JP6108769B2

JP6108769B2 - 地下空間構築方法

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Publication number: JP6108769B2
Application number: JP2012241951A
Authority: JP
Inventors: 克彦高倉; 尚今石; 隆良中村; 大坂　衛; 衛大坂; 森田　泰司; 泰司森田; 与志雄西田; 佳文服部; 伊藤　友一; 友一伊藤; 篤岩下
Original assignee: 大成建設株式会社
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: JP2014091937A

Description

本発明は、地下空間構築方法に関する。

道路トンネルの分岐・合流部や、鉄道トンネル等の駅部分等において、本線トンネルを拡幅して大断面地下構造物を構築する場合には、地表面から立坑を構築して拡幅部の施工を行うのが一般的である。

ところが、新設する地下構造物の深度が深い場合には、立坑等の開削工には手間や費用が嵩む。また、都市部等においては、開削するための用地を確保することができない場合もある。

非開削により大断面地下空間を形成する方法としては、先行トンネルから複数の小断面トンネルを並設して外殻を形成し、この外殻の内部を掘削することにより形成する方法がある。

例えば、特許文献１には、先行トンネルから複数の小断面トンネルを発進させて、計画された大断面地下空間の端部において各小断面トンネルを折り返させることで地山を囲繞し、複数の小断面トンネルで囲繞された地山を掘削することで大断面地下空間を形成する地中構造物の構築方法が開示されている。

特許第４５６６９２７号公報

前記特許文献１の地中構造物の構築方法は、複数の小断面トンネルにより地山を囲繞するため、本線トンネルが先行して掘進されている場合等には適用することができなかった。
また、地中構造物の構築後に本線トンネルを施工する場合には、小断面トンネル群を貫通する必要があるため、施工に手間がかかる。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、本線トンネルに干渉することなく、この本線トンネルを包含する地下空間を構築する地下空間構築方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る地下空間構築方法は、本線トンネルの構築前または構築後に前記本線トンネルの軸方向に沿った複数の小断面トンネルを並設し、前記複数の小断面トンネルで囲まれた領域に前記本線トンネルが内包された状態で前記領域を掘削して大断面地下空間を形成する地下空間構築方法であって、前記大断面地下空間の基端から先端に向って小断面トンネル用の掘進機を掘進させる往路掘進工程と、前記大断面地下空間の先端側における前記本線トンネルの断面外の地中において前記掘進機をＵターンさせる先端掘進工程と、前記先端から前記基端に向って前記掘進機を掘進させる復路掘進工程とを備えることを特徴としている。

かかる地下空間構築方法によれば、小断面トンネルを本線トンネルと干渉することがないように形成するため、本線トンネルが先行して構築されている場合であっても、施工が可能である。また、本線トンネルを後施工で構築する場合であっても、小断面トンネルを削孔する必要がないため、施工性に優れている。

前記先端掘進工程では、前記復路掘進工程により形成される小断面トンネルの標高が前記往路掘進工程により形成される小断面トンネルの標高と異なるように傾斜させた状態で掘進し、前記大断面地下空間の中心を通る水平面よりも上側において前記往路掘進工程を行った場合は、前記水平面の上側において前記復路掘進工程を行い、前記水平面の下側において往路掘進工程を行った場合は、前記水平面の下側において復路掘進工程を行うのが望ましい。

かかる地下空間構築方法によれば、小断面トンネルを、大断面地下空間の上半と下半に分けて施工を行うため、小断面トンネルを折り返す際の傾斜を４５°程度以下に抑えることが可能となる。

前記復路掘進工程の後、前記大断面地下空間の基端側における前記本線トンネルの断面外の地中において前記掘進機をＵターンさせる基端掘進工程をさらに備え、前記基端掘進工程の後、再び前記往路掘進工程を行えば、小断面トンネルの連続施工により段取り替え等に要する手間を省略することが可能となる。

前記小断面トンネルをＵターンさせる際に、掘進機の掘進可能曲げ半径を確保する観点からすれば、前記先端掘進工程において前記大断面地下空間の中心を通る鉛直面を前記掘進機が跨ぐように施工を行うのが望ましい。

また、前記先端掘進工程および前記基端掘進工程における前記掘進機によるＵターン開始時の小断面トンネルの中心とＵターン終了時の小断面トンネルの中心との距離が、当該小断面トンネルの最小曲げ半径の２倍以上であれば、より施工性が向上する。

