JPH08218795A - 地下空間の構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 外殻体の構造をより簡易かつ経済的なものに
して構築作業を容易にし、内部の掘削作業を迅速に行な
うことを可能にするとともに、十分な強度及び止水性を
有する構造体によって覆われた地下空間を容易かつ効率
よく形成する。 【構成】 トンネル本体部１６とこのトンネル本体部の
両側に翼状に突出形成される張出し部１７とからなると
ともに、予定する地下空間１４の水平軸方向に延長する
多数の外殻トンネル１５を、各張出し部が地下空間１４
の周方向に沿って隣接するトンネル本体部の間に突出す
るように配設しつつ地下空間の外周部分に連設配置する
ことにより、外殻構造体１０を形成する工程と、この外
殻構造体の内側に覆工体１２を形成しながら、地盤１１
を、分割された所定長さ毎に順次掘削して行くことによ
り、外殻トンネルと一体となった覆工体１２で覆われた
地下空間を構築形成する工程とによって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地下空間の構築方法
に関し、特に、大規模の地下空間を地中に設けるための
地下空間の構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地中の領域を有効に活用すべく、
各種のトンネル工法等により地下地盤を掘削して地下空
間を形成し、これを道路や鉄道、電力施設や下水施設、
あるいは地下街等の各種の施設として使用することが検
討、実施されている。そして、かかる地下空間を地中に
設ける工法としては、開削工法やトンネル工法等が採用
されているが、地中の相当の深部に地下空間を設ける場
合、特に都市部においては、シールド工法等のトンネル
工法を用いるのが一般的である。

【０００３】一方、上記地下施設の大型化の要望に応え
るとともに地中領域をさらに有効活用することを目的と
して、大規模の地下空間を地中に構築形成することが望
まれているが、シールド工法等のトンネル掘進用の機械
を用いたトンネル工法では、掘進機械の断面の大きさに
限界があるため、かかる掘進機械を用いた単独の工法で
は、所望の大きさの地下空間を掘削形成するのは困難な
場合が多い。また、地下空間を掘削形成する予定の地盤
を予め薬液注入工法や地下水位低下工法等の補助工法を
用いて改良固化した後に、山岳トンネル工法と同様の方
法で地下空間を掘削形成する方法も考えられているが、
かかる補助工法を大規模に施工するには多大な工費及び
工期を必要とするとともに、精度良く施工することが困
難なため、地下水の漏水や地山の崩落等を招いて掘削作
業に障害が生じる場合も多い。

【０００４】そして、このような地下空間を形成する際
の困難性を鑑みて、トンネル工法を組み合わせた工法と
して、例えば、構築予定の大規模地下空間の両端部に立
坑を形成し、これらの立坑を発進用あるいは到達用の立
坑として、多数の外殻トンネルを地下空間の周方向に密
接して連続設置することにより地下空間の周囲を覆う外
殻体を形成し、しかる後に形成した外殻体の内部を掘削
して地下空間とする方法が提案されている。

【０００５】この方法によれば、地下空間を掘削形成す
る予定の地盤は、掘削作業に先立って、その周囲が外殻
トンネルを連続設置して形成した外殻体によって予め強
固に覆われていることになるため、地下空間の掘削作業
を容易かつ確実に行なうことができることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ト
ンネル工法を組み合わせた地下空間の構築方法によれ
ば、外殻体を形成する外殻トンネルは、地下空間の掘削
作業に先立って、周囲の地盤を強固に防護するための外
殻体としての十分な強度及び止水性を予め担保すべく、
互いに密接して多数連続配置されるものであるため、そ
の構築作業のための工期及び工費が嵩むことになるとい
う課題があった。

