シールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造
【課題】既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するに際して、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、薬液注入や凍結工法などの地盤改良を行わずして安全かつ安価に接合する。
【解決手段】既設シールドトンネル１１の接合箇所には予め開口部１２を設け、該開口部１２へ可動式の仮設覆工体１３を覆工しておく。接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機３０を掘進して既設シールドトンネル１１の接合箇所である開口部１２に近接させ、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉する。その後に、シールド掘削機３０の先端で仮設覆工体１３をガイド管２０内へ押し込んでシールド掘削機３０を既設シールドトンネル１１内へ貫入させる。そして、シールド掘削機の筒体と前記開口部１２との隙間を止水した後に、ガイド管２０と仮設覆工体１３とシールド掘削機３０のカッタを撤去する。
【解決手段】既設シールドトンネル１１の接合箇所には予め開口部１２を設け、該開口部１２へ可動式の仮設覆工体１３を覆工しておく。接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機３０を掘進して既設シールドトンネル１１の接合箇所である開口部１２に近接させ、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉する。その後に、シールド掘削機３０の先端で仮設覆工体１３をガイド管２０内へ押し込んでシールド掘削機３０を既設シールドトンネル１１内へ貫入させる。そして、シールド掘削機の筒体と前記開口部１２との隙間を止水した後に、ガイド管２０と仮設覆工体１３とシールド掘削機３０のカッタを撤去する。
【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接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造に関するものであり、特に、地盤改良やシールド掘削機の改造を必要としないシールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルはその供用時の目的により、既設のトンネル側部に新設のトンネルを接合させる場合がある。そして、都市部においては、用地不足や道路占有による交通障害などの理由から開削施工は極めて困難であり、一般に地中で新設トンネルを既設トンネルに直接接合する工事が実施されている。
【０００３】
従来、地中でシールドトンネルを接合する工法としては、例えば図１２に示すように、既設シールドトンネル１の側面に新設シールドトンネル２を施工するシールド掘削機３を掘進して近接させ、事前に周囲の地盤に薬液注入やジェットグラウト、凍結工法などの地盤改良行い、地山の崩壊や地下水の噴出の危険性に対処した後に、既設シールドトンネル１の覆工の撤去やシールド掘削機３の隔壁及び面板を撤去してトンネルの接合を行う工法がある。
【０００４】
また、図１３に示すように、新設シールドトンネル２を施工するシールド掘削機３の前部に筒状のスライドフード３ａを設け、既設シールドトンネル１の側面にシールド掘削機３が近接したときに該スライドフード３ａを押し出して既設シールドトンネル１の側面に密着させるとともに、該スライドフード３ａと既設シールドトンネル１との隙間周辺の地盤改良を行い、既設シールドトンネル１の覆工の撤去やシールド掘削機３の隔壁及び面板を撤去してトンネルの接合を行う工法もある。
【０００５】
さらに、新設シールドトンネルを施工するシールド掘削機を接合箇所に近接させ、このシールド掘削機から既設シールドトンネル内に到達するようにパイプルーフ用パイプを削孔挿入して、このパイプを新設シールドトンネル内空断面の外周部に一定間隔で配列してパイプルーフを形成するシールドトンネルの接合工法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−６７９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示す従来の接合工法は、トンネル接合部周囲の地盤改良を行う必要があるが、大規模或いは大深度（高水圧）化における地中接合では、必要とする地盤改良の工期や工事費が膨大となる。図１３に示すスライドフード式の工法では、図１２の工法に比べて地盤改良が簡単でよいが、やはり工事費の高騰が否めない。そして、スライドフードの先端形状が既設シールドトンネルの側面形状に適応する必要があり、また、掘進抵抗によりスライドフードが変形する虞があり、然るときは、スライドフードを所定位置まで押し出すことが困難となる。
【０００７】
これに対して、特許文献１記載の発明は、パイプルーフで掘削時の地山を支保できるので、地盤改良を低減若しくは省略することができる。しかし、通常のカッタヘッドを縮径して引込ませ、パイプルーフ用パイプを削孔挿入させるので、シールド掘削機の使用が限定される。例えば、礫や岩盤対応のドーム型のカッタヘッドやモータ外付け式のカッタヘッドを備えたシールド掘削機では採用できない。また、シールド掘削機の改造によるコストアップも避けることができない。
【０００８】
そこで、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するに際して、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、薬液注入や凍結工法などの地盤改良を行わずして安全かつ安価に接合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】
【０００９】
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、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する工法において、前記既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１０】
この構成によれば、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておく。既設シールドトンネルの接合箇所に新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を近接させ、該接合箇所の内側をガイド管で密閉して止水する。そして、シールド掘削機の先端で仮設覆工体をガイド管内へ押し込んで既設シールドトンネル内へシールド掘削機を貫入させる。この貫入時はガイド管によって止水性能が保持されている。そして、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管や仮設覆工体を撤去する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置した後に、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１２】
この構成によれば、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させる前に、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置しておき、シールド掘削機が接合箇所に近接するのに伴って開口部及び該開口部に固定した仮設覆工体にかかる土圧の増大に対抗する。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記シールド掘削機の先端が既設シールドトンネルの接合箇所に当接した後に、支保工を撤去して接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１４】
この構成によれば、シールド掘削機が接合箇所に当接した後は、接合箇所内側のトンネル空間部に設置してある支保工を撤去し、該トンネル空間部をガイド管にて密閉して次工程に備える。
【００１５】
請求項４記載の発明は、上記接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１６】
この構成によれば、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させることにより、接合箇所の外側と内側の圧力を略等圧にして、後の工程でシールド掘削機の貫入を容易にする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１８】
