JP3900683B2 - 本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法 - Google Patents
本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に大断面に構築される本線トンネルとこの本線トンネルの上側に本線トンネルと地上とを結ぶために構築されるランプウエイとの分岐・合流部の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
当出願人はこれまで、大断面のトンネルを効率良く、かつ経済的に構築する方法として、例えば図１７（ａ），（ｂ）に図示するように、小断面の単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進すると共に、この単体シールドトンネルａをその径方向に互いに接合し、かつこの単体シールドトンネルａの内側と単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート３０をそれぞれ打設して単体シールドトンネルａの径方向に連続する大断面の外殻部躯体Ａを構築し、その後この外殻部躯体Ａの内側を掘削して大断面のトンネルを構築する大断面トンネルの構築工法を開発し、この件に関しては既にいくつも出願している。
【０００３】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、その周方向と軸方向に鋼製セグメントに似た鋼殻３１（例えば図１８参照）を一次覆工材として互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート３０を所定の厚さに打設することにより、鋼製ライニングとコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造のトンネル覆工体で覆工されている。
【０００４】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にあっては、双方の単体トンネルａとａを仕切る隔壁ｂ（例えば、この部分に一次覆工材として設置されている鋼殻３１のスキンプレート）を撤去し、双方の単体シールドトンネルａに連続してコンクリート３０を打設することにより単体シールドトンネルａ，ａどうしの一体化が図られている。
【０００５】
さらに、ここで使用される鋼殻３１は、図１８に図示するように単体シールドトンネルａの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁３２と縦リブ３３、継手板３４および地山に接するスキンプレート３５を有して形成され、特に主桁３２はＲＣ構造の主筋に相当するものとして設置されている。
【０００６】
ところで、こうして構築された大断面トンネルを地下高速道路などの本線トンネルとして利用する場合、この本線トンネルＢの上側にこれと地上とを結ぶランプウエイＣを構築する必要があるが（図１（ａ），（ｂ）参照）、下方に本線トンネルＢの外殻部躯体Ａが既に構築されていることから容易でなく、その施工方法が検討されていた。
【０００７】
また、この種の大断面トンネルの構築工法の場合に限らず、二方向のトンネルが上下に分岐・合流する部分の施工は、特に山留め工事が面倒であった。
【０００８】
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、特に大断面に構築される本線トンネルと、この本線トンネルと地上とを結ぶランプウエイとが分岐・合流する部分を容易に施工できるようにした本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、この発明に係る請求項１記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法は、本線トンネルの内周を覆工する外殻部躯体のランプウエイとの分岐・合流部分を鋼材で構築し、その上側の地盤中に山留め壁を所定間隔に構築すると共に、その下端部を前記外殻部躯体に突設したせん断キーに支持させ、次に前記山留め壁間の地盤を前記外殻部躯体まで掘り下げ、次に前記鋼材を撤去し、前記山留め壁間にランプウエイの躯体を構築する。
【００１０】
請求項２記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１の記載において、本線トンネルのランプウエイとの分岐・合流部分を、特に本線トンネルの外殻部躯体を構築するために掘進される単体シールドトンネルの内周を覆工する鋼殻で構築する。
【００１１】
請求項３記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項２記載の分岐・合流部の施工方法において、鋼殻は、単体シールドトンネルの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁と縦リブを有し、かつ前記縦リブは前記主桁間に単体シールドトンネルの周方向に所定間隔に取り付けて形成してあることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１、２または３の記載において、せん断キーと山留め壁下端部の周囲に止水用充填材を充填する。
【００１３】
そして、請求項５記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１、２、３または４記載において、せん断キーは外殻部躯体に縦リブを所定間隔に複数突設し、その上側にスキンプレートを取り付け、かつ山留め壁側に山留め壁の下端部を支持する受け部を形成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１〜図８は、例えば地下高速道路などとして利用される本線トンネルＢとこの本線トンネルＢと地上とを結ぶランプウエイＣとの分岐・合流部を示し、図において、本線トンネルＢが矩形の大断面形に構築され、この本線トンネルＢの上側にこの本線トンネルＢから地上に通じるランプウエイＣが構築されている。
