JP4141321B2 - シールドトンネルの合流部の構築方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路トンネルなど合流部・分岐部を備えるトンネルを構築するために好適に用いられるシールドトンネルの合流部の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下利用の進展に伴い、地下５０ｍ程度の大深度地下空間に、道路トンネルや下水道トンネルなどを構築することが行われつつある。特に、地下利用が進展している都市部の地下空間にトンネルを構築する際には、シールド工法が有利である。
道路トンネル等の構築にあっては、本線トンネルとランプトンネル等の支線トンネルとの合流部においては、互いに寄り添う二本のシールドトンネルを一体的に連結する必要がある。
この場合、路上から開削した合流部にシールドトンネルを接続する方法が考えられるが、地上の専有面積が幅、長さともに広範囲になり、問題が大きい。
地盤が堅固な場合には、所定断面のシールドトンネルを掘進した後に、部分的に地盤改良などを施した上でセグメントとを取り外し、ＮＡＴＭ工法などにより合流部を構築することが考えられている。
【０００３】
また、専ら地下空間内において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の構築作業を行う技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５７３７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術においては、ＮＡＴＭ工法等を併用することなく、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を専ら地下空間内において構築することができる。しかし、その図１に示されているように、本線トンネルと支線トンネルとが連結されてなるトンネルの断面形状が異型であるため、大きな土圧がかかる大深度に構築されるトンネルの構築には不向きである。
また、円形断面のシールドトンネル同士を横方向に地中で接続するためには、広範囲の地盤改良及び大規模な接続構造物の構築が必要となる。
【０００６】
本発明の課題は、特に大深度地下空間において、二本のシールドトンネルの合流部を合理的に構築することが可能なシールドトンネルの合流部の構築方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図１１に示すように、シールド工法によってそれぞれ構築される本線トンネルＴ１と支線トンネル（ランプトンネル）Ｔ２との合流部ＴＪを構築するためのシールドトンネルの合流部の構築方法であって、
前記合流部ＴＪの区間において、前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工１〜４を組み立てて、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、
次いで、前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とを分け隔てる前記覆工１〜４の一部１Ａ〜４Ａを除去して連続させると共にこれら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４の間を覆うように鋼殻５，６をピンジョイント１Ｊ〜４Ｊによって接合し、この鋼殻５，６と前記覆工１〜４の間の空間に充填材７を充填して本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４を一体化させること
を特徴とする。
ここで、上記「ほぼ円形」とは、正円形の他、楕円形や長円形等を指す。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工を組み立てて、本線トンネルと支線トンネルの覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルと支線トンネルとを分け隔てる覆工の一部を除去して連続させると共にこれら本線トンネルと支線トンネルの覆工の間を覆うように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、合流部において、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、鋼殻が本線トンネルと支線トンネルの覆工にピンジョイントにより接合されているので、互いに接合された覆工と鋼殻の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工と鋼殻に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工を構成するセグメントと鋼殻とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻を覆工に接合するピンジョイントによって、鋼殻の覆工に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、例えば図５、図６に示すように、請求項１に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記ピンジョイント１Ｊ，２Ｊが、前記鋼殻５の前記覆工１，２に対する接合位置を調整可能に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られると共に、ピンジョイントが、鋼殻の覆工に対する接合位置を調整可能に形成されているので、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、例えば図１１に示すように、請求項１または２に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記合流部ＴＪの区間において前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とをそれぞれ掘進する際に、前記鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂが予め取り付けられたセグメントを用いて前記覆工３，４を組み立て、
前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２とに取り付けられた前記鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、前記鋼殻６を完成させること
を特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとをそれぞれ掘進する際に、鋼殻の一部を構成する鋼殻ブロックが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工を組み立て、次いで、本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させる際に、これら本線トンネルと支線トンネルとに取り付けられた鋼殻ブロック間に連結用鋼殻ブロックを取り付けて連続させることで、鋼殻を完成させるので、本線トンネルと支線トンネルとの接合部を、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、例えば図２、図７〜図１０に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２との少なくとも一方は、前記合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅が、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの少なくとも一方は、合流部の掘進時の覆工の幅が、合流部以外の区間における覆工の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の実施の形態について説明する。
