JP6501140B2 - 大断面トンネルの構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として矩形シールドを用いて大断面トンネルを構築する際に適用される大断面トンネルの構築方法に関する。

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。

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。

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幅したり２つのシールドトンネルを一体化したりするパイプルーフ工法や、小断面のシールドトンネルを、大断面トンネルが構築される予定領域を取り囲むようにかつそのトンネル軸線方向に沿って複数構築し、該複数のシールドトンネルを用いて構成された外殻で土水圧を支持しつつ、それらの内側に拡がる地山を掘削して大断面のトンネル空間を形成する小断面シールド工法が開発されており、例えばＭＭＳＴ工法が知られている（特許文献１）。

特開平１１−２００７９６号公報

また、上述した小断面シールド工法とは別に、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かつ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、これをトンネル軸線に沿って繰り返すことにより、円筒状シールドトンネルをトンネル軸線に沿って列状に複数構築し、次いで、これらの円筒状シールドトンネルを外殻として土水圧を支持しつつ、それらの内側に拡がる地山を掘削して大断面のトンネル空間を形成する工法（以下、本明細書では円筒シールド工法と呼ぶ）が本出願人によって提案されており、かかる工法によれば、ＭＭＳＴ工法とは異なり、外殻を構築する際のシールドトンネルの切り開き作業を大幅に低減することができる。

ここで、小断面シールド工法や円筒シールド工法は、小断面シールドトンネルや円筒状シールドトンネルが外殻として周辺地山からの土水圧を支持可能な構造であるため、大断面トンネル空間の形成後に二次覆工を省略することができるが、小断面シールドトンネルや円筒状シールドトンネルの周囲には、それらを構築する際に周辺地山との間隙に注入された裏込め材が固化してなる固形物が付着するため、二次覆工が行われない場合には、かかる固形物が大断面トンネル空間に露出する。

そのため、小断面シールドトンネルや円筒状シールドトンネルの周面のうち、掘削によって露出した面については、これを清掃して該露出面に付着した固形物を除去する、いわゆるケレン作業が必要となり、その労力が大断面トンネル工事全体の工期やトンネル構築コストに悪影響を及ぼすという問題を生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、小断面シールド工法や円筒シールド工法において、小断面のシールドトンネルや円筒状シールドトンネルの露出面のケレン作業を省略することが可能な大断面トンネルの構築方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項１に記載したように、シールドトンネルを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにかつ周辺地山との隙間に裏込め材を注入しながら構築するとともに該シールドトンネルを用いて大断面トンネルの外殻を構築し、しかる後、前記外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成する大断面トンネルの構築方法において、
前記シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、前記大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメントを、シールドセグメント本体と該シールドセグメント本体の外面に設けられた第１の被覆手段とからなるシールドセグメントで構成するとともに、前記第１の被覆手段を、表面が前記裏込め材に対して低付着性となるよう構成し、前記掘削工程終了後、前記第１の被覆手段を前記シールドセグメント本体に残置するものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記掘削工程と同時に又はその後、前記第１の被覆手段の表面に付着した前記裏込め材の固形物を除去するものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記第１の被覆手段を、前記シールドセグメント本体に塗布された被膜で構成し、又は前記シールドセグメント本体に貼着された被覆シート若しくは被覆フィルムで構成したものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項４に記載したように、シールドトンネルを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにかつ周辺地山との隙間に裏込め材を注入しながら構築するとともに該シールドトンネルを用いて大断面トンネルの外殻を構築し、しかる後、前記外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成する大断面トンネルの構築方法において、
前記シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、前記大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメントを、シールドセグメント本体と該シールドセグメント本体の外面に設けられた第２の被覆手段とからなるシールドセグメントで構成し、
前記掘削工程と同時に又はその後、前記第２の被覆手段を前記シールドセグメント本体から除去する大断面トンネルの構築方法であって、該第２の被覆手段を、前記シールドセグメント本体の外面が前記大断面トンネル空間に露出しないように配置するものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記第２の被覆手段を、前記シールドセグメント本体に貼着された被覆シート若しくは被覆フィルムで構成し、又は前記裏込め材が注入できるように形成され前記シールドセグメント本体に設けられた裏込め材注入孔に連通接続された状態で該シールドセグメント本体に取り付けられた袋体で構成したものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記シールドセグメント本体を鋼製セグメントで構成するとともに、該鋼製セグメントと前記被膜、前記被覆シート若しくは前記被覆フィルムとの間に腐食防止用塗膜を設け、又は前記第２の被覆手段を前記袋体で構成する場合に前記鋼製セグメントの表面に腐食防止用塗膜を設けるものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記シールドトンネルを、前記大断面トンネルのトンネル軸線回りにかつ該トンネル軸線に沿って繰り返し周回させることで前記トンネル軸線に沿って列状に複数構築された円筒状シールドトンネルで構成したものである。

