JP4022681B2 - 地下構造物の構築工法およびシールド機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば地下鉄の軌道用トンネル、あるいは駅ビルの地下街などとして広く利用される大断面の地下空間を構築する地下構造物の構築工法およびこの工法で使用されるシールド機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当出願人はこれまで、大断面のトンネルを効率良く、かつ経済的に施工する方法として、例えば図１２（ａ），（ｂ）に図示するように、複数の単体シールドトンネル３０を横並びに近接させて掘進した後、この単体シールドトンネル３０どうしを、仕切り部分３１を撤去して図１２（ａ）に図示するような、横方向に連続する一つの地下空間Ａとる地下構造物の構築工法を開発した。
【０００３】
また、例えば図１３（ａ），（ｂ）に図示するように、最初に掘進方向に見て矩形リング状に連続する外殻部躯体３２を構築し、その後に外殻部躯体３２の内側を汎用重機で掘削して図１３（ａ）に図示するような、大断面の地下空間Ａを構築する地下構造物の構築工法を開発した。
【０００４】
ここで、外殻部躯体３２は、図１３（ｂ）に図示するように、複数の単体シールドトンネル３０を互いに近接させて矩形リング状に掘進した後、この単体シールドトンネル３０どうしを、仕切り部分３１を撤去して矩形リング状の空間に連続させ、そしてこの空間内に補強鉄筋３３を配筋し、コンクリート３４を打設して構築する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれの工法においても、各単体シールドトンネル３０の内周は、セグメント等の覆工材で別々に覆工されている。また、隣接する単体シールドトンネル３０，３０間に掘削されない土砂がある。
【０００６】
このため、仕切り部分３１を撤去して隣接する単体シールドトンネル３０を一つの空間に連続させる際に、単体シールドトンネル３０の側部覆工体３０ａをそれぞれ撤去し、さらに隣接する単体シールドトンネル３０，３０間の土砂を掘削して撤去する必要があるため、工数が多く施工が繁雑化するだけでなく、工事費も大幅に嵩む等の課題があった。
【０００７】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に大断面のトンネルをきわめて効率的にかつ経済的に構築できることを可能にした地下構造物の構築工法およびシールド機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の地下構造物の構築工法は、掘進方向に見て矩形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見てＬ字形断面形をなすコーナ部先行トンネルと、掘進方向に見て矩形断面形をなす中間部先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔にそれぞれ掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと中間部先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと後行トンネル、中間部先行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記コーナ部先行トンネルおよび前記中間部先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記コーナ部先行トンネル、中間部先行トンネルおよび後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の地下構造物の構築工法は、 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルの一側部に、掘進方向に見て矩形断面形をなす複数の後行トンネルを、前記先行トンネル側の側部を除く三周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネル、後行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の地下構造物の構築工法は、 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔に掘進し、次に前記先行トンネルと先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネルを仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４記載のシールド機は、複数のシールドトンネルを隣接して掘進するためのシールド機であって、掘進方向に見て矩形状をなし、その一側部または両側部に先行トンネルの上版部と底版部にそれぞれラップするガイド部と先行トンネルを反力受けにして伸縮することによりシールド機の蛇行調整をするシリンダーを備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１（ａ）は、例えば駅ビルの地下街などとして利用される地下構造物として構築された大断面トンネルの一例を示し、図１（ｂ）に図示するような矩形断面形に掘進された一本の単体シールドトンネル１と、この単体シールドトンネル１の一側に横並びに隣接して矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル２とから構築されている。
【００１５】
単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００１６】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２の上部覆工体２ａと２ａ、底部覆工体２ｂと２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００１７】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２と２間を仕切っている単体シールドトンネル２の側部覆工体２ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２と２は、連続する一つの空間として構築されている。さらに、上部覆工体１ａと２ａを支持するために柱または壁３が所定間隔に構築されている。
【００１８】
こうして、図１（ａ）に図示するような、横方向に細長い矩形断面形をなす大断面のトンネルＡが構築され、例えば駅ビル等の地下街として利用される。
図２は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００１９】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに単体シールドトンネル１側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機７によって掘進する。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、シールド機７の一例を示し、シールド機７は先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４と単体シールドトンネル１の周囲の切り羽を掘削するドラムカッター８をそれぞれ有し、またテール部に掘進直後のトンネル２の内周にセグメントを組み立てるエレクター９を有し、さらに単体シールドトンネル１側に、この単体シールドトンネル１を反力受けにして伸び縮みして横に適宜シフトすることによりシールド機７の蛇行調整をするシリンダー１０等を有して構成されている。
【００２１】
なお、符号６が単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部である。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機５によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、シールド機７によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
【００２２】
その際、シールド機７のガイド部６を先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
