JPH07208066A - トンネル構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】縦長大断面のトンネルを的確に構築する。 【構成】地山２中に先進させたサイロット坑７Ａ、７Ｂ
を利用して、その下側の地山２に土留壁９、９を構築し
て、土留壁９、９間に下部支保地盤２Ａを形成してお
き、サイロット坑７Ａ、７Ｂの側壁部に側壁コンクリー
ト１０、１０を設置すると共に、サイロット坑７Ａ、７
Ｂ間の地山２を、これらを連絡するアーチ状にリング掘
削して形成したリング坑２５を利用して、形成すべきト
ンネル空間３上方の地山２を支持し得る覆工構築物２１
を構築し、覆工構築物２１の下部に上部支保地盤２Ｂを
形成しておき、覆工構築物２１で地山２を支持しなが
ら、上部支保地盤２Ｂを掘削して上部空間５を形成し、
土留壁９、９と覆工構築物２１で地山２を支持しなが
ら、下部支保地盤２Ａを掘削してトンネル空間３を形成
し、トンネル空間３にコンクリート躯体２３を構築する
ようにして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上下線並列道路用のト
ンネルを構築する際に適用するのに好適なトンネル構築
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速道路等の上り線と下り線が並
列走行するような道路に設けられるトンネルにおいて
は、該上下の線を一緒に通す形で大断面のトンネルを構
築したり、或いは、上り線と下り線の各々専用のトンネ
ルを別個に構築したり、さらには、トンネルの断面形状
をメガネ状にしたり、等の各種の方法が、道路の用途や
車線数、或いはトンネル構築箇所の現場条件等に応じて
任意採択されていた。しかし、これらの方法ではいずれ
にしても、トンネルが地盤中において左右方向に有る程
度の領域を占有する形になるため、既存の道路の下側
等、左右の幅が限定された領域では、こうしたトンネル
を構築することが出来ないという不都合がある。そこ
で、前記上り線と下り線が上下方向に並ぶような縦長大
断面のトンネルを構築したいという要求があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、地盤は、深
さに応じて異なる性状を有するものであるため、上述し
たように縦長断面のトンネルを構築しようとすると、該
トンネルを、互いに異なる性状をなす地盤の各領域に跨
るように構築しなければならない。特に、地盤中におい
て地下水位より上側の領域と下側の領域とでは、地盤性
状やこれに適した掘削及び支保方法が明らかに異なるた
めに、該地下水位より上側の領域と下側の領域の両方に
適した掘削及び支保方法でトンネルを構築するのは、非
常に難しい。それに加えて、土被りの浅い土砂地山にト
ンネルを構築するとなると更に一層難しくなる。そこ
で、深さに応じて異なる性状をなす地盤中に縦長大断面
のトンネルを的確に構築することが出来るような方法の
開発が望まれていた。そこで、本発明は、上記事情に鑑
み、縦長大断面のトンネルを的確に構築することが出来
るようにした、トンネル構築方法を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のうち第一の
発明は、左右方向に所定の間隔（Ｌ１）をなす一対のサ
イロット坑（７Ａ、７Ｂ）を地盤（２）中に先進させ、
前記一対のサイロット坑（７Ａ、７Ｂ）を利用して、該
各々のサイロット坑（７Ａ、７Ｂ）の下側の地盤（２）
中に土留壁（９）を構築して、該左右の土留壁（９）間
に下部支保地盤（２Ａ）を形成しておき、前記各々のサ
イロット坑（７Ａ、７Ｂ）の側壁部（７ｃ）に側壁支保
部材（１０）を設置すると共に、前記一対のサイロット
坑（７Ａ、７Ｂ）間の地盤（２）を、これらサイロット
坑（７Ａ、７Ｂ）間を連絡するアーチ状にリング掘削し
て先行リング坑（２５）を形成し、前記先行リング坑
（２５）を利用して、形成すべきトンネル空間（３）上
方の地盤（２）を支持し得るトンネル上部支持体（２
１）を構築し、該トンネル上部支持体（２１）の下部で
前記一対のサイロット坑（７Ａ、７Ｂ）間に上部支保地
盤（２Ｂ）を形成しておき、前記トンネル上部支持体
（２１）によって地盤（２）を支持しながら、前記上部
支保地盤（２Ｂ）を掘削してトンネル上部空間（５）を
形成し、前記左右の土留壁（９）と前記トンネル上部支
持体（２１）によって地盤（２）を支持しながら、前記
トンネル上部空間（５）より下側の前記下部支保地盤
（２Ａ）を掘り下げていく形で掘削することによってト
ンネル空間（３）を形成し、前記トンネル空間（３）に
トンネル躯体（２３）を構築するようにして構成され
る。また本発明のうち第二の発明は、第一の発明におい
て、前記トンネル躯体（２３）を、上下方向に並ぶ形の
トンネル供用空間（２６、２７）を形成するように構築
した。また本発明のうち第三の発明は、第一の発明にお
いて、前記サイロット坑（７Ａ、７Ｂ）及び、前記上部
支保地盤（２Ｂ）を地下水位（Ｐ１）より上のレベルに
形成しておき、前記上部支保地盤（２Ｂ）を掘削した
後、掘削形成されたトンネル上部空間（５）を利用して
地下水位（Ｐ１）より下のレベルの地盤（２）を地盤改
良し、その後、前記下部支保地盤（２Ａ）を掘削するよ
うにして構成される。

