JP6425010B2 - Large cross section tunnel structure and method for constructing the same - Google Patents
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Description
本発明は、主としてシールドトンネルの分岐合流部の構築に適用される大断面トンネル構造及びその構築方法に関する。 The present invention relates to a large cross section tunnel structure mainly applied to construction of a junction of a shield tunnel and a construction method thereof.
シールド工法でトンネル掘削を行うにあたっては、シールドトンネルの分岐合流部、典型的には本線トンネルとランプトンネルとの接合箇所における分岐合流部でトンネル断面を拡幅する必要がある。 In tunneling by shield method, it is necessary to widen the cross section of the tunnel at the junction of the shield tunnel, typically at the junction of the main tunnel and the ramp tunnel.
トンネルの分岐合流部は、道路トンネルであれば、幅が20mを上回る大断面となることも多く、直径が15mを超えるシールドマシンも製作されるようになってきたとはいえ、分岐合流部という限られた区間をシールドマシンで全断面掘削することは現実的ではない。 In the case of road tunnels, the junctions and junctions of tunnels often have large cross sections exceeding 20 m in width, and even though shield machines exceeding 15 m in diameter have come to be manufactured, the junctions and junctions are limited. It is not realistic to excavate the entire section with a shield machine.
このような状況下、シールドトンネルの断面を拡幅する工法として、パイプルーフと呼ばれる直線状又は曲線状のパイプを支保工として既設のシールドトンネルを拡張し、あるいは2つのシールドトンネルを一体化するパイプルーフ工法(特許文献1)や、ルーフシールドと呼ばれる小径のシールドトンネルを、本体のシールドトンネルにおける分岐合流部を取り囲むようにそのトンネル軸線方向に沿って複数本配置し、それらを周方向に相互連結した後、その内側領域を掘削する小断面シールド工法(特許文献2)が開発されている。 Under such circumstances, as a method of widening the cross section of the shield tunnel, a pipe roof is used to support a straight or curved pipe called a pipe roof to extend an existing shield tunnel or to integrate two shield tunnels. A plurality of small diameter shield tunnels called a construction method (Patent Document 1) or a roof shield are arranged along the tunnel axis direction so as to surround the junction of the main shield tunnel, and they are interconnected in the circumferential direction After that, a small cross section shield method (Patent Document 2) has been developed to excavate the inner region.
これらの工法はいずれも、シールドトンネルの断面拡幅工法として実績があるが、パイプルーフ工法では、パイプルーフで囲まれた内側領域を掘削しながら外殻と呼ばれる拡幅部の躯体を構築する関係上、出水が生じたり応力開放に伴って地盤に変状が生じたりする傾向があり、これを防止しようとすると、パイプループの設置スパンを短くせねばならず、施工能率の低下が懸念される。 Although all these methods have been proven as shield tunnel cross-sectional widening methods, in the case of the pipe roof method, in order to construct the frame of the wide part called outer shell while excavating the inner region surrounded by the pipe roof, There is a tendency for a flood to occur or deformation of the ground with stress release, and in order to prevent this, the installation span of the pipe loop must be shortened, and there is a concern that the construction efficiency may be reduced.
また、小断面シールド工法は、複数本のルーフシールドを周方向に相互連結する形で外殻を構築した後、該外殻の内側領域を掘削するため、掘削時の作業安定性は高いものの、ルーフシールドを周方向に連結するには、各ルーフシールドを切り開く必要があるため、拡幅部の径が大きい場合、ルーフシールドの本数も多くなってそれらの切り開き作業が増大し、その結果、薬液注入や凍結といった止水作業が膨大になるという問題を生じていた。 In addition, although the small cross section shield method constructs the outer shell by interconnecting a plurality of roof shields in the circumferential direction and then excavates the inner region of the outer shell, the work stability at the time of excavation is high, In order to connect the roof shields in the circumferential direction, it is necessary to cut open each roof shield, so when the diameter of the widening portion is large, the number of roof shields also increases and their cutting work increases, resulting in chemical injection The problem is that water blocking work such as freezing and the like becomes huge.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、外殻の先行構築による内部掘削時の作業安定性を確保しつつ、シールドトンネルを切り開く際の作業負担を軽減可能な大断面トンネル構造及びその構築方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and it is a large cross-section tunnel structure capable of reducing the work load at the time of cutting a shield tunnel while securing the work stability at the time of internal excavation by preceding construction of the outer shell. And it aims at providing the construction method.
上記目的を達成するため、本発明に係る大断面トンネル構造は請求項1に記載したように、円筒状シールドトンネルをその円筒中心軸線がトンネル軸線とほぼ平行になるようにかつ該トンネル軸線に沿って列状となるように複数配置し、前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に鉄筋コンクリート躯体を構築するとともに前記複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に前記鉄筋コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して外殻としたものである。
In order to achieve the above object, according to the large cross section tunnel structure according to the present invention, as described in
また、本発明に係る大断面トンネル構造は請求項2に記載したように、円筒状シールドトンネルをその円筒中心軸線がトンネル軸線とほぼ平行になるようにかつ該トンネル軸線に沿って列状となるように複数配置し、前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に該円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに合成構造を形成するコンクリート躯体を構築するとともに前記複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に前記コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して外殻としたものである。
In the large cross-section tunnel structure according to the present invention, as described in
また、本発明に係る大断面トンネル構造は、前記複数の円筒状シールドトンネルの径を前記トンネル軸線に沿って変化させたものである。 In the large cross section tunnel structure according to the present invention, diameters of the plurality of cylindrical shield tunnels are changed along the tunnel axis.