そして、シールド機５を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において先行トンネル１の反対側部、上版部および底版部の三方をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、先行トンネル１側は特に覆工しない。
【００２３】
したがって、後行トンネル２の先行トンネル１側部は、先行トンネル１の側部復工体１ｃのみで覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
【００２４】
また、シリンダー１０を伸び縮みさせて、上下ガイド部６が先行トンネル１の端部から外れない範囲でシールド機７を横に適宜シフトすることにより、必要に応じてシールド機７の蛇行調整をする。
（３） 同様にして第二、第三の後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において掘進直後のトンネル２の内周を覆工する。
（４） 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃ、後行トンネル２と２を仕切っている側部覆工体２ｃをそれぞれ撤去し、その後に上部覆工体１ａを支持するための柱または壁３を構築する。
【００２５】
その際、側部覆工体１ｃ，２ｃの一部を残して柱または壁３として利用してもよい。また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、２ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂ、２ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。こうして、図１（ａ）に図示するような大断面のトンネルＡを構築できる。
発明の実施の形態２．
図４（ａ）は同じく、駅ビルの地下街などとして利用される地下構造物として構築された大断面トンネルの一例を示し、図４（ｂ）に図示するような矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル１と、この単体シールドトンネル１，１間に矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル２とから構築されている。
【００２６】
単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で覆工されている。
【００２７】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００２８】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２は、連続する一つの空間として構築されている。さらに、上部覆工体１ａと２ａを支持するために柱または壁３が所定間隔に構築されている。
【００２９】
こうして、図４（ａ）に図示するような、横方向に細長い矩形断面形をなす大断面のトンネルＡが構築され、例えば駅ビル等の地下街として利用される。
図６（ａ），（ｂ）は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００３０】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに両側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機１１によって掘進する。
【００３１】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、シールド機１１の一例を示し、シールド機１１は先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４と単体シールドトンネル１周囲の切り羽を掘削するドラムカッター８をそれぞれ有し、またテール部に掘進直後のトンネル２の内周にセグメントを組み立てるエレクター９等を有して鋼製されている。
【００３２】
なお、符号６が単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部である。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機５によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を所定間隔に掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、隣接する単体シールドトンネル１，１間にシールド機１１によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
その際、シールド機１１のガイド部６を両側の先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００３３】
そして、シールド機１１を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１１のテール部において、後行トンネル２の頂版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、両側は特に覆工しない。
【００３４】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみでそれぞれ覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
▲３▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃをそれぞれ撤去し、その後に柱または壁３を構築する。その際、側部覆工体１ｃの一部を残して柱または壁３として利用してもよい。
また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。こうして、図４（ａ）に図示するような、大断面のトンネルＡを構築できる。
【００３５】
発明の実施の形態３．
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、地下構造物として矩形断面形に構築された大断面トンネルの一例を示し、トンネルＡの内周はトンネルＡの内周に沿って構築された外殻部躯体１２によって覆工されている。
【００３６】
外殻部躯体１２は、矩形状に隣接して掘進された複数の単体シールドトンネル１，２とコーナ部単体シールドトンネル１３内にトンネルＡの周方向と軸方向に複数の補強鉄筋１４をトンネルＡの周方向と軸方向にそれぞれ連続して配筋し、かつコンクリート１５を連続して打設することにより構築されている。
【００３７】
単体シールドトンネル１と２、およびコーナ部単体シールドトンネル１３の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００３８】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３の上部覆工体２ａと１３ａ、底部覆工体２ｂと１３ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００３９】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３間を仕切っているコーナ部単体シールドトンネル１３の側部覆工体１３ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３は、一つの連続する空間として構築されている。
【００４０】
そして、この連続する空間部に鉄筋、またはＦＲＰ補強材、アラミド、カーボン、ガラス繊維などの新素材からなる複数の補強材１４がトンネルＡの周方向と軸方向にそれぞれ連続して設置され、かつコンクリート１５が連続して打設されている。こうして、大断面の外殻部躯体１２が構築されている。
【００４１】
また、この外殻部躯体１２の内側を従来の汎用機で掘削することにより大断面の矩形断面形をなすトンネルＡが構築されている。
図８は大断面トンネルＡの構築工法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００４２】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに両側に、単体シールドトンネル１とコーナ部単体シールドトンネル１３端部の上側と下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機７によって掘進する。
【００４３】
