トンネルの覆工構造
【課題】並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を築造する際に、各トンネルにおいて使用されるトンネルの覆工構造を提供すること。
【解決手段】複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、隣りに位置する他のトンネルに面する部位に開口部１０ａを有する覆工本体ＬＡと、開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えており、蓋部材ＬＢが、ボルト・ナットにより覆工本体ＬＡに着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【解決手段】複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、隣りに位置する他のトンネルに面する部位に開口部１０ａを有する覆工本体ＬＡと、開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えており、蓋部材ＬＢが、ボルト・ナットにより覆工本体ＬＡに着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
並設された複数本のトンネルを利用して築造した地下構造物が特許文献１に記載されている。この地下構造物は、その横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルを縦横に並べて構築し、その後、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成することにより築造される。なお、複数のトンネルは、時間差をもって順次に構築され、後行のトンネルは、先行のトンネルの隣りに構築される。また、各トンネルは、推進工法またはシールド工法により構築される。
【０００３】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の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、函体の先端には、刃口や掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、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。一方、シールド工法とは、トンネル切羽に設置された掘進機で地山を掘削するとともに、掘進機の内部でトンネルの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とって自ら掘進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報（段落００２２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を築造する際に、各トンネルにおいて用いられるトンネルの覆工構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために創案された本発明に係るトンネルの覆工構造は、複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、隣りに位置する他の前記トンネルに面する部位に開口部を有する覆工本体と、前記開口部を塞ぐ蓋部材とを備えており、前記蓋部材が、ボルト・ナットにより前記覆工本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を築造する際に、各トンネルがこの覆工構造を備えていると、各トンネルにおいて覆工本体から蓋部材を取り外すだけで、隣り合うトンネル間を連通させることができる。
【０００８】
なお、例えば、前記覆工本体が、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁と、当該複数の主桁を取り囲むように配置されたスキンプレートとを備えている場合には、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間に前記蓋部材を配置するとよい。このようにすると、主桁を利用して蓋部材を固定することができ、また、蓋部材を取り外した後も各トンネルの主桁が残存することになるので、覆工の剛性の低下を防ぐことができる。
【０００９】
前記蓋部材は、前記開口部に対応する平面形状に成形された外面板と、前記外面板に接合された一対の取付板とを備えるものを使用するとよい。この場合、前記一対の取付板は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間にちょうど納まるような間隔をもって対峙させ、前記各取付板を、前記主桁に対して着脱可能に取り付けるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトンネルの覆工構造によると、並設された複数本のトンネルを利用する形態の地下構造物を、簡易かつ迅速に築造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を示す斜視図、（ｂ）は蓋部材を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を構成する函体を示す分解斜視図である。
【図４】地下構造物の築造手順を示す断面図であって、（ａ）および（ｂ）はトンネル構築工程を説明する図、（ｃ）は内周部構築工程を説明する図、（ｄ）は覆工撤去工程を説明する図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、トンネル連通工程を説明するための断面図、（ｃ）および（ｄ）は内周部構築工程を説明するための断面図である。
【図６】隣り合うトンネル間に鉄筋を配置した状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第一の変形例を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第二の変形例を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第三の変形例を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第四の変形例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第五の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
＜地下構造物の構成＞
本実施形態に係る地下構造物Ｕは、図１に示すように、その横断面の全てを包含するように並設された複数本（本実施形態では六本）のトンネルＴ，Ｔ，…を利用して築造したものであり、周辺地盤Ｇに面する外周部１と、この外周部１の内周に沿って形成された内周部２とを備えている。なお、図１では、その左半分において内周部２（コンクリート２Ｃおよび鉄筋枠２Ｒ）の図示を省略している。
【００１４】
ここで、地下構造物Ｕの横断面は矩形を呈しており、各トンネルＴの横断面も矩形を呈している。また、複数のトンネルＴ，Ｔ，…は、同一の横断面形状を有しており、かつ、複数のトンネルＴ，Ｔ，…の横断面の面積の合計と地下構造物Ｕの横断面の面積とがおおよそ等しくなっている。
【００１５】
まず、各トンネルＴの施工時の覆工Ｌ（覆工構造）について詳細に説明する。ここで、各トンネルＴは、推進工法またはシールド工法により構築することができるが、本実施形態では、推進工法により構築する場合を例示する。なお、トンネルＴの施工時の覆工Ｌには、周辺地盤Ｇに面していて、かつ、地下構造物Ｕの完成後も残置される覆工Ｌ１と、内周部２の内空側に露出し、かつ、完成前に撤去される覆工Ｌ２とがある。なお、以下の説明では、残置される覆工Ｌ１を「残置覆工Ｌ１」と称し、撤去される覆工Ｌ２を「撤去覆工Ｌ２」と称することがある。
【００１６】
各トンネルＴの施工時の覆工Ｌは、図２の（ａ）に示すように、複数の開口部１０ａ，１０ａ，…を有する覆工本体ＬＡと、各開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えている。なお、各トンネルＴの覆工本体ＬＡにおいて、各開口部１０ａは、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に形成されている。つまり、トンネルＴを構築する際に用いられる覆工構造は、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に開口部１０ａを有する覆工本体ＬＡと、開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えている、といえる。
【００１７】
また、本実施形態においては、覆工本体ＬＡは、トンネル軸方向に連設された複数の函体１０，１０，…を含んで構成されている。
【００１８】
函体１０は、図３にも示すように、角筒状に形成されたスキンプレート１１と、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁１２，１２，…と、隣り合う主桁１２，１２間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の縦リブ１３，１３，…とを含んで構成されている。
