シールドトンネルの分岐合流部施工方法
【課題】 分岐合流シールド掘進機で本線トンネルを直接切削しつつ本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させて、効率良く分岐合流部を形成できるシールドトンネルの分岐合流部施工方法を提供する。
【解決手段】 長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるランブシールド掘進機１３を使用し、長軸１３ａの長さを最短にして分岐合流部１０に接近させる工程と、長軸１３ａの長さを伸ばした状態として本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を切削して中壁設置区間１０ａを形成する工程と、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつトンネル外郭体１５を切削して車線確保区間１０ｂを形成する工程と、長軸１３ａの長さを最短にしてトンネル外郭体１５をさらに切削しながら車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程とを含む。
【解決手段】 長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるランブシールド掘進機１３を使用し、長軸１３ａの長さを最短にして分岐合流部１０に接近させる工程と、長軸１３ａの長さを伸ばした状態として本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を切削して中壁設置区間１０ａを形成する工程と、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつトンネル外郭体１５を切削して車線確保区間１０ｂを形成する工程と、長軸１３ａの長さを最短にしてトンネル外郭体１５をさらに切削しながら車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、地中に先行形成された本線トンネルにランプトンネル等の分岐合流トンネルを接続する工法として、分岐合流部分の地盤を開削して立坑を設け、この立坑の内部において本線トンネルと分岐合流トンネルとを接合する工法が考えられる。また、このような開削工法は、特に都市部においては、地上での施工スペースや用地の確保等に問題がある上、周囲への環境問題も生じやすくなることから、地中において分岐合流トンネルと本線トンネルとを接合する工法として、例えば本線トンネルと分岐合流トンネルとを間隔をおいて別々に施工し、この間隔部分の上下を覆って山留部材を圧入したり、地盤改良を行ってから、当該間隔部分を掘削して両者を繋ぐ工法（例えば、特許文献１参照）や、本線トンネルの分岐部または合流部に大断面のトンネルを形成し、この大断面のトンネル内部から分岐（合流）方向に小断面のシールドトンネルを分岐合流トンネルとして掘進していく工法（例えば、特許文献２参照）等、種々の工法が提案されている。
【０００３】
また、これらの分岐合流トンネルと本線トンネルとを地中で接合する従来の工法では、地中の深部において大掛かりな地盤改良や山留支保工を施す必要があるため、施工コストが増大し、工期も長くなる。これに対して、施工コストの低減や、工期の短縮を図ることを目的として、シールド掘進機によって地中に先行形成された本線トンネルの接合側面部分を分岐合流トンネル用のシールド掘進機によって切削可能に構成し、この切削可能な部分を直接切削させつつ分岐合流トンネル用のシールド掘進機を掘進させ、本線トンネルに到達させることにより、本線トンネルと分岐合流トンネルとを地中で連通させる工法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第２８３９４４０号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５３８５号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本線トンネルの接合側面部分を分岐合流トンネル用のシールド掘進機によって直接切削させて本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合する場合、本線トンネルは、接合側面部分が切削されて断面欠損を生じることになり、本体覆工が施されるまでの間、分岐合流部分の構造が周囲の地盤からの土圧や水圧に対して不安定な状態となりやすい。したがって、円形断面を備える分岐合流トンネル用のシールド掘進機の全体を、円形断面を備える本線トンネルの接合側面部分に貫通させて本線トンネルの内部に到達させる方法は、本線トンネルの断面欠損が大きくなりすぎて施工が困難である。また、本線トンネルの径を大きくして断面が欠損する部分の割合を小さくすることも考えられるが、本線トンネルが不必要に大きくなりすぎて不経済であるため現実的ではない。
【０００５】
このようなことから、特許文献３に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、本線トンネルを形成するための本線シールド掘進機として、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、円形の本体部分５０から幅方向外側に張り出す拡幅部５１を、必要に応じて片側又は両側に形成することが可能なシールド掘進機を使用し、図９に示すように、通常の円形断面の掘進工区５２ａから、分岐合流トンネル５３との接合部分とは反対側に拡幅部５１を突出させて形成する工区５２ｂに移り、突出させた拡幅部５１の側縁が後方の円形断面の本線トンネル５４の側縁の延長線上に来るように、本体部分５０の中心線５０ｃを側方に移動させる工区５２ｃを経て、分岐合流トンネル５３との接合部分の側にも拡幅部５１を突出させて形成する工区５２ｄに移り、しかる後に、この接合部分の側の小径の拡幅部５１において、ランブシールド掘進機５５を本線トンネル５４に到達させて分岐合流トンネル５３を接合する方法が採用されている。
【０００６】
また、特許文献３に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、例えば分岐合流トンネル５３内の道路車線を、本線トンネル内の道路車線に擦り付けるのに必要な距離を確保する工区５２ｄにおいて、両側に拡幅部５１を突出させた状態の本線シールド掘進機で本線トンネル５４を形成したら、本体部分５０の中心線を元の円形断面の中心線の位置に復帰させるように本線シールド掘進機を側方に移動させる工区５２ｅを経て、両側の拡幅部５１を後退させた後に、本線シールド掘進機による通常の円形断面の掘進工区５２ｇに復帰することになる。
【０００７】
しかしながら、このようなシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、本線シールド掘進機の拡幅部５１を外側に進退させたり、本線シールド掘進機を側方に移動させながら掘進作業を行う必要があるため、施工工程が煩雑になって管理が難しくなると共に、施工精度も低下しやすい。また、例えば道路車線等を確保するための空間以外の、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業も多くなって、効率の良い施工を行うことが困難である。
【０００８】
本発明は、簡易な施工工程に従って、分岐合流トンネル用のシールド掘進機で本線トンネルの接合側面部分を直接切削しつつ、本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させて分岐合流部を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことのできるシールドトンネルの分岐合流部施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法であって、前記分岐合流シールドトンネルを形成する分岐合流シールド掘進機として、長軸の長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、前記長軸の長さを最短にした状態で前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて前記分岐合流部に接近させる工程と、前記長軸の長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメントを用いて接合側面部分を形成した前記分岐合流部における前記本線シールドトンネルのトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程と、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に収縮しつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線確保区間を形成する工程と、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを最短にして、前記接合側面部分のトンネル外郭体をさらに切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線擦り付け区間を形成する工程とを含むシールドトンネルの分岐合流部施工方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１０】