さらに、コーナ部単体シールドトンネル１３は、掘進方向に見て略Ｌ字形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１３の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１６によって掘進する。
【００４４】
このような構成において、次に大断面トンネルＡの構築工法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機の発進基地として立坑１７を構築する。
▲２▼ 次に、立坑１７内にシールド機５と７、そして１６をそれぞれ設置する。
▲３▼ 次に、シールド機５と７によって単体シールドトンネル１（以下「中間部先行トンネル１」という）とコーナ部単体シールドトンネル１３（以下「コー
ナ部先行トンネル１３」という）をそれぞれ掘進する。
中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工する。
▲４▼ 次に、中間部先行トンネル１と１との間、および中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３との間に、シールド機７によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）をそれぞれ掘進する。
【００４５】
その際、中間部先行トンネル１，１間においては、シールド機７のガイド部６を中間部先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側に、また中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３間においては、シールド機７のガイド部６を中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３の上部覆工体１ａ，１３ａの上側と下部覆工体１ｂ，１３ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００４６】
そして、シールド機７を先行トンネル１と１３をガイドに先行トンネル１と１３に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において、後行トンネル２の上版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、後行トンネル２の両側は特に覆工しない。
【００４７】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１と１３の側部覆工体１ｃと１３ｃのみでそれぞれ覆工されている。
このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２、先行トンネル１３と後行トンネル２を、仕切り部分を撤去して一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃと１３ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
【００４８】
▲５▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２、先行トンネル１３と後行トンネル２をそれぞれ仕切っている側部覆工体１ｃと１３ｃをそれぞれ撤去する。
また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂ並びに先行トンネル１３と後行トンネルの上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。
【００４９】
▲６▼ 次に、一つの空間として連続する先行トンネル１、１３、および後行トンネル２内に複数の補強材１４をトンネルＡの周方向と軸方向に連続して設置し、かつコンクリート１５を連続して打設する。こうして外殻部躯体１２を構築する。
▲７▼ 次に、外殻部躯体１２の内側を従来の汎用重機で掘削する。こうして、図７（ａ）に図示するような大断面のトンネルＡを構築できる。
発明の実施の形態４．
図９（ａ），（ｂ）は、地下構造物として円形断面形に構築された大断面トンネルの一例を示し、トンネルＡの内周はトンネルＡの内周に沿って構築された外殻部躯体１２によって覆工されている。
【００５０】
外殻部躯体１２を構築するために、単体シールドトンネル１とこの単体シールドトンネル１の一側に横並びに隣接して複数の単体シールドトンネル２が矩形断面形に掘進され、こうして掘進された単体シールドトンネル１と複数の単体シールドトンネル２内に複数の補強材１４を設置し、かつコンクリート１５を打設して円形状に連続する外郭部躯体１２が構築されている。
【００５１】
その際、単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００５２】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２と２の上部覆工体２ａ、底部覆工体２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００５３】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２と２間を仕切っている側部覆工体２ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２と２は連続する一つの空間として構築されている。
【００５４】
そして、この連続する空間部に複数の補強材１４が設置され、かつコンクリート１５が打設されている。こうして、大断面の外殻部躯体１２が構築されている。
【００５５】
また、この外殻部躯体１２の内側を従来の汎用機で掘削することにより大断面のトンネルＡが構築されている。
図１０（ａ），（ｂ）は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て所定の曲率を有して長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１８によって掘進する。
【００５６】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに単体シールドトンネル１側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップするガイド部６などを有するシールド機１９によって掘進する。
【００５７】
なお、シールド機１８と１９は、所定の曲率を有することを除いて図３と図５にそれぞれ図示するシールド機７，１１と略同じように構成されている。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機１８によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、シールド機１９によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
【００５８】
その際、シールド機１９のガイド部６を先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
そして、シールド機１９を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１９のテール部において先行トンネル１の反対側部、上版部および底版部の三方をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、先行トンネル１側は特に覆工しない。
【００５９】
したがって、後行トンネル２の先行トンネル１側部は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみで覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
▲３▼ 同様にして第二、第三の後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１９のテール部において掘進直後のトンネル２の内周を覆工する。
▲４▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃ、後行トンネル２と２を仕切っている側部覆工体２ｃをそれぞれ撤去する。
【００６０】
▲５▼ 次に、連続する一つの空間にされた先行トンネル１と後行トンネル２内に複数の補強材１４を周方向と軸方向に連続して設置し、かつコンクリート１５を連続して打設する。
こうして、円形断面形の外殻部躯体１２を構築できる。また、この外殻部躯体１２の内側を掘削することにより、図９（ａ），（ｂ）に図示するような円形断面形をなす大断面のトンネルを構築できる。
