(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大断面を有したトンネルが、断面略矩形状に形成されたトンネル構造体と、その内方に形成されたトンネル空間とからなり、
前記トンネル構造体は、断面視矩形の矩形シールドトンネルと、断面視円形の円形シールドトンネルとを交互に隣接配置し、かつ互いに隣接する前記矩形シールドトンネルと前記円形シールドトンネルとを、その一部を互いに重合させて一体化した構成とされ、
前記矩形シールドトンネルを構成する少なくとも一部のセグメントの外面における前記円形シールドトンネルに対向する位置にはプレキャスト板が設けられ、
該プレキャスト板は、互いに隣接する前記矩形シールドトンネルと前記円形シールドトンネルとの接合面に沿って配置されていることを特徴とする大断面トンネル。
【請求項２】
請求項１記載の大断面トンネルであって、
該大断面トンネルは、軸線方向に向けて、前記トンネル空間の断面積の異なる大断面積部および小断面積部とを有してなり、
該小断面積部においては、該大断面積部と比較して、前記円形シールドトンネルの両側に位置する前記矩形シールドトンネルは、互いに接近して構築され、
該小断面積部の少なくとも一部には、前記セグメントの外面における前記円形シールドトンネルと対向する位置にプレキャスト板が配置されていることを特徴とする大断面トンネル。
【請求項３】
複数の断面視矩形のシールド掘削機で、予め定めた間隔を隔てて複数の矩形シールドトンネルを先行構築した後、互いに隣接する前記矩形シールドトンネル間の地山を断面視円形のシールド掘削機で掘削して、ここに円形のシールドトンネルを後行構築することによって、前記トンネルの軸線方向に延在する断面視矩形状の矩形シールドトンネルと、断面視円形の円形シールドトンネルとが交互に隣接配置されてなる断面略矩形状のトンネル構造体を構築し、
しかる後に、前記トンネル構造体の内方の地山を掘削して、ここに空間を形成することによって、大断面を有したトンネルを構築する構成となっており、
かつ、前記矩形シールドトンネルを先行構築するときには、該矩形シールドトンネルを構成する少なくとも一部のセグメントにおける前記後行構築する円形シールドトンネルとの重なり部側に、プレキャスト部材を設けるとともに、その外側に裏込コンクリートを充填して充填コンクリート部を形成し、
前記円形シールドトンネルを後行構築するときには、前記矩形シールドトンネル間の地山とともに、前記プレキャスト板の一部および該プレキャスト板の外面に形成された充填コンクリート部が掘削されることを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【請求項４】
請求項３記載の大断面トンネルの構築方法であって、
前記大断面トンネルを、該大断面トンネルの軸線方向に向けて、前記空間の断面積が異なる大断面積部および小断面積部を有するように構築し、
前記大断面積部においては、前記小断面積部より、隣接する前記矩形シールドトンネル間の寸法を大として配置するとともに、これら矩形シールドトンネルを構成する各セグメントの幅寸法を大とし、対向端部外側に裏込コンクリートを充填して大断面積部充填コンクリート部を形成し、前記小断面積部においては、該各セグメントの幅寸法を小とし、対向端部外側にプレキャスト部材を固定配置するとともに、該プレキャスト部材の外側に、前記大断面積部充填コンクリート部と略同一厚さの裏込コンクリートを充填することにより小断面積部充填コンクリート部を形成し、
前記大断面積部において、前記大断面積部充填コンクリート部を掘削し、前記小断面積部において、前記小断面積部充填コンクリート部および前記プレキャスト部材を掘削して、前記円形シールドトンネルを形成することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大断面を有した断面視矩形状のトンネルを構築するに際して用いて好適な大断面トンネルおよびトンネルの構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、トンネルの構築には、シールド掘削機で地山を掘削し、その後方においてシールド掘削機と略同径のトンネルを構築するシールド工法が多用されている。しかしながらシールド工法では、大断面のトンネルを構築しようとすると、当然のことながら、それに用いるシールド掘削機が大型化し、この結果、シールド掘削機の製作、運搬、現場組立などのあらゆる面において人手およびコストがかさむものとなってしまう。
【０００３】
このため、近年では、大断面トンネルの形状に沿って小径トンネルを多数構築することによって、これら小径トンネルから大断面のトンネル構造体を形成する工法が開発されている。
【０００４】
ところで、特に内部に大空間を有する大断面トンネルを構築しようとした場合、図１４に示すように断面円形のトンネル構造体１を構築し、その内方に所定寸法の空間Ｓを形成していたのでは、空間Ｓに対してトンネル構造体が大きいために、大断面トンネルＴを構築するに要する用地が広く必要となってコストが嵩んだり、用地確保ができない場合には所定寸法の空間Ｓを形成することができないという問題がある。