本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法は、地下に建設される道路トンネルの本線トンネルＴ１とランプトンネル（支線トンネル）Ｔ２とをそれぞれ掘進すると共に、その合流部ＴＪを構築するするために適用されるものである。
本線トンネルＴ１は、およそ地下５０ｍの深さに設けられる片側３車線の道路トンネルであり、ランプトンネルＴ２は、本線トンネルＴ１の入口車線および出口車線として設けられるトンネルである。本線トンネルＴ１、ランプトンネルＴ２の掘進状況の概要を図１に示す。
【００１８】
本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法の手順を、図２、図３に示す。
また、実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法において、本線トンネルＴ１の掘進を行うシールド機２０の、掘進手順の上面図及び断面図を図７（ａ）〜（ｅ）に、斜視図を図８（ａ）〜（ｅ）に示す。
ランプトンネルＴ２の掘進を行うシールド機３０の掘進手順も、シールド機２０と同様であるので、図示を省略する。
【００１９】
シールド機２０（３０）はそれぞれ、図７、図８に示すように、ほぼ円筒形状のシールド機本体２１（３１）の前方に、このシールド機本体２１（３１）とほぼ同断面形状のシールド坑を掘削可能な回転式等のカッタ２２（３２）が備えられたシールド機である。
シールド機本体２１（３１）には、図７、図８に示すように、その断面の外側を掘削可能な、揺動式の拡径部用カッタ２４（３４）と、この拡径部用カッタ２４（３４）によって掘削された坑壁内面に覆工１〜４を組み立て可能な拡径部用スキンプレート２５（３５）とが、シールド機本体２１（３１）から側方に突出し又このシールド機本体２１（３１）内に収納可能となるように備えられている。
【００２０】
そして、シールド機２０（３０）は、図７に示すように、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とがシールド機本体２１（３１）から外側に突出された状態で、ほぼＤ型断面のシールド坑を掘進可能な形状に形成されている。
【００２１】
シールド機２０（３０）を用いて、本実施の形態のシールドトンネルの接合部の構築方法を実施する手順を説明する。
シールド機２０（３０）が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪに到達するまでは、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とはシールド機本体２１（３１）の中胴部２８（３８）に収納され、カバー部材２６（３６）によって、シールド機本体２１（３１）のスキンプレート２３（３３）とほぼ連続する状態に隠蔽されている。
そして、図１に示すように、ほぼ円型断面のシールド坑を掘進し、その後方に、ほぼ円型断面の覆工１１，１２が構築されるようにセグメントを設置していく。
【００２２】
シールド機２０（３０）が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪに近づいたら、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、カバー部材２６（３６）がシールド機本体２１（３１）のスキンプレート２３（３３）に沿って摺動させ、このカバー部材２６（３６）によって隠蔽されていた拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とを坑壁に向かって露出させる。
この状態で、図２（ａ），（ｂ）、図７（ｄ）に示すように、シールド機本体２１（３１）の中胴部２８（３８）の幅は、シールド機本体２１（３１）の幅より小さく、またほぼＤ型断面に設定されている。これにより、後述するように、合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅１Ｗ，２Ｗを、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅１１Ｗ，１２Ｗよりも小さく、また覆工１，２の形状をほぼＤ型断面に構築することが可能となっている。
【００２３】
そして、図７（ｃ）、図８（ｃ）及び図９、図１０に示すように、液圧ジャッキ２５Ｊ（３５Ｊ）を伸出させることにより、上下一対の拡径部用スキンプレート２５（３５）と、これにそれぞれ取り付けられた拡径部用カッタ２４（３４）とが、シールド機本体２１（３１）の側面から外側に突出させる。この状態で、シールド機本体２１（３１）前方のカッタ２２（３２）と拡幅部用カッタ２４（３４）とにより、ほぼＤ型断面のシールド坑を掘進可能となる。
【００２４】
シールド機２０の拡径部用スキンプレート２５は、図９に示すように、液圧ジャッキ２５Ｊの動作によって上下に並行移動することで突出あるいは収納されるようになっている。シールド機３０の拡径部用スキンプレート３５は、図１０に示すように、その一端が軸固定されており、液圧ジャッキ３５Ｊの動作によって回転しながら突出あるいは収納されるようになっている。
【００２５】
また、図９、図１０に示すように、拡径部用スキンプレート２５，３５の側方には補助スキンプレート２５Ａ又は３５Ａ，３５Ｂが備えられており、拡径部用スキンプレート２５，３５がシールド機本体２１，３１の内部に収納された状態から外側に突出する状態までの間、シールド機本体２１，３１のスキンプレート２３（２３Ａ），３３（３３Ａ）との間に空隙ができないよう密閉するようになっている。拡径部用スキンプレート２５，３５とシールド機本体２１，３１のスキンプレート２３（２３Ａ），３３（３３Ａ）、補助スキンプレート２５Ａ，３５Ａ，３５Ｂとの接触部分には、防水のためのシール機構（図示省略）が備えられている。
【００２６】
次いで、シールド機本体２１（３１）から、テール部２７（３７）を切り離す。そして、このテール部２７（３７）に反力をとって、図１、図２（ｄ）、図７（ｄ）に示すように、残りのシールド機本体２１（３１）でほぼＤ型断面のシールド坑を掘進し、その後方に、ほぼＤ字断面の覆工１，２が構築されるようにセグメントを設置していく。合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅１Ｗ，２Ｗは、上記の通り、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅１１Ｗ，１２Ｗよりも小さく構築される。
【００２７】
本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪ区間の掘進が終了したら、シールド機本体２１（３１）から更に、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とを含む中胴部２８（３８）を切り離す。そして、この中胴部２８（３８）に反力をとって、図１、図７（ｅ）、図８（ｅ）に示すように、残りのシールド機本体２１（３１）で再びほぼ円型断面のシールド坑を掘進し、その後方には円型断面の覆工１１，１２が構築されるようにセグメントを設置していく。
【００２８】
以上のようにして、シールド機２０，３０を用い、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の合流部ＴＪ区間をそれぞれ掘進していく状況の断面を見ると、図２（ａ）〜図２（ｂ）のようになる。
