JP4303512B2 - 大断面トンネルの施工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮設の小断面分割体を利用しながら大断面トンネルを構築する施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下にトンネルを構築する場合、トンネル軸に沿ってトンネルの両側に山留壁を構築し、その内部を掘削してトンネル函体を構築した後に埋戻しをおこない、山留壁を撤去する開削工法がおこなわれている。
一方、道路や鉄道などの下に地下立体交差トンネルを構築する場合は、上記する開削工法による地上交通への障害を回避するために、シールド工法や推進工法による施工が一般的である。
ところで、近年の交通量の増加や地下トンネルの適用の多様化などから、地下トンネルが大断面化してきている。かかる大断面トンネルを構築する場合、シールド工法にて複数の小断面トンネルを構築して連結させて大断面トンネルを構築している。また、開削工法では、地盤改良等の補助工法を併用し、広範な作業帯を占有しながら施工をおこなっている。
発明者等においては、図１０に示すように、大断面トンネルの構築に際し、複数の小断面トンネルを相互に隣接させるように推進工法にて設置する方法を考案し、開示している（特許文献１参照）。ここで、推進管ａの推進は、一方の側壁に刻設した溝ｂに他方の側壁に設けた突条ｃを嵌装させながら設置していく。
【０００３】
また、開削工法とシールド工法の利点を兼ね備えた工法としてオープンシールド工法が使用されている。オープンシールド工法とは、前方および上方を開放したシールド掘進機を使用し、切羽掘削チャンバー内の地山をバックホウで掘削排土し、油圧ジャッキにより敷設函体を反力にシールド掘進機を推進し、函体を敷設し、テールボイドの注入をおこない、函体上部を埋戻していく工法である。なお、特許文献２にオープンシールド機およびかかるオープンシールド機を使用したオープンシールド工法について開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１４６９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−７０４８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の大断面トンネルの施工方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞開削工法では大型機械の必要性などから広範な作業帯を占有するため、地上の交通渋滞の要因となり得る。
＜ロ＞開削工法においては、施工場所に近接した周辺施設への影響が大きいため、地盤改良等の補助工法の併用が不可避となる。
＜ハ＞シールド工法では大断面に対応した掘削が困難となる。また、大断面を小断面に分割した分割体を結合して大断面トンネルを構築する場合であっても、土被りが少ない場合にはシールド工法の使用は困難となる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、大断面トンネルの施工時に地上に広範な作業帯を占有する必要のない大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。また、施工場所に近接した周辺施設への影響が少ない大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。また、土被りが少ない条件下での大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置して函体列を構築していく函体設置工程と、前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、前記函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記推進管列の間を掘削し、前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【０００９】
さらに、本発明の大断面トンネルの施工方法は、地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置して函体列を構築していく函体設置工程と、前記函体において、函体の上床版上面の端部付近に予め設けた山留め壁係止支柱に山留め壁を係止して山留め壁を設置して前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び推進管列の間を掘削し、前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１０】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１１】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、前記上段函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１２】
さらに、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体において、上段函体の上床版上面の端部に山留め壁を設置して前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１３】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、シールド掘進機の天井を地上に開放してシールド掘進をおこなうオープンシールド掘進機を使用して前記掘削溝を造成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜イ＞オープンシールド掘進機（図６（ａ）、（ｂ））