【００１５】
本線トンネルＢの内周は、例えば図２に図示するような鋼製セグメントに似た鋼殻１が、図３（ａ），（ｂ）に図示するように本線トンネルＢの周方向と軸方向に互いに接合しながら二重に設置され、かつ二重に設置された外側と内側の鋼殻１，１間にせん断補強材２が本線トンネルＢの軸方向と周方向に所定間隔に複数設置されている。
【００１６】
さらに、外側と内側の鋼殻１，１間に軸方向補強鉄筋３が本線トンネルＢの軸方向に沿って複数配筋され、かつコンクリート４が打設されている。
【００１７】
こうして、複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の二重の鋼製ライニングとその内側のコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造の外殻部躯体Ａによって本線トンネルＢの内周が覆工されている。
【００１８】
また、本線トンネルＢの上側にランプウエイＣの躯体が本線トンネルＢの外殻部Ａと一体にＲＣ構造またはＳＲＣ構造などで構築されている。
【００１９】
鋼殻１は、トンネルの地山を保持する鋼製セグメントに相当するもので、例えば図２に図示するように単体シールドトンネルａの周方向に平行に連続する複数本の主桁５と単体シールドトンネルａの軸方向に延在する複数本の縦リブ６とトンネルの地山に接するスキンプレート７等から形成されている。
【００２０】
主桁５はＲＣ構造の主筋に相当するもので、単体シールドトンネルａの軸方向に所定間隔に設置されている。
【００２１】
また、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１の主桁５どうしは、例えば双方の主桁５の端部間の片側又は両側に接合プレート８を設置し、かつ主桁５と接合プレート８を複数本の高力ボルト９で接合する、高力ボルト摩擦接合又は溶接によって直接、接合されている。
【００２２】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においても、本線トンネルＢの周方向に隣接する主桁５どうしは、本線トンネルＢの周方向に隣接する主桁５の端部間の片側または両側に接合プレート８を設置し、かつ主桁５と接合プレート８を複数本の高力ボルト９で接合する、高力ボルト摩擦接合又は溶接によって直接、接合されている。
【００２３】
こうすることで、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１どうし、さらに本線トンネルＢの周方向に隣接する単体シールドトンネルａどうしが接合され、その際単体シールドトンネルａの軸方向に隣接する鋼殻１どうしも接合プレート８と高力ボルト９による高力ボルト摩擦接合又は溶接によって一緒に接合されている。
【００２４】
縦リブ６は主に、単体シールドトンネルａを掘進する際の推進反力を得るため反力受けをなすもので、このため隣接する主桁５，５間に単体シールドトンネルａの軸方向に材軸が連続するように取り付けられ、また単体シールドトンネルａの周方向に所定間隔に取り付けられている。
【００２５】
スキンプレート７は主に、掘進直後のトンネルの地山を保持するもので、複数の主桁５と縦リブ６とからなるセグメント軸組の外側にその表面を完全に覆うように取り付けられている。
【００２６】
なお、主桁５と縦リブ６はいずれも、形鋼、平鋼、または平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成され、スキンプレート７は鋼板から形成されている。さらに、これらの部材は溶接又はボルト接合によって互いに一体的に接合されている。
【００２７】
また特に、ランプウエイＣを構築するために施工される山留め壁Ｄの下側に設置される鋼殻１の上側には、図４に図示するように山留め壁Ｄの下端部を支持するせん断キー１０が突設されている。
【００２８】
また、せん断キー１０と山止め壁Ｄ下端部の周囲には、止水用充填材（拡張テールボイド）１１が充填され、さらに山留め壁Ｄと受け部１０ａ間に高強度地盤改良材１２が充填され、こうすることで山留め壁Ｄの下端部分の止水処理と、山留め壁Ｄの支持が確実になされている。
【００２９】
せん断キー１０は周囲の大きな土圧に備えて凸曲面形に形成され、かつ山留め壁Ｄ側に、山留め壁Ｄの下端部が密着した状態に当接できるよに、垂直な壁面をなす受け部１０ａが形成されている。
【００３０】
さらに詳しくは、例えば図５（ａ）に図示するように上側を凸曲線状に形成した縦リブ１０ｂを単体シールドトンネルａの軸方向に所定間隔に複数突設し、その上に縦リブ１０ｂの上側と山止め壁Ｄ側を完全に覆うようにスキンプレート１０ｃを取り付けて形成されている。
【００３１】
なお、縦リブ１０ｂは主桁５の上側に取り付けられているが、特に山留め壁Ｄ側からの土圧が大きいときは、主桁５，５間のスキンプレート７の上にも取り付けられ、さらに板厚を厚くする等して補強もされている。
【００３２】
こうして形成されたせん断キー１０は鋼殻１の上側に工場または現地で、溶接または高力ボルト摩擦接合などで取り付けられている。
【００３３】
なお、図５（ｂ）は、せん断キー１０の他の例を示し、特に下端部に鋼殻１との摩擦面積が大きくなるようなベース１０ｄを突設することにより、鋼殻１との摩擦接合をより確実なものとしたものである。
【００３４】
せん断補強材２は二重に設置された外側と内側の鋼殻１の主桁５，５間に、図３（ａ），（ｂ）に図示するように垂直または斜めに設置され、その両端は主桁５にそれぞれ溶接またはボルト接合によって連結されている。
【００３５】
なお、せん断補強材２も、主桁５などと同様に形鋼、平鋼、または平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成されている。
