(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本線トンネルの一部区間に拡幅トンネルを設けるトンネル断面拡幅工法において、
拡幅トンネルを構築すべき位置に、この拡幅トンネルに接して構築されるべき本線トンネル覆工の、構築仮想位置に向って開口面が配置され、断面がほぼコ字状の拡幅トンネル覆工を構築すると共に、この拡幅トンネル覆工の上床版及び下床版の先端に接してシールド工法により本線トンネル覆工を構築することを特徴とするトンネル断面拡幅工法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル断面拡幅工法において、上記拡幅トンネル覆工は開削工法により構築され、コ字状断面の開口面を塞ぐ仮壁を開口面より内側に仮設し、上床版と下床版を結合する支保材の役割を持たせるとともにこの仮壁の外側に土砂を埋め戻して本線トンネル覆工を構築することを特徴とするトンネル断面拡幅工法。
【請求項３】
請求項１記載のトンネル断面拡幅工法において、上記拡幅トンネル覆工はシールド工法により構築され、拡幅トンネル覆工の構築と共に開口面から内側に開口面を塞ぐ仮壁を構築し、上床版と下床版を結合する支保材の役割を持たせるとともにこの仮壁の外側に土砂を埋め戻して本線トンネル覆工を構築することを特徴とするトンネル断面拡幅工法。
【請求項４】
請求項１、２、３記載のトンネル断面拡幅工法の何れかにおいて、上記本線トンネル覆工を構築するための施工は、上記拡幅トンネル覆工を構成する上床版及び下床版の双方の先端の一部を切削範囲に含むシールド工法により施工することを特徴とするトンネル断面拡幅工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば地下道路或いは地下鉄、下水道等を構成するトンネルの施工方法に関し、特にトンネルの一部区間に待避、分岐、合流等のための断面拡幅部を簡素に構築することを可能としたトンネル断面拡幅工法を提案しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりトンネル工事には一般にシールド工法が取られている。シールド工法は一旦シールド機を掘削進路上に設置してしまえば、シールド機が掘進し、トンネル覆工も構築してしまうため、地上に影響を与えることなくトンネルを構築することができることから、同一径が連続したトンネルを構築するには優れた工法である。
これに対し、例えば地下道路の分岐合流部では図７及び図８に示すように、本線トンネル１の車線数に加えて減速車線又は加速車線を構築するための拡幅トンネル２が必要になる。トンネルの分岐合流部におけるトンネル断面の拡幅は、従来の施工技術では本線トンネルを含めた開削工法により構築している。
【０００３】
本線トンネル１と、拡幅トンネル２とを含む全体を開削する場合、幅が数１０メートル、長さが約数１００メートルに達するため、施工に必要な占有幅及び占有面積が広くなることから、周辺環境に与える影響が大きく、施工における重要な課題であった。
このため、開削工法で施工する範囲を可能な限り縮小し、シールド工法を応用したトンネル断面拡幅工法が考えられている。図９はその一例を示す。図９に示す例では主シールド機３により本線トンネル１を掘進し、拡幅区間の始端位置に立抗４を構築し、この立坑４を通じて側部シールド機５Ａ、５Ｂを地下に降ろし、この側部シールド機５Ａ、５Ｂを主シールド機３の両側に装着する。主シールド機３の両側に側部シールド機５Ａ、５Ｂを装着した複合シールド機により拡幅区間を掘進し、拡幅トンネル２を構築する。拡幅区間の終端位置には再び立抗を形成し、この立抗を通じて側部シールド機５Ａ、５Ｂを地下から撤去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現状のトンネル拡幅工法は、欠点として以下の事項が挙げられる。
（１）拡幅断面をシールド機で一括施工する場合、拡幅断面の端部に立抗を設けてシールド機の組立て及び改造を行うため、この部分には大規模な開削工事を伴う。
（２）トンネル断面幅の大きなシールド機で掘進するため、トンネル土被りが小さいと地表面に地盤沈下などの影響を及ぼす可能性が高くなる。
【０００５】
（３）シールド機の組立て及び改造には大規模な施工設備が必要になるため、立抗上部（一般に公道）を長期間占有し、地上への影響が大きい。
（４）地中でトンネル断面を拡大する場合には大規模な地盤改良工事を伴うため、施工に要する日数及び費用が多くかかる。