また、本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程では、前記長軸の長さを最短にした分岐合流シールド掘進機を前記分岐合流部に近接又は接触させた後に、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に伸張して伸ばした状態としつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させることもできる。
【００１１】
さらに、本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態は、前記分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、各々円形断面の本線シールドトンネルの円周部分に位置するような位置関係で重なった状態となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、簡易な施工工程に従って、分岐合流トンネル用のシールド掘進機で本線トンネルの接合側面部分を直接切削しつつ、本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させて分岐合流部を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法は、例えば高速道路のジャンクション部において、図１に示すように、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との分岐合流部１０を地中に形成するべく、シールド工法による本線トンネル１１に、シールド工法による分岐合流トンネル１２を地中で直接接合する際に採用されたものである。本実施形態によれば、本線シールドトンネル１１の標準断面は、例えば車線幅員が３．２５ｍｍの３車線の道路を設けることのできる大きさの円形断面となっており（図２参照）、分岐合流シールドトンネル１２の標準断面は、例えば車線幅員が３．５ｍｍの２車線の道路を設けることのできる大きさの略長円形断面となっている（図２参照）。
【００１４】
また、本実施形態の分岐合流部施工方法は、本線シールドトンネル１１に対して、分岐合流シールド掘進機１３を、分岐合流シールドトンネル１２内の道路線形に応じた緩い角度で斜めに擦り付けるように接近させ、当該分岐合流シールド掘進機１３のカッター板１３ａによって、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を構成する、接合側面部分１１ａに配置されたシールド掘進機によって切削可能な切削セグメント１５ａ（図２参照）を切削させつつ、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに食い込ませる工法を採用して（図２参照）、本線シールドトンネル１１を分岐合流シールドトンネル１２に連通させるものである。
【００１５】
ここで、本実施形態によれば、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との分岐合流部１０は、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５が分岐合流シールド掘進機１３によって切削されて、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａと分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａとが交差又は重複して配置される部分である。また、本実施形態によれば、分岐合流シールド掘進機１３は、分岐合流シールドトンネル１２内の道路線形を本線シールドトンネル１１内の道路線形に合流させるのに必要な距離を確保できるように、予め設定された所定の延長で分岐合流部１０の掘進作業を行った後に、例えばその掘進作業の終端位置に埋殺しされたり、或いはスキンプレートを残して内部の機械や設備が撤去されて、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の一部として利用されることになる。
【００１６】
そして、本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法は、本線シールドトンネル１１に分岐合流シールドトンネル１２を接合してトンネルの分岐合流部１０を形成するための施工方法であって、分岐合流シールドトンネル１２を形成する分岐合流シールド掘進機１３として、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を用いて施工され、図２〜図６に示すように、以下の工程ａ）〜ｄ）を含んでいる。
【００１７】
ａ） 長軸１３ａの長さを最短にした状態で分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて分岐合流部１０に接近させる工程（図２参照）。
ｂ） 長軸１３ａの長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメント１５ａを用いて接合側面部分１１ａを形成した分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程（図３，図４参照）。
ｃ） 中壁設置区間１０ａの始終点１４（図１参照）での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり状態（図４参照）を保持したまま、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａを切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂを形成する工程（図４，図５参照）。
ｄ） 中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネルとの重なり状態（図４参照）を保持したまま、長軸１３ａの長さを最短にして、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａをさらに切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程（図６参照）。
【００１８】
また、本実施形態では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり状態は、図４に示すように、分岐合流シールドトンネル１２の略長円断面形状の上下の直線部分１７から本線シールドトンネル１１側の曲線部分１８へのコーナー部分１９が、各々円形断面の本線シールドトンネル１１の円周部分に位置するような位置関係で重なった状態となっている。
【００１９】
本実施形態によれば、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備える分岐合流シールド掘進機１３として、例えば特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機を使用することができる。特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機は、例えば、シールド本体の前部に、公転支持体をシールド軸心周りに回転自在に配設し、この公転支持体に、シールド軸心と平行で楕円シールド軸心から所定距離偏心したカッタ自転軸を回転自在に配設し、このカッタ自転軸の前部に設けられたカッタヘッドを、正面視で頂部がルーロの三角形の頂点位置に膨出する形状とし、トンネルの通常部と拡張部とを連続掘削可能としたものである。また、通常部の掘削時に、公転支持体を所定位置で固定し、カッタ自転軸を回転駆動して例えば円形に近い断面のトンネルを掘削するように構成し、拡張部の掘削時に、公転支持体とカッタ自転軸とを同一方向で回転速度比が３対１となるように回転駆動することにより、楕円形断面或いは略長円形断面のシールドトンネルを掘削するように構成したものである。