また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記シールドトンネルを、前記大断面トンネルのトンネル軸線方向に沿って複数構築された小断面のシールドトンネルで構成したものである。

本発明に係る大断面トンネルの構築方法においては、シールドトンネルを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにかつ周辺地山との隙間に裏込め材を注入しながら構築するとともに該シールドトンネルを用いて大断面トンネルの外殻を構築し、しかる後、外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成するが、シールドトンネルを構築するにあたっては、シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメントを、シールドセグメント本体と該シールドセグメント本体の外面に設けられた第１の被覆手段又は第２の被覆手段とからなるシールドセグメントで構成する。

ここで、第１の被覆手段は表面が低付着性となるよう構成するが、第２の被覆手段については、表面を低付着性とするかどうかは任意である。なお、低付着性には、実質的に付着性がないものも包摂される。

これらの被覆手段は、シールドセグメント本体を製作する工場で該シールドセグメント本体に設けるようにしてもよいし、シールド工事に伴って現地に設置される資材ヤードでシールドセグメント本体に設けるようにしてもよい。

次に、第１の被覆手段又は第２の被覆手段が設けられたシールドセグメントを組み立てることで、シールドトンネルを上述したように大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むように構築するが、周辺地山との間隙に注入された裏込め材は、シールドセグメント本体への接触を遮断するという各被覆手段の作用により、大断面トンネル空間側では、シールドセグメント本体に付着することなく固化する。

そのため、外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成する際には、第１の被覆手段を採用している場合であれば、上述したように裏込め材がシールドセグメント本体に付着しない状態で、かつ第１の被覆手段にもほとんど付着しない状態で固化しているため、該固化物は、掘削土砂とともに除去される。

一方、第２の被覆手段を採用している場合であれば、第２の被覆手段が大断面トンネル空間に露出するので、これを剥離、取り外しといった簡易な作業でシールドセグメント本体から除去する。

このようにすると、上述したように裏込め材がシールドセグメント本体に付着しない状態で固化しているため、該裏込め材の固化物は、掘削土砂とともにあるいは第２の被覆手段に付着した状態で該被覆手段とともに除去される。

したがって、いずれの場合もシールドトンネルの露出面をケレンする必要がなくなり、大断面トンネル工事全体の工期を短縮するとともにトンネル構築コストの低減を図ることが可能となる。

第１の被覆手段は、シールドセグメント本体からの除去を不要としたものであって、例えば、シールドセグメント本体に塗布された剥離剤等の被膜や、シールドセグメント本体に貼着された高耐久性の被覆シート若しくは被覆フィルムで構成することができる。

ここで、第１の被覆手段は低付着性となるよう構成されているため、裏込め材の固化物が付着する懸念は少ないが、大断面トンネル空間を形成する際、第１の被覆手段に固化物が付着しているようであれば、これらを簡単な清掃作業で除去すればよい。

