JPH0868293A - 地中トンネル接合工法およびセグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立坑を建設したり、周囲の地盤を改良したり
する必要のない地中トンネル接合工法を提供する。 【構成】 主トンネル１１に枝トンネル１２を接合する
ための枝トンネル掘進予定領域２１を、主トンネル１１
内から突起板１７を押出して外囲する。枝トンネル掘進
予定領域２１を、主トンネル１１内からたとえば薬液注
入して止水し、自立地盤に改良した状態で、枝トンネル
掘進用のシールド掘進機１４を貫入させる。主トンネル
１１の周壁まで到達したら、止水を確認し、接合部のセ
グメントとシールド掘進機とを解体し、トンネルを接合
する作業を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法によって
掘進しながら地中でトンネルを接合する地中トンネル接
合工法およびその工法に好適に用いられるセグメントに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、下水道、地中送電線、地下
鉄、道路など、軟弱地盤の地中にシールド工法によって
トンネルを建設する場合に、シールド掘進機の発進箇所
と到達箇所とに立坑が必要である。既に建設されている
トンネルから新たにトンネルを分岐させる場合も、分岐
箇所には立坑を建設し、新たに分岐するトンネルはその
立坑から発進させるか、その立坑に到達するようにして
いる。たとえば、特開平４−３１５９４号公報には、立
坑に枝トンネルを到達させる地中トンネル接合工法が開
示されている。

【０００３】立坑を用いないで、たとえば図１１に示す
ように、主トンネル１に向けて地中で枝トンネル２をシ
ールド掘進し、主トンネル１の周囲の地盤を改良し、主
トンネル１の周壁をライニングしているセグメント３の
うちの接合予定部分３ａを除去して、主トンネル１と枝
トンネル２とを接合する工法も提案されている。また、
枝トンネル２を掘進してきたシールド掘進機が接合部分
周辺に薬液注入して地盤改良し、改良された自立止水地
盤内で接合作業を行う工法も提案されている。さらに、
図１２に示すようなシールド掘進機４を用いることも提
案されている。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図を示
す。このシールド掘進機４では、本体５の前面のカッタ
ーディスク６よりも前方に、突出フード７を突出させる
ことが可能である。この突出フード７で地盤を支えて、
トンネル接合のための作業を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】トンネルを接合する部
分に立坑を建設する従来技術は、立坑建設に多くの費用
が必要であり、さらに近年は立坑用の建設用地を確保す
ることが非常に困難となってきている。たとえば、都市
部で立坑を建設するには、直接立坑が掘削される用地ば
かりでなく、立坑を掘削する際に発生する土砂を堆積さ
せるための用地も必要である。このため、掘削すべきト
ンネルの両側からシールド掘進を行い、中間で地中接合
することによって、立坑の建設数を減らす考えかたも、
たとえば、特開平３−２６２８９６号公報などで開示さ
れている。

【０００５】図１１に示すような立坑を用いない工法
は、工期短縮と費用節減との可能性があるけれども、シ
ールド工法が用いられている地盤は一般に軟弱であり、
接合作業が充分行えるような自立した止水地盤に改良さ
れるまでには時間を要し、工期短縮の効果は実際上あま
り期待できない。また図１２のように、突出フード７を
突出させても、その前に地盤改良が必要であり、必ずし
も効果的な地中接合を行うことができない。

【０００６】本発明の目的は、立坑を建設する必要がな
く、しかも主トンネル周辺の地盤改良が原則として不要
であり、工事費用を節約することができる地中トンネル
接合工法およびセグメントを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め建設され
ている主トンネルに枝トンネルを接合する地中トンネル
接合工法において、主トンネルと枝トンネルとの接合部
が形成されるべき地盤中に、主トンネル内から枝トンネ
ル掘進予定領域を外囲するように突起板を押出し、枝ト
ンネル掘進予定領域内を地盤改良し、改良された地盤内
に枝トンネル用のシールド掘進機を貫入させることを特
徴とする地中トンネル接合工法である。

【０００８】また本発明は、予め建設されている主トン
ネルに枝トンネルを接合する地中トンネル接合工法にお
いて、主トンネルに向けて、枝トンネルを、その先端が
接近するまでシールド工法によって掘進し、掘進した枝
トンネルの先端を含む領域を外囲するように、主トンネ
ル内から突起板を押出し、押出された突起板によって外
囲される領域を地盤改良し、改良された地盤内で主トン
ネルと枝トンネルとを接合することを特徴とする地中ト
ンネル接合工法である。