【００２０】
なお、本実施形態では、例えば車線幅員が３．５ｍｍの２車線の道路を設けるための分岐合流シールドトンネル１２を形成できる大きさの略長円形断面として、分岐合流シールド掘進機１３は、その短軸１３ｂの長さが例えば１０２００ｍｍ程度、最短にした状態の長軸１３ａの長さが例えば１２０００ｍｍ程度の大きさの略長円形断面を備えている。また分岐合流シールド掘進機１３は、その長軸１３ａを最短にした状態から例えば１４７００ｍｍ程度の長さまで、２７００ｍｍ程度のスライド幅ｓで長軸１３ａを伸張させることができるようになっている。さらに、本線シールドトンネル１１は、例えば車線幅員が３．２５ｍｍの３車線の道路を設けることのできる大きさの円形断面として、外径が例えば１５３００ｍｍ程度の大きさの円形断面を備えている。
【００２１】
本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、上記ａ）の分岐合流シールド掘進機１３を分岐合流部１０に接近させる工程では、図２に示すように、分岐合流部１０の後方において、長軸１３ａの長さを最短にした状態で分岐合流シールド掘進機１３を掘進させつつ、本線シールドトンネル１１に対して緩い角度で斜めに擦り付けるようにしながら分岐合流シールド掘進機１３を接近させる。分岐合流部１０に接近してきたら、分岐合流部１０の手前に例えば５０ｍ程度の長さの拡幅区間２０ａ（図１参照）を設けて、長軸１３ａの長さを徐々に伸張させつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させ、分岐合流部１０の直前で、長軸１３ａの長さが最も伸びた状態となるようにする（図３参照）。
【００２２】
上記ｂ）の分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程では、図３に示す長軸１３ａの長さが最も伸びた状態となった分岐合流シールド掘進機１３を、本線シールドトンネル１１に対してさらに斜めに擦り付けるように前進させることにより、切削セグメント１５ａによって形成された本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら、図４に示すように、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに食い込ませて、例えば５０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の最大拡幅区間２０ｂでもある中壁設置区間１０ａを形成する（図１参照）。
【００２３】
また、本実施形態では、中壁設置区間１０ａの終端部分である始終点１４では、上述のように、略長円断面形状の分岐合流シールドトンネル１２の直線部分１７から曲線部分１８へのコーナー部分１９が、本線シールドトンネル１１の円周部分に位置するような位置関係となっている。このような位置関係を保持することにより、始終点１４より先は、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との間に中間壁２１を設けなくても、安定した構造のトンネル覆工体をトンネル１１，１２の内部に一体として設けることが可能になる。したがって、中壁設置区間１０ａの始終点１４よりも先の、分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂや車線擦り付け区間１０ｃでは、中間壁２１を設けることなく、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり部分でこれらの接合側面部分１１ａや接合側部１２ａを撤去して、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２とが一体として連続する大きな断面のトンネル空間が形成されることになる（図５参照）。
【００２４】
なお、本実施形態では、分岐合流シールド掘進機１３によって、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａを切削する作業に先立って、例えば切削セグメント１５ａを取外し容易なＰＣ鋼線を用いて周方向に緊結する工法、本線シールドトンネル１１の内部に仮設中柱を立設配置する工法、仮設中柱よりも切削セグメント１５ａ側に分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な貧配合固化材を充填固化する工法、分岐合流部１０の周囲の地盤に地盤改良を施す工法等が適宜採用され、工事の効率化、本線シールドトンネル１１や分岐合流シールドトンネル１２の安定化、周囲の地盤の安定化等が図られることになる。
【００２５】
また、例えば本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａが切削されると共に、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａが撤去されてから、トンネルの本体覆工が施されるまでの間、本線シールドトンネル１１の内壁面と、分岐合流シールドトンネル１２の内壁面との間に横方向仮設支持梁を設置する工法、分岐合流シールドトンネル１２の内部に仮設中柱を立設配置する工法等が適宜採用され、本線シールドトンネル１１や分岐合流シールドトンネル１２の安定化、周囲の地盤の安定化等が図られることになる。
【００２６】
上記ｃ）の分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂを形成する工程では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との安定した重なり状態を保持したまま、図４に示す分岐合流シールド掘進機１３の長軸１３ａの長さが最も伸びた状態から、図５に示すように、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、例えば８０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の縮幅区間２０ｃでもある車線確保区間１０ｂを形成する（図１参照）。
【００２７】
すなわち、車線確保区間１０ｂは、分岐合流シールドトンネル１２内の２車線の幅員を保持したまま、分岐合流シールドトンネル１２内の道路を本線シールドトンネル１１内の道路に斜めに近づけてゆく部分であり、分岐合流シールドトンネル１２内の道路が本線シールドトンネル１１内の道路に近づく分、分岐合流シールドトンネル１２の外側の部分が不要な部分となるため、長軸１３ａの長さを縮小しつつ分岐合流シールドトンネル１２の幅を狭めながら掘進してゆく区間である。
【００２８】
上記ｄ）の分岐合流部１０の車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との安定した重なり状態を保持したまま、図６に示すように長軸１３ａの長さを最短にして、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａをさらに切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、例えば１２０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の標準断面区間２０ｄでもある車線擦り付け区間１０ｃを形成する（図１参照）。
【００２９】
すなわち、車線擦り付け区間１０ｃは、２車線の幅員を減少させつつ、分岐合流シールドトンネル１２内の道路を本線シールドトンネル１１内の道路に斜めに擦り付けてゆく部分である。幅員の減少に伴なって、分岐合流シールドトンネル１２内の車線外側に余分な空間２３（図１参照）が形成されることになるが、分岐合流シールド掘進機１３を本線シールドトンネル１１の内部にさらに食い込ませると、安定したトンネル１１，１２の構造を保持することが難くなることから、中壁設置区間１０ａの始終点１４での安定した重なり状態を保持したまま、長軸１３ａの長さを最短にした標準断面の分岐合流シールド掘進機１３により、これの中心軸２２ａを本線シールドトンネル１１の中心軸２２ｂと平行にしつつ掘進してゆく区間である。
【００３０】