本発明の地下空間構築方法によれば、本線トンネルに干渉することなく、本線トンネルを包含する地下空間を構築することが可能となる。

本発明の実施形態に係る大断面地下空間の断面図である。本実施形態の地下空間構築方法を示すフローチャートである。（ａ）は図１の大断面地下空間の平面図、（ｂ）同側面図である。（ａ）は図３の（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。小断面トンネルの発進部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

本発明の実施形態に係る地下空間構築方法は、図１に示すように、既設の本線トンネルＴ１の軸方向（図１の紙面垂直方向）に沿った複数の小断面トンネルｔ１〜ｔ２５を並設して閉環断面２を形成し、この閉環断面２（複数の小断面トンネルｔ１〜ｔ２５）により囲まれた領域３を掘削することで、本線トンネルＴ１が内包された大断面地下空間１を形成するものである。なお、本線トンネルＴ１は、大断面地下空間１を形成した後に施工してもよい。

本実施形態では、本線トンネルＴ１とアプローチトンネルＴ２との合流部において、本線トンネルＴ１とアプローチトンネルＴ２とを内包するように大断面地下空間１を形成する場合について説明する。

大断面地下空間１は、環状に並設された複数本の小断面トンネルｔ１〜ｔ２５により外殻（閉環断面２）が形成されている。隣り合う小断面トンネル同士は、部分的に重合している。

小断面トンネルｔ１〜ｔ２５は、掘進機が大断面地下空間１（合流部）の前後においてＵターンする（折り返す）ことにより形成されている。つまり、大断面地下空間１となる領域の周囲を掘進機が往復することにより小断面トンネルｔ１〜ｔ２５が形成されている（図３の（ａ）または（ｂ）参照）。

本実施形態では、６台の掘進機（１号機〜６号機）が、それぞれ大断面地下空間１の外周囲において複数回往復することにより、大断面地下空間１の周囲に複数の小断面トンネル（第１トンネルｔ１〜第２５トンネルｔ２５）を並設している。なお、本実施形態では、１台の掘進機で複数の小断面トンネルを形成するので、小断面トンネルの施工上の本数は掘進機と同数の６本であるが、本実施形態では、図１、図４に現れる小断面トンネルの断面毎に異なる符号（ｔ１〜ｔ２５）を付している。大断面地下空間１の外殻（閉環断面２）を形成する小断面トンネルの本数は限定されない。

本実施形態の地下空間の構築方法は、図２に示すように、往路掘進工程Ｓ１と、先端掘進工程Ｓ２と、復路掘進工程Ｓ３と、基端掘進工程Ｓ４と、内部掘削工程Ｓ５とを備えている。

往路掘進工程Ｓ１は、大断面地下空間１の基端１２から先端１１に向って小断面トンネル用の掘進機を掘進させる工程である（図３の（ａ）および（ｂ）参照）。
往路掘進工程Ｓ１において、掘進機は本線トンネルＴ１の軸方向に沿って掘進させる。

先端掘進工程Ｓ２は、往路掘進工程Ｓ１の後、大断面地下空間１の先端１１側における本線トンネルＴ１の断面外の地中（先端Ｕターン領域４）において掘進機をＵターンさせる工程である（図３の（ａ）および（ｂ）参照）。

先端掘進工程Ｓ２では、復路掘進工程Ｓ３により形成される小断面トンネルの標高が、往路掘進工程Ｓ１において形成された小断面トンネルの標高と異なるように傾斜させた状態で掘進する（図４の（ａ）参照）。
また、掘進機をＵターンさせる際には、大断面地下空間１の中心を通る鉛直面Ｃ_Ｖを掘進機が跨ぐように行う。

なお、往路掘進工程Ｓ１により施工された小断面トンネルｔ１〜ｔ４，ｔ６，ｔ７が、大断面地下空間１（閉環断面２）の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも上側に形成されているので、復路掘進工程Ｓ３により施工する小断面トンネルｔ２０〜ｔ２５が水平面Ｃ_Ｌの上側となるように掘進機をＵターンさせる。
逆に、往路掘進工程Ｓ１により施工された小断面トンネルｔ８〜ｔ１３が、大断面地下空間１（閉環断面２）の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも下側に形成されているので、復路掘進工程Ｓ３により施工する小断面トンネルｔ１４〜ｔ１９が水平面Ｃ_Ｌの下側となるように掘進機をＵターンさせる。