この構成によれば、ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除することにより、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を離脱する。
【００１９】
請求項６記載の発明は、上記開口部と仮設覆工体との固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００２０】
この構成によれば、仮設覆工体の固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を押圧することにより、開口部から仮設覆工体が離脱してガイド管内に充満している水が開口部と仮設覆工体との間から既設シールドトンネルの外へ排出され、仮設覆工体が既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込まれて、シールド掘削機が既設シールドトンネル内へ貫入する。
【００２１】
請求項７記載の発明は、上記シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ後に、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して止水するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００２２】
この構成によれば、既設シールドトンネル内に貫入したシールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して、開口部周辺の地山からガイド管内への出水や崩壊を防止する。
【００２３】
請求項８記載の発明は、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であって、前記既設シールドトンネルの接合箇所に予め設けられている開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込み、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管を撤去して形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２４】
この構成によれば、既設シールドトンネル接合箇所に設けた開口部へ仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネルを接合する際は、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込むことにより、既設シールドトンネル内へシールド掘削機が貫入する。この貫入時はガイド管によって止水性能が保持され、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管や仮設覆工体を撤去することにより、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造が実現する。
【００２５】
請求項９記載の発明は、上記開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、前記開口部のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、前記仮設覆工体のフランジの直径が前記開口部のフランジに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２６】
この構成によれば、既設シールドトンネルの開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、双方のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、前記開口部へ仮設覆工体を固定する際は、仮設覆工体のフランジが開口部のフランジへ密着して、仮設覆工体が所定位置より外側へ突出することもなく確実に覆工される。また、開口部と仮設覆工体との固定を解除して、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を離脱させる際は、前記双方のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、仮設覆工体のフランジが開口部のフランジから容易に離反して、仮設覆工体がトンネルの中心方向へ移動する。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２８】
この構成によれば、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定し、開口部から仮設覆工体を離反するときは、ガイド管の外側から前記ジョイントを取り外して、開口部と仮設覆工体との固定を解除する。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとを固定するジョイントは、その基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、一方、前記開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、前記仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００３０】
この構成によれば、開口部のフランジの外側に設けられたネジ孔へジョイントを差し込み、ジョイントのピンの先端をネジ孔へ挿入して回転すれば、ジョイントのネジがネジ孔へ螺合するとともにピンがネジ孔から突出してピン孔に嵌合する。したがって、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとが固定される。一方、開口部から仮設覆工体を離反するときは、前記ジョイントを逆回転することによりジョイントのネジと前記ネジ孔との螺合が外れ、ジョイントのピンがピン孔から離脱して開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとの固定が解除される。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機にて仮設覆工体を既設シールドトンネル内へ押し込んでシールド掘削機を貫入させて、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するので、シールド掘削機に特別な改造を必要とない。また、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するので、シールド掘削機を貫入時はガイド管にて止水性能が保持されるため、開口部周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としない。かくして、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することが可能である。
【００３２】
請求項２記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置しておくので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機が接合箇所に近接する際に開口部及び該開口部に固定した仮設覆工体にかかる土圧の増大に対抗することができ、開口部と仮設覆工体との固定を確実に保持することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機を貫入したときにトンネル内の止水性能を保持することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明は、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後にガイド管内へ注水して充満させるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、接合箇所の外側と内側の圧力が略等圧となり、シールド掘削機の貫入が容易となる。また、地山を開放する必要がないので、周囲の地盤の崩壊や出水に対して極めて安全である。
【００３５】
請求項５記載の発明は、ガイド管内へ注水を完了した後に開口部と仮設覆工体との固定を解除するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を容易に離脱させることができる。
【００３６】
請求項６記載の発明は、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んでトンネル内へシールド掘削機を貫入するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、開口部の外側と内側の圧力が略等圧であるため、既設シールドトンネルの開口部周辺の地山が崩壊することがなく、シールド掘削機が容易に貫入される。また、地盤改良を行わずして止水性能を保持することができる。
