ランプ形成工法及びランプ形成装置

【課題】土荷重の増加を抑えることのできるランプ形成工法及びランプ形成装置を提供する。
【解決手段】道路トンネル２にランプを形成するランプ形成工法において、道路トンネル２上にランプ４３を形成するものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路トンネルにランプを形成するランプ形成工法及びランプ形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネルにランプを形成する工法としては、道路トンネルの外周にシールド機を摺動自在に設け、道路トンネルのセグメントを外しながら道路トンネルの外周側に新たにセグメントを組み立て、道路トンネルを拡幅してランプを形成するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−２９６９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のシールド機を用いてランプを形成する場合、図１８に示すように、道路トンネル５０の側方を拡幅することとなるため、拡幅した分だけ広い範囲の土荷重が道路トンネル５０に作用することとなり、道路トンネル５０の強度を高める等、大きな土荷重に対する対策を施さなければならないという課題があった。
【０００５】
また、道路トンネルの外周にシールド機を据え付けるときに一旦道路トンネルのセグメントを開放する必要があるため、立坑が必要であった。このため、特に大深度においては、セグメントに作用する荷重が大きく、施工区域全体の止水が難しく、立坑の構築が難しいなど、問題が多かった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、道路トンネルに作用する土荷重の増加を抑えることのできるランプ形成工法及びランプ形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、道路トンネルにランプを形成するランプ形成工法において、道路トンネル上にランプを形成したものである。
【０００８】
また、道路トンネルを構築する本線シールドに拡幅シールドを設け、本線シールドをローリングさせて拡幅シールドを周方向に移動させてランプを形成するものである。
【０００９】
拡幅シールドを側方から上方に、又は上方から側方に移動させてランプを形成するとよい。
【００１０】
地上からランプシールドを発進して上記ランプに到達させるとよい。
【００１１】
また、ランプ形成装置は、道路トンネルを構築する本線シールドと、本線シールドに設けられた拡幅シールドと、本線シールドをローリングさせて拡幅シールドを上方に移動させるローリング機構とを備えて構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、道路トンネルに作用する土荷重の増加を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１０は本発明のランプ形成工法に用いるランプ形成装置の平面断面図であり、図１１は図１０のＡ−Ａ線矢視断面図であり、図１２は図１０のＢ−Ｂ線矢視図である。
【００１４】
図１０、図１１及び図１２に示すように、ランプ形成装置１は、道路トンネル２を構築する本線シールド３と、本線シールド３に設けられた拡幅シールド４と、本線シールド３をローリングさせて拡幅シールド４を上方に移動させるローリング機構５とを備えて構成されている。
【００１５】
本線シールド３は、主カッタ６を有すると共に掘進方向後方部に掘削された主トンネル孔７にセグメント８を張設するための主セグメント組立部９を有して構成されている。
【００１６】
主カッタ６は、シールド本体１０のバルクヘッド１１に回転自在に設けられており、バルクヘッド１１には、主カッタ６を回転駆動するためのカッタ駆動装置１２が設けられている。主セグメント組立部９には、エレクタ１３が設けられている。シールド本体１０は、断面円形に形成されている。
【００１７】
拡幅シールド４は、本線シールド３に径方向に出没自在に設けられている。具体的には、拡幅シールド４は、シールド本体１０の側部に径方向外方に出没自在に設けられ主カッタ６で掘削された主トンネル孔７の側部に沿って拡幅トンネル孔１４を掘削する拡幅カッタ１５と、拡幅カッタ１５の後方に設けられ拡幅カッタ１５によって掘削される拡幅トンネル孔１４内に拡幅セグメント１６を張設すべく組み立てる拡幅セグメント組立部１７とを備えて構成されている。
【００１８】