【０００５】なお、（ ）内の番号等は、図面における
対応する要素を示す、便宜的なものであり、従って、本
記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以
下の作用の欄についても同様である。

【０００６】

【作用】上記した構成により、本発明のうち第一の発明
では、トンネル空間（３）は、この掘削に先立って別個
に形成された上部支保地盤（２Ｂ）及び、下部支保地盤
（２Ａ）を掘削する形で形成される。また、本発明のう
ち第二の発明では、１本の道路幅のトンネル（１）に上
下に複数本の道路が納められる。また、本発明のうち第
三の発明では、左右の土留壁（９）と不透水性の改良地
盤（２ａ）によって、地下水位（Ｐ１）より下の下部支
保地盤（２Ａ）のうちトンネル空間（３）に相当する部
位が周囲の地盤（２）に対して水封される。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明を適用して構築されているト
ンネルの一例を示した模式断面図、図２は、図１のＸ１
−Ｙ１線断面図、図３は、図１のＸ２−Ｙ２線断面図、
図４は、図１に示すリング掘削機を矢印Ｉ方向より見た
矢視図、図５は、図１に示すリング掘削機を矢印II方向
より見た矢視図、図６は、図１に示すリング掘削機の詳
細図である。

【０００８】構築中のトンネル１は、図１乃至図３に示
すように、地山２中に図１の紙面左右方向である矢印
Ａ、Ｂ方向（水平方向）に伸延した形で掘削形成された
断面が略半円形の上部空間５を有しており、該上部空間
５の下側には、これに隣接した形で断面が略長方形の下
部空間６が掘削形成されている。上部空間５の上部切羽
５ａは下部空間６の下部切羽６ａよりも矢印Ａ側に先行
しており、上部空間５と下部空間６とが上下に隣接した
箇所（図１の紙面右端部付近或いは、図３で示す箇所）
では、上部空間５と下部空間６とが上下に隣接連通して
縦長大断面のトンネル空間３が形成されている。なお、
上部空間５周囲の地山２は、土被りの浅い土砂地山とな
っている。上部空間５の上部切羽５ａからは、図１及び
図２に示すように、上部空間５の一部が矢印Ａ側に先行
掘削された形で、矢印Ａ、Ｂ方向に伸延した小断面の２
つのサイロット坑７Ａ、７Ｂが掘削形成されており、サ
イロット坑７Ａ、７Ｂの上部切羽５ａに形成された開口
部７ａＡ、７ａＢはそれぞれ、図２の紙面左右方向に間
隔Ｌ１で、上部切羽５ａの半円形形状の図２紙面左下、
右下の両隅に整合した形で形成されている。即ち、サイ
ロット坑７Ａ、７Ｂの底面７ｂ、７ｂと上部空間５の底
面５ｂとは矢印Ａ、Ｂ方向に水平連続しており、サイロ
ット坑７Ａの図２紙面左側の側壁部７ｃと上部空間５の
図２紙面左側の側壁部５ｃとは矢印Ａ、Ｂ方向に連続し
ており、サイロット坑７Ｂの図２紙面右側の側壁部７ｃ
と上部空間５の図２紙面右側の側壁部５ｃとは矢印Ａ、
Ｂ方向に連続している。各サイロット坑７Ａ、７Ｂの矢
印Ａ側端部にはサイロット切羽７ｄ、７ｄがそれぞれ形
成されている。