第２の被覆手段は、剥離や取り外しといった簡易な作業によるシールドセグメント本体からの除去を前提としたものであって、例えば、シールドセグメント本体に貼着された仮設の被覆シート若しくは被覆フィルムや、シールドセグメント本体に設けられた裏込め材注入孔に連通接続された状態で該シールドセグメント本体に設置された袋体で構成することができる。

シールドセグメント本体は、従来公知のＲＣセグメントや鋼製セグメントで構成することができるが、これを鋼製セグメントで構成する場合、鋼製セグメントと被膜、被覆シート若しくは被覆フィルムとの間に腐食防止用塗膜を設け、又は第２の被覆手段を袋体で構成する場合に鋼製セグメントの表面に腐食防止用塗膜を設けるようにすれば、鋼製セグメントの腐食を防止するための塗装を工場や資材ヤードで予め施しておくことが可能となり、大断面トンネル工事全体の工期や構築コストをさらに抑えることができる。

第１の被覆手段や第２の被覆手段は、大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメント本体に設ける構成とする限り、他の位置のシールドセグメント本体に設けるかどうかは任意である。

すなわち、大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメント本体のみに設けようとすると、シールドトンネルを構成するシールドセグメントが、大断面トンネルのどの角度位置に配置されるのかを個々に把握し、あるいは大断面トンネル空間の高さを事前に把握してこれらをセグメント製作及びセグメント組立に反映させなければならず、シールドセグメントを製作組立する上で歩留まり低下につながることも懸念される。

そのため、第１の被覆手段や第２の被覆手段が、外殻内側に残置される地山、あるいは外殻外側の地山に埋設されたままとなって、それらの機能が発揮されない状態になるものの、これらの被覆手段を、大断面トンネル空間側に位置しないシールドセグメント本体に設ける構成としてもかまわない。

シールドトンネルは、大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むように構築することができる限り、その構造や構築手順は任意であるが、以下の２例が典型例となる。すなわち、
(a) 大断面トンネルのトンネル軸線回りにかつ該トンネル軸線に沿って繰り返し周回させることで、トンネル軸線に沿って列状に複数構築された円筒状シールドトンネルで構成する
(b) 大断面トンネルのトンネル軸線方向に沿って複数構築された小断面のシールドトンネルで構成する

本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法の実施手順を示したフローチャート。 大断面トンネル構造４１の図であり、(a)は全体斜視図、(b)は縦断面図。 被覆シート４ａ〜４ｄの貼着状況を示した図であり、(a)は部分斜視図、(b)は全体横断面図、(c)はＡ−Ａ線に沿う全体縦断面図。 シールドトンネル３の構築手順を示した図であり、発進到達エリア５２を設ける様子を示した斜視図及び横断面図。 引き続きシールドトンネル３の構築手順を示した図であり、矩形シールドマシン５３を周回させることでシールドトンネル３を構築している様子を示した斜視図及び横断面図並びに詳細横断面図。 引き続きシールドトンネル３の構築手順を示した図であり、シールドトンネル３の構築が完了した様子を示した斜視図及び横断面図。 引き続き本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法の手順を示した図であり、円筒状ＲＣ躯体４４ａと環状ＲＣ躯体４４ｂとの接続手順を示した縦断面図。 引き続き本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法の手順を示した図であり、外殻４５の内側にトンネル内空間４６を形成するとともに、被覆シート４ａ〜４ｄを剥離する様子を示した横断面図及び詳細横断面図。 変形例に係る大断面トンネルの構築方法を示した図であり、(a)は、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれらの縁部がシールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周縁に巻き付けられるように貼着した様子を示した全体横断面図、(b)はその詳細断面図。 変形例に係る大断面トンネルの構築方法を示した図であり、(a)は袋体８１ａ〜８１ｄの取付け状況を示した縦断面図、(b)は袋体８１ａ〜８１ｄを取り外す様子を示した縦断面図。 変形例に係る大断面トンネルの構築方法を示した図であり、(a)はシールドトンネル９１を構築した様子を示した全体斜視図、(b)はシールドトンネル９１を用いて構築された外殻９２の内側にトンネル内空間９３を形成するとともに、被覆シート９４を剥離する様子を示した横断面図。

