トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法
【課題】 経済的に、且つ、自由な線形に対応することが可能な、トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法を提案する。
【解決手段】 坑口から始まる所定延長を推進工法により構築された第一区間ＳＡと、シールド工法により構築された曲線部を含む残りの第二区間ＳＢとを有する複数本のトンネルＴを利用して構築された大断面トンネル１であって、第一区間ＳＡにおける各トンネルＴ同士の隙間ｓ１よりも、第二区間ＳＢおける各トンネルＴ同士の隙間ｓ２が、大きく形成されている。
【解決手段】 坑口から始まる所定延長を推進工法により構築された第一区間ＳＡと、シールド工法により構築された曲線部を含む残りの第二区間ＳＢとを有する複数本のトンネルＴを利用して構築された大断面トンネル１であって、第一区間ＳＡにおける各トンネルＴ同士の隙間ｓ１よりも、第二区間ＳＢおける各トンネルＴ同士の隙間ｓ２が、大きく形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
並設された複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する工法は、特許文献１に記載されているように、公知である。このような大断面トンネルの構築方法は、複数本の小断面トンネルを構築した後、各小断面トンネルの不要な覆工を撤去して、大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を利用して本設の頂底版や側壁を形成することにより築造される。
このように、小断面に分割された各小断面トンネルは、それぞれ隣接するトンネルに接しながら推進工法により構築されており、先行して構築されたトンネル（以下、単に「先行トンネル」という場合がある）の推進函体の側面に形成されたガイド溝に、後行して構築されるトンネル（以下、単に「後行トンネル」という場合がある）の推進函体の側面に形成された突条を嵌合させながら掘進するものである。
【０００３】
このような大断面トンネルの構築においては、各小断面トンネルの施工を推進工法で行うため、高精度に構築が可能な線形に制限があった。つまり、推進工法により直線と曲線とを組み合わせた路線を構築する場合、各推進函体同士の接合部にソケットを介することにより、このソケットのゆるみの中で、折れ角を持たせて形成している。しかし、ソケットを使用すると、ガイド溝が設置できないため、大断面トンネルの施工精度の確保が困難となる場合があった。
【０００４】
このため、特許文献２には、シールド工法により先行トンネルを掘進した後、推進工法により、この先行トンネルのセグメントに構築されたガイド溝に後行トンネルの推進函体の突条を嵌合させながら掘進することにより、大断面トンネルを構築する工法が開示されている。
【０００５】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口から掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、推進函体に反力をとって自ら推進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。一方、シールド工法とは、トンネル切羽に設置された掘削機で地山を掘削するとともに、掘進機の内部でトンネル覆工となるセグメントを組み立ててトンネルを構築する工法である。なお、シールド掘進機は、その内部で組み立てられたセグメントに反力を取って自ら掘進する。
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報（［００２２］、図１）
【特許文献２】特開２００４−２５０９５７号公報（［００１４］−［００１７］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記のシールド工法と推進工法とを併用した、大断面トンネルの施工方法は、推進工法により構築される後行トンネルについて、曲線部の折れ角に対応するための可撓部材を各推進函体の継手部に配設する必要があり、不経済となる場合があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、経済的に、且つ、自由な線形に対応することが可能な、トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築された第二区間とを有することを特徴とするトンネルである。
【０００９】
かかるトンネルは、推進工法とシールド工法とにより連続した１本のトンネルを構築するため、高精度、且つ早期にトンネルの構築を行うことが可能となる。つまり、例えば推進工法では施工が困難な急曲線カーブを有する線形のトンネルの施工に関して、急曲線カーブの手前までを推進工法により施工を行えば、簡易な施工により急速施工が可能となり、その後、急曲線カーブ以降をシールド工法により構築することにより、高精度に施工を行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、地中に並設された複数本の小断面トンネルを利用して築造された大断面トンネルであって、前記各小断面トンネルが、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築されて前記第一区間よりも小さい外形からなる第二区間とを有することを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明の大断面トンネルは、並設された前記各小断面トンネル同士の前記第二区間における隙間が、前記第一区間における前記各小断面トンネル同士の隙間よりも、大きく形成されていることを特徴としている。
【００１２】
かかる大断面トンネルは、各小断面トンネルのシールド工法により構築される第二区間の外形が、推進工法により構築される第一区間の外形よりも小さく形成されて、所定の隙間を有して配置されているため、第二区間が曲線部を含んでいても、シールド機が先行小断面トンネルに接触することなく施工でき、ひいては、高精度にトンネルの施工を行うことが可能となる。また、第二区間では、第一区間の各小断面トンネルの隙間よりも大きな隙間を有して各小断面トンネルが配置されるため、複数本のトンネルにより形成される大断面トンネルの断面寸法には、第二区間と第一区間とで大差はなく、したがって、第二区間におけるトンネル断面を拡幅等することなく、簡易に連続した大断面トンネルを構築することを可能としている。
【００１３】
なお、第二区間における隣接するトンネル同士の接合は、各トンネル同士の隙間を両トンネルの側面にまたがるようにスライド鋼板を配設して閉塞した後、目地材を充填する方法により行えば、比較的簡易に接合することができ好適である。また、各トンネル同士の隙間の外周面に、地盤改良を行い、止水した後、コマ材を挟み込んで目地材を充填する方法により接合してもよい。
【００１４】
また、本発明のトンネルの構築方法は、坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築し、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築することを特徴としている。
【００１５】
かかるトンネルの構築方法により、一本の連続したトンネルを、推進工法とシールド工法により掘削する構成としたため、高精度且つ比較的安価に施工を行うことが可能となった。つまり、例えば急曲線カーブを有するトンネル等において、坑口から推進工法による施工が困難な急曲線カーブまでの第一区間に関しては、早期且つ安価に施工が可能な推進工法により施工を行い、それ以降の急曲線部を含む第二区間に関しては、シールド工法により高精度に施工を行えば、高精度、且つ安価に施工を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、先行小断面トンネルを構築する先行トンネル構築工程と、前記先行小断面トンネルに並設して後行小断面トンネルを構築する後行トンネル構築工程とにより構築される複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する方法であって、前記先行トンネル構築工程及び前記後行トンネル構築工程において、それぞれ坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築する工程と、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築する工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