このように、シールド機２０，３０を掘進させて、互いに並行するように、それぞれほぼＤ型断面に構築された本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２内部に、図２（ｃ）に示すように、仮設支柱８を設置する。また本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２間の空隙の上下の部分の地山９に対して、地盤改良材注入、地盤凍結等により地盤改良を施す。
ここで、仮設支柱８の設置は、セグメントで覆工１，２を組み立てるのと同時に行っても良い。
【００２９】
次いで、図２（ｄ）に示すように、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の間の覆工１，２を構成するセグメントの一部１Ａ，２Ａを取り外し、二本のトンネルＴ１，Ｔ２を横方向に連続させる。
二本のトンネルの覆工１，２には、図２、図３に示すように、予めピンジョイント１Ｊ，２Ｊが取り付けられている。そして、図２（ｅ）に示すように、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１，２内の上方と下方とに、この覆工１，２の間を覆うようにして鋼殻５をそれぞれ配置し、ピンジョイント１Ｊ，２Ｊの間に取り付ける。
【００３０】
図３（ｂ）における、鋼殻５のＡ−Ａ断面を、図４に示す。鋼殻５は、互いに並行するビルトＨ鋼５１のフランジ間に、スタッドボルト等からなるジベル５３が取り付けられた鋼板５２が固定されて構成されたものである。
ピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）には、図５に示すように、トンネルの路線方向に沿うように長孔１Ｊａが形成されており、この長孔１Ｊａを利用して鋼殻５の端部をボルト締結により取り付ける。これにより、図６に示すように本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向に互いにずれていても、これらセグメントに予め取り付けられたピンジョイント１Ｊ，２Ｊに対する鋼殻５の、トンネル路線方向の取付位置の誤差が吸収されるようになっている。
【００３１】
そして、図２（ｆ）に示すように、仮設支柱８を取り外すと共に、鋼殻５と覆工１，２の間の空間にコンクリートからなる充填材７を充填して、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との覆工１，２を一体化する。
これにより、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工の断面がほぼ円形となり、力学的に安定したものとなる。このようにして、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工が完成する。
【００３２】
本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工の間に鋼殻を取り付けるための別の方法を説明する。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、シールド機２０，３０で合流部ＴＪ区間を掘進して、互いに寄り添うように覆工３，４を構築する際、この覆工３，４を構成するセグメントとして、鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂがピンジョイント３Ｊ，４Ｊで取り付けられたものを、予め地上等で製作した上で搬入して用いる。
【００３３】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の間の覆工３，４を構成するセグメントの一部３Ａ，４Ａを取り外し、二本のトンネルＴ１，Ｔ２を横方向に連続させる。
そして、図１１（ｅ）に示すように、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２とに取り付けられた鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、鋼殻６を完成させる。
後は同様に、図１１（ｆ）に示すとおり、仮設支柱８を取り外すと共に、鋼殻６と覆工３，４の間の空間にコンクリートからなる充填材７を充填して、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との覆工３，４を一体化し、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工を完成させる。
【００３４】
以上、本実施の形態に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法によれば、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの区間において、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工１〜４を組み立てて、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とを分け隔てる覆工１〜４の一部１Ａ〜４Ａを除去して連続させると共にこれら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４の間を覆うように鋼殻５，６を取り付け、この鋼殻５，６と覆工１〜４の間の空間に充填材７を充填して本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４を一体化させるので、合流部ＴＪにおいて、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪを構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００３５】
また、鋼殻５，６が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４にピンジョイント１Ｊ〜４Ｊにより接合されているので、互いに接合された覆工１〜４と鋼殻５，６の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工１〜４と鋼殻５，６に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工１〜４を構成するセグメントと鋼殻５，６とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻５，６を覆工１〜４に接合するピンジョイント１Ｊ〜４Ｊによって、鋼殻５，６の覆工１〜４に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工１〜４に取り付けたピンジョイント１Ｊ〜４Ｊで、鋼殻５，６の覆工１〜４に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００３６】
また、ピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）に、鋼殻５の覆工１，２に対する接合位置を調整可能な長孔１Ｊａが形成されているので、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１，２を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工１，２に取り付けられたピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）で、鋼殻５の覆工１，２に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００３７】