【０００７】そこで、この発明はかかる課題に着目して
なされたもので、外殻体の構造をより簡易かつ経済的な
ものにしてこれの構築作業を容易にし、内部の掘削作業
を迅速に行なうことを可能にするとともに、十分な強度
及び止水性を有する構造体によって覆われた信頼性のあ
る地下空間を容易かつ効率よく形成することのできる地
下空間の構築方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、トンネル
本体部とこのトンネル本体部の両側に翼状に突出形成さ
れる張出し部とからなるとともに、予定する地下空間の
水平軸方向に延長する多数の外殻トンネルを、前記各張
出し部が前記地下空間の周方向に沿って隣接するトンネ
ル本体部の間に突出するように配設しつつ前記地下空間
の外周部分に連設配置することにより、前記地下空間を
掘削形成する予定の地盤を覆う外殻構造体を形成する工
程と、この外殻構造体の内側に覆工体を形成しながら、
この外殻構造体によって周囲を覆われる地盤を、分割さ
れた所定長さ毎に順次掘削して行くことにより、前記外
殻構造体の内方に、当該外殻構造体と一体となった覆工
体で覆われた地下空間を構築形成する工程とからなるこ
とを特徴とする地下空間の構築方法にある。

【０００９】なお、上記記載において地下空間の水平軸
方向とは、立坑等の主として縦方向に掘削形成された地
下空間の軸である垂直軸方向と区別するために用いる概
念で、完全に水平方向に延長している軸方向の他、例え
ば水平方向とはある程度の傾きをもって横方向に延長す
る軸方向や、斜坑における斜めの軸方向等をも含むもの
である。

【００１０】また、外殻構造体によって周囲を覆われる
地盤を順次掘削して行く際の分割された所定長さとは、
その両端部を掘削前の地山あるいは内側に形成した覆工
体により支持させつつ、内部を掘削して中空状態とした
場合でも、各外殻トンネルが外方からの荷重により損傷
することのないスパン長をいい、各外殻トンネルの曲げ
強度、周囲の地盤の地質や土圧等を鑑みて適宜設計され
るものである。

【００１１】そして、この発明の地下空間の構築方法に
よれば、 前記外殻構造体を形成する工程において、前
記各外殻トンネルの張出し部の先端部分の地盤には、各
隣接する外殻トンネルの張出し部を接合するようにして
改良地盤を形成することが好ましい。

【００１２】

【作用】そして、この発明の地下空間の構築方法によれ
ば、地下空間の掘削作業に先立って、地下空間を掘削形
成する予定の地盤を覆う外殻構造体は、トンネル本体部
と張出し部とからなる外殻トンネルを、前記各張出し部
が前記地下空間の周方向に沿って隣接するトンネル本体
部の間に突出するように配設しつつ前記地下空間の外周
部分に連設配置することにより形成する。すなわち、張
出し部を、隣接するトンネル本体部の間の土圧を支持す
る、縦方向の掘削壁面等に用いる親杭横矢板工法におけ
る横矢板に相当するものとして作用させる一方で、トン
ネル本体部は親杭に相当するものとして作用させ、外殻
トンネルを、トンネル本体部を密接配置することなく相
当の間隔を設けつつ設置することにより、設置本数を低
減して外殻構造体を簡易かつ経済的なものとして設置す
ることができる。

【００１３】一方、この外殻構造体により覆われる内部
の地盤の掘削作業は、外殻構造体の内側に覆工体を形成
しながら、分割された所定長さ毎に順次掘削してゆくこ
とにより行うので、外殻構造体の内側を全区間にわたっ
て一度に中空状態とすることがない。すなわち、分割さ
れた各掘削区間において、内側が中空状態となる外殻構
造体の両端部分を掘削前の地山あるいは既に形成した前
区間の覆工体等により支持させながら、外殻構造体が簡
易なものであってもこれの損傷を防止しつつ、安定して
掘削作業を行なってゆくことができるとともに、掘削作
業の完了時には、外殻構造体と覆工体とが一体となって
十分な強度及び止水性を備えた強固な構造体を地下空間
の周囲に形成する。

【００１４】また、前記外殻構造体を形成する工程にお
いて、各外殻トンネルの張出し部の先端部分の地盤に、
各隣接する外殻トンネルの張出し部を接合するようにし
て改良地盤を形成すれば、外殻構造体の止水性を向上し
てさらに安定して内部の掘削作業を行なってゆくことが
できる。

