シールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造
【課題】補助工法を併用した開削工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく地中での確実な分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工する。
【解決手段】枝線トンネル４は、枝線トンネル４よりも小径の二個のトンネル構造体１０を、本線トンネル２との合流点において枝線トンネル４及び二個のトンネル構造体１０の各外周壁の一部が本線トンネル２の外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、本線トンネル２と三円形トンネルとの合流点において本線トンネル２の外周壁と二個のトンネル構造体１０の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後、本線トンネル２と枝線トンネル４との対向壁部を除去して開口連絡部を開口した。
【解決手段】枝線トンネル４は、枝線トンネル４よりも小径の二個のトンネル構造体１０を、本線トンネル２との合流点において枝線トンネル４及び二個のトンネル構造体１０の各外周壁の一部が本線トンネル２の外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、本線トンネル２と三円形トンネルとの合流点において本線トンネル２の外周壁と二個のトンネル構造体１０の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後、本線トンネル２と枝線トンネル４との対向壁部を除去して開口連絡部を開口した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造に関するものであり、特に、開削工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく、更に、地盤改良等の補助工法を最小に抑え、地中での分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工することが可能なシールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの分岐部接続に関する従来技術として、例えば次のようなトンネルの合流方法が知られている。この従来技術は、複数のセグメントからなる先行トンネル構造体と、多数の小径トンネル構造物とからなる後行トンネル構造体とによるトンネル同士を合流させるものである。まず、先行して複数のセグメントからなる先行トンネル構造体を構築し、この先行トンネル構造体に漸次接近するように小径トンネル構造物からなる後行トンネル構造体を構築していき、これらトンネル構造体同士が接触するようになったら、後行トンネル構造体を先行トンネル構造体の外周の無筋構造のセグメントの一部に重合させていく。これにより、合流の途中であっても、常に一連・一体のトンネル構造物が構築され、強度及び止水が十分に確保されたものとなる。そして、それら双方のトンネルによる重合部分が一定の強度を保持した状態において、後行トンネル構造体の小径トンネル構造物の掘進を停止し、セグメントからなる先行トンネル構造体により中壁を構成する。これにより、先行トンネル構造物が常に中壁を構成しているので、トンネル空間内部を掘削する際の補助部材となる。そして最終的に、後行トンネルの小径トンネル構造物の掘進を全て完了させて先行トンネル構造体に収束させた構造としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、トンネルの合流に関連した大断面トンネル構造の構築に関する従来技術として、例えば次のような連孔シールド工法が知られている。この従来技術は、先行する第１のシールド機によって第１のトンネルを掘削し、該第１のトンネルの掘削断面の一部分をモルタル等で製作された掘削可能なセグメントによって覆工した後、後続する第２のシールド機によって前記覆工材を掘削しながら、第１のトンネルと掘削断面が一部分重なる第２のトンネルを掘削していくことにより、工期を短縮することが可能な連孔シールド工法としている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−１５５０９３号公報（第３頁、図１〜６）。
【特許文献２】特開平１−１９２９９５号公報（第２頁、図２）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のトンネルの合流方法においては、後行トンネル構造体を、多数の小径トンネル構造物をそれらの径方向に重合連設させて構築している。このため、後行トンネル構造体の構築に工費が嵩むおそれがある。また、この後行トンネル構造体を、先行トンネル構造体の軸線に漸次接近するように堀進させ、先行トンネル構造体に接近した時点より、先行トンネル構造体の無筋構造のセグメントの外周部において重合させながら構築し合流させている。このため、合流部分の長さが長くなって工期が長びくことになる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の連孔シールド工法には、第１のトンネルの一部分を掘削可能なセグメントで覆工し、後続する第２のシールド機で前記覆工材を掘削しながら第２のトンネルを形成することにより、大断面トンネルを構築する技術が開示されているが、この構築法をシールドトンネルの分岐部接続に適用しうる点については何等の開示もない。
【０００６】
ところで、近時、トンネルの大深度化傾向に伴い、シールドトンネルの分岐部接続の施工法が大きな課題となっている。従来、シールドトンネルに分岐部を設ける場合は、地盤改良等を併用した地中切り拡げ工法等によるものが多かった。また、民地下において開削工法を採ることには無理があり、また水圧に対しても、この開削工法には限界があることから、大深度の高水圧下においても合流部分の長さを長くとることなく工期の短縮及び工費の低減を図りうるとともに確実な地中接続工法の開発が望まれている。
【０００７】