【００３６】
こうして形成された複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の鋼製ライニング間に軸方向補強鉄筋３が複数配筋された後、コンクリート４が打設されている。
【００３７】
その際、特に隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁５と縦リブ６のみを残しスキンプレート７を撤去する）を撤去した後にコンクリート４が打設されている。こうすることで、隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの完全一体性が図られている。
【００３８】
このような構成において、次にこの発明に係る分岐・合流部の施工方法を図９〜図１３に基いて、順を追って説明する。
(1)最初に、本線トンネルＢの外殻部躯体Ａを構築するために単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進する（ＳＴＥＰ．１）。
【００３９】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、一次覆工材として鋼殻１をトンネルａの周方向と軸方向に互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート４を所定の厚さに打設してそれぞれ覆工する。
【００４０】
また、外殻部躯体Ａの頂版部の、特に山留め壁Ｄが施工される部分にはせん断キー１０を取り付けた鋼殻１を一次覆工材として設置し、さらにランプウエイＣの躯体が構築される部分には一次覆工材として鋼殻１のみを設置し、コンクリート４は打設しないでおく。
【００４１】
さらに、図６と図７に図示するように各単体シールドトンネルａの外周と単体シールドトンネルａ，ａ間に裏込め材１３を充填して各鋼殻１とトンネルの地山間の隙間を塞ぐと共に、鋼殻１周囲および単体シールドトンネルａ，ａ間の地山を安定な地盤に地盤改良する。
(2)次に、各単体シールドトンネルａ内にせん断補強材２を所定間隔に複数設置する。その際、せん断補強材２は、図３（ａ）に図示するように外殻部躯体Ａの床版部と頂版部を構成する単体シールドトンネルａ内には垂直に、左右側壁部を構成する単体シールドトンネルａ内には水平にそれぞれ設置する。
【００４２】
なお、いずれの部分においても、図３（ｂ）に図示するようにせん断補強材２をトラスを構成するように斜めに設置してもよい。
(3)次に、隣接する単体シールドトンネルａどうしを互いに接合し、かつ各単体シールドトンネルａ内、および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間に軸方向補強鉄筋３を必要量配筋し、さらに単体シールドトンネルａ内および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート４を打設して矩形断面形に連続する外殻部躯体Ａを構築する（（ＳＴＥＰ．２）。
【００４３】
この場合も、特にランプウエイＣの躯体が構築される部分にはコンクリート４は打設しないでおく。
【００４４】
また、特に隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、地山を掘削し、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁５と縦リブ６のみを残しスキンプレート７を撤去する）を撤去して単体シールドトンネルａどうしを連通した後、コンクリート４を打設することにより隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの完全一体性を図るものとする。
【００４５】
なお、外殻部躯体Ａの頂版部の、ランプウエイＣの躯体が構築される部分は、特にコンクリート４を打設しないことから、外側と内側の鋼殻１，１間に斜材（トラス材）２１や垂直材２２などの補強材を多数設置して補強してもよい。
(4) 次に、外殻部躯体Ａの上側の地盤中に山留め壁Ｄを所定間隔に施工し、また山留め壁Ｄ，Ｄ間の略中間部に中間杭１４を施工する（ＳＴＥＰ．３）。
【００４６】
山留め壁Ｄは、例えば親ぐい横矢板工法など、これまで一般に行われている山止め工法で施工するものとし、またその下端部はせん断キー１０の受け部１０ａに密着した状態に当接させる。
【００４７】
また、図４に図示するようにせん断キー１０と山留め壁Ｄ下端部の周囲に止水用充填材１１を充填し、さらに山留め壁Ｄと受け部１０ａ間に高強度地盤改良材１２を充填することにより、山留め壁Ｄの下端部分の止水性と山留め壁Ｄの支持を確実なものとする。
【００４８】
なお、止水用充填材１１は、原則として山留め壁Ｄを施工する前に予め充填しておくものとし、また高強度地盤改良材１２は、例えばせん断キー１０の受け部１０ａを内側から外側に貫通して取り付けた注入管１５を介してせん断キー１０の内側から充填するものとする（図４参照）。
【００４９】
中間杭１４も、例えば場所打ちコンクリート杭など、これまで一般に行われている杭施工法で施工するものとし、また中間杭１４は外殻部躯体Ａの頂版部を貫通し、かつ外殻部躯体Ａ内の相当深くまで達するように施工する。
(5) 次に、中間杭１４と左右山留め壁Ｄ，Ｄ間に切り梁１６を数段架け渡して山留め壁Ｄを支持しながら山止め壁Ｄ，Ｄ間の地盤を徐々に掘り下げる（ＳＴＥＰ．４，５）。
(6) 外殻部躯体Ａの頂版部まで掘り下げたら、コンクリート４が充填されていいない単体シールドトンネルａの鋼殻１を撤去する（ＳＴＥＰ．６）。
(7) 次に、鋼殻１を撤去することで形成された開口Ｅから外殻部躯体Ａ内に、支保工用杭１７を施工する（ＳＴＥＰ．７）。
【００５０】