拡幅カッタ１５は、主カッタ６と主セグメント組立部９との間の位置に設けられており、シールド本体１０に径方向内側に窪んで形成されたガイド部１８内に径方向スライド自在に収容されたスライド部１９と、スライド部１９に縦軸回り揺動可能に設けられ球面状のシール面を有する揺動体２０と、揺動体２０に回転自在に設けられたカッタ本体部２１とからなる。スライド部１９とシールド本体１０との間にはスライド部１９を径方向にスライドさせるためのアクチュエータたるシリンダ２２が設けられている。また、スライド部１９と揺動体２０との間には揺動体２０を縦軸回り揺動させるためのアクチュエータたるシリンダ２３が設けられている。
【００１９】
拡幅セグメント組立部１７は、シールド本体１０に径方向外方に出没自在に設けられシールド本体１０の径方向外側に拡幅セグメント１６を組み立てるスペースを確保するための拡幅シールドフレーム２４からなる。
【００２０】
拡幅シールドフレーム２４は、拡幅カッタ１５と主セグメント組立部９との間に配置されており、シールド本体１０から径方向外方へ突出されたときに前端を区画する前端壁部２５と、外周を区画する周壁部２６とを備えて構成されている。拡幅シールドフレーム２４は、内部に掘進方向後方に臨んで開放された作業スペース２７を有し、拡幅カッタ１５で掘削した拡幅トンネル孔１４内に突出するようになっている。
【００２１】
また、拡幅シールドフレーム２４とシールド本体１０との間にはシール部材（図示せず）が設けられており、拡幅シールドフレーム２４の周囲から機内に浸水しないようになっている。そして、拡幅シールドフレーム２４には、組み立てた拡幅セグメント１６を後方へ押圧するためのジャッキ２８が設けられており、拡幅シールドフレーム２４の後端部には、拡幅セグメント１６と拡幅シールドフレーム２４との間を止水するためのテールシール２９が設けられている。
【００２２】
拡幅シールドフレーム２４内には、拡幅セグメント１６を組み立てるための拡幅セグメント組立装置３０が設けられている。拡幅セグメント１６は、掘進方向に重ねてつなげることで道路トンネル２の外周部に沿った断面略弧状を呈する筒体状の拡幅トンネル３１を構築するようになっている。
【００２３】
また、シールド本体１０には、組み立てられた拡幅セグメント１６を道路トンネル２側に案内するための案内手段３２が、拡幅セグメント組立部１７と主セグメント組立部９とを結ぶシールド本体１０の外側壁３３に沿って設けられている。
【００２４】
図１２及び図１３に示すように、ローリング機構５は、本線シールド３のシールドジャッキ３４をシールド本体１０の周方向に傾動させるジャッキ傾動装置３５からなる。ジャッキ傾動装置３５は、シールドジャッキ３４に臨んでシールド本体１０の固定系に設けられた球面受座３６と、シールドジャッキ３４に設けられ球面受座３６に係合される係合部材３７と、球面受座３６に対する係合部材３７の位置を調節してシールドジャッキ３４を傾斜させるための傾斜調節部３８とを備えて構成されている。傾斜調節部３８は、固定系に周方向に延びて螺合され一端を係合部材３７に係合される押付けねじ３９と、シールドジャッキ３４の傾斜角度を保持すべく固定系に係合部材３７を締結する固定ねじ４０とからなり、押付けねじ３９で係合部材３７の位置を調節することでシールドジャッキ３４を傾斜させるように構成されている。押付けねじ３９は、係合部材３７の両側にそれぞれ配置されており、係合部材３７の周方向の両側をそれぞれ支持するようになっている。
【００２５】
つぎに、ランプ形成装置１を用いてランプを形成するランプ形成工法について述べる。
【００２６】
まず、図１０及び図１１に示す拡幅シールド４を本線シールド３内に収容してランプ形成装置１を掘進させ、道路トンネル２のみを構築する。このとき、本線シールド３は、拡幅シールド４を上向きにして掘進させる。そして、本線シールド３がランプを形成すべき位置に到達したら、拡幅シールド４を本線シールド３の上方に突出させ、本線シールド３上に拡幅トンネル３１を構築し始める。具体的には、拡幅トンネル３１は、拡幅セグメント組立部１７内で拡幅セグメント１６を順次組み立てて構築する。またこのとき、拡幅トンネル３１の端部には蓋部４１を設け、塞ぐようにする。
【００２７】
