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シールドルーフ工法
説明

シールドルーフ工法

【課題】シールドルーフ工法におけるルーフシールドトンネルの施工を合理化する。
【解決手段】地中空洞の施工予定位置の端部ないしその近傍位置において地表より発進立坑を設けて、ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を発進立坑の内部から地中空洞の施工予定位置の周囲地盤に向けて直進的に発進させる。道路トンネルにおける分岐合流部を一端側から他端側に向かって先太りとなるようにその幅寸法を漸次拡大する形状に構築するに際し、発進立坑を分岐合流部の一端側の位置に設け、該発進立坑の内部から本線トンネルの通過予定位置の周囲地盤に向けてシールド機を直進的に発進させるとともに分岐合流部の先太り形状に対応させて各ルーフシールドトンネル間の間隔を漸次拡大するように各シールド機の掘進方向を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はトンネル工法に関連し、特に大断面の道路トンネルの分岐合流部のような大規模な地中空洞を構築する場合に適用して好適なシールドルーフ工法に関する。
【背景技術】
【0002】
シールドルーフ工法は本出願人が大規模な地中空洞を施工するための有効な工法として特開2007−303155号公報により提供したものであり、その概要を図3〜図4に示す。
【0003】
図示例は本線トンネル1とランプトンネル2との分岐合流部3としての大断面の地中空洞を構築する場合の適用例であって、図3に示すようにランプトンネル2が分岐合流部3の構築予定位置に到達した時点で、ランプトンネル2の内部から小径のシールド機(図示せず)を順次発進させることによって、図4に示すように複数(図示例では16本)の小断面(たとえば直径4m程度)のルーフシールドトンネル4を、構築するべき分岐合流部3の外形輪郭に沿って所定間隔で密に配列した状態で施工して、それらの全体で先受工5(すなわちシールドルーフ)を形成する。
そして、それらルーフシールドトンネル4による先受工5の周囲地盤を凍結工法により凍結せしめて安定な凍土を造成したうえで、ルーフシールドトンネル4間を掘削して各ルーフシールドトンネル4どうしを一体に連結する形態で一連の覆工壁6を施工し、しかる後に覆工壁6の内側を掘削して分岐合流部3としての地中空洞を構築することを基本とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−303155号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のシールドルーフ工法によれば、多数のルーフシールドトンネル4による先受工(シールドルーフ)5により周囲地盤を安定に支保しつつ大規模な地中空洞としての分岐合流部3を効率的に構築可能であるが、以下の点で改良の余地を残しているものである。
【0006】
すなわち、上記従来のシールドルーフ工法ではルーフシールドトンネル4を施工するためのシールド機をランプトンネル2から発進させることから、図示しているようにシールド機を発進させた直後に急旋回させる必要があるが、その急旋回部分は先受工5としては機能しないので本来的には無駄であるばかりでなく、シールド機を急旋回させるためには複雑かつ高度の制御を必要とするし、急旋回部に対しては特殊形状のセグメントを用いる必要もある。
したがって、上記従来工法では先受工5としてのルーフシールドトンネル4を施工するために多大の手間と費用を要することが不可避であり、そのためルーフシールドトンネル4をより合理的に施工し得る有効適切な工法の開発が望まれているのが実状である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記事情に鑑み、請求項1記載の発明は、地中を掘削して地中空洞を構築するに際し、該地中空洞の施工予定位置の輪郭に沿って複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工することにより、それらルーフシールドトンネルを先受工として機能させつつ、隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して前記地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、前記ルーフシールドトンネルを施工するに際しては、前記地中空洞の施工予定位置の端部ないしその近傍位置において地表より発進立坑を設けて、該発進立坑の底部を前記地中空洞の施工予定深度に到達せしめるとともに、該発進立坑の底部における幅寸法を前記ルーフシールドトンネルの全体により形成される先受工全体の幅寸法よりも大きく設定することにより、前記ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を該発進立坑の内部から前記地中空洞の施工予定位置の周囲地盤に向けて直進的に発進させることを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明のシールドルーフ工法であって、構築するべき地中空洞を道路トンネルにおける本線トンネルとランプトンネルとの分岐合流部として、該分岐合流部をその一端側から他端側に向かって先太りとなるようにその幅寸法を漸次拡大する形状に構築するに際し、前記ルーフシールドトンネルにより形成される前記先受工全体の幅寸法を、前記分岐合流部の先太り形状に対応させてその一端側から他端側に向かって漸次拡大して施工するべく、前記発進立坑を前記分岐合流部の施工予定位置の一端側の位置においてその底部を前記本線トンネルが通過可能な位置に設け、前記ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