【０００９】また本発明は、改良地盤内で枝トンネルを
掘進する際に、枝トンネル掘進用のトンネル掘進機のス
キンプレート先端付近の地盤領域を凍結させることを特
徴とする。

【００１０】さらに本発明は、地中に建設されるトンネ
ルの周壁を支えるための鋼製セグメントであって、突起
板押出孔が形成され、突起板押出時に、突起板押出孔と
突起板との隙間をシールするシール機構を備えることを
特徴とするセグメントである。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、主トンネル内から枝トンネル
掘進予定領域を外囲するように突起板を押出し、枝トン
ネル掘進予定領域を地盤改良する。主トンネルの周囲で
地盤改良するのは、突起板で外囲された比較的狭い枝ト
ンネル掘進予定領域のみであるので、迅速、かつ低コス
トで地盤改良することができる。枝トンネルを掘進する
シールド掘進機は、改良された地盤内に枝トンネル用シ
ールド掘進機を貫入させることによって、枝トンネルを
主トンネルの充分に近くまで掘進させることができ、接
合作業が容易となる。

【００１２】また本発明に従えば、枝トンネルの先端が
主トンネルに接近してから、枝トンネルの先端を外囲す
るように主トンネル内から突起板を押出す。突起板によ
って外囲されている領域が地盤改良の対象となり、その
領域は最小限度に抑えられているので時間の短縮と費用
の節減とを図ることができる。

【００１３】また本発明に従えば、改良地盤内で枝トン
ネルを掘進する際には、シールド掘進機のスキンプレー
ト先端付近の地盤領域を凍結させる。凍結によって止水
が充分に行われ、接合作業を迅速に行うことができる。

【００１４】さらに本発明に従えば、鋼製セグメントに
突起板押出孔が形成され、突起板押出時に突起板押出孔
と突起板との間の隙間をシールするシール機構も設けら
れている。このような鋼製セグメントをトンネルの周壁
の一部に使用することによって、その部分に他のトンネ
ルを接合する際に、突起板を押出し、突起板によって外
囲される領域を地盤改良することによって、枝管を改良
地盤内に貫入させ、迅速に地中でのトンネル接合を行う
ことができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による地中トンネ
ル接合工法を示す。主トンネル１１に対して側方から枝
トンネル１２を掘進し、接合する場合について説明す
る。主トンネル１１の周壁は、複数のセグメント１３を
組立てることによってライニングされている。セグメン
ト１３は、鉄筋コンクリート製のＲＣセグメント１３ａ
と、接合部に用いる鋼製セグメント１３ｂとに分けられ
る。枝トンネル１２を掘進するシールド掘進機１４に
は、本体１５の前面にカッターディスク１６が設けられ
る。カッターディスク１６は、主トンネル１１の鋼製セ
グメント１３ｂでライニングされている部分の内側から
突出する突出板１７で外囲された領域に向かう。カッタ
ーディスク１６の外周部にはコピーカッタ１８も設けら
れ、シールド掘進機１４が掘削する枝トンネル１２の外
径を、シールド掘進機１４の本体１５の最外周を構成す
るスキンプレート１９よりも若干大きな径のトンネルを
掘削することができる。シールド掘進機１４の後部に
は、シールドジャッキ２０が設けられ、枝トンネル１２
をライニングしているセグメントを押圧して、その反力
によってシールド掘進機１４を前進させる。突起板１７
によって外囲された領域は、主トンネル１１内から薬液
が注入され、軟弱でない自立した止水地盤に改良され
る。

【００１６】図２は、突起板１７を主トンネル１１内か
ら押出すための構成を示す。突起板１７は、押出用ジャ
ッキ２２によって押出される。押出用ジャッキ２２は、
固定台２３を介して主トンネル１１の内周面に固定され
る。ストロークが不足するような場合は、押出用ジャッ
キ２２を適宜前方に移動し、突起板１７を最後まで押出
す。また各突起板の位置に合わせて、押出用ジャッキ２
２を移動させる。突起板１７が挿入される鋼製セグメン
ト１３ｂ内部には、シール装置２４が設けられる。

【００１７】図３は、主トンネル１１に接合される部分
を側面から示す。突起板１７が押出される箇所には、予
め押出孔２５が形成されており、押出孔２５の配列は、
接合予定部２６を外囲している。

【００１８】図４は、鋼製セグメント１３ｂ内で突起板
１７と押出孔２５との間のシールに関連する構成を示
す。シール装置２４は、突起板１７の両表面を弾発的に
押圧するシール材２７と、シール材２７を保持するホル
ダ２８とを含む。