オープンシールド掘進機１１は、左右の側壁板１１１にて土留めをしながら掘進機１の前方及び上方を開放させた公知の掘進機１である。地上からバックホウ９１などで掘削排土しながら函体２を吊下げ設置し、かかる函体２に反力をとって油圧ジャッキ１１２にて掘進する。側壁板１１１にて土留めをしているため掘削の影響が周囲に及びにくく、また油圧ジャッキ１１２を使用するため、騒音や振動が少ないことから住宅街での施工にも好適である。また、側壁板１１１が２分割された中折れ構造のオープンシールド掘進機１１を使用することによって曲線施工も可能である。
本発明においては、土被りの少ない条件にて大断面トンネルを施工する際にオープンシールド掘進機１１を使用するのが好ましい。
【００１７】
＜ロ＞異形断面シールド掘進機（図７（ａ）、（ｂ））
異形断面シールド掘進機１２としては、例えば断面視矩形（または正方形）のシールド掘進機において、掘進機１前面に掘進軸方向の掘進軸１２１回りに揺動する揺動カッター１２２を複数備えた掘進機１を使用することができる。かかる複数の揺動カッター１２２は夫々の揺動カッター１２２の掘削範囲を重複させないように制御することができる。すなわち、例えば２基の揺動カッター１２２を同一平面内又は双方が前後するように配置して夫々の揺動カッター１２２を自己の持分範囲のみを掘削させることである。矩形断面を掘進する場合には、矩形断面を例えば均等に２分割して、２基の揺動カッター１２２が各分割範囲内を揺動しながら地盤を切削することができる。この場合に、揺動カッター１２２の揺動は揺動軸１２１を中心に双方が相反する方向に揺動するように制御することができる。かかる制御によって、２基の揺動カッター１２２は相互に干渉することなく、また掘進機１の進行方向を一定方向に確保しながら掘進させることが可能となる。
【００１８】
異形断面シールド掘進機１２を使用して掘削溝３を造成する際には、かかる掘進機１の天井に切削山留め体１３を設けるのが好ましい。ここで、切削山留め体１３とは、例えば２つの山留め板１３１を異形断面シールド掘進機１２の幅程度の間隔を置いてほぼ並行に直立させて配置し、かかる間隔に複数の間隔保持部材１３２を夫々の山留め板１３１に垂直に連結させて製作したものである。山留め板１３１としては例えば鋼製板など山留め部材としての剛性を有する材料を使用するのが好ましい。また、間隔保持部材１３２としては、例えばＨ型鋼材を使用できる。
切削山留め体１３を使用する目的は、異形断面シールド掘進機１２の掘進に応じて山留め板１３１を地盤内に推進させ、かかる山留め板１３１で土留めをしながら、山留め板１３１内を地上からバックホウ９１等で掘削して函体２を異形断面シールド掘進機１２内に吊り下ろしていくためである。なお、切削山留め体１３は掘進機１の天井に着脱可能な構造とするのが好ましい。
【００１９】
【実施例１】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１について説明する。
【００２０】
＜イ＞函体設置工程（図１（ａ））
オープンシールド掘進機１１または異形断面シールド掘進機１２を使用して、地盤に断面視矩形の掘削溝３を造成する。掘削溝３を造成しながら函体２を地上からクレーン９２等で吊り下ろして掘削溝３内に設置し、函体列２３を構成させる。かかる函体２は例えば工場にて運搬可能な大きさに製作するのがよい。また、かかる函体２は本設トンネルを構築するための仮設支保部材であるため、函体２構成部材は土圧に耐え得る程度の部材厚を備えていればよい。なお、函体２は例えばセメント系混合材料（コンクリート材料）にて製作できる。
【００２１】
＜ロ＞埋戻し工程及び推進管列の構築（図１（ｂ））
函体列２３を構築しながら、かかる函体列２３の上部を埋戻していく。すなわち、埋戻し工程は、上記の函体設置工程と並行しながら進めていくのが好ましい。埋戻し工程を完了することによってトンネル延長方向に伸びた１列の函体列２３が構築される。
本発明においては、上記の函体列２３を間隔をおいてほぼ並行に複数構築するため、かかる複数の函体列２３の構築は、工期や工費を勘案して１列ごとにおこなうこともできるし、掘進機１を複数使用して各列を同時に構築することもできる。
埋戻し工程完了後は舗装を施工することで、地上道路として供用することができる。
【００２２】
函体列２３を構築後、または函体列２３の構築と同時に函体列２３の下部に推進機１３を推進させながら推進管７を設置していく。ここで、推進管７の設置方法は、函体２の底版２１下面にトンネル軸方向に予め刻設した溝条２２に、推進管７の上床版７２上面にトンネル軸方向に予め延伸した凸条７１を嵌装させながら設置していく。ここで、溝条２２の断面視形状は凸条７１の断面視形状に応じて製作される。凸条７１の断面視形状は、例えば矩形やＴ字形状などに製作できる（図３参照）。また、凸条７１は推進管７と同程度の長さに製作することもできるし、所定長さの凸条７１を所定間隔を置いて設置することもできる。凸条７１はセメント系混合材料や鋼製材料などにより製作できる。また、使用する凸条７１の断面視形状に応じた断面視形状を備えた溝条２２は、溝条２２を構成する型枠を函体２の底版２１に予め埋め込んでおき函体２を製作するのがよい。
【００２３】
なお、上記実施例は函体列２３の下に推進管列７３を構築する場合の実施例であるが、函体列２３の下には複数段の推進管列７３を構築することもできる。すなわち、構築する本設大断面トンネル４の断面寸法と使用する函体２及び推進管７の断面寸法に応じて鉛直下方に設置していく推進管７の段数を調整できる。かかる場合は、推進管７の上床版７２には凸条７１を設け、推進管７の下床版には函体２と同様溝条２２を設けておき、かかる溝条２２に下方に設置される推進管７の上床版７２に設けた凸条７１を嵌装させながら設置していくのが好ましい。