【００３７】
請求項７記載の発明は、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、開口部周辺の地山からガイド管内への出水や崩壊を防止することができる。
【００３８】
請求項８記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機にて仮設覆工体を既設シールドトンネル内へ押し込んでシールド掘削機を貫入させることにより、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であるので、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、開口部周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としない。したがって、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することができる。
【００３９】
請求項９記載の発明は、開口部の内周及び仮設覆工体の外周に備えたフランジの直径が、それぞれトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、請求項８記載の発明の効果に加えて、開口部へ仮設覆工体を確実に覆工することができる。また、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体が容易に離反することができる。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとが、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定されているので、請求項８または９記載の発明の効果に加えて、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した状態で、前記ジョイントを取り外すことができ、開口部と仮設覆工体との固定及び解除を容易に行なうことができる。
【００４１】
請求項１１記載の発明は、ジョイントの基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成されているので、ジョイントのネジとフランジのネジ孔との螺合部分が短く、ジョイントの基端部はネジ結合で先端部はピン結合となる。このため、ジョイントの着脱時にジョイントの回転量が少なくてすみ、ジョイントの着脱作業を短縮できる。したがって、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとの固定及び離反作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係るシールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造について、好適な実施例をあげて説明する。既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するに際して、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、薬液注入や凍結工法などの地盤改良を行わずして安全かつ安価に接合するという目的を、既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去することにより実現した。
【実施例】
【００４３】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する場合は、図１乃至図３に示すように、既設シールドトンネル１１の接合箇所に予め開口部１２を設けておく。該開口部１２は略円形状であり、該開口部１２へ可動式の仮設覆工体１３を固定して覆工しておく。この仮設覆工体１３は前記開口部１２の大きさに対応した円形状であり、既設シールドトンネル１１の他の内壁面と同様に複数のセグメントを組み合わせて接合されている。
【００４４】
前記開口部１２の内周及び仮設覆工体１３の外周には、それぞれトンネル内側へ突出するフランジ１２ａ及び１３ａを備えており、開口部のフランジ１２ａの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、仮設覆工体のフランジ１３ａの直径が前記開口部のフランジ１２ａに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されている。したがって、前記開口部１２へ仮設覆工体１３を固定する際は、仮設覆工体のフランジ１３ａが開口部のフランジ１２ａへ密着して、仮設覆工体１３が所定位置より外側へ突出することもなく確実に覆工される。
【００４５】
前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとは、開口部のフランジ１２ａの外側から着脱可能なジョイント１４により固定されている。該ジョイント１４は基端部にネジ１４ａが刻設され、先端部に先細りテーパー形状のピン１４ｂが設けられている。そして、開口部のフランジ１２ａに前記ジョイントのネジ１４ａが螺合できるネジ孔１５が設けられ、仮設覆工体のフランジ１３ａには前記ジョイントのピン１４ｂが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔１６が設けられている。該ジョイント１４は、開口部のフランジ１２ａ及び仮設覆工体のフランジ１３ａの円周上に適宜間隔で複数箇所に設けられている。
【００４６】
前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとを固定する際には、開口部のフランジ１２ａの外側の空間部１７へ前記ジョイント１４を差し込み、ジョイントのピン１４ｂの先端を前記ネジ孔１５へ挿入してジョイント１４を回転すれば、前記ジョイントのネジ１４ａがネジ孔１５へ螺合し、ジョイントのピン１４ｂがネジ孔１５から突出してピン孔１６に嵌合する。したがって、前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとが該ジョイント１４により固定され、開口部１２へ仮設覆工体１３が覆工される。
【００４７】
このように、前記ジョイントのネジ１４ａとフランジのネジ孔１５との螺合部分が短く、ジョイント１４の基端部はネジ結合で先端部はピン結合となるため、ジョイント１４の装着時にジョイント１４の回転量が少なくてすみ、ジョイント１４の装着作業を短縮できる。したがって、開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとの固定作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【００４８】
なお、前記開口部１２の上下には、既設シールドトンネル１１の長手方向に補強桁１８が設けられており、開口部１２が変形しないように該補強桁１８によって補強する。また、符号３０は新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機であり、既設シールドトンネル１１の側面に直交する方向から、既設シールドトンネル１１の接合箇所すなわち前記開口部１２及び該開口部１２に固定した仮設覆工体１３に向かって掘進する。
【００４９】
図４及び図５に示すように、前記開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部には支保工１９を設置する。該支保工１９の設置により、シールド掘削機３０が接合箇所に近接するのに伴って開口部１２及び仮設覆工体１３にかかる土圧の増大に対抗することができ、開口部１２と仮設覆工体１３との固定を確実に保持することができる。万一、シールド掘削機３０の先端が接合箇所に衝突した場合でも、該支保工１９によりその衝撃を受け止めて、開口部１２及び仮設覆工体１３が破損するのを防止できる。支保工１９の間隔及び設置本数は適宜とする。
【００５０】
図６乃至図８に示すように、シールド掘削機３０の先端が前記仮設覆工体１３に当接した後は前記支保工１９を撤去する。そして、前記開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉する。この密閉作業はトンネル内の止水性能を保持するためのものであり、ガイド管２０へ注水したときの漏水防止と、シールド掘削機３０がトンネル内へ貫入したときの出水や土砂の漏洩などを防止することができる。該ガイド管２０の内部を仮設覆工体１３が移動できるように、ガイド管２０の直径は前記開口部１２よりやや大に形成されている。
【００５１】