以下、本発明に係る大断面トンネル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。

図１は、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法の実施手順を示したフローチャート、図２は、その適用対象となる大断面トンネル構造４１を示したものである。

大断面トンネル構造４１は図２に示すように、円筒状シールドトンネルとしてのシールドトンネル３を、それらの円筒中心軸線が、大断面トンネル構造４１のトンネル軸線４２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、それらの各内部空間に、同図(b)に示すように円筒状ＲＣ躯体４４ａ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つのシールドトンネル３，３の間に環状ＲＣ躯体４４ｂを構築して構成してあり、これらシールドトンネル３、円筒状ＲＣ躯体４４ａ及び環状ＲＣ躯体４４ｂは、大断面トンネルの外殻４５として機能するとともに、該外殻で囲まれた大断面トンネルのトンネル内空間４６は、本線トンネル４７と大径側（同図右側）に配置されるランプトンネル４８との分岐合流部となる。

本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法を用いて大断面トンネル構造４１を構築するには、まず、図３(a)に示すように、シールドトンネル３を構成するシールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈのうち、大断面トンネル空間４６の側、同図では下側に位置するシールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの外面に第２の被覆手段としての被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを貼着し、これらをシールドセグメント５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとする（ステップ１０１）。

被覆シート４ａ〜４ｄは、例えばポリプロピレンを基材として構成することが可能であり、その表面は低付着性であることを要しない。

ここで、計８個のシールドセグメント本体１ａ〜１ｈは、添字ａから添字ｈまで順次連結することで、組み立てられた状態では全体として矩形状断面をなすものであり、シールドセグメント本体１ｂ，１ｇとシールドセグメント本体１ｃ，１ｆは、それぞれ互いに対向配置される平板状のセグメント本体、シールドセグメント本体１ａ，１ｄ，１ｅ，１ｈは、それぞれＬ字状断面をなすセグメント本体である。

また、被覆シート４ａは、シールドセグメント本体１ａの大断面トンネル空間側部位２ａに、被覆シート４ｂは、シールドセグメント本体１ｂの大断面トンネル空間側部位２ｂに、被覆シート４ｃは、シールドセグメント本体１ｃの大断面トンネル空間側部位２ｃに、被覆シート４ｄは、シールドセグメント本体１ｄの大断面トンネル空間側部位２ｄにそれぞれ貼着される。

これらの貼着作業は、例えばシールド工事に伴って現地に設置される資材ヤードで行えばよい。

なお、シールドセグメント５ｅ〜５ｈは、シールドセグメント本体１ｅ〜１ｈに大断面トンネル空間側部位が存在せず、被覆シートが貼着されないため、該シールドセグメント本体と構成が同一である。

また、被覆シート４ａ〜４ｄは、シールドセグメント本体１ａ〜１ｄのみならず、シールドトンネル３を構成するシールドセグメント本体のうち、大断面トンネル空間４６の側に位置するすべてのシールドセグメント本体に貼着されるが、他のシールドセグメント本体も、継ぎ目箇所が異なる点を除けば、シールドセグメント本体１ａ〜１ｈと同様であるので、ここでは、シールドセグメント５ａ〜５ｈの構成についてのみ説明し、他のシールドセグメントについては説明を省略する。

図３(b)，(c)は、被覆シート４ａ〜４ｄが、大断面トンネル空間４６の側に位置するすべてのシールドセグメント本体に貼着された様子を示したものである。なお、同図でわかるように、本実施形態では、大断面トンネル空間４６をトンネル断面の上半分としてある関係上、被覆シート４ａ〜４ｄの設置範囲もトンネル断面の上半分となっている。

