JP5290115B2 - トンネルの構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、道路トンネル等、合流部・分岐部や非常駐車帯などのトンネル拡幅部を有するトンネルの構築方法に関する。

本出願人は、本体周面から突出可能な拡幅用カッタを備えるシールド機を用いて、トンネル断面に拡幅部を構築する技術を提案した（特許文献１参照）。

また、本出願人は、本線トンネルと支線トンネルとの合流部を構築する技術を提案した（特許文献２参照）。具体的には、合流部の区間において、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、それぞれ突起付きセグメントを上部及び下部に含むほぼ円形の覆工を組み立てる。次いで、突起付きセグメントの突起部を押し出して、本線トンネルと支線トンネルの上部及び下部に突起を形成する。そして、これらの突起部間に架け渡す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、これら本線トンネルと支線トンネルと鋼殻とからなる覆工の断面の包絡線がほぼ円形になるように構築する。これによれば、地上から開削することなく、シールド機に工夫を必要とせず、それらのコストを削減することができる。また、合流される本線トンネルを供用しながら、シールドトンネルの合流部を構築することができる。

特開２００５−５４５２８号公報 特開２００８−１４０７６号公報

ところで、本線トンネルと支線トンネルとの間で、トンネル長さ方向の誤差、トンネル幅方向の誤差、鉛直方向の誤差、ローリングによる誤差が生じる。

本発明の課題は、トンネルの拡幅部や合流部において、本線トンネルと支線トンネルとの間の誤差を容易に調整することができるトンネルの構築方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、トンネルの構築方法であって、ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの上部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置するとともに、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの下部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置し、前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの対向部において、対向する一方のセグメントの外周側の端部から他方のセグメントの端部に向けて延在する第１の調節板を設けるとともに、前記他方のセグメントの外周側の端部から前記一方のセグメントの端部に向けて延在する第２の調節板を設け、前記第１の調節板を前記第２の調節板よりもトンネルの内側に重ねて配置し、前記第１の調節板の前記他方のセグメント側の端部に第１の押圧部を設け、前記第２の調節板のトンネル内側面であって、前記第１の押圧部よりも前記他方のセグメント側の位置に第２の押圧部を設け、前記第１の押圧部と前記第２の押圧部との間に被圧部材を挟持させ、その後、前記第１の調節板及び前記第２の調節板よりも内側であって前記一方のセグメントと前記他方のセグメントとの間にコンクリートを打設することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネルの構築方法であって、前記被圧部材は前記第１の押圧部と前記第２の押圧部との間に打設されたレジンコンクリートであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のトンネルの構築方法であって、前記被圧部材は鋼板であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネルの構築方法であって、前記覆工セグメントと前記連結セグメントとを鉄筋により接続することを特徴とする。

本発明によれば、トンネルの拡幅部や合流部において、本線トンネルと支線トンネルとの間の誤差を容易に調整することができる。

本発明を適用した一実施形態の構成を示すもので、トンネル合流部の一体化覆工を示した概略正面図である。 トンネル合流部の構築方法を示す説明図である。 トンネル合流部の構築方法を示す説明図である。 トンネル合流部の構築方法を示す説明図である。 一般セグメント６と連結セグメント９との接合部１０の拡大図である。 図５のVI矢視図である。 本発明の第２実施形態に係る一般セグメント６と連結セグメント９との接合部１０の拡大図である。 図７のVIII矢視図である。 本発明の第２実施形態に係る一般セグメント６と連結セグメント９との接合部１０の拡大図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した一実施形態の構成としてトンネル合流部の一体化覆工を示したものである。図示のように、トンネル合流部は、本線トンネル１を構成する一側方の一般セグメント２と、本線トンネル１に接近してほぼ平行に掘進される支線トンネルであるランプトンネル５を構成する反対側の一般セグメント６と、一般セグメント２及び一般セグメント６の上下を連結する連結セグメント９とからなる。一般セグメント２及び一般セグメント６と連結セグメント９とは接合部１０により接合されている。