【００２４】
＜ハ＞函体列及び推進管列の間の掘削（図２（ａ））
函体列２３及び推進管列７３の間の掘削は、函体列２３上の土被り部分については、地上から所定の法面を形成しながら開削施工をおこない、函体列２３の函体側壁間及び推進管側壁間の掘削は函体２及び推進管７を山留め支保部材として利用しながら推進管列７３最下段レベル付近まで掘り下げていくことができる。また、その他の方法としては、トンネル延長端部より並行する函体列２３の最上段レベルおよび推進管列７３の最下段レベル付近に例えば鋼製の間隔掘削山留め板をトンネル延長方向に推進させ、上下の土圧は間隔掘削山留め板にて支保させ、左右は函体２及び推進管７を山留め支保部材として利用しながらかかる函体列２２及び推進管列７３の間の掘削をおこなうこともできる。この方法によれば、地上において開削に伴う工事占有帯を確保する必要がないため、工事占有帯による交通障害の問題を最小限に抑えることができる。
【００２５】
＜ニ＞本設大断面トンネルの構築（図２（ｂ））
函体列２３及び推進管列７３の間の掘削完了後、または函体列２２及び推進管列７３の間の掘削と並行して本設大断面トンネル４の構築をおこなう。函体列２３及び推進管列７３を構成する各構成部材を外型枠とし、函体２及び推進管７の構成部材を撤去しながら本設大断面トンネル４を構成する構成部材（上床版、側壁、柱脚、底版など）を構築する。
【００２６】
【実施例２】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例２について説明する。なお、実施例１と重複する工程については省略する。
【００２７】
函体列２３の上床版上面において、並行する函体列２３側の端部付近には予め山留め壁５を設置した状態でかかる函体２を設置し、埋戻し工程を完了させる。山留め壁５としてはコンクリート壁を設けておいたり、鋼矢板壁を設けておくなどできる（図４（ａ）参照）。
かかる山留め壁５を設けておくことで、地上から法面を形成しながら掘削する場合に比べて地上の工事占有帯幅を極力狭めることができる。
【００２８】
【実施例３】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例３について説明する。なお、他の実施例と重複する工程については省略する。
【００２９】
函体列２３の上床版上面において、並行する函体列２３側の端部付近には山留め壁５を設置するための山留め係止支柱５１などを予め設置した状態でかかる函体２を設置する（図４（ｂ）参照）。山留め係止支柱５１は支柱の安定を図るために断面視Ｌ字状に成形するのもよい。次に、かかる山留め係止支柱５１に例えば鋼矢板などの山留め壁５を係止させた後に函体２の上部を埋戻していく。
【００３０】
【実施例４】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４について説明する。なお、他の実施例と重複する工程については省略する。
【００３１】
実施例４は、実施例１〜３のように函体列２３の下方に推進管列７３を構築していくのではなく、異形断面シールド掘進機１２を使用して函体列２３（またはセグメント函体列）を構築後、かかる函体列２３の上方に掘進機１により掘削溝３を造成しながら函体列２３を構築する方法である。
まず、函体設置工程として、異形断面シールド掘進機１２により函体列２３（セグメント函体列）を構築する。ここで、本設大断面トンネル４の寸法に応じた数の函体列２３を間隔６を置いてほぼ並行に構築する（図５（ａ）参照）。
函体設置工程完了後、または函体設置工程と同時に、掘進機１を使用して函体列２３の上部に上段函体２４を設置していく（上段函体設置工程）（図５（ｂ）参照）。
掘進機１としては、オープンシールド掘進機１１又は異形断面シールド掘進機１２（切削山留め体１３を備えたもの）を使用して掘削溝３を造成しながら上段函体２４を設置していく。
【００３２】
オープンシールド掘進機１１を使用して上段函体２４を設置する方法を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
ここで、オープンシールド掘進機１１を使用する場合は、既に構築された函体列２３をガイドとして利用しながら掘進させるのが好ましい。すなわち、オープンシールド掘進機１１の側壁板１１１を下方の函体２の側壁まで延ばした状態で下方函体上にオープンシールド掘進機１１を設置することにより、下方の函体列２３をガイドとしてオープンシールド掘進機１１が掘進することができる。オープンシールド掘進機１１の前方地山はバックホウ９１等で掘削排土させ、地上からクレーン９２等で上段函体２４を吊下げて設置していき、上段函体２４に反力をとってオープンシールド掘進機１１を掘進させていく。
【００３３】
一方、異形断面シールド掘進機１２を使用して上段函体２４を設置する方法を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
異形断面シールド掘進機１２を使用する場合も、既に構築された函体列２３をガイドとして利用しながら掘進させるのが好ましい。すなわち、既設置された函体列２３を構成する函体２の上床版には予めトンネル軸方向に刻設した溝条２２を設けておく。異形断面シールド掘進機１２の掘進機１２底部にはトンネル軸方向に延伸した凸条７１を設けておき、凸条７１を溝条２２に嵌装させながら異形断面シールド掘進機１２を掘進させる。
【００３４】
上段函体列２５の構築完了後、または上段函体列２５の構築と同時に間隔６の掘削をおこなう。掘削方法は、実施例１〜３と同様である（図８（ａ）、図９（ａ）、（ｂ）参照）。
