(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山を掘削して形成された地下空洞の内面を履工する複数のセグメントから構成されるトンネルどうしを雌型セグメント及び雄型セグメントを用いて接続するトンネルの接続方法であって、
前記雌型セグメントの内部の地山側には凹状の雌型接続部材が設けられ、
前記雄型セグメントの地山側の部分には、トンネルの軸方向に移動させることにより前記雌型接続部材に係合する略Ｔ字状の雄型接続部材が設けられ、
先ず、前記雌型セグメントを含んで構成される第１トンネルを構築し、次に、前記第１トンネルに設けられた前記雌型接続部材に前記雄型接続部材を係合させながら前記雄型セグメントを前記第１トンネルの軸方向に移動させて、当該雄型セグメントを含んで構成される第２トンネルを構築することによって、前記第１トンネルと前記第２トンネルとを接続することを特徴とするトンネルの接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載のトンネルの接続方法において、
前記雌型接続部材及び前記雄型接続部材は、トンネルの軸方向に延在するように設けられていることを特徴とするトンネルの接続方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトンネルの接続方法において、
前記雌型接続部材及び前記雄型接続部材は、金属成形されていることを特徴とするトンネルの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、都市部の地下利用策の一つとして道路、鉄道等の地下化が挙げられる。そして、そのような道路、鉄道用のトンネルは、用地が十分ではなく、地上の制約が多い上に地盤が軟弱である等の理由からシールド工法によって構築されている。
シールド工法によって構築されるトンネルは、力学的に円形断面が最も効率の良い形状とされている。しかし、道路、鉄道を構築する上で求められているトンネルの形状は矩形（横長の長方形）であるため、予め、必要以上に大きな直径の円形トンネルを構築して、その円形トンネルの内方に矩形形状のトンネルを構築するようになっていた。
【０００３】
そこで、最近では、矩形のトンネルを接続して外周トンネルを矩形に構築するＭＭＳＴ（マルチマイクロシールドトンネル）工法（特開２０００−３２８８９９号公報参照）や、また、多円形ＭＦ（マルチフェイス）工法、ＤＯＴ（ダブルオーチューブ）工法といった円形トンネルを複数組合せた形状のトンネルを構築する工法などが考案され、実施されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばＭＭＳＴ工法では、複数のセグメント（図２参照）から構成された小口径トンネルどうしの接続を行う際に、地盤改良を行って安全性を確保する必要があるが、薬液注入等の地盤改良工法によって安全性を確保するのが難しいといった問題があった。
また、例えば多円形ＭＦ工法では、構築するトンネルの形状に合わせてシールド機を製作するために、そのシールド機に汎用性がなく転用でき難かった。また、そのシールド機の製作費用が高いために、トンネル構築に高額の費用がかかるといった問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、少なくとも２つ以上のトンネルどうしの接続を容易に、且つ安全に行うことができ、トンネル構築にかかる費用を低減可能なトンネルの接続方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、
地山を掘削して形成された地下空洞の内面を履工する複数のセグメント５０から構成されるトンネルどうしを雌型セグメント１０及び雄型セグメント２０を用いて接続するトンネルの接続方法であって、
前記雌型セグメント１０の内部の地山側には凹状の雌型接続部材１１が設けられ、
前記雄型セグメント２０の地山側の部分には、トンネルの軸方向に移動させることにより前記雌型接続部材１１に係合する略Ｔ字状の雄型接続部材２１が設けられ、
先ず、前記雌型セグメント２０を含んで構成される第１トンネルを構築し、次に、前記第１トンネルに設けられた前記雌型接続部材１１に前記雄型接続部材２１を係合させながら前記雄型セグメント２０を前記第１トンネルの軸方向に移動させて、当該雄型セグメント２０を含んで構成される第２トンネルを構築することによって、前記第１トンネルと前記第２トンネルとを接続することを特徴としている。
【０００６】
ここで、セグメントは、鋼製のセグメントやＲＣ（鉄筋コンクリート）製のセグメントなど、如何なる材質のものであっても良い。また、セグメントの形状は、矩形形状や多角形形状など、隣接するセグメントどうしが接続可能であれば如何なる形状のセグメントであっても良い。