かかるトンネルの構築方法により、連続した各小断面トンネルの掘進を、推進工法とシールド工法とにより掘削する構成としたため、高精度且つ比較的安価に施工を行うことが可能となった。つまり、坑口から所定の距離（第一区間）を推進工法により施工した後、曲線部等により推進工法による施工が困難な第二区間については、シールド工法により掘進するため、高精度に施工を行うことが可能となる。また、シールド工法は、その線形に応じた形状のセグメントを組み立ててシールド函体を形成するため、各函体の接続部に可撓部材やソケットなどを配設する必要がなく、材料費の削減が可能となる。さらに、第一区間に関しては、推進工法により行うため、予め組み立てられた推進函体を介してトンネルの掘進を進行させるため早期施工が可能となるとともに、隣接するトンネル同士を連結させながら施工を行えば、安定した品質を確保した施工を行うことが可能となる。
【００１８】
また、第一区間は、シールド工法の掘進機であるシールド機に装備されたシールドジャッキの後方と坑口から推進ジャッキにより圧入される推進函体との間に配設された推力伝達材を介して、シールド機により地山を掘削しながら推進ジャッキの押圧力により掘進すれば、第一区間と第二区間との切換えの際に、掘進機の変更を伴わず、段取替えをスムーズに行えるため、早期に連続したトンネルを構築することが可能となり、好適である。
【００１９】
さらに、前記推進函体は、その外形が前記シールド機の外形と同形状であり、前記第二区間において前記シールド機の内部でセグメントを組み立てて形成されるシールド函体の外形が前記推進函体の外形よりも小さく形成されていれば、直線区間においては、先行トンネルのガイド溝に後行トンネルの突条を遊嵌した状態で高精度に施工を行い、曲線区間においては、後行トンネルの掘進時に、先行トンネルのシールド函体に、シールド機が接触することがなく、高精度なトンネル施工が可能となり好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、簡易且つ経済的に、自由なトンネル線形により形成されたトンネルを構築することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
図１は、本発明に係る第一区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部分の拡大図であって、一方のトンネルのガイド溝と他方のトンネルの突条の結合状態を示す断面図である。また、図２は、本発明に係る第二区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図、（ｃ）は他の方法により接合された各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図である。また、図３（ａ）は、本発明により形成された大断面トンネルの平面図、（ｂ）は第一区間の断面である（ａ）のＡ−Ａ断面図及び第二区間の断面である（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
【００２２】
本発明に係る大断面トンネル１は、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、その断面内において並設された複数本（本実施形態では６本）のトンネルＴ，Ｔ，…を利用して築造したものであり、頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを備えている。
【００２３】
各トンネルＴ，Ｔ，…は、図３（ａ）に示すように、第一区間ＳＡとして坑口から所定延長が推進工法により構築されて、曲線部を含む残りの第二区間ＳＢがシールド工法により構築されている。なお、第二区間ＳＢにおいて地中に構築されるシールド函体２０は、第一区間ＳＡで地中に圧入される推進函体１０よりも小さい外形からなり、並設されたシールド函体２０同士の隙間ｓ２は、並設された推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも大きく構築されている。
ここで、本明細書における外形とは、トンネルＴを形成する推進函体１０、シールド函体２０又はシールド機の高さ及び幅からなる外周の形状を示しており、トンネルが円筒状に形成される場合は、トンネル又はシールド機の外径からなる外周の形状を示す。
【００２４】
以下、本実施形態に係る大断面トンネルについて、詳細に説明する。
【００２５】
各トンネルＴ，Ｔ，…は、第一区間ＳＡでは、図１（ａ）に示すように、側面にトンネル軸方向に沿って形成されたガイド溝Ｄ１又は突条Ｐ１（図１（ｂ）参照）を有した推進函体１０を推進工法により隣り合うトンネルＴと連結させながら軸方向に連設して地中に配置し、第二区間ＳＢでは、図２（ａ）に示すように、シールド函体２０をシールド工法により、隣り合うトンネルＴと所定の隙間ｓ２を介して軸方向に連設して地中に配置することで構築されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、図示しない坑口から推進工法による施工が困難な曲線部の手前までの距離を推進工法により構築する第一区間ＳＡとし、当該曲線部を含む残りの区間をシールド工法により構築する第二区間ＳＢとして、それぞれ連続したトンネルＴ，Ｔ，…を構築する。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、第一区間ＳＡにおける隣り合う二つのトンネルＴ，Ｔのうち、一方のトンネルＴの覆工Ｌ１には、他方のトンネルＴ側に開口するガイド溝Ｄ１がトンネル軸方向（図１（ｂ）において紙面垂直方向）に沿って形成されており、他方のトンネルＴの覆工Ｌ１には、一方のトンネルＴのガイド溝Ｄ１に遊嵌する突条Ｐ１が形成されている。なお、以下では、一方のトンネルＴのガイド溝Ｄ１と他方のトンネルＴの突条Ｐ１を合せて、単に「継手Ｊ１」と称することがある。
【００２８】
ここで、本実施形態におけるガイド溝Ｄ１は、図１（ｂ）に示すように、推進函体１０の外殻１１の内周面において外殻１１に形成された開口部１１ａに沿って配置されている。また、ガイド溝Ｄ１は、外殻１１の開口部１１ａを挟んで対向する一対の対向片Ｄ１１，Ｄ１１と、この一対の対向片Ｄ１１，Ｄ１１のそれぞれの先端部から側方に張り出す張出片Ｄ１２，Ｄ１２と、この張出片Ｄ１２，Ｄ１２に設けられた断面コ字形状（溝形）の形材Ｄ１３とを備えて構成されており、これらによって幅狭部Ｄ１ａと幅広部Ｄ１ｂとを備える断面Ｔ字形状の溝（いわゆるＴ溝）が形成されている。なお、対向片Ｄ１１、張出片Ｄ１２および形材Ｄ１３は鋼製の部材からなり、溶接により互いに接合されている。
【００２９】
突条Ｐ１は、図１（ｂ）に示すように、外殻１１の外周面においてトンネル軸方向に沿って配置されており、その突端部分が外殻１１の外側に突出している。また、突条Ｐ１は、外殻１１の外周面に配置されたレールＰ１１と、外殻１１の内周面に配置された押えプレートＰ１２と、レールＰ１１のフランジＰ１１ａと押えプレートＰ１２とを貫通するボルトＰ１３，Ｐ１３，…と、各ボルトＰ１３を締結するナットＰ１４，Ｐ１４，…とを備えて構成されている。
【００３０】