【０００５】
このため、図１５に示すように、断面視矩形の大断面トンネルＴ’を構築するようにすれば、所定寸法の空間Ｓを形成するための必要最小限の用地を確保すればよく、これによりコストの低減を図れることから、このような断面視矩形の大断面トンネルＴ’の構築方法が各種開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の大断面トンネルおよびトンネルの構築方法には、以下のような問題が存在する。
図１５に示したような断面視矩形の大断面トンネルＴ’のトンネル構造体２を構築するに際しては、トンネル構造体２の四辺を構成する水平部２ａ、鉛直部２ｂを、それぞれセグメントを断面視口字状に組んで構築した後、互いに隣接する水平部２ａと鉛直部２ｂ同士を、継ぎ目部Ａにおいて接続する必要がある。
【０００７】
これには、図１６（ａ）に示すように、トンネル構造体２の水平部２ａと鉛直部２ｂとを別々に構築した後、まず、これら水平部２ａと鉛直部２ｂとの間の地盤Ｇ１を薬液注入あるいは凍結工法等を用いて地盤改良する。続いて、図１６（ｂ）に示すように、水平部２ａを構築する際にその端部に組み込んでおいた接続部土留材３を鉛直部２ｂに向けて押し出す。そして、接続部土留材３を鉛直部２ｂに到達させた後、水平部２ａと鉛直部２ｂのセグメント４を撤去し、鉛直部２ｂ側に接続用ブラケット５を取り付ける。このようにして水平部２ａと鉛直部２ｂとを一体に接続した後、図１６（ｃ）に示すように、その内方に鉄筋６等を配し、コンクリート７を打設することによってトンネル構造体２が完成する。
【０００８】
このような工法においては、まず、接続部土留材３を押し出すようになっているが、水平部２ａを構築するに際しては、その外周にモルタル等の裏込充填材が注入されているため、接続部土留材３の押し出しは困難である。
また、継ぎ目部Ａに止水および強度増加のために、薬液注入や凍結工法等で地盤改良するようになっているが、言うまでもなくこのような地盤改良には時間とコストがかかり、しかも完全な止水効果を得ることは困難である。
【０００９】
さらには、トンネル構造体２の幅が増加する場所においては、水平部２ａ、鉛直部２ｂ自体の大きさを変化させることが困難であるため、これら水平部２ａ、鉛直部２ｂの間隔を大きくしなければならない。このため、継ぎ目部Ａの地盤改良しなければならない区域が大幅に増加し、これによって前記問題はさらに顕著なものとなる。
【００１０】
また、上記のような工法によれば、地盤Ｇ１に対して薬液注入等を施して地盤改良する際や接続部土留材３を押し出す際、さらには、セグメント４を撤去する場合などにおいて、水平部２ａ、および鉛直部２ｂの周囲において充填された裏込充填材が、円滑な施工を行う上での障害となる。このような箇所においては、裏込充填材が固化して形成された部分の厚さを小さくして、作業の円滑化を図ることが望まれるが、トンネルの施工にあたって裏込充填材の厚さ寸法を調整するためには、複雑な機構が必要となり、特に、トンネルの断面積が小さい場合には、このような機構を設けることは非常に困難となる。
しかしながら、裏込充填材は、地山の沈下を防止し、セグメントにできるだけ一様に荷重が加わるようにするために必要なものであり、これを省略するわけにはいかない。
このような事情により、裏込充填材と同様の機能を有し、さらにその厚さ寸法が調整可能であるような層をセグメントの外面に設け、必要に応じてこの層の厚さを調整することによって、大断面トンネルの施工を円滑化するような技術が求められていた。
【００１１】
そこで、本発明においては、施工を円滑に行うことによって、工期の短縮化と低コスト化を実現することができ、また、完全な止水効果を有するような大断面トンネルおよびその構築方法とを提供することをその目的とする。また、特に、裏込充填材と同様の機能を有し、さらにその厚さ寸法が調整可能であるような層を設けることによって、施工作業の容易化を図ることが可能であるような大断面トンネルおよびその構築方法を提供することをその課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の大断面トンネルにおいては、大断面を有したトンネルが、断面略矩形状に形成されたトンネル構造体と、その内方に形成されたトンネル空間とからなり、
前記トンネル構造体は、断面視矩形の矩形シールドトンネルと、断面視円形の円形シールドトンネルとを交互に隣接配置し、かつ互いに隣接する前記矩形シールドトンネルと前記円形シールドトンネルとを、その一部を互いに重合させて一体化した構成とされ、
前記矩形シールドトンネルを構成する少なくとも一部のセグメントの外面における前記円形シールドトンネルに対向する位置には、プレキャスト板が設けられ、
