トンネルの構築方法

【課題】拡縮変断面施工時に隣接するトンネル同士の接続幅を短くして、接続工の簡略化及び施工の安全性向上を図ることのできるトンネルの構築方法を提供する。
【解決手段】少なくとも２台のシールド掘進機１２、１６にて少なくとも２本のトンネル１８を隣接して構築し、各トンネル１８間の地山を掘削してトンネル１８同士を接続するトンネルの構築方法であって、各シールド掘進機１２、１６は、隣り合うシールド掘進機１２、１６との対向面がほぼ平行な傾斜面３８、４８として形成され、各トンネル１８は、各シールド掘進機１２、１６を傾斜面３８、４８に沿って相対的に移動させることにより拡縮変断面トンネルを構築可能とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡縮変断面トンネルを非開削で構築可能なトンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの構築方法として、例えば、ほぼ四角形断面のシールド掘進機により地中に複数のトンネルを掘削形成し、該トンネルを軸線方向に複数並設して無端状に連結・止水して、任意形状の連続構造体を構築した後、この連続構造体の内側を掘削して地下空間を構築することが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６３３０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなトンネルの構築方法にあっては、躯体幅が変断面となる場合、隣接するトンネル間の距離（接続部幅）を徐々に拡縮していき、シールド掘進機１台分の距離になった状態で、その間にシールド掘進機を挿入またはその間にあったシールド掘進機を脱出させることで、変断面に対応するようにしている。
【０００４】
しかし、このようなトンネルの構築方法にあっては、隣接するトンネル間に拡縮幅を確保してからシールド掘進機をトンネル間に挿入、脱出することで拡縮変断面に対応するため、隣接するトンネル間の最大接続幅がシールド掘進機１台分より大きな幅となり、隣接するトンネル同士の接続工が重構造化し、施工の安全性向上も図りにくいものである。
【０００５】
本発明の目的は、拡縮変断面施工時に隣接するトンネル同士の接続幅を短くして、接続工の簡略化及び施工の安全性向上を図ることのできるトンネルの構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）前記目的を達成するため本発明のトンネルの構築方法は、少なくとも２台のシールド掘進機にて少なくとも２本のトンネルを隣接して構築し、各トンネル間の地山を掘削してトンネル同士を接続するトンネルの構築方法であって、前記各シールド掘進機は、隣り合うシールド掘進機との対向面がほぼ平行な傾斜面として形成され、前記各トンネルは、前記各シールド掘進機を前記傾斜面に沿って相対的に移動させることにより拡縮変断面トンネルを構築可能としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、各シールド掘進機を対向するほぼ平行な傾斜面に沿って相対的に移動させることにより、各シールド掘進機間の間隔、すなわち接続幅を小さくかつほぼ一定に保ったまま、少なくとも２つのトンネルの幅方向の長さを拡縮することができ、接続工の簡略化及び施工の安全性向上を図った拡縮変断面トンネルを構築することができる。
【０００８】
（２）本発明においては、（１）において、前記各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方での拡縮変断面トンネルを構築可能とすることができる。
【０００９】
このような構成とすることにより、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方における拡縮変断面のトンネルの構築を行うことが可能となる。
【００１０】
（３）本発明においては、（２）において、前記各シールド掘進機により、水平方向での拡縮変断面トンネルを構築した後、トンネル内から下方の地山内に土留壁を構築し、前記トンネル及び土留壁に囲まれた地山を掘削して断面の大きなトンネルを構築するようにできる。
【００１１】
このような構成とすることにより、水平方向で拡縮した拡縮変断面トンネルを容易に形成することができる。
【００１２】
（４）本発明においては、（２）において、前記各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向での拡縮変断面トンネルを構築した後、水平方向及び垂直方向での拡縮変断面トンネルに囲まれた地山を掘削して断面の大きなトンネルを構築することができる。
【００１３】
