JPH0462297A - 大断面トンネル - Google Patents

大断面トンネル

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JPH0462297A
JPH0462297A JP2171939A JP17193990A JPH0462297A JP H0462297 A JPH0462297 A JP H0462297A JP 2171939 A JP2171939 A JP 2171939A JP 17193990 A JP17193990 A JP 17193990A JP H0462297 A JPH0462297 A JP H0462297A
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Yoshinobu Inoue
井上 嘉信
Yoshiaki Negami
根上 義昭
Noriji Miyake
紀治 三宅
Atsushi Denda
傳田 篤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大断面トンネルに係わり、特に、大断面トンネ
ルを構成するトンネル構造体を複数本のシールドトンネ
ルにより先行構築するようにした大断面トンネルに関す
る。
〔従来の技術〕
トンネルの構築方法としては既に様々なものが提供され
ているが、特にシールド工法は硬岩以外のあらゆる地山
に適用でき、しかも地上施設に影響を与えず、地下深部
の施工が可能である等の利点を有するため、近年特にそ
の施工実績が増加している。
ところで、近年、地下の利用ニーズが高まり、それに伴
いトンネルもその大断面化が要求されてきている。
そして、上記シールドトンネルも、このようなトンネル
の大断面化の要求に応えるべく大口径のものが施工され
るようになってきており、最近では外径14m以上とな
るシールド機も計画されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記のようにシールドトンネルの大断面化を
図ろうとすると、当然のことながらそれに用いるシール
ド機が大形化することとなる。
しかしながら、シールド機はその掘削径が大径となると
、一般に、W=2.5D”〜3.5D” (ただし、D
:シールド機外径、W シールド機重量)の関係で重量
が増加すると言われており、このように大形化されたシ
ールド機は単に重量か極めて重くなるばかりでなく、製
作、仮組み、運搬、現場組立、現場設備等のあらゆる面
で人手およびコストが急激に嵩むものとなる。また、特
にこのような超大形シールド機においては、工場設備等
の関係で、試運転の実施さえ極めて困難な状況にあるの
が現状となっている。
そこで本出願人は、シールド工法の利点を有効に活用す
ることにより、高品質でかつ低コストにてトンネルの大
断面化を図ることのできる大断面トンネルを先に発明し
、既に出願した (特願平2−4074号明細書「大断
面トンネルおよびその構築方法」)。
本発明は上記の事情に鑑み、かつ先の発明に関連してな
されたもので、その目的とするところは、シールド工法
の利点を有効に活用することにより、高品質かつ低コス
トにてトンネルの大断面化が実現でき、しかも、より強
固でかつ施工性に優れる大断面トンネルを提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の請求項1に記載した発明は、アーチ状または筒
状に形成され地山の土圧に抗して内部空間を形成するト
ンネル構造体と、該トンネル構造体の内部に形成される
トンネル空間とからなる大断面トンネルであって、前記
トンネル構造体は、構築すべきトンネルの長手方向に沿
いかつ径方向に所定間隔を置いて形成された先行シール
ドトンネルと、これら先行シールドトンネルの間に形成
された後行シールドトンネルとから構成され、かつこれ
らシールドトンネルは、隣接形成されたシールドトンネ
ルの覆工体の一部が互いに重合することにより一体化さ
れており、しかも、前記先行シールドトンネルの覆工体
は、前記後行シールドトンネルとの重なり部において非
重なり部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする
ものである。
また、本発明の請求項2に記載した発明は、上記請求項
1記載の大断面トンネルにおいて、少なくとも前記先行
シールドトンネルの覆工体は、セグメントにより組み立
てられた筒状構造体と、該筒状構造体の背面側に後打ち
された裏込め硬化充填材とから構成され、しかも、前記
筒状構造体は、前記後行シールドトンネルとの重なり部
において、後行シールドトンネルとの干渉を回避する凹
面状に形成されていることを特徴とするものである。
〔作用〕
トンネル構造体をシールドトンネルにより構成するため
、該トンネル構造体の先行構築が可能となる。
また、多数のシールドトンネルを構造的に一体化するこ
とで、トンネル構造体の高剛性化、および高い遮水性を
期待できる。かつ、先行シールドトンネルの覆工体を、
後行シールドトンネルとの重なり部において肉厚に形成
することにより、先行シールドトンネルと後行シールド
トンネルとの重合部を大きくし得て、トンネル構造体の
剛性をより向上させることができる。
さらに、請求項2に係る大断面トンネルでは、先行シー
ルドトンネルの筒状構造体の凹面部が、後行シールドト
ンネル掘削時のガイドして作用する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の請求項2に係る大断面トンネルの第一
実施例を示すものである。
この大断面トンネル(以下、“トンネル”と略称する)
lは、全体として筒状に形成され地山Gの土圧に抗して
内部空間を形成するトンネル構造体2と、該トンネル構
造体2の内部に形成されるトンネル空間3と、から構成
されている。
前記トンネル構造体2は、構築すべきトンネルlの長手
方向に形成され互いに隣接する多数のシールドトンネル
4.4.・・・により構成されている。
また、それらのシールドトンネル4.4.・・は、第2
図に示すように所定間隔置きに形成された先行シールド
トンネル4A、4A、・・・と、それら先行シールドト
ンネル4Aの間に形成された後行シールドトンネル4B
とからなっている。本実施例においては、これらシール
ドトンネル4,4.・・・ (先行シールドトンネル4
Aおよび後行シールドトンネル4B)が径方向に環状に
配設されることにより、前記トンネル構造体2は、全体
的に断面円形の筒状を成している。
また、本実施例において、前記トンネル構造体2を構成
する先行シールドトンネル4Aおよび後行シールドトン
ネル4Bは共に、多数のセグメント5.5.・・・によ
り組み立てられた筒状構造体6と、該筒状構造体6の背
面側に後打ちされたコンクリートあるいはモルタル等の
硬化充填材(裏込め硬化充填材)7とから成る覆工体2
0により覆工されたものとなっている。たたしここで、
前記筒状構造体6の径は、全体としてシールド機によっ
て掘削された掘削穴8の内径に対して、通常一般のシー
ルドトンネルと比べた場合に小径のものとなっている。
また、前記各シールドトンネル4は、隣り合うシールド
トンネル4どうしの離間距離(先行シールドトンネル4
Aと後行シールドトンネル4Bとの離間距離)がシール
ドトンネル4自身の外径より小さく設定されており、こ
れにより、隣接するシールドトンネル4を構成する前記
硬化充填材7どうしは互いに重合したものとなっている
。そして、これにより、各シールドトンネル44 ・・
・の硬化充填材7 (覆工体20)は連続して一体化さ
れたものとなっている。
さらに、シールドトンネル4の覆工体2oを構成する前
記筒状構造体6において、後行シールドトンネル4Bの
筒状構造体6は、セグメントにより組み立てられる通常
一般の筒状構造体と同様に断面円形なる円筒状に形成さ
れたものとなっているが、先行シールドトンネル4Aを
構成する筒状構造体6(6’)は、第2図に示した如く
断面においてその一部が筒体の内側に湾曲した凹面状に
形成されている。ここで、この筒体構造体6′の凹面部
6aは、該筒状構造体6′を円筒状に形成した時に後行
シールドトンネル4Bと干渉する部分に対して形成され
ており、これによって、筒状構造体6′と後行シールド
トンネル4Bとの干渉が回避された構造となっている。
なお、上記構成となるトンネルlの外径はここでは20
〜40m1また、各シールドトンネル4の外径はおよそ