また、車線擦り付け区間１０ｃでは、分岐合流シールドトンネル１２内の車線を本線シールドトンネル１１内の車線に合流させるのに必要な長さで分岐合流シールド掘進機１３による掘進を行ったら、上述のように、分岐合流シールド掘進機１３は、その終端位置に埋殺しにしたり、或いはスキンプレートを残して内部の機械や設備を撤去して、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の一部として利用されることになる。
【００３１】
そして、本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、分岐合流シールド掘進機１３として、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、上述の工程ａ）〜ｄ）によって分岐合流部１０を形成するので、本線シールドトンネル１１の断面形状を円形に保持したまま、分岐合流シールド掘進機１３の長軸１３ａの長さを伸縮させるだけの簡易な施工工程に従って、分岐合流シールド掘進機１３で本線トンネル１１の接合側面部分１１ａを直接切削しつつ、本線トンネル１１に分岐合流トンネル１２を接合させて安定した分岐合流部１０を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことが可能になる。
【００３２】
図７は、本発明の他の実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法を示すものである。図７に示すシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程において、分岐合流部１０の手前に拡幅区間２０ａ（図１参照）を設けるこことなく、例えば３０ｍ程度の長さの近接区間２０ｅを介して、長軸１３ａの長さを最短にした分岐合流シールド掘進機１３を分岐合流部１０に近接させる。また、例えば１２ｍ程度の長さの接触区間２０ｆにおいて分岐合流シールド掘進機１３を本線シールドトンネル１１に接触させて切削を開始してから、例えば３９ｍ程度の長さの拡幅区間２０ｇにおいて長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に伸張して伸ばした状態としつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、中壁設置区間１０ａを形成するようにしたものである。
【００３３】
図７に示すシールドトンネルの分岐合流部施工方法によっても、上記実施形態の分岐合流部施工方法と同様の作用効果が奏されると共に、分岐合流部１０の手前に拡幅区間２０ａを設けることなく、中壁設置区間１０ａに拡幅区間２０ｇを重複させて設け、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に伸張して伸ばした状態としつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて中壁設置区間１０ａを形成するので、図１における中壁設置区間１０ａ及び拡幅区間２０ａの車線外側の余分な空間２４を生じさせることがなくなる。これによって、例えば地上の道路幅等によって、地中における幅方向の建築限界が制限されている場合でも、このような建築限界からはみ出すことなく分岐合流部１０を形成することが可能になる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本線シールドトンネルは、円形断面以外の、楕円断面や略矩形断面等を備えるシールドトンネルであっても良い。また、分岐合流部を形成する本線シールドトンネルや分岐合流シールドトンネルは、道路トンネル以外の、例えば地下鉄用のトンネルや、下水道用のトンネル等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法によって形成される分岐合流部を説明する平断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＤ−Ｄに沿った断面図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＥ−Ｅに沿った断面図である。
【図７】本発明の好ましい他の実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法によって形成される分岐合流部を説明する平断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、従来のシールドトンネルの分岐合流部施工方法において本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させる工程を説明する断面図である。
【図９】従来のシールドトンネルの分岐合流部施工方法において本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させる工程を説明する平断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 分岐合流部
１０ａ 中壁設置区間
１０ｂ 車線確保区間
１０ｃ 車線擦り付け区間
１１ 本線シールドトンネル
１１ａ 本線シールドトンネルの接合側面部分
１２ 分岐合流シールドトンネル
１２ａ 分岐合流シールドトンネルの接合側部
１３ 分岐合流シールド掘進機
１３ａ 分岐合流シールド掘進機（分岐合流シールドトンネル）の長軸
１３ｂ 分岐合流シールド掘進機（分岐合流シールドトンネル）の短軸
１４ 中壁設置区間の始終点
１５ 本線シールドトンネルのトンネル外郭体
１５ａ 切削セグメント（接合側面部分のトンネル外郭体）
１６ 分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体
１７ 分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の直線部分
１８ 分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の曲線部分
１９ 直線部分から曲線部分へのコーナー部分
２０ａ，２０ｇ 拡幅区間
２０ｂ 最大拡幅区間
２０ｃ 縮幅区間
２０ｄ 標準断面区間
２０ｅ 近接区間
２０ｆ 接触区間
２１ 中間壁
２２ａ 標準断面の分岐合流シールド掘進機の中心軸
２２ｂ 本線シールドトンネルの中心軸
２３，２４ 車線外側の余分な空間
ｓ 分岐合流シールド掘進機１３の長軸方向へのスライド幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、地中に先行形成された本線トンネルにランプトンネル等の分岐合流トンネルを接続する工法として、分岐合流部分の地盤を開削して立坑を設け、この立坑の内部において本線トンネルと分岐合流トンネルとを接合する工法が考えられる。また、このような開削工法は、特に都市部においては、地上での施工スペースや用地の確保等に問題がある上、周囲への環境問題も生じやすくなることから、地中において分岐合流トンネルと本線トンネルとを接合する工法として、例えば本線トンネルと分岐合流トンネルとを間隔をおいて別々に施工し、この間隔部分の上下を覆って山留部材を圧入したり、地盤改良を行ってから、当該間隔部分を掘削して両者を繋ぐ工法（例えば、特許文献１参照）や、本線トンネルの分岐部または合流部に大断面のトンネルを形成し、この大断面のトンネル内部から分岐（合流）方向に小断面のシールドトンネルを分岐合流トンネルとして掘進していく工法（例えば、特許文献２参照）等、種々の工法が提案されている。
【０００３】
また、これらの分岐合流トンネルと本線トンネルとを地中で接合する従来の工法では、地中の深部において大掛かりな地盤改良や山留支保工を施す必要があるため、施工コストが増大し、工期も長くなる。これに対して、施工コストの低減や、工期の短縮を図ることを目的として、シールド掘進機によって地中に先行形成された本線トンネルの接合側面部分を分岐合流トンネル用のシールド掘進機によって切削可能に構成し、この切削可能な部分を直接切削させつつ分岐合流トンネル用のシールド掘進機を掘進させ、本線トンネルに到達させることにより、本線トンネルと分岐合流トンネルとを地中で連通させる工法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第２８３９４４０号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５３８５号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本線トンネルの接合側面部分を分岐合流トンネル用のシールド掘進機によって直接切削させて本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合する場合、本線トンネルは、接合側面部分が切削されて断面欠損を生じることになり、本体覆工が施されるまでの間、分岐合流部分の構造が周囲の地盤からの土圧や水圧に対して不安定な状態となりやすい。したがって、円形断面を備える分岐合流トンネル用のシールド掘進機の全体を、円形断面を備える本線トンネルの接合側面部分に貫通させて本線トンネルの内部に到達させる方法は、本線トンネルの断面欠損が大きくなりすぎて施工が困難である。また、本線トンネルの径を大きくして断面が欠損する部分の割合を小さくすることも考えられるが、本線トンネルが不必要に大きくなりすぎて不経済であるため現実的ではない。