該プレキャスト板は、互いに隣接する前記矩形シールドトンネルと前記円形シールドトンネルとの接合面に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この大断面トンネルにおいては、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとが互いにかみ合った形態とされ、強固な構造が実現される。さらに、矩形シールドトンネルを構成するセグメント外面における円形シールドトンネルと対向する位置に、プレキャスト板が設けられるため、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとの間において、裏込充填材と同様の機能を有し、しかもその厚さ寸法が調整可能であるような層を設けることができる。
【００１４】
請求項２記載の大断面トンネルは、請求項１記載の大断面トンネルであって、該大断面トンネルは、軸線方向に向けて、前記トンネル空間の断面積の異なる大断面積部および小断面積部とを有してなり、
該小断面積部においては、該大断面積部と比較して、前記円形シールドトンネルの両側に位置する前記矩形シールドトンネルは、互いに接近して構築され、
該小断面積部の少なくとも一部には、前記セグメントの外面における前記円形シールドトンネルと対向する位置にプレキャスト板が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この大断面トンネルは、上記のような構成とされることから、小断面積部においては、プレキャスト板の厚さを調整することによって、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとを離間または接近させることができる。また、この場合においても、裏込充填材の打設厚さを調節することなく、一定に保つことができる。
【００１６】
請求項３記載の大断面トンネルの構築方法は、複数の断面視矩形のシールド掘削機で、予め定めた間隔を隔てて複数の矩形シールドトンネルを先行構築した後、互いに隣接する前記矩形シールドトンネル間の地山を断面視円形のシールド掘削機で掘削して、ここに円形のシールドトンネルを後行構築することによって、前記トンネルの軸線方向に延在する断面視矩形状の矩形シールドトンネルと、断面視円形の円形シールドトンネルとが交互に隣接配置されてなる断面略矩形状のトンネル構造体を構築し、しかる後に、前記トンネル構造体の内方の地山を掘削して、ここに空間を形成することによって、大断面を有したトンネルを構築する構成となっており、かつ、前記矩形シールドトンネルを先行構築するときには、該矩形シールドトンネルを構成する少なくとも一部のセグメントにおける前記後行構築する円形シールドトンネルとの重なり部側に、プレキャスト部材を設けるとともに、その外側に裏込コンクリートを充填して充填コンクリート部を形成し、前記円形シールドトンネルを後行構築するときには、前記矩形シールドトンネル間の地山とともに、前記プレキャスト板の一部および該プレキャスト板の外面に形成された充填コンクリート部が掘削されることを特徴とする。
【００１７】
この大断面トンネルの構築方法においては、あらかじめ矩形シールドトンネルの一部が、裏込コンクリートおよびプレキャスト板によって形成され、この部分が円形シールドトンネル構築時には掘削されることとなる。したがって、プレキャスト板の厚さ寸法を変化させることによって、充填コンクリート部の厚さ寸法を変化させずに、矩形シールドトンネルにおいて掘削される部分の寸法を変化させることができる。
【００１８】
請求項４記載の大断面トンネルの構築方法は、請求項３記載の大断面トンネルの構築方法であって、前記大断面トンネルを、該大断面トンネルの軸線方向に向けて、前記空間の断面積が異なる大断面積部および小断面積部を有するように構築し、前記大断面積部においては、前記小断面積部より、隣接する前記矩形シールドトンネル間の寸法を大として配置するとともに、これら矩形シールドトンネルを構成する各セグメントの幅寸法を大とし、各セグメントにおける対向端部外側に裏込コンクリートを充填して大断面積部充填コンクリート部を形成し、前記小断面積部においては、該各セグメントの幅寸法を小とし、対向端部外側にプレキャスト部材を固定配置するとともに、該プレキャスト部材の外側に、前記大断面積部充填コンクリート部と略同一厚さの裏込コンクリートを充填することにより小断面積部充填コンクリート部を形成し、前記大断面積部において、前記大断面積部充填コンクリート部を掘削し、前記小断面積部において、前記小断面積部充填コンクリート部および前記プレキャスト部材を掘削して、前記円形シールドトンネルを形成することを特徴とする。
【００１９】