0.7〜4mのものとしている。
上記構成となるトンネル1の構築は、下記の工程による
まず初めに、多数のシールドトンネル44.・・より成
るトンネル構造体2を地山G内に先行構築する。トンネ
ル構造体2の構築は下記の工程により行う。
すなわちまず、第1図に示した完成時において互いに隣
接するシールドトンネル4.4.・のうち、先行シール
ドトンネル4 A 、4 A 、・・・を一つ置きに構
築する (第3図参照)。
これら先行シールドトンネル4Aの構築は、通常一般の
シールド工法とほぼ同要領により行うことができる。す
なわち第7図に示すように、シールド機10をその前面
に設けたカッタ11により地山Gを掘削しながら推進さ
せるとともに、シールド機10の後方にて掘削穴8内に
、円弧状のセグメント5.5.・・・を組み上げること
により筒状構造体6(6’)を形成していく。
ただし、この場合、前記シールド機lOとして、通常の
シールド機よりもテールボイドが極めて大きいものを使
用し、これにより筒状構造体6′は、掘削穴8内径に対
して小径に形成されたものとなっている。また、筒状構
造体6′の前記凹面部6aは、該凹面部6aを形成すべ
き部分のセグメント5を、通常の組み方とは逆に、掘削
穴8の中心側に向けて凸となるよう (外面側が凹とな
るよう)に組み付けることにより形成する。また、前記
筒状構造体6′が形成された部分については、その背面
側空隙すなわち筒状構造体6′と掘削穴8との間に前記
裏込め硬化充填材7を打設する。これによって覆工体2
0が完成される。なお、同第7図中矢印は、裏込め硬化
充填材7の打設状態を示すものである。上記の如く完成
された先行シールドトンネル4Aの覆工体20は、第4
図に示すように、前記筒状構造体6′の凹面部6aに対
応した部分が他の部分よりも肉厚に形成されたものとな
る。
上記の如く先行シールドトンネル4A、4A、・・・が
地山G内に形成されたならば、次いて、それら各先行シ
ールドトンネル4Aの間に後行ンールトトンネル4B、
4B、・・・を形成する。
第5図に示すように、後行シールドトンネル4Bの形成
工程も前言己先行シールドトンネル4Aとほぼ同様であ
る。ただし、先行シールドトンネル4A、4A、・・・
の離間距離は上述した如くシールドトンネル4自身の径
寸法よりも小さく設定されているので、2本の先行ワー
ルドトンネル4A4A間に後行ンールドトンネル4Bを
形成する際には、先行シールドトンネル4A間の地山G
と共に、両側の先行シールドトンネル4 A、4 A 
を構成する前記硬化充填材7の一部をも同時に掘削(切
削)する。
その際、先行シールドトンネル4Aの覆工体20を構成
する前記筒状構造体6′は、該後行シールドトンネル4
Bの形成される部分が予め凹面部6aに形成されている
ので、該後行シールドトンネル4Bを掘削するシールド
機IOがこの筒状構造体6′ と干渉することなく、硬
化充填材7のみを切削するすることが可能である。また
、そればかりでなく、凹面部6aは、後行シールドトン
ネル4Bの掘削時のシールド機10のガイドとして作用
するものとなる。これによりシールド機lOは先行シー
ルドトンネル4A間の所定のラインに沿って掘進するこ
とができる。特に、本実施例では、上述の如く、後行シ
ールドトンネル4Bを掘削する際、地山とともに先行シ
ールドトンネル4Aの裏込め硬化充填材7をも切削する
ため、シールド機10が掘進抵抗の小さい地山側に逃げ
る (先行シールドトンネル4A間から外れる)懸念が
生ずるが、上記構成であればそのような事態を防止でき
る。しかも、凹面部6aに後行シールドトンネル4Bが
食い込んで形成される分、両シールドトンネル4A、4
B 間の離間寸法を短縮でき、両シールドトンネル4A
、4Bの一体化をより強固に図ることができる。
上記の如く、シールド機10にて2つの先行シールドト
ンネル4A、4A 間を掘削するとともに、その掘削穴
8′内に筒状構造体6を組み立ててゆき、その後その背
面側に裏込め硬化充填材7を打設して覆工体20を形成
すれば、第6図に示すように、先行シールドトンネル4
 A、4 A、・・と連続した後行シールドトンネル4
B、4B、・・が形成され、これによりトンネル構造体
2が構築される。
ところで、本工法では、このように先行シールドトンネ