【０００５】
このようなことから、特許文献３に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、本線トンネルを形成するための本線シールド掘進機として、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、円形の本体部分５０から幅方向外側に張り出す拡幅部５１を、必要に応じて片側又は両側に形成することが可能なシールド掘進機を使用し、図９に示すように、通常の円形断面の掘進工区５２ａから、分岐合流トンネル５３との接合部分とは反対側に拡幅部５１を突出させて形成する工区５２ｂに移り、突出させた拡幅部５１の側縁が後方の円形断面の本線トンネル５４の側縁の延長線上に来るように、本体部分５０の中心線５０ｃを側方に移動させる工区５２ｃを経て、分岐合流トンネル５３との接合部分の側にも拡幅部５１を突出させて形成する工区５２ｄに移り、しかる後に、この接合部分の側の小径の拡幅部５１において、ランブシールド掘進機５５を本線トンネル５４に到達させて分岐合流トンネル５３を接合する方法が採用されている。
【０００６】
また、特許文献３に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、例えば分岐合流トンネル５３内の道路車線を、本線トンネル内の道路車線に擦り付けるのに必要な距離を確保する工区５２ｄにおいて、両側に拡幅部５１を突出させた状態の本線シールド掘進機で本線トンネル５４を形成したら、本体部分５０の中心線を元の円形断面の中心線の位置に復帰させるように本線シールド掘進機を側方に移動させる工区５２ｅを経て、両側の拡幅部５１を後退させた後に、本線シールド掘進機による通常の円形断面の掘進工区５２ｇに復帰することになる。
【０００７】
しかしながら、このようなシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、本線シールド掘進機の拡幅部５１を外側に進退させたり、本線シールド掘進機を側方に移動させながら掘進作業を行う必要があるため、施工工程が煩雑になって管理が難しくなると共に、施工精度も低下しやすい。また、例えば道路車線等を確保するための空間以外の、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業も多くなって、効率の良い施工を行うことが困難である。
【０００８】
本発明は、簡易な施工工程に従って、分岐合流トンネル用のシールド掘進機で本線トンネルの接合側面部分を直接切削しつつ、本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させて分岐合流部を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことのできるシールドトンネルの分岐合流部施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法であって、前記分岐合流シールドトンネルを形成する分岐合流シールド掘進機として、長軸の長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、前記長軸の長さを最短にした状態で前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて前記分岐合流部に接近させる工程と、前記長軸の長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメントを用いて接合側面部分を形成した前記分岐合流部における前記本線シールドトンネルのトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程と、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に収縮しつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線確保区間を形成する工程と、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを最短にして、前記接合側面部分のトンネル外郭体をさらに切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線擦り付け区間を形成する工程とを含むシールドトンネルの分岐合流部施工方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１０】
また、本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程では、前記長軸の長さを最短にした分岐合流シールド掘進機を前記分岐合流部に近接又は接触させた後に、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に伸張して伸ばした状態としつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させることもできる。
【００１１】
さらに、本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態は、前記分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、各々円形断面の本線シールドトンネルの円周部分に位置するような位置関係で重なった状態となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、簡易な施工工程に従って、分岐合流トンネル用のシールド掘進機で本線トンネルの接合側面部分を直接切削しつつ、本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させて分岐合流部を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法は、例えば高速道路のジャンクション部において、図１に示すように、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との分岐合流部１０を地中に形成するべく、シールド工法による本線トンネル１１に、シールド工法による分岐合流トンネル１２を地中で直接接合する際に採用されたものである。本実施形態によれば、本線シールドトンネル１１の標準断面は、例えば車線幅員が３．２５ｍｍの３車線の道路を設けることのできる大きさの円形断面となっており（図２参照）、分岐合流シールドトンネル１２の標準断面は、例えば車線幅員が３．５ｍｍの２車線の道路を設けることのできる大きさの略長円形断面となっている（図２参照）。
【００１４】
また、本実施形態の分岐合流部施工方法は、本線シールドトンネル１１に対して、分岐合流シールド掘進機１３を、分岐合流シールドトンネル１２内の道路線形に応じた緩い角度で斜めに擦り付けるように接近させ、当該分岐合流シールド掘進機１３のカッター板１３ａによって、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を構成する、接合側面部分１１ａに配置されたシールド掘進機によって切削可能な切削セグメント１５ａ（図２参照）を切削させつつ、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに食い込ませる工法を採用して（図２参照）、本線シールドトンネル１１を分岐合流シールドトンネル１２に連通させるものである。
【００１５】