【０００９】サイロット坑７Ａ、７Ｂのうち各サイロッ
ト切羽７ｄ、７ｄ付近からサイロット坑７Ａ、７Ｂの開
口部７ａＡ、７ａＢまでは、掘削された地山２の表面
に、コンクリートの吹き付けによって形成された吹き付
けコンクリート支保工（図示せず）が設けられている。
サイロット坑７Ａ、７Ｂは、上述したように、小断面で
形成されているため、吹き付けコンクリート支保工（図
示せず）によってこれらサイロット坑７Ａ、７Ｂ周囲の
地山２は安定している。また、サイロット坑７Ａ、７Ｂ
のうち各サイロット切羽７ｄ、７ｄから所定距離矢印Ｂ
側の位置より矢印Ｂ側部位（但し、図示しない前記吹き
付けコンクリート支保工が設けられている部位）におい
ては、各底面７ｂ、７ｂ側の地山２に、複数の鉛直な柱
状の壁部材片９ａが矢印Ａ、Ｂ方向の一重並列の形で互
いに隙間無く連続してそれぞれ打設されており、連続し
て打設された複数の壁部材片９ａはそれぞれ土留壁９、
９となっている。なお、各壁部材片９ａは内部にＨ型鋼
が埋め込まれたコンクリートによって構成されており、
各土留壁９、９は、サイロット坑７Ａでは図２の紙面左
側の側壁部７ｃ、サイロット坑７Ｂでは図２の紙面左側
の側壁部７ｃにそれぞれ沿った形で構築されている。従
って、地山２のうち土留壁９、９に挾まれた部分は水平
方向（図２の紙面左右方向）からの土圧から支保された
下部支保地盤２Ａとなっている。また、サイロット坑７
Ａ、７Ｂのうち前記土留壁９、９が構築されている部位
には、サイロット坑７Ａでは図２の紙面左側の側壁部７
ｃ、サイロット坑７Ｂでは図２の紙面左側の側壁部７ｃ
に沿った形で側壁コンクリート１０、１０がそれぞれ設
けられている。従って、側壁コンクリート１０、１０は
対応する各土留壁９、９の上端部に載置接合された形で
設けられている。

【００１０】一方、前記上部空間５の上部切羽５ａより
矢印Ａ側の地山２中には、図１及び図２に示すように、
上部切羽５ａに、上部空間５の半円形断面の輪郭即ち、
アーチ形の開口部を形成する形で半円リング形状のリン
グ坑２５（即ち公知のリング掘削工法において見られる
半円リング形状の先進坑と類似のもの）が矢印Ａ方向に
先行して掘削形成されている。従って、リング坑２５は
サイロット坑７Ａ、７Ｂをアーチ状に連絡連通させる形
で形成されている。このリング坑２５の矢印Ａ側端部で
あるリング坑切羽２５ａ付近には、図１、図４、図５、
図６に示すように、サイロット坑７Ａ、７Ｂにまたがっ
た形でアーチ状に形成されたリング掘削機１１が配置さ
れている。リング掘削機１１は、掘削すべきリング坑２
５断面に沿って形成されたフレーム１２を有しており、
フレーム１２の両端にはサイロット坑７Ａ、７Ｂ内を矢
印Ａ、Ｂ方向に移動駆動自在に設けられた移動台車１
６、１６が設けられている。なお、これら移動台車１
６、１６はサイロット坑７Ａ、７Ｂ内に設けられている
側壁コンクリート１０、１０の上端面１０ａ、１０ａに
それぞれ載置された形で設けられており（従って、リン
グ掘削機１１はフレーム１２がリング坑２５に収めら
れ、フレーム１２の両端の移動台車１６、１６が側壁コ
ンクリート１０、１０載置されて支持された形で配置さ
れている）、移動台車１６、１６は上端面１０ａ、１０
ａ上を矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動自在である。

【００１１】移動台車１６、１６には、図４に示すよう
に、該移動台車１６、１６の上方より落下してくる掘削
土砂を、該移動台車１６、１６の側方（即ち、サイロッ
ト坑７Ａ、７Ｂ内）に搬出するズリシュート１６ａ、１
６ａが設けられている。またフレーム１２上には、リン
グ坑２５の内周坑壁２５ｂに沿った形のボトムメッセル
１３及びリング坑２５の外周坑壁２５ｃに沿った形のフ
ロントメッセル１５が、円弧状の間隔Ｗ１なる掘削機移
動空間１２ａを形成する形で平行に設けられている。各
メッセル１３、１５は矢印Ａ、Ｂ方向に偏長した長方形
板状に形成された複数のメッセルプレート１３ａ、１５
ａが、リング坑２５の周方向である図の矢印Ｃ、Ｄ方向
に互いに接続されて構成されており、個々のメッセルプ
レート１３ａ、１５ａは矢印Ａ、Ｂ方向に移動自在に設
けられている。メッセルプレート１３ａとフレーム１２
間には、図６に示すように、駆動ジャッキ２９が、メッ
セルプレート１３ａを矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動し得る
ように設けられている。各メッセルプレート１３ａには
グリッパ３０が核部方向である図の矢印Ｉ、Ｊ方向に突
出駆動自在に設けられており、また、メッセルプレート
１５ａとフレーム１２間には、図６に示すように、駆動
ジャッキ３１が、メッセルプレート１５ａを矢印Ａ、Ｂ
方向に移動駆動し得るように設けられている。リング坑
２５のリング坑切羽２５ａ付近では、この両メッセル１
３、１５によって周囲の地山２からの土圧が支保されて
おり、従ってリング坑切羽２５ａ付近の地山２は安定し
ている。