開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉した後は、ガイド管２０内へ注水して充満させる。ガイド管２０内へ水を充満させることにより、接合箇所の外側と内側の圧力を略等圧にして、後の工程でシールド掘削機３０の貫入を容易にする。また、シールド掘削機３０の貫入時に地山を開放する必要がないので、周囲の地盤の崩壊や出水に対して極めて安全である。
【００５２】
ガイド管２０内への注水が完了した後に、前記開口部１２の外側の空間部１７からジョイント１４を弛緩させる。即ち、ジョイント１４を逆回転することにより、前記ジョイントのネジ１４ａと前記ネジ孔１５との螺合が外れ、ジョイントのピン１４ｂがピン孔１６から離脱して、前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとの固定が解除される。
【００５３】
このように、開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとが、開口部のフランジ１２ａの外側から着脱可能なジョイント１４により固定されているので、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉した状態で、前記ジョイント１４を取り外すことができる。また、前記ジョイントのネジ１４ａとフランジのネジ孔１５との螺合部分が短く、ジョイント１４の基端部はネジ結合で先端部はピン結合となるため、ジョイント１４の取り外し時にジョイント１４の回転量が少なくてすみ、ジョイント１４の取り外し作業を短縮でき、開口部１２と仮設覆工体１３との固定解除を容易かつ迅速に行なうことができる。開口部１２と仮設覆工体１３との固定を解除することにより、後述のシールド掘削機３０の貫入時に開口部１２から仮設覆工体１３を容易に離脱させることができる。
【００５４】
図９及び図１０に示すように、開口部１２と仮設覆工体１３との固定を解除した後に、シールド掘削機３０の先端で前記仮設覆工体１３を押圧する。然るときは、開口部１２から仮設覆工体１３が離脱して既設シールドトンネル１１のガイド管２０内へ押し込まれる。前述したように、開口部のフランジ１２ａの直径と仮設覆工体のフランジ１３ａの直径が、それぞれトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、シールド掘削機３０に押圧されたときに開口部１２から仮設覆工体１３が容易に離反することができる。
【００５５】
シールド掘削機３０の貫入時に仮設覆工体１３が押し込まれた分だけ、ガイド管２０内に充満している水が開口部１２と仮設覆工体１３との間から既設シールドトンネル１１の外へ排出される。前述したように、開口部１２の外側と内側の圧力が略等圧であるため、開口部１２周辺の地山が崩壊することがなく、シールド掘削機３０が容易に貫入される。また、地盤改良を行わずして止水性能を保持することができる。
【００５６】
図１１に示すように、シールド掘削機３０を既設シールドトンネル１１のガイド管２０内へ貫入させて、仮設覆工体１３を所定位置まで押し込んだ後は、シールド掘削機３０の内側からシールド掘削機３０の筒体と前記開口部１２との隙間へ止水材を注入して、開口部１２周辺の地山からガイド管２０内への出水や崩壊を防止する。シールド掘削機３０の筒体と前記開口部１２との隙間を止水した後は、前記ガイド管２０や仮設覆工体１３を分解して撤去し、更に、シールド掘削機３０のカッタを撤去すれば、既設シールドトンネル１１の側面に新設シールドトンネルを接合することができる。
【００５７】
このように、シールド掘削機３０に特別な改造を必要とせず、接合箇所周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としないので、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することができる。
【００５８】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機が接合箇所に向かっている状態の既設シールドトンネルの縦断正面。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ部分の拡大図。
【図４】本発明の接合工法を示し、トンネル空間部に支保工を設置した状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機が接合箇所に当接して開口部と仮設覆工体との固定を解除した状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図７】図６のＤ−Ｄ線断面図。
【図８】図６のＥ部分の拡大図。
【図９】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を押し込んだ状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図１０】図９のＦ部分の拡大図。
【図１１】本発明の接合工法を示し、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図１２】従来の接合工法の一例を示す縦断正面図。
【図１３】従来の接合工法の他の一例を示す縦断正面図。
【符号の説明】
【００６０】
１１ 既設シールドトンネル
１２ 開口部
１２ａ フランジ
１３ 仮設覆工体
１３ａ フランジ
１４ ジョイント
１４ａ ネジ
１４ｂ ピン
１５ ネジ孔
１６ ピン孔
１７ 空間部
１８ 補強桁
１９ 支保工
２０ ガイド管
３０ シールド掘削機
【技術分野】
【０００１】
本発明はシールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造に関するものであり、特に、地盤改良やシールド掘削機の改造を必要としないシールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルはその供用時の目的により、既設のトンネル側部に新設のトンネルを接合させる場合がある。そして、都市部においては、用地不足や道路占有による交通障害などの理由から開削施工は極めて困難であり、一般に地中で新設トンネルを既設トンネルに直接接合する工事が実施されている。
【０００３】
従来、地中でシールドトンネルを接合する工法としては、例えば図１２に示すように、既設シールドトンネル１の側面に新設シールドトンネル２を施工するシールド掘削機３を掘進して近接させ、事前に周囲の地盤に薬液注入やジェットグラウト、凍結工法などの地盤改良行い、地山の崩壊や地下水の噴出の危険性に対処した後に、既設シールドトンネル１の覆工の撤去やシールド掘削機３の隔壁及び面板を撤去してトンネルの接合を行う工法がある。
【０００４】
また、図１３に示すように、新設シールドトンネル２を施工するシールド掘削機３の前部に筒状のスライドフード３ａを設け、既設シールドトンネル１の側面にシールド掘削機３が近接したときに該スライドフード３ａを押し出して既設シールドトンネル１の側面に密着させるとともに、該スライドフード３ａと既設シールドトンネル１との隙間周辺の地盤改良を行い、既設シールドトンネル１の覆工の撤去やシールド掘削機３の隔壁及び面板を撤去してトンネルの接合を行う工法もある。
【０００５】
さらに、新設シールドトンネルを施工するシールド掘削機を接合箇所に近接させ、このシールド掘削機から既設シールドトンネル内に到達するようにパイプルーフ用パイプを削孔挿入して、このパイプを新設シールドトンネル内空断面の外周部に一定間隔で配列してパイプルーフを形成するシールドトンネルの接合工法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−６７９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示す従来の接合工法は、トンネル接合部周囲の地盤改良を行う必要があるが、大規模或いは大深度（高水圧）化における地中接合では、必要とする地盤改良の工期や工事費が膨大となる。図１３に示すスライドフード式の工法では、図１２の工法に比べて地盤改良が簡単でよいが、やはり工事費の高騰が否めない。そして、スライドフードの先端形状が既設シールドトンネルの側面形状に適応する必要があり、また、掘進抵抗によりスライドフードが変形する虞があり、然るときは、スライドフードを所定位置まで押し出すことが困難となる。
【０００７】
これに対して、特許文献１記載の発明は、パイプルーフで掘削時の地山を支保できるので、地盤改良を低減若しくは省略することができる。しかし、通常のカッタヘッドを縮径して引込ませ、パイプルーフ用パイプを削孔挿入させるので、シールド掘削機の使用が限定される。例えば、礫や岩盤対応のドーム型のカッタヘッドやモータ外付け式のカッタヘッドを備えたシールド掘削機では採用できない。また、シールド掘削機の改造によるコストアップも避けることができない。
【０００８】