【００１９】
スキンプレート１１は、複数の枠状の主桁１２，１２，…を取り囲むように配置されていて、全体として角筒状を呈しているが（図２の（ａ）参照）、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に開口部１０ａが形成されている。また、図３に示すように、スキンプレート１１は、例えば、複数枚の鋼製の板材１１ａを溶接により接合することにより形成することができる。なお、図５の（ｂ）に示すように、開口部１０ａは、少なくともその一部が内周部２となる領域に掛かるように形成されている。
【００２０】
主桁１２は、図３に示すように、トンネルＴの横断面内においてスキンプレート１１の内面に沿って枠状に配置された四枚の鋼製の板材１２ａ，１２ａ，…からなる。各板材１２ａは、隣接する他の板材１２ａに溶接されるとともに、スキンプレート１１の内周面に溶接される。なお、主桁１２の構成は、図示のものに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、板材１２ａに替えて角形鋼管やＩ型鋼などを利用してもよい。
【００２１】
縦リブ１３は、主として掘進機Ｋ（図４の（ａ）参照）の推進ジャッキの推力を支持し、あるいは、図示せぬ坑口に設置された元押しジャッキの推力を掘進機Ｋ（図４の（ａ）参照）に伝達するためのものであり、スキンプレート１１の内周面に溶接により接合された鋼製の板材からなる。なお、縦リブ１３の長手方向の端部は、主桁１２の側面に溶接により接合されている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、函体１０を鋼製の部材で構成したが、この他、球状黒鉛鋳鉄製の部材で構成してもよく、さらには、鉄筋コンクリート製の部材で構成してもよい。また、図示は省略するが、複数のセグメントを組み合わせて函体１０を構成してもよい。なお、この場合には、残置覆工Ｌ１と撤去覆工Ｌ２（図１参照）との境界部分にセグメントの継手（継ぎ目）を位置させると、後記する覆工撤去工程を簡易迅速に行うことが可能となる。
【００２３】
図２の（ａ）および（ｂ）に示す蓋部材ＬＢは、矩形形状を呈する外面板１５と、この外面板１５の内面（覆工本体ＬＡの内空側の面）に対向して配置された一対の取付板１６，１６と、一対の取付板１６，１６間に対向して配置された一対の補強リブ１７，１７とを備えて構成されていて、覆工本体ＬＡに着脱可能に取り付けられている。
【００２４】
外面板１５は、覆工本体ＬＡ（すなわち、函体１０）の開口部１０ａと同じ平面形状に成形されていて、覆工本体ＬＡの外面（すなわち、スキンプレート１１）と面一に配置される。
【００２５】
一対の取付板１６，１６は、トンネル軸方向に隣り合う主桁１２，１２間にちょうど納まるような間隔をもって対峙しており、それぞれボルト・ナットによって主桁１２に着脱可能に固定されている。
【００２６】
なお、外面板１５、一対の取付板１６，１６および一対の補強リブ１７，１７は、鋼製の板材からなり、溶接によって互いに接合されている。
【００２７】
次に、図１を参照して、地下構造物Ｕを構成する外周部１および内周部２について詳細に説明する。なお、以下の説明において、トンネル横断方向とは、図１において左右方向または上下方向を意味する。
【００２８】
外周部１は、角筒状の外殻を形成するように配置された複数の残置覆工Ｌ１，Ｌ１，…を含んで構成されていて、内周部２とともに本設構造体を形成している。つまり、各トンネルＴの断面矩形枠状の覆工Ｌのうち、周辺地盤Ｇに面する断面略Ｌ字状または断面略一文字状の残置覆工Ｌ１によって本設構造体の一部として機能する外周部１が構成されている。また、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１は、ボルト・ナットからなる継手Ｊ１を介して互いに連結されている。このようにすると、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が強固に一体化されることになるので、外周部１の剛性を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、外周部１と内周部２とを一体にすべく、残置覆工Ｌ１の主桁１２および縦リブ１３をコンクリート２Ｃに埋設している。なお、スキンプレート１１の内面に図示せぬスタッドジベル等を配置して、外周部１と内周部２との結合強度を増強してもよい。
【００３０】
内周部２は、トンネル軸方向（図１において紙面垂直方向）に間隔をあけて配置された複数の鉄筋枠２Ｒ，２Ｒ，…（図６参照）と、外周部１の内周に沿って打設されたコンクリート２Ｃとを含んで構成されていて、本実施形態では、頂版２１、底版２２および側壁２３を備えている。
【００３１】
鉄筋枠２Ｒは、外周部１の内周に沿って枠状に組まれた複数の鉄筋２４，２４，…から構成されており、そのうちの少なくとも一本の鉄筋２４がトンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐように配置されている（図５の（ｃ）参照）。このようにすると、鉄筋２４の補強効果によって内周部２の剛性が向上し、さらには、隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が鉄筋２４を介して互いに連結されることになるので、外周部１の剛性も向上することとなる。なお、本実施形態では、隣り合う残置覆工Ｌ１,Ｌ１を連結する継手Ｊ１よりも内空側（すなわち、内周部２の内周側）に鉄筋枠２Ｒを配置したが、鉄筋枠２Ｒの位置や個数はこれに限定されることはなく、作用する荷重の大きさ等に応じて適宜変更しても差し支えない。また、鉄筋枠２Ｒにおいて、各鉄筋２４の端部は、隣接する他の鉄筋２４と重複（ラップ）させることが望ましい。
【００３２】
コンクリート２Ｃは、各残置覆工Ｌ１の内周部分に加えて、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐように打設されている（図５の（ｄ）参照）。なお、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が一体になるように、コンクリート２Ｃの打継ぎ目を残置覆工Ｌ１，Ｌ１間の境界部分（継ぎ目部分）とずらした位置に設けるのが望ましい。このようにすると、複数のトンネルＴ，Ｔ，…を並設したときに生じる残置覆工Ｌ１，Ｌ１間の隙間をコンクリート２Ｃで塞ぐことができるので、内周部２の内空側への地下水等の浸入を防止することができる。なお、コンクリート２Ｃの配合および強度は、施工性（流動性）や土被り、さらには内周部２が負担すべき荷重の大きさ等を考慮して適宜設定すればよい。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、外周部１となる残置覆工Ｌ１が鋼製の部材で構成されており、かつ、内周部２がコンクリート２Ｃを含んで構成されていることから、コンクリート外周部１と内周部２とによって所謂オープンサンドイッチ構造が形成されることになる。これにより、内周部２を構成するコンクリート２Ｃの厚さを小さくすることができ、また、外周部１のない単純な鉄筋コンクリート構造に比べ鉄筋量を大幅に低減することができる。
【００３４】
以上説明したように、この地下構造物Ｕは、各トンネルＴの覆工Ｌを利用して形成した外周部１と、その内周に沿って形成した内周部２との二層構造になっているので、内周部２の厚さや強度を適宜調節することで、完成後に外周部１が負担すべき荷重を小さくすることができる。つまり、各トンネルＴは、その施工時に必要な覆工Ｌの厚さを備えていればよく、したがって、各トンネルＴの覆工Ｌが必要以上に重厚になることがない。
【００３５】
＜地下構造物の築造方法＞
次に、地下構造物Ｕの築造方法を説明する。図４に示すように、この地下構造物Ｕの構築方法は、地下構造物Ｕの横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルＴ，Ｔ，…を並設し（図４の（ａ）および（ｂ）参照）、各トンネルＴの周辺地盤Ｇに面する覆工Ｌ１に沿って内周部２を構築した後に（図４の（ｃ）参照）、各トンネルＴにおいて内周部２の内空側に露出している覆工Ｌ２を撤去するものである（図４の（ｄ）参照）。
【００３６】
より詳細には、この地下構造物Ｕの築造方法は、以下に説明するトンネル構築工程、トンネル連通工程、内周部構築工程および覆工撤去工程を含んでいる。
【００３７】
トンネル構築工程は、築造すべき地下構造物Ｕの横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルＴ，Ｔ，…を並設する工程である（図４の（ａ）および（ｂ）参照）。つまり、トンネル構築工程は、地下構造物Ｕが構築される領域を均等に分割してなる複数の小領域のそれぞれにトンネルＴを構築する工程であり、総てのトンネルＴの構築が完了した時点で、地下構造物Ｕが構築される領域の掘削と支保とが完了する。
【００３８】