（５）道路トンネルの分岐合流部を構築するにはトンネル断面の拡幅工法の他に分岐のための施工技術が必要となる。
この発明の目的は地上への影響を小さくし、大規模な開削工事を伴うことなく、拡幅部を構築することができるトンネル断面拡幅工法を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、本線トンネルの一部区間に拡幅トンネルを設けるトンネル断面拡幅工法において、拡幅トンネルを構築すべき位置に、この拡幅トンネルに接して構築されるべき本線トンネル覆工の、構築仮想位置に向って開口面が配置され、断面がほぼコ字状の拡幅トンネル覆工を構築すると共に、この拡幅トンネル覆工の上床版及び下床版の先端に接してシールド工法により本線トンネル覆工を構築するトンネル断面拡幅工法を提案する。
【０００７】
この発明の請求項２では、請求項１記載のトンネル断面拡幅工法において、拡幅トンネル覆工は開削工法により構築され、コ字状断面の開口面を塞ぐ仮壁を開口面より内側に仮設し、上床版と下床版を結合する支保材の役割を持たせるとともにこの仮壁の外側に土砂を埋め戻して本線トンネル覆工を構築するトンネル断面拡幅工法を提案する。
この発明の請求項３では、請求項１記載のトンネル断面拡幅工法において、拡幅トンネル覆工はシールド工法により構築され、拡幅トンネル覆工の構築と共に開口面から内側に開口面を塞ぐ仮壁を構築し、上床版と下床版を結合する支保材の役割を持たせるとともにこの仮壁の外側に土砂を埋め戻して本線トンネル覆工を構築するトンネル断面拡幅工法を提案する。
【０００８】
この発明の請求項４では、請求項１、２、３記載のトンネル断面拡幅工法の何れかにおいて、本線トンネル覆工を構築するための施工は、拡幅トンネル覆工を構成する上床版及び下床版の双方の先端の一部を切削範囲に含むシールド工法により施工するトンネル断面拡幅工法を提案する。
【０００９】
更に、一方の側部が開口されたコ字状断面を持つ拡幅トンネル覆工を構築し、このコ字状断面を持つ拡幅トンネル覆工の開口面に接触させて本線トンネル覆工を構築するから、本線トンネルと拡幅トンネルとの接合を簡素に達することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図６にこの発明によるトンネル断面拡幅工法の一実施例を示す。この実施例では拡幅トンネル覆工を開削工法によって構築した場合を示す。
つまり、図１に示すように、拡幅トンネル覆工１１の幅に相当する間隙を隔てて２連の土留め壁１２−１２を形成する。土留め壁１２−１２で囲まれた部分の土砂を掘り出し、その底部に断面がほぼコ字状の拡幅トンネル覆工１１を構築する。拡幅トンネル覆工１１の形状は本線トンネル覆工が構築されると仮想される面側が開口されたほぼコ字状の断面形状を有する。また開口面側が漸次外広となる形状とし、この形状により円筒状の本線トンネル覆工との接合強度を高める構造とした場合を示す。
【００１１】
拡幅トンネル覆工１１の内部には仮壁１３を形成する。更に、拡幅トンネル覆工１１の上床版１１Ａと下床版１１Ｂのそれぞれの外側にスライドフード１４を装着する。このスライドフード１４は拡幅トンネル覆工１１に形成した長孔等を通じて拡幅トンネル覆工１１の内部から本線トンネルが構築される側に向って自由にスライド操作ができるように構成される。
拡幅トンネル覆工１１及び仮壁１３、スライドフード１４が装着された状態で土留め壁１２−１２を撤去し、拡幅トンネル覆工１１の上部に土砂を埋め戻す（図２参照）。１０は埋め戻した土砂を示す。このとき、拡幅トンネル覆工１１の仮壁１３と開口面で囲まれる部分にも土砂１０を充填する。
【００１２】
土砂を埋め戻し拡幅トンネル覆工１１を土砂の中に埋設した状態で、拡幅トンネル覆工１１の開口面に接触する位置にシールド機を掘進させる。図３にその様子を示す。図３に示す破線１５はシールド機掘削線を示す。シールド機は拡幅トンネル覆工１１の上床版１１Ａと下床版１１Ｂの先端の一部を切削しながら掘進する。このためには上床版１１Ａと下床版１１Ｂの先端には鉄筋類を含まない施工を施す。このように上床版１１Ａ及び下床版１１Ｂの先端部分を切削しながら本線トンネル覆工１６を構築することにより、図４に示すように本線トンネル覆工１６と拡幅トンネル覆工１１とを可及的に接近させて構築することができ、特に本線トンネル覆工１６と拡幅トンネル覆工１１との間が大きく離れ、その間隙部分から土砂が崩落する事故が発生することを回避することができる。
【００１３】