また、雌型接続部材及び雄型接続部材は、軽量、且つ強度と靭性を有する材料から成形されている。その材料としては、例えば金属や、塩化ビニル等の樹脂により成形されたプラスチックや、セラミック等が挙げられる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、雌型セグメントを含んで構成される第１トンネルを構築し、次に、第１トンネルに設けられた雌型接続部材に雄型接続部材を係合させるようにして第２トンネルを後行して構築することによって、第１トンネルと第２トンネルとを接続する。つまり、雌型セグメントの雌型接続部材に雄型接続部材を係合させながら雄型セグメントを第１トンネルの軸方向に移動させるように当該雄型セグメントの履工を行うことによって、第２トンネルの構築及び当該第２トンネルと第１トンネルとの接続を行うことができる。従って、トンネルを接続する際に、安全性を確保する目的で薬液注入等による地盤改良を行う必要がなくなり、少なくとも２つ以上のトンネルどうしの接続を容易に、且つ安全に行うことができる。
さらに、地盤改良工法を行う必要がないだけでなく、例えば、多円形ＭＦ工法のように専用のシールド機を作成する必要がなく汎用型のシールド機を利用してトンネルを構築することができるので、それらにかかる費用を低減することができる。
【０００８】
ここで、地盤改良に用いられる薬液としては、例えばセメントミルク等が挙げられる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネルの接続方法において、例えば図１に示すように、
前記雌型接続部材１１及び前記雄型接続部材２１は、トンネルの軸方向に延在するように設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、雌型接続部材及び雄型接続部材は、トンネルの軸方向に延在するように設けられているので、雌型セグメントと雄型セグメントとの接続が強固になる。従って、２つのトンネルを強固に接続することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のトンネルの接続方法において、例えば図１に示すように、
前記雌型接続部材１１及び前記雄型接続部材２１は、金属成形されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、雌型接続部材及び雄型接続部材は、金属成形されているので、雌型セグメントと雄型セグメントとの接続がより強固になる。従って、２つのトンネルをより強固に接続することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明を適用したトンネル接続用セグメント１は、地山を掘削して形成された地下空洞の内面を履工する複数のセグメント５０から構成されるトンネルどうしを接続するものである。
図１は、トンネル接続用セグメント１の全体を説明する概略斜視図である。図２は、鋼製のセグメント５０を示す概略斜視図である。図３は、雌型セグメント１０に設けられた雌型接続部材１１の要部断面図である。図４は、トンネル接続用セグメント１を用いて構築するトンネルの施工方法を示す図である。
【００１６】
先ず、トンネル接続用セグメント１の構成について説明する。
トンネル接続用セグメント１は、例えば図１に示すように、接続される２つのトンネル（図４参照）の接続部分のうちの先行して構築される第１トンネル（一方）に設けられる雌型セグメント１０と、後行して構築される第２トンネル（他方）に設けられる雄型セグメント２０と、から構成されている。
【００１７】
雌型セグメント１０は、セグメント本体１２と、該セグメント本体５０の地山側の部分に設けられた雌型接続部材１１と、から概略構成されている。
セグメント本体１２は、例えば図２に示すように、円弧形状の鋼製のセグメント５０である。
雌型接続部材１１は、セグメント本体１２の手前側の端部から奥側の端部に亘るようにトンネルの軸方向に延在する断面略Ｔ字状に凹んだ（凹状の）部材である。図３（ａ）では、セグメント本体１２の地山側の端面（スキンプレート５１：後述）に設けられた開口部１１ａと、該セグメント本体１２の内方（内部）に設けられた断面略コ字状の板状部１１ｂと、から構成された雌型接続部材１１が示されている。
【００１８】
なお、セグメント５０は、地山側の端面であるスキンプレート５１、隣接するセグメントリング（後述）どうしの接続部となる主桁５２、スキンプレート５１及び主桁５２の補強を目的とする縦リブ５３、セグメント５０どうしの接続部となる継手板５４、継手板５４の補強を目的とする補強リブ５５、当該セグメント５０を運搬するときに用いられるつり手金具５６、例えばモルタルなどの裏込め材を注入する注入孔５７等から構成されている。
【００１９】
一方、雄型セグメント２０は、セグメント本体２２と、該セグメント本体２２の地山側の部分に設けられた雄型接続部材２１と、から概略構成されている。
セグメント本体２２は、前述した雌型セグメント１０と同様に、円弧形状の鋼製のセグメント５０から構成され、雌型セグメント１０のセグメント本体１２と略等しい大きさとなっている。
雄型接続部材２１は、雌型接続部材１１に対応する位置に、この雌型接続部材１１に係合されるように設けられる断面略Ｔ字状の凸状部材であり、セグメント本体２２の手前側の端部から奥側の端部に亘るようにトンネルの軸方向に延在している。
【００２０】
なお、雌型及び雄型接続部材１１、２１の各々は、鋼板等によって成形（金属成形）されている。
【００２１】
従って、雌型セグメント１０と雄型セグメント２０のいずれか一方をトンネルの軸方向に移動させることに伴って、雌型接続部材１１と雄型接続部材２１とが係合され、第１トンネルと第２トンネル（２つのトンネル）とが接続されることになる。