【００１９】図５は、鋼製セグメント１３ｂの構成を示
す。突起板が挿通される押出孔２５を備え、補強リブ２
９によって剛性を高めている。全体としては空間が多い
形状であり、軽量化を図り、シール装置２４などの取付
けも容易としている。鋼製セグメント１３ｂ同士の連結
や、ＲＣセグメント１３ａとの連結のため、連結孔３０
も儲けられている。

【００２０】図６は、主トンネル１１から枝トンネルと
の接合のために突起板１７を押出した状態を示す。この
突起板１７で外囲される枝トンネル掘進予定領域２１内
に、主トンネル１１内から薬液を注入し、この部分だけ
地盤改良を行う。地盤改良を行う領域が限定されている
ので、比較的短時間で改良を行うことができる。

【００２１】図７は、主トンネル１１と枝トンネル１２
との接合状態を示す。図７（Ａ）に示すように、主トン
ネル１１の軸線と枝トンネル１２の軸線とが直交する場
合だけでなく、図７（Ｂ）に示すように、直角ではない
角度θで交差してもよい。また、図７（Ｃ）または図７
（Ｄ）に示すように、主トンネル１１の軸線と枝トンネ
ル１２の軸線とは必ずしも交わらずに、下側または上側
で交差してもよい。

【００２２】図８は、図１の実施例で地盤改良された枝
トンネル掘進予定領域２１内をシールド掘進機１４が貫
入している状態を（Ａ）で示し、主トンネル１１と枝ト
ンネル１２との接合が完了した状態を（Ｂ）で示す。本
実施例では、主トンネル１１の周壁面にシールド掘進機
１４の先端が到達する地点で、カッターディスク１６を
後退させ、スキンプレート１９の先端を主トンネル１１
の周壁にできるだけ近ずける。この後、主トンネル１１
の接合部の周壁ライニングを取除き、シールド掘進機１
４を解体して、接合部にライニング３１を形成し、トン
ネル接合を終了する。

【００２３】図９は、本発明の他の実施例として、カッ
ターディスク１６の後退を行わずに、スキンプレート１
９の先端付近に貼付け凍結管３２を設け、貼付け凍結管
３２の周囲の地盤を凍結させる構成を示す。地盤が凍結
すれば接合部には周囲の地盤からの浸水は生じないの
で、主トンネル１１の周壁の除去と、シールド掘進機１
４の解体とを容易に行うことができる。なお、スキンプ
レート１９の後端と枝トンネル１２のライニングとの間
は、テールシール３３によって止水している。

【００２４】図１０は、図１〜図８に示す実施例と、図
９に示す実施例との動作（Ａ）および（Ｂ）をそれぞれ
示す。図１〜図８の実施例では、ステップａ１から動作
を開始し、ステップａ２では枝トンネル掘進を開始す
る。次に、ステップａ３で主トンネル１１内から突起板
１７を押出し、ステップａ４では突起板１７で外囲され
た枝トンネル掘進予定領域２１の地盤改良を行う。地盤
改良は、たとえばトンネル内から薬液を注入し、または
凍結させることによって行う。

【００２５】ステップａ５では、枝トンネル先端が改良
された地盤に到達するのを待つ。到達すれば、ステップ
ａ６で改良地盤内を掘進するようにシールド掘進機１４
を貫入させる。ステップａ７で、シールド掘進機１４の
先端が主トンネル１１の壁面近傍に到達するのを待つ。
到達すると、ステップａ８でカッターディスク１６を後
退させ、ステップａ９で接合作業を行い、ステップａ１
０で動作を終了する。

【００２６】図９に示す実施例では、ステップｂ１から
動作を開始し、ステップｂ２で枝トンネル１２の掘進を
開始する。ステップｂ３では、枝トンネル１２の先端が
主トンネル１１の周壁面に接近するのを待つ。

【００２７】先端が主トンネル１１の壁面に接近する
と、ステップｂ４で突起板１７を押出し、ステップｂ５
で押出された突起板１７で外囲される領域の地盤を改良
する。ステップｂ６では改良された地盤内の掘進を行
い、ステップｂ７で主トンネル１１の壁面に到達するの
を待つ。到達後、ステップｂ８でスキンプレート先端付
近の地盤を凍結させ、ステップｂ９で接合作業を行い、
ステップｂ１０で動作を終了する。