そこで、補助工法を併用した地中切り拡げ工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく地中での確実な分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を開口するシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【０００９】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後に、上記開口連絡部を開口するシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１１】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施し、開口連絡部の開口予定領域の周囲に凍結止水ゾーンを形成した後、本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１３】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤注入して止水処理を施し、開口連絡部の開口予定領域の周囲に地盤改良止水ゾーンを形成した後、本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１５】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁部に形成した各逆Ｒ状の部分に二個のトンネル構造体の各外周壁をそれぞれ接触させることで、凍結止水ゾーンを増大させることが可能となる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記本線トンネルの外周壁部に形成した上記逆Ｒ状の部分には、掘削可能な材料を埋め込んでおき、三円形シールド機による上記三円形トンネルの前記本線トンネルへの掘進合流時に、前記三円形シールド機により前記材料を掘削除去するようにしたシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１７】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁部に形成した逆Ｒ状の部分に掘削可能な材料を埋め込んでおくことで、シールド機による本線トンネルの掘進時に、該シールド機もしくは本線トンネル内への漏水のおそれがなくなる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後で上記開口連絡部を開口する前に構造部材で連結したシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１９】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、開口連絡部形成の施工時に、その施工の衝撃による漏水が防止されて止水性の確実な維持が可能となる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルが開口連絡部を介して合流する分岐部を持つシールドトンネル構造であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で内周壁がセグメントで覆工された断面円形の二個のトンネル構造体が、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設された三円形トンネルから成るシールドトンネル構造を提供する。
【００２１】
この構成によれば、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの間の開口連絡部は、三円形トンネルが三円形シールド機により掘進されて枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等が除去されることにより、分岐部を持つシールドトンネル構造が実現されている。
【００２２】
請求項８記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されているシールドトンネル構造を提供する。
【００２３】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した際に、本線トンネルの外周壁部に形成した各逆Ｒ状の部分に二個のトンネル構造体の各外周壁がそれぞれ接触されることで、接触面積を増して凍結止水ゾーンの増大を可能としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体側の上記セグメント及び前記本線トンネル側の上記セグメントには、それぞれ張付凍結管を予め設置したシールドトンネル構造を提供する。
【００２５】
この構成によれば、別途の凍結工法を必要とすることなく、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に効率的且つ、確実に凍結処理を施すことが可能となる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されているシールドトンネル構造を提供する。
【００２７】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの連結を強固に保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明は、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができるという利点がある。
【００２９】
請求項２記載の発明は、凍結処理を施すことにより、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、地中切り拡げ等の工法を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができるという利点がある。
【００３０】
請求項３記載の発明は、地盤改良剤を注入して止水処理を施すことにより、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、地中切り拡げ等の工法を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができるという利点がある。
【００３１】
請求項４記載の発明は、トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したので、凍結止水ゾーンを増大させることができて止水性をさらに向上させることができるという利点がある。
【００３２】
請求項５記載の発明は、本線トンネルの外周壁部に形成した逆Ｒ状の部分に掘削可能な材料を埋め込んでおくことで、シールド機による本線トンネルの掘進時に、該シールド機もしくは本線トンネル内への漏水を防止することができて、高水圧下でも安全且つ、効率よく施工することができるという利点がある。
【００３３】
請求項６記載の発明は、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、開口連絡部形成の施工時に、その施工の衝撃による漏水が防止されて止水性の確実な維持が可能となる。
【００３４】
請求項７記載の発明は、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部が形成されている。したがって、工期の短縮及び工費の低減を図ることができて低コストのシールドトンネル構造を実現することができるという利点がある。
【００３５】
請求項８記載の発明は、本線トンネルの外周壁部が二個のトンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されているので、開口連絡部の開口の際の凍結止水ゾーンが増大して止水性をさらに向上させることができるという利点がある。
【００３６】
請求項９記載の発明は、別途の凍結工法を必要とすることなく、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に効率的且つ、確実に凍結止水ゾーンを形成することができるという利点がある。
【００３７】