先端掘進工程Ｓ２では、小断面トンネルｔ１〜ｔ２５が既設トンネル（本線トンネルＴ１およびアプローチトンネルＴ２）と接触することがなく、かつ、小断面トンネルｔ１〜ｔ２５同士が接触することがないように、大断面地下空間１の先端から離れた位置においてＵターンを開始する。

なお、掘進機は、図４の（ａ）に示すように、Ｕターン開始時の小断面トンネル（例えば第１トンネルｔ１）の中心とＵターン終了時の小断面トンネル（例えば第２０トンネル）の中心との距離Ｌが、当該小断面トンネルの最小曲げ半径の２倍以上となるように掘進する。

また、掘進機のＵターン開始時およびＵターン終了時の位置は、必要に応じて閉環断面２の中心から放射線上に移動させることで、小断面トンネル同士の干渉を防止する。つまり、Ｕターンの始点および終点は、必ずしも閉環断面２上に配置されていない。

また、小断面トンネルのＵターンのルート同士が重なる場合には、トンネル軸方向（図３において左右方向）で前後にずらすことで、小断面トンネル同士が干渉することを防止する。

復路掘進工程Ｓ３は、先端掘進工程Ｓ２の後、大断面地下空間１の先端１１から基端１２に向って掘進機を掘進させる工程である（図３の（ａ）および（ｂ）参照）。
復路掘進工程Ｓ３においては、本線トンネルＴ１の軸方向に沿って掘進機を掘進させる。

基端掘進工程Ｓ４は、復路掘進工程Ｓ３の後、大断面地下空間１の基端１２側における本線トンネルＴ１の断面外の地中（基端Ｕターン領域５）において掘進機をＵターンさせる工程である（図３の（ａ）および（ｂ）参照）。

基端掘進工程Ｓ４では、先端掘進工程Ｓ２と同様に、復路掘進工程Ｓ３により形成される小断面トンネルの標高が、往路掘進工程により形成された小断面トンネルの標高と異なるように傾斜させた状態で掘進する（図４の（ｂ）参照）。
また、掘進機をＵターンさせる際には、大断面地下空間１の中心を通る鉛直面Ｃ_Ｖを掘進機が跨ぐように行う。

また、復路掘進工程Ｓ３により施工された小断面トンネルｔ２１〜ｔ２３，ｔ２５が、閉環断面２の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも上側に形成されているので、往路掘進工程Ｓ１により施工する小断面トンネルｔ１，ｔ４〜ｔ６が水平面Ｃ_Ｌの上側となるように、掘進機をＵターンさせる。
逆に、復路掘進工程Ｓ３により施工された小断面トンネルｔ１５，ｔ１６，ｔ１８が、閉環断面２の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも下側に形成されているので、往路掘進工程Ｓ１により施工する小断面トンネルｔ８，ｔ１０，ｔ１２が水平面Ｃ_Ｌの下側となるように、掘進機をＵターンさせる。

基端掘進工程Ｓ４では、小断面トンネルが、既設トンネル（本線トンネルＴ１およびアプローチトンネルＴ２）と接触することがなく、かつ、小断面トンネル同士が接触することがないように、大断面地下空間１の基端から離れた位置においてＵターンを開始する。

なお、掘進機は、Ｕターン開始時の小断面トンネル（例えば、第２１トンネルｔ２１）の中心とＵターン終了時の小断面トンネル（例えば、第１トンネルｔ１）の中心との距離Ｌが、当該小断面トンネルの最小曲げ半径の２倍以上となるように掘進する。

また、掘進機のＵターン開始時およびＵターン終了時の位置は、図４の（ｂ）に示すように、必要に応じて閉環断面２の中心から放射線上に移動させることで、小断面トンネル同士の干渉を防止する。つまり、Ｕターンの始点および終点は、必ずしも閉環断面上に配置されていない。

基端掘進工程Ｓ４の後、再び往路掘進工程Ｓ１、先端掘進工程Ｓ２および復路掘進工程Ｓ３を実施して、掘進機を２往復させる。なお、掘進機の往復回数は限定されるものではない。