掘削完了後、または掘削と同時に本設大断面トンネル４の構築をおこなう（図８（ｂ）参照）。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の大断面トンネルの施工方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞広範な作業帯を占有しないため、地上の交通障害を少なくして工事をおこなうことができる。
＜ロ＞オープンシールド掘進機または切削山留め体を備えた異形断面シールド掘進機を使用して地上に掘削溝を造成するため、掘削の影響が周辺におよび難い。＜ハ＞函体の規模を小さくすることにより、函体を吊り下ろすクレーンを小型化できる。
＜ニ＞仮設用の函体や本設の分割函体が土留め壁および土留め支保部材としての役割を担うため、土留め壁の施工や切梁設置などの必要がなく、全体工程を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体設置工程の説明図。（ｂ）埋戻し工程および推進管列を構築した説明図。
【図２】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体列及び推進管列の間を掘削している説明図。（ｂ）本設大断面トンネルの構築完了を説明した説明図。
【図３】函体の溝条に推進管の凸条を嵌装させている状況を説明した説明図。
【図４】（ａ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例２の函体群列の間を掘削している説明図。（ｂ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例３の函体群列の間を掘削している説明図。
【図５】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体設置工程の説明図。（ｂ）上段函体設置工程の説明図。
【図６】オープンシールド掘進機によって上段函体を設置していることを説明した図であり、（ａ）オープンシールド掘進機の斜視図。（ｂ）オープンシールド掘進機により施工状況を説明した説明図。
【図７】異形断面シールド掘進機によって上段函体を設置していることを説明した図であり、（ａ）異形断面シールド掘進機の正面図。（ｂ）異形断面シールド掘進機の縦断図。
【図８】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体列及び推進管列の間を掘削している説明図。（ｂ）本設大断面トンネルの構築完了を説明した説明図。
【図９】（ａ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４において函体列及び上段函体列の間を山留め壁を利用して掘削している説明図。（ｂ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４において函体列及び上段函体列の間を山留め係止支柱及び山留め壁を利用して掘削している説明図。
【図１０】従来の大断面トンネルの施工方法を説明した説明図。
【符号の説明】
１・・・掘進機
１１・・オープンシールド掘進機
１２・・異形断面シールド掘進機
１３・・切削山留め体
１３１・山留め板
１３２・間隔保持部材
２・・・函体
２１・・底版
２２・・溝条
２３・・函体列
２４・・上段函体
２５・・上段函体列
３・・・掘削溝
４・・・本設大断面トンネル
５・・・山留め壁
６・・・間隔
７・・・推進管
７１・・凸条
７２・・上床版
７３・・推進管列
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮設の小断面分割体を利用しながら大断面トンネルを構築する施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下にトンネルを構築する場合、トンネル軸に沿ってトンネルの両側に山留壁を構築し、その内部を掘削してトンネル函体を構築した後に埋戻しをおこない、山留壁を撤去する開削工法がおこなわれている。
一方、道路や鉄道などの下に地下立体交差トンネルを構築する場合は、上記する開削工法による地上交通への障害を回避するために、シールド工法や推進工法による施工が一般的である。
ところで、近年の交通量の増加や地下トンネルの適用の多様化などから、地下トンネルが大断面化してきている。かかる大断面トンネルを構築する場合、シールド工法にて複数の小断面トンネルを構築して連結させて大断面トンネルを構築している。また、開削工法では、地盤改良等の補助工法を併用し、広範な作業帯を占有しながら施工をおこなっている。
発明者等においては、図１０に示すように、大断面トンネルの構築に際し、複数の小断面トンネルを相互に隣接させるように推進工法にて設置する方法を考案し、開示している（特許文献１参照）。ここで、推進管ａの推進は、一方の側壁に刻設した溝ｂに他方の側壁に設けた突条ｃを嵌装させながら設置していく。
【０００３】
また、開削工法とシールド工法の利点を兼ね備えた工法としてオープンシールド工法が使用されている。オープンシールド工法とは、前方および上方を開放したシールド掘進機を使用し、切羽掘削チャンバー内の地山をバックホウで掘削排土し、油圧ジャッキにより敷設函体を反力にシールド掘進機を推進し、函体を敷設し、テールボイドの注入をおこない、函体上部を埋戻していく工法である。なお、特許文献２にオープンシールド機およびかかるオープンシールド機を使用したオープンシールド工法について開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１４６９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−７０４８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の大断面トンネルの施工方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞開削工法では大型機械の必要性などから広範な作業帯を占有するため、地上の交通渋滞の要因となり得る。