レールＰ１１は、熱押形鋼からなり、外殻１１の外周面に固定されるフランジＰ１１ａと、このフランジＰ１１ａから立ち上がるウェブＰ１１ｂと、このウェブＰ１１ｂの突端部分に形成された頭部Ｐ１１ｃとを備えている。また、レールＰ１１のウェブＰ１１ｂの幅（厚さ）が溝部材Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（すなわち、ガイド溝Ｄ１の開口幅ａ）よりも小さくなっており、かつ、頭部Ｐ１１ｃの断面積が溝部材Ｄ１の幅広部Ｄ１ｂの断面積よりも小さくなっているので、レールＰ１１は、上下左右に動き得るクリアランスをもって溝部材Ｄ１の内部に入り込む。つまり、突条Ｐ１となるレールＰ１１は、ガイド溝Ｄ１となる溝部材Ｄ１と遊嵌状態で結合することになる。また、レールＰ１１の頭部Ｐ１１ｃは、溝部材Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（すなわち、ガイド溝Ｄ１の開口幅）よりも大きい幅寸法に成形されている。このようにすると、レールＰ１１の溝部材Ｄ１からの抜け出しが阻止されることから、隣り合う推進函体１０，１０が必要以上に離間することを防ぐことができる。
【００３１】
ここで、推進函体１０は、複数枚の鋼製のスキンプレートを溶接により接合してなる角筒状に形成された外殻１１と、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の図示しない主桁と、隣り合う主桁間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の図示しない縦リブと、を備えて構成されている。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、第二区間ＳＢにおける隣り合う二つのトンネルＴ，Ｔは、所定の間隔を有して構築されており、各シールド函体２０，２０の間に形成された隙間ｓ２は、その外周面に両シールド函体２０，２０にまたがって配設されたスライド鋼板Ｍ１により接続されて、大断面トンネル１内に地下水等が浸透することを防止している。なお、隙間ｓ２の閉塞方法は、前記の方法に限定されるものではなく、例えば、図２（ｃ）に示すように、隙間ｓ２の外周面地盤Ａを地盤改良することにより止水して、隙間ｓ２にコマ材Ｍ２を挟み込んで隣り合うシールド函体２０同士を接続する構成としてもよい。
【００３３】
各シールド函体２０は、図２（ａ）に示すように、４分割されたセグメント２１，２１，…を組み立てることにより角筒状に形成されており、各セグメント２１，２１，…を構成する素材や部材厚等は、地中に配設された際に負荷される土圧に対して十分な耐力を有していれば限定されるものではない。
【００３４】
シールド函体２０は、図３（ｂ）に示すように、推進函体１０よりも小さい外形から形成されており、シールド函体２０同士の隙間ｓ２を推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも大きくすることにより、第二区間ＳＢにおける大断面トンネル１と第一区間ＳＡにおける大断面トンネル１とで、断面寸法の差がわずかになるよう形成されている。なお、本実施の形態では、シールド函体２０の幅Ｗ２及び高さＨ２が、それぞれ推進函体１０の幅Ｗ１及び高さＨ１よりも２０ｃｍ小さく形成されているが、シールド函体２０同士の隙間ｓ２を推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも２０ｃｍ大きく確保することにより、形成される大断面トンネル１の外周の幅及び高さの差を上下左右それぞれ１０ｃｍずつになるように構成されている。
【００３５】
次に、大断面トンネル１の築造方法の概要を、図４及び図５を参照して説明する。ここで、図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る大断面トンネル１の築造手順を示す断面図であり、図５（ａ）は第一区間ＳＡ、（ｂ）は第二区間ＳＢにおけるシールド機を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、複数のトンネルＴ，Ｔ，…を、施工順にトンネルＴ１〜Ｔ６と称することがある。
【００３６】
大断面トンネル１を築造するには、まず、図４（ａ）に示すように、その断面内の下部中央に一本目のトンネル（先行小断面トンネル）Ｔ１を構築したうえで（先行トンネル構築工程）、この一本目のトンネルＴ１の横隣りに二本目のトンネル（後行小断面トンネル）Ｔ２および三本目のトンネル（後行小断面トンネル）Ｔ３を構築する（後行トンネル構築工程）。
【００３７】
続いて、図４（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１の縦（上）隣に四本目のトンネルＴ４を構築し、さらに、トンネルＴ２およびトンネルＴ４に隣接する位置に五本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３およびトンネルＴ４に隣接する位置に六本目のトンネルＴ６を構築する。なお、トンネルＴ１〜Ｔ６の構築順序は、図示のものに限らず、適宜変更しても差し支えない。
【００３８】
ここで、第一区間ＳＡ（図３（ａ）参照）においては、隣り合うトンネルＴ，Ｔは、後行して構築されるトンネル（以下、単に「後行トンネル」という場合がある）Ｔを構築する際に、継手Ｊ１を介して互いに連結される。また、第二区間ＳＢにおいては、隣り合うトンネルＴ，Ｔは、シールド機により所定の間隔を維持しながら形成される。
【００３９】
なお、第一区間ＳＡにおける後行トンネルＴは、先行して構築したトンネル（以下、単に「先行トンネル」という場合がある）Ｔの隣において、複数の推進函体１０，１０，…を図示せぬ坑口から先行トンネルＴに沿って順次押し出すことにより構築される。また、トンネルＴの施工中は、推進函体１０の周囲に滑材を注入・充填しておき、トンネルＴの構築が完了した後に、硬化性の裏込材に置き換える。また、図示は省略するが、各トンネルＴにおいて、トンネル軸方向に隣り合う推進函体１０，１０は、ボルト・ナット等を用いて連結される。
一方、第二区間ＳＢにおける後行トンネルＴは、セグメントの組立ての際に、スライド鋼板Ｍ１を先行トンネルＴと後行トンネルＴとにまたがるように配設することで隣り合うトンネルＴ同士を連結する（図２（ｂ）参照）。
【００４０】
図４（ａ）に示す掘進機Ｋは、図５に示すシールド機３０であって、第一区間ＳＡにおいては、図５（ａ）に示すように、シールドジャッキ３２と推進函体１０との間に推力伝達材３３を配置することにより、坑口部に配設された推進ジャッキ４０の推力により掘進するものである。また、第二区間ＳＢでは、図５（ｂ）に示すように、推力伝達材３３又はシールド函体２０に反力をとって、シールドジャッキ３２により掘進する。なお、第一区間ＳＡにおいては、予め一体に形成された推進函体１０を、推進ジャッキ４０により圧入ことにより掘進する。一方、第二区間ＳＢでは、既設のシールド函体２０又は推力伝達材３３から反力をとって、シールドジャッキ３２により掘進した後、シールド機３０内においてセグメント２１を組み立てることにより、シールド函体２０を地中に配設する。ここで、推力伝達材３３を構成する材料は限定されるものではなく、鋼材、鉄筋コンクリート材等より構成すればよい。
【００４１】
また、シールド機３０のカッターヘッド３１としては、例えば、図４（ａ）に示すように、略菱形を呈する二つの揺動カッターＫ１，Ｋ１を備えるものを採用することができる。揺動カッターＫ１，Ｋ１は、それぞれ揺動軸を中心に揺動し、互いに干渉しないように相反する方向に制御される。これにより、掘削断面を矩形にすることが可能となる。なお、カッターヘッド３１の形態は、図示のものに限定されるものではなく、掘削断面の形状や土質等に応じて変更しても差し支えない。
【００４２】
トンネルＴ１〜Ｔ６の構築が完了したら、図４（ｃ）に示すように、大断面トンネル１の断面形状に合せて、トンネルＴ１〜Ｔ６の不要な覆工Ｌ１２，Ｌ１２，…を撤去して大きな空間を形成する。
【００４３】
そして、図４（ｄ）に示すように、地山との境界（すなわち、大断面トンネル１の外縁）に沿って残置されたトンネルＴ１〜Ｔ６の覆工Ｌ１１，Ｌ１１，…を利用して本設の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成すると、大断面トンネル１となる。なお、不要な覆工Ｌ１２を全部撤去した後に頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成してもよいし、トンネルＴ１〜Ｔ６の不要な覆工Ｌ１２の一部を撤去しつつ、大断面トンネル１の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを構築してもよい。
【００４４】