この大断面トンネルの構築方法によれば、矩形シールドトンネル構築後に円形シールドトンネルを構築する際に、大断面積部においては、大径側充填コンクリートが掘削される一方、矩形シールドトンネル間の間隔が狭まることによって矩形シールドトンネルの掘削寸法が増加する小断面積部においては、小径側充填コンクリート部とともにプレキャスト板が掘削されることになる。したがって、この構築方法では、大断面積部と小断面積部とで、円形シールドトンネルの構築に伴なって矩形シールドトンネルにおいて掘削される部分の寸法が変化する場合にも、大径側および小径側充填コンクリート部の打設厚さを変化させる必要がなく、プレキャスト板の厚さ寸法を調整することにより対応が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図２に示すように、構築すべき大断面トンネル１０は、例えば地下に設けられる高速道路として用いられるもので、この大断面トンネル１０には、本線１０Ａに支線１０Ｂが合流する合流ランプＬが設けられている。
合流ランプＬには、周知のように、支線１０Ｂから走行してきた車が加速するための加速車線Ｘが設けられる。したがって、加速車線Ｘが設けられた領域は、本線１０Ａに比較して大断面トンネルの断面積が拡大された大断面積部Ｗとして形成される。また、加速車線Ｘの端部Ｘｄより先の領域は、大断面積部Ｗよりもその断面積が小とされた小断面積部Ｎとして形成される。
【００２１】
図１に示すものは大断面トンネル１０における例えば小断面積部Ｎの断面を示すもので、この部分は、周囲の地山からの土圧に抗するための覆工体であるトンネル構造体１１と、該トンネル構造体１１の内方に形成された上下２段の内部空間１２Ａ、１２Ｂとから構成されている。
【００２２】
トンネル構造体１１は、略鉛直面内に位置する両側の側壁部１１ａ，１１ａと、これら側壁部１１ａ，１１ａの上端部，下端部間にそれぞれ設けられて略水平面内に位置する上面１１ｂ，下面１１ｃと、側壁部１１ａ，１１ａの中間部間に設けられて上下の内部空間１２Ａ，１２Ｂを仕切る仕切面１１ｄとから構成されて、全体として断面視略日字状をなしている。
【００２３】
このトンネル構造体１１は、断面視円形の円形シールドトンネル１５と、互いに平行な平面を有した平面シールドトンネル（矩形シールドトンネル）１６とが、周方向交互に配置され、これらが一体化された構成からなっている。
【００２４】
円形シールドトンネル１５は、平面シールドトンネル１６の厚さよりも大径とされている。さらに、トンネル構造体１１の四隅と、三方に平面シールドトンネル１６が接合されている部分とに配置されている円形シールドトンネル１５Ａは、他の部分のシールドトンネル１５Ｂに対して、その径寸法が大きなものが採用されている。また、トンネル構造体１１の上面１１ｂ，下面１１ｃは、それぞれ、円形シールドトンネル１５Ｂを頂点として外方に向けて凸形状をなした構成となっている。
【００２５】
平面シールドトンネル（矩形シールドトンネル）１６は、セグメント１７と、セグメント１７の外側に設けられた裏込コンクリートからなる充填コンクリート部１８とを備えて構成されている。また、セグメント１７外面の円形シールドトンネル１５と対向する位置には、平面シールドトンネル１７と円形シールドトンネル１５の接合面Ｓｆに沿ってプレキャスト板１９が配置、固定されている。さらに、このようなトンネル構造体１１内には、その全周にわたって鉄筋２０が配筋され、さらにコンクリート２１が打設充填された構成となっている。
【００２６】
そして、上記構成からなる加速車線Ｘの設けられた大断面積部Ｗ（図２参照）においては、図３に示すように、円形シールドトンネル１５Ｂの両側に位置する平面シールドトンネル１６，１６の間隔が拡大された構成となっている。さらに、これら平面シールドトンネル１６，１６の間隔の拡大にともなって、その両側に位置する円形シールドトンネル１５Ａ，１５Ａ、およびトンネル構造体１１の側壁部１１ａ，１１ａを構成する平面シールドトンネル１６，１６についても、その間隔が漸次拡大するよう構築されている。
また、大断面積部Ｗにおいては、小断面積部Ｎと異なり、各平面シールドトンネル１６を構築するセグメント１７に対しては、プレキャスト板１９（図１参照）は、設けられていない。
【００２７】
次に、このような大断面トンネル１０の構築方法について説明する。ここでは、大断面トンネル１０の小断面部Ｎを施工する場合について説明する。
図１に示した大断面トンネル１０の小断面部Ｎを構築するには、まず、トンネル構造体１１を構成する平面シールドトンネル１６，１６，…を形成するために、矩形シールドトンネル２３，２３，…を先行構築する。図４に示すように、各矩形シールドトンネル２３の構築には、断面視矩形のシールド掘削機（図示なし）で地盤中に矩形の孔２４を削孔していき、その後方にセグメント１７，１７，…を組み立てていく。
【００２８】
各セグメント１７は、対向する２面が平板部１７ａ，１７ａとされ、これら平板部１７ａの両側に位置し、隣接するセグメント１７と対向するように配置された端部（対向端部）は、略円弧状の凹部１７ｂ，１７ｃとされている。各凹部１７ｂ，１７ｃは、その円弧の曲率径が、側方に構築される円形シールドトンネル１５（図２参照）の径よりも若干大となるよう形成されている。
【００２９】