また、本発明に係る大断面トンネル構造は、前記外殻で囲まれたトンネル内空間に本線トンネルとランプトンネルとの分岐合流部を設けたものである。 Further, in the large cross section tunnel structure according to the present invention, a branch and junction portion of a main tunnel and a lamp tunnel is provided in a space in the tunnel surrounded by the outer shell.
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項5に記載したように、矩形シールドマシンを、その横断面における長手方向と短手方向がそれぞれ大断面トンネルのトンネル軸線方向とそれに直交する方向にほぼ一致するように姿勢保持して該大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにそのトンネル軸線回りに周回させることにより円筒状シールドトンネルを構築し、
該周回工程を前記トンネル軸線方向に沿って繰り返すことにより該トンネル軸線に沿って前記円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、
前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に鉄筋コンクリート躯体を構築するとともに、該複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの対向部位が切除され該対向部位間に拡がる地山が掘削除去されてなる連通空間に前記鉄筋コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して前記大断面トンネルの外殻とし、
該外殻の内側に拡がる地山を掘削除去するものである。
In the method for constructing a large cross section tunnel according to the present invention, as described in claim 5, in the rectangular shield machine, the longitudinal direction and the short side direction in the cross section are orthogonal to the tunnel axial direction of the large cross section tunnel respectively. A cylindrical shield tunnel is constructed by maintaining the posture substantially in line with the direction and making it orbit around the tunnel axis so as to surround the planned construction area of the large cross section tunnel,
A plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row along the tunnel axis by repeating the winding process along the tunnel axis direction,
A reinforced concrete frame is constructed in each internal space of the plurality of cylindrical shield tunnels, and the opposing portions of two cylindrical shield tunnels adjacent to each other among the plurality of cylindrical shield tunnels are cut off and expanded between the opposing portions In the communication space where the ground is excavated and removed, a connecting reinforced concrete frame is constructed in a form to be continuous with the reinforced concrete frame, and the outer shell of the large cross section tunnel,
The ground which spreads to the inside of the outer shell is excavated and removed.
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項6に記載したように、矩形シールドマシンを、その横断面における長手方向と短手方向がそれぞれ大断面トンネルのトンネル軸線方向とそれに直交する方向にほぼ一致するように姿勢保持して該大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにそのトンネル軸線回りに周回させることにより円筒状シールドトンネルを構築し、
該周回工程を前記トンネル軸線方向に沿って繰り返すことにより該トンネル軸線に沿って前記円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、
前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に該円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに合成構造を形成するコンクリート躯体を構築するとともに、該複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの対向部位が切除され該対向部位間に拡がる地山が掘削除去されてなる連通空間に前記コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して前記大断面トンネルの外殻とし、
該外殻の内側に拡がる地山を掘削除去するものである。
In the method for constructing a large cross section tunnel according to the present invention, as described in
A plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row along the tunnel axis by repeating the winding process along the tunnel axis direction,
A concrete casing is formed in each inner space of the plurality of cylindrical shield tunnels to form a composite structure together with the steel segments constituting the cylindrical shield tunnel, and two of the plurality of cylindrical shield tunnels are adjacent to each other A connecting reinforced concrete frame is constructed in a continuous space with the concrete body in a communication space formed by excavating and removing the ground part extending between the opposite parts of the two cylindrical shield tunnels, and the outside of the large cross section tunnel And
The ground which spreads to the inside of the outer shell is excavated and removed.
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記トンネル軸線と平行に導坑を先行形成し、該導坑の内部空間を前記矩形シールドマシンを発進到達させるための発進到達エリアとするか又は前記導坑の一部を前記トンネル軸線に沿って切除するとともにその背後に拡がる地山を掘削除去することで作業空間を形成して該作業空間を前記発進到達エリアとするものである。 Further, in the method of constructing a large cross-section tunnel according to the present invention, is it possible to form in advance a tunnel in parallel with the tunnel axis and to make the inner space of the tunnel a start reaching area for starting and reaching the rectangular shield machine? Alternatively, a work space is formed by excising and removing a part of the guide hole along the tunnel axis and excavating and removing a ground extending behind the tunnel and making the work space the start arrival area.
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記周回工程において、前記発進到達エリアに元押しジャッキを設置して該元押しジャッキで前記矩形シールドマシン及びその後続のセグメント列を押し出すものである。 Further, in the method of constructing a large cross section tunnel according to the present invention, in the winding step, a main push jack is installed in the start reaching area, and the rectangular shield machine and the subsequent segment row are pushed out by the main push jack. is there.
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記鉄筋コンクリート躯体を構築する場合において、前記発進到達エリアで前記セグメント列を構成する各セグメントに鉄筋を先付けするものである。 Further, in the method of constructing a large cross section tunnel according to the present invention, when constructing the reinforced concrete frame, reinforcing bars are attached in advance to each of the segments constituting the segment row in the start reaching area.