以上、本発明のトンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法によれば、坑口からの所定延長を、予め所定の形状に構成された推進函体１０を随時押し込むことによりトンネルを構築する推進工法により構築するため、早期に施工を行うことが可能となり、全延長をシールド工法で行う場合に比べて安価に構築することが可能となる。
また、第一区間ＳＡ以降の曲線部を含む第二区間ＳＢに関しては、シールド工法により掘進するため、高精度に自由な線形のトンネルＴを構築することが可能となる。
【００４５】
また、第二区間ＳＢにおいては、推進函体１０よりも小さな外形を有したシールド函体２０を、所定の隙間ｓ２を介して配設するため、後行してトンネルＴを構築する際に、先行して構築されたトンネルＴのシールド函体２０にシールド機３０が接触することがなく、高品質のトンネルＴを構築することが可能となる。
【００４６】
また、第一区間及び第二区間において、同一のシールド機を利用して掘進するため、推進工法からシールド工法に移行する時に、一旦掘削機を坑口から搬出して、シールド機に変更する段取替えの手間を要することなく、早期に連続したトンネルを構築することを可能としている。
【００４７】
また、第一区間ＳＡでは、先行トンネルＴのガイド溝Ｄ１に後行するトンネルＴの突条Ｐ１を挿入しながら後行トンネルＴを構築するため、簡易且つ高品質に複数のトンネルＴからなる大断面トンネル１を構築することを可能としている。
【００４８】
また、突条Ｐ１がガイド溝Ｄ１の内部に遊嵌されるように形成されていれば、先行トンネルＴが蛇行し、あるいは捩れている場合や、後行トンネルＴの掘進機Ｋ（図４（ａ）参照）にローリングやピッチング等が発生した場合であっても、これらの影響が両トンネルＴ，Ｔの継手Ｊ１で吸収されることになるので、その施工を確実に行うことが可能となる。
つまり、後行トンネルＴとなる推進函体１０（以下、「後行の推進函体１０」という）を先行のトンネルＴに沿って押し出す際には、後行の推進函体１０のレールＰ１１は、先行トンネルＴを構成する推進函体１０のガイド溝Ｄ１の内部にトンネル軸方向から挿入されことになるが、このレールＰ１１がガイド溝Ｄ１の内部に遊嵌状態で入り込むので、先行のトンネルＴが蛇行等していても、あるいは、後行のトンネルＴの掘進機Ｋにローリング等が生じていても、ガイド溝Ｄ１とレールＰ１１とが直ちに競ってしまうというような不都合が発生することがなく、その結果、後行の推進函体１０をスムーズに押し出すことが可能となる。
【００４９】
また、図１（ｂ）に示すように、この溝部材Ｄ１およびレールＰ１１は、遊嵌状態で結合してトンネルＴの蛇行等に対応可能に構成されている一方で、レールＰ１１の頭部Ｐ１１ｃ（すなわち、突条Ｐ１の突端部分）がガイド溝Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（ガイド溝Ｄ１の開口幅）よりも大きい幅寸法に成形されているので、隣り合う推進函体１０，１０が必要以上に離間することがなく、その結果、寸法精度の高い大断面トンネル１を構築することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、複数のトンネルを並設して構築した後、接合することで大断面トンネルを構築することとしたが、一本の連続したトンネルを、本発明のトンネルの構築方法により構築してもよいことはいうまでもない。
【００５１】
また、推進函体を構成する部材は限定されるものではなく、例えば、鋼製の部材や球状黒鉛鋳鉄製の部材で構成されているものであってもよく、さらには、鉄筋コンクリート製の部材で構成されているものであってもよい。
【００５２】
また、突条をボルトとナットを介して、推進函体の側面に取り付ける構成としたが、例えばレールのフランジ部を推進函体の側面に溶接して取り付けてもよく、突条の取り付け方法は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、突条を熱押形鋼からなるレールにより形成するものとしたが、例えば鋼板を組み合わせて形成してもよく、突条の形成方法は限定されるものではない。同様に、前記実施形態では、ガイド溝について形鋼を組み合わせて形成するものとしたが、ガイド溝の形成方法も限定されるものではないことは、いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る第一区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部分の拡大図であって、一方のトンネルのガイド溝と他方のトンネルの突条の結合状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第二区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図、（ｃ）は他の方法により接合された各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明により形成された大断面トンネルの平面図、（ｂ）は第一区間の断面である（ａ）のＡ−Ａ断面図及び第二区間の断面である（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る大断面トンネルの築造手順を示す断面図である。
【図５】（ａ）は第一区間ＳＡ、（ｂ）は第二区間ＳＢにおけるシールド機を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 大断面トンネル
１０ 推進函体
２０ シールド函体
３０ シールド機
３２ シールドジャッキ
３３ 推力伝達材
４０ 推進ジャッキ
Ｄ１ ガイド溝
Ｌ１ 覆工
Ｐ１ 突条
ＳＡ 第一区間
ＳＢ 第二区間
ｓ１，ｓ２ 隙間
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ６） トンネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
並設された複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する工法は、特許文献１に記載されているように、公知である。このような大断面トンネルの構築方法は、複数本の小断面トンネルを構築した後、各小断面トンネルの不要な覆工を撤去して、大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を利用して本設の頂底版や側壁を形成することにより築造される。
このように、小断面に分割された各小断面トンネルは、それぞれ隣接するトンネルに接しながら推進工法により構築されており、先行して構築されたトンネル（以下、単に「先行トンネル」という場合がある）の推進函体の側面に形成されたガイド溝に、後行して構築されるトンネル（以下、単に「後行トンネル」という場合がある）の推進函体の側面に形成された突条を嵌合させながら掘進するものである。
【０００３】
このような大断面トンネルの構築においては、各小断面トンネルの施工を推進工法で行うため、高精度に構築が可能な線形に制限があった。つまり、推進工法により直線と曲線とを組み合わせた路線を構築する場合、各推進函体同士の接合部にソケットを介することにより、このソケットのゆるみの中で、折れ角を持たせて形成している。しかし、ソケットを使用すると、ガイド溝が設置できないため、大断面トンネルの施工精度の確保が困難となる場合があった。
【０００４】
このため、特許文献２には、シールド工法により先行トンネルを掘進した後、推進工法により、この先行トンネルのセグメントに構築されたガイド溝に後行トンネルの推進函体の突条を嵌合させながら掘進することにより、大断面トンネルを構築する工法が開示されている。
【０００５】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口から掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、推進函体に反力をとって自ら推進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。一方、シールド工法とは、トンネル切羽に設置された掘削機で地山を掘削するとともに、掘進機の内部でトンネル覆工となるセグメントを組み立ててトンネルを構築する工法である。なお、シールド掘進機は、その内部で組み立てられたセグメントに反力を取って自ら掘進する。