【００１２】また、フレーム１２の、掘削機移動空間１
２ａ内の図６中の上下部分には、ガイドレール３２、３
２がリング坑２５断面に沿った形で敷設されており、図
６中の下部のガイドレール３２には該ガイドレール３２
に沿った形でラック３２ａ、３２ａが穿設形成されてい
る。ガイドレール３２、３２にはリング走行掘削機３３
が、該走行掘削機３３のフレーム３３ａの図６中の下部
に設けられた走行歯車３３ｂ、３３ｂを介してガイドレ
ール３２、３２に沿って、矢印Ｃ、Ｄ方向に走行自在に
設けられており、フレーム３３ａには伸縮ジャッキ３５
がラム３５ａを矢印Ｅ、Ｆ方向に突出駆動自在にした形
で設けられている。また、ラム３５ａの先端部の、図６
中の上下両側にはカッタ３５ｂ、３５ｂが回転駆動自在
に装着されており、更に伸縮ジャッキ３５とフレーム３
３ａの間には揺動ジャッキ３６がラム３６ａを矢印Ｇ、
Ｈ方向に突出駆動自在にした形で設けられている。ま
た、フレーム１２の図６中の左方には、スキンプレート
１７がリング坑２５の内周坑壁２５ｂに沿って略半円形
に形成された形で設けられており、スキンプレート１７
とリング坑２５の外周坑壁２５ｃで挾まれた空間はコン
クリート打設空間１９ｄとなっている。更に、フレーム
１２には、該フレーム１２を矢印Ａ、Ｂ方向に仕切る形
で隔壁１９が設けられており、隔壁１９の矢印Ａ側には
コンクリート打設管１９ａが、リング坑２５断面に沿っ
てアーチ状に配置され、該打設管１９ａにはリング坑２
５の周方向、即ち矢印Ｃ、Ｄ方向に所定の間隔でコンク
リート注入管１９ｂが、矢印Ｂ方向に注入孔１９ｃを開
口させた形で設けられている。即ち、コンクリート打設
管１９ａ及びコンクリート注入管１９ｂを介して輸送さ
れるコンクリートは注入孔１９ｃからコンクリート打設
空間１９ｄ側に注入打設自在である。

【００１３】リング掘削機１１のコンクリート打設空間
１９ｄには、図１及び図６に示すように、コンクリート
が充填固結されており、このコンクリート打設空間１９
ｄ内のコンクリート即ち、サイロット坑７Ａ、７Ｂの側
壁コンクリート１０、１０間に亙って形成されたアーチ
状のコンクリートはコンクリート覆工体２０の一部（矢
印Ａ側端部付近の部分）になっている。つまり、リング
坑２５内のうちリング掘削機１１のコンクリート打設空
間１９ｄより矢印Ｂ側には、リング坑２５に沿ってサイ
ロット坑７Ａ、７Ｂの側壁コンクリート１０、１０間に
亙って形成構築されたアーチ状のコンクリート覆工体２
０が続いている。なお、コンクリート覆工体２０とその
両端側の側壁コンクリート１０、１０とは互いに接合さ
れ一体になる形で構築されており、コンクリート覆工体
２０と側壁コンクリート１０、１０とは一体となって覆
工構築物２１となっている。つまり、地山２には上部切
羽５ａから矢印Ａ方向にリング坑２５が先進掘削され、
そのリング坑２５に沿った形で覆工構築物２１が形成さ
れているため、該上部切羽５ａの付近の地山２は覆工構
築物２１によりその周囲からの土圧が支保されて安定し
ている。なお、地山２のうち覆工構築物２１の内周側に
存在する地盤はその周囲の地山２の土圧から支保された
上部支保地盤２Ｂとなっている。

【００１４】また、サイロット坑７Ａ、７Ｂの下方の地
山２に打設構築されている土留壁９、９及び、サイロッ
ト坑７Ａ、７Ｂに設けられている側壁コンクリート１
０、１０とこれら側壁コンクリート１０、１０に亙って
構築されたコンクリート覆工体２０、従って覆工構築物
２１は、サイロット坑７Ａ、７Ｂ或いは、リング坑２５
の矢印Ｂ側に連続する上部空間５の下方の地山２及び、
上部空間５内にも連続して、従って、矢印Ｂ方向に延長
された形で設けられている。従って、上部切羽５ａより
矢印Ｂ側における上部空間５では、覆工構築物２１によ
って、該上部空間５周囲の地山２が支保され安定してい
る。上部切羽５ａより所定距離だけ矢印Ｂ側には、上部
空間５の底面５ｂ側の地山２が掘削されて、上述した下
部空間６が形成されている。下部空間６は、上部空間５
の側壁コンクリート１０、１０の下方に打設されている
土留壁９、９の間である下部支保地盤２Ａを掘削する形
で形成されており、従って、上部空間５の底面５ｂ側の
地山２が掘削除去されても、覆工構築物２１は、側壁コ
ンクリート１０、１０において土留壁９、９を介して地
山２に支持されていることから、上部空間５の上方の地
山２は安定して支保されている。なお、下部切羽６ａ
は、多段ベンチ式に形成されているため、下部空間６は
大断面に形成されているが、この下部切羽６ａでは地山
２の安定が確保されている。また、掘削形成された下部
空間６においては、対面した土留壁９、９間に複数の切
梁２２が適宜架設されているので、下部空間６の水平側
方の地山２はより確実に支保されている。