そこで、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するに際して、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、薬液注入や凍結工法などの地盤改良を行わずして安全かつ安価に接合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】
【０００９】
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、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する工法において、前記既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１０】
この構成によれば、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておく。既設シールドトンネルの接合箇所に新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を近接させ、該接合箇所の内側をガイド管で密閉して止水する。そして、シールド掘削機の先端で仮設覆工体をガイド管内へ押し込んで既設シールドトンネル内へシールド掘削機を貫入させる。この貫入時はガイド管によって止水性能が保持されている。そして、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管や仮設覆工体を撤去する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置した後に、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１２】
この構成によれば、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させる前に、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置しておき、シールド掘削機が接合箇所に近接するのに伴って開口部及び該開口部に固定した仮設覆工体にかかる土圧の増大に対抗する。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記シールド掘削機の先端が既設シールドトンネルの接合箇所に当接した後に、支保工を撤去して接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１４】
この構成によれば、シールド掘削機が接合箇所に当接した後は、接合箇所内側のトンネル空間部に設置してある支保工を撤去し、該トンネル空間部をガイド管にて密閉して次工程に備える。
【００１５】
請求項４記載の発明は、上記接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１６】
この構成によれば、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させることにより、接合箇所の外側と内側の圧力を略等圧にして、後の工程でシールド掘削機の貫入を容易にする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００１８】
この構成によれば、ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除することにより、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を離脱する。
【００１９】
請求項６記載の発明は、上記開口部と仮設覆工体との固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させるシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００２０】
この構成によれば、仮設覆工体の固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を押圧することにより、開口部から仮設覆工体が離脱してガイド管内に充満している水が開口部と仮設覆工体との間から既設シールドトンネルの外へ排出され、仮設覆工体が既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込まれて、シールド掘削機が既設シールドトンネル内へ貫入する。
【００２１】
請求項７記載の発明は、上記シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ後に、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して止水するシールドトンネルの接合工法を提供する。
【００２２】
この構成によれば、既設シールドトンネル内に貫入したシールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して、開口部周辺の地山からガイド管内への出水や崩壊を防止する。
【００２３】
請求項８記載の発明は、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であって、前記既設シールドトンネルの接合箇所に予め設けられている開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込み、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管を撤去して形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２４】
この構成によれば、既設シールドトンネル接合箇所に設けた開口部へ仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネルを接合する際は、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込むことにより、既設シールドトンネル内へシールド掘削機が貫入する。この貫入時はガイド管によって止水性能が保持され、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管や仮設覆工体を撤去することにより、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造が実現する。
【００２５】
請求項９記載の発明は、上記開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、前記開口部のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、前記仮設覆工体のフランジの直径が前記開口部のフランジに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２６】
この構成によれば、既設シールドトンネルの開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、双方のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、前記開口部へ仮設覆工体を固定する際は、仮設覆工体のフランジが開口部のフランジへ密着して、仮設覆工体が所定位置より外側へ突出することもなく確実に覆工される。また、開口部と仮設覆工体との固定を解除して、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を離脱させる際は、前記双方のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、仮設覆工体のフランジが開口部のフランジから容易に離反して、仮設覆工体がトンネルの中心方向へ移動する。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００２８】
この構成によれば、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定し、開口部から仮設覆工体を離反するときは、ガイド管の外側から前記ジョイントを取り外して、開口部と仮設覆工体との固定を解除する。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとを固定するジョイントは、その基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、一方、前記開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、前記仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成されたシールドトンネルの構造を提供する。
【００３０】