を該発進立坑の内部から前記本線トンネルの通過予定位置の周囲地盤に向けて直進的に発進させるとともに、構築するべき分岐合流部の先太り形状に対応させて各ルーフシールドトンネル間の間隔を漸次拡大するように各シールド機の掘進方向を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、従来工法と同様にルーフシールドトンネルによる先受工によって周囲地盤を安定に支保しつつ大断面の地中空洞を効率的に施工可能であることはもとより、ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を発進立坑から直進的に発進させるので、従来工法のようにシールド機を発進直後に急旋回させるような必要がなく、したがってそのための複雑な制御が不要であるし特殊セグメントを用いることもなく、ルーフシールドトンネルの施工に要する手間と費用を充分に軽減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のシールドルーフ工法の実施形態を示す概要図である。
【図2】同、発進立坑および一般部の横断面図である。
【図3】従来のシールドルーフ工法の概要を示す図である。
【図4】同、横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1〜図2を参照して本発明のシールドルーフ工法の実施形態を説明する。
本実施形態は、図3〜図4に示したように道路トンネルにおける本線トンネル1とランプ2との分岐合流部3としての大規模な地中空洞を施工する場合に適用したもので、上述した従来のシールドルーフ工法を基本としつつルーフシールドトンネル4を施工するためのシールド機の発進工程に改良を加えたものである。
【0012】
すなわち、上述したように従来工法においてはシールド機をランプトンネル2から発進させて発進直後に急旋回させるのであるが、本実施形態ではシールド機をランプトンネル2から発進させること代えて、地表より発進立坑10を設けてその発進立坑10の底部からシールド機を上記地中空洞の長手方向に直進的に発進させることを主眼とする。
【0013】
具体的には、図1〜図2に示すように、本実施形態において構築するべき分岐合流部3としての地中空洞は、一端側(図1において左側)から他端側(同、右端側)に向かって漸次先太りとなるようにその幅寸法が漸次拡大されるものであり、したがってその外側に設けられる先受工5も同様に一端側(図1において左側)から他端側(同、右端側)に向かって漸次先太りとなるように施工されるものであり、その先受工5の一端側(細径側)の位置において地表から先受工5の施工予定深度に至る発進立坑10を施工する。
【0014】
発進立坑10は、図2(a)に示すようにその口径(水平断面における大きさ)が2段階に変化していて、上部の小口径部10aと底部の大口径部10bとの間に口径が漸次拡大される拡径部10cが設けられているものである。
この発進立坑10の構造およびその施工方法としては、特開2009−74309号公報に開示されている立坑の構造およびその構築方法が好適に採用可能であり、特に底部の大口径部10bを掘削する際してはそれに先行して拡径部10cに曲線パイプルーフ11を打設し、また大口径部10bの周囲にはロックボルト12を打設すると良く、それにより軟弱地盤であっても地盤を安定に支保しつつ大断面の発進立坑10の掘削が可能である。
【0015】
上記の発進立坑10の底部の大口径部10bの口径は、図2(a)に示すように後段においてその内側を本線トンネル1が支障なく通過可能であるばかりでなく、ルーフシールドトンネル4を施工するためのシールド機をその本線トンネル1の通過予定位置の周囲から直進的に発進させることができるように設定されている。つまり、発進立坑10の底部の幅寸法は、ルーフシールドトンネル4の全体により形成される先受工5全体の一端側(細径側)の幅寸法よりもさらに大きく設定されている。
なお、発進立坑10の上部の小孔径部10aの口径は、この発進立坑10の施工が可能であり、かつ発進立坑10の底部においてシールド機を組み立ててそれを発進させるための各種作業を支障なく実施し得るように設定すれば良く、その限りにおいて必要最小限の大きさとすれば良い。
【0016】
そして、発進立坑10の底部からシールド機(図示せず)を順次発進させて本線トンネル1の施工予定位置の周囲にルーフシールドトンネル4を施工するとともに、そのルーフシールドトンネル4全体により形成される先受工5全体の幅寸法を、後段で構築するべき分岐合流部3の先太り形状に対応させてその一端側から他端側に向かって漸次拡大するように、つまり各ルーフシールドトンネル4の相互間隔を漸次拡大していくように、各シールド機の掘進方向を制御する。
なお、従来工法の場合と同様に全てのルーフシールドトンネル4を同一口径とする(図4参照)ことでも良いが、本発明では図2に示しているように大小2種類のルーフシールドトンネル4を交互(一つおき)に配列することでも良い。
【0017】
そのようにしてルーフシールドトンネル4を順次施工して先受工5を先行施工した後、従来工法と同様にルーフシールドトンネル4どうしを連結する形態で一体の覆工壁6(図4参照)を施工するとともに、それに相前後してランプトンネル2や本線トンネル1を施工していき、本線トンネル1が発進立坑10の位置に到達したらそのまま発進立坑10内を通過させる。
しかる後に、覆工壁6の内側を掘削して分岐合流部3を完成させ、発進立坑10は最終的には埋め戻すか、可能であれば適宜用途(たとえば排気塔や避難経路)に転用することも考えられる。
【0018】