【００１５】また、下部空間６の底面６ｃを形成してい
る地山２には所定の地盤改良薬液が注入されており、不
透水性の改良地盤２ａになっている。下部空間６の下部
切羽６ａより所定距離だけ矢印Ｂ側の位置より矢印Ｂ側
では、コンクリート躯体２３が構築されており、コンク
リート躯体２３は、互いに一体的に設けられた下部スラ
ブ２３ａ、側壁躯体２３ｂ、２３ｂ、上部スラブ２３ｃ
から構成されている。即ち、下部スラブ２３ａは下部空
間６の底面６ｃに沿った形で水平に敷設構築されてお
り、側壁躯体２３ｂ、２３ｂは、下部スラブ２３ａに立
設された形で、しかも土留壁９、９に沿った形で鉛直に
構築されており、上部スラブ２３ｃは、側壁躯体２３
ｂ、２３ｂに支持された形で、しかも上部空間５と下部
空間６との境界をなす形で水平に構築されている。な
お、上部スラブ２３ｃは、該上部スラブ２３ｃの上面側
と覆工構築物２１の下端側とが互いに一体接合されるよ
うに構築される。従って、上部空間５には、上部スラブ
２３ｃと覆工構築物２１によって包囲された上通行空間
２６が形成され、下部空間６にはコンクリート躯体２３
内部に下通行空間２７が形成されている。なお、このト
ンネル１近辺の地山２中には図示しない帯水層が形成さ
れており、その水位は、トンネル１の上部空間５と下部
空間６との境界付近のレベルである図の水位Ｐ１に形成
されている。しかし、下部空間６は上述したように、そ
の両側を土留壁９、９によって挾まれ、土留壁９、９間
であり、下部空間６の下方である位置には不透水性の改
良地盤２ａが形成されているので、下部空間６内は地山
２側との間で遮水されている。

【００１６】構築中のトンネル１及びリング掘削機１１
等は以上のような構成を有しているので、該トンネル１
を構築するには、まず２本のサイロット坑７Ａ、７Ｂ
を、図１及び図２に示すように、トンネル空間３を掘削
形成すべき地山２中に、掘削形成されるべき上部空間５
における両側下隅にそれぞれ配置させる形で、従って、
既設のサイロット坑７Ａ、７Ｂのサイロット切羽７ｄ、
７ｄより更に矢印Ａ方向に前進掘削させる形で）、図の
矢印Ａ方向に先進掘削する。サイロット坑７Ａ、７Ｂの
先進掘削と共に、従って、該先進掘削によるサイロット
切羽７ｄ、７ｄの矢印Ａ方向への移動形成に追随する形
で、先進掘削直後のサイロット坑７Ａ、７Ｂの掘削面に
コンクリートの吹き付けを行い吹き付けコンクリート支
保工（図示せず）を構築して行く。なお、サイロット坑
７Ａ、７Ｂは、上述したように、小断面で掘削形成され
るため、吹き付けコンクリート支保工（図示せず）によ
ってこれらサイロット坑７Ａ、７Ｂ周囲の地山２は安定
する。サイロット坑７Ａ、７Ｂにおける吹き付けコンク
リート支保工（図示せず）の構築箇所が矢印Ａ方向に伸
長されると共に、サイロット坑７Ａ、７Ｂの底面７ｂ、
７ｂより地山２に、複数の壁部材片９ａを、既設の土留
壁９、９の矢印Ａ側に隙間無く連続する形で打設して土
留壁９、９を矢印Ａ方向に延長構築して行く。つまり、
土留壁９、９の延長構築によって、地山２のうちこれら
土留壁９、９間の下部支保地盤２Ａを矢印Ａ方向に延長
形成して行く。なお、壁部材片９ａの打設は、まずサイ
ロット坑７Ａ、７Ｂの空間を利用して、図示しないＨ型
鋼を底面７ｂ、７ｂより地山２に挿入打設する。この挿
入打設はサイロット坑７Ａ、７Ｂ内で挿入打設可能な長
さの複数のＨ型鋼を順次溶接接続しながら挿入打設する
ことで可能となる。Ｈ型鋼を所定の長さ挿入打設した
後、該Ｈ型鋼の周囲にコンクリートを注入して壁部材片
９ａが形成される。土留壁９、９の延長構築と共に、サ
イロット坑７Ａ、７Ｂでは図３の紙面左、右側の側壁部
７ｃ、７ｃに沿った形で側壁コンクリート１０、１０
を、既設の側壁コンクリート１０、１０の矢印Ａ側に連
続する形で打設構築して、側壁コンクリート１０、１０
を矢印Ａ方向に延長構築して行く。