複数のトンネルＴ，Ｔ，…を施工順にトンネルＴ１〜Ｔ６と称してトンネル構築工程をより具体的に説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、築造すべき地下構造物Ｕの下部中央の小領域に基準となる一本目のトンネルＴ１を構築したうえで、この一本目のトンネルＴ１の横隣りの小領域に、一本目のトンネルＴ１をガイドにして二本目のトンネルＴ２および三本目のトンネルＴ３を構築する。続いて、図４の（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１の縦（上）隣りの小領域にこれをガイドにして四本目のトンネルＴ４を構築し、さらに、トンネルＴ２およびトンネルＴ４に隣接する小領域にこれらをガイドにして五本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３およびトンネルＴ４に隣接する小領域にこれらをガイドにして六本目のトンネル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。
【００３９】
各トンネルＴは、複数の函体１０，１０，…（図２の（ａ）参照）を図示せぬ坑口から順次押し出す（押し込む）ことにより構築される。なお、トンネルＴの施工中は、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函体１０，１０は、図示せぬボルト・ナット等を用いて互いに連結するとよい。
【００４０】
なお、図４の（ａ）に示す掘進機Ｋは、その後方にある函体１０に反力をとって自ら掘進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、函体１０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。掘進機Ｋのカッターヘッドとしては、例えば、放射状に配置されたカッタースポークＫ１，Ｋ１，…と、四隅に設けられたコーナーカッターＫ２，Ｋ２，…とを備えるものを採用することができる。なお、カッタースポークＫ１は、半径方向に伸縮可能に構成されている。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。例えば、図示は省略するが、略菱形を呈する二つの揺動カッターを備えるカッターヘッドを採用してもよい。この場合、揺動カッターは、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
【００４１】
トンネル連通工程は、図５の（ｂ）に示すように、各トンネルＴの覆工Ｌの適所に開口部１０ａを形成してトンネル横断方向に隣り合うトンネルＴ，Ｔを連通させる工程であり、より具体的には、各トンネルＴにおいて、各主桁１２を残しつつ覆工本体ＬＡ（すなわち、函体１０）から蓋部材ＬＢ（図５の（ａ）参照）を取り外して開口部１０ａを形成することにより、上下あるいは左右に隣り合うトンネルＴ，Ｔを連通させる工程である。このように主桁１２，１２，…を残置させつつ隣り合うトンネルＴ，Ｔ間を連通させると、覆工Ｌの剛性の低下を最小限に抑えることができる。なお、トンネル連通工程は、好適には、トンネル構築工程が完了した時点で行われるが、トンネル構築工程を行っている最中に行ってもよい。また、必要に応じて、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌをボルト・ナットからなる継手Ｊ１を介して連結する。また、例えば、地下水圧が高い場合には、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌの目地部分Ａ（図４の（ｂ）参照）に、止水注入を施したうえで、トンネルＴ，Ｔ間を連通させるとよい。
【００４２】
内周部構築工程は、図４の（ｃ）に示すように、各トンネルＴの周辺地盤Ｇに面する残置覆工Ｌ１に沿って内周部２（頂版２１、底版２２および側壁２３）を構築する工程であり、コンクリート２Ｃが打設される領域に鉄筋枠２Ｒを配置する配筋工程と、コンクリート２Ｃを打設するコンクリート打設工程とを含んでいる。
【００４３】
ここで、配筋工程には、図５の（ｃ）に示すように、鉄筋枠２Ｒを構成する複数の鉄筋２４，２４，…のうち、少なくとも一本の鉄筋２４を覆工Ｌの開口部１０ａに挿通する工程が含まれている。つまり、図６にも示すように、配筋工程には、各トンネルＴの覆工Ｌに設けた開口部１０ａ（すなわち、トンネル軸方向に隣り合う主桁１２，１２の間）に鉄筋２４を挿通する工程が含まれている。
【００４４】
また、コンクリート打設工程においては、図５の（ｄ）に示すように、各トンネルＴの残置覆工Ｌ１の内周側に加えて、トンネル横断方向（図では左右方向）に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐようにコンクリート２Ｃを打設する。なお、残置覆工Ｌ１の主桁１２および縦リブ１３は、コンクリート２Ｃの内部に埋設される。また、コンクリート２Ｃを打設する際には、その内空側に型枠や型枠支保工を設置する必要があるが、周辺地盤Ｇ側については、外周部１（より詳細には、スキンプレート１１）がそのまま型枠になることから、施工性がよい。
【００４５】
なお、配筋工程およびコンクリート打設工程は、例えば、内周部２の部位（図１に示す頂版２１、底版２２および側壁２３等）ごとに数次に分けて行ってもよい。
【００４６】
覆工撤去工程は、各トンネルＴの内周部２の内空側に露出している覆工（撤去覆工）Ｌ２を撤去する工程であり、コンクリート２Ｃが所定の強度に達した段階で行われる。本実施形態では、覆工Ｌが鋼製の函体１０を備えて構成されていることから、例えば、ガス切断等を採用することができる。なお、撤去覆工Ｌ２を切除する際には、土圧等に耐え得る本設構造体としての外周部１と内周部２とが完成しているので、支保工を設ける必要はない。
【００４７】
そして、覆工撤去工程が完了すると、図４の（ｄ）に示すように、外周部１と内周部２とを備える地下構造物Ｕが築造されることになる。
【００４８】
以上のような施工手順で地下構造物Ｕを築造すると、内周部２の構築が完了するまで、各トンネルＴを閉断面のままにしておくことができるので（図４の（ｃ）参照）、各トンネルＴの覆工Ｌを必要以上に重厚にしておく必要がない。すなわち、各トンネルＴの撤去覆工Ｌ２を除去した後に内周部２を構築するという施工手順を採用する場合には、内周部２が構築されるまでは、開断面となった各トンネルＴで（すなわち、残置覆工Ｌ１のみで）周辺地盤Ｇを支保しなければならないので、少なくとも残置覆工Ｌ１を重厚にしておく必要があるが、内周部２の構築後に撤去覆工Ｌ２を除去するという施工手順を採用する本実施形態の築造方法によれば、各トンネルＴの覆工Ｌは、トンネルＴが閉断面である場合に必要な厚さを備えていればよく、したがって、各トンネルＴの覆工Ｌが必要以上に重厚になることがない。
【００４９】
＜地下構造物の第一の変形例＞
なお、前記した地下構造物Ｕの構成や築造方法は適宜変更しても差し支えない。例えば、前記した実施形態においては、隣り合う覆工Ｌ，Ｌの外周面同士が実質的に接するように各トンネルＴを構築した場合を例示したが（図１参照）、図７に示すように、各トンネルＴを構築する際に、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌ間に隙間Ｓが形成されることを許容してもよい。この場合、隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１は、隙間Ｓにコマ材Ｓ１を挿入したうえで、長ボルトとナットからなる継手Ｊ２を介して連結するとよい。なお、図７は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００５０】
隣り合うトンネルＴ，Ｔ間に隙間Ｓが形成されることを許容する場合には、一方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雄型のカバー１８Ａを設けるとともに、他方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雌型のカバー１８Ｂを設けて、トンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うとよい。ここで、雄型のカバー１８Ａは、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に取り付けられていて、その先端部分が雌型のカバー１８Ｂ側に突出している。雌型のカバー１８Ｂも、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に取り付けられていて、その先端部分が雄型のカバー１８Ａ側に突出しているが、その先端部分には、雄型のカバー１８Ａが挿入される断面Ｃ字形状の嵌合部１８１が形成されている。なお、各カバー１８Ａ，１８Ｂは、トンネル軸方向（紙面垂直方向）に連続している。このようにしてトンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うと、トンネルＴ，Ｔ間の止水がより確実なものになる。また、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に雄型のカバー１８Ａおよび雌型のカバー１８Ｂを設けると、残置覆工Ｌ１，Ｌ１間においても、コンクリート２Ｃの厚さを確実に確保できるようになる。
【００５１】
＜地下構造物の第二の変形例＞