道路トンネル２上に拡幅トンネル３１を所定距離に渡って形成したら、本線シールド３をローリングさせて拡幅シールド４を本線シールド３の上方から側方に移動させる。これにより、道路トンネル２の上方から側方にかけて略螺旋状に延びる拡幅トンネル３１が構築されることとなる。本線シールド３のローリングは、図１３に示すジャッキ傾動装置３５でシールドジャッキ３４を周方向に傾動させ、シールドジャッキ３４を伸張させることで行う。シールドジャッキ３４の傾動は、固定ねじ４０を緩めて係合部材３７の締結を解いた後、傾ける側の押付けねじ３９を、シールドジャッキ３４の傾動角度に応じた長さ緩め、他方の押付けねじ３９を締めて係合部材３７を球面受座３６に沿って移動させ、係合部材３７が所定の位置に移動されたらそれぞれの押付けねじ３９を締めてそれぞれの押付けねじ３９の間に係合部材３７を挟み込み、固定ねじ４０を締めて係合部材３７を固定系に締結することで行う。
【００２８】
そしてさらに、掘進方向前方で他のランプを形成する場合、拡幅シールド４を本線シールド３の側方に突出させた状態のまま所定距離掘進し、本線シールド３を逆向きにローリングさせて拡幅シールド４を本線シールド３の側方から上方に移動させる。これにより、拡幅トンネル３１が側方から上方にかけて略螺旋状に延長されることとなる。
【００２９】
このようにして拡幅トンネル３１が構築されたら、道路トンネル２に拡幅トンネル３１を接合し、図１から図６に示すように、道路トンネル２の外周側に略螺旋状の拡幅部４２を形成する。拡幅トンネル３１の接合は、拡幅トンネル３１の周囲の地山に止水用固化剤を注入したのち、道路トンネル２と拡幅トンネル３１との間にあるセグメント８、１６を外し、トンネル２、３１間を液密に塞ぐことで行う。
【００３０】
拡幅部４２が形成されたら、図１及び図７に示すように、道路トンネル２内に本線道路４４を形成すると共に、拡幅部４２内にランプ４３、４７を形成する。
【００３１】
そして、図８に示すように、地上からランプシールド４５を発進して道路トンネル２上のランプ４３に到達させ、ランプ４３を延長する。このとき、ランプシールド４５は、道路トンネル２の一部を切削容易な材料とすることにより道路トンネル２を切削しながら合流することができる。
【００３２】
また、図７に示す他方のランプ４７にも同様に地上からランプシールド４５を発進して到達させ、ランプ４７を延長する。
【００３３】
このように、道路トンネル２上にランプ４３、４７を形成するため、図９に示すようにランプ４３、４７の位置で道路トンネル２が水平方向に拡幅されず、道路トンネル２に作用する土荷重の増大を抑えることができる。そしてこれにより、道路トンネル２の強度を高める等の土荷重に対する対策を簡単なものにできる。また図１に示すように、一般に本線道路４４は、複数の車線を有し、断面円形の道路トンネル２内に形成することから、道路トンネル２の上部に未使用空間が形成されることとなるが、この道路トンネル２の上部にランプ４３、４７を形成するため、空間を有効に利用することができる。
【００３４】
また、道路トンネル２を構築する本線シールド３に拡幅シールド４を設け、本線シールド３をローリングさせて拡幅シールド４を周方向に移動させてランプ４３、４７を形成するため、立坑を構築しなくても容易にランプ４３、４７を形成することができる。そしてこれにより、大深度であってもセグメント８、１６に作用する荷重や、施工区域全体の止水などの問題が発生するのを防ぐことができる。
【００３５】
拡幅シールド４を側方から上方に、又は上方から側方に移動させてランプ４３、４７を形成するため、ランプ４３、４７と本線道路４４とを簡単に接続することができる。
【００３６】
地上からランプシールド４５を発進してランプ４３、４７に到達させるため、ランプ４３、４７を容易に延長することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ランプシールド４５を蓋部４１に到達させるようにしたが、蓋部４１及びその近傍のランプ４３、４７をランプシールド４５が入る程度の大きさに形成すれば、ランプ４３、４７からランプシールド４５を発進させることもできる。
【００３８】
また、道路トンネル２を構築する本線シールド３と、本線シールド３に設けられた拡幅シールド４と、本線シールド３をローリングさせて拡幅シールド４を上方に移動させるローリング機構５とを備えてランプ形成装置１を構成したため、立坑を構築しなくても容易に道路トンネル２上にランプ４３、４７を形成できる。
【００３９】
そして、本線シールド３に拡幅シールド４を径方向に出没自在に設けるものとしたため、拡幅シールド４を出没させることで拡幅部４２となる拡幅トンネル３１を任意の位置で構築し始めたり止めたりすることができ、本線道路４４とランプ４３、４７とを一貫して効率よく形成できる。
【００４０】
なお、ローリング機構５は、シールドジャッキ３４を傾動させるジャッキ傾動装置３５からなるものとしたが、本線シールド３をローリングできるものであれば、他のタイプのものであってもよい。