次に、シールドセグメント５ａ〜５ｈをそれらと同様に構成された他のシールドセグメントとともに組み立てることで、シールドトンネル３を、大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むように構築する（ステップ１０２）。

シールドトンネル３の構築手順としては、まず図４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４７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５１を形成する。なお、以下の説明では、シールドトンネル３のうち、大断面トンネルの大径側、図２では右側に比較的近い位置に配置されるシールドトンネル３から構築を進めるものとする。

地盤改良ゾーン５１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４７の側方に設けられた中央改良ゾーン５１ａによって止水を確保しつつ、本線トンネル４７を構成するセグメントをその側方位置でトンネル軸線４２（図２参照）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５２とする。

次に、発進到達エリア５２に矩形シールドマシン５３を据え付け、発進の準備をする。

次に、矩形シールドマシン５３を発進到達エリア５２から発進させ、次いで図５(a)及び(b)に示すように、地盤改良ゾーン５１のうち、中央改良ゾーン５１ａの上方に延設された上方改良ゾーン５１ｂ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６２を取り囲むように大断面トンネルのトンネル軸線４２回りに周回させることで、シールドトンネル３を構築していく。

矩形シールドマシン５３は、例えば幅が１０〜１５ｍ程度のものを用いることができる。

周回にあたっては、矩形シールドマシン５３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４２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シールドセグメント２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。

ここで、シールドトンネル３を構築するにあたっては同図(c)に示すように、一般的なシールド工事と同様、周辺地山との間隙に裏込め材６３を注入しながら行うが、シールドセグメント５ａ〜５ｈのうち、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが貼着された大断面トンネル空間側部位においては、裏込め材６３は、シールドセグメント本体１ａ〜１ｄへの接触を遮断するという被覆シート４ａ〜４ｄの作用により、該シールドセグメント本体に付着することなく固化する。

図６は、矩形シールドマシン５３を発進到達エリア５２まで周回させることによって、シールドトンネル３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５２のうち、シールドトンネル３の背後に残ったスペースには埋め戻し材６１を充填しておく。

以上述べた周回工程をトンネル軸線４２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シールドトンネル３を列状に複数配置する。ここで、複数のシールドトンネル３は、それらの間に環状ＲＣ躯体４４ｂ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。

なお、複数のシールドトンネル３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５３は、シールドトンネル３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。

一方、構築が完了したシールドトンネル３から順次、例えば大断面トンネルの大径側に位置するシールドトンネル３から順次、それらの内部空間に円筒状ＲＣ躯体４４ａ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つのシールドトンネル３，３の間に環状ＲＣ躯体４４ｂを構築して大断面トンネルの外殻４５とする（ステップ１０３）。

図７は、円筒状ＲＣ躯体４４ａ及び環状ＲＣ躯体４４ｂ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４４ａ及び環状ＲＣ躯体４４ｂを構築するには、同図(a)に示すようにまず、２つのシールドトンネル３，３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７１，７１を形成する。

地盤改良ゾーン７１，７１は、２つのシールドトンネル３，３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。

一方、これと相前後して又は同時に、シールドトンネル３，３のうち、同図では右側に位置するシールドトンネル３の内部空間に円筒状ＲＣ躯体４４ａを構築する。ここで、円筒状ＲＣ躯体４４ａは、環状ＲＣ躯体４４ｂと後工程で接続する関係上、シールドトンネル３の内部空間のうち、もう一つのシールドトンネル３が位置する側に接続スペース７２を残した状態で構築する。

次に、同図(b)に示すように、地盤改良ゾーン７１によって止水を確保しつつ、シールドトンネル３，３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、シールドトンネル３，３の各内部空間を連通させる環状の連通空間７３を形成する。

次に同図(c)に示すように、シールドトンネル３，３のうち、同図では右側に位置するシールドトンネル３の内部空間のうち、残置されていた接続スペース７２には、残りの円筒状ＲＣ躯体４４ａを、連通空間７３には環状ＲＣ躯体４４ｂを、左側に位置するシールドトンネル３の内部空間には円筒状ＲＣ躯体４４ａをそれぞれ構築する。