また、前記した実施形態においては、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１をボルト・ナットからなる継手Ｊ１（図１参照）を介して連結した場合を例示したが、この他、例えば図８に示すように、一方の残置覆工Ｌ１に設けたガイド溝Ｄに他方の残置覆工Ｌ１に設けた突条Ｐを遊嵌させてなる継手Ｊ３を介して連結してもよい。なお、図８は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００５２】
つまり、各トンネルＴの覆工Ｌとなる函体１０’に、トンネル軸方向に沿ってガイド溝Ｄおよび突条Ｐの両方または一方を設けておき、先行して構築されたトンネルＴに沿って後行のトンネルＴとなる函体１０’を押し出す際に、ガイド溝Ｄと突条Ｐとを遊嵌させることによって、これらを連結してもよい。
【００５３】
ここで、ガイド溝Ｄは、幅狭部Ｄ１と幅広部Ｄ２とを備える断面Ｔ字形状の溝（いわゆるＴ溝）であり、隣接する他のトンネルＴ側に開口している。
【００５４】
また、突条Ｐは、ウェブＰ１の幅（厚さ）がガイド溝Ｄの幅狭部Ｄ１の幅（すなわち、ガイド溝Ｄの開口幅）よりも小さくなっており、かつ、頭部Ｐ２の断面積がガイド溝Ｄの幅広部Ｄ２の断面積よりも小さくなっているので、上下左右に動き得るクリアランスをもってガイド溝Ｄの内部に入り込む。
【００５５】
そして、このような函体１０’を利用して各トンネルＴを構成すると、先行するトンネルＴが蛇行し、あるいは捩れている場合や、後行のトンネルＴの掘進機Ｋ（図４の（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の連結部分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できる。
【００５６】
つまり、後行のトンネルＴとなる函体１０’（以下、「後行の函体１０’」という）を先行のトンネルＴに沿って押し出す際には、後行の函体１０’の突条Ｐは、先行トンネルＴを構成する函体１０’のガイド溝Ｄの内部にトンネル軸方向から挿入されことになるが、この突条Ｐがガイド溝Ｄ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、突条Ｐとガイド溝Ｄ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、後行の函体１０’をスムーズに押し出すことが可能となる。
【００５７】
また、このガイド溝Ｄおよび突条Ｐ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、突条Ｐの頭部Ｐ２（すなわち、突条Ｐの突端部分）がガイド溝Ｄの幅狭部Ｄ１の幅よりも大きい幅寸法に成形されているので、隣り合う函体１０’，１０’が必要以上に離間することがなく、その結果、寸法精度の高い地下構造物を構築することが可能となる。
【００５８】
なお、ガイド溝Ｄおよび突条Ｐの構成は、図８に示すものに限定されることはなく、適宜変更しても差し支えない。
【００５９】
＜地下構造物の第三の変形例＞
また、前記した実施形態においては、外周部１が内周部２とともに本設構造体を形成している場合を例示したが、図９に示すように、外周部１’を仮設構造体とし、内周部２’を本設構造体としてもよい。なお、図９は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００６０】
ここで、仮設構造体である外周部１’の構成は、図１に示す外周部１の構成と同様であるので、その詳細な説明は省略するが、外周部１’においては、完成後に負担すべき荷重を考慮する必要がないので、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１を連結しなくともよい。
【００６１】
また、内周部２’は、その外周側に配置された外周鉄筋枠２Ｒ’とその内周側に配置された内周鉄筋枠２Ｒ”とを備えている。なお、外周鉄筋枠２Ｒ’および内周鉄筋枠２Ｒ”を構成する少なくとも一本の鉄筋２４が、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１（トンネルＴ，Ｔ）の境界部分を跨ぐように配置されている。ここで、内周部２’を構成するコンクリート２Ｃ’の厚さや圧縮強度、並びに、外周鉄筋枠２Ｒ’および内周鉄筋枠２Ｒ”の位置や個数、さらには、鉄筋２４の太さ等は、外周部１’が土圧等を負担しないものと仮定して設定すればよい。なお、図９においては、外周部１’の縦リブ１３，１３間にコンクリート２Ｃ’が入り込んでいるが、コンクリート２Ｃ’を打設する前に流動化処理土や貧配合のコンクリートを打設しておいてもよい。
【００６２】
また、外周部１’を仮設構造体とした場合の地下構造物の築造方法は、これを本設構造体とした地下構造物Ｕ（図１参照）の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
＜地下構造物の第四の変形例＞
図１０に示すように、外周部１’を仮設構造体とする場合であって、隣り合うトンネルＴ，Ｔ間に隙間Ｓが形成されることを許容する場合には、一方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雄型のカバー１８Ａを設けるとともに、他方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雌型のカバー１８Ｂを設けて、トンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うとよい。この場合、カバー１８Ａ，１８Ｂと内周部２’との間にはモルタル等の間詰材１８Ｃを充填するとよい。
【００６４】
＜地下構造物の第五の変形例＞
また、外周部１’を仮設構造体とする場合には、各トンネルＴを構築する際に、図１１に示す函体１０”を利用してもよい。この函体１０”は、隣り合う主桁１２，１２間であって内周部２’（図１０参照）の外周側に位置する部位に充填材１９が詰め込まれている。充填材１９としては、例えば、流動化処理土、貧配合のコンクリート、発泡スチロールなどを用いることができる。このようにすると、図１０において、内周部２’となる高品質のコンクリート２Ｃ’が外周部１’に入り込むことがなく、結果として、コスト削減を図ることが可能となる。なお、充填材１９は、地中に押し出す前に工場や現場等において予め函体１０”に打設しておく。
【００６５】
＜その他の変形例＞
前記した実施形態では、地下構造物Ｕの横断面が矩形である場合を例示したが（図１参照）、これに限定されることはなく、例えば、Ｌ字形状、Ｔ字形状、コ字形状、凹形状などであってもよい。また、各トンネルＴの横断面も矩形に限定されることはなく、例えば、角丸四角形や小判形を呈していても差し支えない。
【００６６】
さらに、前記した実施形態では、地下構造物Ｕが構築される領域を均等に分割してなる複数の小領域のそれぞれに同一の寸法・形状を有するトンネルＴを構築したが（図１参照）、必ずしも均等に分割する必要はない。すなわち、複数のトンネルＴ，Ｔ，…の横断面の面積の合計と地下構造物Ｕの横断面の面積とがおおよそ等しくなっていれば、各トンネルの横断面の寸法や形状等は、二種類以上であってもよい。
【００６７】
また、前記した実施形態では、地下構造物Ｕが構築される領域を二段三列に分割した場合を例示したが、領域の分割方式がこれに限定されることがないのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
Ｕ 地下構造物
１ 外周部
２ 内周部
２Ｃ コンクリート
２Ｒ 鉄筋枠
２４ 鉄筋
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ６） トンネル
Ｌ 覆工
ＬＡ 覆工本体
ＬＢ 蓋部材
Ｌ１ 残置覆工（残置される覆工）
Ｌ２ 撤去覆工（撤去される覆工）
１０ 函体
１０ａ 開口部
１１ スキンプレート
１２ 主桁
１３ 縦リブ
１８Ａ，１８Ｂ カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
並設された複数本のトンネルを利用して築造した地下構造物が特許文献１に記載されている。この地下構造物は、その横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルを縦横に並べて構築し、その後、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成することにより築造される。なお、複数のトンネルは、時間差をもって順次に構築され、後行のトンネルは、先行のトンネルの隣りに構築される。また、各トンネルは、推進工法またはシールド工法により構築される。