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの区間において、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とをそれぞれ掘進する際に、鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工３，４を組み立て、次いで、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とに取り付けられた鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、鋼殻６を完成させるので、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との接合部ＴＪを、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００３８】
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との少なくとも一方は、合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅が、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪを構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【００３９】
なお、本発明のシールド機は、上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記の実施の形態では、道路トンネルの本線とランプを掘進すると共にその合流部を構築しているが、分岐部や拡幅部を備える鉄道トンネルや下水道トンネル等を構築する際にも本発明のシールドトンネルの合流部の構築方法を適用可能である。
また、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工を組み立てて、本線トンネルと支線トンネルの覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルと支線トンネルとを分け隔てる覆工の一部を除去して連続させると共にこれら本線トンネルと支線トンネルの覆工の間を覆うように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、合流部において、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００４１】
また、請求項１に記載の発明によれば、鋼殻が本線トンネルと支線トンネルの覆工にピンジョイントにより接合されているので、互いに接合された覆工と鋼殻の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工と鋼殻に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工を構成するセグメントと鋼殻とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻を覆工に接合するピンジョイントによって、鋼殻の覆工に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００４２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られると共に、ピンジョイントが、鋼殻の覆工に対する接合位置を調整可能に形成されているので、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとをそれぞれ掘進する際に、鋼殻の一部を構成する鋼殻ブロックが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工を組み立て、次いで、本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させる際に、これら本線トンネルと支線トンネルとに取り付けられた鋼殻ブロック間に連結用鋼殻ブロックを取り付けて連続させることで、鋼殻を完成させるので、本線トンネルと支線トンネルとの接合部を、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００４４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの少なくとも一方は、合流部の掘進時の覆工の幅が、合流部以外の区間における覆工の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の一例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法における鋼殻の一例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法におけるピンジョイントの一例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法における、本線トンネルと支線トンネルとの鋼殻の位置の誤差の発生状況の一例を示す上面図及び断面図である。
【図７】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す上面図及び断面図である。
【図８】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す断面詳細図である。
【図１０】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の他の一例を示す断面詳細図である。
【図１１】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１〜４，１１，１２ 覆工
１Ｊ〜４Ｊ ピンジョイント
１Ｗ，２Ｗ （合流部掘進時の）覆工の幅
１１Ｗ，１２Ｗ （合流部以外の区間の）覆工の幅
５，６ 鋼殻
６ａ，６ｂ 鋼殻ブロック
６ｃ 連結用鋼殻ブロック
７ 充填材
Ｔ１ 本線トンネル
Ｔ２ 支線トンネル（ランプトンネル）
ＴＪ 合流部
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路トンネルなど合流部・分岐部を備えるトンネルを構築するために好適に用いられるシールドトンネルの合流部の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下利用の進展に伴い、地下５０ｍ程度の大深度地下空間に、道路トンネルや下水道トンネルなどを構築することが行われつつある。特に、地下利用が進展している都市部の地下空間にトンネルを構築する際には、シールド工法が有利である。
道路トンネル等の構築にあっては、本線トンネルとランプトンネル等の支線トンネルとの合流部においては、互いに寄り添う二本のシールドトンネルを一体的に連結する必要がある。
この場合、路上から開削した合流部にシールドトンネルを接続する方法が考えられるが、地上の専有面積が幅、長さともに広範囲になり、問題が大きい。
地盤が堅固な場合には、所定断面のシールドトンネルを掘進した後に、部分的に地盤改良などを施した上でセグメントとを取り外し、ＮＡＴＭ工法などにより合流部を構築することが考えられている。
【０００３】
また、専ら地下空間内において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の構築作業を行う技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５７３７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術においては、ＮＡＴＭ工法等を併用することなく、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を専ら地下空間内において構築することができる。しかし、その図１に示されているように、本線トンネルと支線トンネルとが連結されてなるトンネルの断面形状が異型であるため、大きな土圧がかかる大深度に構築されるトンネルの構築には不向きである。