本発明によれば、発進立坑10を設けてそこからルーフシールドトンネル4を施工するためのシールド機を直進的に発進させることにより、従来工法のようにシールド機をランプトンネル2から発進させて発進直後に急旋回させるような必要がなく、したがって従来工法のように先受工5としては機能し得ない無駄な急旋回部の施工を省略できることはもとより、急旋回させるための複雑かつ高度な制御は不要であるし、急旋回部に特殊セグメントを用いる必要もないから、従来工法に比べてルーフシールドトンネル4の施工を充分に合理化することができる。
【0019】
したがって本発明によれば、大規模な発進立坑10を設ける必要はあるものの、またそのような発進立坑10の施工が容認されるようにそれを設置するための用地確保や施工環境の整備といった諸条件をクリアすることが前提となるものの、発進立坑10を設置するに要する手間と費用はルーフシールドトンネル4の施工の合理化により充分に相殺可能であるし、発進立坑10の施工は本線トンネル1やランプトンネル2の施工とは関わりなく先行施工することも可能であるので、寧ろ工費削減や工期短縮にも寄与し得るものである。
【0020】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで本発明の好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態のように道路トンネルにおける分岐合流部3を構築する場合に適用するのみならず、大規模な地中空洞を構築する場合全般に適用できるものであって、発進立坑10の位置やその大きさをはじめとして具体的な工程や細部の構成・仕様は、構築するべき地中空洞の形状・寸法や地盤状況その他の諸条件を考慮して最適設計すれば良いことは言うまでもない。
【0021】
たとえば、発進立坑10の設置位置は上記実施形態のように構築するべき分岐合流部3の端部の位置に設定することが好ましく、その場合にはルーフシールドトンネル4の全長を先受工5として機能させることができるし、その所要長さを最短にできるので最も合理的であるが、必要であれば図1に鎖線で示しているように分岐合流部3から離れた位置に設置することでも良い。但し、発進立坑10を本線トンネル1の軸線位置から外れる位置に設けた場合にはシールド機を旋回させる必要があるから、それを回避するためには発進立坑10を本線トンネルの軸線上に設けて、発進立坑の内部を本線トンネルが通過するようにすべきである。
【0022】
また、上記実施形態のように先行施工した発進立坑10内を本線トンネル1が通過する際には本線トンネル用のシールド機を発進立坑10内を単にスライドさせれば良いが、あるいは本線トンネル1の施工を先行させてから発進立坑10を施工することでも良く、その場合は先行施工した本線トンネル1の周囲地盤を掘削して発進立坑10を施工し、その発進立坑10の内部から施工済みの本線トンネル1の周囲地盤に対してシールド機を直進的に発進させれば良い。
【符号の説明】
【0023】
1 本線トンネル
2 ランプトンネル
3 分岐合流部(地中空洞)
4 ルーフシールドトンネル
5 先受工
6 覆工壁
10 発進立坑
10a 小口径部
10b 大口径部
10c 拡径部
11 曲線パイプルーフ
12 ロックボルト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地中を掘削して地中空洞を構築するに際し、該地中空洞の施工予定位置の輪郭に沿って複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で配列した状態で予め施工することにより、それらルーフシールドトンネルを先受工として機能させつつ、隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する一連の覆工壁を施工した後、該覆工壁の内側を掘削して前記地中空洞を構築するシールドルーフ工法であって、
前記ルーフシールドトンネルを施工するに際しては、前記地中空洞の施工予定位置の端部ないしその近傍位置において地表より発進立坑を設けて、該発進立坑の底部を前記地中空洞の施工予定深度に到達せしめるとともに、該発進立坑の底部における幅寸法を前記ルーフシールドトンネルの全体により形成される先受工全体の幅寸法よりも大きく設定することにより、前記ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を該発進立坑の内部から前記地中空洞の施工予定位置の周囲地盤に向けて直進的に発進させることを特徴とするシールドルーフ工法。
【請求項2】
請求項1記載のシールドルーフ工法であって、
構築するべき地中空洞を道路トンネルにおける本線トンネルとランプトンネルとの分岐合流部として、該分岐合流部をその一端側から他端側に向かって先太りとなるようにその幅寸法を漸次拡大する形状に構築するに際し、
前記ルーフシールドトンネルにより形成される前記先受工全体の幅寸法を、前記分岐合流部の先太り形状に対応させてその一端側から他端側に向かって漸次拡大して施工するべく、
前記発進立坑を前記分岐合流部の施工予定位置の一端側の位置においてその底部を前記本線トンネルが通過可能な位置に設け、前記ルーフシールドトンネルを施工するためのシールド機を該発進立坑の内部から前記本線トンネルの通過予定位置の周囲地盤に向けて直進的に発進させるとともに、構築するべき分岐合流部の先太り形状に対応させて各ルーフシールドトンネル間の間隔を漸次拡大するように各シールド機の掘進方向を制御することを特徴とするシールドルーフ工法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−184898(P2011−184898A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−49619(P2010−49619)
【出願日】平成22年3月5日(2010.3.5)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】