第1の発明に係る大断面トンネル構造においては、円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、該複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に鉄筋コンクリート躯体を構築するとともに、該鉄筋コンクリート躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して外殻とする。 In the large cross section tunnel structure according to the first invention, a plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row, and a reinforced concrete frame is constructed in each internal space of the plurality of cylindrical shield tunnels, and made continuous with the reinforced concrete frame. In the form, a connecting reinforced concrete frame is constructed as an outer shell between two cylindrical shield tunnels adjacent to each other.
また、第2の発明に係る大断面トンネル構造においては、円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、該複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間にコンクリート躯体を構築するとともに、該コンクリート躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して外殻とする。ここで、コンクリート躯体は、円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに、コンクリート充填鋼管と同様の合成構造を形成する。 In the large cross section tunnel structure according to the second aspect of the present invention, a plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row, and a concrete body is constructed in each inner space of the plurality of cylindrical shield tunnels. A connecting reinforced concrete frame is constructed as an outer shell between two cylindrical shield tunnels adjacent to each other in a continuous form. Here, the concrete body forms a composite structure similar to that of the concrete-filled steel pipe together with the steel segments that constitute the cylindrical shield tunnel.
また、第3及び第4の発明に係る大断面トンネルの構築方法においては、まず、矩形シールドマシンを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにそのトンネル軸線回りに周回させることで円筒状シールドトンネルを構築するとともに、その周回工程をトンネル軸線方向に沿って繰り返すことにより、該トンネル軸線に沿って円筒状シールドトンネルを列状に複数配置する。 Further, in the method of constructing the large cross section tunnel according to the third and fourth inventions, first, the rectangular shield machine is wound around the tunnel axis line so as to surround the construction planned area of the large cross section tunnel. By repeating the winding process along the tunnel axis direction, a plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row along the tunnel axis.
次に、第3の発明においては、複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に鉄筋コンクリート躯体を構築するとともに、該鉄筋コンクリート躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して大断面トンネルの外殻とし、第4の発明においては、複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に該円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに合成構造を形成するコンクリート躯体を構築するとともに、該コンクリート躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの間に接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して大断面トンネルの外殻とする。 Next, in the third invention, a reinforced concrete frame is constructed in each of the inner spaces of the plurality of cylindrical shield tunnels, and connection is made between two cylindrical shield tunnels adjacent to each other in a manner to be continuous with the reinforced concrete frame. For the fourth invention, a composite structure is formed together with the steel segments constituting the cylindrical shield tunnel in the inner spaces of a plurality of cylindrical shield tunnels. A concrete reinforced concrete structure is constructed between two cylindrical shield tunnels adjacent to each other so as to construct a concrete structure and to be continuous with the concrete structural body, thereby forming an outer shell of a large cross section tunnel.
このようにすると、外殻を構築するためのシールドトンネルの切り開き作業は、円筒状シールドトンネルの対向部位だけにとどまり、その総延長は、従来の小断面シールド工法と比較すると、同じトンネル区間長に対し、数分の1にまで低減される。 In this way, the operation of cutting the shield tunnel to construct the outer shell remains only at the opposite portion of the cylindrical shield tunnel, and the total extension thereof is the same as the tunnel section length compared to the conventional small cross section shield method. On the other hand, it is reduced to a fraction.
円筒状シールドトンネルを列状に複数配置するにあたり、それらの径をどのように設定するかは任意であって、トンネル軸線に沿って一律とすれば、例えば道路や鉄道用途の本線トンネルを一定長同一断面で構築する際に適した構成となるが、複数の円筒状シールドトンネルの径をトンネル軸線に沿って変化させたならば、それらの本線トンネルを拡幅する場合、例えば、外殻で囲まれたトンネル内空間に本線トンネルとランプトンネルとの分岐合流部を設ける場合に適した構成とすることができる。 In arranging a plurality of cylindrical shield tunnels in a row, how to set their diameter is arbitrary, and if it is made uniform along the tunnel axis, for example, a main line tunnel for road or railway use has a fixed length Although the configuration is suitable for construction with the same cross section, if the diameters of a plurality of cylindrical shield tunnels are changed along the tunnel axis, in the case of widening those main tunnels, for example, they are surrounded by an outer shell The configuration can be made suitable for the case where the main tunnel and the ramp tunnel are provided in the space inside the tunnel.
矩形シールドマシンは、地山を矩形断面状に掘削可能なシールドマシンであれば具体的な構成は任意であって公知のものから適宜選択することが可能であり、テール部でセグメントを組み立てるとともに該セグメントから反力をとって前進するタイプでもよいし、シールドマシン内ではセグメントの組立は行わず、発進側で連結されたセグメントとともに元押しジャッキで前進するいわゆる推進方式タイプでもよい。 The specific configuration of the rectangular shield machine is arbitrary as long as it is a shield machine capable of excavating the ground in a rectangular cross-sectional shape, and can be appropriately selected from known ones. It may be of a type that takes a reaction force from the segment and advances, or may be a so-called propulsion type type in which the assembly of the segment is not performed in the shield machine and the segment connected on the launch side advances with a push jack.