【００１５】

【実施例】次に、この発明の実施例について、添付図面
を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）
は、この発明の一実施例にかかる地下空間の構築方法を
示すものであり、外殻構造体１０により周囲を覆われた
地盤１１を、鉄筋コンクリートや各種の鋼材等からなる
覆工体１２を形成して外殻構造体１０を支持しつつ、分
割された所定長さのスパン毎に順次掘削して行くことに
より、地下空間としての径２０ｍ程度の半円状の大規模
トンネル１４を形成する状況を示すものである。

【００１６】そして、この実施例において、外殻構造体
１０は、後述するシールド掘進機２０を用いて、大規模
トンネル１４の水平軸方向に延長形成される外殻トンネ
ル１５を、図１（ａ）に示すように、大規模トンネル１
４の外周部分に多数連設して構成されるとともに、各外
殻トンネル１５は、円形断面のトンネル本体部１６とこ
のトンネル本体部１６の両側に翼状に突出形成される張
出し部１７とからなり、また、各外殻トンネル１５は、
その張出し部１７が大規模トンネル１４の周方向に沿っ
て突出するように配設されることにより、当該張出し部
１７によって隣接するトンネル本体部１６の間の間隔部
分を略覆って、大規模トンネル１４の全周を防護する一
体となった外殻構造体１０を構成するようになってい
る。

【００１７】また、この地下空間の外殻構造１０によれ
ば、各張出し部１７の先端部分の地盤には、各隣接する
外殻トンネル１５の張出し部１７を接合するようにし
て、改良地盤１９が形成されている。

【００１８】そして、上記構成を有する外殻構造体１０
を地中に形成するには、図３に示すように、大規模トン
ネル１４の両端部を区画すべく、大規模トンネル１４を
形成する予定の地盤１１を挟んでその前後に、例えば地
中連続壁工法等を用いて立坑４０を予め構築し、これら
の立坑４０を発進立坑あるいは到達立坑として、図４に
示すシールド掘進機２０を往復掘進させることにより、
大規模トンネル１４を掘削形成する予定の地盤１１の周
囲に、外殻トンネル１５を多数連設配置する。

【００１９】すなわち、かかる作業に用いるシールド掘
進機２０は、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、
円筒状の泥土圧式のシールド掘進機本体２１と、この掘
進機本体２１の側面から互いに背向しつつ径方向外方に
翼状に張り出して設けられた一対のヘリカルドラム掘進
装置２２とからなり、掘進機本体２１のカッターヘッド
２５により切削した土砂をこれの後方の土圧室２３に取
り込むとともに、シールド掘進機２０の推進力をコント
ロールして土圧室２３の泥土圧を調整しつつ、かつスク
リューコンベア４１により土圧室２３内の掘削土砂を排
出しつつ外殻トンネル１５の掘進作業を行なってゆくも
のである。また、ヘリカルドラム掘進装置２２は土圧室
２３と連通するヘリカルドラム２４を備え、スクリュー
状のカッタービット２６により切削した張り出し部分の
掘削土砂を、土圧室２３の内部に送り込むことができる
ようになっている。そして、このシールド掘進機２０に
よれば、掘進機本体２１の後方には、スキンプレート４
２の内部において円筒状にセグメント２７を組み立てて
外殻トンネル１５の内部を覆工するとともに、このセグ
メント２７から推進ジャッキ２９ａにより推進反力を
得、また、ヘリカルドラム掘進装置２２の後方には、ス
キンプレート４２の張り出し部分４３の掘削溝４４に、
例えばＰＣコンクリートや現場打ちコンクリート等から
なる張出し版２８を設置するとともに、この張出し版２
８から推進ジャッキ２９ｂによりヘリカルドラム掘進装
置２２の推進反力を得ることにより、バランスよくシー
ルド掘進機２０を前進させて行くことができるようにな
っている。