請求項１０記載の発明は、上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されているので、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの連結を強固に保持することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
補助工法を併用した地中切り拡げ等の工法及び開削工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく地中での確実な分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工するという目的を、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記三円形トンネルとの合流点において前記本線トンネルの外周壁における逆Ｒ状の凹部と前記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に、前記本線トンネル側の外周壁及び前記各トンネル構造体側の外周壁のそれぞれに予め設置した張付凍結管により凍結処理を施し、さらに該凍結処理が施された領域内もしくは該領域の近傍における前記本線トンネル側の外周壁と前記トンネル構造体側の外周壁との間を構造部材で連結した後、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を形成することにより実現した。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。図１は、分岐部の開口連絡部形成前の正面断面図、図２は、本線トンネルとトンネル構造体との接触部を拡大して示す正面断面図、図３は、本線トンネルにおける逆Ｒ状に形成した部分の拡大正面断面図、図４は、シールドトンネルにおける分岐部の部分を模式的に示す平面図である。
【００４０】
まず、本実施例に係るシールドトンネルの分岐部接続工法によるシールドトンネル構造及び該シールドトンネル構造に用いられる各トンネル等の構成から説明する。図１及び図４に示すように、シールドトンネル構造は、内周壁がセグメント１で覆工された断面円形の本線トンネル２に、内周壁がセグメント３で覆工され、前記本線トンネル２よりもやや小径の断面円形の枝線トンネル４が、分岐部５の部分で開口連絡部６を介して合流されている。
【００４１】
前記本線トンネル２は、図示しない円形シールド機により掘削されつつ、該円形シールド機の後方で掘削穴の内周壁にセグメント１が円環状に組み上げられて形成されている。該本線トンネル２の外周壁部における後述する二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部がそれぞれ接触する部位には、図２及び図３に示すように、該トンネル構造体１０の外周壁の形状に対応した逆Ｒ状の凹部７が形成されている。該逆Ｒ状の凹部７には、円形シールド機による本線トンネル２の掘進時に、該円形シールド機もしくは本線トンネル２内への漏水を防止するため、掘削可能なモルタルや合成樹脂等の材料８が埋め込まれている。
【００４２】
一方、前記枝線トンネル４は、該枝線トンネル４と前記本線トンネル２との対向壁部に前記開口連絡部６を開口する際に、該対向壁部に所要の大きさの開口予定領域６ａをとった上で、その開口予定領域６ａを囲む近傍領域に凍結止水ゾーンを形成するために、次のような三円形トンネルに構成されている。
【００４３】
即ち、前記枝線トンネル４は、該枝線トンネル４よりも小径で内周壁がセグメント９で覆工された断面円形の二個のトンネル構造体１０，１０を、前記枝線トンネル４及び前記二個のトンネル構造体１０，１０の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネル２との合流点において前記枝線トンネル４及び前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部が前記本線トンネル２の外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成されている。
【００４４】
該三円形トンネルは、前記枝線トンネル４の形成当初から、図示しない三円形シールド機により掘削されつつ、該三円形シールド機の後方で、枝線トンネル側掘削穴の内周壁にセグメント３が円環状に組み上げられ、また各トンネル構造体側の掘削穴の内周壁にそれぞれセグメント９が円環状に組み上げられて形成されている。
【００４５】
そして、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部が前記本線トンネル２の外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９及び前記本線トンネル２側のセグメント１には、それぞれ張付凍結管１１ａ，１１ｂが予め設置されている。
【００４６】
また、前記本線トンネル２の外周壁と前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁との接触部１２に、前記張付凍結管１１ａ，１１ｂによる凍結処理が施された後で前記開口連絡部６が開口される前に、該開口連絡部６の開口施工時の耐衝撃性を高めるため、その凍結処理が施された領域内もしくは該領域の近傍における前記本線トンネル２側のセグメント１と前記各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９との間に、本線トンネル２の内側からタイボルト等の構造部材１３が打ち込まれる。図１及び図２の例では、構造部材１３は凍結処理が施された領域内の開口予定領域６ａ側に打ち込まれる。該構造部材１３は、施工後には分岐部５における前記本線トンネル２と前記枝線トンネル４との連結を強固に保持するようにも機能する。
【００４７】
次に、上述のように構成された本線トンネルと枝線トンネルとの分岐部接続工法を説明する。三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ、該三円形トンネルの前記本線トンネル２への合流時に、三円形シールド機によりモルタルや合成樹脂等の材料８を掘削除去し、枝線トンネル４の外周壁は本線トンネル２の外周壁に直接接触させ、二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部は各逆Ｒ状の凹部７にそれぞれ接触させて、図１に示すような接触状態とする。
【００４８】
このような接触状態において、前記張付凍結管１１ａ，１１ｂに液体窒素等の低温液化ガスを送り、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部と前記本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７との接触部１２に凍結処理を施して、開口連絡部６の開口予定領域６ａを囲む領域に凍結止水ゾーンを形成する。このとき、二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁は、本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７に接触していることで、接触部１２の面積が広がり、凍結止水ゾーンが増大して、開口予定領域６ａをほぼ囲む領域に凍結止水ゾーンが効率的に形成される。尚、図示は省略するが、凍結によって止水ゾーンを形成するのに代えて、接触部１２の周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を行ってもよい。