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報（［００２２］、図１）
【特許文献２】特開２００４−２５０９５７号公報（［００１４］−［００１７］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記のシールド工法と推進工法とを併用した、大断面トンネルの施工方法は、推進工法により構築される後行トンネルについて、曲線部の折れ角に対応するための可撓部材を各推進函体の継手部に配設する必要があり、不経済となる場合があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、経済的に、且つ、自由な線形に対応することが可能な、トンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築された第二区間とを有することを特徴とするトンネルである。
【０００９】
かかるトンネルは、推進工法とシールド工法とにより連続した１本のトンネルを構築するため、高精度、且つ早期にトンネルの構築を行うことが可能となる。つまり、例えば推進工法では施工が困難な急曲線カーブを有する線形のトンネルの施工に関して、急曲線カーブの手前までを推進工法により施工を行えば、簡易な施工により急速施工が可能となり、その後、急曲線カーブ以降をシールド工法により構築することにより、高精度に施工を行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、地中に並設された複数本の小断面トンネルを利用して築造された大断面トンネルであって、前記各小断面トンネルが、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築されて前記第一区間よりも小さい外形からなる第二区間とを有することを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明の大断面トンネルは、並設された前記各小断面トンネル同士の前記第二区間における隙間が、前記第一区間における前記各小断面トンネル同士の隙間よりも、大きく形成されていることを特徴としている。
【００１２】
かかる大断面トンネルは、各小断面トンネルのシールド工法により構築される第二区間の外形が、推進工法により構築される第一区間の外形よりも小さく形成されて、所定の隙間を有して配置されているため、第二区間が曲線部を含んでいても、シールド機が先行小断面トンネルに接触することなく施工でき、ひいては、高精度にトンネルの施工を行うことが可能となる。また、第二区間では、第一区間の各小断面トンネルの隙間よりも大きな隙間を有して各小断面トンネルが配置されるため、複数本のトンネルにより形成される大断面トンネルの断面寸法には、第二区間と第一区間とで大差はなく、したがって、第二区間におけるトンネル断面を拡幅等することなく、簡易に連続した大断面トンネルを構築することを可能としている。
【００１３】
なお、第二区間における隣接するトンネル同士の接合は、各トンネル同士の隙間を両トンネルの側面にまたがるようにスライド鋼板を配設して閉塞した後、目地材を充填する方法により行えば、比較的簡易に接合することができ好適である。また、各トンネル同士の隙間の外周面に、地盤改良を行い、止水した後、コマ材を挟み込んで目地材を充填する方法により接合してもよい。
【００１４】
また、本発明のトンネルの構築方法は、坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築し、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築することを特徴としている。
【００１５】
かかるトンネルの構築方法により、一本の連続したトンネルを、推進工法とシールド工法により掘削する構成としたため、高精度且つ比較的安価に施工を行うことが可能となった。つまり、例えば急曲線カーブを有するトンネル等において、坑口から推進工法による施工が困難な急曲線カーブまでの第一区間に関しては、早期且つ安価に施工が可能な推進工法により施工を行い、それ以降の急曲線部を含む第二区間に関しては、シールド工法により高精度に施工を行えば、高精度、且つ安価に施工を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、先行小断面トンネルを構築する先行トンネル構築工程と、前記先行小断面トンネルに並設して後行小断面トンネルを構築する後行トンネル構築工程とにより構築される複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する方法であって、前記先行トンネル構築工程及び前記後行トンネル構築工程において、それぞれ坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築する工程と、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築する工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
かかるトンネルの構築方法により、連続した各小断面トンネルの掘進を、推進工法とシールド工法とにより掘削する構成としたため、高精度且つ比較的安価に施工を行うことが可能となった。つまり、坑口から所定の距離（第一区間）を推進工法により施工した後、曲線部等により推進工法による施工が困難な第二区間については、シールド工法により掘進するため、高精度に施工を行うことが可能となる。また、シールド工法は、その線形に応じた形状のセグメントを組み立ててシールド函体を形成するため、各函体の接続部に可撓部材やソケットなどを配設する必要がなく、材料費の削減が可能となる。さらに、第一区間に関しては、推進工法により行うため、予め組み立てられた推進函体を介してトンネルの掘進を進行させるため早期施工が可能となるとともに、隣接するトンネル同士を連結させながら施工を行えば、安定した品質を確保した施工を行うことが可能となる。
【００１８】
また、第一区間は、シールド工法の掘進機であるシールド機に装備されたシールドジャッキの後方と坑口から推進ジャッキにより圧入される推進函体との間に配設された推力伝達材を介して、シールド機により地山を掘削しながら推進ジャッキの押圧力により掘進すれば、第一区間と第二区間との切換えの際に、掘進機の変更を伴わず、段取替えをスムーズに行えるため、早期に連続したトンネルを構築することが可能となり、好適である。
【００１９】
さらに、前記推進函体は、その外形が前記シールド機の外形と同形状であり、前記第二区間において前記シールド機の内部でセグメントを組み立てて形成されるシールド函体の外形が前記推進函体の外形よりも小さく形成されていれば、直線区間においては、先行トンネルのガイド溝に後行トンネルの突条を遊嵌した状態で高精度に施工を行い、曲線区間においては、後行トンネルの掘進時に、先行トンネルのシールド函体に、シールド機が接触することがなく、高精度なトンネル施工が可能となり好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、簡易且つ経済的に、自由なトンネル線形により形成されたトンネルを構築することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
図１は、本発明に係る第一区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部分の拡大図であって、一方のトンネルのガイド溝と他方のトンネルの突条の結合状態を示す断面図である。また、図２は、本発明に係る第二区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図、（ｃ）は他の方法により接合された各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図である。また、図３（ａ）は、本発明により形成された大断面トンネルの平面図、（ｂ）は第一区間の断面である（ａ）のＡ−Ａ断面図及び第二区間の断面である（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