【００２０】なお、ここで、ヘリカルドラムとは、一般
に、中心軸の周囲に鋼板等の板部材を螺旋状に取り付
け、全体として円筒形状をなす部材で、内部に取り込ん
だ土砂やその他の資材や廃材等を螺旋形状に沿って送り
出すことができるような構成を有する機材をいい、例え
ばアルファルトフィニッシャーにおけるアスファルト合
材の敷均し装置や、舗装面破砕工事における破砕された
路材の集積装置として用いられているヘリカルドラムを
一部改良してこの発明に用いることができる。すなわ
ち、これらの装置の外周部分に、土砂切削用のビットを
適宜取り付けて、この発明を構成するヘリカルドラムと
して用いることができる。

【００２１】また、かかる掘進作業に伴って、例えばヘ
リカルドラム掘進装置２２の先端部分や張り出し部分の
掘削溝４４の先端部分、あるいは設置した張出し版２８
の先端部分から、各種のセメント系あるいは樹脂系の地
盤改良材を注入固化することにより、各隣接する外殻ト
ンネル１５の張出し部１７を接合する改良地盤１９を容
易に形成することができる。

【００２２】そして、この実施例によれば、上述のよう
にして形成された外殻構造体１０によって周囲を覆われ
た地盤１１を掘削して大規模トンネル１４を形成する。
すなわち、かかる作業は、図１（ｂ）に示すように、例
えばトンネルの水平軸方向１０ｍ程度の距離を１スパン
ａとして分割し、各スパンａ毎にトンネル１４の掘削作
業及び掘削内周面への覆工体１２の構築作業を順次繰り
返しつつ、トンネル１４を構築してゆくことにより行な
う。なお、かかるスパンａ毎の作業は、厳格に分割して
行われるものではなく、先行するスパンａにおける作業
と後行するスパンａの作業とを一部並行して行ってもよ
い。

【００２３】ここで、トンネル１４の周囲は、トンネル
本体部１６と張出し部１７とからなる外殻トンネル１５
を連接してなる比較的簡易な構造の外殻構造体１０によ
って覆われているが、掘削作業は各スパンａ毎に分割し
て行われるため、１スパンａの地盤が掘削されて覆工体
１２が構築されるまでの間、周囲の地盤は、その両端部
分が掘削前の後行するスパンａの地山と既に完了した先
行するスパンａの覆工体１２とによって支持された当該
スパンａ内の外殻構造体１０によって覆われるので、周
囲からの土圧等の荷重を各外殻トンネル１５のトンネル
本体部１６及び張出し部１７によって効率よく支持しつ
つ、当該スパンａにおける掘削作業を安定して行ってゆ
くことができる。すなわち、外殻構造体１０の内部を長
区間にわたって一度に中空状態とすることがないので、
外殻構造体１０が簡易なものであっても各外殻トンネル
１５の破損を容易に防止することができる。

【００２４】また、連接して外殻構造体１０を構成する
外殻トンネル１５は、改良地盤１９を介して一体化され
ることにより高い止水性が付与されているので、各スパ
ンａにおける地盤の掘削作業及び覆工体１２の構築作業
をさらに迅速かつ安定して行なうことが可能になる。

【００２５】そして、外殻構造体１０は、覆工体１２が
構築された後も、覆工体１２の外周において引き続き周
囲の地盤からの土圧等を支持することができるため、覆
工体１２と一体となることにより、十分な強度及び止水
性を備えて地下空間を強固に覆う構造体を形成する。な
お、覆工体１２が構築された後、この覆工体１２と外殻
構造１０との間の隙間には、裏込め土砂や発砲モルタル
などからなる裏込め材を適宜充填する。