支保工用杭１７は、開口Ｅの縁端部を支持できるように開口Ｅの縁端部にそれぞれ施工するものとし、また鋼杭、ＰＣ杭、あるいは場所打ちコンクリート杭など、これまで一般に行われている方法で施工するものとする。
(8) 次に、山留め壁Ｄ，Ｄ間に、切り梁１６を少しずつ撤去しながらランプウエイＣの躯体を外殻部躯体Ａに連続させ、かつ下から順にＲＣ構造またはＳＲＣ構造などで構築し、その周囲を埋め戻す（ＳＴＥＰ．８）。また、中間杭１４を撤去する（ＳＴＥＰ．９，１０）。
(9) 次に、支保工用杭１７と外殻部躯体Ａの左右側壁間に切り梁１８をそれぞれ架け渡しながら、外殻部躯体Ａ内の地盤を徐々に掘り下げる（ＳＴＥＰ．１１，１２）。
(10) そして、内部の中間階スラブ１９や間仕切り壁２０などの必要な内部躯体を構築する（ＳＴＥＰ．１３）。また、支保工用杭１７を撤去する（ＳＴＥＰ．１４）。
【００５１】
以上、(1)〜(10)の工程により、大断面に構築された本線トンネルＢとこの本線トンネルＢと地上とを結ぶランプウエイＣとの分岐・合流部を容易に施工できる。
発明の実施の形態２．
図１３〜図１６は、この発明に係る分岐・合流部の施工方法の他の例を示し、外殻部躯体Ａを構築した後（ＳＴＥＰ．１，２）、最初に外殻部躯体Ａ内を掘り下げ、同時に外殻部躯体Ａ内の中間階の床スラブ１９や間仕切り壁２０等の必要な内部躯体を構築する（ＳＴＥＰ．３〜７）。
【００５２】
そして、山留め壁Ｄを施工し、ランプウエイＣの躯体を施工する（ＳＴＥＰ．８〜１４）。その他の構成は先に説明した施工方法と略同じである。
発明の実施の形態３．
なお、発明の実施の形態１と２の例では、当出願人が先に開発した大断面トンネルの構築工法で本線トンネルＢを施工する場合における、本線トンネルＢとランプウエイＣとの分岐・合流部の施工方法について説明したが、本線トンネルＢをこれまでのシールド工法で施工する場合の本線トンネルＢとランプウエイＣとの分岐・合流部の施工も可能であることはいうまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明した構成からなり、特に本線トンネルの内周を覆工する外殻部躯体のランプウエイとの分岐・合流部分を鋼材で、例えば本線トンネルの外殻部躯体を構築するために掘進される単体シールドトンネルの内周を覆工する鋼殻で構築するので、その上側にランプウエイを構築する際に簡単に切断して撤去でき、分岐・合流部を容易に施工できる等の効果がある。
【００５４】
また、外殻部躯体の上側の地盤中に山留め壁を施工する際に、山留め壁の下端部は外殻部躯体に突設したせん断キーに支持させるので、山留め壁の根入れ深さが浅くても、山留め壁の下端部を確実に支持でき、このため開削工法によってランプウエイの躯体を容易にかつきわめて安全に施工できる。
【００５５】
さらに、せん断キーと山留め壁下端部の周囲に止水用充填材を充填するので、施工中の漏水も確実に防止できる等の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部を示し、（ａ）はトンネル軸方向の縦断面図、（ｂ）はトンネル軸直角方向の縦断面図である。
【図２】鋼殻の一例を示す一部斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本線トンネルの外殻の一部斜視図である。
【図４】せん断キーと山留め壁との取り合いを示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はせん断キーの一例を示す一部破断斜視図である。
【図６】本線トンネルの断面図である。
【図７】単体シールドトンネルの断面図である。
【図８】外殻の構造を示す一部斜視図である。
【図９】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１０】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１１】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１２】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１３】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１４】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１５】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１６】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１７】（ａ）は大断面トンネルの断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１８】鋼殻の従来例を示す一部斜視図ある。
【符号の説明】
Ａ 外殻
Ｂ 本線トンネル
Ｃ ランプウエイ
Ｄ 山留め壁
Ｅ 開口
１ 鋼殻
２ せん断補強材
３ 軸方向補強鉄筋
４ コンクリート
５ 主桁
６ 縦リブ
７ スキンプレート
８ 接合プレート
９ 高力ボルト
１０ せん断キー
１１ 止水用充填材（拡張テールボイド）
１２ 高強度地盤改良材
１３ 裏込め材
１４ 中間杭
１５ 注入管
１６ 切り梁
１７ 支保工用杭
１８ 切り梁
１９ 中間階スラブ
２０ 間仕切り壁
２１ 垂直材
２２ 斜材
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に大断面に構築される本線トンネルとこの本線トンネルの上側に本線トンネルと地上とを結ぶために構築されるランプウエイとの分岐・合流部の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