【００１７】側壁コンクリート１０、１０の延長構築に
従って、既設のリング坑２５のリング坑切羽２５ａ付近
に配置されているリング掘削機１１によって掘削及び、
覆工を進行させる。即ち、リング掘削機１１のリング走
行掘削機３３のカッタ３５ｂ、３５ｂを回転駆動しつ
つ、伸縮ジャッキ３５のラム３５ａを図６の矢印Ｅ、Ｆ
方向に適宜突出駆動させると共に、揺動ジャッキ３６の
ラム３６ａを図６の矢印Ｇ、Ｈ方向に適宜突出駆動させ
て伸縮ジャッキ３５をカッタ３５ｂ、３５ｂと共に図６
中の上下方向に揺動させ、矢印Ａ側即ち、リング坑切羽
２５ａ側の地山２を掘削する。この時掘削により生じた
ズリはフレーム１２内の掘削機移動空間１２ａを介して
自重により移動台車１６、１６のズリシュート１６ａ、
１６ａを通ってサイロット坑７Ａ、７Ｂ内に排出される
ので、掘削に伴うズリ出しはサイロット坑７Ａ、７Ｂ内
の中空スペース内に排出されたズリをトンネル外に排出
するだけで完了する。こうして、カッタ３５ｂ、３５ｂ
を伸縮ジャッキ３５及び揺動ジャッキ３６を介してリン
グ坑切羽２５ａに対して適宜移動させ、更に、フレーム
３３ａをガイドレール３２、３２を介して走行歯車３３
ｂ、３３ｂ及び該歯車３３ｂ、３３ｂに噛合したラック
３２ａ、３２ａにより図４の矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動
させることにより、リング掘削機１１の矢印Ａ側の地山
２をアーチ状に掘削する。つまり、リング坑２５が矢印
Ａ方向に延長掘削された。この状態で、ボトムメッセル
１３及びフロントメッセル１５の各メッセルプレート１
３ａ、１５ａを各駆動ジャッキ２９、３１を突出駆動さ
せることにより矢印Ａ方向に突出させ、掘削された地山
２の変形及び崩壊を防止する。なお、メッセルプレート
１３ａ、１５ａの矢印Ａ方向の突出動作は、カッタ３５
ｂ、３５ｂによる掘削が完了するのを待つこと無く、カ
ッタ３５ｂ、３５ｂによる矢印Ａ方向の掘削が適宜進行
した時点で、随時矢印Ａ方向に突出させ、地山２の変形
及び崩壊を最小限に防止するようにすることも当然可能
である。

【００１８】また、ボトムメッセル１３の各メッセルプ
レート１３ａを矢印Ａ方向に突出させたところで、各メ
ッセルプレート１３ａに設けられているグリッパ３０を
リング掘削機１１に囲まれたいまだ掘削されていない地
山２の核部方向、即ち図６の矢印Ｊ方向に突出させて、
各メッセルプレート１３ａを地山２に対して固定する。
この状態で、各駆動ジャッキ２９、３１を後退させる
と、各メッセルプレート１３ａ、１５ａと地山２間に作
用する摩擦により、またボトムメッセル１３の各メッセ
ルプレート１３ａがグリッパ３０を介して地山２に対し
て固定されているので、フレーム１２全体が矢印Ａ方向
に前進することになり、フレーム１２の隔壁１９と直前
に打設構築されたコンクリート覆工体２０の矢印Ａ側の
端面２０ａとの間のコンクリート打設空間１９ｄが中空
となる。

【００１９】そこで、コンクリート打設管１９ａ及び複
数のコンクリート注入管１９ｂを介してコンクリート打
設空間１９ｄ内にコンクリートを注入孔１９ｃを介して
打設する。コンクリート打設空間１９ｄ内に打設された
コンクリートが凝固することにより両下端の側壁コンク
リート１０、１０上に支持された形のアーチ状のコンク
リート覆工体２０が既設のコンクリート覆工体２０の矢
印Ａ側に続けて延長構築された。つまり、コンクリート
覆工体２０及び側壁コンクリート１０、１０からなる覆
工構築物２１が矢印Ａ方向に延長構築された。また、覆
工構築物２１の延長構築によって、該覆工構築物２１の
下側の上部支保地盤２Ｂが矢印Ａ方向に延長形成され
た。上部支保地盤２Ｂが矢印Ａ方向に延長形成された
後、上部切羽５ａを矢印Ａ方向に掘削する。上部空間５
は半円形断面で扁平な大断面空間であるので、その掘削
と同時に、該上部空間５周囲には大きな土圧がかかる。
しかし、掘削する箇所は前記上部支保地盤２Ｂとなって
おり、該上部支保地盤２Ｂの周囲には既に覆工構築物２
１が施されているので、掘削直後の上部空間５周囲の地
山２は安定している。なお、上部支保地盤２Ｂの掘削に
先行して覆工構築物２１が地山２中に構築されており、
従って上部空間５を掘削形成した際にも、該上部空間５
上部の地山２の沈下が防止されている。つまり、リング
坑２５の外周側の地山２が土被りの浅い土砂地山であっ
ても、トンネル構築作業による地表（図示せず）への影
響が極力防止されている。