また、円形断面のシールドトンネル同士を横方向に地中で接続するためには、広範囲の地盤改良及び大規模な接続構造物の構築が必要となる。
【０００６】
本発明の課題は、特に大深度地下空間において、二本のシールドトンネルの合流部を合理的に構築することが可能なシールドトンネルの合流部の構築方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図１１に示すように、シールド工法によってそれぞれ構築される本線トンネルＴ１と支線トンネル（ランプトンネル）Ｔ２との合流部ＴＪを構築するためのシールドトンネルの合流部の構築方法であって、
前記合流部ＴＪの区間において、前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工１〜４を組み立てて、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、
次いで、前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とを分け隔てる前記覆工１〜４の一部１Ａ〜４Ａを除去して連続させると共にこれら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４の間を覆うように鋼殻５，６をピンジョイント１Ｊ〜４Ｊによって接合し、この鋼殻５，６と前記覆工１〜４の間の空間に充填材７を充填して本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１〜４を一体化させること
を特徴とする。
ここで、上記「ほぼ円形」とは、正円形の他、楕円形や長円形等を指す。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工を組み立てて、本線トンネルと支線トンネルの覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルと支線トンネルとを分け隔てる覆工の一部を除去して連続させると共にこれら本線トンネルと支線トンネルの覆工の間を覆うように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、合流部において、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、鋼殻が本線トンネルと支線トンネルの覆工にピンジョイントにより接合されているので、互いに接合された覆工と鋼殻の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工と鋼殻に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工を構成するセグメントと鋼殻とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻を覆工に接合するピンジョイントによって、鋼殻の覆工に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、例えば図５、図６に示すように、請求項１に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記ピンジョイント１Ｊ，２Ｊが、前記鋼殻５の前記覆工１，２に対する接合位置を調整可能に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られると共に、ピンジョイントが、鋼殻の覆工に対する接合位置を調整可能に形成されているので、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、例えば図１１に示すように、請求項１または２に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記合流部ＴＪの区間において前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２とをそれぞれ掘進する際に、前記鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂが予め取り付けられたセグメントを用いて前記覆工３，４を組み立て、
前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２とに取り付けられた前記鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、前記鋼殻６を完成させること
を特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとをそれぞれ掘進する際に、鋼殻の一部を構成する鋼殻ブロックが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工を組み立て、次いで、本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させる際に、これら本線トンネルと支線トンネルとに取り付けられた鋼殻ブロック間に連結用鋼殻ブロックを取り付けて連続させることで、鋼殻を完成させるので、本線トンネルと支線トンネルとの接合部を、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、例えば図２、図７〜図１０に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法において、
前記本線トンネルＴ１と前記支線トンネルＴ２との少なくとも一方は、前記合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅が、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの少なくとも一方は、合流部の掘進時の覆工の幅が、合流部以外の区間における覆工の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の実施の形態について説明する。
本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法は、地下に建設される道路トンネルの本線トンネルＴ１とランプトンネル（支線トンネル）Ｔ２とをそれぞれ掘進すると共に、その合流部ＴＪを構築するするために適用されるものである。
本線トンネルＴ１は、およそ地下５０ｍの深さに設けられる片側３車線の道路トンネルであり、ランプトンネルＴ２は、本線トンネルＴ１の入口車線および出口車線として設けられるトンネルである。本線トンネルＴ１、ランプトンネルＴ２の掘進状況の概要を図１に示す。
【００１８】
本実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法の手順を、図２、図３に示す。
また、実施の形態のシールドトンネルの合流部の構築方法において、本線トンネルＴ１の掘進を行うシールド機２０の、掘進手順の上面図及び断面図を図７（ａ）〜（ｅ）に、斜視図を図８（ａ）〜（ｅ）に示す。
ランプトンネルＴ２の掘進を行うシールド機３０の掘進手順も、シールド機２０と同様であるので、図示を省略する。
【００１９】
シールド機２０（３０）はそれぞれ、図７、図８に示すように、ほぼ円筒形状のシールド機本体２１（３１）の前方に、このシールド機本体２１（３１）とほぼ同断面形状のシールド坑を掘削可能な回転式等のカッタ２２（３２）が備えられたシールド機である。
シールド機本体２１（３１）には、図７、図８に示すように、その断面の外側を掘削可能な、揺動式の拡径部用カッタ２４（３４）と、この拡径部用カッタ２４（３４）によって掘削された坑壁内面に覆工１〜４を組み立て可能な拡径部用スキンプレート２５（３５）とが、シールド機本体２１（３１）から側方に突出し又このシールド機本体２１（３１）内に収納可能となるように備えられている。