当出願人はこれまで、大断面のトンネルを効率良く、かつ経済的に構築する方法として、例えば図１７（ａ），（ｂ）に図示するように、小断面の単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進すると共に、この単体シールドトンネルａをその径方向に互いに接合し、かつこの単体シールドトンネルａの内側と単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート３０をそれぞれ打設して単体シールドトンネルａの径方向に連続する大断面の外殻部躯体Ａを構築し、その後この外殻部躯体Ａの内側を掘削して大断面のトンネルを構築する大断面トンネルの構築工法を開発し、この件に関しては既にいくつも出願している。
【０００３】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、その周方向と軸方向に鋼製セグメントに似た鋼殻３１（例えば図１８参照）を一次覆工材として互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート３０を所定の厚さに打設することにより、鋼製ライニングとコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造のトンネル覆工体で覆工されている。
【０００４】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にあっては、双方の単体トンネルａとａを仕切る隔壁ｂ（例えば、この部分に一次覆工材として設置されている鋼殻３１のスキンプレート）を撤去し、双方の単体シールドトンネルａに連続してコンクリート３０を打設することにより単体シールドトンネルａ，ａどうしの一体化が図られている。
【０００５】
さらに、ここで使用される鋼殻３１は、図１８に図示するように単体シールドトンネルａの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁３２と縦リブ３３、継手板３４および地山に接するスキンプレート３５を有して形成され、特に主桁３２はＲＣ構造の主筋に相当するものとして設置されている。
【０００６】
ところで、こうして構築された大断面トンネルを地下高速道路などの本線トンネルとして利用する場合、この本線トンネルＢの上側にこれと地上とを結ぶランプウエイＣを構築する必要があるが（図１（ａ），（ｂ）参照）、下方に本線トンネルＢの外殻部躯体Ａが既に構築されていることから容易でなく、その施工方法が検討されていた。
【０００７】
また、この種の大断面トンネルの構築工法の場合に限らず、二方向のトンネルが上下に分岐・合流する部分の施工は、特に山留め工事が面倒であった。
【０００８】
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、特に大断面に構築される本線トンネルと、この本線トンネルと地上とを結ぶランプウエイとが分岐・合流する部分を容易に施工できるようにした本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、この発明に係る請求項１記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法は、本線トンネルの内周を覆工する外殻部躯体のランプウエイとの分岐・合流部分を鋼材で構築し、その上側の地盤中に山留め壁を所定間隔に構築すると共に、その下端部を前記外殻部躯体に突設したせん断キーに支持させ、次に前記山留め壁間の地盤を前記外殻部躯体まで掘り下げ、次に前記鋼材を撤去し、前記山留め壁間にランプウエイの躯体を構築する。
【００１０】
請求項２記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１の記載において、本線トンネルのランプウエイとの分岐・合流部分を、特に本線トンネルの外殻部躯体を構築するために掘進される単体シールドトンネルの内周を覆工する鋼殻で構築する。
【００１１】
請求項３記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項２記載の分岐・合流部の施工方法において、鋼殻は、単体シールドトンネルの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁と縦リブを有し、かつ前記縦リブは前記主桁間に単体シールドトンネルの周方向に所定間隔に取り付けて形成してあることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１、２または３の記載において、せん断キーと山留め壁下端部の周囲に止水用充填材を充填する。
【００１３】
そして、請求項５記載の分岐・合流部の施工方法は、請求項１、２、３または４記載において、せん断キーは外殻部躯体に縦リブを所定間隔に複数突設し、その上側にスキンプレートを取り付け、かつ山留め壁側に山留め壁の下端部を支持する受け部を形成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１〜図８は、例えば地下高速道路などとして利用される本線トンネルＢとこの本線トンネルＢと地上とを結ぶランプウエイＣとの分岐・合流部を示し、図において、本線トンネルＢが矩形の大断面形に構築され、この本線トンネルＢの上側にこの本線トンネルＢから地上に通じるランプウエイＣが構築されている。
【００１５】
本線トンネルＢの内周は、例えば図２に図示するような鋼製セグメントに似た鋼殻１が、図３（ａ），（ｂ）に図示するように本線トンネルＢの周方向と軸方向に互いに接合しながら二重に設置され、かつ二重に設置された外側と内側の鋼殻１，１間にせん断補強材２が本線トンネルＢの軸方向と周方向に所定間隔に複数設置されている。
【００１６】
さらに、外側と内側の鋼殻１，１間に軸方向補強鉄筋３が本線トンネルＢの軸方向に沿って複数配筋され、かつコンクリート４が打設されている。
【００１７】