また、セグメント１７を組み立てていくにあたっては、トンネル構造体１１の上面１１ｂ，下面１１ｃ，および仕切面１１ｄに配置されるセグメント１７にはその外面に対して、プレキャスト板１９を配置しておく。図５は、セグメント１７およびプレキャスト板１９を拡大して示した図であり、図に示すように、プレキャスト板１９は、セグメント１７の凹部１７ｂ，１７ｃにおいて、円形シールドトンネル１５と対向するように配置される。また、図６（ａ），（ｂ）は、プレキャスト板１９の形状の例を拡大して示した図である。このようにプレキャスト板１９は、複数のプレキャスト板構成体２５を、ボルト２６によって連結することによって形成される。
また、プレキャスト板１９における外方に凸とされた外面１９ａには、プレキャスト板１９をセグメント１７に対して固定するための、固定用ボルト２７が配置される。
【００３０】
このようにして、プレキャスト板１９がその外面に設けられたセグメント１７を組み立てた後、掘削した孔２４とセグメント１７の外周面との間に、例えば、鋼繊維コンクリートなどからなる裏込コンクリート２９を充填し、小断面積部充填コンクリート部３０を形成する。これにより、各孔２４内には、断面視矩形の矩形シールドトンネル２３が構築される。
【００３１】
次いで、互いに隣接する矩形シールドトンネル２３，２３間の地山を断面視円形のシールド掘削機（図示なし）を用いて円形の孔３１，３１，…を削孔していく。ここで用いるシールド掘削機（図示なし）は、その径寸法が、ここに構築すべき円形シールドトンネル１５Ａ，１５Ｂと略同径のものを用いる。このときには、矩形シールドトンネル２３，２３間の地山とともに、セグメント１７，１７の凹部１７ｂ，１７ｃに配置されたプレキャスト板１９および小断面積部充填コンクリート部３０，３０も同時に削られる。
【００３２】
図７に示すように、このように各孔３１を掘削しつつ、シールド掘削機（図示なし）の後方で、円形セグメント３３，３３，…を組み立てていく。そして、組み立てたセグメント３３の外側に、例えば鋼繊維コンクリートなどからなる裏込コンクリート３５を充填することにより、各孔３１内に円形シールドトンネル１５Ａ，１５Ｂが構築される。これにより、断面視円形の円形シールドトンネル１５と、平面シールドトンネル１６とが周方向交互に配置され、かつ円形シールドトンネル１５Ａ，１５Ｂと平面シールドトンネル１６とはその一部が重合した状態となり、トンネル構造体１１が形成される。
【００３３】
続いて、図２に示したように、トンネル構造体１１内に鉄筋２０を配筋し、さらにコンクリート２１を打設充填する。しかる後には、トンネル構造体１１の内方の地山を掘削し、ここに内部空間１２Ａ，１２Ｂを形成することにより、大断面トンネル１０の小面積部Ｎが構築される。
【００３４】
一方、加速車線Ｘが設けられた大断面積部Ｗ（図２参照）を構築するには、まず、小断面積部Ｎと同様、図８に示すように、矩形シールドトンネル２３，２３を形成するため、矩形シールド掘削機で矩形の孔２４，２４を削孔する。
このとき、この大断面積部Ｗにおいては、トンネル構造体１１の上面１１ｂ，下面１１ｃ，仕切面１１ｄを形成する部分では、矩形の孔２４，２４の間隔を、小断面積部Ｎに比べて拡大させる。
【００３５】
このようにして各孔２４を削孔しつつ、その後方でセグメント１７を組み立てるが、このときには、円形シールドトンネル１５Ｂ側の凹部１７ｂ、および円形シールドトンネル１５Ａ側の凹部１７ｃは、小断面積部Ｎと比較して、それぞれの円形シールドトンネル１５Ａ，Ｂの中心軸線から離間するようにする。これにより、セグメント２３の幅は、小断面積部Ｎと比較して拡大することになる。
また、小断面積部Ｎとは異なり、大断面積部Ｗにおいては、セグメント１７の凹部１７ｂ，ｃには、プレキャスト板１９（図４参照）を配置しない構成とする。
【００３６】
このようにしてセグメント１７を組み立てた後、掘削した孔２４とセグメント１７の外周面との間に裏込コンクリート２９を充填して、大断面積部充填コンクリート部３７を形成する。このとき、大断面積部充填コンクリート部３７の厚さは、小断面積部充填コンクリート部３０（図４参照）と略同一寸法に形成される。
【００３７】
次いで、互いに隣接する矩形シールドトンネル２３，２３間の地山を断面視円形のシールド掘削機（図示なし）を用いて円形の孔３１，３１，…を削孔していく。このとき、円形シールドトンネル１５Ｂを形成するための孔３１は、小断面積部Ｎと比較して、トンネル構造体１１の中心軸線に対して断面方向に変位しない。これに対し、円形シールドトンネル１５Ａを形成するための孔３１は、小断面積部Ｎと比較して、円形シールドトンネル１５Ｂから離間するよう削孔される。このようにして、孔３１を削孔すると、矩形シールドトンネル２３，２３間の地山とともに、セグメント１７，１７の凹部１７ｂ，１７ｃの外側の大断面積部充填コンクリート部３７，３７も同時に削られる。
【００３８】