内部掘削工程Ｓ５は、小断面トンネルｔ１〜ｔ２５で囲まれた領域３の内部を掘削して、大断面地下空間１を形成する工程である（図１参照）。

内部掘削工程Ｓ５では、大断面地下空間１の両端に対応する位置に凍結工法等の地盤改良を行い、その内側に褄壁を構築した状態で、領域３の掘削を行う。なお、大断面地下空間１の褄部の構成は限定されるものではない。

次に、本実施形態における各掘進機の掘進ルートについて説明する。
本実施形態では、６台の掘進機（１号機〜６号機）を利用する。
なお、大断面地下空間１は、図１に示すように、頂点から左回りに第１小断面トンネルｔ１〜第２５小断面トンネルｔ２５が並設されている。

１号機は、水平面Ｃ_Ｌより上側において、第２小断面トンネルｔ２、第２１小断面トンネルｔ２１、第１小断面トンネルｔ１および第２０小断面トンネルｔ２０を形成するための掘進機である。

１号機は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも上側において、第２小断面トンネルｔ２を形成する（往路掘進工程Ｓ１）。

第２小断面トンネルｔ２が大断面地下空間１の先端に到達したら、１号機を閉環断面２の外側にオフセットさせ、その後、大断面地下空間１の奥側（先端の外側）の地中（先端Ｕターン領域４）において、１号機をＵターンさせ、第２小断面トンネルｔ２と第２１小断面トンネルｔ２１とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（先端掘進工程Ｓ２）。１号機は、下り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

１号機をＵターンさせたら、１号機の中心を閉環断面２の中心線上に位置させた後、第２１小断面トンネルｔ２１を形成する（復路掘進工程Ｓ３）。

そして、第２１小断面トンネルｔ２１が、大断面地下空間１の基端１２に到達したら、大断面地下空間１の手前側（基端の外側）の地中（基端Ｕターン領域５）において、１号機をＵターンさせ、第２１小断面トンネルｔ２１と第１小断面トンネルｔ１とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（基端掘進工程Ｓ４）。１号機は、上り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

１号機をＵターンさせたら、１号機を第２小断面トンネルｔ２に近づけて、１号機の中心を閉環断面２の中心線上であって、第２小断面トンネルｔ２に隣接した位置において、第２小断面トンネルの一部を削りながら、第１小断面トンネルｔ１を形成する（往路掘進工程Ｓ１）。

第１小断面トンネルｔ１が、大断面地下空間１の先端１１に到達したら、１号機を閉環断面２の外側にオフセットさせ、その後、大断面地下空間１の奥側（先端の外側）の地中（先端Ｕターン領域４）において、１号機をＵターンさせ、第１小断面トンネルｔ１と第２０小断面トンネルｔ２０とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（先端掘進工程Ｓ２）。１号機は、下り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

１号機をＵターンさせたら、１号機を第２１小断面トンネルｔ２１に近づけて、１号機の中心を閉環断面２の中心線上に位置させた後、第２１小断面トンネルｔ２１に隣接した位置において第２１小断面トンネルｔ２１の一部を削りながら第２０トンネルｔ２０を形成する（復路掘進工程Ｓ３）。
そして、第２０トンネルｔ２０の掘進が大断面地下空間１の基端１２に到達したら、１号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）に示すように、１号機のＵターンルートｔ２→ｔ２１とｔ１→ｔ２０は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ２→ｔ２１とｔ１→ｔ２０は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

同様に、水平面Ｃ_Ｌより上側において、２号機により第７小断面トンネルｔ７、第２５小断面トンネルｔ２５、第６小断面トンネルｔ６、第２４小断面トンネルｔ２４を形成する。

２号機は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも上側において、第７小断面トンネルｔ７、第２５小断面トンネルｔ２５、第６小断面トンネルｔ６、第２４小断面トンネルｔ２４の順に形成する。第２５小断面トンネルｔ２５は、第１小断面トンネルｔ１に隣接した位置に形成する。
第２４小断面トンネルｔ２４の掘進が大断面地下空間１の基端１２に到達したら、２号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、２号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ７→ｔ２５、ｔ６→ｔ２４、図４の（ｂ）のｔ２５→ｔ６）は、１号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ２→ｔ２１、ｔ１→ｔ２０、図４の（ｂ）のｔ２１→ｔ１）と断面視で重なる。そのため、２号機は、１号機のＵターンルートよりも大断面地下空間１の両端１１，１２から離れた位置でＵターンさせる。