発明の実施の形態５．
図１１（ａ），（ｂ）は、図９（ａ），（ｂ）図示する大断面トンネルＡの施工方法の他の例を示す。
【００６１】
単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て所定の曲率を有して長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１８によって掘進する。
【００６２】
また、単体シールドトンネル２は複数のカッター４とエレクターを有し、さらに両側に、先行トンネルとして掘進された単体シールドトンネル１の上版部１ａの上側と底版部１ｂの下側にそれぞれラップするガイド部６を有するシールド機２０によって掘進する。
【００６３】
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機１８によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を所定間隔に掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、隣接する単体シールドトンネル１，１間にシールド機２０によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
その際、シールド機２０のガイド部６を両側の先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００６４】
そして、シールド機２０を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機２０のテール部において上版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、両側は特に覆工しない。
【００６５】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみでそれぞれ覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を仕切り部分を撤去して一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
（３） 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃをそれぞれ撤去して先行トンネル１と後行トンネル２を連続する一つの空間とする。
【００６６】
▲４▼ 次に、一つの空間に連続された先行トンネル１と後行トンネル２内に複数の補強材１４をトンネルＡの周方向と軸方向に連続して配筋し、コンクリート１６を連続して打設する。こうして、円形のリング状に連続する外郭部躯体１１２が構築される。
▲５▼ 次に、外郭部躯体１２の内側を従来の汎用重機で掘削して大断面のトンネルＡが構築される。
【００６７】
【発明の効果】
この発明に係る地下構造物の構築工法は、以上説明した構成からなり、特に大断面の中空断面形をなす地下構造物を構築するために掘進した先行トンネルと後行トンネルが、先行トンネルの側部覆工体のみで仕切られているので、先行トンネルと後行トンネルを、その間の仕切り部分を撤去して連続する一つの地下空間とする際に、先行トンネルの側部覆工体を撤去するだけで連続する一つの空間とすることができるため、大断面のトンネルをきわめて効率的にかつ経済的に構築できる。
【００６８】
また、先行トンネルの側部覆工体は、上版部を支持する支保工の働きをなすので、あえて支保工を設けなくても安全施工が図れる。
ここで後行トンネルを掘進するために使用されるシールド機は、一側部または両側部に先行トンネルの端部にラップするガイド部を有するので、後行トンネルを先行トンネルに沿って掘進でき、またガイド部が先行トンネルの端部から外れない範囲でシールド機を横に適宜シフトすることにより、シールド機の蛇行調整を行うことができるので、施工精度もきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示す一部斜視図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの一部斜視図である。
【図２】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）はシールド機の先端側端面図である。
【図３】単体シールドトンネルを掘進するためのシールド機の一例を示し、（ａ）はシールド機の平面図、（ｂ）を先端側端面図、（ｃ）は後端側端面図である。
【図４】（ａ）は矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示す一部斜視図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの一部斜視図である。
【図５】単体シールドトンネルを掘進するためのシールド機の一例を示し、（ａ）はシールド機の平面図、（ｂ）を先端側面図、（ｃ）は後端側面図である。
【図６】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）は先端側から見たシールド機の端面図である。
【図７】矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示し、（ａ）は一部斜視図、（ｂ）はその外郭部躯体の一部断面図、（ｃ）は外郭部躯体を構築するために掘進された単体シールドトンネルの一部断面図である。
【図８】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）は先端側から見たシールド機の端面図である。
【図９】円形断面形をなす大断面トンネルの一例を示し、（ａ）は一部斜視図、（ｂ）はその外郭部躯体の一部断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は施工方法を示す一部斜視図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は施工方法を示す一部斜視図である。
【図１２】（ａ）は従来の大断面トンネルを示す断面図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの断面図である。
【図１３】（ａ）は従来の大断面トンネルを示す断面図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの断面図である。
【符号の説明】
１ 単体シールドトンネル（先行トンネル）
１ａ 上部覆工体
１ｂ 下部覆工体
１ｃ 側部覆工体
２ 単体シールドトンネル（後行トンネル）
２ａ 上部覆工体
２ｂ 下部覆工体
２ｃ 側部覆工体
３ 柱または壁
４ カッター
５ シールド機
６ ガイド部
７ シールド機
８ ドラムカッター
９ エレクター
１０ シリンダー
１２ 外殻部躯体
１３ コーナ部単体シールドトンネル（コーナ部先行トンネル）
１３ａ 上部覆工体
１３ｂ 下部覆工体
１３ｃ 側部覆工体
１４ 鉄筋、ＦＲＰ補強材、アラミド、カーボン、ガラス繊維等（補強材）
１５ コンクリート
１６ コーナ部シールド機
１７ 立坑
１８ シールド機
１９ シールド機
２０ シールド機
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば地下鉄の軌道用トンネル、あるいは駅ビルの地下街などとして広く利用される大断面の地下空間を構築する地下構造物の構築工法およびこの工法で使用されるシールド機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当出願人はこれまで、大断面のトンネルを効率良く、かつ経済的に施工する方法として、例えば図１２（ａ），（ｂ）に図示するように、複数の単体シールドトンネル３０を横並びに近接させて掘進した後、この単体シールドトンネル３０どうしを、仕切り部分３１を撤去して図１２（ａ）に図示するような、横方向に連続する一つの地下空間Ａとる地下構造物の構築工法を開発した。
【０００３】
また、例えば図１３（ａ），（ｂ）に図示するように、最初に掘進方向に見て矩形リング状に連続する外殻部躯体３２を構築し、その後に外殻部躯体３２の内側を汎用重機で掘削して図１３（ａ）に図示するような、大断面の地下空間Ａを構築する地下構造物の構築工法を開発した。
【０００４】