【００２２】
本発明に係る大断面トンネル１は、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、その断面内において並設された複数本（本実施形態では６本）のトンネルＴ，Ｔ，…を利用して築造したものであり、頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを備えている。
【００２３】
各トンネルＴ，Ｔ，…は、図３（ａ）に示すように、第一区間ＳＡとして坑口から所定延長が推進工法により構築されて、曲線部を含む残りの第二区間ＳＢがシールド工法により構築されている。なお、第二区間ＳＢにおいて地中に構築されるシールド函体２０は、第一区間ＳＡで地中に圧入される推進函体１０よりも小さい外形からなり、並設されたシールド函体２０同士の隙間ｓ２は、並設された推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも大きく構築されている。
ここで、本明細書における外形とは、トンネルＴを形成する推進函体１０、シールド函体２０又はシールド機の高さ及び幅からなる外周の形状を示しており、トンネルが円筒状に形成される場合は、トンネル又はシールド機の外径からなる外周の形状を示す。
【００２４】
以下、本実施形態に係る大断面トンネルについて、詳細に説明する。
【００２５】
各トンネルＴ，Ｔ，…は、第一区間ＳＡでは、図１（ａ）に示すように、側面にトンネル軸方向に沿って形成されたガイド溝Ｄ１又は突条Ｐ１（図１（ｂ）参照）を有した推進函体１０を推進工法により隣り合うトンネルＴと連結させながら軸方向に連設して地中に配置し、第二区間ＳＢでは、図２（ａ）に示すように、シールド函体２０をシールド工法により、隣り合うトンネルＴと所定の隙間ｓ２を介して軸方向に連設して地中に配置することで構築されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、図示しない坑口から推進工法による施工が困難な曲線部の手前までの距離を推進工法により構築する第一区間ＳＡとし、当該曲線部を含む残りの区間をシールド工法により構築する第二区間ＳＢとして、それぞれ連続したトンネルＴ，Ｔ，…を構築する。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、第一区間ＳＡにおける隣り合う二つのトンネルＴ，Ｔのうち、一方のトンネルＴの覆工Ｌ１には、他方のトンネルＴ側に開口するガイド溝Ｄ１がトンネル軸方向（図１（ｂ）において紙面垂直方向）に沿って形成されており、他方のトンネルＴの覆工Ｌ１には、一方のトンネルＴのガイド溝Ｄ１に遊嵌する突条Ｐ１が形成されている。なお、以下では、一方のトンネルＴのガイド溝Ｄ１と他方のトンネルＴの突条Ｐ１を合せて、単に「継手Ｊ１」と称することがある。
【００２８】
ここで、本実施形態におけるガイド溝Ｄ１は、図１（ｂ）に示すように、推進函体１０の外殻１１の内周面において外殻１１に形成された開口部１１ａに沿って配置されている。また、ガイド溝Ｄ１は、外殻１１の開口部１１ａを挟んで対向する一対の対向片Ｄ１１，Ｄ１１と、この一対の対向片Ｄ１１，Ｄ１１のそれぞれの先端部から側方に張り出す張出片Ｄ１２，Ｄ１２と、この張出片Ｄ１２，Ｄ１２に設けられた断面コ字形状（溝形）の形材Ｄ１３とを備えて構成されており、これらによって幅狭部Ｄ１ａと幅広部Ｄ１ｂとを備える断面Ｔ字形状の溝（いわゆるＴ溝）が形成されている。なお、対向片Ｄ１１、張出片Ｄ１２および形材Ｄ１３は鋼製の部材からなり、溶接により互いに接合されている。
【００２９】
突条Ｐ１は、図１（ｂ）に示すように、外殻１１の外周面においてトンネル軸方向に沿って配置されており、その突端部分が外殻１１の外側に突出している。また、突条Ｐ１は、外殻１１の外周面に配置されたレールＰ１１と、外殻１１の内周面に配置された押えプレートＰ１２と、レールＰ１１のフランジＰ１１ａと押えプレートＰ１２とを貫通するボルトＰ１３，Ｐ１３，…と、各ボルトＰ１３を締結するナットＰ１４，Ｐ１４，…とを備えて構成されている。
【００３０】
レールＰ１１は、熱押形鋼からなり、外殻１１の外周面に固定されるフランジＰ１１ａと、このフランジＰ１１ａから立ち上がるウェブＰ１１ｂと、このウェブＰ１１ｂの突端部分に形成された頭部Ｐ１１ｃとを備えている。また、レールＰ１１のウェブＰ１１ｂの幅（厚さ）が溝部材Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（すなわち、ガイド溝Ｄ１の開口幅ａ）よりも小さくなっており、かつ、頭部Ｐ１１ｃの断面積が溝部材Ｄ１の幅広部Ｄ１ｂの断面積よりも小さくなっているので、レールＰ１１は、上下左右に動き得るクリアランスをもって溝部材Ｄ１の内部に入り込む。つまり、突条Ｐ１となるレールＰ１１は、ガイド溝Ｄ１となる溝部材Ｄ１と遊嵌状態で結合することになる。また、レールＰ１１の頭部Ｐ１１ｃは、溝部材Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（すなわち、ガイド溝Ｄ１の開口幅）よりも大きい幅寸法に成形されている。このようにすると、レールＰ１１の溝部材Ｄ１からの抜け出しが阻止されることから、隣り合う推進函体１０，１０が必要以上に離間することを防ぐことができる。
【００３１】
ここで、推進函体１０は、複数枚の鋼製のスキンプレートを溶接により接合してなる角筒状に形成された外殻１１と、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の図示しない主桁と、隣り合う主桁間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の図示しない縦リブと、を備えて構成されている。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、第二区間ＳＢにおける隣り合う二つのトンネルＴ，Ｔは、所定の間隔を有して構築されており、各シールド函体２０，２０の間に形成された隙間ｓ２は、その外周面に両シールド函体２０，２０にまたがって配設されたスライド鋼板Ｍ１により接続されて、大断面トンネル１内に地下水等が浸透することを防止している。なお、隙間ｓ２の閉塞方法は、前記の方法に限定されるものではなく、例えば、図２（ｃ）に示すように、隙間ｓ２の外周面地盤Ａを地盤改良することにより止水して、隙間ｓ２にコマ材Ｍ２を挟み込んで隣り合うシールド函体２０同士を接続する構成としてもよい。
【００３３】
各シールド函体２０は、図２（ａ）に示すように、４分割されたセグメント２１，２１，…を組み立てることにより角筒状に形成されており、各セグメント２１，２１，…を構成する素材や部材厚等は、地中に配設された際に負荷される土圧に対して十分な耐力を有していれば限定されるものではない。
【００３４】
シールド函体２０は、図３（ｂ）に示すように、推進函体１０よりも小さい外形から形成されており、シールド函体２０同士の隙間ｓ２を推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも大きくすることにより、第二区間ＳＢにおける大断面トンネル１と第一区間ＳＡにおける大断面トンネル１とで、断面寸法の差がわずかになるよう形成されている。なお、本実施の形態では、シールド函体２０の幅Ｗ２及び高さＨ２が、それぞれ推進函体１０の幅Ｗ１及び高さＨ１よりも２０ｃｍ小さく形成されているが、シールド函体２０同士の隙間ｓ２を推進函体１０同士の隙間ｓ１よりも２０ｃｍ大きく確保することにより、形成される大断面トンネル１の外周の幅及び高さの差を上下左右それぞれ１０ｃｍずつになるように構成されている。
【００３５】
次に、大断面トンネル１の築造方法の概要を、図４及び図５を参照して説明する。ここで、図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る大断面トンネル１の築造手順を示す断面図であり、図５（ａ）は第一区間ＳＡ、（ｂ）は第二区間ＳＢにおけるシールド機を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、複数のトンネルＴ，Ｔ，…を、施工順にトンネルＴ１〜Ｔ６と称することがある。
