁部1C、1Dを築造するも
のである。したるのち、これらの頂部1Aと床部1B及び両
側壁部1C、1Dによって形成された外殻１内の土砂を掘削
除去することによって図１に示すような大断面トンネル
Ｔを構築するものである。なお、頂部1Aや床部1B及び両
側壁部1C、1Dの築造順序は上記に限定されることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】大断面トンネルの簡略縦断正面図、

【図２】シールド掘削機の簡略縦断側面図、

【図３】妻型枠を装着したテール部の背面図、

【図４】内周面を拡幅可能にした妻型枠の縦断正面図、

【図５】断面矩形状トンネル部の簡略縦断正面図、

【図６】断面矩形状トンネル部を並列させて掘削した状
態の簡略縦断正面図、

【図７】断面横長長方形状のトンネルを形成した状態の
一部省略縦断正面図、

【図８】外殻の頂部と床部とを形成した状態の簡略縦断
正面図、

【図９】外殻の側壁部を形成するためのトンネル部の簡
略縦断正面図、

【図１０】頂部と床部の一側端部間に縦長長方形状のト
ンネルを掘削した状態の簡略縦断正面図、

【図１１】大断面トンネルの外殻の簡略縦断正面図、

【図１２】多連シールド掘削機によって大断面トンネル
の外殻を築造している状態の一部切欠簡略斜視図、

【図１３】多連シールド掘削機の妻型枠の縦断正面図、

【図１４】横長長方形状のトンネル部を掘削した状態の
簡略縦断正面図、

【図１５】大断面トンネルの外殻を築造している状態の
簡略縦断正面図。

【符号の説明】

１ 外殻 1A 頂部 1B 床部 1C、1D 両側壁部 ２ 妻型枠 ３ 矩形枠状覆工体 ６ トンネル掘削壁面 7A 断面矩形状トンネル部 ７ 長方形状トンネル ８ 改良地盤層 10 シールド掘削機 11 スキンプレート Ｔ 大断面トンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−279978（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−174191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 13/00 - 13/04 E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機によって周囲が改良地盤
   層で被覆された断面横長長方形状の外殻頂部形成用トン
   ネルと外殻床部形成用トンネルと断面縦長長方形状の外
   殻両側壁部形成用トンネルとを掘削する工程と、これら
   のトンネル内にコンクリートを打設して大断面トンネル
   の外殻を形成する工程と、この外殻で囲まれた土砂を掘
   削除去する工程とからなる大断面トンネルの構築方法で
   あって、上記シールド掘削機は円筒形状のスキンプレー
   トの前端開口部にカッタヘッドを回転自在に配設した複
   数のシールド機体を、隣接するシールド機体のスキンプ
   レートの一部を重複状態に一体化させてなり、このシー
   ルド掘削機の並列したスキンプレートによって囲まれた
   空間部におけるテール部内に外周面が並列スキンプレー
   トの内周面に沿った形状に形成され且つ内周面がスキン
   プレートの並列方向に長い断面長方形状に形成してなる
   妻型枠を配設し、この妻型枠の内周面に沿ってセグメン
   トを組み立てることにより矩形枠形状の覆工体を形成す
   ると共にシールド掘削機の掘進に伴って妻型枠から後方
   に送り出される覆工体とシールド掘削機によるトンネル
   掘削壁面との間の空間部に掘削土砂と硬化材との混合物
   を充填して改良地盤層を形成すると共にこの改良地盤層
   によって被覆された断面矩形状トンネル部を形成し、こ
   の断面矩形状トンネル部を複数個、先に掘削した断面矩
   形状トンネル部の周囲の改良地盤層の一部に次に掘削す
   る断面矩形状トンネル部の一部を重複するようにして順
   次掘削したのち、隣接する断面矩形状トンネル部間の改
   良地盤層部分を除去することによって上記外殻形成用の
   各トンネルを形成することを特徴とする大断面トンネル
   の構築方法。
2. 【請求項２】 シールド掘削機によって周囲が改良地盤
   層で被覆された断面横長長方形状の外殻頂部形成用トン
   ネルと外殻床部形成用トンネルと断面縦長長方形状の外
   殻両側壁部形成用トンネルとを掘削する工程と、これら
   のトンネル内にコンクリートを打設して大断面トンネル
   の外殻を形成する工程と、この外殻で囲まれた土砂を掘
   削除去する工程とからなる大断面トンネルの構築方法で
   あって、上記シールド掘削機のテール部内に内周面が矩
   形状に形成されている妻型枠を 配設し、この妻型枠の内
   周面に沿ってセグメントを組み立てることにより矩形枠
   形状の覆工体を形成すると共にシールド掘削機の掘進に
   伴って妻型枠から後方に送り出される覆工体とシールド
   掘削機によるトンネル掘削壁面との間の空間部に掘削土
   砂と硬化材との混合物を充填して改良地盤層を形成する
   と共にこの改良地盤層によって被覆された断面矩形状ト
   ンネル部を形成し、この断面矩形状トンネル部を複数
   個、先に掘削した断面矩形状トンネル部の周囲の改良地
   盤層の一部に次に掘削する断面矩形状トンネル部の一部
   を重複するようにして順次掘削したのち、隣接する断面
   矩形状トンネル部間の改良地盤層部分を除去することに
   よって上記外殻形成用の各トンネルを形成すると共に、
   上記外殻頂部形成用トンネル及び外殻床部形成用トンネ
   ルは上記妻型枠の内周面の横幅を可変とすることにより
   側方に拡縮自在に掘削され、上記外殻両側壁部形成用ト
   ンネルは上記外殻頂部形成用トンネル及び外殻床部形成
   用トンネルの側縁部に沿って掘削されることを特徴とす
   る大断面トンネルの構築方法。