＜ロ＞開削工法においては、施工場所に近接した周辺施設への影響が大きいため、地盤改良等の補助工法の併用が不可避となる。
＜ハ＞シールド工法では大断面に対応した掘削が困難となる。また、大断面を小断面に分割した分割体を結合して大断面トンネルを構築する場合であっても、土被りが少ない場合にはシールド工法の使用は困難となる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、大断面トンネルの施工時に地上に広範な作業帯を占有する必要のない大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。また、施工場所に近接した周辺施設への影響が少ない大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。また、土被りが少ない条件下での大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置して函体列を構築していく函体設置工程と、前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、前記函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記推進管列の間を掘削し、前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【０００９】
さらに、本発明の大断面トンネルの施工方法は、地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置して函体列を構築していく函体設置工程と、前記函体において、函体の上床版上面の端部付近に予め設けた山留め壁係止支柱に山留め壁を係止して山留め壁を設置して前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び推進管列の間を掘削し、前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１０】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１１】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、前記上段函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１２】
さらに、本発明の大断面トンネルの施工方法は、異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、前記上段函体において、上段函体の上床版上面の端部に山留め壁を設置して前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする大断面トンネルの施工方法である。
【００１３】
また、本発明の大断面トンネルの施工方法は、シールド掘進機の天井を地上に開放してシールド掘進をおこなうオープンシールド掘進機を使用して前記掘削溝を造成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜イ＞オープンシールド掘進機（図６（ａ）、（ｂ））
オープンシールド掘進機１１は、左右の側壁板１１１にて土留めをしながら掘進機１の前方及び上方を開放させた公知の掘進機１である。地上からバックホウ９１などで掘削排土しながら函体２を吊下げ設置し、かかる函体２に反力をとって油圧ジャッキ１１２にて掘進する。側壁板１１１にて土留めをしているため掘削の影響が周囲に及びにくく、また油圧ジャッキ１１２を使用するため、騒音や振動が少ないことから住宅街での施工にも好適である。また、側壁板１１１が２分割された中折れ構造のオープンシールド掘進機１１を使用することによって曲線施工も可能である。
本発明においては、土被りの少ない条件にて大断面トンネルを施工する際にオープンシールド掘進機１１を使用するのが好ましい。
【００１７】
＜ロ＞異形断面シールド掘進機（図７（ａ）、（ｂ））
異形断面シールド掘進機１２としては、例えば断面視矩形（または正方形）のシールド掘進機において、掘進機１前面に掘進軸方向の掘進軸１２１回りに揺動する揺動カッター１２２を複数備えた掘進機１を使用することができる。かかる複数の揺動カッター１２２は夫々の揺動カッター１２２の掘削範囲を重複させないように制御することができる。すなわち、例えば２基の揺動カッター１２２を同一平面内又は双方が前後するように配置して夫々の揺動カッター１２２を自己の持分範囲のみを掘削させることである。矩形断面を掘進する場合には、矩形断面を例えば均等に２分割して、２基の揺動カッター１２２が各分割範囲内を揺動しながら地盤を切削することができる。この場合に、揺動カッター１２２の揺動は揺動軸１２１を中心に双方が相反する方向に揺動するように制御することができる。かかる制御によって、２基の揺動カッター１２２は相互に干渉することなく、また掘進機１の進行方向を一定方向に確保しながら掘進させることが可能となる。
【００１８】
