JPH0823266B2 - 地下空間体の構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は道路用トンネルや地下鉄
道用トンネル等の地下空間体の構築工法に関するもので
あり、特に地下鉄の駅部のようにトンネル断面を一般部
分より拡張する必要がある場合に好適な地下空間体の構
築工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、市街地の地下に構築される道路
用トンネル及び地下鉄道用トンネル等の地下空間体、特
に大断面を必要とする駅部等の構築は、開削工法で行わ
れていた。

【０００３】しかし、この開削工法は施工工程が多いば
かりでなく、夜間作業が多いため工期の長期化と工費の
増大を招き、特に近年における熟練作業者の不足はその
実施を益々困難なものとしている。さらに、この開削工
法は地盤沈下、騒音、振動等が発生するため周辺への影
響が非常に大きいという問題があった。

【０００４】そこで最近は、このような開削工法にかわ
ってシールド工法が実施されるようになっているが、そ
の中でも特に大断面を必要とする駅部等の構築は、図１
３に示すようなルーフシールド工法やかんざし桁工法に
よって行われたり、或は円形多連シールド工法も提案さ
れている。

【０００５】前記ルーフシールド工法は、適宜間隔をも
って並列に掘削したトンネル２０間に、半円状のセグメ
ント３０を架け渡してルーフを形成するものであり、ま
た、かんざし桁工法は適宜間隔をもって掘削したトンネ
ル２０間に、かんざし桁４０を架け渡すものである。さ
らに、円形多連シールド工法は円形のトンネルを複数連
接するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のルーフ
シールド工法及びかんざし桁工法は並列状に掘削したト
ンネルの覆工を部分的に破壊して構築するため、固化工
法や凍結工法等で周辺地山を広範囲に渡って改良しなけ
ればならず、工費の増大及び工期の長期化を招き、かつ
安全性も低いという問題があった。

【０００７】また、円形多連シールド工法は、セグメン
トの形状が複雑で重量が大きく構築が困難であり、しか
も全断面掘削を前提とするので、シールド掘進機の掘削
土砂の排出などのために大規模な地上設備を必要とし、
工費がかさむとと共に工事用地が確保しがたいという問
題があった。特に、駅部のように２００ｍ〜３００ｍ程
度の拡幅が必要な部分では投資効率が非常に悪く、社会
的なニーズに応えることが出来なかった。

【０００８】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、大断面の道路用トンネル
や地下鉄道用トンネル等の地下空間体を、低コストでか
つ容易に構築できる地下空間体の構築工法を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めの本発明の手段は、適宜間隔をもって構築された複数
の立坑間の地中に地下空間体を構築する工法であって、
前記立坑間に矩形断面のシールド掘進機を掘削断面にお
いて複数連接せしめた掘削装置を用いて長方形断面の複
数の外部トンネルを適宜間隔ごとに並行して断面環状に
構築し、これら並行する外部トンネル間の地山を掘削し
て形成した間隙部を利用して相隣る外部トンネル同士を
連結具で連結するとともに、前記間隙部にコンクリート
を打設することにより断面視において無端状に連結・一
体化された外部構造体を構築し、該外部構造体で囲まれ
た内側の地山を掘削・覆工して内部トンネルを構築した
ことである。

【００１０】

【作用】而して、上記構成によれば、矩形状のシールド
掘進機を複数連接した掘進装置により長方形状断面の外
部トンネルを適宜間隔を開けて構築することにより、排
土量の低減を図ることができる。したがって、地上設備
をそれほど大規模にすることなく、長方形状断面の外部
トンネルを迅速に構築することができ、任意の断面形状
・寸法を有する外部構造体の構築を可能とする。

【００１１】また、外部トンネル相互を連結して一体の
外部構造体を構築することにより、該外部構造体で荷重
の負担及び止水をすることができるので、外部構造体の
内側を安全でドライな状態で掘削することができ、また
掘削後の空間を覆工することによって内部トンネルを地
下空間体として利用することが可能となる。

【００１２】また、外部構造体の内側の掘削残土を各外
部トンネル内を通じて排出すると共に、該掘削残土を各
外部トンネルの内部構築に有効利用することができるの
で、作業性及び施工性の向上を図ることができる。さら
に、外部トンネルの構築間隔を変えたり、或は覆工用セ
グメントの形状を適宜変更することにより地下空間体を
容易に拡大・縮小することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の地下空間体の構築工法の一実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。図２は掘削工程
を示した説明図、図３は掘削順序を示した平面図、図４
〜図８は本発明の地下空間体の構築工法を示した横断面
図である。