トンネル合流部の構築方法について、以下説明する。まず、図２に示すように、地盤中に本線トンネル１を形成する。このとき、本線トンネルは、一般セグメント２及び切削セグメント４から形成する。一般セグメント２に対し、切削セグメント４は薄いものを用いることが好ましい。切削セグメント４は、ランプトンネル５を掘削するシールド掘削機のカッタによって掘削可能な材料からなる。
次に、上下の一般セグメント２の間に隔壁セグメント３を設置し、隔壁セグメント３と一般セグメント２との間の空間に図示しない内部支保工を設置する。なお、隔壁セグメント３は、後述するランプトンネル５を掘削するシールド掘削機のカッタによって切削されない位置に設置する。
次に、隔壁セグメント３と切削セグメント４との間の空間に裏込め材１６を裏込め充填する。

次に、図３に示すように、地盤中にランプトンネル５を形成する。このとき、ランプトンネル５は、一般セグメント６及び撤去用セグメント８から形成する。なお、ランプトンネル５を掘削するシールド掘削機のカッタによって切削セグメント４が切削される。その後、ランプトンネル５の内部にも図示しない内部支保工、作業構台を設置する。

次に、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工を囲む地中に対し、図示しないが、本線トンネル１の内部とランプトンネル５の内部から止水薬液注入工を予めそれぞれ行う。同様に、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の地中にも予め止水薬液注入工を行っておく。あるいは、凍結工法により本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工を囲む地盤の改良を行ってもよい。

次に、上部の撤去用セグメント８の一部を撤去する。次に、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工間の上部の地盤を掘削し、連結セグメント９を設置するための空洞部を形成する。

次に、図４に示すように、掘削された上部の空洞部の天井部において、長尺鋼管フォアパイリング施工などにより図示しない支保工を形成し、支保工の下部に連結セグメント９を配置する。その後、一般セグメント２、６と連結セグメント９とを接続する。
同様に、掘削された空洞部の底部においても、一般セグメント２、６と連結セグメント９とを接続する。

その後、内部支保工、作業構台、撤去用セグメント８及び隔壁セグメント３を完全に撤去する。以上により、図１に示すようにトンネルの拡幅部が構築される。

ここで、一般セグメント６と連結セグメント９との接続構造について説明する。
図５は一般セグメント６と連結セグメント９との接合部１０の拡大図であり、図６は図５のVI矢視図である。図５、図６に示すように、一般セグメント６のトンネル外側部分には、連結セグメント９側の端部から連結セグメント９に向かって鋼製の調節板７１が突出している。調節板７１の連結セグメント９側の端部には、他の部分よりも厚みを増した押圧部７２が設けられている。

連結セグメント９のトンネル外側部分には、一般セグメント６側の端部から一般セグメント６に向かって鋼製の調節板７３が突出している。調節板７３のトンネル内側面には、押圧部７２と水平方向に対向する位置に、他の部分よりも厚みを増した押圧部７４が設けられている。
調節板７１と調節板７３とは、仮留ボルト７５により仮固定されている。

押圧部７２と押圧部７４との間には、結合材として熱硬化性樹脂を用いたレジンコンクリート７６が打設されている。レジンコンクリート７６は樹脂と触媒による重合反応によって高い結合力で短時間に硬化する。トンネルに圧縮力が作用しても、レジンコンクリート７６が押圧部７２及び押圧部７４より押圧されることで圧縮力に対抗することができる。

また、一般セグメント６と連結セグメント９とは、対向する端部のトンネル内側部分が鉄筋７７により接続されている。
一般セグメント６と連結セグメント９との間であって、調節板７１及び調節板７３の内側部分には、鉄筋７７のかぶり厚が充分となるようにコンクリート２０が打設されている。

以下、一般セグメント６と連結セグメント９との接続方法について説明する。まず、一般セグメント６と連結セグメント９との対向部において、調節板７１及び調節板７３を取り付け、仮留ボルト７５で固定する。
次に、押圧部７２と押圧部７４との間にレジンコンクリート７６を打設する。

次に、一般セグメント６と連結セグメント９との対向部において、対向する端部のトンネル内側部分同士を鉄筋７７で接続する。そして、図示しないせん断補強鉄筋を配筋した後、一般セグメント６と連結セグメント９との間にコンクリート２０を打設する。