【００２０】
そして、シールド機２０（３０）は、図７に示すように、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とがシールド機本体２１（３１）から外側に突出された状態で、ほぼＤ型断面のシールド坑を掘進可能な形状に形成されている。
【００２１】
シールド機２０（３０）を用いて、本実施の形態のシールドトンネルの接合部の構築方法を実施する手順を説明する。
シールド機２０（３０）が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪに到達するまでは、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とはシールド機本体２１（３１）の中胴部２８（３８）に収納され、カバー部材２６（３６）によって、シールド機本体２１（３１）のスキンプレート２３（３３）とほぼ連続する状態に隠蔽されている。
そして、図１に示すように、ほぼ円型断面のシールド坑を掘進し、その後方に、ほぼ円型断面の覆工１１，１２が構築されるようにセグメントを設置していく。
【００２２】
シールド機２０（３０）が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪに近づいたら、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、カバー部材２６（３６）がシールド機本体２１（３１）のスキンプレート２３（３３）に沿って摺動させ、このカバー部材２６（３６）によって隠蔽されていた拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とを坑壁に向かって露出させる。
この状態で、図２（ａ），（ｂ）、図７（ｄ）に示すように、シールド機本体２１（３１）の中胴部２８（３８）の幅は、シールド機本体２１（３１）の幅より小さく、またほぼＤ型断面に設定されている。これにより、後述するように、合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅１Ｗ，２Ｗを、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅１１Ｗ，１２Ｗよりも小さく、また覆工１，２の形状をほぼＤ型断面に構築することが可能となっている。
【００２３】
そして、図７（ｃ）、図８（ｃ）及び図９、図１０に示すように、液圧ジャッキ２５Ｊ（３５Ｊ）を伸出させることにより、上下一対の拡径部用スキンプレート２５（３５）と、これにそれぞれ取り付けられた拡径部用カッタ２４（３４）とが、シールド機本体２１（３１）の側面から外側に突出させる。この状態で、シールド機本体２１（３１）前方のカッタ２２（３２）と拡幅部用カッタ２４（３４）とにより、ほぼＤ型断面のシールド坑を掘進可能となる。
【００２４】
シールド機２０の拡径部用スキンプレート２５は、図９に示すように、液圧ジャッキ２５Ｊの動作によって上下に並行移動することで突出あるいは収納されるようになっている。シールド機３０の拡径部用スキンプレート３５は、図１０に示すように、その一端が軸固定されており、液圧ジャッキ３５Ｊの動作によって回転しながら突出あるいは収納されるようになっている。
【００２５】
また、図９、図１０に示すように、拡径部用スキンプレート２５，３５の側方には補助スキンプレート２５Ａ又は３５Ａ，３５Ｂが備えられており、拡径部用スキンプレート２５，３５がシールド機本体２１，３１の内部に収納された状態から外側に突出する状態までの間、シールド機本体２１，３１のスキンプレート２３（２３Ａ），３３（３３Ａ）との間に空隙ができないよう密閉するようになっている。拡径部用スキンプレート２５，３５とシールド機本体２１，３１のスキンプレート２３（２３Ａ），３３（３３Ａ）、補助スキンプレート２５Ａ，３５Ａ，３５Ｂとの接触部分には、防水のためのシール機構（図示省略）が備えられている。
【００２６】
次いで、シールド機本体２１（３１）から、テール部２７（３７）を切り離す。そして、このテール部２７（３７）に反力をとって、図１、図２（ｄ）、図７（ｄ）に示すように、残りのシールド機本体２１（３１）でほぼＤ型断面のシールド坑を掘進し、その後方に、ほぼＤ字断面の覆工１，２が構築されるようにセグメントを設置していく。合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅１Ｗ，２Ｗは、上記の通り、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅１１Ｗ，１２Ｗよりも小さく構築される。
【００２７】
本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪ区間の掘進が終了したら、シールド機本体２１（３１）から更に、拡径部用カッタ２４（３４）と拡径部用スキンプレート２５（３５）とを含む中胴部２８（３８）を切り離す。そして、この中胴部２８（３８）に反力をとって、図１、図７（ｅ）、図８（ｅ）に示すように、残りのシールド機本体２１（３１）で再びほぼ円型断面のシールド坑を掘進し、その後方には円型断面の覆工１１，１２が構築されるようにセグメントを設置していく。
【００２８】
以上のようにして、シールド機２０，３０を用い、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の合流部ＴＪ区間をそれぞれ掘進していく状況の断面を見ると、図２（ａ）〜図２（ｂ）のようになる。
このように、シールド機２０，３０を掘進させて、互いに並行するように、それぞれほぼＤ型断面に構築された本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２内部に、図２（ｃ）に示すように、仮設支柱８を設置する。また本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２間の空隙の上下の部分の地山９に対して、地盤改良材注入、地盤凍結等により地盤改良を施す。
ここで、仮設支柱８の設置は、セグメントで覆工１，２を組み立てるのと同時に行っても良い。
【００２９】
次いで、図２（ｄ）に示すように、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の間の覆工１，２を構成するセグメントの一部１Ａ，２Ａを取り外し、二本のトンネルＴ１，Ｔ２を横方向に連続させる。
二本のトンネルの覆工１，２には、図２、図３に示すように、予めピンジョイント１Ｊ，２Ｊが取り付けられている。そして、図２（ｅ）に示すように、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１，２内の上方と下方とに、この覆工１，２の間を覆うようにして鋼殻５をそれぞれ配置し、ピンジョイント１Ｊ，２Ｊの間に取り付ける。
【００３０】
図３（ｂ）における、鋼殻５のＡ−Ａ断面を、図４に示す。鋼殻５は、互いに並行するビルトＨ鋼５１のフランジ間に、スタッドボルト等からなるジベル５３が取り付けられた鋼板５２が固定されて構成されたものである。
ピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）には、図５に示すように、トンネルの路線方向に沿うように長孔１Ｊａが形成されており、この長孔１Ｊａを利用して鋼殻５の端部をボルト締結により取り付ける。これにより、図６に示すように本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１，２を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向に互いにずれていても、これらセグメントに予め取り付けられたピンジョイント１Ｊ，２Ｊに対する鋼殻５の、トンネル路線方向の取付位置の誤差が吸収されるようになっている。