このとき、接続スペース７２に構築される円筒状ＲＣ躯体４４ａが既設の円筒状ＲＣ躯体４４ａ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７２に構築される円筒状ＲＣ躯体４４ａ、環状ＲＣ躯体４４ｂ及び左側の円筒状ＲＣ躯体４４ａ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。

なお、左側のシールドトンネル３の内部空間に円筒状ＲＣ躯体４４ａを施工する際には、右側のシールドトンネル３と同様、接続スペース７２（図示せず）を残すようにする。

このようにして、各シールドトンネル３の内部空間に円筒状ＲＣ躯体４４ａ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シールドトンネル３，３の間に環状ＲＣ躯体４４ｂを構築することで、外殻４５の構築が完了したならば、該外殻の小径側（図２(b)における外殻４５の左側端部）と大径側（同じく右側端部）に褄部（図示せず）をそれぞれ構築することで、外殻４５と本線トンネル４７との間や、外殻４５と本線トンネル４７及びランプトンネル４８との間における止水を確保した上、図８(a)に示すように、外殻４５の内側に拡がる地山を掘削除去することで、外殻４５の内側にトンネル内空間４６を形成する（ステップ１０４）。

次に、上述した掘削に伴い、トンネル内空間４６側には、被覆シート４ａ〜４ｄが露出するので、これを同図(b)に示すように、外殻４５を構成するシールドトンネル３のシールドセグメント本体１ａ〜１ｄから剥離する（ステップ１０５）。

このようにすると、上述したように裏込め材６３がシールドセグメント本体１ａ〜１ｄに付着しない状態で固化しているため、裏込め材６３の固化物は、被覆シート４ａ〜４ｄに付着していない分は掘削土砂とともに、付着している分は、同図(b)に示すように被覆シート４ａ〜４ｄとともに除去される。

以上説明したように、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、シールドセグメント本体１ａ〜１ｈのうち、大断面トンネル空間側部位２ａ〜２ｄに被覆シート４ａ〜４ｄを予め貼着してシールドセグメント５ａ〜５ｈとした上、これらを組み立ててシールドトンネル３を構築するとともに、該シールドトンネルを用いて外殻４５を構築し、しかる後、外殻４５の内側に拡がる地山を掘削除去してその内側にトンネル内空間４６を形成するとともに、該トンネル内空間に露出する被覆シート４ａ〜４ｄを剥離するようにしたので、裏込め材６３の固化物は、被覆シート４ａ〜４ｄに付着していない分は掘削土砂とともに、付着している分は、被覆シート４ａ〜４ｄとともに除去される。

そのため、外殻４５を構成するシールドトンネル３の露出面をケレンする必要がなくなり、かくして大断面トンネル工事全体の工期を短縮するとともにトンネル構築コストの低減を図ることが可能となる。

本実施形態では特に言及しなかったが、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、シールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがシールドトンネル３の一部として組み立てられる前に、予めそれらに貼着されるものである。

そのため、場合によっては、組立後、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ同士の取合い箇所で隙間が生じ、該隙間から裏込め材６３が流入してシールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに付着することが懸念される。

かかる場合には、図９に示すように、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、シールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの大断面トンネル空間側部位２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄよりも若干大きめに形成した上、それらの縁部をシールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周縁に巻き付けるようにして該シールドセグメント本体に貼着した上、それらを組み立てればよい。

また、本実施形態では、第２の被覆手段として被覆シート４ａ〜４ｄを採用したが、強度面その他の問題がないのであれば、これに代えて、被覆フィルムで構成してもかまわない。

また、被覆シート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに代えて、図１０に示す袋体８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを、シールドセグメント本体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの同じ位置にそれぞれ取り付けて第２の被覆手段としてもかまわない。