ここで、本実施形態によれば、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との分岐合流部１０は、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５が分岐合流シールド掘進機１３によって切削されて、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａと分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａとが交差又は重複して配置される部分である。また、本実施形態によれば、分岐合流シールド掘進機１３は、分岐合流シールドトンネル１２内の道路線形を本線シールドトンネル１１内の道路線形に合流させるのに必要な距離を確保できるように、予め設定された所定の延長で分岐合流部１０の掘進作業を行った後に、例えばその掘進作業の終端位置に埋殺しされたり、或いはスキンプレートを残して内部の機械や設備が撤去されて、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の一部として利用されることになる。
【００１６】
そして、本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法は、本線シールドトンネル１１に分岐合流シールドトンネル１２を接合してトンネルの分岐合流部１０を形成するための施工方法であって、分岐合流シールドトンネル１２を形成する分岐合流シールド掘進機１３として、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を用いて施工され、図２〜図６に示すように、以下の工程ａ）〜ｄ）を含んでいる。
【００１７】
ａ） 長軸１３ａの長さを最短にした状態で分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて分岐合流部１０に接近させる工程（図２参照）。
ｂ） 長軸１３ａの長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメント１５ａを用いて接合側面部分１１ａを形成した分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程（図３，図４参照）。
ｃ） 中壁設置区間１０ａの始終点１４（図１参照）での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり状態（図４参照）を保持したまま、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａを切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂを形成する工程（図４，図５参照）。
ｄ） 中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネルとの重なり状態（図４参照）を保持したまま、長軸１３ａの長さを最短にして、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａをさらに切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０の車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程（図６参照）。
【００１８】
また、本実施形態では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり状態は、図４に示すように、分岐合流シールドトンネル１２の略長円断面形状の上下の直線部分１７から本線シールドトンネル１１側の曲線部分１８へのコーナー部分１９が、各々円形断面の本線シールドトンネル１１の円周部分に位置するような位置関係で重なった状態となっている。
【００１９】
本実施形態によれば、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備える分岐合流シールド掘進機１３として、例えば特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機を使用することができる。特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機は、例えば、シールド本体の前部に、公転支持体をシールド軸心周りに回転自在に配設し、この公転支持体に、シールド軸心と平行で楕円シールド軸心から所定距離偏心したカッタ自転軸を回転自在に配設し、このカッタ自転軸の前部に設けられたカッタヘッドを、正面視で頂部がルーロの三角形の頂点位置に膨出する形状とし、トンネルの通常部と拡張部とを連続掘削可能としたものである。また、通常部の掘削時に、公転支持体を所定位置で固定し、カッタ自転軸を回転駆動して例えば円形に近い断面のトンネルを掘削するように構成し、拡張部の掘削時に、公転支持体とカッタ自転軸とを同一方向で回転速度比が３対１となるように回転駆動することにより、楕円形断面或いは略長円形断面のシールドトンネルを掘削するように構成したものである。
【００２０】
なお、本実施形態では、例えば車線幅員が３．５ｍｍの２車線の道路を設けるための分岐合流シールドトンネル１２を形成できる大きさの略長円形断面として、分岐合流シールド掘進機１３は、その短軸１３ｂの長さが例えば１０２００ｍｍ程度、最短にした状態の長軸１３ａの長さが例えば１２０００ｍｍ程度の大きさの略長円形断面を備えている。また分岐合流シールド掘進機１３は、その長軸１３ａを最短にした状態から例えば１４７００ｍｍ程度の長さまで、２７００ｍｍ程度のスライド幅ｓで長軸１３ａを伸張させることができるようになっている。さらに、本線シールドトンネル１１は、例えば車線幅員が３．２５ｍｍの３車線の道路を設けることのできる大きさの円形断面として、外径が例えば１５３００ｍｍ程度の大きさの円形断面を備えている。
【００２１】
本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、上記ａ）の分岐合流シールド掘進機１３を分岐合流部１０に接近させる工程では、図２に示すように、分岐合流部１０の後方において、長軸１３ａの長さを最短にした状態で分岐合流シールド掘進機１３を掘進させつつ、本線シールドトンネル１１に対して緩い角度で斜めに擦り付けるようにしながら分岐合流シールド掘進機１３を接近させる。分岐合流部１０に接近してきたら、分岐合流部１０の手前に例えば５０ｍ程度の長さの拡幅区間２０ａ（図１参照）を設けて、長軸１３ａの長さを徐々に伸張させつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させ、分岐合流部１０の直前で、長軸１３ａの長さが最も伸びた状態となるようにする（図３参照）。
【００２２】
上記ｂ）の分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程では、図３に示す長軸１３ａの長さが最も伸びた状態となった分岐合流シールド掘進機１３を、本線シールドトンネル１１に対してさらに斜めに擦り付けるように前進させることにより、切削セグメント１５ａによって形成された本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら、図４に示すように、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに食い込ませて、例えば５０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の最大拡幅区間２０ｂでもある中壁設置区間１０ａを形成する（図１参照）。
【００２３】
また、本実施形態では、中壁設置区間１０ａの終端部分である始終点１４では、上述のように、略長円断面形状の分岐合流シールドトンネル１２の直線部分１７から曲線部分１８へのコーナー部分１９が、本線シールドトンネル１１の円周部分に位置するような位置関係となっている。このような位置関係を保持することにより、始終点１４より先は、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との間に中間壁２１を設けなくても、安定した構造のトンネル覆工体をトンネル１１，１２の内部に一体として設けることが可能になる。したがって、中壁設置区間１０ａの始終点１４よりも先の、分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂや車線擦り付け区間１０ｃでは、中間壁２１を設けることなく、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との重なり部分でこれらの接合側面部分１１ａや接合側部１２ａを撤去して、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２とが一体として連続する大きな断面のトンネル空間が形成されることになる（図５参照）。