ル4Aの硬化充填材7の一部を、後行シールドトンネル
4Bを形成する際に地山と共にシールド機10にて切削
する1こめ、先行シールドトンネル4Aを構成する裏込
め硬化充填材7としては、初期強度が小さく、経時的に
その強度が犬となるような性状のものを使用することが
より望ましい。他の手段としては、例えば、先行シール
ドトンネル4Aの裏込ぬ硬化充填材7として凝結遅延コ
ンクリートを使用し、後行シールドトンネル4Bの施工
後に、先行シールドトンネル4A内に高温空気(例えば
70℃以上)を送り込み所要の強度を確保する、等の方
法を採ることも可能である。その際、高温空気の供給は
、筒状構造体6′の内部空間を利用することができる。
なお、後行シールドトンネル4B用の裏込め硬化充填材
7は高強度コンクリートとすることが望ましい。
そして、上記の如く、シールドトンネル4.4゜・・・
によりトンネル構造体2が構築されたならば、地山Gに
おける該トンネル構造体2により囲繞された部分を掘削
して前記トンネル空間3を形成すれば、第1図の如き目
的とするトンネルlが完成する。トンネル構造体2の内
部地山の掘削は、通常一般に使用される掘削機によって
行うが、前記トンネル構造体2が既に構築され、これに
より地山Gが支持されているので、支保工等は一切設け
る必要はない。
上記トンネルlによれば、トンネル構造体2を、小径な
る多数のシールドトンネル4,4.・・・により構成す
るため、大断面なるトンネル空間3を確実に形成するこ
とができる。さらに、トンネル構造体2を構成して連設
された各シールドトンネル4は、それらシールドトンネ
ル4を構成する裏込め硬、化充填材7 (覆工体20)
が互いにオーバーラツプすることにより一体化されてい
るので、トンネル構造体2を極めて高強度で、かつ遮水
性に優れたものとすることができる。しかも、先行シー
ルドトンネル4Aと後行シールドトンネル4Bとの重合
部において、後行シールドトンネル4Bの筒状構造体6
′に凹面部6aを形成したので、両シールドトンネル4
 A、4 B の離間寸法を短縮させてトンネル構造体
2のより強固な一体化が図れ、また、後行シールドトン
ネル4Bの掘削時にはこの凹面部6aをシールド機のガ
イドとして利用することができる。さらに、このように
、トンネル構造体2かシールドトンネルにより構成され
るものであるため、シールド工法を適用できる全ての地
山に適用することができる。しかも、使用するシールド
機10は極めて小形のもので済むため、シールド機に係
るコストの大幅な低減化が図れる。
このため、複数台のシールド機lOを用いて効率的な施
工を図ることもできる。
なお、上記トンネルlを構築するにあたり、前記先行シ
ールドトンネル4 A、4 A、・・・は、必ずしもそ
れらの全数を形成した後に後行シールドトンネル4Bを
形成しなければならないごのではなく、後行シールドト
ンネル4Bは、少なくとも2本の並設される先行シール
ドトンネル4A、4A が形成された時点でそれら先行
シールドトンネル4A間に順次形成していってもよい。
次に、第8図は本発明の請求項2に係る大断面トンネル
の第二実施例を示したもので、前実施例と同じ構成要素
には同符号を付してその説明を省略する。
本実施例に係るトンネル1′は、前記トンネル1におい
て、トンネル構造体2を構成するシールドトンネル4の
筒状構造体6.6′の内部空間内に、コンクリートある
いはモルタル等の硬化充填材9を中実に充填したもので
ある。その他の構成は前記トンネル1と同じである。
このトンネル1′によれば、トンネル構造体2の剛性を
前実施例におけるトンネルlに比してさらに向上させる
ことができる。
前記トンネル1′を構築するには、前実施例におけるト
ンネル1の構築工程において、上記の如く先行シールド
トンネル4Aに続いて後行シールドトンネル4Bを形成
した後、それら各シールドトンネル4.4.・・・の筒
状構造体6 (覆工体20)内に硬化充填材9を打設す
ればよい。あるいはまた、先行シールドトンネル4Aに
ついては、後行シールドトンネル4Bの形成前において
筒状構造体6 (覆工体20)内に硬化充填材9を充填
してもよい。
次に、第9図は本発明の請求項1に係る大断面トンネル