【００２８】本実施例では、突起板１７は、押出された
状態で概略的に六角柱状の形状であるけれども、四角柱
や円柱など他の形状であってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主トンネ
ルと枝トンネルと接合する際に、シールド掘進機によっ
て掘進すべき地盤を、予め突起板を主トンネル内から押
出して外囲し、外囲された内部を地盤改良することによ
って、立坑を建設する必要がなく、迅速な地中トンネル
接合を行うことができる。

【００３０】また本発明によれば、主管に枝管を接近さ
せ、接近したシールド掘進機の先頭部を主トンネル内か
ら突起板を押出して外囲し、突起内の地盤を改良して容
易にトンネルの接合を行うことができる。接合部分に立
坑を建設する必要がないので、費用と時間との大幅な節
減を図ることができる。

【００３１】また本発明によれば、改良された地盤内を
枝トンネル建設用のシールド掘進機が貫入する際に、シ
ールド掘進機のスキンプレート先端付近の地盤領域を凍
結させるので、改良された地盤内で接合のための作業を
行う際に、止水を充分に行うことができる。

【００３２】さらに本発明によれば、突起板を押出す押
出孔と、突起板との隙間はシール機構によってシールさ
れるので、この隙間から主トンネル内に泥水などが侵入
することを防ぐことができる。枝トンネルとの接合時に
は、突起板を押出し、枝トンネルとの接合部の作業を容
易にするため、地盤改良を限定された地盤領域で行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の途中の状態を示す簡略化し
た断面図である。

【図２】図１の実施例で突起板１７を押出す状態を示す
簡略化した軸直角断面図である。

【図３】図１の実施例で主トンネル１１の接合部付近の
構成を示す側面図である。

【図４】突起板１７のシール機構を示す部分断面図であ
る。

【図５】図１の実施例に好適に用いられるセグメントの
斜視図である。

【図６】図１の実施例で主トンネル１１から突起板１７
を押出した状態を示す斜視図である。

【図７】図１の実施例によって実現される主トンネル１
１と枝トンネル１２との接合状態を示す簡略化した平面
図および軸直角断面図である。

【図８】図１の実施例の後工程の状態を示す軸直角断面
図である。

【図９】本発明の他の実施例のための構成を示す断面図
である。

【図１０】本発明の各実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】従来からの地中トンネル接合工法を説明する
ための簡略化した斜視図である。

【図１２】先行技術による地中トンネル接合工法に用い
るシールド掘進機の簡略化した正面図および右側面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 主トンネル １２ 枝トンネル １３ セグメント １３ａ ＲＣセグメント １３ｂ 鋼製セグメント １４ シールド掘進機 １６ カッターディスク １７ 突起板 １９ スキンプレート ２１ 枝トンネル掘進予定領域 ２２ 押出用ジャッキ ２３ 固定板 ２４ シール装置 ２５ 押出孔 ２６ 接合予定部 ２７ シール材 ３２ 貼付け凍結管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 颯田 敏和 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め建設されている主トンネルに枝トン
   ネルを接合する地中トンネル接合工法において、 主トンネルと枝トンネルとの接合部が形成されるべき地
   盤中に、主トンネル内から枝トンネル掘進予定領域を外
   囲するように突起板を押出し、 枝トンネル掘進予定領域内を地盤改良し、 改良された地盤内に枝トンネル用のシールド掘進機を貫
   入させることを特徴とする地中トンネル接合工法。
2. 【請求項２】 予め建設されている主トンネルに枝トン
   ネルを接合する地中トンネル接合工法において、 主トンネルに向けて、枝トンネルを、その先端が接近す
   るまでシールド工法によって掘進し、 掘進した枝トンネルの先端を含む領域を外囲するよう
   に、主トンネル内から突起板を押出し、 押出された突起板によって外囲される領域を地盤改良
   し、 改良された地盤内で主トンネルと枝トンネルとを接合す
   ることを特徴とする地中トンネル接合工法。
3. 【請求項３】 改良地盤内で枝トンネルを掘進する際
   に、枝トンネル掘進用のトンネル掘進機のスキンプレー
   ト先端付近の地盤領域を凍結させることを特徴とする請
   求項１または２に記載の地中トンネル接合工法。
4. 【請求項４】 地中に建設されるトンネルの周壁を支え
   るための鋼製セグメントであって、 突起板押出孔が形成され、 突起板押出時に、突起板押出孔と突起板との隙間をシー
   ルするシール機構を備えることを特徴とするセグメン
   ト。