(57)【要約】【課題】  開削部分に当る供用中の地上の道路を交通規制する範囲を小さくすることで、安価に且つ強靭に、しかも短期間に安全に施工する分岐トンネル２の分合流部構造およびその構築方法を提供する。【解決手段】  本線トンネル１に沿って地中連続壁体３を構築し、前記本線トンネル１と前記地中連続壁体３との間に、前記本線トンネル１から分合流して構築される分岐トンネル２の分合流部構造であって、前記本線トンネル１の上下部分から前記地中連続壁体３に向けて山留材８、９が延設され、前記山留材８、９と前記本線トンネル１と前記地中連続壁体３で囲まれた内部空間に、鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体が構築され、該覆工体の内側に分合流部空間１８が形成されて、分合流部躯体１７が構築された【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構造であって、前記本線トンネルの上下部分から前記地中連続壁体に向けて山留材が延設され、前記山留材と前記本線トンネルと前記地中連続壁体で囲まれた内部空間に、鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体が構築され、該覆工体の内側に分合流部空間が形成されて、分合流部躯体が構築されたことを特徴とする分岐トンネルの分合流部構造。
【請求項２】
前記山留材としてパイプルーフを使用し、該パイプルーフと前記鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体を一体構造としたことを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネルの分合流部構造。
【請求項３】
前記地中連続壁体が土留め用トンネルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐トンネルの分合流部構造。
【請求項４】
本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記地中連続壁体に向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とする分岐トンネルの分合流部構築方法。
【請求項５】
本線トンネルに沿って土留め用トンネルを構築し、前記本線トンネルと前記土留め用トンネルとの間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記土留め用トンネルに向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とする分岐トンネルの分合流部構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分岐トンネルが本線トンネルから分合流する部分の構造およびその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、首都圏や都市部等の住宅の密集した地域の渋滞解消の目的で、多くの道路が計画、又は、建設されている。それらの道路は、地上の用地取得が困難なため、地下に建設されることが増えてきている。
【０００３】
従来、シールド機で地下高速道路等のトンネルの分合流部を構築する場合、地上から開削した開削分合流部にシールドトンネルを接続する開削工法によって構築するのが主流であった。また、近年では、２本のトンネルの通過部分の外側を、止水と山留めを目的とした連続地中壁を施工しておき、シールド通過後に２本のシールドトンネル間を掘削し、連結部のセグメントを解体し、分岐構造物を構築する方法が提案されている。従来の技術として、特許文献に記載のあるものとしては次の（１）の１件を挙げる。
（１）特許文献１（特開２００３−１４８０８６号公報）
【０００４】
掘削可能なセグメントを２つのトンネルが対向する側面に配置し、このトンネルの坑内から分合流部を構成する鉛直方向支持部材を、補強部材を兼ねて構築する。ランプ出入口に構築したＵ字擁壁部の一方から矩形シールドをトンネル間に向けて掘進し、該トンネル間を掘削すると同時に掘削可能なセグメントを掘削する。矩形シールドをトンネルと並進した後に路上部の他のＵ字擁壁へ向けて掘進し、分合流部の掘削後、一方のトンネルのセグメントと補強部材を取り外し、分合流部と一方のトンネルのセグメントとの一体化を行う。
【０００５】
特許文献１は、矩形シールド機を２つのトンネル間に掘進させてはいるものの、２つのトンネル間を、接続連結部のセグメントを解体しながら、掘削しているため、ランプ構造物を構築する際の水平防護には、従来通りの工費や工期がかかり、工事の安全度も旧態依然であった。
【特許文献１】特開２００３−１４８０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、開削工法を使用した場合、当該トンネル分合流部の真上の地上からその部分を全面的に開削しなければならないと言う煩わしさがあり、更にまた、工費、工期、安全面で旧態依然としたものが残っていた。
【０００７】
そこで、この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、開削部分に当る供用中の地上の道路を交通規制する範囲を小さくすることで、安価に且つ強靭に、しかも短期間に安全に施工する分岐トンネルの分合流部構造およびその構築方法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】
【０００８】
係る課題を達成するために、この発明は提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構造であって、前記本線トンネルの上下部分から前記地中連続壁体に向けて山留材が延設され、前記山留材と前記本線トンネルと前記地中連続壁体で囲まれた内部空間に、鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体が構築され、該覆工体の内側に分合流部空間が形成されて、分合流部躯体が構築されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記山留材としてパイプルーフを使用し、該パイプルーフと前記鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体を一体構造としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、前記地中連続壁体が土留め用トンネルであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記地中連続壁体に向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