矩形シールドマシンを周回させるにあたり、該矩形シールドマシンをどのように発進到達させるのかは任意であるが、トンネル軸線と平行に導坑を先行形成して該導坑を利用して発進到達エリアを設置するのが典型例となり、その具体的な設置態様としては、
(a) 導坑の内部空間を発進到達エリアとする構成
(b) 導坑の一部をトンネル軸線に沿って切除するとともに、その背後に拡がる地山を掘削除去することで作業空間を形成して該作業空間を発進到達エリアとする構成
の2つの態様に大別される。
It is optional how to launch and reach the rectangular shield machine in rotating the rectangular shield machine, but a guideway is formed in advance in parallel with the tunnel axis and the start reach area is set using the guideway Is a typical example, and as a specific installation mode,
(a) Configuration in which the inner space of the tunnel is used as the arrival area
(b) Two aspects of a configuration in which a work space is formed by excavating and removing a part of the guide hole along the tunnel axis and excavating and removing the ground extending behind it, and using the work space as a start arrival area It is divided roughly.
ここで、大断面トンネルのトンネル内空間に本線トンネルとランプトンネルとの分岐合流部が設けられる場合、(a)の構成にはさらに、
(a-1) 上述の導坑を、本線トンネル及びランプトンネルと並列に構築された作業用トンネルとするとともに、該作業用トンネルの内部空間を発進到達エリアとする構成
(a-2) 上述の導坑を、大断面トンネルの小径側まで延設されてなるランプトンネルとするとともに、該ランプトンネルの内部空間を発進到達エリアとした矩形シールドマシンの発進到達を大断面トンネルの小径側で行う構成
の2つの態様が少なくとも包摂される。ここで、(a-2)では、ランプトンネルは、大断面トンネルの大径側まで延設されていれば足り、本設構造体としては小径側まで延設される必要はないが、導坑として小径側まで延設される場合があり、かかる場合には、該ランプトンネルを利用することで上述した構成が可能となる。なお、上述の構成は、ランプトンネルの内部空間を利用する関係上、大径側寄りの断面位置では適用対象外である。
Here, in the case where the main tunnel and the ramp tunnel are provided in the space in the tunnel of the large cross section tunnel, the configuration of (a) is further
(a-1) A structure in which the above-mentioned tunnel is a working tunnel constructed in parallel with the main tunnel and the ramp tunnel, and the inner space of the working tunnel is a start reaching area
(a-2) The above-mentioned guide hole is a lamp tunnel formed to extend to the small diameter side of a large cross-section tunnel, and the start and arrival of a rectangular shield machine with the inner space of the lamp tunnel as a start arrival area At least two aspects of the configuration performed on the small diameter side of the tunnel are subsumed. Here, in (a-2), it is sufficient for the lamp tunnel to extend to the large diameter side of the large cross section tunnel, and the main structure does not need to extend to the small diameter side. In such a case, the above-described configuration is made possible by using the lamp tunnel. The above-described configuration is not applicable at the cross-sectional position near the large diameter side because of the use of the internal space of the lamp tunnel.
また、(b)の構成にはさらに、
(b-1) 上述の導坑を本線トンネル又はランプトンネルとするとともに、該導坑を一部切除して形成された作業空間を発進到達エリアとする構成
(b-2) 上述の導坑を本線トンネルとするとともに、該導坑を任意の角度位置で一部切除して形成された作業空間を発進到達エリアとした矩形シールドマシンの発進到達を大断面トンネルの小径側で行う構成
の2つの態様が少なくとも包摂される。
Furthermore, in the configuration of (b),
(b-1) A construction in which the above-mentioned guide tunnel is used as a main tunnel or a ramp tunnel, and the work space formed by partially cutting off the guide tunnel is a start arrival area
(b-2) A large cross section of the rectangular shield machine with the above guide channel as a main line tunnel and a working space formed by partially cutting the guide channel at an arbitrary angular position as a start reach area At least two aspects of the configuration performed on the small diameter side of the tunnel are subsumed.
ここで、(b-1)の場合には、本線トンネル及びランプトンネルを取り囲むように矩形シールドマシンを周回させる必要がある関係上、導坑としての本線トンネル又はランプトンネルを切除する部位は、本線トンネルであれば、ランプトンネルと反対側の側方位置、ランプトンネルであれば、本線トンネルと反対側の側方位置となる。 Here, in the case of (b-1), since it is necessary to go around the rectangular shield machine so as to surround the main line tunnel and the lamp tunnel, the site where the main line tunnel or lamp tunnel is cut off as the guide hole is the main line. If it is a tunnel, it will be a side position opposite to the lamp tunnel, and if it is a lamp tunnel, it will be a side position opposite to the main tunnel.
また、(b-2)の場合には、本線トンネルを取り囲むように矩形シールドマシンを周回させれば足りるため、導坑としての本線トンネルを切除する部位は、側方位置に限らず、上方位置、下方位置など任意の角度位置でかまわない。 In the case of (b-2), it is sufficient to turn the rectangular shield machine so as to surround the main tunnel, so the site where the main tunnel as a guide hole is cut is not limited to the side position, but the upper position , Or any angle position such as the lower position.
矩形シールドマシンを発進到達エリアから発進到達させる場合においては、該矩形シールドマシンを周回させる際、発進到達エリアに元押しジャッキを設置して該元押しジャッキで矩形シールドマシン及びその後続のセグメント列を押し出すことで、円筒状シールドトンネルを構築することができる。 When the rectangular shield machine is to start and reach from the start and reach area, when the rectangular shield machine is to be circulated, the main push jack is installed in the start and reach area, and the main shield jack and the rectangular shield machine and its subsequent segment row By extruding, a cylindrical shield tunnel can be constructed.