【００４９】
次いで、前記凍結止水ゾーン内もしくは該凍結止水ゾーンの近傍における前記本線トンネル２側のセグメント１と前記各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９との間に、本線トンネル２の内側から構造部材１３を打ち込んで、本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７と二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁との接触部１２を強固に連結保持する処理を行い、次の開口施工時における止水性の確実な維持を図る。
【００５０】
このような所要の各処理を施した後、本線トンネル２と枝線トンネル４との対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部６を開口して、前記本線トンネル２に対する前記枝線トンネル４の分岐部接続を行う。尚、開口連絡部６を開口した後は、前記トンネル構造体１０，１０が開口した部分の補強部材として利用されることも可能である。
【００５１】
上述したように、本実施例に係るシールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造においては、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部と前記本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７との接触部１２に前記張付凍結管１１ａ，１１ｂにより凍結処理を施して開口連絡部６の開口予定領域６ａをほぼ囲む領域に凍結止水ゾーンを形成し、さらに構造部材１３を打ち込んで開口連絡部６の開口施工時における止水性の確実な維持を図ったことで、本線トンネル２と枝線トンネル４との合流部分の長さＬを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部６を形成することができる。したがって止水のための補助工法を併用した地中切り拡げ工法等を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができる。
【００５２】
なお、本実施例では、開口予定領域６ａを囲む領域に凍結止水ゾーンを形成するため、各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９及び本線トンネル２側のセグメント１にそれぞれ張付凍結管１１ａ，１１ｂを予め設置したが、張付凍結管は予め設置せずに、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ、該三円形トンネルの本線トンネル２への合流時に、三円形シールド機側等から接触部１２近傍の地中に凍結管を差し込むようにしてもよい。
【００５３】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
図は本発明の実施例を示すものである。
【図１】シールドトンネル構造における分岐部の開口連絡部形成前の正面断面図。
【図２】図１における本線トンネルとトンネル構造体との接触部を拡大して示す正面断面図。
【図３】本線トンネルにおける逆Ｒ状に形成した部分の拡大正面断面図。
【図４】シールドトンネル構造における分岐部の部分を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００５５】
１ 本線トンネルのセグメント
２ 本線トンネル
３ 枝線トンネルのセグメント
４ 枝線トンネル
５ 分岐部
６ 開口連絡部
６ａ 開口予定領域
７ 逆Ｒ状の凹部
８ モルタルや合成樹脂等の材料
９ トンネル構造体のセグメント
１０ トンネル構造体
１１ａ，１１ｂ 張付凍結管
１２ 接触部
１３ 構造部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造に関するものであり、特に、開削工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく、更に、地盤改良等の補助工法を最小に抑え、地中での分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工することが可能なシールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの分岐部接続に関する従来技術として、例えば次のようなトンネルの合流方法が知られている。この従来技術は、複数のセグメントからなる先行トンネル構造体と、多数の小径トンネル構造物とからなる後行トンネル構造体とによるトンネル同士を合流させるものである。まず、先行して複数のセグメントからなる先行トンネル構造体を構築し、この先行トンネル構造体に漸次接近するように小径トンネル構造物からなる後行トンネル構造体を構築していき、これらトンネル構造体同士が接触するようになったら、後行トンネル構造体を先行トンネル構造体の外周の無筋構造のセグメントの一部に重合させていく。これにより、合流の途中であっても、常に一連・一体のトンネル構造物が構築され、強度及び止水が十分に確保されたものとなる。そして、それら双方のトンネルによる重合部分が一定の強度を保持した状態において、後行トンネル構造体の小径トンネル構造物の掘進を停止し、セグメントからなる先行トンネル構造体により中壁を構成する。これにより、先行トンネル構造物が常に中壁を構成しているので、トンネル空間内部を掘削する際の補助部材となる。そして最終的に、後行トンネルの小径トンネル構造物の掘進を全て完了させて先行トンネル構造体に収束させた構造としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、トンネルの合流に関連した大断面トンネル構造の構築に関する従来技術として、例えば次のような連孔シールド工法が知られている。この従来技術は、先行する第１のシールド機によって第１のトンネルを掘削し、該第１のトンネルの掘削断面の一部分をモルタル等で製作された掘削可能なセグメントによって覆工した後、後続する第２のシールド機によって前記覆工材を掘削しながら、第１のトンネルと掘削断面が一部分重なる第２のトンネルを掘削していくことにより、工期を短縮することが可能な連孔シールド工法としている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−１５５０９３号公報（第３頁、図１〜６）。