この構成によれば、開口部のフランジの外側に設けられたネジ孔へジョイントを差し込み、ジョイントのピンの先端をネジ孔へ挿入して回転すれば、ジョイントのネジがネジ孔へ螺合するとともにピンがネジ孔から突出してピン孔に嵌合する。したがって、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとが固定される。一方、開口部から仮設覆工体を離反するときは、前記ジョイントを逆回転することによりジョイントのネジと前記ネジ孔との螺合が外れ、ジョイントのピンがピン孔から離脱して開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとの固定が解除される。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機にて仮設覆工体を既設シールドトンネル内へ押し込んでシールド掘削機を貫入させて、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するので、シールド掘削機に特別な改造を必要とない。また、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するので、シールド掘削機を貫入時はガイド管にて止水性能が保持されるため、開口部周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としない。かくして、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することが可能である。
【００３２】
請求項２記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置しておくので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機が接合箇所に近接する際に開口部及び該開口部に固定した仮設覆工体にかかる土圧の増大に対抗することができ、開口部と仮設覆工体との固定を確実に保持することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機を貫入したときにトンネル内の止水性能を保持することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明は、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後にガイド管内へ注水して充満させるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、接合箇所の外側と内側の圧力が略等圧となり、シールド掘削機の貫入が容易となる。また、地山を開放する必要がないので、周囲の地盤の崩壊や出水に対して極めて安全である。
【００３５】
請求項５記載の発明は、ガイド管内へ注水を完了した後に開口部と仮設覆工体との固定を解除するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体を容易に離脱させることができる。
【００３６】
請求項６記載の発明は、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んでトンネル内へシールド掘削機を貫入するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、開口部の外側と内側の圧力が略等圧であるため、既設シールドトンネルの開口部周辺の地山が崩壊することがなく、シールド掘削機が容易に貫入される。また、地盤改良を行わずして止水性能を保持することができる。
【００３７】
請求項７記載の発明は、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、開口部周辺の地山からガイド管内への出水や崩壊を防止することができる。
【００３８】
請求項８記載の発明は、既設シールドトンネルの接合箇所に設けた開口部に予め仮設覆工体を覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機にて仮設覆工体を既設シールドトンネル内へ押し込んでシールド掘削機を貫入させることにより、既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であるので、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、開口部周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としない。したがって、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することができる。
【００３９】
請求項９記載の発明は、開口部の内周及び仮設覆工体の外周に備えたフランジの直径が、それぞれトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、請求項８記載の発明の効果に加えて、開口部へ仮設覆工体を確実に覆工することができる。また、シールド掘削機の貫入時に開口部から仮設覆工体が容易に離反することができる。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとが、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定されているので、請求項８または９記載の発明の効果に加えて、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した状態で、前記ジョイントを取り外すことができ、開口部と仮設覆工体との固定及び解除を容易に行なうことができる。
【００４１】
請求項１１記載の発明は、ジョイントの基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成されているので、ジョイントのネジとフランジのネジ孔との螺合部分が短く、ジョイントの基端部はネジ結合で先端部はピン結合となる。このため、ジョイントの着脱時にジョイントの回転量が少なくてすみ、ジョイントの着脱作業を短縮できる。したがって、開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとの固定及び離反作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係るシールドトンネルの接合工法及びその工法によるシールドトンネルの構造について、好適な実施例をあげて説明する。既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合するに際して、シールド掘削機に特別な改造を必要とせず、薬液注入や凍結工法などの地盤改良を行わずして安全かつ安価に接合するという目的を、既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去することにより実現した。
【実施例】
【００４３】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する場合は、図１乃至図３に示すように、既設シールドトンネル１１の接合箇所に予め開口部１２を設けておく。該開口部１２は略円形状であり、該開口部１２へ可動式の仮設覆工体１３を固定して覆工しておく。この仮設覆工体１３は前記開口部１２の大きさに対応した円形状であり、既設シールドトンネル１１の他の内壁面と同様に複数のセグメントを組み合わせて接合されている。
【００４４】
前記開口部１２の内周及び仮設覆工体１３の外周には、それぞれトンネル内側へ突出するフランジ１２ａ及び１３ａを備えており、開口部のフランジ１２ａの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、仮設覆工体のフランジ１３ａの直径が前記開口部のフランジ１２ａに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されている。したがって、前記開口部１２へ仮設覆工体１３を固定する際は、仮設覆工体のフランジ１３ａが開口部のフランジ１２ａへ密着して、仮設覆工体１３が所定位置より外側へ突出することもなく確実に覆工される。
【００４５】
前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとは、開口部のフランジ１２ａの外側から着脱可能なジョイント１４により固定されている。該ジョイント１４は基端部にネジ１４ａが刻設され、先端部に先細りテーパー形状のピン１４ｂが設けられている。そして、開口部のフランジ１２ａに前記ジョイントのネジ１４ａが螺合できるネジ孔１５が設けられ、仮設覆工体のフランジ１３ａには前記ジョイントのピン１４ｂが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔１６が設けられている。該ジョイント１４は、開口部のフランジ１２ａ及び仮設覆工体のフランジ１３ａの円周上に適宜間隔で複数箇所に設けられている。