【０００３】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の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、函体の先端には、刃口や掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、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。一方、シールド工法とは、トンネル切羽に設置された掘進機で地山を掘削するとともに、掘進機の内部でトンネルの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とって自ら掘進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報（段落００２２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を築造する際に、各トンネルにおいて用いられるトンネルの覆工構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために創案された本発明に係るトンネルの覆工構造は、複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、隣りに位置する他の前記トンネルに面する部位に開口部を有する覆工本体と、前記開口部を塞ぐ蓋部材とを備えており、前記蓋部材が、ボルト・ナットにより前記覆工本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を築造する際に、各トンネルがこの覆工構造を備えていると、各トンネルにおいて覆工本体から蓋部材を取り外すだけで、隣り合うトンネル間を連通させることができる。
【０００８】
なお、例えば、前記覆工本体が、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁と、当該複数の主桁を取り囲むように配置されたスキンプレートとを備えている場合には、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間に前記蓋部材を配置するとよい。このようにすると、主桁を利用して蓋部材を固定することができ、また、蓋部材を取り外した後も各トンネルの主桁が残存することになるので、覆工の剛性の低下を防ぐことができる。
【０００９】
前記蓋部材は、前記開口部に対応する平面形状に成形された外面板と、前記外面板に接合された一対の取付板とを備えるものを使用するとよい。この場合、前記一対の取付板は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間にちょうど納まるような間隔をもって対峙させ、前記各取付板を、前記主桁に対して着脱可能に取り付けるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトンネルの覆工構造によると、並設された複数本のトンネルを利用する形態の地下構造物を、簡易かつ迅速に築造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を示す斜視図、（ｂ）は蓋部材を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を構成する函体を示す分解斜視図である。
【図４】地下構造物の築造手順を示す断面図であって、（ａ）および（ｂ）はトンネル構築工程を説明する図、（ｃ）は内周部構築工程を説明する図、（ｄ）は覆工撤去工程を説明する図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、トンネル連通工程を説明するための断面図、（ｃ）および（ｄ）は内周部構築工程を説明するための断面図である。
【図６】隣り合うトンネル間に鉄筋を配置した状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第一の変形例を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第二の変形例を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第三の変形例を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第四の変形例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るトンネルの覆工構造を利用して築造した地下構造物の第五の変形例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
＜地下構造物の構成＞
本実施形態に係る地下構造物Ｕは、図１に示すように、その横断面の全てを包含するように並設された複数本（本実施形態では六本）のトンネルＴ，Ｔ，…を利用して築造したものであり、周辺地盤Ｇに面する外周部１と、この外周部１の内周に沿って形成された内周部２とを備えている。なお、図１では、その左半分において内周部２（コンクリート２Ｃおよび鉄筋枠２Ｒ）の図示を省略している。
【００１４】
ここで、地下構造物Ｕの横断面は矩形を呈しており、各トンネルＴの横断面も矩形を呈している。また、複数のトンネルＴ，Ｔ，…は、同一の横断面形状を有しており、かつ、複数のトンネルＴ，Ｔ，…の横断面の面積の合計と地下構造物Ｕの横断面の面積とがおおよそ等しくなっている。
【００１５】
まず、各トンネルＴの施工時の覆工Ｌ（覆工構造）について詳細に説明する。ここで、各トンネルＴは、推進工法またはシールド工法により構築することができるが、本実施形態では、推進工法により構築する場合を例示する。なお、トンネルＴの施工時の覆工Ｌには、周辺地盤Ｇに面していて、かつ、地下構造物Ｕの完成後も残置される覆工Ｌ１と、内周部２の内空側に露出し、かつ、完成前に撤去される覆工Ｌ２とがある。なお、以下の説明では、残置される覆工Ｌ１を「残置覆工Ｌ１」と称し、撤去される覆工Ｌ２を「撤去覆工Ｌ２」と称することがある。
【００１６】
各トンネルＴの施工時の覆工Ｌは、図２の（ａ）に示すように、複数の開口部１０ａ，１０ａ，…を有する覆工本体ＬＡと、各開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えている。なお、各トンネルＴの覆工本体ＬＡにおいて、各開口部１０ａは、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に形成されている。つまり、トンネルＴを構築する際に用いられる覆工構造は、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に開口部１０ａを有する覆工本体ＬＡと、開口部１０ａを塞ぐ蓋部材ＬＢとを備えている、といえる。
【００１７】
また、本実施形態においては、覆工本体ＬＡは、トンネル軸方向に連設された複数の函体１０，１０，…を含んで構成されている。
【００１８】
函体１０は、図３にも示すように、角筒状に形成されたスキンプレート１１と、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁１２，１２，…と、隣り合う主桁１２，１２間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の縦リブ１３，１３，…とを含んで構成されている。
【００１９】
スキンプレート１１は、複数の枠状の主桁１２，１２，…を取り囲むように配置されていて、全体として角筒状を呈しているが（図２の（ａ）参照）、隣りに位置する他のトンネルＴに面する部位に開口部１０ａが形成されている。また、図３に示すように、スキンプレート１１は、例えば、複数枚の鋼製の板材１１ａを溶接により接合することにより形成することができる。なお、図５の（ｂ）に示すように、開口部１０ａは、少なくともその一部が内周部２となる領域に掛かるように形成されている。
【００２０】
主桁１２は、図３に示すように、トンネルＴの横断面内においてスキンプレート１１の内面に沿って枠状に配置された四枚の鋼製の板材１２ａ，１２ａ，…からなる。各板材１２ａは、隣接する他の板材１２ａに溶接されるとともに、スキンプレート１１の内周面に溶接される。なお、主桁１２の構成は、図示のものに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、板材１２ａに替えて角形鋼管やＩ型鋼などを利用してもよい。
【００２１】
縦リブ１３は、主として掘進機Ｋ（図４の（ａ）参照）の推進ジャッキの推力を支持し、あるいは、図示せぬ坑口に設置された元押しジャッキの推力を掘進機Ｋ（図４の（ａ）参照）に伝達するためのものであり、スキンプレート１１の内周面に溶接により接合された鋼製の板材からなる。なお、縦リブ１３の長手方向の端部は、主桁１２の側面に溶接により接合されている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、函体１０を鋼製の部材で構成したが、この他、球状黒鉛鋳鉄製の部材で構成してもよく、さらには、鉄筋コンクリート製の部材で構成してもよい。また、図示は省略するが、複数のセグメントを組み合わせて函体１０を構成してもよい。なお、この場合には、残置覆工Ｌ１と撤去覆工Ｌ２（図１参照）との境界部分にセグメントの継手（継ぎ目）を位置させると、後記する覆工撤去工程を簡易迅速に行うことが可能となる。
【００２３】
図２の（ａ）および（ｂ）に示す蓋部材ＬＢは、矩形形状を呈する外面板１５と、この外面板１５の内面（覆工本体ＬＡの内空側の面）に対向して配置された一対の取付板１６，１６と、一対の取付板１６，１６間に対向して配置された一対の補強リブ１７，１７とを備えて構成されていて、覆工本体ＬＡに着脱可能に取り付けられている。