【００３１】
そして、図２（ｆ）に示すように、仮設支柱８を取り外すと共に、鋼殻５と覆工１，２の間の空間にコンクリートからなる充填材７を充填して、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との覆工１，２を一体化する。
これにより、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工の断面がほぼ円形となり、力学的に安定したものとなる。このようにして、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工が完成する。
【００３２】
本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工の間に鋼殻を取り付けるための別の方法を説明する。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、シールド機２０，３０で合流部ＴＪ区間を掘進して、互いに寄り添うように覆工３，４を構築する際、この覆工３，４を構成するセグメントとして、鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂがピンジョイント３Ｊ，４Ｊで取り付けられたものを、予め地上等で製作した上で搬入して用いる。
【００３３】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の間の覆工３，４を構成するセグメントの一部３Ａ，４Ａを取り外し、二本のトンネルＴ１，Ｔ２を横方向に連続させる。
そして、図１１（ｅ）に示すように、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２とに取り付けられた鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、鋼殻６を完成させる。
後は同様に、図１１（ｆ）に示すとおり、仮設支柱８を取り外すと共に、鋼殻６と覆工３，４の間の空間にコンクリートからなる充填材７を充填して、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との覆工３，４を一体化し、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの覆工を完成させる。
【００３４】
以上、本実施の形態に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法によれば、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの区間において、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工１〜４を組み立てて、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とを分け隔てる覆工１〜４の一部１Ａ〜４Ａを除去して連続させると共にこれら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４の間を覆うように鋼殻５，６を取り付け、この鋼殻５，６と覆工１〜４の間の空間に充填材７を充填して本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４を一体化させるので、合流部ＴＪにおいて、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪを構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００３５】
また、鋼殻５，６が本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４にピンジョイント１Ｊ〜４Ｊにより接合されているので、互いに接合された覆工１〜４と鋼殻５，６の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工１〜４と鋼殻５，６に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工１〜４を構成するセグメントと鋼殻５，６とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻５，６を覆工１〜４に接合するピンジョイント１Ｊ〜４Ｊによって、鋼殻５，６の覆工１〜４に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工１〜４を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工１〜４に取り付けたピンジョイント１Ｊ〜４Ｊで、鋼殻５，６の覆工１〜４に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００３６】
また、ピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）に、鋼殻５の覆工１，２に対する接合位置を調整可能な長孔１Ｊａが形成されているので、本線トンネルＴ１と支線トンネルＴ２の覆工１，２を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工１，２に取り付けられたピンジョイント１Ｊ（２Ｊ）で、鋼殻５の覆工１，２に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００３７】
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪの区間において、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とをそれぞれ掘進する際に、鋼殻６の一部を構成する鋼殻ブロック６ａ，６ｂが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工３，４を組み立て、次いで、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２の覆工３，４を一体化させる際に、これら本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２とに取り付けられた鋼殻ブロック６ａ，６ｂ間に連結用鋼殻ブロック６ｃを取り付けて連続させることで、鋼殻６を完成させるので、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との接合部ＴＪを、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００３８】
また、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との少なくとも一方は、合流部ＴＪの掘進時の覆工１，２の幅が、合流部ＴＪ以外の区間における覆工１１，１２の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルＴ１とランプトンネルＴ２との合流部ＴＪを構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【００３９】
なお、本発明のシールド機は、上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記の実施の形態では、道路トンネルの本線とランプを掘進すると共にその合流部を構築しているが、分岐部や拡幅部を備える鉄道トンネルや下水道トンネル等を構築する際にも本発明のシールドトンネルの合流部の構築方法を適用可能である。