このような構成とすることにより、水平方向及び垂直方向で拡縮したトンネルに囲まれた閉断面の拡縮変断面トンネルを容易に形成することができる。
【００１４】
（５）本発明においては、（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記シールド掘進機は、両側面が傾斜面として形成することができる。
【００１５】
このような構成とすることにより、両側に隣接するトンネルを構築する場合に、両方向に容易に拡縮することができる。
【００１６】
（６）本発明においては、（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記シールド掘進機は、一側面が傾斜面として形成することができる。
【００１７】
このような構成とすることにより、片側に隣接するトンネルを構築する場合に、端部位置のトンネル構築に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１〜図２２は、本発明の一実施の形態にかかるトンネルの構築方法を示す図である。
【００２０】
図１は、本実施の形態におけるトンネルの構築方法により構築した拡縮変断面トンネルの平面図で、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３はIII−III線に沿う断面図、図４はIV−IV線に沿う断面図、図５はV−V線に沿う断面図、図６はVI−VI線に沿う断面図、図７はVII−VII線に沿う断面図である。
【００２１】
この拡縮変断面トンネル１０は、図１の右側から左側に向けて徐々に拡幅された状態になっている。
【００２２】
図２は、最もトンネル幅の狭い状態となっており、この状態では、上部側に中間部用のシールド掘進機１２を横方向に３台隣接させ、その両側に端部用のシールド掘進機１４を２台隣接させると共に、下部側に中間部用のシールド掘進機１２を上下逆にした形状のシールド掘進機１６を上部側の各シールド掘進機１２、１４間に入り込んだ状態で横方向に隣接させて配置した状態で、掘進を行い９本のトンネル１８を最も近接させた状態で構築するようにしている。
【００２３】
上部側の両端部のトンネル１８及び中央のトンネル１８内から下方の地山２０に向けて土留壁２２が構築され、９本のトンネル１８が所定の厚さｔで連結されて頂壁部２４が構築された状態で、頂壁部２４下方の地山を掘削して側壁部２６及び底壁部２８を構築することで大断面のトンネル３０が構築されるようになっている。
【００２４】
中間部用のシールド掘進機１２は、図８及び図９に示すように、円形のシールドカッタ３２を有する面板３４の上両側部に他のシールドカッタ３６を有するほぼ逆台形状とされ、両側部が所定角度θで傾斜する下向きの傾斜面３８として形成されている。
【００２５】
また、シールド掘進機１２内には、図１０に示すように、面板３４を回転させる駆動モータ４０、シールドジャッキ４２、セグメント組立用のエレクター４４等が配設されている。
【００２６】
端部用のシールド掘進機１４は、図１１及び図１２に示すように、円形のシールドカッタ３２を有する面板４６の一方の上側部及び他方の下側部に他のシールドカッタ３６を有し、片側側部が所定角度θで傾斜する下向きの傾斜面３８として形成されている。
【００２７】
下部側のシールド掘進機１６は、両側部が所定角度θで傾斜する下向きの傾斜面４８として形成され、この傾斜面４８が上部側のシールド掘進機１２、１４間に入り込んで、これらのシールド掘進機１２、１４の傾斜面３８とほぼ平行に対向する状態となっている。
【００２８】
また、図２の場合には、図１３（Ａ）に示すように、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６間の距離Ｌ１は最も短い状態となっており、傾斜面３８と傾斜面４８との間には所定の間隔Ｓが設けられた状態となっており、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６との高さが中心差Ｈ１となっている。
【００２９】
図３は、図２の状態よりも拡幅した状態となっている。
【００３０】
この場合、図１３（Ｂ）に示すように、上部側のシールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６間の距離Ｌ１から距離Ｌ２分広げると共に、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６との高さを相対的に移動させて高さを中心差Ｈ２に近接させるようにしている。
【００３１】
したがって、傾斜面３８と傾斜面４８との間には所定の間隔Ｓが確保された状態となり、トンネル１８同士の接続距離は変化せず、接続工の簡略化及び安全性の確保が可能となる。
【００３２】