ここで、外殻部躯体３２は、図１３（ｂ）に図示するように、複数の単体シールドトンネル３０を互いに近接させて矩形リング状に掘進した後、この単体シールドトンネル３０どうしを、仕切り部分３１を撤去して矩形リング状の空間に連続させ、そしてこの空間内に補強鉄筋３３を配筋し、コンクリート３４を打設して構築する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれの工法においても、各単体シールドトンネル３０の内周は、セグメント等の覆工材で別々に覆工されている。また、隣接する単体シールドトンネル３０，３０間に掘削されない土砂がある。
【０００６】
このため、仕切り部分３１を撤去して隣接する単体シールドトンネル３０を一つの空間に連続させる際に、単体シールドトンネル３０の側部覆工体３０ａをそれぞれ撤去し、さらに隣接する単体シールドトンネル３０，３０間の土砂を掘削して撤去する必要があるため、工数が多く施工が繁雑化するだけでなく、工事費も大幅に嵩む等の課題があった。
【０００７】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に大断面のトンネルをきわめて効率的にかつ経済的に構築できることを可能にした地下構造物の構築工法およびシールド機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の地下構造物の構築工法は、掘進方向に見て矩形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見てＬ字形断面形をなすコーナ部先行トンネルと、掘進方向に見て矩形断面形をなす中間部先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔にそれぞれ掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと中間部先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと後行トンネル、中間部先行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記コーナ部先行トンネルおよび前記中間部先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記コーナ部先行トンネル、中間部先行トンネルおよび後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の地下構造物の構築工法は、 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルの一側部に、掘進方向に見て矩形断面形をなす複数の後行トンネルを、前記先行トンネル側の側部を除く三周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネル、後行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の地下構造物の構築工法は、 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔に掘進し、次に前記先行トンネルと先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネルを仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４記載のシールド機は、複数のシールドトンネルを隣接して掘進するためのシールド機であって、掘進方向に見て矩形状をなし、その一側部または両側部に先行トンネルの上版部と底版部にそれぞれラップするガイド部と先行トンネルを反力受けにして伸縮することによりシールド機の蛇行調整をするシリンダーを備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１（ａ）は、例えば駅ビルの地下街などとして利用される地下構造物として構築された大断面トンネルの一例を示し、図１（ｂ）に図示するような矩形断面形に掘進された一本の単体シールドトンネル１と、この単体シールドトンネル１の一側に横並びに隣接して矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル２とから構築されている。
【００１５】
単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００１６】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２の上部覆工体２ａと２ａ、底部覆工体２ｂと２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００１７】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２と２間を仕切っている単体シールドトンネル２の側部覆工体２ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２と２は、連続する一つの空間として構築されている。さらに、上部覆工体１ａと２ａを支持するために柱または壁３が所定間隔に構築されている。
【００１８】
こうして、図１（ａ）に図示するような、横方向に細長い矩形断面形をなす大断面のトンネルＡが構築され、例えば駅ビル等の地下街として利用される。
図２は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００１９】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに単体シールドトンネル１側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機７によって掘進する。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、シールド機７の一例を示し、シールド機７は先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４と単体シールドトンネル１の周囲の切り羽を掘削するドラムカッター８をそれぞれ有し、またテール部に掘進直後のトンネル２の内周にセグメントを組み立てるエレクター９を有し、さらに単体シールドトンネル１側に、この単体シールドトンネル１を反力受けにして伸び縮みして横に適宜シフトすることによりシールド機７の蛇行調整をするシリンダー１０等を有して構成されている。
【００２１】
なお、符号６が単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部である。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機５によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、シールド機７によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
【００２２】
その際、シールド機７のガイド部６を先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
そして、シールド機５を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において先行トンネル１の反対側部、上版部および底版部の三方をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、先行トンネル１側は特に覆工しない。
【００２３】
したがって、後行トンネル２の先行トンネル１側部は、先行トンネル１の側部復工体１ｃのみで覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
【００２４】
また、シリンダー１０を伸び縮みさせて、上下ガイド部６が先行トンネル１の端部から外れない範囲でシールド機７を横に適宜シフトすることにより、必要に応じてシールド機７の蛇行調整をする。
（３） 同様にして第二、第三の後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において掘進直後のトンネル２の内周を覆工する。
（４） 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃ、後行トンネル２と２を仕切っている側部覆工体２ｃをそれぞれ撤去し、その後に上部覆工体１ａを支持するための柱または壁３を構築する。
【００２５】
その際、側部覆工体１ｃ，２ｃの一部を残して柱または壁３として利用してもよい。また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、２ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂ、２ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。こうして、図１（ａ）に図示するような大断面のトンネルＡを構築できる。