【００２６】また、図２は、この発明の他の実施例を示
すもので、この実施例によれば、地下水の存在しない比
較的堅固な地盤３１において、地下空間としての幅２０
ｍ，高さ５ｍ程度の矩形状の大規模トンネル３４を形成
すべく、外殻構造３０は、上述のシールド掘進機２０や
その他の各種のトンネル掘削装置を用いて、トンネル本
体部３６と張出し部３７からなる多数の外殻トンネルを
矩形状に連設形成して設けられたものである。このよう
に、地盤の地質によっては、改良地盤を形成することな
く外殻構造３０を構成することもできるとともに、大規
模トンネル３４は、上述の実施例の場合と同様に、形成
された外殻構造３０により周囲を覆われた地盤３１を、
覆工体３２を形成して外殻構造３０を支持しつつ所定長
のスパン毎に順次掘削して行くことにより、迅速かつ効
率良く形成することができる。

【００２７】さらに、この発明では、外殻構造体１０を
形成する工程において、隣接する外殻トンネル１５の張
出し部をラップさせつつ外殻トンネル１５を連接するこ
ともでき、また、このラップ長を変化させて外殻構造体
１０の断面形状を変化させることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の地下空
間の構築方法によれば、トンネル本体部とこのトンネル
本体部の両側に翼状に突出形成される張出し部とからな
る多数の外殻トンネルを、地下空間の外周部分に連設配
置することにより、地下空間を掘削形成する予定の地盤
を覆う外殻構造体を形成する工程と、この外殻構造体に
よって周囲を覆われる地盤を、外殻構造体の内側に覆工
体を形成しながら、分割された所定長さ毎に順次掘削し
て行く工程とからなるので、外殻体の構造を簡易かつ経
済的なものにしてこれの構築作業を容易にすることがで
きるとともにに、外殻構造体と覆工体とが一体となって
十分な強度及び止水性を有する構造体を形成し、これに
よって周囲を強固に覆われた信頼性の高い地下空間を容
易かつ効率よく形成することができる。

【００２９】また、外殻構造体を形成する工程におい
て、各外殻トンネルの張出し部の先端部分の地盤に、各
隣接する外殻トンネルの張出し部を接合するようにして
改良地盤を形成すれば、外殻構造体の止水性を向上して
さらに安定して内部の掘削作業を行なってゆくことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる構築方法により地
下空間を形成する状況を示す説明図で、（ａ）は横断面
図、（ｂ）は縦断面図である。

【図２】この発明の他の実施例にかかる構築方法により
地下空間を形成する状況を示す横断面図である。

【図３】地下空間を挟んで形成した立坑からシールド掘
進機を発進させて外殻トンネルを連設形成する状況を示
す説明図である。

【図４】各外殻トンネルを掘削形成するためのシールド
掘進機を示すもので、（ａ）は平断面図、（ｂ）は側断
面図、（ｃ）は正面図である。

【符号の説明】

１０，３０ 外殻構造体 １１，３１ 地盤（地下空間を掘削形成する地盤） １２，３２ 覆工体 １４，３４ 大規模トンネル（地下空間） １５，３５ 外殻トンネル １６，３６ トンネル本体部 １７，３７ 張出し部 １９ 改良地盤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル本体部とこのトンネル本体部の
   両側に翼状に突出形成される張出し部とからなるととも
   に、予定する地下空間の水平軸方向に延長する多数の外
   殻トンネルを、前記各張出し部が前記地下空間の周方向
   に沿って隣接するトンネル本体部の間に突出するように
   配設しつつ前記地下空間の外周部分に連設配置すること
   により、前記地下空間を掘削形成する予定の地盤を覆う
   外殻構造体を形成する工程と、この外殻構造体の内側に
   覆工体を形成しながら、この外殻構造体によって周囲を
   覆われる地盤を、分割された所定長さ毎に順次掘削して
   行くことにより、前記外殻構造体の内方に、当該外殻構
   造体と一体となった覆工体で覆われた地下空間を構築形
   成する工程とからなることを特徴とする地下空間の構築
   方法。
2. 【請求項２】 前記外殻構造体を形成する工程におい
   て、前記各外殻トンネルの張出し部の先端部分の地盤に
   は、各隣接する外殻トンネルの張出し部を接合するよう
   にして改良地盤を形成することを特徴とする請求項１に
   記載の地下空間の構築方法。