この後は、図３に示したように、シールド掘削機（図示なし）の後方で、円形セグメント（セグメント）３３，３３，…を組み立てていく。そして、組み立てたセグメント３３の外側に裏込コンクリート３５を充填することにより、各孔３１内に円形シールドトンネル１５Ａ，１５Ｂが構築される。
【００３９】
このようにして、円形シールドトンネル１５と平面シールドトンネル１６とを構築した後、トンネル構造体１１内に鉄筋２０を配筋し、さらにコンクリート２１を打設充填する。しかる後には、トンネル構造体１１の内方の地山を掘削し、ここに内部空間１２Ａ，１２Ｂを形成することにより、所定形状の大断面トンネル１０の大断面積部Ｗの構築が完了する。
【００４０】
上述の大断面積部Ｗにおいては、平面シールドトンネル１６、１６の間隔が小断面積部Ｎに比べて拡大するように構成され、円形シールドトンネル１５Ａ，Ｂと、各平面シールドトンネル１６とが重合する部分の寸法（矩形シールドトンネル２３、２３が掘削される部分の寸法）は、小断面積部Ｎに比較して減少している。また、裏込コンクリート２９からなる大断面積部充填コンクリート部３７と小断面積部充填コンクリート部３０の厚さは大断面積部Ｗおよび小断面積部Ｎのいずれにおいても略同一寸法とされ、上記の矩形シールドトンネル２３、２３が掘削される寸法の差は、小断面積部Ｎにおいてはプレキャスト板１９が小断面積部充填コンクリート部３０と併せて掘削されることによって補われる。
【００４１】
以上が、本実施の形態における大断面トンネル１０の構築方法である。
この大断面トンネル１０およびその構築方法では、大断面トンネル１０が、その軸線方向に向けて、断面積の異なる大断面積部Ｗおよび小断面積部Ｎを有する場合に、大断面積部Ｎにおいて、互いに隣り合う矩形シールドトンネル２３，２３同士を、小断面積部Ｎに比較して離間するように先行構築し、これにより、これらの間に後行構築する円形シールドトンネル１５Ａ，Ｂとの重合寸法を減少させてトンネル構造体１１を構築する構成とした。したがって、大断面トンネル１０において、軸線方向にその断面積を拡大する必要がある場合には、その部分の施工を、従来のように薬液注入などによって地盤改良することなく行うことが可能となる。このため、従来地盤改良にかかっていたコストを抑えるとともに短工期化を図ることができる。さらには、地盤改良工法に比較して高い止水効果を得ることができるので、大断面トンネル１０の施工の安全性を大幅に向上させることができる。
【００４２】
そればかりでなく、本実施の形態の大断面トンネル１０およびその構築方法では、小断面積部Ｎにおいて、矩形シールドトンネル２３を構成するセグメント１７のそれぞれ対向する端部にプレキャスト板１９が設けられている。これにより、小断面積部Ｎにおいては、矩形シールドトンネル２３のうち、孔３１形成時に掘削可能とされる部分の寸法を、大断面積部Ｗと比較して大きくすることができる。したがって、小断面積部Ｎでは、平面シールドトンネル１６，１６の間隔を大断面積部Ｗに比べて接近するように構成し、これにより、円形シールドトンネル１５Ａ，Ｂと、各平面シールドトンネル１６とが重合する部分の寸法（矩形シールドトンネル２３、２３が掘削される部分の寸法）を増大させて、トンネル構造体１１の上面１１ｂ、下面１１ｃ、および仕切面１１ｄの長さ寸法を縮小させ、大断面積部Ｗと比較して、大断面トンネル１０の断面積を縮小させることが可能となる。このように、本実施の形態においては、セグメント１７の外側に、従来の裏込充填材と同様の機能を有する層を、裏込コンクリート２９とともにプレキャスト板１９を使用することにより実現したものであり、これを、上記のような断面積の変化する大断面トンネル１０の構築にあたって適用することにより、その施工の円滑化が図られることとなる。
【００４３】
特に、本実施の形態によれば、上記のように大断面トンネル１０の断面積を変化させるにあたって、矩形シールドトンネル２３，２３が掘削される部分の寸法の差を、プレキャスト板１９を設けたり、また省略することで補うことができる。これにより、裏込コンクリート２９によって構成された大断面積部、および小断面積部充填コンクリート部３０，３７の厚さを略同一寸法とすることができ、大断面積部Ｗから小断面積部Ｎへ、また逆に、小断面積部Ｎから大断面積部Ｗへトンネルを連続的に構築するときに、裏込コンクリート２９の打設厚さを変化させる必要がなく、複雑な機構が必要とならず、施工コストや施工時間の低減化が図られる。また、裏込コンクリート２９の打設量を一定とすることができるため、コンクリート設備、混練プラント、坑内ミキサー台車等のコンクリート運搬手段、打設ポンプ等を適正なものとすることができる。
【００４４】
なお、セグメント１７およびプレキャスト板１９の構成は、必ずしも上記実施の形態に限定されるものでなく、図９ないし図１５に示したようなものとしても構わない。
【００４５】
図９（ａ）、および図１０は、セグメント１７を矩形にした場合の例であり、図９（ａ）は、小断面積部Ｎにおける状態を、図１０は大断面積部Ｗにおける状態を示した図である。これらの図中に示すように、大断面積部Ｗにおいては、小断面積部Ｎにおいて設けられたようなプレキャスト板１９が設けられない。