図４は、図３の状態から拡幅施工を行わず掘進しており、図３の状態と変化は生じていない。
【００３３】
図５は、図４の状態よりも拡幅した状態となっている。
【００３４】
この場合、図１３（Ｂ）と同様に、上部側のシールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６間の距離を図４の状態から広げると共に、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６との高さを相対的に移動させて高さを近接させるようにしている。
【００３５】
したがって、傾斜面３８と傾斜面４８との間には所定の間隔Ｓが確保された状態となる。
【００３６】
図６は、図５の状態よりもさらに拡幅した状態となっている。
【００３７】
この場合、図１３（Ｃ）に示すように、上部側のシールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６間の距離Ｌ１から距離Ｌ３分広げると共に、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６との高さを相対的に移動させて高さを中心差Ｈ３になるように移動させるようにしている。
【００３８】
したがって、傾斜面３８と傾斜面４８との間には所定の間隔Ｓが確保された状態となる。
【００３９】
図７は、図６の状態よりもさらに拡幅した状態となっている。
【００４０】
この場合、図１３（Ｄ）に示すように、上部側のシールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６間の距離Ｌ１から距離Ｌ４分広げると共に、シールド掘進機１２、１４とシールド掘進機１６との高さを相対的に移動させて高さを中心差Ｈ４になるようにしている。
【００４１】
したがって、傾斜面３８と傾斜面４８との間には所定の間隔Ｓが確保された状態となる。
【００４２】
次に、このようなトンネルの構築方法の一例について、図１４〜図２２を参照して説明する。
【００４３】
まず、図１４に示すように、大断面のトンネル３０の頂壁部２４形成位置で、４台の下部側のシールド掘進機１６を所定間隔、上部側のシールド掘進機１２、１４相当の間隔をあけて掘進させ手下部側の４本のトンネル１８（図１５参照）を形成する。
【００４４】
次に、図１５に示すように、下部側の４本のトンネル１８間で、互いの傾斜面３８、４８を平行に所定間隔をもって対向させた状態で上部側の中間部のシールド掘進機１２を掘進させて上部側の中間部のトンネル１８を下部側のトンネル１８（図１６参照）に隣接させて形成する。
【００４５】
次いで、図１６に示すように、上部側の端部のシールド掘進機１４を、その傾斜面３８が下部側のトンネル１８の傾斜面４８と平行に所定間隔で対向させて掘進し、両端部のトンネル１８（図１７参照）を形成する。
【００４６】
次に、図１７に示すように、上部側のトンネル１８内から土留工を行って、下方の地山２０内に土留壁２２を構築すると共に、仮設支持杭５０を施す。
【００４７】
次いで、図１８に示すように、トンネル１８内から各トンネル１８の隣接部付近の地盤改良を行って止水処理を施した後、各トンネル１８内からトンネル１８間の地山を掘削して各トンネル１８の接続工を行う。
【００４８】
次に、各トンネル１８に連続する配筋を行った後、コンクリートを打設して頂壁部２４を構築する。
【００４９】
次いで、図２０に示すように、頂壁部２４下方の地山２０を掘削して、トンネル１８を形成している余分な鋼殻を撤去する。
【００５０】
次に、図２１に示すように、配筋を行って、コンクリートを打設して側壁部２６、底壁部２８及び中壁部５２を構築する。
【００５１】
そして、図２２に示すように、仮設支持杭５０を撤去すれば、大断面のトンネル３０の施工が完了することとなり、このような工程を繰り返しながら、その都度、必要に応じてシールド掘進機１２、１４、１６により拡縮施工を行っていけば、簡略な接続工により安全に拡縮変断面トンネルを構築することが可能となる。
【００５２】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【００５３】
例えば、前記実施の形態では、シールド掘進機により形成した複数のトンネルを連結して大断面のトンネルの頂壁部を構築し、トンネル内より下方の地山に土留壁を構築して頂壁部下方の地山を掘削して大断面のトンネルを構築する場合について説明したが、この例に限らず、各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向での拡縮変断面トンネルを構築した後、水平方向及び垂直方向での拡幅断面トンネルに囲まれた地山を掘削して断面の大きなトンネルを構築することで、水平方向及び垂直方向で拡縮したトンネルに囲まれた閉断面の拡縮変断面トンネルを容易に形成することができる。