特に、上記構成においては、上述の発進到達エリアでセグメント列を構成する各セグメントに鉄筋を先付けすることができるため、上述の鉄筋コンクリート躯体を構築する際の配筋作業を大幅に簡略することが可能となる。 In particular, in the above configuration, reinforcing bars can be attached in advance to the segments that make up the segment row in the above-mentioned start reaching area, so that it is possible to greatly simplify the laying work when constructing the above-mentioned reinforced concrete frame. It becomes.
以下、本発明に係る大断面トンネル構造及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a large cross section tunnel structure and a method of constructing the same according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
図1は、本実施形態に係る大断面トンネル構造を示した図である。同図に示すように、本実施形態に係る大断面トンネル構造1は、円筒状シールドトンネル2を、それらの円筒中心軸線が大断面トンネルのトンネル軸線3とほぼ平行になるようにかつ該トンネル軸線に沿って列状となるように複数配置し、該複数の円筒状シールドトンネル2の各内部空間に鉄筋コンクリート躯体としての円筒状RC躯体4aを構築するとともに、該円筒状RC躯体4aと連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネル2,2の間に接続用鉄筋コンクリート躯体としての環状RC躯体4bを構築して外殻5としてある。
FIG. 1 is a view showing a large cross section tunnel structure according to the present embodiment. As shown in the figure, in the large cross
ここで、円筒状シールドトンネル2は、トンネル軸線3に沿ってそれらの径を、同図では左側から右側にかけて大きくなるように変化させてあり、外殻5で囲まれたトンネル内空間6には、本線トンネル7と、大径側(同図右側)に配置されるランプトンネル8との分岐合流部が設けられる。
Here, the
図2は、2つの円筒状RC躯体4a,4aとそれらを接続する環状RC躯体4bとの接続状況を示した縦断面図である。同図でわかるように、環状RC躯体4bは、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネル2,2のうち、それらの対向部位に位置するセグメントを切除することで2つの円筒状RC躯体4a,4aと連続するように一体に形成してある。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the connection between the two
本実施形態に係る大断面トンネル構造1を構築するには、まず、トンネル軸線3に沿って円筒状シールドトンネル2を列状に複数配置するが、かかる複数の円筒状シールドトンネル2については、一台の矩形シールドマシンで一つずつ構築するようにしてもよいし、大断面トンネルの構築予定区間をいくつかの区間に分割し、該区間ごとに個別の矩形シールドマシンで円筒状シールドトンネル2を構築するようにしてもよい。
In order to construct the large cross
円筒状シールドトンネル2を構築するには、まず図3に示すように、先行形成された導坑としての本線トンネル7の側方に拡がる地盤に対し、薬液注入や凍結工法を施すことによって地盤改良ゾーン31を形成する。なお、以下の説明では、円筒状シールドトンネル2のうち、大断面トンネルの大径側、図1では右側に比較的近い位置に配置される円筒状シールドトンネル2から構築を進めるものとする。
In order to construct the
地盤改良ゾーン31が形成されたならば、該地盤改良ゾーンのうち、本線トンネル7の側方に設けられた中央改良ゾーン31aによって止水を確保しつつ、本線トンネル7を構成するセグメントをその側方位置でトンネル軸線3(図1参照)に沿って切除するとともに、その背後に拡がる地山を掘削除去して作業空間を形成し、該作業空間を後述する矩形シールドマシンの発進到達エリア32とする。
Once the
次に、発進到達エリア32に矩形シールドマシン33を据え付け、発進の準備をする。
Next, the
次に、矩形シールドマシン33を発進到達エリア32から発進させ、次いで図4に示すように、地盤改良ゾーン31のうち、中央改良ゾーン31aの上方に延設された上方改良ゾーン31bによって止水を確保しつつ、大断面トンネルの構築予定領域42を取り囲むように大断面トンネルのトンネル軸線3回りに周回させることで、円筒状シールドトンネル2を構築していく。
Next, the
矩形シールドマシン33は、例えば幅が10〜15m程度のものを用いることができる。
For example, a
周回にあたっては、矩形シールドマシン33の横断面における長手方向と短手方向がそれぞれ大断面トンネルのトンネル軸線3の方向とそれに直交する方向にほぼ一致するようにその姿勢を保持しつつ、該矩形シールドマシンのテール部でセグメントを組み立てるとともに、該セグメントから反力をとって前進させるようにすればよい。
In winding, the
図5は、矩形シールドマシン33を発進到達エリア32まで周回させることによって、円筒状シールドトンネル2の構築が終了した様子を示したものである。なお、発進到達エリア32のうち、円筒状シールドトンネル2の背後に残ったスペースには埋め戻し材51を充填しておく。
FIG. 5 shows that the construction of the
以上述べた周回工程をトンネル軸線3の方向に沿って繰り返すことで、該トンネル軸線に沿って円筒状シールドトンネル2を列状に複数配置する。ここで、複数の円筒状シールドトンネル2は、それらの間に環状RC躯体4bを構築する関係上、50cm程度の間隔をおきながら列状に構築する。
By repeating the winding process described above along the direction of the tunnel axis 3, a plurality of
なお、複数の円筒状シールドトンネル2を大断面トンネルの大径側から小径側に向けて順次構築する上述の例では、矩形シールドマシン33は、円筒状シールドトンネル2の構築が一つ終了するごとに、大断面トンネルの小径側へと順次移設するようにすればよい。
In the above example in which a plurality of
一方、構築が完了した円筒状シールドトンネル2から順次、例えば大断面トンネルの大径側に位置する円筒状シールドトンネル2から順次、それらの内部空間に円筒状RC躯体4aを構築するとともに、該円筒状RC躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネル2,2の間に環状RC躯体4bを構築して大断面トンネルの外殻5とする。