【００４６】
前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとを固定する際には、開口部のフランジ１２ａの外側の空間部１７へ前記ジョイント１４を差し込み、ジョイントのピン１４ｂの先端を前記ネジ孔１５へ挿入してジョイント１４を回転すれば、前記ジョイントのネジ１４ａがネジ孔１５へ螺合し、ジョイントのピン１４ｂがネジ孔１５から突出してピン孔１６に嵌合する。したがって、前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとが該ジョイント１４により固定され、開口部１２へ仮設覆工体１３が覆工される。
【００４７】
このように、前記ジョイントのネジ１４ａとフランジのネジ孔１５との螺合部分が短く、ジョイント１４の基端部はネジ結合で先端部はピン結合となるため、ジョイント１４の装着時にジョイント１４の回転量が少なくてすみ、ジョイント１４の装着作業を短縮できる。したがって、開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとの固定作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【００４８】
なお、前記開口部１２の上下には、既設シールドトンネル１１の長手方向に補強桁１８が設けられており、開口部１２が変形しないように該補強桁１８によって補強する。また、符号３０は新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機であり、既設シールドトンネル１１の側面に直交する方向から、既設シールドトンネル１１の接合箇所すなわち前記開口部１２及び該開口部１２に固定した仮設覆工体１３に向かって掘進する。
【００４９】
図４及び図５に示すように、前記開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部には支保工１９を設置する。該支保工１９の設置により、シールド掘削機３０が接合箇所に近接するのに伴って開口部１２及び仮設覆工体１３にかかる土圧の増大に対抗することができ、開口部１２と仮設覆工体１３との固定を確実に保持することができる。万一、シールド掘削機３０の先端が接合箇所に衝突した場合でも、該支保工１９によりその衝撃を受け止めて、開口部１２及び仮設覆工体１３が破損するのを防止できる。支保工１９の間隔及び設置本数は適宜とする。
【００５０】
図６乃至図８に示すように、シールド掘削機３０の先端が前記仮設覆工体１３に当接した後は前記支保工１９を撤去する。そして、前記開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉する。この密閉作業はトンネル内の止水性能を保持するためのものであり、ガイド管２０へ注水したときの漏水防止と、シールド掘削機３０がトンネル内へ貫入したときの出水や土砂の漏洩などを防止することができる。該ガイド管２０の内部を仮設覆工体１３が移動できるように、ガイド管２０の直径は前記開口部１２よりやや大に形成されている。
【００５１】
開口部１２及び仮設覆工体１３の内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉した後は、ガイド管２０内へ注水して充満させる。ガイド管２０内へ水を充満させることにより、接合箇所の外側と内側の圧力を略等圧にして、後の工程でシールド掘削機３０の貫入を容易にする。また、シールド掘削機３０の貫入時に地山を開放する必要がないので、周囲の地盤の崩壊や出水に対して極めて安全である。
【００５２】
ガイド管２０内への注水が完了した後に、前記開口部１２の外側の空間部１７からジョイント１４を弛緩させる。即ち、ジョイント１４を逆回転することにより、前記ジョイントのネジ１４ａと前記ネジ孔１５との螺合が外れ、ジョイントのピン１４ｂがピン孔１６から離脱して、前記開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとの固定が解除される。
【００５３】
このように、開口部のフランジ１２ａと仮設覆工体のフランジ１３ａとが、開口部のフランジ１２ａの外側から着脱可能なジョイント１４により固定されているので、接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管２０にて密閉した状態で、前記ジョイント１４を取り外すことができる。また、前記ジョイントのネジ１４ａとフランジのネジ孔１５との螺合部分が短く、ジョイント１４の基端部はネジ結合で先端部はピン結合となるため、ジョイント１４の取り外し時にジョイント１４の回転量が少なくてすみ、ジョイント１４の取り外し作業を短縮でき、開口部１２と仮設覆工体１３との固定解除を容易かつ迅速に行なうことができる。開口部１２と仮設覆工体１３との固定を解除することにより、後述のシールド掘削機３０の貫入時に開口部１２から仮設覆工体１３を容易に離脱させることができる。
【００５４】
図９及び図１０に示すように、開口部１２と仮設覆工体１３との固定を解除した後に、シールド掘削機３０の先端で前記仮設覆工体１３を押圧する。然るときは、開口部１２から仮設覆工体１３が離脱して既設シールドトンネル１１のガイド管２０内へ押し込まれる。前述したように、開口部のフランジ１２ａの直径と仮設覆工体のフランジ１３ａの直径が、それぞれトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成されているので、シールド掘削機３０に押圧されたときに開口部１２から仮設覆工体１３が容易に離反することができる。
【００５５】
シールド掘削機３０の貫入時に仮設覆工体１３が押し込まれた分だけ、ガイド管２０内に充満している水が開口部１２と仮設覆工体１３との間から既設シールドトンネル１１の外へ排出される。前述したように、開口部１２の外側と内側の圧力が略等圧であるため、開口部１２周辺の地山が崩壊することがなく、シールド掘削機３０が容易に貫入される。また、地盤改良を行わずして止水性能を保持することができる。
【００５６】
図１１に示すように、シールド掘削機３０を既設シールドトンネル１１のガイド管２０内へ貫入させて、仮設覆工体１３を所定位置まで押し込んだ後は、シールド掘削機３０の内側からシールド掘削機３０の筒体と前記開口部１２との隙間へ止水材を注入して、開口部１２周辺の地山からガイド管２０内への出水や崩壊を防止する。シールド掘削機３０の筒体と前記開口部１２との隙間を止水した後は、前記ガイド管２０や仮設覆工体１３を分解して撤去し、更に、シールド掘削機３０のカッタを撤去すれば、既設シールドトンネル１１の側面に新設シールドトンネルを接合することができる。
【００５７】
このように、シールド掘削機３０に特別な改造を必要とせず、接合箇所周辺の地山へ薬液注入や凍結などの地盤改良を必要としないので、シールドトンネルの地中接合を安全かつ安価に実施することができる。
【００５８】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機が接合箇所に向かっている状態の既設シールドトンネルの縦断正面。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ部分の拡大図。
【図４】本発明の接合工法を示し、トンネル空間部に支保工を設置した状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機が接合箇所に当接して開口部と仮設覆工体との固定を解除した状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図７】図６のＤ−Ｄ線断面図。
【図８】図６のＥ部分の拡大図。
【図９】本発明の接合工法を示し、シールド掘削機の先端で仮設覆工体を押し込んだ状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図１０】図９のＦ部分の拡大図。
【図１１】本発明の接合工法を示し、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ状態の既設シールドトンネルの縦断正面図。
【図１２】従来の接合工法の一例を示す縦断正面図。
【図１３】従来の接合工法の他の一例を示す縦断正面図。
【符号の説明】
【００６０】
１１ 既設シールドトンネル
１２ 開口部
１２ａ フランジ
１３ 仮設覆工体
１３ａ フランジ
１４ ジョイント
１４ａ ネジ
１４ｂ ピン
１５ ネジ孔
１６ ピン孔
１７ 空間部
１８ 補強桁
１９ 支保工
２０ ガイド管
３０ シールド掘削機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する工法において、
前記既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、
接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、