の一実施例て、トンネル構造体2の一部を示したもので
ある。本図において、上記実施例のものと同じ構成要素
には同符号を付してその説明を省略する。
上記実施例で示したシールドトンネル4.4の覆工体2
0が、筒状構造体6(6’)および裏込め硬化充填材7
により成る、いわゆるセグメント覆工法によって構成さ
れたものであったのに対し、本実施例のものでは、各シ
ールドトンネル4.4゜・・・の覆工体20が、場所打
ちコンクリート14により構成されたものとなっている
。すなわち、この場合、覆工体20は、セグメントを用
いない場所打ちライニング工法により形成されたものと
なっている。ただし、先行シールドトンネル4Aの覆工
体20における後行シールドトンネル4Bとの重なり部
が、弁型なり部よりも肉厚に形成されている点は上記実
施例と同じである。すなわち、本実施例に係るトンネル
構造体2では、隣接するシールドトンネル4どうしにお
いて、前記場所打ちコンクリート14  (覆工体20
)が互いにオーバーラツプしたものとなっている。
その他の構成は上記実施例に示したものと同じである。
また、本実施例における前記トンネル構造体2を形成す
るには、上記のものと同様、先行シールドトンネル4A
、4A、・・・を先行構築した後、それら先行シールド
トンネル4Aの間に、該先行シールドトンネル4Aの前
記場所打ちコンクリート14 (覆工体20)の一部を
切削しながら後行シールドトンネル4B、4B、・・・
を構築してゆけばよい。
本実施例に係るトンネル構造体2では、上記実施例に示
したトンネル構造体2と異なり、シールドトンネル4の
覆工体20が筒状構造体6′を有さないため、後行シー
ルドトンネル4Bを掘削する際の筒状構造体6′による
シールド機のガイド作用は期待できないが、本発明に係
るシールドトンネル4,4.・・・を、上記の如く場所
打ちライニング工法により形成しても構わない。勿論、
その他の覆工法により形成してもよい。ま1こ、例えば
、シールドトンネル4.4.・・・のうち、先行シール
ドトンネル4Aのみをセグメント覆工法により形成し、
後行シールドトンネル4Bを場所打ちライニング工法に
よって形成してもよい。このように、本発明に係るシー
ルドトンネルは、その施工法を限定されるものではなく
、要は、それら隣接形成されたシールドトンネル4,4
.・・・のうち、先行シールドトンネル4Aの覆工体2
0を後行シールドトンネル4Bとの重合部において肉厚
として、その肉厚に形成した部分に後行シールドトンネ
ル4Bをオーバーラツプさせて構築することにより、強
固なトンネル構造体を実現することかできる。
また、この第9図におけるトンネル構造体2においても
、各シールドトンネル4の覆工体20の内部に硬化充填
材を充填しても無論よい。
なお、−上記各実施例においては、トンネル1゜1′ 
(トンネル構造体2)を共に断面円形のものとして説明
したが、本発明に係る大断面トンネルは断面円形のもの
に限定されるものではなく、馬蹄形、半円形、あるいは
その他の断面形状に形成することも無論可能である。そ
の場合には、連設する各シールドトンネル4.4.・・
・の形成位置(重なり位置)を、これらシールドトンネ
ル4によって形成されるトンネル構造体2が所定の断面
形状となるよう決定すればよい。
また、上記各実施例においては、トンネル構造体2が縦
断面において筒状に閉環された構成のものを説明したが
、本発明に係る大断面トンネルは、例えば第10図に示
すようにトンネル空間3の一部(図示例のものは上半部
)のみを前記トンネル構造体2により構成するようにし
てもよい。その場合、トンネル底部(インバート部)に
は、コンクリート1’2を打設するようにしてもよく、
さらには、該コンクリートL2を図示しないロックホル
トで補強するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、本発明の請求項1に係る大断面ト
ンネルによれば、トンネル構造体を小径なる多数のシー
ルドトンネルにより構成したので、大断面のトンネル空
間を確実に形成することができる。しかも、トンネル構
造体を構成して連設される各シールドトンネルは、それ
らシールドトンネルを構成する覆工体の一部が互いに重
合することにより一体化され、これによりトンネル構造