【００２２】
次に、トンネル接続用セグメント１を用いたトンネルの接続方法について説明する。
【００２３】
先ず、接続される第１トンネルと第２トンネルのうち、第１トンネルが先行して構築される。
第１トンネルは、雌型セグメント１０を含んで構成されている。また、この第１トンネルの構築は、シールド工法によって行われる。
具体的には、掘削機（図示略）によって地山を掘削して地下空洞を形成し、その内面に複数のセグメント５０を履工する際に、予め、後行して構築される第２トンネル（詳細後述）との接続部分に雌型セグメント１０を設けるようにして、順次セグメント５０を履工する。
この動作を順次行うことによって、第１トンネルが構築される。
従って、第１トンネルの第２トンネルとの接続部には、雌型接続部材１１が軸方向に一列に並んだ状態となっている。
【００２４】
なお、このとき履工される雌型セグメント１０の地山側の端面（スキンプレート５０）には、注入孔５７を介して注入される裏込め材の侵入を防止する裏込め侵入防止板５８が雌型接続部材１１の開口部１１ａを覆う状態で設けられている。
【００２５】
次いで、第２トンネルが後行して構築される。
第２トンネルは、雄型セグメント２０を含んで構成され、第１トンネルに設けられた雌型接続部材１１に雄型接続部材２１が係合されるようにして構築される。
【００２６】
この第２トンネルは推進工法によって構築される。
具体的には、先ず、立坑（図示略）等で雄型セグメント２０を含んで構成されたセグメントリング（図示略；以後、第１セグメントリングと略称する）を組み立てる。そして、雄型セグメント２０に設けられた雄型接続部材２１が第１トンネルの手前側の端部に設けられた雌型接続部材１１に係合するように、第１セグメントリングの位置決めを行う。その後、掘進機（図示略）と第１セグメントリングとを、第１セグメントリングの後端を押すようにしてジャッキ（図示略）等によって地盤中に押し込む。これにより、掘進機によって地盤が掘削され、掘削とともに地盤中に形成された地下空洞には第１セグメントリングが押し込まれる。この結果、第１セグメントリングの雄型接続部材２１と第１トンネルの雌型接続部材１１とが係合される。
【００２７】
続いて、第１セグメントリングと同様に、次に押し込まれるセグメントリング（図示略；以下、第２セグメントリングと略称する）を立坑で組み立て、位置決めを行い、第２セグメントリングの後端を押すようにしてジャッキ等によって地盤中に押し込む。これにより、掘進機によって地盤がさらに掘削され、掘削とともに地盤中に形成された地下空洞には第１セグメントリングがさらに押し込まれるとともに、第２セグメントリングが第１セグメントリングに続いて押し込まれる。この結果、第１セグメントリングは、第１トンネルに軸方向に並んだ状態で設けられた雌型接続部材１１に係合された状態で、地下空洞の奥側に押し込まれるとともに、第２セグメントリングの雄型接続部材２１と第１トンネルの最も手前側の端部の雌型接続部材１１とが係合される。
【００２８】
この動作を順次行うことによって、第２トンネルは第１トンネルと接続された状態で構築される。
【００２９】
以上のように、この実施の形態によれば、トンネル接続用セグメント１である雌型セグメント１０を含んで構成される第１トンネルを構築して、次に、第２トンネルの構築を、第１トンネルの地山側に該第１トンネルの軸方向に延在するように設けられた雌型接続部材１１に第２トンネルの地山側に該第２トンネルの軸方向に延在するように設けられた雄型接続部材１２を係合させるようにして行うことにより、第１トンネルと第２トンネルとが強固に接続される。つまり、第１トンネルを構成する雌型セグメント１０の雌型接続部材１１に雄型接続部材２１を係合させながら雄型セグメント２０を第１トンネルの軸方向に移動させるように当該雄型セグメント２０の履工を行うことによって、第２トンネルの構築及び当該第２トンネルと第１トンネルとの接続が行われることとなる。従って、トンネルを接続する際に、安全性を確保する目的で薬液注入等による地盤改良を行う必要がなくなり、作業員の地中での作業の安全性を高めることができ、これにより、少なくとも２つ以上のトンネルどうしの接続を容易に、且つ安全に行うことができる。
さらに、地盤改良工法を行う必要がないだけでなく、例えば、多円形ＭＦ工法のように専用のシールド機を作成する必要がなく汎用型のシールド機を利用してトンネルを構築することができるので、それらにかかる費用を低減することができる。
また、雌型及び雄型接続部材１１、２１は、雌型及び雄型セグメント１０、２０の各々に別部材で設けられているので、構築するトンネルの形状に応じて取り替えることができる。さらに、雌型及び雄型接続部材１１、２１は、鋼によって成形されているので、雌型セグメント１０と雄型セグメント２０との接続がより強固になる。
【００３０】
また、この実施の形態のトンネルの接続方法によれば、従来のトンネルの施工方法に代わる方法でトンネルを構築することができる。
例えば、従来のＭＭＳＴ工法に代わるトンネルの施工方法を、図４（ａ）を参照して説明する。