【００５４】
また、前記実施の形態では、隣接するシールド掘進機の対向面である両側壁または一側壁全体を傾斜面として形成したが、その一部のみを傾斜面として形成することも可能である。
【００５５】
さらに、本実施の形態では９台のシールド掘進機により拡幅変断面を構築するようにしているが、この例に限らず、少なくとも２台のシールド掘進機にて少なくとも２本のトンネルを隣接して構築する場合に適用可能である。
【００５６】
また、各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方での拡縮変断面トンネルを構築可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態にかかるトンネルの構築方法により構築した拡縮変断面トンネルの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１のV−V線に沿う断面図である。
【図６】図１のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図１のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】上部側の中間部のシールド掘進機の正面図である。
【図９】図８の背面図である。
【図１０】図８及び図９の縦断面図である。
【図１１】上部側の端部のシールド掘進機の正面図である。
【図１２】図１１の背面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ最小掘削幅から最大掘削幅に至る拡幅施工状態を示す説明図である。
【図１４】本実施の形態のトンネルの構築方法において、下部側のシールド掘進機により掘進する状態を示す断面図である。
【図１５】図１４の掘進終了後、上部側の中間部のシールド掘進機により掘進する状態を示す断面図である。
【図１６】図１５の掘進終了後、上部側の端部のシールド掘進機により掘進する状態を示す断面図である。
【図１７】図１６の状態から土留工及び仮設支持杭工を行う状態を示す断面図である。
【図１８】図１７の状態からトンネルの接続工を行う状態を示す断面図である。
【図１９】図１８の状態から頂壁部構築工を行う状態を示す断面図である。
【図２０】図１９の状態から頂壁部下部の内部掘削工を行う状態を示す断面図である。
【図２１】図２０の状態から側壁部、底壁部及び中壁部構築工を行う状態を示す断面図である。
【図２２】図２１の状態から仮設支持杭撤去工を行う状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０拡縮変断面トンネル
１２、１４、１６シールド掘進機
１８トンネル
２０地山
２２土留壁
２４頂壁部
２６側壁部
２８底壁部
３０大断面のトンネル
３８、４８傾斜面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２台のシールド掘進機にて少なくとも２本のトンネルを隣接して構築し、各トンネル間の地山を掘削してトンネル同士を接続するトンネルの構築方法であって、
前記各シールド掘進機は、隣り合うシールド掘進機との対向面がほぼ平行な傾斜面として形成され、
前記各トンネルは、前記各シールド掘進機を前記傾斜面に沿って相対的に移動させることにより拡縮変断面トンネルを構築可能としたことを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方での拡縮変断面トンネルを構築可能とすることを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記各シールド掘進機により、水平方向での拡縮変断面トンネルを構築した後、
トンネル内から下方の地山内に土留壁を構築し、前記トンネル及び土留壁に囲まれた地山を掘削して断面の大きなトンネルを構築することを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記各シールド掘進機により、水平方向及び垂直方向での拡縮変断面トンネルを構築した後、
水平方向及び垂直方向での拡縮変断面トンネルに囲まれた地山を掘削して断面の大きなトンネルを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】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記シールド掘進機は、両側面が傾斜面として形成されていることを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記シールド掘進機は、一側面が傾斜面として形成されていることを特徴とするトンネルの構築方法。

【図１】