また、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工を組み立てて、本線トンネルと支線トンネルの覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、本線トンネルと支線トンネルとを分け隔てる覆工の一部を除去して連続させると共にこれら本線トンネルと支線トンネルの覆工の間を覆うように鋼殻を取り付け、この鋼殻と覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させるので、合流部において、ほぼ円形断面の覆工を、ＮＡＴＭ工法や開削工法などを併用することなく、簡素な作業で短期間に構築することが可能である。
また、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の断面を力学的に安定的なほぼ円形断面の形状に構築することができるので、特に大きな土圧を受ける大深度の地下空間において、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するのに適したシールドトンネルの合流部の構築方法となる。
【００４１】
また、請求項１に記載の発明によれば、鋼殻が本線トンネルと支線トンネルの覆工にピンジョイントにより接合されているので、互いに接合された覆工と鋼殻の断面に生じる曲げ応力を小さくすることができる。
したがって、覆工と鋼殻に要求される曲げ剛性が小さくなり、覆工を構成するセグメントと鋼殻とを経済的なものとすることができる。
また、鋼殻を覆工に接合するピンジョイントによって、鋼殻の覆工に対する接合角度を調整することが可能となり、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置が鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付角度の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００４２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られると共に、ピンジョイントが、鋼殻の覆工に対する接合位置を調整可能に形成されているので、本線トンネルと支線トンネルの覆工を構成するセグメントの位置がトンネルの路線方向や鉛直方向に互いにずれていても、これら覆工に取り付けたピンジョイントで、鋼殻の覆工に対する取付位置の誤差を吸収して取り付けることができる。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの合流部の区間において、これら本線トンネルと支線トンネルとをそれぞれ掘進する際に、鋼殻の一部を構成する鋼殻ブロックが予め取り付けられたセグメントを用いて覆工を組み立て、次いで、本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させる際に、これら本線トンネルと支線トンネルとに取り付けられた鋼殻ブロック間に連結用鋼殻ブロックを取り付けて連続させることで、鋼殻を完成させるので、本線トンネルと支線トンネルとの接合部を、より少ない作業で短期間に構築することが可能となる。
【００４４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果が得られると共に、本線トンネルと支線トンネルとの少なくとも一方は、合流部の掘進時の覆工の幅が、合流部以外の区間における覆工の幅よりも小さいので、合流部で必要なトンネルの断面積を確保しつつ、この断面積が大きくなりすぎることを避けて掘削断面積を小さくし、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するために要するコストを更に縮減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の一例を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法における鋼殻の一例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法におけるピンジョイントの一例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法における、本線トンネルと支線トンネルとの鋼殻の位置の誤差の発生状況の一例を示す上面図及び断面図である。
【図７】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す上面図及び断面図である。
【図８】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の一例を示す断面詳細図である。
【図１０】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法に利用されるシールド機のの動作の他の一例を示す断面詳細図である。
【図１１】本発明に係るシールドトンネルの合流部の構築方法の手順の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１〜４，１１，１２ 覆工
１Ｊ〜４Ｊ ピンジョイント
１Ｗ，２Ｗ （合流部掘進時の）覆工の幅
１１Ｗ，１２Ｗ （合流部以外の区間の）覆工の幅
５，６ 鋼殻
６ａ，６ｂ 鋼殻ブロック
６ｃ 連結用鋼殻ブロック
７ 充填材
Ｔ１ 本線トンネル
Ｔ２ 支線トンネル（ランプトンネル）
ＴＪ 合流部
Claims (4)
- シールド工法によってそれぞれ構築される本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築するためのシールドトンネルの合流部の構築方法であって、前記合流部の区間において、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを互いに寄り添うように掘進すると共にそれぞれほぼＤ型断面の覆工を組み立てて、これら本線トンネルと支線トンネルの覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるようにし、次いで、前記本線トンネルと前記支線トンネルとを分け隔てる前記覆工の一部を除去して連続させると共にこれら本線トンネルと支線トンネルの覆工の間を覆うように鋼殻をピンジョイントによって接合し、この鋼殻と前記覆工の間の空間に充填材を充填して本線トンネルと支線トンネルの覆工を一体化させることを特徴とするシールドトンネルの合流部の構築方法。
- 前記ピンジョイントが、前記鋼殻の前記覆工に対する接合位置を調整可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法。
- 前記合流部の区間において前記本線トンネルと前記支線トンネルとをそれぞれ掘進する際に、前記鋼殻の一部を構成する鋼殻ブロックが予め取り付けられたセグメントを用いて前記覆工を組み立て、前記本線トンネルと前記支線トンネルの覆工を一体化させる際に、これら本線トンネルと支線トンネルとに取り付けられた前記鋼殻ブロック間に連結用鋼殻ブロックを取り付けて連続させることで、前記鋼殻を完成させることを特徴とする請求項１または２に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法。
- 前記本線トンネルと前記支線トンネルとの少なくとも一方は、前記合流部の掘進時の覆工の幅が、合流部以外の区間における覆工の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシールドトンネルの合流部の構築方法。
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