【特許文献２】特開平１−１９２９９５号公報（第２頁、図２）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のトンネルの合流方法においては、後行トンネル構造体を、多数の小径トンネル構造物をそれらの径方向に重合連設させて構築している。このため、後行トンネル構造体の構築に工費が嵩むおそれがある。また、この後行トンネル構造体を、先行トンネル構造体の軸線に漸次接近するように堀進させ、先行トンネル構造体に接近した時点より、先行トンネル構造体の無筋構造のセグメントの外周部において重合させながら構築し合流させている。このため、合流部分の長さが長くなって工期が長びくことになる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の連孔シールド工法には、第１のトンネルの一部分を掘削可能なセグメントで覆工し、後続する第２のシールド機で前記覆工材を掘削しながら第２のトンネルを形成することにより、大断面トンネルを構築する技術が開示されているが、この構築法をシールドトンネルの分岐部接続に適用しうる点については何等の開示もない。
【０００６】
ところで、近時、トンネルの大深度化傾向に伴い、シールドトンネルの分岐部接続の施工法が大きな課題となっている。従来、シールドトンネルに分岐部を設ける場合は、地盤改良等を併用した地中切り拡げ工法等によるものが多かった。また、民地下において開削工法を採ることには無理があり、また水圧に対しても、この開削工法には限界があることから、大深度の高水圧下においても合流部分の長さを長くとることなく工期の短縮及び工費の低減を図りうるとともに確実な地中接続工法の開発が望まれている。
【０００７】
そこで、補助工法を併用した地中切り拡げ工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく地中での確実な分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を開口するシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【０００９】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後に、上記開口連絡部を開口するシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１１】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施し、開口連絡部の開口予定領域の周囲に凍結止水ゾーンを形成した後、本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１３】
この構成によれば、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤注入して止水処理を施し、開口連絡部の開口予定領域の周囲に地盤改良止水ゾーンを形成した後、本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部が開口して、本線トンネルに対する枝線トンネルの分岐部接続が行われる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１５】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁部に形成した各逆Ｒ状の部分に二個のトンネル構造体の各外周壁をそれぞれ接触させることで、凍結止水ゾーンを増大させることが可能となる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記本線トンネルの外周壁部に形成した上記逆Ｒ状の部分には、掘削可能な材料を埋め込んでおき、三円形シールド機による上記三円形トンネルの前記本線トンネルへの掘進合流時に、前記三円形シールド機により前記材料を掘削除去するようにしたシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１７】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁部に形成した逆Ｒ状の部分に掘削可能な材料を埋め込んでおくことで、シールド機による本線トンネルの掘進時に、該シールド機もしくは本線トンネル内への漏水のおそれがなくなる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後で上記開口連絡部を開口する前に構造部材で連結したシールドトンネルの分岐部接続工法を提供する。
【００１９】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、開口連絡部形成の施工時に、その施工の衝撃による漏水が防止されて止水性の確実な維持が可能となる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルが開口連絡部を介して合流する分岐部を持つシールドトンネル構造であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で内周壁がセグメントで覆工された断面円形の二個のトンネル構造体が、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設された三円形トンネルから成るシールドトンネル構造を提供する。
【００２１】
この構成によれば、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの間の開口連絡部は、三円形トンネルが三円形シールド機により掘進されて枝線トンネル及び二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が本線トンネルの外周壁に接触した合流点において本線トンネルと枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等が除去されることにより、分岐部を持つシールドトンネル構造が実現されている。
【００２２】
請求項８記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されているシールドトンネル構造を提供する。
【００２３】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した際に、本線トンネルの外周壁部に形成した各逆Ｒ状の部分に二個のトンネル構造体の各外周壁がそれぞれ接触されることで、接触面積を増して凍結止水ゾーンの増大を可能としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体側の上記セグメント及び前記本線トンネル側の上記セグメントには、それぞれ張付凍結管を予め設置したシールドトンネル構造を提供する。
【００２５】
この構成によれば、別途の凍結工法を必要とすることなく、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に効率的且つ、確実に凍結処理を施すことが可能となる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されているシールドトンネル構造を提供する。
【００２７】