【００３６】
大断面トンネル１を築造するには、まず、図４（ａ）に示すように、その断面内の下部中央に一本目のトンネル（先行小断面トンネル）Ｔ１を構築したうえで（先行トンネル構築工程）、この一本目のトンネルＴ１の横隣りに二本目のトンネル（後行小断面トンネル）Ｔ２および三本目のトンネル（後行小断面トンネル）Ｔ３を構築する（後行トンネル構築工程）。
【００３７】
続いて、図４（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１の縦（上）隣に四本目のトンネルＴ４を構築し、さらに、トンネルＴ２およびトンネルＴ４に隣接する位置に五本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３およびトンネルＴ４に隣接する位置に六本目のトンネルＴ６を構築する。なお、トンネルＴ１〜Ｔ６の構築順序は、図示のものに限らず、適宜変更しても差し支えない。
【００３８】
ここで、第一区間ＳＡ（図３（ａ）参照）においては、隣り合うトンネルＴ，Ｔは、後行して構築されるトンネル（以下、単に「後行トンネル」という場合がある）Ｔを構築する際に、継手Ｊ１を介して互いに連結される。また、第二区間ＳＢにおいては、隣り合うトンネルＴ，Ｔは、シールド機により所定の間隔を維持しながら形成される。
【００３９】
なお、第一区間ＳＡにおける後行トンネルＴは、先行して構築したトンネル（以下、単に「先行トンネル」という場合がある）Ｔの隣において、複数の推進函体１０，１０，…を図示せぬ坑口から先行トンネルＴに沿って順次押し出すことにより構築される。また、トンネルＴの施工中は、推進函体１０の周囲に滑材を注入・充填しておき、トンネルＴの構築が完了した後に、硬化性の裏込材に置き換える。また、図示は省略するが、各トンネルＴにおいて、トンネル軸方向に隣り合う推進函体１０，１０は、ボルト・ナット等を用いて連結される。
一方、第二区間ＳＢにおける後行トンネルＴは、セグメントの組立ての際に、スライド鋼板Ｍ１を先行トンネルＴと後行トンネルＴとにまたがるように配設することで隣り合うトンネルＴ同士を連結する（図２（ｂ）参照）。
【００４０】
図４（ａ）に示す掘進機Ｋは、図５に示すシールド機３０であって、第一区間ＳＡにおいては、図５（ａ）に示すように、シールドジャッキ３２と推進函体１０との間に推力伝達材３３を配置することにより、坑口部に配設された推進ジャッキ４０の推力により掘進するものである。また、第二区間ＳＢでは、図５（ｂ）に示すように、推力伝達材３３又はシールド函体２０に反力をとって、シールドジャッキ３２により掘進する。なお、第一区間ＳＡにおいては、予め一体に形成された推進函体１０を、推進ジャッキ４０により圧入ことにより掘進する。一方、第二区間ＳＢでは、既設のシールド函体２０又は推力伝達材３３から反力をとって、シールドジャッキ３２により掘進した後、シールド機３０内においてセグメント２１を組み立てることにより、シールド函体２０を地中に配設する。ここで、推力伝達材３３を構成する材料は限定されるものではなく、鋼材、鉄筋コンクリート材等より構成すればよい。
【００４１】
また、シールド機３０のカッターヘッド３１としては、例えば、図４（ａ）に示すように、略菱形を呈する二つの揺動カッターＫ１，Ｋ１を備えるものを採用することができる。揺動カッターＫ１，Ｋ１は、それぞれ揺動軸を中心に揺動し、互いに干渉しないように相反する方向に制御される。これにより、掘削断面を矩形にすることが可能となる。なお、カッターヘッド３１の形態は、図示のものに限定されるものではなく、掘削断面の形状や土質等に応じて変更しても差し支えない。
【００４２】
トンネルＴ１〜Ｔ６の構築が完了したら、図４（ｃ）に示すように、大断面トンネル１の断面形状に合せて、トンネルＴ１〜Ｔ６の不要な覆工Ｌ１２，Ｌ１２，…を撤去して大きな空間を形成する。
【００４３】
そして、図４（ｄ）に示すように、地山との境界（すなわち、大断面トンネル１の外縁）に沿って残置されたトンネルＴ１〜Ｔ６の覆工Ｌ１１，Ｌ１１，…を利用して本設の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成すると、大断面トンネル１となる。なお、不要な覆工Ｌ１２を全部撤去した後に頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成してもよいし、トンネルＴ１〜Ｔ６の不要な覆工Ｌ１２の一部を撤去しつつ、大断面トンネル１の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを構築してもよい。
【００４４】
以上、本発明のトンネル、大断面トンネル及びトンネルの構築方法によれば、坑口からの所定延長を、予め所定の形状に構成された推進函体１０を随時押し込むことによりトンネルを構築する推進工法により構築するため、早期に施工を行うことが可能となり、全延長をシールド工法で行う場合に比べて安価に構築することが可能となる。
また、第一区間ＳＡ以降の曲線部を含む第二区間ＳＢに関しては、シールド工法により掘進するため、高精度に自由な線形のトンネルＴを構築することが可能となる。
【００４５】
また、第二区間ＳＢにおいては、推進函体１０よりも小さな外形を有したシールド函体２０を、所定の隙間ｓ２を介して配設するため、後行してトンネルＴを構築する際に、先行して構築されたトンネルＴのシールド函体２０にシールド機３０が接触することがなく、高品質のトンネルＴを構築することが可能となる。
【００４６】
また、第一区間及び第二区間において、同一のシールド機を利用して掘進するため、推進工法からシールド工法に移行する時に、一旦掘削機を坑口から搬出して、シールド機に変更する段取替えの手間を要することなく、早期に連続したトンネルを構築することを可能としている。
【００４７】
また、第一区間ＳＡでは、先行トンネルＴのガイド溝Ｄ１に後行するトンネルＴの突条Ｐ１を挿入しながら後行トンネルＴを構築するため、簡易且つ高品質に複数のトンネルＴからなる大断面トンネル１を構築することを可能としている。
【００４８】
また、突条Ｐ１がガイド溝Ｄ１の内部に遊嵌されるように形成されていれば、先行トンネルＴが蛇行し、あるいは捩れている場合や、後行トンネルＴの掘進機Ｋ（図４（ａ）参照）にローリングやピッチング等が発生した場合であっても、これらの影響が両トンネルＴ，Ｔの継手Ｊ１で吸収されることになるので、その施工を確実に行うことが可能となる。
つまり、後行トンネルＴとなる推進函体１０（以下、「後行の推進函体１０」という）を先行のトンネルＴに沿って押し出す際には、後行の推進函体１０のレールＰ１１は、先行トンネルＴを構成する推進函体１０のガイド溝Ｄ１の内部にトンネル軸方向から挿入されことになるが、このレールＰ１１がガイド溝Ｄ１の内部に遊嵌状態で入り込むので、先行のトンネルＴが蛇行等していても、あるいは、後行のトンネルＴの掘進機Ｋにローリング等が生じていても、ガイド溝Ｄ１とレールＰ１１とが直ちに競ってしまうというような不都合が発生することがなく、その結果、後行の推進函体１０をスムーズに押し出すことが可能となる。
【００４９】
また、図１（ｂ）に示すように、この溝部材Ｄ１およびレールＰ１１は、遊嵌状態で結合してトンネルＴの蛇行等に対応可能に構成されている一方で、レールＰ１１の頭部Ｐ１１ｃ（すなわち、突条Ｐ１の突端部分）がガイド溝Ｄ１の幅狭部Ｄ１ａの幅（ガイド溝Ｄ１の開口幅）よりも大きい幅寸法に成形されているので、隣り合う推進函体１０，１０が必要以上に離間することがなく、その結果、寸法精度の高い大断面トンネル１を構築することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、複数のトンネルを並設して構築した後、接合することで大断面トンネルを構築することとしたが、一本の連続したトンネルを、本発明のトンネルの構築方法により構築してもよいことはいうまでもない。
【００５１】
また、推進函体を構成する部材は限定されるものではなく、例えば、鋼製の部材や球状黒鉛鋳鉄製の部材で構成されているものであってもよく、さらには、鉄筋コンクリート製の部材で構成されているものであってもよい。