発明の実施の形態２．
図４（ａ）は同じく、駅ビルの地下街などとして利用される地下構造物として構築された大断面トンネルの一例を示し、図４（ｂ）に図示するような矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル１と、この単体シールドトンネル１，１間に矩形断面形に掘進された複数の単体シールドトンネル２とから構築されている。
【００２６】
単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で覆工されている。
【００２７】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００２８】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２は、連続する一つの空間として構築されている。さらに、上部覆工体１ａと２ａを支持するために柱または壁３が所定間隔に構築されている。
【００２９】
こうして、図４（ａ）に図示するような、横方向に細長い矩形断面形をなす大断面のトンネルＡが構築され、例えば駅ビル等の地下街として利用される。
図６（ａ），（ｂ）は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００３０】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに両側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機１１によって掘進する。
【００３１】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、シールド機１１の一例を示し、シールド機１１は先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４と単体シールドトンネル１周囲の切り羽を掘削するドラムカッター８をそれぞれ有し、またテール部に掘進直後のトンネル２の内周にセグメントを組み立てるエレクター９等を有して鋼製されている。
【００３２】
なお、符号６が単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれ当接するガイド部である。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機５によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を所定間隔に掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、隣接する単体シールドトンネル１，１間にシールド機１１によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
その際、シールド機１１のガイド部６を両側の先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００３３】
そして、シールド機１１を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１１のテール部において、後行トンネル２の頂版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、両側は特に覆工しない。
【００３４】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみでそれぞれ覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
▲３▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃをそれぞれ撤去し、その後に柱または壁３を構築する。その際、側部覆工体１ｃの一部を残して柱または壁３として利用してもよい。
また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。こうして、図４（ａ）に図示するような、大断面のトンネルＡを構築できる。
【００３５】
発明の実施の形態３．
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、地下構造物として矩形断面形に構築された大断面トンネルの一例を示し、トンネルＡの内周はトンネルＡの内周に沿って構築された外殻部躯体１２によって覆工されている。
【００３６】
外殻部躯体１２は、矩形状に隣接して掘進された複数の単体シールドトンネル１，２とコーナ部単体シールドトンネル１３内にトンネルＡの周方向と軸方向に複数の補強鉄筋１４をトンネルＡの周方向と軸方向にそれぞれ連続して配筋し、かつコンクリート１５を連続して打設することにより構築されている。
【００３７】
単体シールドトンネル１と２、およびコーナ部単体シールドトンネル１３の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００３８】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３の上部覆工体２ａと１３ａ、底部覆工体２ｂと１３ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００３９】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３間を仕切っているコーナ部単体シールドトンネル１３の側部覆工体１３ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２とコーナ部単体シールドトンネル１３は、一つの連続する空間として構築されている。
【００４０】
そして、この連続する空間部に鉄筋、またはＦＲＰ補強材、アラミド、カーボン、ガラス繊維などの新素材からなる複数の補強材１４がトンネルＡの周方向と軸方向にそれぞれ連続して設置され、かつコンクリート１５が連続して打設されている。こうして、大断面の外殻部躯体１２が構築されている。
【００４１】
また、この外殻部躯体１２の内側を従来の汎用機で掘削することにより大断面の矩形断面形をなすトンネルＡが構築されている。
図８は大断面トンネルＡの構築工法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機５によって掘進する。
【００４２】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに両側に、単体シールドトンネル１とコーナ部単体シールドトンネル１３端部の上側と下側にそれぞれ当接するガイド部６などを有するシールド機７によって掘進する。
【００４３】
さらに、コーナ部単体シールドトンネル１３は、掘進方向に見て略Ｌ字形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１３の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１６によって掘進する。
【００４４】
このような構成において、次に大断面トンネルＡの構築工法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機の発進基地として立坑１７を構築する。
▲２▼ 次に、立坑１７内にシールド機５と７、そして１６をそれぞれ設置する。
▲３▼ 次に、シールド機５と７によって単体シールドトンネル１（以下「中間部先行トンネル１」という）とコーナ部単体シールドトンネル１３（以下「コー
ナ部先行トンネル１３」という）をそれぞれ掘進する。
中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工する。
▲４▼ 次に、中間部先行トンネル１と１との間、および中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３との間に、シールド機７によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）をそれぞれ掘進する。
【００４５】