この構成によれば、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの連結を強固に保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明は、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができるという利点がある。
【００２９】
請求項２記載の発明は、凍結処理を施すことにより、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、地中切り拡げ等の工法を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができるという利点がある。
【００３０】
請求項３記載の発明は、地盤改良剤を注入して止水処理を施すことにより、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部を形成することができる。したがって、地中切り拡げ等の工法を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができるという利点がある。
【００３１】
請求項４記載の発明は、トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したので、凍結止水ゾーンを増大させることができて止水性をさらに向上させることができるという利点がある。
【００３２】
請求項５記載の発明は、本線トンネルの外周壁部に形成した逆Ｒ状の部分に掘削可能な材料を埋め込んでおくことで、シールド機による本線トンネルの掘進時に、該シールド機もしくは本線トンネル内への漏水を防止することができて、高水圧下でも安全且つ、効率よく施工することができるという利点がある。
【００３３】
請求項６記載の発明は、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部が強固に連結保持されて、開口連絡部形成の施工時に、その施工の衝撃による漏水が防止されて止水性の確実な維持が可能となる。
【００３４】
請求項７記載の発明は、本線トンネルと枝線トンネルとの合流部分の長さを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部が形成されている。したがって、工期の短縮及び工費の低減を図ることができて低コストのシールドトンネル構造を実現することができるという利点がある。
【００３５】
請求項８記載の発明は、本線トンネルの外周壁部が二個のトンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されているので、開口連絡部の開口の際の凍結止水ゾーンが増大して止水性をさらに向上させることができるという利点がある。
【００３６】
請求項９記載の発明は、別途の凍結工法を必要とすることなく、本線トンネルの外周壁と二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に効率的且つ、確実に凍結止水ゾーンを形成することができるという利点がある。
【００３７】
請求項１０記載の発明は、上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されているので、分岐部における本線トンネルと枝線トンネルとの連結を強固に保持することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
補助工法を併用した地中切り拡げ等の工法及び開削工法等を用いることなく、また合流部分の長さを長くとることなく地中での確実な分岐部接続を可能として、施工時の安全性を向上させるとともに工期の短縮及び工費の低減を図り、さらには高水圧下でも確実に施工するという目的を、本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記三円形トンネルとの合流点において前記本線トンネルの外周壁における逆Ｒ状の凹部と前記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に、前記本線トンネル側の外周壁及び前記各トンネル構造体側の外周壁のそれぞれに予め設置した張付凍結管により凍結処理を施し、さらに該凍結処理が施された領域内もしくは該領域の近傍における前記本線トンネル側の外周壁と前記トンネル構造体側の外周壁との間を構造部材で連結した後、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を形成することにより実現した。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。図１は、分岐部の開口連絡部形成前の正面断面図、図２は、本線トンネルとトンネル構造体との接触部を拡大して示す正面断面図、図３は、本線トンネルにおける逆Ｒ状に形成した部分の拡大正面断面図、図４は、シールドトンネルにおける分岐部の部分を模式的に示す平面図である。
【００４０】
まず、本実施例に係るシールドトンネルの分岐部接続工法によるシールドトンネル構造及び該シールドトンネル構造に用いられる各トンネル等の構成から説明する。図１及び図４に示すように、シールドトンネル構造は、内周壁がセグメント１で覆工された断面円形の本線トンネル２に、内周壁がセグメント３で覆工され、前記本線トンネル２よりもやや小径の断面円形の枝線トンネル４が、分岐部５の部分で開口連絡部６を介して合流されている。
【００４１】
前記本線トンネル２は、図示しない円形シールド機により掘削されつつ、該円形シールド機の後方で掘削穴の内周壁にセグメント１が円環状に組み上げられて形成されている。該本線トンネル２の外周壁部における後述する二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部がそれぞれ接触する部位には、図２及び図３に示すように、該トンネル構造体１０の外周壁の形状に対応した逆Ｒ状の凹部７が形成されている。該逆Ｒ状の凹部７には、円形シールド機による本線トンネル２の掘進時に、該円形シールド機もしくは本線トンネル２内への漏水を防止するため、掘削可能なモルタルや合成樹脂等の材料８が埋め込まれている。
【００４２】
一方、前記枝線トンネル４は、該枝線トンネル４と前記本線トンネル２との対向壁部に前記開口連絡部６を開口する際に、該対向壁部に所要の大きさの開口予定領域６ａをとった上で、その開口予定領域６ａを囲む近傍領域に凍結止水ゾーンを形成するために、次のような三円形トンネルに構成されている。
【００４３】
即ち、前記枝線トンネル４は、該枝線トンネル４よりも小径で内周壁がセグメント９で覆工された断面円形の二個のトンネル構造体１０，１０を、前記枝線トンネル４及び前記二個のトンネル構造体１０，１０の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネル２との合流点において前記枝線トンネル４及び前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部が前記本線トンネル２の外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成されている。
【００４４】