【００２４】
なお、本実施形態では、分岐合流シールド掘進機１３によって、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａを切削する作業に先立って、例えば切削セグメント１５ａを取外し容易なＰＣ鋼線を用いて周方向に緊結する工法、本線シールドトンネル１１の内部に仮設中柱を立設配置する工法、仮設中柱よりも切削セグメント１５ａ側に分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な貧配合固化材を充填固化する工法、分岐合流部１０の周囲の地盤に地盤改良を施す工法等が適宜採用され、工事の効率化、本線シールドトンネル１１や分岐合流シールドトンネル１２の安定化、周囲の地盤の安定化等が図られることになる。
【００２５】
また、例えば本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａが切削されると共に、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａが撤去されてから、トンネルの本体覆工が施されるまでの間、本線シールドトンネル１１の内壁面と、分岐合流シールドトンネル１２の内壁面との間に横方向仮設支持梁を設置する工法、分岐合流シールドトンネル１２の内部に仮設中柱を立設配置する工法等が適宜採用され、本線シールドトンネル１１や分岐合流シールドトンネル１２の安定化、周囲の地盤の安定化等が図られることになる。
【００２６】
上記ｃ）の分岐合流部１０の車線確保区間１０ｂを形成する工程では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との安定した重なり状態を保持したまま、図４に示す分岐合流シールド掘進機１３の長軸１３ａの長さが最も伸びた状態から、図５に示すように、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に収縮しつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、例えば８０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の縮幅区間２０ｃでもある車線確保区間１０ｂを形成する（図１参照）。
【００２７】
すなわち、車線確保区間１０ｂは、分岐合流シールドトンネル１２内の２車線の幅員を保持したまま、分岐合流シールドトンネル１２内の道路を本線シールドトンネル１１内の道路に斜めに近づけてゆく部分であり、分岐合流シールドトンネル１２内の道路が本線シールドトンネル１１内の道路に近づく分、分岐合流シールドトンネル１２の外側の部分が不要な部分となるため、長軸１３ａの長さを縮小しつつ分岐合流シールドトンネル１２の幅を狭めながら掘進してゆく区間である。
【００２８】
上記ｄ）の分岐合流部１０の車線擦り付け区間１０ｃを形成する工程では、中壁設置区間１０ａの始終点１４での断面における本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との安定した重なり状態を保持したまま、図６に示すように長軸１３ａの長さを最短にして、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５ａをさらに切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、例えば１２０ｍ程度の長さの、分岐合流シールド掘進機１３の標準断面区間２０ｄでもある車線擦り付け区間１０ｃを形成する（図１参照）。
【００２９】
すなわち、車線擦り付け区間１０ｃは、２車線の幅員を減少させつつ、分岐合流シールドトンネル１２内の道路を本線シールドトンネル１１内の道路に斜めに擦り付けてゆく部分である。幅員の減少に伴なって、分岐合流シールドトンネル１２内の車線外側に余分な空間２３（図１参照）が形成されることになるが、分岐合流シールド掘進機１３を本線シールドトンネル１１の内部にさらに食い込ませると、安定したトンネル１１，１２の構造を保持することが難くなることから、中壁設置区間１０ａの始終点１４での安定した重なり状態を保持したまま、長軸１３ａの長さを最短にした標準断面の分岐合流シールド掘進機１３により、これの中心軸２２ａを本線シールドトンネル１１の中心軸２２ｂと平行にしつつ掘進してゆく区間である。
【００３０】
また、車線擦り付け区間１０ｃでは、分岐合流シールドトンネル１２内の車線を本線シールドトンネル１１内の車線に合流させるのに必要な長さで分岐合流シールド掘進機１３による掘進を行ったら、上述のように、分岐合流シールド掘進機１３は、その終端位置に埋殺しにしたり、或いはスキンプレートを残して内部の機械や設備を撤去して、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の一部として利用されることになる。
【００３１】
そして、本実施形態のシールドトンネルの分岐合流部施工方法によれば、分岐合流シールド掘進機１３として、長軸１３ａの長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、上述の工程ａ）〜ｄ）によって分岐合流部１０を形成するので、本線シールドトンネル１１の断面形状を円形に保持したまま、分岐合流シールド掘進機１３の長軸１３ａの長さを伸縮させるだけの簡易な施工工程に従って、分岐合流シールド掘進機１３で本線トンネル１１の接合側面部分１１ａを直接切削しつつ、本線トンネル１１に分岐合流トンネル１２を接合させて安定した分岐合流部１０を形成することができると共に、余分な断面部分の掘進作業や覆工作業を抑制して、効率の良い施工を行うことが可能になる。
【００３２】
図７は、本発明の他の実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法を示すものである。図７に示すシールドトンネルの分岐合流部施工方法では、分岐合流部１０の中壁設置区間１０ａを形成する工程において、分岐合流部１０の手前に拡幅区間２０ａ（図１参照）を設けるこことなく、例えば３０ｍ程度の長さの近接区間２０ｅを介して、長軸１３ａの長さを最短にした分岐合流シールド掘進機１３を分岐合流部１０に近接させる。また、例えば１２ｍ程度の長さの接触区間２０ｆにおいて分岐合流シールド掘進機１３を本線シールドトンネル１１に接触させて切削を開始してから、例えば３９ｍ程度の長さの拡幅区間２０ｇにおいて長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に伸張して伸ばした状態としつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、中壁設置区間１０ａを形成するようにしたものである。
【００３３】
図７に示すシールドトンネルの分岐合流部施工方法によっても、上記実施形態の分岐合流部施工方法と同様の作用効果が奏されると共に、分岐合流部１０の手前に拡幅区間２０ａを設けることなく、中壁設置区間１０ａに拡幅区間２０ｇを重複させて設け、長軸１３ａの長さを本線シールドトンネル１１側に伸張して伸ばした状態としつつ、接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削しながら分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて中壁設置区間１０ａを形成するので、図１における中壁設置区間１０ａ及び拡幅区間２０ａの車線外側の余分な空間２４を生じさせることがなくなる。これによって、例えば地上の道路幅等によって、地中における幅方向の建築限界が制限されている場合でも、このような建築限界からはみ出すことなく分岐合流部１０を形成することが可能になる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本線シールドトンネルは、円形断面以外の、楕円断面や略矩形断面等を備えるシールドトンネルであっても良い。また、分岐合流部を形成する本線シールドトンネルや分岐合流シールドトンネルは、道路トンネル以外の、例えば地下鉄用のトンネルや、下水道用のトンネル等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法によって形成される分岐合流部を説明する平断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＤ−Ｄに沿った断面図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法の工程を説明する図１のＥ−Ｅに沿った断面図である。