【００１４】本発明の地下空間体Ａは地中Ｂに所定間隔
をもって掘削した立坑１、２間に、矩形状シールド掘進
機４ａを複数連接した掘進装置４により、長方形状の外
部トンネル３ａを適宜間隔を開けて構築し、これら外部
トンネル３ａ間の地山を掘削して該外部トンネル３ａを
相互に連結・一体化して無端状の外部構造体３を構築す
ると共に、該外部構造体３の内部に内部トンネル１２を
掘削・覆工して構築するものである。

【００１５】次に、前記外部構造体３の構築工法を図面
を用いて具体的に説明する。図２は合計１３本の外部ト
ンネル３ａの配置を示したものであり、図２中、、
の３箇所は比較的小断面の矩形状シールド掘進機４ａ
を２台連接した掘進装置４を用いて施工すると共に、図
２中の箇所は前記と同様に縦に３台連接した掘進装置
４を用いて施工する。

【００１６】この外部トンネル３ａの構築工法は、先ず
初めに、図２中の−１、−１、−１、−１の４
箇所を、図３の（１）に示すように立坑１側から立坑２
側へ向かって掘削して外部トンネル３ａを覆工する。次
に、図２中の−２、−２、−２、−２の４箇所
を、図３の（２）に示すように立坑２側から立坑１側へ
向かって掘削して外部トンネル３ａを覆工する。

【００１７】次いで、図２中の−３、−３、−３
の３箇所を、図３の（３）に示すように立坑１側から立
坑２側へ向かって掘削して外部トンネル３ａを覆工する
と共に、図２中の−４、−４の２箇所を図３の
（４）に示すように立坑２側から立坑１側へ向かって掘
削して外部トンネル３ａを覆工することにより、長方形
状断面の外部トンネル３ａを適宜間隔を開けて地中に構
築する（図４）。

【００１８】この場合、比較的小断面の矩形状シールド
掘進機４ａを２〜３台連接した掘進装置４を用いている
ので、排土量を低減することができる。したがって、地
上設備も大規模にすることなく、施工性の向上を図るこ
とができる。

【００１９】また、これらの外部トンネル３ａは図９に
示すように、矩形状シールド掘進機４ａを２台連接した
掘進装置４で掘削孔５ａを掘削し、該掘削孔５ａ内に鋼
製のセグメント５を覆工すると共に、該鋼製セグメント
５と掘削孔５ａとの間にシールド掘進機４ａの裏込注入
管４ｂから豆砂利コンクリート等の裏込め材６を適宜厚
さ裏込注入して構築する。

【００２０】この裏込め材６は鋼製セグメントの防錆も
するものであり、充填不足を解消するために十分な流動
化剤が添加されている。また、この外部トンネル３ａは
適宜大きさに区切って使用することもでき、かつ上記セ
グメント５は鋼製に限らず、コンクリート製のセグメン
トを用いることもできる。

【００２１】前記シールド掘進機４ａは図１０〜図１２
に示すように、矩形の機体１３前面に４つの掘削カッタ
７を設けて構成され、該シールド掘進機４をボルト接合
等により複数連接して掘進装置４を形成する。

【００２２】掘削カッタ７は機体１３の隔壁１３ａに突
出したギアケース１４の両側に設けた回転自在なドラム
カッタ７ａと、該ドラムカッタ７ａの間にドラムカッタ
７ａの回転軸１５に対して偏芯して設けた上下一対のリ
ングカッタ７ｂとにより構成され、これらドラムカッタ
７ａとリングカッタ７ｂとは連結ギア１６を介して連結
されることにより互いに同じ方向に回転する。

【００２３】ドラムカッタ７ａはベベルギア１７ａ及び
その他各種のギア１７ｂを介して隔壁１３ａ背面のモー
タ１８と連結し、該モータ１８の駆動により回転して地
山を掘削し、該掘削残土は先端がドラムカッタ７ａの下
部に臨んだ排泥管１９により排出される。

【００２４】尚、本実施例では、同一形状・寸法の矩形
状シールド掘進機４ａを２〜３台連接した掘進装置４を
用いた場合について説明したが、これに限られるもので
はなく、地下空間体Ａの形状・寸法に応じて、形状・寸
法の異なる複数種類の矩形状シールド掘進機４ａを組合
せた掘進装置４を任意選択することもできる。また、矩
形状シールド掘進機４ａを複数連接することにより、単
一の場合に比べて地山掘削部分を減少させることができ
るので、外部構造体３の構築を容易にすることができ
る。

【００２５】次に、上記の方法により外部トンネル３ａ
を構築した後、各外部トンネル３ａ間を掘削して間隙部
３ｂを形成するが、地下水の湧水の恐れがある場合は、
ライムインジェクションパイプ等で外部トンネル３ａ間
の両側に薬液を注入して止水用の地盤改良を行う（図
５）。