また、図４の（ａ）に示すように、２号機のＵターンルートｔ７→ｔ２５とｔ６→ｔ２４は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ７→ｔ２５とｔ６→ｔ２４は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

同様に、水平面Ｃ_Ｌより上側において、３号機により第３小断面トンネルｔ３、第２３小断面トンネルｔ２３、第４小断面トンネルｔ４、第２２小断面トンネルｔ２２、第５小断面トンネルｔ５を形成する。

３号機は、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも上側において、第３小断面トンネルｔ３、第２３小断面トンネルｔ２３、第４小断面トンネルｔ４、第２２小断面トンネルｔ２２の順に形成した後、大断面地下空間１の手前側（基端１２の外側）の地中（基端Ｕターン領域５）においてＵターンして、第５小断面トンネルｔ５を形成する。
第５小断面トンネルｔ５の掘進が大断面地下空間１の先端１１に到達したら、３号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、３号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ３→ｔ２３、ｔ４→ｔ２２、図４の（ｂ）のｔ２３→ｔ４、ｔ２２→ｔ５）は、１号機および２号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ２→ｔ２１、ｔ１→ｔ２０、ｔ７→ｔ２５、ｔ６→ｔ２４、図４の（ｂ）のｔ２１→ｔ１、ｔ２５→ｔ６）と断面視で重なる。そのため、３号機は、１号機及び２号機のＵターンルートよりも大断面地下空間１の両端１１，１２から離れた位置でＵターンさせる。

また、図４の（ａ）に示すように、３号機のＵターンルートｔ３→ｔ２３とｔ４→ｔ２２は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ３→ｔ２３とｔ４→ｔ２２は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

４号機は、水平面Ｃ_Ｌより下側において、第１３小断面トンネルｔ１３、第１８小断面トンネルｔ１８、第１２小断面トンネルｔ１２および第１９小断面トンネルｔ１９を形成するための掘進機である。

４号機は、図５の（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも下側において、第１３小断面トンネルｔ１３を形成する（往路掘進工程Ｓ１）。

第１３トンネルｔ１３が大断面地下空間１の先端１１に到達したら、４号機を閉環断面２の外側にオフセットさせ、その後、大断面地下空間１の奥側（先端の外側）の地中（先端Ｕターン領域４）において、４号機をＵターンさせ、第１３小断面トンネルｔ１３と第１８小断面トンネルｔ１８とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（先端掘進工程Ｓ２）。４号機は、上り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

４号機をＵターンさせたら、４号機の中心を閉環断面２の中心線上に位置させた後、第１８小断面トンネルｔ１８を形成する（復路掘進工程Ｓ３）。

そして、第１８小断面トンネルｔ１８が、大断面地下空間の基端１２に到達したら、４号機を閉環断面２の外側にオフセットさせ、その後、大断面地下空間１の手前側（基端１２の外側）の地中（基端Ｕターン領域５）において、４号機をＵターンさせ、第１８小断面トンネルｔ１８と第１２小断面トンネルｔ１２とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（基端掘進工程Ｓ４）。４号機は、下り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

４号機をＵターンさせたら、４号機を第１３小断面トンネルｔ１３に近づけて、４号機の中心を閉環断面２の中心線上に位置させた後、第１３小断面トンネルｔ１３に隣接した位置において第１３小断面トンネルの一部を削りながら、第１２トンネルｔ１２を形成する（往路掘進工程Ｓ１）。

第１２トンネルｔ１２が、大断面地下空間１の先端１１に到達したら、４号機を閉環断面２の外側にオフセットさせ、その後、大断面地下空間１の奥側（先端１１の外側）の地中（先端Ｕターン領域４）において、４号機をＵターンさせ、第１２小断面トンネルｔ１２と第１９小断面トンネルｔ１９とをつなぐＵ字状のトンネルを形成する（先端掘進工程Ｓ２）。４号機は、上り勾配で掘進させ、小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径によりＵターンさせる。