該三円形トンネルは、前記枝線トンネル４の形成当初から、図示しない三円形シールド機により掘削されつつ、該三円形シールド機の後方で、枝線トンネル側掘削穴の内周壁にセグメント３が円環状に組み上げられ、また各トンネル構造体側の掘削穴の内周壁にそれぞれセグメント９が円環状に組み上げられて形成されている。
【００４５】
そして、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部が前記本線トンネル２の外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９及び前記本線トンネル２側のセグメント１には、それぞれ張付凍結管１１ａ，１１ｂが予め設置されている。
【００４６】
また、前記本線トンネル２の外周壁と前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁との接触部１２に、前記張付凍結管１１ａ，１１ｂによる凍結処理が施された後で前記開口連絡部６が開口される前に、該開口連絡部６の開口施工時の耐衝撃性を高めるため、その凍結処理が施された領域内もしくは該領域の近傍における前記本線トンネル２側のセグメント１と前記各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９との間に、本線トンネル２の内側からタイボルト等の構造部材１３が打ち込まれる。図１及び図２の例では、構造部材１３は凍結処理が施された領域内の開口予定領域６ａ側に打ち込まれる。該構造部材１３は、施工後には分岐部５における前記本線トンネル２と前記枝線トンネル４との連結を強固に保持するようにも機能する。
【００４７】
次に、上述のように構成された本線トンネルと枝線トンネルとの分岐部接続工法を説明する。三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ、該三円形トンネルの前記本線トンネル２への合流時に、三円形シールド機によりモルタルや合成樹脂等の材料８を掘削除去し、枝線トンネル４の外周壁は本線トンネル２の外周壁に直接接触させ、二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部は各逆Ｒ状の凹部７にそれぞれ接触させて、図１に示すような接触状態とする。
【００４８】
このような接触状態において、前記張付凍結管１１ａ，１１ｂに液体窒素等の低温液化ガスを送り、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部と前記本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７との接触部１２に凍結処理を施して、開口連絡部６の開口予定領域６ａを囲む領域に凍結止水ゾーンを形成する。このとき、二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁は、本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７に接触していることで、接触部１２の面積が広がり、凍結止水ゾーンが増大して、開口予定領域６ａをほぼ囲む領域に凍結止水ゾーンが効率的に形成される。尚、図示は省略するが、凍結によって止水ゾーンを形成するのに代えて、接触部１２の周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を行ってもよい。
【００４９】
次いで、前記凍結止水ゾーン内もしくは該凍結止水ゾーンの近傍における前記本線トンネル２側のセグメント１と前記各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９との間に、本線トンネル２の内側から構造部材１３を打ち込んで、本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７と二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁との接触部１２を強固に連結保持する処理を行い、次の開口施工時における止水性の確実な維持を図る。
【００５０】
このような所要の各処理を施した後、本線トンネル２と枝線トンネル４との対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去することにより開口連絡部６を開口して、前記本線トンネル２に対する前記枝線トンネル４の分岐部接続を行う。尚、開口連絡部６を開口した後は、前記トンネル構造体１０，１０が開口した部分の補強部材として利用されることも可能である。
【００５１】
上述したように、本実施例に係るシールドトンネルの分岐部接続工法及びその工法によるシールドトンネル構造においては、前記二個のトンネル構造体１０，１０の各外周壁の一部と前記本線トンネル２側の各逆Ｒ状の凹部７との接触部１２に前記張付凍結管１１ａ，１１ｂにより凍結処理を施して開口連絡部６の開口予定領域６ａをほぼ囲む領域に凍結止水ゾーンを形成し、さらに構造部材１３を打ち込んで開口連絡部６の開口施工時における止水性の確実な維持を図ったことで、本線トンネル２と枝線トンネル４との合流部分の長さＬを長くとることなく、地中において必要な開口面積を持つ開口連絡部６を形成することができる。したがって止水のための補助工法を併用した地中切り拡げ工法等を用いることなく分岐部接続を行うことができて、施工時の安全性を向上させることができるとともに工期の短縮及び工費の低減を図ることができ、さらには高水圧下でも確実に施工することができる。
【００５２】
なお、本実施例では、開口予定領域６ａを囲む領域に凍結止水ゾーンを形成するため、各トンネル構造体１０，１０側のセグメント９及び本線トンネル２側のセグメント１にそれぞれ張付凍結管１１ａ，１１ｂを予め設置したが、張付凍結管は予め設置せずに、三円形シールド機により三円形トンネルを掘進しつつ、該三円形トンネルの本線トンネル２への合流時に、三円形シールド機側等から接触部１２近傍の地中に凍結管を差し込むようにしてもよい。
【００５３】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
図は本発明の実施例を示すものである。
【図１】シールドトンネル構造における分岐部の開口連絡部形成前の正面断面図。
【図２】図１における本線トンネルとトンネル構造体との接触部を拡大して示す正面断面図。
【図３】本線トンネルにおける逆Ｒ状に形成した部分の拡大正面断面図。
【図４】シールドトンネル構造における分岐部の部分を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００５５】
１ 本線トンネルのセグメント
２ 本線トンネル
３ 枝線トンネルのセグメント
４ 枝線トンネル
５ 分岐部
６ 開口連絡部
６ａ 開口予定領域
７ 逆Ｒ状の凹部
８ モルタルや合成樹脂等の材料
９ トンネル構造体のセグメント
１０ トンネル構造体
１１ａ，１１ｂ 張付凍結管
１２ 接触部
１３ 構造部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、