なお、一般セグメント２と連結セグメント９との接合構造は、一般セグメント６と連結セグメント９との接合構造と同様であるので説明を割愛する。

ここで、本発明により本線トンネル１とランプトンネル５との誤差を吸収する方法について説明する。本線トンネル１とランプトンネル５との間には、トンネル長さ方向の誤差、トンネル幅方向の誤差、鉛直方向の誤差、ローリングによる誤差が生ずる。

本発明において、トンネル長さ方向の誤差については、調節板７１と調節板７３とがトンネル長さ方向にずれることにより調整することができる。また、トンネル幅方向の誤差については、調節板７１と調節板７３との距離が幅方向にずれることにより調整することができる。同様に、鉛直方向の誤差及びローリングによる誤差についても、調節板７１と調節板７３との位置関係により調整することができる。

以上のとおり、本線トンネル１及びランプトンネル５の覆工において、その間の地中を掘削するとともに、上下の一般セグメント２、６の外周側の地中まで掘削して空洞部を形成した後、上下の一般セグメント２、６の間に連結セグメント９をそれぞれ架け渡すことで、シールド機に工夫を必要とせずに、図１に示すように、外圧に強い楕円形状のトンネル合流部を構築することができる。

図７は本発明の第２実施形態に係る一般セグメント６と連結セグメント９との接合部１０の拡大図であり、図８は図７のVIII矢視図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、レジンコンクリート７６を打設する代わりに、押圧部７２と押圧部７４との間に鋼板７８を挟持させている。本実施形態によれば、本線トンネル１及びランプトンネル５とが平行でない場合でも、図９に示すように、挟持させる鋼板７８の枚数をトンネルの長さ方向に徐々に増減させることで水平方向に調整することができる。

なお、以上の実施形態においては、調節板７１を一般セグメント６側に、調節板７３を連結セグメント９側に設けたが、本発明はこれに限らず、調節板７３を一般セグメント６側に、調節板７１を連結セグメント９側に設けてもよい。
また、押圧部７２、７４はあらかじめ調節板７１、７３に設けておいてもよいし、現場で調節板７１、７３に取り付けてもよい。

１ 本線トンネル
２、６ 一般セグメント
４ 切削セグメント
５ 支線トンネル
８ 撤去用セグメント
９ 連結セグメント
７１、７３ 調節板
７２、７４ 押圧部
７６ レジンコンクリート（被圧部材）
７８ 鋼板（被圧部材）

Claims (4)

1. ほぼ平行に掘進される本線トンネル及び支線トンネルの覆工間の地中を掘削して空洞部を形成した後、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの上部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置するとともに、前記本線トンネル及び前記支線トンネルの下部の覆工セグメント間に連結セグメントを配置し、
   前記覆工セグメントと前記連結セグメントとの対向部において、
   対向する一方のセグメントの外周側の端部から他方のセグメントの端部に向けて延在する第１の調節板を設けるとともに、
   前記他方のセグメントの外周側の端部から前記一方のセグメントの端部に向けて延在する第２の調節板を設け、
   前記第１の調節板を前記第２の調節板よりもトンネルの内側に重ねて配置し、
   前記第１の調節板の前記他方のセグメント側の端部に第１の押圧部を設け、
   前記第２の調節板のトンネル内側面であって、前記第１の押圧部よりも前記他方のセグメント側の位置に第２の押圧部を設け、
   前記第１の押圧部と前記第２の押圧部との間に被圧部材を挟持させ、
   その後、前記第１の調節板及び前記第２の調節板よりも内側であって前記一方のセグメントと前記他方のセグメントとの間にコンクリートを打設することを特徴とするトンネルの構築方法。
2. 前記被圧部材は前記第１の押圧部と前記第２の押圧部との間に打設されたレジンコンクリートであることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの構築方法。
3. 前記被圧部材は鋼板であることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの構築方法。
4. 前記覆工セグメントと前記連結セグメントとを鉄筋により接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトンネルの構築方法。

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