４号機をＵターンさせたら、４号機を第１８小断面トンネルｔ１８に近づけて、４号機の中心を閉環断面２の中心線上に位置させた後、第１８小断面トンネルｔ１８に隣接した位置において第１８小断面トンネルｔ１８の一部を削りながら第１９トンネルｔ１９を形成する（復路掘進工程Ｓ３）。
そして、第１９トンネルｔ１９の掘進が大断面地下空間１の基端１２に到達したら、４号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）に示すように、４号機のＵターンルートｔ１３→ｔ１８とｔ１２→ｔ１９は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ１３→ｔ１８とｔ１２→ｔ１９は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

同様に、水平面Ｃ_Ｌより下側において、５号機により第１４小断面トンネルｔ１４、第８小断面トンネルｔ８、第１５小断面トンネルｔ１５、第９小断面トンネルｔ９を形成する。

５号機は、図５の（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも下側において、第１４小断面トンネルｔ１４、第８小断面トンネルｔ８、第１５小断面トンネルｔ１５、第９小断面トンネルｔ９の順に形成する。
第９小断面トンネルｔ９の掘進が大断面地下空間１の基端１２に到達したら、５号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、５号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ１４→ｔ８、ｔ１５→ｔ９、図４の（ｂ）のｔ８→ｔ１５）は、４号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ１３→ｔ１８、ｔ１２→ｔ１９、図４の（ｂ）のｔ１８→ｔ１２）と断面視で重なる。そのため、５号機は、４号機のＵターンルートよりも大断面地下空間１の両端１１，１２から離れた位置でＵターンさせる。

また、図４の（ａ）に示すように、５号機のＵターンルートｔ１４→ｔ８とｔ１５→ｔ９は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ１４→ｔ８とｔ１５→ｔ９は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

同様に、水平面Ｃ_Ｌより下側において、６号機により第１１小断面トンネルｔ１１、第１６小断面トンネルｔ１６、第１０小断面トンネルｔ１０、第１７小断面トンネルｔ１７を形成する。

６号機は、図５の（ｂ）に示すように、アプローチトンネルＴ２の壁面から掘進を開始し、本線トンネルＴ１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌよりも下側において、第１１小断面トンネルｔ１１、第１６小断面トンネルｔ１６、第１０小断面トンネルｔ１０、第１７小断面トンネルｔ１７の順に形成する。
第１７小断面トンネルｔ１７の掘進が大断面地下空間１の基端１２に到達したら、６号機を回収あるいは地中に残置する。

図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、６号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ１１→ｔ１６、ｔ１０→ｔ１７、図４の（ｂ）のｔ１６→ｔ１０）は、４号機および５号機のＵターンルート（図４の（ａ）のｔ１３→ｔ１８、ｔ１２→ｔ１９、ｔ１４→ｔ８、ｔ１５→ｔ９、図４の（ｂ）のｔ１８→ｔ１２、ｔ８→ｔ１５）と断面視で重なる。そのため、６号機は、４号機及び５号機のＵターンルートよりも大断面地下空間１の両端１１，１２から離れた位置でＵターンさせる。

また、図４の（ａ）に示すように、５号機のＵターンルートｔ１１→ｔ１６とｔ１０→ｔ１７は断面視で重なる。そのため、Ｕターンルートｔ１１→ｔ１６とｔ１０→ｔ１７は、互いに離れた位置でＵターンさせる。

本実施形態の地下空間構築方法によれば、非開削によりトンネルの分岐・合流部等の大断面地下空間を施工することができる。そのため、地上部での用地確保等に要する手間や費用を削減することができる。また、深度が深いトンネルであっても、分岐・合流部の施工を行うことが可能である。

小断面トンネルｔ１〜ｔ２５を本線トンネルＴ１と干渉することがないように形成するため、既設の本線トンネルＴ１の周囲に施工することができる。

また、小断面トンネルｔ１〜ｔ２５を、大断面地下空間１の上半と下半に分けて施工を行うため、小断面トンネルｔ１〜２５を折り返す際（Ｕターンする際）の傾斜を４５°程度以下に抑えることが可能となる。そのため、内部での移動や資材の搬送等が比較的容易である。

掘進機を複数回往復させて、小断面トンネルを連続的に施工することで、段取り替え等に要する手間や費用を省略することができる。

小断面トンネルの最小曲げ半径以上の半径により掘進機をＵターンさせることが可能となるように小断面トンネルを配置しているため、施工性に優れている。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、既設の本線トンネルＴ１を包含した状態で大断面地下空間１を形成する場合について説明したが、本線トンネルＴ１は、後施工により形成してもよい。なお、後施工により本線トンネルＴ１を施工する場合であっても、小断面トンネルは本線トンネルＴ１と干渉することがないように施工するため、本線トンネルＴ１の施工時に小断面トンネルを切削する必要がない。