前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を開口することを特徴とするシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項２】
上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項３】
上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項４】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項５】
上記本線トンネルの外周壁部に形成した上記逆Ｒ状の部分には、掘削可能な材料を埋め込んでおき、三円形シールド機による上記三円形トンネルの前記本線トンネルへの掘削合流時に、前記三円形シールド機により前記材料を掘削除去するようにしたことを特徴とする請求項４記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項６】
上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後で上記開口連絡部を開口する前に構造部材で連結したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項７】
本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルが開口連絡部を介して合流する分岐部を持つシールドトンネル構造であって、
前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で内周壁がセグメントで覆工された断面円形の二個のトンネル構造体が、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設された三円形トンネルから成ることを特徴とするシールドトンネル構造。
【請求項８】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項７記載のシールドトンネル構造。
【請求項９】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体側の上記セグメント及び前記本線トンネル側の上記セグメントには、それぞれ張付凍結管を予め設置したことを特徴とする請求項７又は８記載のシールドトンネル構造。
【請求項１０】
上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されていることを特徴とする請求項７，８又は９記載のシールドトンネル構造。
【請求項１】
本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルを開口連絡部を介して合流させるシールドトンネルの分岐部接続工法であって、
前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で断面円形の二個のトンネル構造体を、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設した三円形トンネルに構成し、前記本線トンネルと前記枝線トンネルとの対向壁部及び該対向壁部間に介在する土砂等を除去して前記開口連絡部を開口することを特徴とするシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項２】
上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項３】
上記本線トンネルと上記三円形トンネルとの合流点において、上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部周囲の地盤に地盤改良剤を注入して止水処理を施した後に、上記開口連絡部を開口することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項４】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項５】
上記本線トンネルの外周壁部に形成した上記逆Ｒ状の部分には、掘削可能な材料を埋め込んでおき、三円形シールド機による上記三円形トンネルの前記本線トンネルへの掘削合流時に、前記三円形シールド機により前記材料を掘削除去するようにしたことを特徴とする請求項４記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項６】
上記本線トンネルの外周壁と上記二個のトンネル構造体の各外周壁との接触部に凍結処理を施した後で上記開口連絡部を開口する前に構造部材で連結したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のシールドトンネルの分岐部接続工法。
【請求項７】
本線トンネルに、断面円形の枝線トンネルが開口連絡部を介して合流する分岐部を持つシールドトンネル構造であって、
前記枝線トンネルは、該枝線トンネルよりも小径で内周壁がセグメントで覆工された断面円形の二個のトンネル構造体が、前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各軸線が同方向で且つ、前記本線トンネルとの合流点において前記枝線トンネル及び前記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が前記本線トンネルの外周壁にほぼ同時に接触する位置関係となるように添設された三円形トンネルから成ることを特徴とするシールドトンネル構造。
【請求項８】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する当該本線トンネルの外周壁部は、前記トンネル構造体の外周壁の形状に沿った逆Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項７記載のシールドトンネル構造。
【請求項９】
上記二個のトンネル構造体の各外周壁の一部が上記本線トンネルの外周壁に接触する部位における当該各トンネル構造体側の上記セグメント及び前記本線トンネル側の上記セグメントには、それぞれ張付凍結管を予め設置したことを特徴とする請求項７又は８記載のシールドトンネル構造。
【請求項１０】
上記本線トンネル側の外周壁と上記トンネル構造体側の外周壁との間が構造部材で連結されていることを特徴とする請求項７，８又は９記載のシールドトンネル構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２２５０３（Ｐ２００６−２２５０３Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９９６５０（Ｐ２００４−１９９６５０）
【出願日】平成１６年７月６日（２００４．７．６）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月６日（２００４．７．６）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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