先ず、矩形シールドトンネル６１、６２を先行して構築する。このとき、後行して構築されるトンネルとの接続部分７１、７２、７３、７４の各々に雌型セグメント１０が設けられるようにする。その後、矩形形状のトンネル６３を、矩形形状のトンネル６３に設けられている雄型接続部材２１を雌型接続部材１１に係合させるようにして推進工法によって構築する。これによって、先行して構築された矩形シールドトンネル６１、６２と後行して構築された矩形形状のトンネル６３とが接続された状態となる。
この動作を、他の接続部分７５、７６、７７、７８でも同様に行うことによって、従来のＭＭＳＴ工法と同様の矩形形状の大きなトンネルを施工できる。
また、例えば従来の３連型ＭＦシールド工法に代わるトンネルの施工方法を図４（ｂ）に示す。
具体的には、先ず、円形シールドトンネル８１、８２を地盤中に所定の間隔を空けて構築する。このとき、後行して構築されるトンネルとの接続部分９１、９２、９３、９４の各々に雌型セグメント１０が設けられるようにする。その後、円形シールドトンネル８１、８２の間に設けられるルーフシールド８３、８４を、ルーフシールド８３、８４に設けられている雄型接続部材２１を雌型接続部材１１に係合させるようにして構築する。これによって、先行して構築された円形シールドトンネル８１、８２と後行して構築されたルーフシールド８３、８４とが接続された状態となる。
これによって、従来の３連型ＭＦ工法と同様の大きなトンネルを施工できる。
【００３１】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の変形が可能である。
例えば、この実施の形態では、雌型及び雄型セグメント１０、２０が鋼製のセグメント５０から構成されるようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、ＲＣ（鉄筋コンクリート）製のセグメント（図示略）から構成されるようにしてもよい。また、図３（ｂ）には、ＲＣ製の雌型セグメント１１０に設けられている雌型接続部材１１１を示す。この雌型接続部材１１１は、セグメント本体１１２の内部の地山側に設けられた凹部１１３と、その内面を覆うように配設された金属板１１４と、によって構成されている。
また、この実施の形態では、雌型及び雄型接続部材１１、２１を成形する材料として鋼板を例示したが、これに限られるものではなく、軽量、且つ所定の強度と靭性を有するものであれば如何なる材料であっても良い。例えば塩化ビニル等の樹脂により成形されたプラスチックや、セラミック等でも良い。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、雌型セグメントを含んで構成される第１トンネルを構築し、次に、第１トンネルに設けられた雌型接続部材に雄型接続部材を係合させるようにして第２トンネルを後行して構築することによって、第１トンネルと第２トンネルとを接続する。つまり、雌型セグメントの雌型接続部材に雄型接続部材を係合させながら雄型セグメントを第１トンネルの軸方向に移動させるように当該雄型セグメントの履工を行うことによって、第２トンネルの構築及び当該第２トンネルと第１トンネルとの接続を行うことができる。従って、トンネルを接続する際に、安全性を確保する目的で薬液注入等による地盤改良を行う必要がなくなり、少なくとも２つ以上のトンネルどうしの接続を容易に、且つ安全に行うことができる。
さらに、地盤改良工法を行う必要がないだけでなく、例えば、多円形ＭＦ工法のように専用のシールド機を作成する必要がなく汎用型のシールド機を利用してトンネルを構築することができるので、それらにかかる費用を低減することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、雌型接続部材及び雄型接続部材は、トンネルの軸方向に延在するように設けられているので、雌型セグメントと雄型セグメントとの接続が強固になる。従って、２つのトンネルを強固に接続することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、雌型接続部材及び雄型接続部材は、金属成形されているので、雌型セグメントと雄型セグメントとの接続がより強固になる。従って、２つのトンネルをより強固に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル接続用セグメントの全体を説明する概略斜視図である。
【図２】鋼製のセグメントを示す概略斜視図である。
【図３】図３は、雌型セグメントに設けられた雌型接続部材の要部断面図であり、（ａ）は図２の鋼製のセグメント本体に設けられた雌型接続部材の要部断面図であり、（ｂ）はＲＣ製のセグメント本体に設けられた雌型接続部材の要部断面図である。
【図４】トンネル接続用セグメントを用いて構築するトンネルの施工方法を示す図であり、（ａ）はＭＭＳＴ工法に代わる施工方法であり、（ｂ）は３連型ＭＦシールド工法に代わる施工方法である。
【符号の説明】
１    トンネル接続用セグメント
１０  雌型セグメント
１１、１１１  雌型接続部材
１２、２２  セグメント本体
２０  雄型セグメント
２１  雄型接続部材
５０  セグメント
【図１】
0003609364.tif 000002
【図２】
0003609364.tif 000003
【図３】
0003609364.tif 000004
【図４】
0003609364.tif 000005