その際、中間部先行トンネル１，１間においては、シールド機７のガイド部６を中間部先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側に、また中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３間においては、シールド機７のガイド部６を中間部先行トンネル１とコーナ部先行トンネル１３の上部覆工体１ａ，１３ａの上側と下部覆工体１ｂ，１３ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００４６】
そして、シールド機７を先行トンネル１と１３をガイドに先行トンネル１と１３に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機７のテール部において、後行トンネル２の上版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、後行トンネル２の両側は特に覆工しない。
【００４７】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１と１３の側部覆工体１ｃと１３ｃのみでそれぞれ覆工されている。
このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２、先行トンネル１３と後行トンネル２を、仕切り部分を撤去して一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃと１３ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
【００４８】
▲５▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２、先行トンネル１３と後行トンネル２をそれぞれ仕切っている側部覆工体１ｃと１３ｃをそれぞれ撤去する。
また、先行トンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂ並びに先行トンネル１３と後行トンネルの上部覆工体１ａと２ａ、下部覆工体１ｂと２ｂを高力ボルト接合、またはＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合する。
【００４９】
▲６▼ 次に、一つの空間として連続する先行トンネル１、１３、および後行トンネル２内に複数の補強材１４をトンネルＡの周方向と軸方向に連続して設置し、かつコンクリート１５を連続して打設する。こうして外殻部躯体１２を構築する。
▲７▼ 次に、外殻部躯体１２の内側を従来の汎用重機で掘削する。こうして、図７（ａ）に図示するような大断面のトンネルＡを構築できる。
発明の実施の形態４．
図９（ａ），（ｂ）は、地下構造物として円形断面形に構築された大断面トンネルの一例を示し、トンネルＡの内周はトンネルＡの内周に沿って構築された外殻部躯体１２によって覆工されている。
【００５０】
外殻部躯体１２を構築するために、単体シールドトンネル１とこの単体シールドトンネル１の一側に横並びに隣接して複数の単体シールドトンネル２が矩形断面形に掘進され、こうして掘進された単体シールドトンネル１と複数の単体シールドトンネル２内に複数の補強材１４を設置し、かつコンクリート１５を打設して円形状に連続する外郭部躯体１２が構築されている。
【００５１】
その際、単体シールドトンネル１と２の内周は、鋼・コンクリート合成構造の覆工体、またはコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体でそれぞれ覆工されている。
【００５２】
また、単体シールドトンネル１と２の上部覆工体１ａと２ａ、底部覆工体１ｂと２ｂ、並びに単体シールドトンネル２と２の上部覆工体２ａ、底部覆工体２ｂは高力ボルト接合、または接合鉄筋とコンクリートによるＲＣ一体接合などによってそれぞれ一体的に接合されている。
【００５３】
また、単体シールドトンネル１と２間を仕切っている単体シールドトンネル１の側部覆工体１ｃ、および単体シールドトンネル２と２間を仕切っている側部覆工体２ｃを撤去することにより、単体シールドトンネル１と２、および単体シールドトンネル２と２は連続する一つの空間として構築されている。
【００５４】
そして、この連続する空間部に複数の補強材１４が設置され、かつコンクリート１５が打設されている。こうして、大断面の外殻部躯体１２が構築されている。
【００５５】
また、この外殻部躯体１２の内側を従来の汎用機で掘削することにより大断面のトンネルＡが構築されている。
図１０（ａ），（ｂ）は、大断面トンネルＡの施工方法を示し、単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て所定の曲率を有して長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１８によって掘進する。
【００５６】
また、単体シールドトンネル２は、カッター４とエレクターを有し、さらに単体シールドトンネル１側に、単体シールドトンネル１端部の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップするガイド部６などを有するシールド機１９によって掘進する。
【００５７】
なお、シールド機１８と１９は、所定の曲率を有することを除いて図３と図５にそれぞれ図示するシールド機７，１１と略同じように構成されている。
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機１８によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、シールド機１９によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
【００５８】
その際、シールド機１９のガイド部６を先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
そして、シールド機１９を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１９のテール部において先行トンネル１の反対側部、上版部および底版部の三方をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、先行トンネル１側は特に覆工しない。
【００５９】
したがって、後行トンネル２の先行トンネル１側部は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみで覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
▲３▼ 同様にして第二、第三の後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機１９のテール部において掘進直後のトンネル２の内周を覆工する。
▲４▼ 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃ、後行トンネル２と２を仕切っている側部覆工体２ｃをそれぞれ撤去する。
【００６０】
▲５▼ 次に、連続する一つの空間にされた先行トンネル１と後行トンネル２内に複数の補強材１４を周方向と軸方向に連続して設置し、かつコンクリート１５を連続して打設する。
こうして、円形断面形の外殻部躯体１２を構築できる。また、この外殻部躯体１２の内側を掘削することにより、図９（ａ），（ｂ）に図示するような円形断面形をなす大断面のトンネルを構築できる。
発明の実施の形態５．
図１１（ａ），（ｂ）は、図９（ａ），（ｂ）図示する大断面トンネルＡの施工方法の他の例を示す。
【００６１】
単体シールドトンネル１は、掘進方向に見て所定の曲率を有して長方形状をなし、かつ先端側に切り羽を掘削する複数のカッター４を、テール部に掘進直後のトンネル１の内周にセグメントを組み立てるエレクター（図省略）をそれぞれ有するシールド機１８によって掘進する。
【００６２】
また、単体シールドトンネル２は複数のカッター４とエレクターを有し、さらに両側に、先行トンネルとして掘進された単体シールドトンネル１の上版部１ａの上側と底版部１ｂの下側にそれぞれラップするガイド部６を有するシールド機２０によって掘進する。
【００６３】
このような構成において、次に大断面トンネルＡの施工方法を説明する。
▲１▼ 最初に、シールド機１８によって単体シールドトンネル１（以下「先行トンネル１」という）を所定間隔に掘進する。先行トンネル１の内周は、例えばコンクリートセグメント若しくは鋼製セグメント等の覆工体で矩形断面形に覆工する。
▲２▼ 次に、隣接する単体シールドトンネル１，１間にシールド機２０によって単体シールドトンネル２（以下「後行トンネル２」という）を掘進する。