異形断面シールド掘進機１２を使用して掘削溝３を造成する際には、かかる掘進機１の天井に切削山留め体１３を設けるのが好ましい。ここで、切削山留め体１３とは、例えば２つの山留め板１３１を異形断面シールド掘進機１２の幅程度の間隔を置いてほぼ並行に直立させて配置し、かかる間隔に複数の間隔保持部材１３２を夫々の山留め板１３１に垂直に連結させて製作したものである。山留め板１３１としては例えば鋼製板など山留め部材としての剛性を有する材料を使用するのが好ましい。また、間隔保持部材１３２としては、例えばＨ型鋼材を使用できる。
切削山留め体１３を使用する目的は、異形断面シールド掘進機１２の掘進に応じて山留め板１３１を地盤内に推進させ、かかる山留め板１３１で土留めをしながら、山留め板１３１内を地上からバックホウ９１等で掘削して函体２を異形断面シールド掘進機１２内に吊り下ろしていくためである。なお、切削山留め体１３は掘進機１の天井に着脱可能な構造とするのが好ましい。
【００１９】
【実施例１】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１について説明する。
【００２０】
＜イ＞函体設置工程（図１（ａ））
オープンシールド掘進機１１または異形断面シールド掘進機１２を使用して、地盤に断面視矩形の掘削溝３を造成する。掘削溝３を造成しながら函体２を地上からクレーン９２等で吊り下ろして掘削溝３内に設置し、函体列２３を構成させる。かかる函体２は例えば工場にて運搬可能な大きさに製作するのがよい。また、かかる函体２は本設トンネルを構築するための仮設支保部材であるため、函体２構成部材は土圧に耐え得る程度の部材厚を備えていればよい。なお、函体２は例えばセメント系混合材料（コンクリート材料）にて製作できる。
【００２１】
＜ロ＞埋戻し工程及び推進管列の構築（図１（ｂ））
函体列２３を構築しながら、かかる函体列２３の上部を埋戻していく。すなわち、埋戻し工程は、上記の函体設置工程と並行しながら進めていくのが好ましい。埋戻し工程を完了することによってトンネル延長方向に伸びた１列の函体列２３が構築される。
本発明においては、上記の函体列２３を間隔をおいてほぼ並行に複数構築するため、かかる複数の函体列２３の構築は、工期や工費を勘案して１列ごとにおこなうこともできるし、掘進機１を複数使用して各列を同時に構築することもできる。
埋戻し工程完了後は舗装を施工することで、地上道路として供用することができる。
【００２２】
函体列２３を構築後、または函体列２３の構築と同時に函体列２３の下部に推進機１３を推進させながら推進管７を設置していく。ここで、推進管７の設置方法は、函体２の底版２１下面にトンネル軸方向に予め刻設した溝条２２に、推進管７の上床版７２上面にトンネル軸方向に予め延伸した凸条７１を嵌装させながら設置していく。ここで、溝条２２の断面視形状は凸条７１の断面視形状に応じて製作される。凸条７１の断面視形状は、例えば矩形やＴ字形状などに製作できる（図３参照）。また、凸条７１は推進管７と同程度の長さに製作することもできるし、所定長さの凸条７１を所定間隔を置いて設置することもできる。凸条７１はセメント系混合材料や鋼製材料などにより製作できる。また、使用する凸条７１の断面視形状に応じた断面視形状を備えた溝条２２は、溝条２２を構成する型枠を函体２の底版２１に予め埋め込んでおき函体２を製作するのがよい。
【００２３】
なお、上記実施例は函体列２３の下に推進管列７３を構築する場合の実施例であるが、函体列２３の下には複数段の推進管列７３を構築することもできる。すなわち、構築する本設大断面トンネル４の断面寸法と使用する函体２及び推進管７の断面寸法に応じて鉛直下方に設置していく推進管７の段数を調整できる。かかる場合は、推進管７の上床版７２には凸条７１を設け、推進管７の下床版には函体２と同様溝条２２を設けておき、かかる溝条２２に下方に設置される推進管７の上床版７２に設けた凸条７１を嵌装させながら設置していくのが好ましい。
【００２４】
＜ハ＞函体列及び推進管列の間の掘削（図２（ａ））
函体列２３及び推進管列７３の間の掘削は、函体列２３上の土被り部分については、地上から所定の法面を形成しながら開削施工をおこない、函体列２３の函体側壁間及び推進管側壁間の掘削は函体２及び推進管７を山留め支保部材として利用しながら推進管列７３最下段レベル付近まで掘り下げていくことができる。また、その他の方法としては、トンネル延長端部より並行する函体列２３の最上段レベルおよび推進管列７３の最下段レベル付近に例えば鋼製の間隔掘削山留め板をトンネル延長方向に推進させ、上下の土圧は間隔掘削山留め板にて支保させ、左右は函体２及び推進管７を山留め支保部材として利用しながらかかる函体列２２及び推進管列７３の間の掘削をおこなうこともできる。この方法によれば、地上において開削に伴う工事占有帯を確保する必要がないため、工事占有帯による交通障害の問題を最小限に抑えることができる。
【００２５】
＜ニ＞本設大断面トンネルの構築（図２（ｂ））
函体列２３及び推進管列７３の間の掘削完了後、または函体列２２及び推進管列７３の間の掘削と並行して本設大断面トンネル４の構築をおこなう。函体列２３及び推進管列７３を構成する各構成部材を外型枠とし、函体２及び推進管７の構成部材を撤去しながら本設大断面トンネル４を構成する構成部材（上床版、側壁、柱脚、底版など）を構築する。
【００２６】
【実施例２】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例２について説明する。なお、実施例１と重複する工程については省略する。
【００２７】
函体列２３の上床版上面において、並行する函体列２３側の端部付近には予め山留め壁５を設置した状態でかかる函体２を設置し、埋戻し工程を完了させる。山留め壁５としてはコンクリート壁を設けておいたり、鋼矢板壁を設けておくなどできる（図４（ａ）参照）。