【００２４】
外面板１５は、覆工本体ＬＡ（すなわち、函体１０）の開口部１０ａと同じ平面形状に成形されていて、覆工本体ＬＡの外面（すなわち、スキンプレート１１）と面一に配置される。
【００２５】
一対の取付板１６，１６は、トンネル軸方向に隣り合う主桁１２，１２間にちょうど納まるような間隔をもって対峙しており、それぞれボルト・ナットによって主桁１２に着脱可能に固定されている。
【００２６】
なお、外面板１５、一対の取付板１６，１６および一対の補強リブ１７，１７は、鋼製の板材からなり、溶接によって互いに接合されている。
【００２７】
次に、図１を参照して、地下構造物Ｕを構成する外周部１および内周部２について詳細に説明する。なお、以下の説明において、トンネル横断方向とは、図１において左右方向または上下方向を意味する。
【００２８】
外周部１は、角筒状の外殻を形成するように配置された複数の残置覆工Ｌ１，Ｌ１，…を含んで構成されていて、内周部２とともに本設構造体を形成している。つまり、各トンネルＴの断面矩形枠状の覆工Ｌのうち、周辺地盤Ｇに面する断面略Ｌ字状または断面略一文字状の残置覆工Ｌ１によって本設構造体の一部として機能する外周部１が構成されている。また、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１は、ボルト・ナットからなる継手Ｊ１を介して互いに連結されている。このようにすると、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が強固に一体化されることになるので、外周部１の剛性を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、外周部１と内周部２とを一体にすべく、残置覆工Ｌ１の主桁１２および縦リブ１３をコンクリート２Ｃに埋設している。なお、スキンプレート１１の内面に図示せぬスタッドジベル等を配置して、外周部１と内周部２との結合強度を増強してもよい。
【００３０】
内周部２は、トンネル軸方向（図１において紙面垂直方向）に間隔をあけて配置された複数の鉄筋枠２Ｒ，２Ｒ，…（図６参照）と、外周部１の内周に沿って打設されたコンクリート２Ｃとを含んで構成されていて、本実施形態では、頂版２１、底版２２および側壁２３を備えている。
【００３１】
鉄筋枠２Ｒは、外周部１の内周に沿って枠状に組まれた複数の鉄筋２４，２４，…から構成されており、そのうちの少なくとも一本の鉄筋２４がトンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐように配置されている（図５の（ｃ）参照）。このようにすると、鉄筋２４の補強効果によって内周部２の剛性が向上し、さらには、隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が鉄筋２４を介して互いに連結されることになるので、外周部１の剛性も向上することとなる。なお、本実施形態では、隣り合う残置覆工Ｌ１,Ｌ１を連結する継手Ｊ１よりも内空側（すなわち、内周部２の内周側）に鉄筋枠２Ｒを配置したが、鉄筋枠２Ｒの位置や個数はこれに限定されることはなく、作用する荷重の大きさ等に応じて適宜変更しても差し支えない。また、鉄筋枠２Ｒにおいて、各鉄筋２４の端部は、隣接する他の鉄筋２４と重複（ラップ）させることが望ましい。
【００３２】
コンクリート２Ｃは、各残置覆工Ｌ１の内周部分に加えて、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐように打設されている（図５の（ｄ）参照）。なお、トンネル横断方向に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１が一体になるように、コンクリート２Ｃの打継ぎ目を残置覆工Ｌ１，Ｌ１間の境界部分（継ぎ目部分）とずらした位置に設けるのが望ましい。このようにすると、複数のトンネルＴ，Ｔ，…を並設したときに生じる残置覆工Ｌ１，Ｌ１間の隙間をコンクリート２Ｃで塞ぐことができるので、内周部２の内空側への地下水等の浸入を防止することができる。なお、コンクリート２Ｃの配合および強度は、施工性（流動性）や土被り、さらには内周部２が負担すべき荷重の大きさ等を考慮して適宜設定すればよい。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、外周部１となる残置覆工Ｌ１が鋼製の部材で構成されており、かつ、内周部２がコンクリート２Ｃを含んで構成されていることから、コンクリート外周部１と内周部２とによって所謂オープンサンドイッチ構造が形成されることになる。これにより、内周部２を構成するコンクリート２Ｃの厚さを小さくすることができ、また、外周部１のない単純な鉄筋コンクリート構造に比べ鉄筋量を大幅に低減することができる。
【００３４】
以上説明したように、この地下構造物Ｕは、各トンネルＴの覆工Ｌを利用して形成した外周部１と、その内周に沿って形成した内周部２との二層構造になっているので、内周部２の厚さや強度を適宜調節することで、完成後に外周部１が負担すべき荷重を小さくすることができる。つまり、各トンネルＴは、その施工時に必要な覆工Ｌの厚さを備えていればよく、したがって、各トンネルＴの覆工Ｌが必要以上に重厚になることがない。
【００３５】
＜地下構造物の築造方法＞
次に、地下構造物Ｕの築造方法を説明する。図４に示すように、この地下構造物Ｕの構築方法は、地下構造物Ｕの横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルＴ，Ｔ，…を並設し（図４の（ａ）および（ｂ）参照）、各トンネルＴの周辺地盤Ｇに面する覆工Ｌ１に沿って内周部２を構築した後に（図４の（ｃ）参照）、各トンネルＴにおいて内周部２の内空側に露出している覆工Ｌ２を撤去するものである（図４の（ｄ）参照）。
【００３６】
より詳細には、この地下構造物Ｕの築造方法は、以下に説明するトンネル構築工程、トンネル連通工程、内周部構築工程および覆工撤去工程を含んでいる。
【００３７】
トンネル構築工程は、築造すべき地下構造物Ｕの横断面の全てを実質的に包含するように複数本のトンネルＴ，Ｔ，…を並設する工程である（図４の（ａ）および（ｂ）参照）。つまり、トンネル構築工程は、地下構造物Ｕが構築される領域を均等に分割してなる複数の小領域のそれぞれにトンネルＴを構築する工程であり、総てのトンネルＴの構築が完了した時点で、地下構造物Ｕが構築される領域の掘削と支保とが完了する。
【００３８】
複数のトンネルＴ，Ｔ，…を施工順にトンネルＴ１〜Ｔ６と称してトンネル構築工程をより具体的に説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、築造すべき地下構造物Ｕの下部中央の小領域に基準となる一本目のトンネルＴ１を構築したうえで、この一本目のトンネルＴ１の横隣りの小領域に、一本目のトンネルＴ１をガイドにして二本目のトンネルＴ２および三本目のトンネルＴ３を構築する。続いて、図４の（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１の縦（上）隣りの小領域にこれをガイドにして四本目のトンネルＴ４を構築し、さらに、トンネルＴ２およびトンネルＴ４に隣接する小領域にこれらをガイドにして五本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３およびトンネルＴ４に隣接する小領域にこれらをガイドにして六本目のトンネル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。
【００３９】
各トンネルＴは、複数の函体１０，１０，…（図２の（ａ）参照）を図示せぬ坑口から順次押し出す（押し込む）ことにより構築される。なお、トンネルＴの施工中は、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函体１０，１０は、図示せぬボルト・ナット等を用いて互いに連結するとよい。
【００４０】
なお、図４の（ａ）に示す掘進機Ｋは、その後方にある函体１０に反力をとって自ら掘進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、函体１０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。掘進機Ｋのカッターヘッドとしては、例えば、放射状に配置されたカッタースポークＫ１，Ｋ１，…と、四隅に設けられたコーナーカッターＫ２，Ｋ２，…とを備えるものを採用することができる。なお、カッタースポークＫ１は、半径方向に伸縮可能に構成されている。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。例えば、図示は省略するが、略菱形を呈する二つの揺動カッターを備えるカッターヘッドを採用してもよい。この場合、揺動カッターは、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
【００４１】