On the other hand, a
図6は、円筒状RC躯体4a及び環状RC躯体4bの構築手順を一例として示したものである。同図に示すように、円筒状RC躯体4a及び環状RC躯体4bを構築するには、同図(a)に示すようにまず、2つの円筒状シールドトンネル2,2の対向部位近傍の地山に対し、薬液注入や凍結工法を施すことにより、該対向部位の周囲に地盤改良ゾーン61,61を形成する。
FIG. 6 shows an example of the construction procedure of the
地盤改良ゾーン61,61は、2つの円筒状シールドトンネル2,2の対向部位を外側と内側から取り囲むようにそれぞれ環状に形成する。
The
一方、これと相前後して又は同時に、円筒状シールドトンネル2,2のうち、同図では右側に位置する円筒状シールドトンネル2の内部空間に円筒状RC躯体4aを構築する。ここで、円筒状RC躯体4aは、環状RC躯体4bと後工程で接続する関係上、円筒状シールドトンネル2の内部空間のうち、もう一つの円筒状シールドトンネル2が位置する側に接続スペース62を残した状態で構築する。
On the other hand, in parallel with or simultaneously with this, the cylindrical
次に、同図(b)に示すように、地盤改良ゾーン61によって止水を確保しつつ、円筒状シールドトンネル2,2の対向部位に位置するセグメントを切除するとともに、該対向部位の間に拡がる地山を掘削除去することにより、円筒状シールドトンネル2,2の各内部空間を連通させる環状の連通空間63を形成する。
Next, as shown in the figure (b), while securing water blocking by the
次に同図(c)に示すように、円筒状シールドトンネル2,2のうち、同図では右側に位置する円筒状シールドトンネル2の内部空間のうち、残置されていた接続スペース62には、残りの円筒状RC躯体4aを、連通空間63には環状RC躯体4bを、左側に位置する円筒状シールドトンネル2の内部空間には円筒状RC躯体4aをそれぞれ構築する。
Next, as shown in FIG. 6C, of the
このとき、接続スペース62に構築される円筒状RC躯体4aが既設の円筒状RC躯体4aと一体化するよう、定着筋等を適宜用いるとともに、接続スペース62に構築される円筒状RC躯体4a、環状RC躯体4b及び左側の円筒状RC躯体4aが互いに連続一体化するよう、コンクリート打設を同時に行うのが望ましい。
At this time, while appropriately using fixing bars and the like so that the cylindrical
なお、左側の円筒状シールドトンネル2の内部空間に円筒状RC躯体4aを施工する際には、右側の円筒状シールドトンネル2と同様、接続スペース62(図示せず)を残すようにする。
In addition, when constructing the
このようにして、各円筒状シールドトンネル2の内部空間に円筒状RC躯体4aをそれぞれ構築するとともに、それらと連続させる形で互いに隣り合う円筒状シールドトンネル2,2の間に環状RC躯体4bを構築することで、外殻5の構築が完了したならば、次に、外殻5の内側に拡がる地山を掘削除去することで、外殻5の内側にトンネル内空間6を形成する。
Thus, while constructing the cylindrical
以上説明したように、本実施形態に係る大断面トンネル構造及びその構築方法によれば、外殻5を構築するためのシールドトンネルの切り開き作業は、円筒状シールドトンネル2,2の対向部位だけで足りるため、その総延長は、従来の小断面シールド工法と比較すると、同じ区間長に対し、数分の1まで低減される。
As described above, according to the large cross section tunnel structure and the method of constructing the same according to the present embodiment, the shield tunnel cutting work for constructing the outer shell 5 is performed only at the opposing portions of the
例えば、大断面トンネルの小径側の直径が15m、大径側の直径が30m、区間長が300mの場合、直径3mのルーフシールドを用いた従来の小断面シールド工法では、シールド本数が約16本(15m×π/3)必要になるので、切り開き延長は4,800m(300m×16本)となるのに対し、本実施形態では、矩形シールドマシン33の幅を15mとすると、円筒状シールドトンネル2の平均直径は22.5m((15m+30m)/2)、よって平均周長は70.7m(22.5m×π)、円筒状シールドトンネル2の対向部位の数は19ヶ所(300m/15m−1)であるので、切り開き延長は、1,343m(70.7m×19)にとどまり、従来の小断面シールド工法に比べて、3,456.7mの削減が可能となる。
For example, when the diameter of the small diameter side of the large cross section tunnel is 15 m, the diameter of the large diameter side is 30 m, and the section length is 300 m, the number of shields is about 16 in the conventional small cross section shield method using a 3 m diameter roof shield. Since (15 m × π / 3) is required, the cut-and-open extension is 4,800 m (300 m × 16), whereas in the present embodiment, assuming that the width of the
そのため、薬液注入や凍結といった止水作業も大幅に軽減されることとなり、かくして、外殻5の先行構築による内部掘削時の作業安定性を確保しつつ、シールドトンネルを切り開く際の作業負担を大幅に軽減することができる。 Therefore, the water blocking operation such as chemical solution injection and freezing is also greatly reduced, and thus, while securing the operation stability at the time of the internal excavation by the previous construction of the outer shell 5, the operation load at the time of opening the shield tunnel is significantly increased. Can be reduced.