更に拡幅トンネル覆工１１の上床版１１Ａと下床版１１Ｂのそれぞれの外側にスライドフード１４を設けているから、本線トンネル覆工１６が構築された位置ではスライドフード１４を本線トンネル覆工１６側に移動させ、スライドフード１４により本線トンネル覆工１６と拡幅トンネル覆工１１との間に発生するわずかな間隙も遮蔽することができる。
図５にその詳細を示す。本線トンネル覆工１６の外周にはシールド工法で施される裏込め注入材１７が配置される。スライドフード１４を本線トンネル覆工１６に向って移動させることにより、スライドフード１４の先端は裏込め注入材１７の層に突き刺さる。この状態でスライドフード１４に内蔵した注入管から地盤改良剤を注入し、スライドフード１４と裏込め注入材１７との接合部分の土砂を地盤改良（固形化）し、拡幅トンネル覆工１１の上床版１１Ａと下床版１１Ｂと本線トンネル覆工１６との間の間隙部分を防水構造とする。図５に示す１８は地盤改良剤により固形化された防水処理部を示す。
【００１４】
スライドフード１４により応急的に防水処理部１８を得るのと平行して、拡幅トンネル覆工１１に設けた仮壁１３と、拡幅トンネル覆工１１で囲まれた本線トンネル覆工１６のセグメント１６Ａ（図６に点線で示す）を撤去し、拡幅トンネル覆工１１と本線トンネル覆工１６との間を恒久的に結合する工事を施工することにより図６に示す本線トンネル１と拡幅トンネル２が互に連通したトンネルを得ることができる。
以上は拡幅トンネル覆工１１を開削工法により構築した場合を説明したが、拡幅トンネル覆工１１をシード工法により構築することもできる。シールド工法により拡幅トンネル覆工１１を構築する場合には掘進面を拡幅トンネルの断面形状に設定したシールド機を用意し、掘進と同時に周辺にセグメントを張り巡らす。この場合、拡幅トンネル覆工１１と共に仮壁１３を構築することにより地中で図２に示した拡幅トンネル覆工１１と仮壁１３とを構築することができる。図２に示した状態が構築された後の工法は図３乃至図５に示した工法と同じであるから、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば予め断面形状がほぼコ字状の拡幅トンネル覆工１１を構築して用意し、この拡幅トンネル覆工１１の開口面に沿って本線トンネル覆工１６をシールド工法により構築し、本線トンネル覆工１６の一部を撤去して拡幅トンネルと本線トンネルとを連通させて拡幅部を構築したから、簡単な工事でトンネルに拡幅部を設けることができる。特に、拡幅トンネル覆工１１を開削工法で構築する場合は幅が約１０メートル程度、長さが数１００メートル程度であるから、従来の開削工法と比較して小さい開削面積で済ませることができるため、地上への影響を小さくすることができる。また、長さが約数１００メートル程度の拡幅トンネルを構築する場合に、シールド工法で構築することも考えられるが、わずかな区間をシールド機を用いて構築するより開削工法を採った方が工費を安価に済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるトンネル断面拡幅工法の初期工程の一例を説明するための断面図。
【図２】図１に示した工程の次の工程を説明するための断面図。
【図３】図２に示した工程の次の工程を説明するための断面図。
【図４】図３に示した工程により本線トンネル覆工が構築された状況を説明するための断面図。
【図５】図４に示した状況で施される防水処理の工程を説明するための断面図。
【図６】この発明の工法により構築された本線トンネルと拡幅トンネルの完成状況を説明するための断面図。
【図７】トンネルの一部区間に拡幅部が必要になる実例を説明するための断面図。
【図８】図７に示したＡ−Ａ線上の断面図。
【図９】従来のトンネル断面拡幅工法を説明するための斜視図。
【符号の説明】
１          本線トンネル
２          拡幅トンネル
１１          拡幅トンネル覆工
１１Ａ          上床版
１１Ｂ          下床版
１２          土留め壁
１３          仮壁
１４          スライドフード
１５          シールド機掘削線
１６          本線トンネル覆工
１７          裏込め注入材
１８          防水処理部
【図１】
0003544534.tif 000002
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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