袋体８１ａ〜８１ｄは、裏込め材６３が注入できるように形成してあるとともに、シールドセグメント本体１ａ〜１ｄに設けられた裏込め材注入孔８２ａ〜８２ｄに連通接続された状態で該シールドセグメント本体に設置してある。

同構成においては、シールドトンネル３を構築する際、同図(a)に示すように袋体８１ａ〜８１ｄに裏込め材６３を注入し、外殻４５の構築完了後、同図(b)に示すように外殻４５の内側に拡がる地山を掘削除去してその内側にトンネル内空間４６を形成するとともに、該トンネル内空間に露出する袋体８１ａ〜８１ｄを、それらの内部で裏込め材６３が固化した状態のまま、シールドセグメント本体１ａ〜１ｄから取り外す。

このような構成であっても、被覆シート４ａ〜４ｄを用いた上述の実施形態と同様、外殻４５を構成するシールドトンネル３のケレン作業を省略することができる。

また、本実施形態では、シールドセグメント本体からの除去を前提とした第２の被覆手段として、表面が低付着性であることを要しない被覆シート４ａ〜４ｄを採用したが、これに代えて、シールドセグメント本体からの除去を不要とした第１の被覆手段を採用してもよい。

第１の被覆手段は、表面が低付着性、すなわち裏込め材６３の固化物がほとんど付着しないように表面が構成されるものであり、例えば高耐久性の被覆シートや剥離剤からなる被膜で構成することが可能である。

かかる構成によれば、掘削後の剥離作業が不要になるため、大断面トンネル工事全体の工期やトンネル構築コストをさらに抑えることが可能となる。

ここで、第１の被覆手段は低付着性となるよう構成されているため、裏込め材６３の固化物が付着する懸念は少ないが、大断面トンネル空間４６が形成された後、第１の被覆手段に裏込め材６３の固化物が付着しているようであれば、これらを簡単な清掃作業で除去すれば足りる。

なお、上記変形例は、本実施形態の被覆シート４ａ〜４ｄを、表面が低付着性でかつ高耐久性の被覆シートや剥離剤からなる被膜に置換したものであって、この点を除けば、上述の実施形態とほぼ同様の構成であって作用効果も同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、本実施形態では特に言及しなかったが、シールドセグメント本体１ａ〜１ｈを鋼製セグメントで構成する場合、該鋼製セグメントと被覆シート４ａ〜４ｄとの間、あるいは袋体８１ａ〜８１ｄを用いる場合には、鋼製セグメントの表面に腐食防止用塗膜を設けるようにしてもよい。

かかる構成によれば、鋼製セグメントの腐食を防止するための塗装を工場や資材ヤードで予め施しておくことが可能となり、大断面トンネル工事全体の工期や構築コストをさらに抑えることが可能となる。

また、本実施形態では、本発明に係る大断面トンネルの構築方法を円筒シールド工法に適用した例で説明したが、これに代えて、小断面シールド工法に適用してもかまわない。

図１１は、大断面トンネルのトンネル軸線４２と同じ方向に沿って複数構築された小断面のシールドトンネル９１で本発明のシールドトンネルを構成するとともに、シールドトンネル９１を構成するシールドセグメントのうち、大断面トンネル空間９３の側に位置するシールドセグメント本体に本実施形態の被覆シート４ａ〜４ｄと同様に構成された被覆シート９４を貼着した例を示したものである。

かかる変形例においては、シールドトンネル９１を用いて外殻９２を構築した後、該外殻の内側に拡がる地山を掘削除去することで、外殻９２の内側に矩形断面状をなすトンネル内空間９３を形成するとともに、該トンネル内空間の側に露出する被覆シート９４をシールドトンネル９１のシールドセグメント本体から剥離する。

このようにすれば、シールドトンネル９１のケレン作業を省略することができるが、その他の構成や作用効果については、上述の実施形態と概ね同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