本実施形態では、外殻5で囲まれたトンネル内空間6に本線トンネル7とランプトンネル8との分岐合流部を設けるようにしたが、大断面トンネル構造の用途は、上述したような分岐合流部に限定されるものではなく、本線トンネル同士の分岐合流部にも適用が可能であるし、そもそも道路トンネルや鉄道トンネルに限定されるものでもなく、例えば地下河川の洪水調節施設を構築する際に本発明を適用することが可能である。
In the present embodiment, the branching and joining portion of the
また、本実施形態では、円筒状シールドトンネル2の径を変化させるようにしたが、本線トンネル7を拡幅する必要がないのであれば、径が同じ円筒状シールドトンネルを列状に複数配置するようにしてもかまわない。
Further, in the present embodiment, the diameter of the
すなわち、本線トンネル等の拡幅対象が存在しない場合であっても、同一径の円筒状シールドトンネルを列状に複数配置することによって大断面のトンネル空間を形成することができるとともに、その際、上述したと同様の作用効果が発揮されることに何ら変わりはない。 That is, even when there is no target for widening such as a main tunnel, a tunnel space with a large cross section can be formed by arranging a plurality of cylindrical shield tunnels of the same diameter in a row, in which case There is no change in that the same effects as those described above are exhibited.
また、本実施形態では、矩形シールドマシン33として、そのテール部でセグメントを組み立てるとともに該セグメントから反力をとって前進するタイプのものを前提としたが、これに代えて、矩形シールドマシン33からエレクターを取り除いたものを本発明の矩形シールドマシンとし、該矩形シールドマシンを、図7に示すように、後続のセグメント列64とともに、発進到達エリア32に設置された元押しジャッキ62で前進駆動されるように構成することが可能である。
Further, in the present embodiment, it is assumed that the
ここで、発進到達エリア32でセグメント列64を構成する各セグメント61に鉄筋63を先付けするようにすれば、円筒状RC躯体4aを構築する際の配筋作業を大幅に簡略することが可能となる。
Here, if reinforcing bars 63 are attached in advance to each
また、本実施形態では、本線トンネル7を導坑とし、その側方位置をトンネル軸線3に沿って切除するとともに、その背後に拡がる地山を掘削除去することで作業空間を形成して該作業空間を矩形シールドマシン33の発進到達エリア32としたが、本線トンネル7に代えて、図8(a)に示すようにランプトンネル8を導坑とし、上述の実施形態と同様に発進到達エリアを32bを設置してもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、これらはいずれも上述した(b-1)に該当する構成であるが、これに代えて、(b-2)に該当する構成、すなわち、図8(b)に示すように本線トンネル7を導坑とし、その一部を任意の角度位置でトンネル軸線3に沿って切除するとともに、その背後に拡がる地山を掘削除去することで作業空間を形成して該作業空間を矩形シールドマシン33の発進到達エリア32cとしてもかまわない。
Also, these are all configurations corresponding to (b-1) described above, but instead, configurations corresponding to (b-2), ie,
かかる構成では、本線トンネル7を周回させれば足りるため、発進到達エリア32cは、同図に示すように側方位置とするほか、上方位置、下方位置あるいは反対側の側方位置など任意の角度位置に設置することができる一方、適用される断面位置は、大断面トンネルの小径側に限定される。
In this configuration, it is sufficient to turn the
また、これらの変形例及び上述の実施形態は、いずれも上述した(b)に該当する構成、すなわち導坑の一部をトンネル軸線に沿って切除するとともに、その背後に拡がる地山を掘削除去することで作業空間を形成して該作業空間を発進到達エリアとする構成であったが、これに代えて、(a)の構成、すなわち導坑の内部空間を発進到達エリアとする構成を採用してもかまわない。 In addition, in these modifications and the above-described embodiment, the configuration corresponding to the above-described (b), that is, excavating and removing the ground that extends behind the excavated part of the tunnel along the tunnel axis Instead of this, the work space is formed as the start arrival area, but instead of this, the construction of (a), ie, the construction where the inner space of the tunnel is used as the start arrival area is adopted. It does not matter.