【００２０】上部切羽５ａの掘削に従って、上部空間５
より、その底面５ｂ側の地山２に適宜ボーリング等を行
うことによって所定の地盤改良薬液を注入し、既設の土
留壁９、９間の下部支保地盤２Ａの一部（或いは全て）
を不透水性の改良地盤２ａとする。なお、改良地盤２ａ
は土留壁９、９間に亙って隙間無く形成されると共に、
改良地盤２ａは形成されるべき下部空間６の底面６ｃと
なるレベルよりも下方のレベルに底端をもつ形で形成さ
れる。また、改良地盤２ａは既設の改良地盤２ａの矢印
Ａ側に隙間無く連続する形で形成される。改良地盤２ａ
の延長形成に従って、下部空間６の下部切羽６ａを矢印
Ａ方向に掘削前進させる。下部切羽６ａでの掘削は、土
留壁９、９間の範囲で、改良地盤２ａの底端よりも上の
範囲で行われるので、土留壁９、９と改良地盤２ａによ
って囲まれた下部空間６には、水位が前記水位Ｐ１のレ
ベルに存在するにもかかわらず地下水の進入が殆どな
い。つまり、下部空間６での諸作業がドライ状態で行え
るため作業が円滑容易になり、また、上部空間５は、水
位Ｐ１のレベル以上に位置するので、その掘削作業はド
ライ状態で円滑に行われているから、トンネル１の構築
作業全てはドライ状態で円滑容易に行われる。なお、下
部空間６の掘削は、土留壁９、９の間である下部支保地
盤２Ａを掘削する形で行われるので、下部空間６の掘削
形成によって形成されるトンネル空間３は、その上半部
は土留壁９、９を介して下部の地山２に支持されている
覆工構築物２１によって支保されており、下半部は、切
梁２２等を介した土留壁９、９によって支持されている
ため、トンネル空間３周辺の地山２は安定して支保され
ている。下部切羽６ａでの掘削と共に、下部空間６にコ
ンクリート躯体２３を、既設のコンクリート躯体２３の
矢印Ａ側に連続した形で構築する。なお、コンクリート
躯体２３は必要に応じてトンネル空間３の図３における
全断面について構築してもよいことは勿論である。コン
クリート躯体２３の延長構築により、上部空間５では、
上部スラブ２３ｃと覆工構築物２１によって包囲された
上通行空間２６が延長形成され、下部空間６ではコンク
リート躯体２３内部に下通行空間２７が延長形成され
る。即ち、トンネル１のうち構築完了された部分が矢印
Ａ方向に延長された。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち第一
の発明は、左右方向に間隔Ｌ１等の所定の間隔をなすサ
イロット坑７Ａ、７Ｂ等の一対のサイロット坑を地山２
等の地盤中に先進させ、前記一対のサイロット坑を利用
して、該各々のサイロット坑の下側の地盤中に土留壁９
等の土留壁を構築して、該左右の土留壁間に下部支保地
盤２Ａ等の下部支保地盤を形成しておき、前記各々のサ
イロット坑の側壁部７ｃ等の側壁部に側壁コンクリート
１０等の側壁支保部材を設置すると共に、前記一対のサ
イロット坑間の地盤を、これらサイロット坑間を連絡す
るアーチ状にリング掘削してリング坑２５等の先行リン
グ坑を形成し、前記先行リング坑を利用して、形成すべ
きトンネル空間３等のトンネル空間上方の地盤を支持し
得る覆工構築物２１等のトンネル上部支持体を構築し、
該トンネル上部支持体の下部で前記一対のサイロット坑
間に上部支保地盤２Ｂ等の上部支保地盤を形成してお
き、前記トンネル上部支持体によって地盤を支持しなが
ら、前記上部支保地盤を掘削して上部空間５等のトンネ
ル上部空間を形成し、前記左右の土留壁と前記トンネル
上部支持体によって地盤を支持しながら、前記トンネル
上部空間より下側の前記下部支保地盤を掘り下げていく
形で掘削することによってトンネル空間を形成し、前記
トンネル空間にコンクリート躯体２３等のトンネル躯体
を構築するようにして構成されるので、トンネル空間
は、この掘削に先立って形成された上部支保地盤及び、
下部支保地盤を掘削する形で形成されるから、トンネル
空間の掘削形成は周囲の地盤の安定を図りながら安全か
つ的確に行える。また、上部支保地盤及び、下部支保地
盤はそれぞれ別個に形成されるので、上部支保地盤及
び、下部支保地盤を形成する際の支保の強度や態様は、
それぞれの地盤の性状に応じて互いに異ならせることも
可能である。つまり、トンネル空間が形成されるべき地
盤のうちの上部下部で、地盤の性状が異なる場合にも、
上部支保地盤及び、下部支保地盤はそれぞれ的確に形成
される。また、上部支保地盤の掘削に先行してトンネル
上部支持体が地盤中に構築されており、従ってトンネル
上部空間を掘削形成する際にも、該トンネル上部空間の
上部の地盤の沈下が防止される。つまり、土被りの浅い
土砂地山にトンネルを形成する場合であっても、トンネ
ル構築作業による地表への影響が極力防止されている。
つまり、本発明を適用すると縦長大断面のトンネルを的
確に構築することが出来る。