かかる山留め壁５を設けておくことで、地上から法面を形成しながら掘削する場合に比べて地上の工事占有帯幅を極力狭めることができる。
【００２８】
【実施例３】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例３について説明する。なお、他の実施例と重複する工程については省略する。
【００２９】
函体列２３の上床版上面において、並行する函体列２３側の端部付近には山留め壁５を設置するための山留め係止支柱５１などを予め設置した状態でかかる函体２を設置する（図４（ｂ）参照）。山留め係止支柱５１は支柱の安定を図るために断面視Ｌ字状に成形するのもよい。次に、かかる山留め係止支柱５１に例えば鋼矢板などの山留め壁５を係止させた後に函体２の上部を埋戻していく。
【００３０】
【実施例４】
以下、図面を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４について説明する。なお、他の実施例と重複する工程については省略する。
【００３１】
実施例４は、実施例１〜３のように函体列２３の下方に推進管列７３を構築していくのではなく、異形断面シールド掘進機１２を使用して函体列２３（またはセグメント函体列）を構築後、かかる函体列２３の上方に掘進機１により掘削溝３を造成しながら函体列２３を構築する方法である。
まず、函体設置工程として、異形断面シールド掘進機１２により函体列２３（セグメント函体列）を構築する。ここで、本設大断面トンネル４の寸法に応じた数の函体列２３を間隔６を置いてほぼ並行に構築する（図５（ａ）参照）。
函体設置工程完了後、または函体設置工程と同時に、掘進機１を使用して函体列２３の上部に上段函体２４を設置していく（上段函体設置工程）（図５（ｂ）参照）。
掘進機１としては、オープンシールド掘進機１１又は異形断面シールド掘進機１２（切削山留め体１３を備えたもの）を使用して掘削溝３を造成しながら上段函体２４を設置していく。
【００３２】
オープンシールド掘進機１１を使用して上段函体２４を設置する方法を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
ここで、オープンシールド掘進機１１を使用する場合は、既に構築された函体列２３をガイドとして利用しながら掘進させるのが好ましい。すなわち、オープンシールド掘進機１１の側壁板１１１を下方の函体２の側壁まで延ばした状態で下方函体上にオープンシールド掘進機１１を設置することにより、下方の函体列２３をガイドとしてオープンシールド掘進機１１が掘進することができる。オープンシールド掘進機１１の前方地山はバックホウ９１等で掘削排土させ、地上からクレーン９２等で上段函体２４を吊下げて設置していき、上段函体２４に反力をとってオープンシールド掘進機１１を掘進させていく。
【００３３】
一方、異形断面シールド掘進機１２を使用して上段函体２４を設置する方法を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
異形断面シールド掘進機１２を使用する場合も、既に構築された函体列２３をガイドとして利用しながら掘進させるのが好ましい。すなわち、既設置された函体列２３を構成する函体２の上床版には予めトンネル軸方向に刻設した溝条２２を設けておく。異形断面シールド掘進機１２の掘進機１２底部にはトンネル軸方向に延伸した凸条７１を設けておき、凸条７１を溝条２２に嵌装させながら異形断面シールド掘進機１２を掘進させる。
【００３４】
上段函体列２５の構築完了後、または上段函体列２５の構築と同時に間隔６の掘削をおこなう。掘削方法は、実施例１〜３と同様である（図８（ａ）、図９（ａ）、（ｂ）参照）。
掘削完了後、または掘削と同時に本設大断面トンネル４の構築をおこなう（図８（ｂ）参照）。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の大断面トンネルの施工方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞広範な作業帯を占有しないため、地上の交通障害を少なくして工事をおこなうことができる。
＜ロ＞オープンシールド掘進機または切削山留め体を備えた異形断面シールド掘進機を使用して地上に掘削溝を造成するため、掘削の影響が周辺におよび難い。＜ハ＞函体の規模を小さくすることにより、函体を吊り下ろすクレーンを小型化できる。
＜ニ＞仮設用の函体や本設の分割函体が土留め壁および土留め支保部材としての役割を担うため、土留め壁の施工や切梁設置などの必要がなく、全体工程を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体設置工程の説明図。（ｂ）埋戻し工程および推進管列を構築した説明図。
【図２】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例１を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体列及び推進管列の間を掘削している説明図。（ｂ）本設大断面トンネルの構築完了を説明した説明図。
【図３】函体の溝条に推進管の凸条を嵌装させている状況を説明した説明図。
【図４】（ａ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例２の函体群列の間を掘削している説明図。（ｂ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例３の函体群列の間を掘削している説明図。
【図５】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体設置工程の説明図。（ｂ）上段函体設置工程の説明図。