トンネル連通工程は、図５の（ｂ）に示すように、各トンネルＴの覆工Ｌの適所に開口部１０ａを形成してトンネル横断方向に隣り合うトンネルＴ，Ｔを連通させる工程であり、より具体的には、各トンネルＴにおいて、各主桁１２を残しつつ覆工本体ＬＡ（すなわち、函体１０）から蓋部材ＬＢ（図５の（ａ）参照）を取り外して開口部１０ａを形成することにより、上下あるいは左右に隣り合うトンネルＴ，Ｔを連通させる工程である。このように主桁１２，１２，…を残置させつつ隣り合うトンネルＴ，Ｔ間を連通させると、覆工Ｌの剛性の低下を最小限に抑えることができる。なお、トンネル連通工程は、好適には、トンネル構築工程が完了した時点で行われるが、トンネル構築工程を行っている最中に行ってもよい。また、必要に応じて、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌをボルト・ナットからなる継手Ｊ１を介して連結する。また、例えば、地下水圧が高い場合には、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌの目地部分Ａ（図４の（ｂ）参照）に、止水注入を施したうえで、トンネルＴ，Ｔ間を連通させるとよい。
【００４２】
内周部構築工程は、図４の（ｃ）に示すように、各トンネルＴの周辺地盤Ｇに面する残置覆工Ｌ１に沿って内周部２（頂版２１、底版２２および側壁２３）を構築する工程であり、コンクリート２Ｃが打設される領域に鉄筋枠２Ｒを配置する配筋工程と、コンクリート２Ｃを打設するコンクリート打設工程とを含んでいる。
【００４３】
ここで、配筋工程には、図５の（ｃ）に示すように、鉄筋枠２Ｒを構成する複数の鉄筋２４，２４，…のうち、少なくとも一本の鉄筋２４を覆工Ｌの開口部１０ａに挿通する工程が含まれている。つまり、図６にも示すように、配筋工程には、各トンネルＴの覆工Ｌに設けた開口部１０ａ（すなわち、トンネル軸方向に隣り合う主桁１２，１２の間）に鉄筋２４を挿通する工程が含まれている。
【００４４】
また、コンクリート打設工程においては、図５の（ｄ）に示すように、各トンネルＴの残置覆工Ｌ１の内周側に加えて、トンネル横断方向（図では左右方向）に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１の境界部分を跨ぐようにコンクリート２Ｃを打設する。なお、残置覆工Ｌ１の主桁１２および縦リブ１３は、コンクリート２Ｃの内部に埋設される。また、コンクリート２Ｃを打設する際には、その内空側に型枠や型枠支保工を設置する必要があるが、周辺地盤Ｇ側については、外周部１（より詳細には、スキンプレート１１）がそのまま型枠になることから、施工性がよい。
【００４５】
なお、配筋工程およびコンクリート打設工程は、例えば、内周部２の部位（図１に示す頂版２１、底版２２および側壁２３等）ごとに数次に分けて行ってもよい。
【００４６】
覆工撤去工程は、各トンネルＴの内周部２の内空側に露出している覆工（撤去覆工）Ｌ２を撤去する工程であり、コンクリート２Ｃが所定の強度に達した段階で行われる。本実施形態では、覆工Ｌが鋼製の函体１０を備えて構成されていることから、例えば、ガス切断等を採用することができる。なお、撤去覆工Ｌ２を切除する際には、土圧等に耐え得る本設構造体としての外周部１と内周部２とが完成しているので、支保工を設ける必要はない。
【００４７】
そして、覆工撤去工程が完了すると、図４の（ｄ）に示すように、外周部１と内周部２とを備える地下構造物Ｕが築造されることになる。
【００４８】
以上のような施工手順で地下構造物Ｕを築造すると、内周部２の構築が完了するまで、各トンネルＴを閉断面のままにしておくことができるので（図４の（ｃ）参照）、各トンネルＴの覆工Ｌを必要以上に重厚にしておく必要がない。すなわち、各トンネルＴの撤去覆工Ｌ２を除去した後に内周部２を構築するという施工手順を採用する場合には、内周部２が構築されるまでは、開断面となった各トンネルＴで（すなわち、残置覆工Ｌ１のみで）周辺地盤Ｇを支保しなければならないので、少なくとも残置覆工Ｌ１を重厚にしておく必要があるが、内周部２の構築後に撤去覆工Ｌ２を除去するという施工手順を採用する本実施形態の築造方法によれば、各トンネルＴの覆工Ｌは、トンネルＴが閉断面である場合に必要な厚さを備えていればよく、したがって、各トンネルＴの覆工Ｌが必要以上に重厚になることがない。
【００４９】
＜地下構造物の第一の変形例＞
なお、前記した地下構造物Ｕの構成や築造方法は適宜変更しても差し支えない。例えば、前記した実施形態においては、隣り合う覆工Ｌ，Ｌの外周面同士が実質的に接するように各トンネルＴを構築した場合を例示したが（図１参照）、図７に示すように、各トンネルＴを構築する際に、トンネル横断方向に隣り合う覆工Ｌ，Ｌ間に隙間Ｓが形成されることを許容してもよい。この場合、隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１は、隙間Ｓにコマ材Ｓ１を挿入したうえで、長ボルトとナットからなる継手Ｊ２を介して連結するとよい。なお、図７は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００５０】
隣り合うトンネルＴ，Ｔ間に隙間Ｓが形成されることを許容する場合には、一方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雄型のカバー１８Ａを設けるとともに、他方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雌型のカバー１８Ｂを設けて、トンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うとよい。ここで、雄型のカバー１８Ａは、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に取り付けられていて、その先端部分が雌型のカバー１８Ｂ側に突出している。雌型のカバー１８Ｂも、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に取り付けられていて、その先端部分が雄型のカバー１８Ａ側に突出しているが、その先端部分には、雄型のカバー１８Ａが挿入される断面Ｃ字形状の嵌合部１８１が形成されている。なお、各カバー１８Ａ，１８Ｂは、トンネル軸方向（紙面垂直方向）に連続している。このようにしてトンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うと、トンネルＴ，Ｔ間の止水がより確実なものになる。また、残置覆工Ｌ１の周辺地盤Ｇに面する部位に雄型のカバー１８Ａおよび雌型のカバー１８Ｂを設けると、残置覆工Ｌ１，Ｌ１間においても、コンクリート２Ｃの厚さを確実に確保できるようになる。
【００５１】
＜地下構造物の第二の変形例＞
また、前記した実施形態においては、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１をボルト・ナットからなる継手Ｊ１（図１参照）を介して連結した場合を例示したが、この他、例えば図８に示すように、一方の残置覆工Ｌ１に設けたガイド溝Ｄに他方の残置覆工Ｌ１に設けた突条Ｐを遊嵌させてなる継手Ｊ３を介して連結してもよい。なお、図８は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００５２】
つまり、各トンネルＴの覆工Ｌとなる函体１０’に、トンネル軸方向に沿ってガイド溝Ｄおよび突条Ｐの両方または一方を設けておき、先行して構築されたトンネルＴに沿って後行のトンネルＴとなる函体１０’を押し出す際に、ガイド溝Ｄと突条Ｐとを遊嵌させることによって、これらを連結してもよい。
【００５３】
ここで、ガイド溝Ｄは、幅狭部Ｄ１と幅広部Ｄ２とを備える断面Ｔ字形状の溝（いわゆるＴ溝）であり、隣接する他のトンネルＴ側に開口している。
【００５４】
また、突条Ｐは、ウェブＰ１の幅（厚さ）がガイド溝Ｄの幅狭部Ｄ１の幅（すなわち、ガイド溝Ｄの開口幅）よりも小さくなっており、かつ、頭部Ｐ２の断面積がガイド溝Ｄの幅広部Ｄ２の断面積よりも小さくなっているので、上下左右に動き得るクリアランスをもってガイド溝Ｄの内部に入り込む。
【００５５】
そして、このような函体１０’を利用して各トンネルＴを構成すると、先行するトンネルＴが蛇行し、あるいは捩れている場合や、後行のトンネルＴの掘進機Ｋ（図４の（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の連結部分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できる。
【００５６】
つまり、後行のトンネルＴとなる函体１０’（以下、「後行の函体１０’」という）を先行のトンネルＴに沿って押し出す際には、後行の函体１０’の突条Ｐは、先行トンネルＴを構成する函体１０’のガイド溝Ｄの内部にトンネル軸方向から挿入されことになるが、この突条Ｐがガイド溝Ｄ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、突条Ｐとガイド溝Ｄ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、後行の函体１０’をスムーズに押し出すことが可能となる。
【００５７】
また、このガイド溝Ｄおよび突条Ｐ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、突条Ｐの頭部Ｐ２（すなわち、突条Ｐの突端部分）がガイド溝Ｄの幅狭部Ｄ１の幅よりも大きい幅寸法に成形されているので、隣り合う函体１０’，１０’が必要以上に離間することがなく、その結果、寸法精度の高い地下構造物を構築することが可能となる。