その際、シールド機２０のガイド部６を両側の先行トンネル１の上部覆工体１ａの上側と下部覆工体１ｂの下側にそれぞれラップさせる。
【００６４】
そして、シールド機２０を、先行トンネル１をガイドに先行トンネル１に沿って前進させて後行トンネル２を掘進し、同時にシールド機２０のテール部において上版部と底版部をセグメント等の覆工体でそれぞれ覆工し、両側は特に覆工しない。
【００６５】
したがって、後行トンネル２の両側は、先行トンネル１の側部覆工体１ｃのみでそれぞれ覆工されている。このため、後で先行トンネル１と後行トンネル２を仕切り部分を撤去して一つの空間に連続させる際に、側部覆工体１ｃを撤去するだけでよく、後の施工性が著しく向上する。
（３） 次に、先行トンネル１と後行トンネル２とを仕切っている側部覆工体１ｃをそれぞれ撤去して先行トンネル１と後行トンネル２を連続する一つの空間とする。
【００６６】
▲４▼ 次に、一つの空間に連続された先行トンネル１と後行トンネル２内に複数の補強材１４をトンネルＡの周方向と軸方向に連続して配筋し、コンクリート１６を連続して打設する。こうして、円形のリング状に連続する外郭部躯体１１２が構築される。
▲５▼ 次に、外郭部躯体１２の内側を従来の汎用重機で掘削して大断面のトンネルＡが構築される。
【００６７】
【発明の効果】
この発明に係る地下構造物の構築工法は、以上説明した構成からなり、特に大断面の中空断面形をなす地下構造物を構築するために掘進した先行トンネルと後行トンネルが、先行トンネルの側部覆工体のみで仕切られているので、先行トンネルと後行トンネルを、その間の仕切り部分を撤去して連続する一つの地下空間とする際に、先行トンネルの側部覆工体を撤去するだけで連続する一つの空間とすることができるため、大断面のトンネルをきわめて効率的にかつ経済的に構築できる。
【００６８】
また、先行トンネルの側部覆工体は、上版部を支持する支保工の働きをなすので、あえて支保工を設けなくても安全施工が図れる。
ここで後行トンネルを掘進するために使用されるシールド機は、一側部または両側部に先行トンネルの端部にラップするガイド部を有するので、後行トンネルを先行トンネルに沿って掘進でき、またガイド部が先行トンネルの端部から外れない範囲でシールド機を横に適宜シフトすることにより、シールド機の蛇行調整を行うことができるので、施工精度もきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示す一部斜視図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの一部斜視図である。
【図２】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）はシールド機の先端側端面図である。
【図３】単体シールドトンネルを掘進するためのシールド機の一例を示し、（ａ）はシールド機の平面図、（ｂ）を先端側端面図、（ｃ）は後端側端面図である。
【図４】（ａ）は矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示す一部斜視図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの一部斜視図である。
【図５】単体シールドトンネルを掘進するためのシールド機の一例を示し、（ａ）はシールド機の平面図、（ｂ）を先端側面図、（ｃ）は後端側面図である。
【図６】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）は先端側から見たシールド機の端面図である。
【図７】矩形断面形をなす大断面トンネルの一例を示し、（ａ）は一部斜視図、（ｂ）はその外郭部躯体の一部断面図、（ｃ）は外郭部躯体を構築するために掘進された単体シールドトンネルの一部断面図である。
【図８】（ａ）は施工方法を示す一部斜視図、（ｂ）は先端側から見たシールド機の端面図である。
【図９】円形断面形をなす大断面トンネルの一例を示し、（ａ）は一部斜視図、（ｂ）はその外郭部躯体の一部断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は施工方法を示す一部斜視図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は施工方法を示す一部斜視図である。
【図１２】（ａ）は従来の大断面トンネルを示す断面図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの断面図である。
【図１３】（ａ）は従来の大断面トンネルを示す断面図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために掘進された複数の単体シールドトンネルの断面図である。
【符号の説明】
１ 単体シールドトンネル（先行トンネル）
１ａ 上部覆工体
１ｂ 下部覆工体
１ｃ 側部覆工体
２ 単体シールドトンネル（後行トンネル）
２ａ 上部覆工体
２ｂ 下部覆工体
２ｃ 側部覆工体
３ 柱または壁
４ カッター
５ シールド機
６ ガイド部
７ シールド機
８ ドラムカッター
９ エレクター
１０ シリンダー
１２ 外殻部躯体
１３ コーナ部単体シールドトンネル（コーナ部先行トンネル）
１３ａ 上部覆工体
１３ｂ 下部覆工体
１３ｃ 側部覆工体
１４ 鉄筋、ＦＲＰ補強材、アラミド、カーボン、ガラス繊維等（補強材）
１５ コンクリート
１６ コーナ部シールド機
１７ 立坑
１８ シールド機
１９ シールド機
２０ シールド機
Claims (4)
- 掘進方向に見て矩形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見てＬ字形断面形をなすコーナ部先行トンネルと、掘進方向に見て矩形断面形をなす中間部先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔にそれぞれ掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと中間部先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記コーナ部先行トンネルと後行トンネル、中間部先行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記コーナ部先行トンネルおよび前記中間部先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記コーナ部先行トンネル、中間部先行トンネルおよび後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築し、することを特徴とする地下構造物の構築工法。
- 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルの一側部に、掘進方向に見て矩形断面形をなす複数の後行トンネルを、前記先行トンネル側の側部を除く三周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネル、後行トンネルと後行トンネルをそれぞれ仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とする地下構造物の構築工法。
- 円形断面形をなす外郭部躯体を構築し、次にこの外郭部躯体の内側を掘削して大断面の中空をなす地下構造物を構築する地下構造部の構築工法において、掘進方向に見て矩形断面形をなす先行トンネルを、四周を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら所定間隔に掘進し、次に前記先行トンネルと先行トンネルとの間に、掘進方向に見て矩形断面形をなす後行トンネルを、上版部と底版部を鋼・コンクリート合成構造または鋼製セグメントからなる覆工体で覆工しながら掘進し、次に前記先行トンネルと後行トンネルを仕切る側部覆工体を撤去し、前記先行トンネルの覆工体と前記後行トンネルの覆工体どうしをそれぞれ高力ボルト接合し、次に前記先行トンネルと後行トンネル内に複数の補強材を連続して設置し、かつコンクリートを連続して打設して外郭部躯体を構築することを特徴とする地下構造物の構築工法。
- 複数のシールドトンネルを隣接して掘進するためのシールド機であって、掘進方向に見て矩形状をなし、その一側部または両側部に先行トンネルの上版部と底版部にそれぞれラップするガイド部と先行トンネルを反力受けにして伸縮することによりシールド機の蛇行調整をするシリンダーを備えてなることを特徴とするシールド機。
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