【００２２】また、本発明のうち第二の発明は、第一の
発明において、前記トンネル躯体を、上下方向に並ぶ形
の上通行空間２６、下通行空間２７等のトンネル供用空
間を形成するように構築したので、第一の発明の効果に
加えて、トンネル供用空間は自動車道路等の１本の道路
幅のトンネルに上下に複数本の道路を納めることができ
るので、既存の道路の下側等、左右の幅が限定された領
域に複数本の道路を納めることができるので都合が良
い。

【００２３】また、本発明のうち第三の発明は、第一の
発明において、前記サイロット坑及び、前記上部支保地
盤を水位Ｐ１等の地下水位より上のレベルに形成してお
き、前記上部支保地盤を掘削した後、掘削形成されたト
ンネル上部空間を利用して地下水位より下のレベルの地
盤を地盤改良し、その後、前記下部支保地盤を掘削する
ようにして構成されるので、第一の発明の効果に加え
て、左右の土留壁と不透水性の改良地盤２ａによって下
部支保地盤のうちトンネル空間に相当する部位は周囲の
地盤に対して水封される。つまり、トンネル空間の掘削
形成或いは、トンネル空間内での諸作業はトンネル空間
全断面にわたりドライ状態で行うことができるのでトン
ネル構築作業は容易かつ円滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を適用して構築されているトン
ネルの一例を示した模式断面図である。

【図２】図２は、図１のＸ１−Ｙ１線断面図である。

【図３】図３は、図１のＸ２−Ｙ２線断面図である。

【図４】図４は、図１に示すリング掘削機を矢印Ｉ方向
より見た矢視図である。

【図５】図５は、図１に示すリング掘削機を矢印II方向
より見た矢視図である。

【図６】図６は、図１に示すリング掘削機の詳細図であ
る。

【符号の説明】

２……地盤（地山） ２Ａ……下部支保地盤 ２Ｂ……上部支保地盤 ３……トンネル空間 ５……トンネル上部空間（上部空間） ７ｃ……側壁部 ７Ａ……サイロット坑 ７Ｂ……サイロット坑 ９……土留壁 １０……側壁支保部材（側壁コンクリート） ２１……トンネル上部支持体（覆工構築物） ２３……トンネル躯体（コンクリート躯体） ２５……先行リング坑（リング坑） ２６……トンネル供用空間（上通行空間） ２７……トンネル供用空間（下通行空間） Ｌ１……間隔 Ｐ１……地下水位（水位）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右方向に所定の間隔をなす一対のサイロ
   ット坑を地盤中に先進させ、 前記一対のサイロット坑を利用して、該各々のサイロッ
   ト坑の下側の地盤中に土留壁を構築して、該左右の土留
   壁間に下部支保地盤を形成しておき、 前記各々のサイロット坑の側壁部に側壁支保部材を設置
   すると共に、前記一対のサイロット坑間の地盤を、これ
   らサイロット坑間を連絡するアーチ状にリング掘削して
   先行リング坑を形成し、 前記先行リング坑を利用して、形成すべきトンネル空間
   上方の地盤を支持し得るトンネル上部支持体を構築し、
   該トンネル上部支持体の下部で前記一対のサイロット坑
   間に上部支保地盤を形成しておき、 前記トンネル上部支持体によって地盤を支持しながら、
   前記上部支保地盤を掘削してトンネル上部空間を形成
   し、 前記左右の土留壁と前記トンネル上部支持体によって地
   盤を支持しながら、前記トンネル上部空間より下側の前
   記下部支保地盤を掘り下げていく形で掘削することによ
   ってトンネル空間を形成し、 前記トンネル空間にトンネル躯体を構築するようにして
   構成したトンネル構築方法。
2. 【請求項２】前記トンネル躯体を、上下方向に並ぶ形の
   トンネル供用空間を形成するように構築した請求項１記
   載のトンネル構築方法。
3. 【請求項３】前記サイロット坑及び、前記上部支保地盤
   を地下水位より上のレベルに形成しておき、 前記上部支保地盤を掘削した後、掘削形成されたトンネ
   ル上部空間を利用して地下水位より下のレベルの地盤を
   地盤改良し、 その後、前記下部支保地盤を掘削するようにして構成し
   た請求項１記載のトンネル構築方法。