【００５８】
なお、ガイド溝Ｄおよび突条Ｐの構成は、図８に示すものに限定されることはなく、適宜変更しても差し支えない。
【００５９】
＜地下構造物の第三の変形例＞
また、前記した実施形態においては、外周部１が内周部２とともに本設構造体を形成している場合を例示したが、図９に示すように、外周部１’を仮設構造体とし、内周部２’を本設構造体としてもよい。なお、図９は、前記した覆工撤去工程を行う前の状態を示している。
【００６０】
ここで、仮設構造体である外周部１’の構成は、図１に示す外周部１の構成と同様であるので、その詳細な説明は省略するが、外周部１’においては、完成後に負担すべき荷重を考慮する必要がないので、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１を連結しなくともよい。
【００６１】
また、内周部２’は、その外周側に配置された外周鉄筋枠２Ｒ’とその内周側に配置された内周鉄筋枠２Ｒ”とを備えている。なお、外周鉄筋枠２Ｒ’および内周鉄筋枠２Ｒ”を構成する少なくとも一本の鉄筋２４が、上下あるいは左右に隣り合う残置覆工Ｌ１，Ｌ１（トンネルＴ，Ｔ）の境界部分を跨ぐように配置されている。ここで、内周部２’を構成するコンクリート２Ｃ’の厚さや圧縮強度、並びに、外周鉄筋枠２Ｒ’および内周鉄筋枠２Ｒ”の位置や個数、さらには、鉄筋２４の太さ等は、外周部１’が土圧等を負担しないものと仮定して設定すればよい。なお、図９においては、外周部１’の縦リブ１３，１３間にコンクリート２Ｃ’が入り込んでいるが、コンクリート２Ｃ’を打設する前に流動化処理土や貧配合のコンクリートを打設しておいてもよい。
【００６２】
また、外周部１’を仮設構造体とした場合の地下構造物の築造方法は、これを本設構造体とした地下構造物Ｕ（図１参照）の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
＜地下構造物の第四の変形例＞
図１０に示すように、外周部１’を仮設構造体とする場合であって、隣り合うトンネルＴ，Ｔ間に隙間Ｓが形成されることを許容する場合には、一方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雄型のカバー１８Ａを設けるとともに、他方のトンネルＴの残置覆工Ｌ１に雌型のカバー１８Ｂを設けて、トンネルＴ，Ｔ間の隙間Ｓを覆うとよい。この場合、カバー１８Ａ，１８Ｂと内周部２’との間にはモルタル等の間詰材１８Ｃを充填するとよい。
【００６４】
＜地下構造物の第五の変形例＞
また、外周部１’を仮設構造体とする場合には、各トンネルＴを構築する際に、図１１に示す函体１０”を利用してもよい。この函体１０”は、隣り合う主桁１２，１２間であって内周部２’（図１０参照）の外周側に位置する部位に充填材１９が詰め込まれている。充填材１９としては、例えば、流動化処理土、貧配合のコンクリート、発泡スチロールなどを用いることができる。このようにすると、図１０において、内周部２’となる高品質のコンクリート２Ｃ’が外周部１’に入り込むことがなく、結果として、コスト削減を図ることが可能となる。なお、充填材１９は、地中に押し出す前に工場や現場等において予め函体１０”に打設しておく。
【００６５】
＜その他の変形例＞
前記した実施形態では、地下構造物Ｕの横断面が矩形である場合を例示したが（図１参照）、これに限定されることはなく、例えば、Ｌ字形状、Ｔ字形状、コ字形状、凹形状などであってもよい。また、各トンネルＴの横断面も矩形に限定されることはなく、例えば、角丸四角形や小判形を呈していても差し支えない。
【００６６】
さらに、前記した実施形態では、地下構造物Ｕが構築される領域を均等に分割してなる複数の小領域のそれぞれに同一の寸法・形状を有するトンネルＴを構築したが（図１参照）、必ずしも均等に分割する必要はない。すなわち、複数のトンネルＴ，Ｔ，…の横断面の面積の合計と地下構造物Ｕの横断面の面積とがおおよそ等しくなっていれば、各トンネルの横断面の寸法や形状等は、二種類以上であってもよい。
【００６７】
また、前記した実施形態では、地下構造物Ｕが構築される領域を二段三列に分割した場合を例示したが、領域の分割方式がこれに限定されることがないのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
Ｕ 地下構造物
１ 外周部
２ 内周部
２Ｃ コンクリート
２Ｒ 鉄筋枠
２４ 鉄筋
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ６） トンネル
Ｌ 覆工
ＬＡ 覆工本体
ＬＢ 蓋部材
Ｌ１ 残置覆工（残置される覆工）
Ｌ２ 撤去覆工（撤去される覆工）
１０ 函体
１０ａ 開口部
１１ スキンプレート
１２ 主桁
１３ 縦リブ
１８Ａ，１８Ｂ カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、
隣りに位置する他の前記トンネルに面する部位に開口部を有する覆工本体と、
前記開口部を塞ぐ蓋部材とを備えており、
前記蓋部材が、ボルト・ナットにより前記覆工本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするトンネルの覆工構造。
【請求項２】
前記覆工本体は、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁と、当該複数の主桁を取り囲むように配置されたスキンプレートとを備えており、
前記蓋部材は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間に配置されており、かつ、前記各主桁に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの覆工構造。
【請求項３】
前記蓋部材は、前記開口部に対応する平面形状に成形された外面板と、前記外面板に接合された一対の取付板とを、備えており、
前記一対の取付板は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間にちょうど納まるような間隔をもって対峙しており、
前記各取付板が、前記主桁に対して着脱可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルの覆工構造。
【請求項１】
複数本のトンネルを並設して地下構造物を築造する際に、前記各トンネルにおいて用いられる覆工構造であって、
隣りに位置する他の前記トンネルに面する部位に開口部を有する覆工本体と、
前記開口部を塞ぐ蓋部材とを備えており、
前記蓋部材が、ボルト・ナットにより前記覆工本体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするトンネルの覆工構造。
【請求項２】
前記覆工本体は、トンネル軸方向に間隔をあけて配置された複数の枠状の主桁と、当該複数の主桁を取り囲むように配置されたスキンプレートとを備えており、
前記蓋部材は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間に配置されており、かつ、前記各主桁に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネルの覆工構造。
【請求項３】
前記蓋部材は、前記開口部に対応する平面形状に成形された外面板と、前記外面板に接合された一対の取付板とを、備えており、
前記一対の取付板は、トンネル軸方向に隣り合う前記主桁間にちょうど納まるような間隔をもって対峙しており、
前記各取付板が、前記主桁に対して着脱可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルの覆工構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１６２０５０（Ｐ２００９−１６２０５０Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２７８９（Ｐ２００９−１０２７８９）
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【分割の表示】特願２００４−２８８９２５（Ｐ２００４−２８８９２５）の分割
【原出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年７月２７日 大成建設株式会社発行の「「都市再生」を担うアンダーパス技術 ハーモニカ工法・トロンボーン工法」に発表
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【分割の表示】特願２００４−２８８９２５（Ｐ２００４−２８８９２５）の分割
【原出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年７月２７日 大成建設株式会社発行の「「都市再生」を担うアンダーパス技術 ハーモニカ工法・トロンボーン工法」に発表
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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