前記実施形態では、複数本の小断面トンネルを断面視で円形状に配設することとしたが、小断面トンネルの配置は限定されるものではない。
また、小断面トンネルの施工順序は限定されるものではない。

また、大断面地下空間１は、必ずしも本線トンネルＴ１とアプローチトンネルＴ２との２本のトンネルを包含している必要はない。本線トンネルＴ１のみを包含していてもよいし、必要に応じて３本以上のトンネルを包含していてもよい。

同一の掘進機により形成される往路小断面トンネルと復路小断面トンネルは、平行に形成されていてもよい。

また、掘進機をＵターンする際に、掘進機は必ずしも大断面地下空間１の中心を通る鉛直面Ｃ_Ｖを横断する必要はない。
また、掘進機は、Ｕターンする際に、大断面地下空間１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌを横断させてもよい。

また、前記実施形態では、大断面地下空間１の中心を通る水平面Ｃ_Ｌの上下で掘進機の掘進ルートを設定したが、掘進機は、大断面地下空間１の中心を通る鉛直面Ｃ_Ｖの左右で掘進ルートを設定してもよい。

隣接する小断面トンネル同士の間に連絡口を形成して互いに接続することで、移動距離を短くしてもよい。こうすることで、掘進機の回収や各資材の搬送を簡易に行うことができる。特に、同一の掘進機で形成した小断面トンネル同士の間（１号機であれば第１小断面トンネルｔ１と第二小断面トンネルｔ２との間や第２０小断面トンネルｔ２０と第２１小断面トンネルｔ２１との間）を連通させれば、掘進機で組み立てるセグメント等の資材を効率よく運搬することができる。

前記実施形態では、大断面地下空間１の基端１２側から全ての掘進機を発進させるものとしたが、掘進機は、基端１２側と先端１１側との両方から発進させてもよい。また、本線トンネルが先行して掘進されている場合には、本線トンネルから発進させてもよい。

１大断面地下空間
１１先端
１２基端
２閉環断面
３領域
Ｔ１本線トンネル
ｔ１〜ｔ２５小断面トンネル

Claims

本線トンネルの構築前または構築後に前記本線トンネルの軸方向に沿った複数の小断面トンネルを並設し、前記複数の小断面トンネルで囲まれた領域に前記本線トンネルが内包された状態で前記領域を掘削して大断面地下空間を形成する地下空間構築方法であって、
前記大断面地下空間の基端から先端に向って小断面トンネル用の掘進機を掘進させる往路掘進工程と、
前記大断面地下空間の先端側における前記本線トンネルの断面外の地中において前記掘進機をＵターンさせる先端掘進工程と、
前記先端から前記基端に向って前記掘進機を掘進させる復路掘進工程と、を備えることを特徴とする、地下空間構築方法。
前記先端掘進工程では、前記復路掘進工程により形成される小断面トンネルの標高が前記往路掘進工程により形成される小断面トンネルの標高と異なるように傾斜させた状態で掘進し、
前記大断面地下空間の中心を通る水平面よりも上側において前記往路掘進工程を行った場合は、前記水平面の上側において前記復路掘進工程を行い、
前記水平面の下側において往路掘進工程を行った場合は、前記水平面の下側において復路掘進工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載の地下空間構築方法。
前記復路掘進工程の後、前記大断面地下空間の基端側における前記本線トンネルの断面外の地中において前記掘進機をＵターンさせる基端掘進工程をさらに備え、
前記基端掘進工程の後、再び前記往路掘進工程を行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の地下空間構築方法。
前記先端掘進工程では、前記大断面地下空間の中心を通る鉛直面を前記掘進機が跨ぐことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地下空間構築方法。
前記先端掘進工程および前記基端掘進工程において、前記掘進機によるＵターン開始時の小断面トンネルの中心とＵターン終了時の小断面トンネルの中心との距離が、当該小断面トンネルの最小曲げ半径の２倍以上であることを特徴とする、請求項３に記載の地下空間構築方法。