【００５２】
また、突条をボルトとナットを介して、推進函体の側面に取り付ける構成としたが、例えばレールのフランジ部を推進函体の側面に溶接して取り付けてもよく、突条の取り付け方法は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、突条を熱押形鋼からなるレールにより形成するものとしたが、例えば鋼板を組み合わせて形成してもよく、突条の形成方法は限定されるものではない。同様に、前記実施形態では、ガイド溝について形鋼を組み合わせて形成するものとしたが、ガイド溝の形成方法も限定されるものではないことは、いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る第一区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１部分の拡大図であって、一方のトンネルのガイド溝と他方のトンネルの突条の結合状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第二区間における大断面トンネルを示す断面図であり、（ａ）は大断面トンネルの全体を示す断面図、（ｂ）は各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図、（ｃ）は他の方法により接合された各小断面トンネルの目地部を示す拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明により形成された大断面トンネルの平面図、（ｂ）は第一区間の断面である（ａ）のＡ−Ａ断面図及び第二区間の断面である（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る大断面トンネルの築造手順を示す断面図である。
【図５】（ａ）は第一区間ＳＡ、（ｂ）は第二区間ＳＢにおけるシールド機を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 大断面トンネル
１０ 推進函体
２０ シールド函体
３０ シールド機
３２ シールドジャッキ
３３ 推力伝達材
４０ 推進ジャッキ
Ｄ１ ガイド溝
Ｌ１ 覆工
Ｐ１ 突条
ＳＡ 第一区間
ＳＢ 第二区間
ｓ１，ｓ２ 隙間
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ６） トンネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築された第二区間と、を有することを特徴とするトンネル。
【請求項２】
地中に並設された複数本の小断面トンネルを利用して築造された大断面トンネルであって、
前記各小断面トンネルが、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築されて前記第一区間よりも小さい外形からなる第二区間と、を有することを特徴とする、大断面トンネル。
【請求項３】
並設された前記各小断面トンネル同士の前記第二区間における隙間が、前記第一区間における前記各小断面トンネル同士の隙間よりも、大きく形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の大断面トンネル。
【請求項４】
坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築し、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築することを特徴とする、トンネルの構築方法。
【請求項５】
先行小断面トンネルを構築する先行トンネル構築工程と、前記先行小断面トンネルに並設して後行小断面トンネルを構築する後行トンネル構築工程とにより構築される複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する方法であって、
前記先行トンネル構築工程及び前記後行トンネル構築工程において、それぞれ坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築する工程と、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築する工程と、を含むことを特徴とする、トンネルの構築方法。
【請求項６】
前記第一区間は、シールド工法の掘進機であるシールド機に装備されたシールドジャッキの後方と坑口から推進ジャッキにより圧入される推進函体との間に配設された推力伝達材を介して、シールド機により地山を掘削しながら推進ジャッキの押圧力により掘進することを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のトンネルの構築方法。
【請求項７】
前記推進函体は、その外形が前記シールド機の外形と同形状であり、
前記第二区間において前記シールド機の内部でセグメントを組み立てて形成されるシールド函体は、その外形が前記推進函体の外形よりも小さく形成されていることを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のトンネルの構築方法。
【請求項１】
推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築された第二区間と、を有することを特徴とするトンネル。
【請求項２】
地中に並設された複数本の小断面トンネルを利用して築造された大断面トンネルであって、
前記各小断面トンネルが、推進工法により構築された第一区間と、シールド工法により構築されて前記第一区間よりも小さい外形からなる第二区間と、を有することを特徴とする、大断面トンネル。
【請求項３】
並設された前記各小断面トンネル同士の前記第二区間における隙間が、前記第一区間における前記各小断面トンネル同士の隙間よりも、大きく形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の大断面トンネル。
【請求項４】
坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築し、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築することを特徴とする、トンネルの構築方法。
【請求項５】
先行小断面トンネルを構築する先行トンネル構築工程と、前記先行小断面トンネルに並設して後行小断面トンネルを構築する後行トンネル構築工程とにより構築される複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する方法であって、
前記先行トンネル構築工程及び前記後行トンネル構築工程において、それぞれ坑口から始まる所定延長からなる第一区間を推進工法により構築する工程と、曲線部を含む残りの第二区間をシールド工法により構築する工程と、を含むことを特徴とする、トンネルの構築方法。
【請求項６】
前記第一区間は、シールド工法の掘進機であるシールド機に装備されたシールドジャッキの後方と坑口から推進ジャッキにより圧入される推進函体との間に配設された推力伝達材を介して、シールド機により地山を掘削しながら推進ジャッキの押圧力により掘進することを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のトンネルの構築方法。
【請求項７】
前記推進函体は、その外形が前記シールド機の外形と同形状であり、
前記第二区間において前記シールド機の内部でセグメントを組み立てて形成されるシールド函体は、その外形が前記推進函体の外形よりも小さく形成されていることを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のトンネルの構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１１８２１２（Ｐ２００６−１１８２１２Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０７１８１（Ｐ２００４−３０７１８１）
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]