【図６】オープンシールド掘進機によって上段函体を設置していることを説明した図であり、（ａ）オープンシールド掘進機の斜視図。（ｂ）オープンシールド掘進機により施工状況を説明した説明図。
【図７】異形断面シールド掘進機によって上段函体を設置していることを説明した図であり、（ａ）異形断面シールド掘進機の正面図。（ｂ）異形断面シールド掘進機の縦断図。
【図８】本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４を説明した施工フロー図であり、（ａ）函体列及び推進管列の間を掘削している説明図。（ｂ）本設大断面トンネルの構築完了を説明した説明図。
【図９】（ａ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４において函体列及び上段函体列の間を山留め壁を利用して掘削している説明図。（ｂ）本発明の大断面トンネルの施工方法の実施例４において函体列及び上段函体列の間を山留め係止支柱及び山留め壁を利用して掘削している説明図。
【図１０】従来の大断面トンネルの施工方法を説明した説明図。
【符号の説明】
１・・・掘進機
１１・・オープンシールド掘進機
１２・・異形断面シールド掘進機
１３・・切削山留め体
１３１・山留め板
１３２・間隔保持部材
２・・・函体
２１・・底版
２２・・溝条
２３・・函体列
２４・・上段函体
２５・・上段函体列
３・・・掘削溝
４・・・本設大断面トンネル
５・・・山留め壁
６・・・間隔
７・・・推進管
７１・・凸条
７２・・上床版
７３・・推進管列
Claims (6)
- 地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置していく函体設置工程と、
前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、
前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、
前記函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び推進管列の間を掘削し、
前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする、
大断面トンネルの施工方法。 - 地盤に断面視矩形の掘削溝を造成し、掘削溝に函体を隣接設置していく函体設置工程と、
前記函体において、函体の上床版上面の端部付近に予め設けた山留め壁係止支柱に山留め壁を係止して山留め壁を設置して前記函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列を構築し、
前記函体の底版下面にトンネル軸方向に刻設した溝条に、推進管の上床版上面においてトンネル軸方向に延伸した凸条を嵌装させながら前記推進管を前記函体下に設置して推進管列を構築し、
間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び推進管列の間を掘削し、
前記函体列及び前記推進管列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする、
大断面トンネルの施工方法。 - 異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、
前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置していく上段函体設置工程と、
前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、
間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、
前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする、
大断面トンネルの施工方法。 - 異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、
前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、
前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、
前記上段函体の上床版上面の端部に予め設けた山留め壁を利用して、間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、
前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする、
大断面トンネルの施工方法。 - 異形断面を掘進可能な異形断面シールド掘進機を使用して函体を設置していく函体設置工程と、
前記函体の上床版に沿って地盤に掘削溝を造成しながら、前記函体上に上段函体を設置する上段函体設置工程と、
前記上段函体において、上段函体の上床版上面の端部に山留め壁を設置して前記上段函体の上部を埋戻す埋戻し工程と、によって函体列及び上段函体列を構築し、
間隔を置いて略並行に構築した複数の前記函体列及び前記上段函体列の間を掘削し、
前記函体列及び前記上段函体列を山留め支保部材として利用しながら本設大断面トンネルを構築することを特徴とする、
大断面トンネルの施工方法。 - シールド掘進機の天井を地上に開放してシールド掘進をおこなうオープンシールド掘進機を使用して前記掘削溝を造成することを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の大断面トンネルの施工方法。
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