１ａ〜１ｈ シールドセグメント本体
２ａ〜２ｄ 大断面トンネル空間側部位
３ 円筒状シールドトンネル（シールドトンネル）
４ａ〜４ｄ 被覆シート（第２の被覆手段）
５ａ〜５ｈ シールドセグメント
４１ 大断面トンネル構造
４２ 大断面トンネルのトンネル軸線
４５ 外殻
４６ 大断面トンネル空間
６３ 裏込め材
８１ａ〜８１ｄ 袋体（第２の被覆手段）
８２ａ〜８２ｄ 裏込め材注入孔
９１ 小断面シールドトンネル（シールドトンネル）
９２ 外殻
９３ 大断面トンネル空間
９４ 被覆シート（第２の被覆手段）

Claims (8)

1. シールドトンネルを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにかつ周辺地山との隙間に裏込め材を注入しながら構築するとともに該シールドトンネルを用いて大断面トンネルの外殻を構築し、しかる後、前記外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成する大断面トンネルの構築方法において、
   前記シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、前記大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメントを、シールドセグメント本体と該シールドセグメント本体の外面に設けられた第１の被覆手段とからなるシールドセグメントで構成するとともに、前記第１の被覆手段を、表面が前記裏込め材に対して低付着性となるよう構成し、前記掘削工程終了後、前記第１の被覆手段を前記シールドセグメント本体に残置することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
2. 前記掘削工程と同時に又はその後、前記第１の被覆手段の表面に付着した前記裏込め材の固形物を除去する請求項１記載の大断面トンネルの構築方法。
3. 前記第１の被覆手段を、前記シールドセグメント本体に塗布された被膜で構成し、又は前記シールドセグメント本体に貼着された被覆シート若しくは被覆フィルムで構成した請求項１又は請求項２記載の大断面トンネルの構築方法。
4. シールドトンネルを大断面トンネルの構築予定領域を取り囲むようにかつ周辺地山との隙間に裏込め材を注入しながら構築するとともに該シールドトンネルを用いて大断面トンネルの外殻を構築し、しかる後、前記外殻の内側に拡がる地山を掘削して大断面トンネル空間を形成する大断面トンネルの構築方法において、
   前記シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、前記大断面トンネル空間側に位置するシールドセグメントを、シールドセグメント本体と該シールドセグメント本体の外面に設けられた第２の被覆手段とからなるシールドセグメントで構成し、
   前記掘削工程と同時に又はその後、前記第２の被覆手段を前記シールドセグメント本体から除去する大断面トンネルの構築方法であって、該第２の被覆手段を、前記シールドセグメント本体の外面が前記大断面トンネル空間に露出しないように配置することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
5. 前記第２の被覆手段を、前記シールドセグメント本体に貼着された被覆シート若しくは被覆フィルムで構成し、又は前記裏込め材が注入できるように形成され前記シールドセグメント本体に設けられた裏込め材注入孔に連通接続された状態で該シールドセグメント本体に取り付けられた袋体で構成した請求項４記載の大断面トンネルの構築方法。
6. 前記シールドセグメント本体を鋼製セグメントで構成するとともに、該鋼製セグメントと前記被膜、前記被覆シート若しくは前記被覆フィルムとの間に腐食防止用塗膜を設け、又は前記第２の被覆手段を前記袋体で構成する場合に前記鋼製セグメントの表面に腐食防止用塗膜を設ける請求項３又は請求項５記載の大断面トンネルの構築方法。
7. 前記シールドトンネルを、前記大断面トンネルのトンネル軸線回りにかつ該トンネル軸線に沿って繰り返し周回させることで前記トンネル軸線に沿って列状に複数構築された円筒状シールドトンネルで構成した請求項１乃至請求項６のいずれか一記載の大断面トンネルの構築方法。
8. 前記シールドトンネルを、前記大断面トンネルのトンネル軸線方向に沿って複数構築された小断面のシールドトンネルで構成した請求項１乃至請求項６のいずれか一記載の大断面トンネルの構築方法。

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