こうして、複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の二重の鋼製ライニングとその内側のコンクリートライニングとからなる鋼コンクリート合成構造の外殻部躯体Ａによって本線トンネルＢの内周が覆工されている。
【００１８】
また、本線トンネルＢの上側にランプウエイＣの躯体が本線トンネルＢの外殻部Ａと一体にＲＣ構造またはＳＲＣ構造などで構築されている。
【００１９】
鋼殻１は、トンネルの地山を保持する鋼製セグメントに相当するもので、例えば図２に図示するように単体シールドトンネルａの周方向に平行に連続する複数本の主桁５と単体シールドトンネルａの軸方向に延在する複数本の縦リブ６とトンネルの地山に接するスキンプレート７等から形成されている。
【００２０】
主桁５はＲＣ構造の主筋に相当するもので、単体シールドトンネルａの軸方向に所定間隔に設置されている。
【００２１】
また、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１の主桁５どうしは、例えば双方の主桁５の端部間の片側又は両側に接合プレート８を設置し、かつ主桁５と接合プレート８を複数本の高力ボルト９で接合する、高力ボルト摩擦接合又は溶接によって直接、接合されている。
【００２２】
また、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においても、本線トンネルＢの周方向に隣接する主桁５どうしは、本線トンネルＢの周方向に隣接する主桁５の端部間の片側または両側に接合プレート８を設置し、かつ主桁５と接合プレート８を複数本の高力ボルト９で接合する、高力ボルト摩擦接合又は溶接によって直接、接合されている。
【００２３】
こうすることで、単体シールドトンネルａの周方向に隣接する鋼殻１どうし、さらに本線トンネルＢの周方向に隣接する単体シールドトンネルａどうしが接合され、その際単体シールドトンネルａの軸方向に隣接する鋼殻１どうしも接合プレート８と高力ボルト９による高力ボルト摩擦接合又は溶接によって一緒に接合されている。
【００２４】
縦リブ６は主に、単体シールドトンネルａを掘進する際の推進反力を得るため反力受けをなすもので、このため隣接する主桁５，５間に単体シールドトンネルａの軸方向に材軸が連続するように取り付けられ、また単体シールドトンネルａの周方向に所定間隔に取り付けられている。
【００２５】
スキンプレート７は主に、掘進直後のトンネルの地山を保持するもので、複数の主桁５と縦リブ６とからなるセグメント軸組の外側にその表面を完全に覆うように取り付けられている。
【００２６】
なお、主桁５と縦リブ６はいずれも、形鋼、平鋼、または平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成され、スキンプレート７は鋼板から形成されている。さらに、これらの部材は溶接又はボルト接合によって互いに一体的に接合されている。
【００２７】
また特に、ランプウエイＣを構築するために施工される山留め壁Ｄの下側に設置される鋼殻１の上側には、図４に図示するように山留め壁Ｄの下端部を支持するせん断キー１０が突設されている。
【００２８】
また、せん断キー１０と山止め壁Ｄ下端部の周囲には、止水用充填材（拡張テールボイド）１１が充填され、さらに山留め壁Ｄと受け部１０ａ間に高強度地盤改良材１２が充填され、こうすることで山留め壁Ｄの下端部分の止水処理と、山留め壁Ｄの支持が確実になされている。
【００２９】
せん断キー１０は周囲の大きな土圧に備えて凸曲面形に形成され、かつ山留め壁Ｄ側に、山留め壁Ｄの下端部が密着した状態に当接できるよに、垂直な壁面をなす受け部１０ａが形成されている。
【００３０】
さらに詳しくは、例えば図５（ａ）に図示するように上側を凸曲線状に形成した縦リブ１０ｂを単体シールドトンネルａの軸方向に所定間隔に複数突設し、その上に縦リブ１０ｂの上側と山止め壁Ｄ側を完全に覆うようにスキンプレート１０ｃを取り付けて形成されている。
【００３１】
なお、縦リブ１０ｂは主桁５の上側に取り付けられているが、特に山留め壁Ｄ側からの土圧が大きいときは、主桁５，５間のスキンプレート７の上にも取り付けられ、さらに板厚を厚くする等して補強もされている。
【００３２】
こうして形成されたせん断キー１０は鋼殻１の上側に工場または現地で、溶接または高力ボルト摩擦接合などで取り付けられている。
【００３３】
なお、図５（ｂ）は、せん断キー１０の他の例を示し、特に下端部に鋼殻１との摩擦面積が大きくなるようなベース１０ｄを突設することにより、鋼殻１との摩擦接合をより確実なものとしたものである。
【００３４】
せん断補強材２は二重に設置された外側と内側の鋼殻１の主桁５，５間に、図３（ａ），（ｂ）に図示するように垂直または斜めに設置され、その両端は主桁５にそれぞれ溶接またはボルト接合によって連結されている。
【００３５】
なお、せん断補強材２も、主桁５などと同様に形鋼、平鋼、または平鋼などを組み合わせたビルトアップ鋼材などから形成されている。
【００３６】
こうして形成された複数の鋼殻１からそれぞれ構成された外側と内側の鋼製ライニング間に軸方向補強鉄筋３が複数配筋された後、コンクリート４が打設されている。
【００３７】
その際、特に隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁５と縦リブ６のみを残しスキンプレート７を撤去する）を撤去した後にコンクリート４が打設されている。こうすることで、隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの完全一体性が図られている。
【００３８】
このような構成において、次にこの発明に係る分岐・合流部の施工方法を図９〜図１３に基いて、順を追って説明する。
(1)最初に、本線トンネルＢの外殻部躯体Ａを構築するために単体シールドトンネルａを互いに近接させて複数掘進する（ＳＴＥＰ．１）。