【００４１】
拡幅カッタは、球面状のシール面を有する揺動体２０にカッタ本体部２１を回転自在に設けた球体カッタに限るものではなく、他のタイプであってもよい。例えば、拡幅カッタは、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、本線シールド６０にカッタ本体６１を径方向に出没自在かつ周方向にスライド自在に設けたスライドカッタ６２であってもよく、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、本線シールド６３に屈曲自在なブーム６４を設け、ブーム６４の先端にカッタヘッド６５を設けたブームカッタ６６であってもよく、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、本線シールド６７に対してそれぞれ独立して径方向に出没自在に設けられた複数のスクリューカッタ６８からなるものであってもよい。
【００４２】
また、ランプ形成装置１は、ローリング機構５を有するものとしたが、図１７に示すように、本線シールド７０を軸方向に複数分割し、主セグメント組立部９を有する固定胴部７１を形成すると共に、固定胴部７１に軸回り回転自在に嵌合される回転胴部７２を形成して二重筒構造とし、回転胴部７２に拡幅カッタ１５を設けると共に拡幅セグメント組立部１７を設けてランプ形成装置７３を構成しても道路トンネル上にランプを形成することが可能である。このとき、固定胴部７１と回転胴部７２との間にシール（図示せず）を設け、機内への浸水を防止するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図２】道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図３】道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図４】道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図５】道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図６】道路トンネルとランプの正面断面図である。
【図７】道路トンネルとランプの平面断面図である。
【図８】ランプシールドとランプの側面断面図である。
【図９】道路トンネルに作用する土荷重を説明する説明図である。
【図１０】ランプ形成装置の平面断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１４】（ａ）は他の実施の形態を示す拡幅カッタの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の背面図である。
【図１５】他の実施の形態を示す拡幅カッタの背面図であり、（ａ）は拡幅カッタが非作動位置にある状態を示し、（ｂ）は拡幅カッタが作動位置にある状態を示すものである。
【図１６】他の実施の形態を示す拡幅カッタの背面図であり、（ａ）は拡幅カッタが非作動位置にある状態を示し、（ｂ）は拡幅カッタが作動位置にある状態を示すものである。
【図１７】他の実施の形態を示すランプ形成装置の平面説明図である。
【図１８】道路トンネルに作用する土荷重を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ランプ形成装置
２道路トンネル
３本線シールド
４拡幅シールド
５ローリング機構
４３ランプ
４５ランプシールド
４７ランプ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路トンネルにランプを形成するランプ形成工法において、道路トンネル上にランプを形成することを特徴とするランプ形成工法。
【請求項２】
道路トンネルを構築する本線シールドに拡幅シールドを設け、本線シールドをローリングさせて拡幅シールドを周方向に移動させてランプを形成することを特徴とするランプ形成工法。
【請求項３】
拡幅シールドを側方から上方に、又は上方から側方に移動させてランプを形成する請求項２記載のランプ形成工法。
【請求項４】
地上からランプシールドを発進して上記ランプに到達させる請求項１〜３いずれかに記載のランプ形成工法。
【請求項５】
道路トンネルを構築する本線シールドと、本線シールドに設けられた拡幅シールドと、本線シールドをローリングさせて拡幅シールドを上方に移動させるローリング機構とを備えたことを特徴とするランプ形成装置。

【図１】