【図７】本発明の好ましい他の実施形態に係るシールドトンネルの分岐合流部施工方法によって形成される分岐合流部を説明する平断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、従来のシールドトンネルの分岐合流部施工方法において本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させる工程を説明する断面図である。
【図９】従来のシールドトンネルの分岐合流部施工方法において本線トンネルに分岐合流トンネルを接合させる工程を説明する平断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 分岐合流部
１０ａ 中壁設置区間
１０ｂ 車線確保区間
１０ｃ 車線擦り付け区間
１１ 本線シールドトンネル
１１ａ 本線シールドトンネルの接合側面部分
１２ 分岐合流シールドトンネル
１２ａ 分岐合流シールドトンネルの接合側部
１３ 分岐合流シールド掘進機
１３ａ 分岐合流シールド掘進機（分岐合流シールドトンネル）の長軸
１３ｂ 分岐合流シールド掘進機（分岐合流シールドトンネル）の短軸
１４ 中壁設置区間の始終点
１５ 本線シールドトンネルのトンネル外郭体
１５ａ 切削セグメント（接合側面部分のトンネル外郭体）
１６ 分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体
１７ 分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の直線部分
１８ 分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の曲線部分
１９ 直線部分から曲線部分へのコーナー部分
２０ａ，２０ｇ 拡幅区間
２０ｂ 最大拡幅区間
２０ｃ 縮幅区間
２０ｄ 標準断面区間
２０ｅ 近接区間
２０ｆ 接触区間
２１ 中間壁
２２ａ 標準断面の分岐合流シールド掘進機の中心軸
２２ｂ 本線シールドトンネルの中心軸
２３，２４ 車線外側の余分な空間
ｓ 分岐合流シールド掘進機１３の長軸方向へのスライド幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法であって、
前記分岐合流シールドトンネルを形成する分岐合流シールド掘進機として、長軸の長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、
前記長軸の長さを最短にした状態で前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて前記分岐合流部に接近させる工程と、
前記長軸の長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメントを用いて接合側面部分を形成した前記分岐合流部における前記本線シールドトンネルのトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程と、
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に収縮しつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線確保区間を形成する工程と、
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを最短にして、前記接合側面部分のトンネル外郭体をさらに切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線擦り付け区間を形成する工程とを含むシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【請求項２】
前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程では、前記長軸の長さを最短にした分岐合流シールド掘進機を前記分岐合流部に近接又は接触させた後に、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に伸張して伸ばした状態としつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させる請求項１に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【請求項３】
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態は、前記分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、各々円形断面の本線シールドトンネルの円周部分に位置するような位置関係で重なった状態である請求項１又は２に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【請求項１】
本線シールドトンネルに分岐合流シールドトンネルを接合してトンネルの分岐合流部を形成するシールドトンネルの分岐合流部施工方法であって、
前記分岐合流シールドトンネルを形成する分岐合流シールド掘進機として、長軸の長さを調整可能にして略長円断面形状のシールドトンネルを形成する機構を備えるシールド掘進機を使用し、
前記長軸の長さを最短にした状態で前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて前記分岐合流部に接近させる工程と、
前記長軸の長さを伸ばした状態とし、シールド掘進機により切削可能な切削セグメントを用いて接合側面部分を形成した前記分岐合流部における前記本線シールドトンネルのトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程と、
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に収縮しつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線確保区間を形成する工程と、
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態を保持したまま、前記長軸の長さを最短にして、前記接合側面部分のトンネル外郭体をさらに切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させて、前記分岐合流部の車線擦り付け区間を形成する工程とを含むシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【請求項２】
前記分岐合流部の中壁設置区間を形成する工程では、前記長軸の長さを最短にした分岐合流シールド掘進機を前記分岐合流部に近接又は接触させた後に、前記長軸の長さを前記本線シールドトンネル側に伸張して伸ばした状態としつつ、前記接合側面部分のトンネル外郭体を切削しながら前記分岐合流シールド掘進機を掘進させる請求項１に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【請求項３】
前記中壁設置区間の始終点での断面における前記本線シールドトンネルと前記分岐合流シールドトンネルとの重なり状態は、前記分岐合流シールドトンネルの略長円断面形状の上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、各々円形断面の本線シールドトンネルの円周部分に位置するような位置関係で重なった状態である請求項１又は２に記載のシールドトンネルの分岐合流部施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−７７６３７（Ｐ２００７−７７６３７Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６５２６４（Ｐ２００５−２６５２６４）
【出願日】平成１７年９月１３日（２００５．９．１３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１３日（２００５．９．１３）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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