体を極めて高強度で、かつ遮水性に優れたものとするこ
とができる。さらにその際、先行シールドトンネルの覆
工体を重合部において肉厚に形成したので、各シールド
トンネル間の重合寸法を大きくとることができ、トンネ
ル構造体の高剛性化が計れる。また、トンネル構造体が
シールドトンネルにより構成されるものであるため、シ
ールド工法を適用できる全ての地山に適用することかで
き、しかも、使用するシールド機は極めて小形のもので
済むため、シールド機に係るコストの大幅な低減化が図
れる。このため、複数台のシールド機を用いて効率的な
施工を図ることも可能となる。
また、本発明の請求項2に係る大断面トンネルによれば
、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの重
合部において、後行シールドトンネルの覆工体を構成す
る筒状構造体に凹面部を形成したので、上記請求項1に
記載した効果に加え、後行シールドトンネルの掘削時に
この凹面部をシールド機のガイドとして利用することが
でき、これにより、シールド機が所定の掘削ラインから
外れるのを防止して、施工効率の向上とトンネルの品質
の確保を図れる、等の種々の優れた効果を奏することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の請求項2に記載した大断面トンネルの
第一実施例を示す正面断面図、第2図は当実施例による
トンネル構造体を示す部分正面断面図、第3図ないし第
6図は当実施例に係るトンネル構造体の施工方法を説明
するもので、それぞれトンネル構造体の部分正面大断面
、第7図はトンネル構造体を構成するシールドトンネル
の構築状態の一例を示す側断面図、第8図は本発明の請
求項2に記載した大断面トンネルの第二実施例を示す正
面大断面、第9図は本発明の請求項Iに記載した大断面
トンネルの一実施例を示すものでトンネル構造体の部分
正面断面図、第Xθ図は大断面トンネルの他の構成例を
示す正面断面図である。 G・・・・・・地山、   l、1′・・・・・・大断
面トンネル、2・・・・・・トンネル構造体、 3・・・・・・トンネル空間、 4・・・・・・シールドトンネル、 4A・・・・・・先行シールドトンネル、4B・・・・
・・後行シールドトンネル、5・・・・・・セグメント
、 6.6′・・・・・・筒状構造体、  6a・・・・・
・凹面部、7・・・・・・裏込め硬化充填材、  20
・・・・・・覆工体。 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アーチ状または筒状に形成され地山の土圧に抗し
    て内部空間を形成するトンネル構造体と、該トンネル構
    造体の内部に形成されるトンネル空間とからなる大断面
    トンネルであって、 前記トンネル構造体は、構築すべきトンネルの長手方向
    に沿いかつ径方向に所定間隔を置いて形成された先行シ
    ールドトンネルと、これら先行シールドトンネルの間に
    形成された後行シールドトンネルとから構成され、かつ
    これらシールドトンネルは、隣接形成されたシールドト
    ンネルの覆工体の一部が互いに重合することにより一体
    化されており、 しかも、前記先行シールドトンネルの覆工体は、前記後
    行シールドトンネルとの重なり部において非重なり部よ
    りも肉厚に形成されていることを特徴とする大断面トン
    ネル。
  2. (2)請求項1記載の大断面トンネルにおいて、少なく
    とも前記先行シールドトンネルの覆工体は、セグメント
    により組み立てられた筒状構造体と、該筒状構造体の背
    面側に後打ちされた裏込め硬化充填材とから構成され、
    しかも、前記筒状構造体は、前記後行シールドトンネル
    との重なり部において、後行シールドトンネルとの干渉
    を回避する凹面状に形成されていることを特徴とする大
    断面トンネル。
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Cited By (3)

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