【００４６】
また、図９（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図９に示したプレキャスト板１９の例を拡大して示した図である。図中に示すように、プレキャスト板１９は、セグメント１７とともに断面視略矩形に形成されている。これらのうち、図９（ｂ），（ｃ）は、プレキャスト板１９を、複数のプレキャスト板構成体２５をボルト２６を用いて連結することによって構成した場合の例である。また（ｄ）は、円形シールドトンネル１５を構築する際に、プレキャスト板１９の一部を切削するとき、プレキャスト板１９の外方に向いた角部１９ｂの欠落防止のために、端部に位置する端部プレキャスト板構成体３９に対して、補強材４０を埋め込んだ例である。この端部プレキャスト板構成体３９を拡大して斜視図により示したのが図１１である。このように、端部プレキャスト板構成体３９においては、格子状に組まれた補強材４０が、上下二重に重ねられて埋設され、角部１９ｂを欠損から守る機能を果たす。
【００４７】
なお、この補強材４０は、切削可能な材料を用いて構成することが必要であり、例えば、ガラス繊維や炭素繊維を強化プラスチックで固めた材料等を用いることが好適である。このような材料で補強された端部プレキャスト板構成体３９は、引っ張りに強く、切削時に大きく欠けることがない。また、切削後の形状が円形シールドトンネル１５と同様の円形となるため、円形シールドトンネル１５の構築にあたって充填される裏込コンクリート３５と完全に一体化することができ、平面シールドトンネル１６と円形シールドトンネル１５との接合面Ｓｆ（図１，９参照）における強度および止水性を良好なものとすることができる。
【００４８】
さらに、図１２、１３は、セグメント１７を矩形にした場合の別の例を示す図である。図１２（ａ）は、小断面部Ｎ、図１３（ａ）は大断面部Ｗにおける状態を示している。
また、図１２（ｂ），（ｃ）は図１２（ａ）において、図１３（ｂ）は図１３（ａ）において示されたプレキャスト板１９の形状をそれぞれ表している。このように、大断面部Ｗにおいてプレキャスト板１９を用いるようにしてもよく、この場合、矩形シールドトンネル２３と円形シールドトンネル１５の重合寸法の増減に対応して、プレキャスト板１９の厚さを調整する。ここでは、プレキャスト板構成体２５が重ねられる層の数を変化させることによって、プレキャスト板１９の厚さが調整されている。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る大断面トンネルにおいては、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとを、その一部を重合させて交互に隣接配置してトンネル構造体を構成し、矩形シールドトンネルを構成するセグメントの外面の円形シールドトンネルと対向する位置には、プレキャスト板を設けた構成としている。この大断面トンネルにおいては、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとが互いにかみ合った形態とされ、強固な構造が実現される。さらに、矩形シールドトンネルを構成するセグメント外面における円形シールドトンネルと対向する位置に、プレキャスト板が設けられるため、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとの間において、裏込充填材と同様の機能を有し、しかもその厚さ寸法が調整可能であるような層を設けることができる。このような構成とすることにより、これら矩形シールドトンネルおよび円形シールドトンネルを構築する際に、裏込充填材からなる層を切削するなどの必要が生じた場合においても、対応が可能となり、その場合には、施工の円滑化を図ることができる。
【００５０】
請求項２に係る大断面トンネルにおいては、大断面トンネルは、軸線方向に向けて、前記トンネル空間の断面積の異なる大断面積部および小断面積部とを有した構成とされ、小断面積部においては、大断面積部と比較して、円形シールドトンネルの両側に位置する矩形シールドトンネルは、互いに接近して構築され、小断面積部の少なくとも一部には、セグメントの外面における円形シールドトンネルと対向する位置にプレキャスト板が配置される。これにより、小断面積部においては、プレキャスト板の厚さを調整することによって、矩形シールドトンネルと円形シールドトンネルとを離間または接近させることができ、したがって、トンネル断面積を調整することが可能である。また、この場合において、裏込充填材の打設厚さを調節することなく、一定に保つことができ、施工の円滑化が図られる。
【００５１】