【００３９】
その際、各単体シールドトンネルａの内周は、一次覆工材として鋼殻１をトンネルａの周方向と軸方向に互いに接合しながら複数設置し、その内側に二次覆工材としてコンクリート４を所定の厚さに打設してそれぞれ覆工する。
【００４０】
また、外殻部躯体Ａの頂版部の、特に山留め壁Ｄが施工される部分にはせん断キー１０を取り付けた鋼殻１を一次覆工材として設置し、さらにランプウエイＣの躯体が構築される部分には一次覆工材として鋼殻１のみを設置し、コンクリート４は打設しないでおく。
【００４１】
さらに、図６と図７に図示するように各単体シールドトンネルａの外周と単体シールドトンネルａ，ａ間に裏込め材１３を充填して各鋼殻１とトンネルの地山間の隙間を塞ぐと共に、鋼殻１周囲および単体シールドトンネルａ，ａ間の地山を安定な地盤に地盤改良する。
(2)次に、各単体シールドトンネルａ内にせん断補強材２を所定間隔に複数設置する。その際、せん断補強材２は、図３（ａ）に図示するように外殻部躯体Ａの床版部と頂版部を構成する単体シールドトンネルａ内には垂直に、左右側壁部を構成する単体シールドトンネルａ内には水平にそれぞれ設置する。
【００４２】
なお、いずれの部分においても、図３（ｂ）に図示するようにせん断補強材２をトラスを構成するように斜めに設置してもよい。
(3)次に、隣接する単体シールドトンネルａどうしを互いに接合し、かつ各単体シールドトンネルａ内、および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間に軸方向補強鉄筋３を必要量配筋し、さらに単体シールドトンネルａ内および隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間にコンクリート４を打設して矩形断面形に連続する外殻部躯体Ａを構築する（（ＳＴＥＰ．２）。
【００４３】
この場合も、特にランプウエイＣの躯体が構築される部分にはコンクリート４は打設しないでおく。
【００４４】
また、特に隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間においては、地山を掘削し、隣接する単体シールドトンネルａ，ａ間の隔壁（例えば、鋼殻１の主桁５と縦リブ６のみを残しスキンプレート７を撤去する）を撤去して単体シールドトンネルａどうしを連通した後、コンクリート４を打設することにより隣接する単体シールドトンネルａ，ａどうしの完全一体性を図るものとする。
【００４５】
なお、外殻部躯体Ａの頂版部の、ランプウエイＣの躯体が構築される部分は、特にコンクリート４を打設しないことから、外側と内側の鋼殻１，１間に斜材（トラス材）２１や垂直材２２などの補強材を多数設置して補強してもよい。
(4) 次に、外殻部躯体Ａの上側の地盤中に山留め壁Ｄを所定間隔に施工し、また山留め壁Ｄ，Ｄ間の略中間部に中間杭１４を施工する（ＳＴＥＰ．３）。
【００４６】
山留め壁Ｄは、例えば親ぐい横矢板工法など、これまで一般に行われている山止め工法で施工するものとし、またその下端部はせん断キー１０の受け部１０ａに密着した状態に当接させる。
【００４７】
また、図４に図示するようにせん断キー１０と山留め壁Ｄ下端部の周囲に止水用充填材１１を充填し、さらに山留め壁Ｄと受け部１０ａ間に高強度地盤改良材１２を充填することにより、山留め壁Ｄの下端部分の止水性と山留め壁Ｄの支持を確実なものとする。
【００４８】
なお、止水用充填材１１は、原則として山留め壁Ｄを施工する前に予め充填しておくものとし、また高強度地盤改良材１２は、例えばせん断キー１０の受け部１０ａを内側から外側に貫通して取り付けた注入管１５を介してせん断キー１０の内側から充填するものとする（図４参照）。
【００４９】
中間杭１４も、例えば場所打ちコンクリート杭など、これまで一般に行われている杭施工法で施工するものとし、また中間杭１４は外殻部躯体Ａの頂版部を貫通し、かつ外殻部躯体Ａ内の相当深くまで達するように施工する。
(5) 次に、中間杭１４と左右山留め壁Ｄ，Ｄ間に切り梁１６を数段架け渡して山留め壁Ｄを支持しながら山止め壁Ｄ，Ｄ間の地盤を徐々に掘り下げる（ＳＴＥＰ．４，５）。
(6) 外殻部躯体Ａの頂版部まで掘り下げたら、コンクリート４が充填されていいない単体シールドトンネルａの鋼殻１を撤去する（ＳＴＥＰ．６）。
(7) 次に、鋼殻１を撤去することで形成された開口Ｅから外殻部躯体Ａ内に、支保工用杭１７を施工する（ＳＴＥＰ．７）。
【００５０】
支保工用杭１７は、開口Ｅの縁端部を支持できるように開口Ｅの縁端部にそれぞれ施工するものとし、また鋼杭、ＰＣ杭、あるいは場所打ちコンクリート杭など、これまで一般に行われている方法で施工するものとする。
(8) 次に、山留め壁Ｄ，Ｄ間に、切り梁１６を少しずつ撤去しながらランプウエイＣの躯体を外殻部躯体Ａに連続させ、かつ下から順にＲＣ構造またはＳＲＣ構造などで構築し、その周囲を埋め戻す（ＳＴＥＰ．８）。また、中間杭１４を撤去する（ＳＴＥＰ．９，１０）。
(9) 次に、支保工用杭１７と外殻部躯体Ａの左右側壁間に切り梁１８をそれぞれ架け渡しながら、外殻部躯体Ａ内の地盤を徐々に掘り下げる（ＳＴＥＰ．１１，１２）。
(10) そして、内部の中間階スラブ１９や間仕切り壁２０などの必要な内部躯体を構築する（ＳＴＥＰ．１３）。また、支保工用杭１７を撤去する（ＳＴＥＰ．１４）。
【００５１】
以上、(1)〜(10)の工程により、大断面に構築された本線トンネルＢとこの本線トンネルＢと地上とを結ぶランプウエイＣとの分岐・合流部を容易に施工できる。
発明の実施の形態２．
図１３〜図１６は、この発明に係る分岐・合流部の施工方法の他の例を示し、外殻部躯体Ａを構築した後（ＳＴＥＰ．１，２）、最初に外殻部躯体Ａ内を掘り下げ、同時に外殻部躯体Ａ内の中間階の床スラブ１９や間仕切り壁２０等の必要な内部躯体を構築する（ＳＴＥＰ．３〜７）。
【００５２】