該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、
該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去することを特徴とするシールドトンネルの接合工法。
【請求項２】
上記接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置した後に、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項３】
上記シールド掘削機の先端が既設シールドトンネルの接合箇所に当接した後に、支保工を撤去して接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項４】
上記接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項５】
上記ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項６】
上記開口部と仮設覆工体との固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項７】
上記シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ後に、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して止水する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項８】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であって、
前記既設シールドトンネルの接合箇所に予め設けられている開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込み、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管を撤去して形成されたことを特徴とするシールドトンネルの構造。
【請求項９】
上記開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、前記開口部のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、前記仮設覆工体のフランジの直径が前記開口部のフランジに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成された請求項８記載のシールドトンネルの構造。
【請求項１０】
上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定された請求項８または９記載のシールドトンネルの構造。
【請求項１１】
上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとを固定するジョイントは、その基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、一方、前記開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、前記仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成された請求項８，９または１０記載のシールドトンネルの構造。
【請求項１】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合する工法において、
前記既設シールドトンネルの接合箇所には予め開口部を設け、該開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、
接合施工時には、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機を掘進して前記既設シールドトンネルの接合箇所に近接させ、
該接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、前記シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させ、
該シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後に、前記ガイド管と仮設覆工体とシールド掘削機のカッタを撤去することを特徴とするシールドトンネルの接合工法。
【請求項２】
上記接合箇所内側のトンネル空間部に支保工を設置した後に、シールド掘削機を掘進して既設シールドトンネルの接合箇所に近接させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項３】
上記シールド掘削機の先端が既設シールドトンネルの接合箇所に当接した後に、支保工を撤去して接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項４】
上記接合箇所内側のトンネル空間部をガイド管にて密閉した後に、ガイド管内へ注水して充満させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項５】
上記ガイド管内へ注水を完了した後に、開口部と仮設覆工体との固定を解除する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項６】
上記開口部と仮設覆工体との固定を解除した後に、シールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込んで、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させる請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項７】
上記シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、仮設覆工体を所定位置まで押し込んだ後に、シールド掘削機の内側からシールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間へ止水材を注入して止水する請求項１記載のシールドトンネルの接合工法。
【請求項８】
既設シールドトンネルの側面に新設シールドトンネルを接合したシールドトンネルの構造であって、
前記既設シールドトンネルの接合箇所に予め設けられている開口部へ可動式の仮設覆工体を固定して覆工しておき、新設シールドトンネル施工用のシールド掘削機の先端で前記仮設覆工体を既設シールドトンネルのガイド管内へ押し込み、該シールド掘削機を既設シールドトンネル内へ貫入させて、シールド掘削機の筒体と前記開口部との隙間を止水した後にガイド管を撤去して形成されたことを特徴とするシールドトンネルの構造。
【請求項９】
上記開口部の内周及び仮設覆工体の外周にそれぞれトンネル内側へ突出するフランジを備え、前記開口部のフランジの直径がトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成され、かつ、前記仮設覆工体のフランジの直径が前記開口部のフランジに対応してトンネルの中心に向けて拡径されたテーパー状に形成された請求項８記載のシールドトンネルの構造。
【請求項１０】
上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとは、開口部のフランジの外側から着脱可能なジョイントにより固定された請求項８または９記載のシールドトンネルの構造。
【請求項１１】
上記開口部のフランジと仮設覆工体のフランジとを固定するジョイントは、その基端部にネジを刻設するとともに先端部に先細りテーパー形状のピンを設け、一方、前記開口部のフランジには前記ジョイントのネジが螺合できるネジ孔が形成され、前記仮設覆工体のフランジには前記ジョイントのピンが嵌合できる先細りテーパー形状のピン孔が形成された請求項８，９または１０記載のシールドトンネルの構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１５２６８０（Ｐ２００６−１５２６８０Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４４７９２（Ｐ２００４−３４４７９２）
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【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６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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