請求項３に係る大断面トンネルの構築方法によれば、複数の矩形シールドトンネルを先行構築した後、円形のシールドトンネルを互いに隣接する前記矩形シールドトンネル間にその一部をこれら矩形シールドトンネルに重合させて後行構築することによって断面略矩形状のトンネル構造体を構築する構成とされている。このとき、あらかじめ矩形シールドトンネルの一部が、裏込コンクリートおよびプレキャスト板によって形成され、この部分が円形シールドトンネル構築時には掘削されることとなる。したがって、プレキャスト板の厚さ寸法を変化させることによって、充填コンクリート部の厚さ寸法を変化させずに、矩形シールドトンネルにおいて掘削される部分の寸法を変化させることができ、これにより、大断面トンネルの断面積が軸方向に変化する場合においても、容易に対応が可能である。
【００５２】
請求項４に係る大断面トンネルの構築方法においては、大断面トンネルを、その軸線方向に向けて断面積が異なる大断面積部および小断面積部を有するように構築し、大断面積部においては、小断面積部より、隣接する矩形シールドトンネル間の寸法を大とし、これら矩形シールドトンネルを構成する各セグメントの幅寸法を大とし、各セグメントにおける対向端部外側に裏込コンクリートを充填して大断面積部充填コンクリート部を形成する構成とした。また、小断面積部においては、各セグメントの幅寸法を小とし、対向端部外側にプレキャスト部材を固定配置するとともに、プレキャスト部材の外側に、大断面積部充填コンクリート部と略同一厚さの裏込コンクリートを充填することにより小断面積部充填コンクリート部を形成する構成とした。さらに、大断面積部において、大断面積部充填コンクリート部を掘削し、小断面積部において、小断面積部充填コンクリート部およびプレキャスト部材を掘削して円形シールドトンネルを形成することとした。これにより、トンネル構造体の幅や高さが増減する区間で、従来のように薬液注入などによって地盤改良することなく施工を行って、コストおよび工期の圧縮を図るとともに、施工の安全性を大幅に向上させることができる。さらに、大断面積部と小断面積部とで、円形シールドトンネルの構築に伴なって矩形シールドトンネルにおいて掘削される部分の寸法が変化する場合にも、大断面積部および小断面積部充填コンクリート部の打設厚さを変化させる必要がなく、プレキャスト板の厚さ寸法を調整することにより対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を模式的に示す大断面トンネルの小断面積部の立断面図である。
【図２】本発明に係る大断面トンネルおよびその構築方法を適用したトンネルの一例を示す平断面図である。
【図３】同、大断面トンネルの大断面積部の立断面図である。
【図４】図１に示した大断面トンネルの小断面積部の施工途中の状態を示す立断面図である。
【図５】図４に示した大断面トンネルの小断面積部の施工途中の状態を拡大して示す立断面図である。
【図６】図５に示した大断面トンネルに使用されるプレキャスト板の構造を拡大して示した立断面図である。
【図７】図５に続く、図１に示した大断面トンネルの小断面積部の施工途中の状態を示す立断面図である。
【図８】図３に示した大断面トンネルの大断面積部の施工途中の状態を示す立断面図である。
【図９】本発明に係る大断面トンネルの小断面積部におけるセグメントおよびプレキャスト板の構造を示す図であって、図５、６とは別の例を示す立断面図である。
【図１０】本発明に係る大断面トンネルの大断面積部におけるセグメントの構造を示す図であって、図８とは別の例を示す立断面図である。
【図１１】図９（ｄ）において示したプレキャスト板の構造の一部を拡大して示した斜視図である。
【図１２】本発明に係る大断面トンネルの小断面積部におけるセグメントおよびプレキャスト板の構造を示す図であって、図５、６、９とは別の例を示す立断面図である。
【図１３】本発明に係る大断面トンネルの大断面積部におけるセグメントおよびプレキャスト板の構造を示す図であって、図８、１０とは別の例を示す立断面図である。
【図１４】従来の大断面トンネルの一例を示す立断面図である。
【図１５】従来の断面視矩形の大断面トンネルの一例を示す立断面図である。
【図１６】図１５に示した大断面トンネルの構築方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０  大断面トンネル
１１  トンネル構造体
１５  円形シールドトンネル
１６  平面シールドトンネル（矩形シールドトンネル）
１７  セグメント
１８  充填コンクリート部
１９  プレキャスト板
２３  矩形シールドトンネル
２９  裏込コンクリート
３０  小断面積部充填コンクリート部
３７  大断面積部充填コンクリート部
【図１】
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【図２】
0003608140.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003608140.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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