そして、山留め壁Ｄを施工し、ランプウエイＣの躯体を施工する（ＳＴＥＰ．８〜１４）。その他の構成は先に説明した施工方法と略同じである。
発明の実施の形態３．
なお、発明の実施の形態１と２の例では、当出願人が先に開発した大断面トンネルの構築工法で本線トンネルＢを施工する場合における、本線トンネルＢとランプウエイＣとの分岐・合流部の施工方法について説明したが、本線トンネルＢをこれまでのシールド工法で施工する場合の本線トンネルＢとランプウエイＣとの分岐・合流部の施工も可能であることはいうまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明した構成からなり、特に本線トンネルの内周を覆工する外殻部躯体のランプウエイとの分岐・合流部分を鋼材で、例えば本線トンネルの外殻部躯体を構築するために掘進される単体シールドトンネルの内周を覆工する鋼殻で構築するので、その上側にランプウエイを構築する際に簡単に切断して撤去でき、分岐・合流部を容易に施工できる等の効果がある。
【００５４】
また、外殻部躯体の上側の地盤中に山留め壁を施工する際に、山留め壁の下端部は外殻部躯体に突設したせん断キーに支持させるので、山留め壁の根入れ深さが浅くても、山留め壁の下端部を確実に支持でき、このため開削工法によってランプウエイの躯体を容易にかつきわめて安全に施工できる。
【００５５】
さらに、せん断キーと山留め壁下端部の周囲に止水用充填材を充填するので、施工中の漏水も確実に防止できる等の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部を示し、（ａ）はトンネル軸方向の縦断面図、（ｂ）はトンネル軸直角方向の縦断面図である。
【図２】鋼殻の一例を示す一部斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本線トンネルの外殻の一部斜視図である。
【図４】せん断キーと山留め壁との取り合いを示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はせん断キーの一例を示す一部破断斜視図である。
【図６】本線トンネルの断面図である。
【図７】単体シールドトンネルの断面図である。
【図８】外殻の構造を示す一部斜視図である。
【図９】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１０】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１１】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１２】施工方法の工程を示す断面図である。
【図１３】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１４】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１５】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１６】他の施工方法の工程を示す断面図である。
【図１７】（ａ）は大断面トンネルの断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１８】鋼殻の従来例を示す一部斜視図ある。
【符号の説明】
Ａ 外殻
Ｂ 本線トンネル
Ｃ ランプウエイ
Ｄ 山留め壁
Ｅ 開口
１ 鋼殻
２ せん断補強材
３ 軸方向補強鉄筋
４ コンクリート
５ 主桁
６ 縦リブ
７ スキンプレート
８ 接合プレート
９ 高力ボルト
１０ せん断キー
１１ 止水用充填材（拡張テールボイド）
１２ 高強度地盤改良材
１３ 裏込め材
１４ 中間杭
１５ 注入管
１６ 切り梁
１７ 支保工用杭
１８ 切り梁
１９ 中間階スラブ
２０ 間仕切り壁
２１ 垂直材
２２ 斜材
Claims (5)
- 本線トンネルとこの本線トンネルの上側に位置するランプウエイと分岐・合流部の施工方法において、本線トンネルの内周を覆工する外殻部躯体のランプウエイとの分岐・合流部分を鋼材で構築し、その上側の地盤中に山留め壁を所定間隔に構築すると共に、その下端部を前記外殻部躯体に突設したせん断キーに支持させ、次に前記山留め壁間の地盤を前記外殻部躯体まで掘り下げ、次に前記鋼材を撤去し、前記山留め壁間にランプウエイの躯体を構築することを特徴とする本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法。
- 本線トンネルのランプウエイとの分岐・合流部分は、本線トンネルの外殻部躯体を構築するために掘進される単体シールドトンネルの内周を覆工する鋼殻で構築することを特徴とする請求項１記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法。
- 鋼殻は、単体シールドトンネルの周方向と軸方向にそれぞれ連続する複数本の主桁と縦リブを有し、かつ前記縦リブは前記主桁間に単体シールドトンネルの周方向に所定間隔に取り付けて形成してあることを特徴とする請求項２記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法。
- せん断キーと山留め壁下端部の周囲に止水用充填材を充填することを特徴とする請求項１、２または３記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法。
- せん断キーは、外殻部躯体に縦リブを所定間隔に複数突設し、その上側にスキンプレートを取り付け、かつ山止め壁側に山留め壁の下端部を支持する受け部を形成してなることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の本線トンネルとランプウエイとの分岐・合流部の施工方法。
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