図9(a)は、本線トンネル7及びランプトンネル8と並列に作業用トンネル91を構築して該作業用トンネルを導坑とし、該作業用トンネルの内部空間から矩形シールドマシン33を発進到達させる構成を示したものであって、上述の(a-1)に該当する。
In FIG. 9 (a), a
また、図9(b)は、大断面トンネルの小径側まで延設されてなるランプトンネル8を導坑とするとともに、該ランプトンネルの内部空間から矩形シールドマシン33を発進到達させる構成を示したものであって、上述の(a-2)に該当する。
Further, FIG. 9 (b) shows a configuration in which the
ランプトンネル8は本来、大断面トンネルの大径側まで延設されていれば足り、本設構造体としては小径側まで延設される必要はないが、導坑として小径側まで延設される場合があり、かかる場合には該ランプトンネルを利用することで上述した構成が可能となる。なお、上述の構成は、ランプトンネル8の内部空間を利用する関係上、大径側寄りの断面位置では適用対象外である。
The
また、本実施形態では、円筒状シールドトンネル2の各内部空間に鉄筋コンクリート躯体としての円筒状RC躯体4aを構築するとともに、該円筒状RC躯体4aと連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネル2,2の間に接続用鉄筋コンクリート躯体としての環状RC躯体4bを構築して外殻5としたが、かかる構成に代えて、図10に示すように、円筒状シールドトンネル2の各内部空間に該円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに合成構造を形成するコンクリート躯体104aを構築するとともに、該コンクリート躯体と連続させる形で、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネル2,2の間に接続用鉄筋コンクリート躯体としての環状RC躯体104bを構築して外殻5としてもかまわない。
Moreover, in the present embodiment, while constructing the cylindrical
この場合、例えば環状RC躯体104bに埋設された鉄筋をコンクリート躯体104aに定着させることにより、環状RC躯体104bとコンクリート躯体104a,104aとの連続一体性を確保するようにする。
In this case, for example, by fixing the reinforcing bars embedded in the
1 大断面トンネル構造
2 円筒状シールドトンネル
3 大断面トンネルのトンネル軸線
4a 円筒状RC躯体(鉄筋コンクリート躯体)
4b 環状RC躯体(接続用鉄筋コンクリート躯体)
5 外殻
6 トンネル内空間
7 本線トンネル
8 ランプトンネル
32,32b,32c 発進到達エリア
33 矩形シールドマシン
61 セグメント
62 元押しジャッキ
63 鉄筋
64 セグメント列
91 作業用トンネル
104a コンクリート躯体
104b 環状RC躯体(接続用鉄筋コンクリート躯体)
1 Large cross
4b Annular RC body (Reinforced concrete body for connection)
Reference Signs List 5
Claims (9)
該周回工程を前記トンネル軸線方向に沿って繰り返すことにより該トンネル軸線に沿って前記円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、
前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に鉄筋コンクリート躯体を構築するとともに、該複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの対向部位が切除され該対向部位間に拡がる地山が掘削除去されてなる連通空間に前記鉄筋コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して前記大断面トンネルの外殻とし、
該外殻の内側に拡がる地山を掘削除去することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。 The rectangular shield machine is held so that the longitudinal direction and the lateral direction in the cross section thereof substantially coincide with the tunnel axis direction of the large cross section tunnel and the direction orthogonal thereto, respectively, to surround the planned area of the large cross section tunnel. Construct a cylindrical shield tunnel by rotating it around its tunnel axis,
A plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row along the tunnel axis by repeating the winding process along the tunnel axis direction,
A reinforced concrete frame is constructed in each internal space of the plurality of cylindrical shield tunnels, and the opposing portions of two cylindrical shield tunnels adjacent to each other among the plurality of cylindrical shield tunnels are cut off and expanded between the opposing portions In the communication space where the ground is excavated and removed, a connecting reinforced concrete frame is constructed in a form to be continuous with the reinforced concrete frame, and the outer shell of the large cross section tunnel,
A method for constructing a large cross section tunnel, comprising excavating and removing a ground extending inside the outer shell.
該周回工程を前記トンネル軸線方向に沿って繰り返すことにより該トンネル軸線に沿って前記円筒状シールドトンネルを列状に複数配置し、
前記複数の円筒状シールドトンネルの各内部空間に該円筒状シールドトンネルを構成する鋼製セグメントとともに合成構造を形成するコンクリート躯体を構築するとともに、該複数の円筒状シールドトンネルのうち、互いに隣り合う2つの円筒状シールドトンネルの対向部位が切除され該対向部位間に拡がる地山が掘削除去されてなる連通空間に前記コンクリート躯体と連続させる形で接続用鉄筋コンクリート躯体を構築して前記大断面トンネルの外殻とし、
該外殻の内側に拡がる地山を掘削除去することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。 The rectangular shield machine is held so that the longitudinal direction and the lateral direction in the cross section thereof substantially coincide with the tunnel axis direction of the large cross section tunnel and the direction orthogonal thereto, respectively, to surround the planned area of the large cross section tunnel. Construct a cylindrical shield tunnel by rotating it around its tunnel axis,
A plurality of cylindrical shield tunnels are arranged in a row along the tunnel axis by repeating the winding process along the tunnel axis direction,
A concrete casing is formed in each inner space of the plurality of cylindrical shield tunnels to form a composite structure together with the steel segments constituting the cylindrical shield tunnel, and two of the plurality of cylindrical shield tunnels are adjacent to each other A connecting reinforced concrete frame is constructed in a continuous space with the concrete body in a communication space formed by excavating and removing the ground parts extending between the opposite parts of the two cylindrical shield tunnels, and the outside of the large cross section tunnel And
A method for constructing a large cross section tunnel, comprising excavating and removing a ground extending inside the outer shell.
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