【００２６】この掘削は鋼製セグメント５の一部を取り
外して形成した作業用開口部から人力により掘削し、そ
の掘削残土１０は外部トンネル３ａの排出口１０ａから
搬送車１１に積み込んで搬出する。また、この掘削は抜
きぼりとし、数箇所で並行して行うことにより、作業が
一箇所に集中しないように注意する。

【００２７】次に、この外部トンネル３ａ間の掘削が終
了した後、鋼製セグメント５の適宜箇所に設けた挿入孔
に、ハイテンションボルトやＰＣ鋼線等の連結具８を挿
入して外部トンネル３ａ間に架け渡す（図６）。この場
合、間隔部３ｂが大きい箇所はＨ形鋼等の鋼材を溶接し
て連結することもできる。また、この継手部分は必要耐
力に応じて適切な部材を選定することができる。

【００２８】次に、外部トンネル３ａ間に連結具８を架
け渡した後、この間隙部３ｂにコンクリートＭを充填
し、該コンクリートＭが硬化したら前記連結具８を緊張
してプレストレスを与えることにより、外部トンネル３
ａ同士を一体的に連結して外部構造体３を構築する（図
７）。

【００２９】このように、適宜間隔を開けて外部トンネ
ル３ａを構築した後、それらを連結・一体化して外部構
築体３を構築するので、多少の掘削誤差があっても所望
の形状・寸法を有する地下空間体Ａを構築することがで
きる。

【００３０】次に、外部構造体３の内側地山を立坑１側
から立坑２側へかけてパワーショベルＰでオープン掘削
しつつ内面に内型枠９を組み立て、該内型枠９に鉄筋を
配筋すると共にコンクリートＭを打設して内部トンネル
１２を構築する（図８）。

【００３１】また、内部トンネル１４内を掘削するとき
の掘削残土１０は外部トンネル３ａ内を通じて外部に搬
出するが、この掘削残土１０に固化材を混合し、それを
外部トンネル３ａ内に埋戻して点検通路や換気孔等を形
成することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は任意の形状・寸法を有する道路
用トンネルや地下鉄道用トンネル等の地下空間体を、低
コストでかつ容易に構築することができ、しかも地下空
間体の形状・寸法に応じて比較的小断面のシールド掘進
機を連接して用いるので、排土量の低減と工期の短縮を
図ることができる。

【００３３】外部構造体の内側を安全にオープン掘削す
ることができると共に、その掘削残土を外部トンネル内
を通じて搬出できるので、作業性及び施工性の向上を図
ることができる。

【００３４】内部トンネルの構築後に、外部構造体を点
検通路、換気孔、排水孔等に有効利用することができ、
かつ掘削残土の処分にも利用することができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】地下空間体の構築工法を示す縦断面図である。

【図２】外部トンネルの構築順序を示す説明図である。

【図３】外部トンネルの構築順序を示す平面図である。

【図４】外部トンネルを適宜間隔を開けて構築した横断
面図である。

【図５】外部トンネル間に間隙部を設けた横断面図であ
る。

【図６】外部トンネルの間隙部に連結具を架け渡した断
面図である。

【図７】外部トンネルの間隙部にコンクリートを打設し
た断面図である。

【図８】外部構造体の断面図である。

【図９】シールド掘進機の掘削状態を示した断面図であ
る。

【図１０】掘進装置の正面図である。

【図１１】シールド掘進機の断面図である。

【図１２】図１１のＹ−Ｙ線断面図である。

【図１３】従来の地下空間体の構築工法の断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 地下空間体 Ｂ 地盤 １、２ 立坑 ３ 外部構造体 ３ａ 外部トンネル １２ 内部トンネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適宜間隔をもって構築された複数の立坑
   間の地中に地下空間体を構築する工法であって、前記立
   坑間に矩形断面のシールド掘進機を掘削断面において複
   数連接せしめた掘削装置を用いて長方形断面の複数の外
   部トンネルを適宜間隔ごとに並行して断面環状に構築
   し、これら並行する外部トンネル間の地山を掘削して形
   成した間隙部を利用して相隣る外部トンネル同士を連結
   具で連結するとともに、前記間隙部にコンクリートを打
   設することにより断面視において無端状に連結・一体化
   された外部構造体を構築し、該外部構造体で囲まれた内
   側の地山を掘削・覆工して内部トンネルを構築したこと
   を特徴とする地下空間体の構築工法。
2. 【請求項２】 前記間隙部は、相隣合う外部トンネル間
   の地山領域に薬液を注入して止水層を形成した後に、前
   記地山を掘削して形成することを特徴とする請求項１に
   記載の地下空間体の構築工法。