、本線トンネルに沿って土留め用トンネルを構築し、前記本線トンネルと前記土留め用トンネルとの間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記土留め用トンネルに向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記、請求項１に記載の発明によれば、本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構造であって、前記本線トンネルの上下部分から前記地中連続壁体に向けて山留材が延設され、前記山留材と前記本線トンネルと前記地中連続壁体で囲まれた内部空間に、鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体が構築され、該覆工体の内側に分合流部空間が形成されて、分合流部躯体が構築されたことを特徴とするので、前記分合流部の構築は地中での作業となり、前記地中連続壁体の施工時に一部の交通規制を行うので、交通渋滞や騒音等の発生が少ない。更に、前記地中連続壁体も前記本線トンネル自体も山留めの役目を果たし、土水圧による滑動を防止できるため、容易に内部地山を掘削できる。しかも、前記本線トンネル覆工体を構造体の一部として使用することにより、新たな土留めの施工工程を必要とせず、分合流部構築の工費節減及び工期短縮に寄与する。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、前記山留材としてパイプルーフを使用し、該パイプルーフと前記鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートの覆工体を一体構造としたことを特徴とするので、前記上下のパイプルーフの配設により、前記本線トンネルの覆工体の一部を解体するに際しても水平防護されているため、より簡単に且つ迅速に解体できる。更に、本来仮設構造体として配置するパイプルーフや前記本線トンネル覆工体の一部を分合流部躯体本体構造の一部として有効活用できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の効果に加えて、前記地中連続壁体が土留め用トンネルであることを特徴とするので、該土留め用トンネルをシールド工法乃至推進工法で掘削すれば、前記地中連続壁体を地上から埋設しなくても済むので、供用されている道路を交通規制して作業を行うこともないため、交通渋滞や騒音等の公害も発生しない。また、本来仮設構造体として配置する山留材、前記本線トンネルの覆工体の一部、更に前記土留め用トンネルの覆工体を前記分合流部躯体本体構造の一部として有効活用できる。特に、前記土留め用トンネルは、該土留め用トンネル内部から止水注入でき、周辺地山を地盤改良し易く、山留めの役目を果たし、土水圧による滑動を防止できるため、容易に内部地山を掘削できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、本線トンネルに沿って地中連続壁体を構築し、前記本線トンネルと前記地中連続壁体との間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記地中連続壁体に向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とするので、前記分合流部の構築は地中での作業となり、前記地中連続壁体の施工時に一部の交通規制を行うので、交通渋滞や騒音等の発生が少ない。更に、前記地中連続壁体も前記本線トンネル自体も山留めの役目を果たし、土水圧による滑動を防止できるため、容易に内部地山を掘削できる。しかも、前記本線トンネル覆工体を構造体の一部として使用することにより、新たな土留めの施工工程を必要とせず、分合流部構築の工費節減及び工期短縮に寄与する。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、本線トンネルに沿って土留め用トンネルを構築し、前記本線トンネルと前記土留め用トンネルとの間に、前記本線トンネルから分合流して構築される分岐トンネルの分合流部構築方法であって、前記本線トンネルの上下部分から山留材を挿通して、前記上下部分から前記山留材の挿通先端を前記土留め用トンネルに向けて延設すると共に、前記上下の山留材で囲まれた内部地山を掘削しながら、前記上下の山留材に支保材を配設し、前記掘削された空間及び前記本線トンネルの内側に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートを打設して分合流部空間を擁する分合流部躯体を構築したことを特徴とするので、前記土留め用トンネルをシールド工法乃至推進工法で掘削すれば、前記地中連続壁体を地上から埋め込まなくても済む。従って、地表に工事現場を全く必要としないので、地表で供用されている道路を交通規制して作業を行うこともないため、交通渋滞や騒音等の公害も発生しない。また、本来仮設構造体として配置する山留材、前記本線トンネルの覆工体の一部、更に前記分岐トンネルの覆工体の一部を前記分合流部躯体本体構造の一部として有効活用できる。特に、前記土留め用トンネルは、該土留め用トンネル内部から止水注入でき、周辺地山を地盤改良し易く、山留めの役目を果たし、土水圧による滑動を防止できるため、容易に内部地山を掘削できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について説明する。
〔発明の実施の形態１〕
【００１９】
この発明の実施の形態１では、パイプルーフ工法による分岐トンネルの分合流部構造及びその構築方法について詳細に説明する。図１乃至図５は、この発明の実施の形態１に係る図で、図１は、分合流部のトンネル長方向水平縦断面部分の構造を、図２又は図３は、分合流部の異なる鉛直横断面部分の構造を示している。
【００２０】
図１及び図２に示すように、予め、地中に道路用の本線トンネル１が構築されており、この本線トンネル１に接近して分流する分岐トンネル２を所定の位置Ｂまで掘進し、構築する。他方、後述する山留材たるパイプルーフの延設端を支持する地中連続壁体３を位置Ａから本線トンネル１に次第に近接していくように位置Ｄまで施工する。
【００２１】
前記分岐トンネル２は、シールド工法で掘進するが、該分岐トンネル２が施工される予定の周辺地山に本線トンネル１から地盤条件（土質、水圧、土被り、Ｎ値等）に応じて、地盤改良を施し、その地山を「地盤改良された周辺地山４」とする。本線トンネル１の覆工体を支持する支保材７ａ及び筋交い支保材を仮設する。
【００２２】
次に、前記本線トンネル１の覆工体内側より、前記分岐トンネル２の上側に上版パイプルーフ８を、下側に下版パイプルーフ９を設置する。上下版パイプルーフ８、９を構成する各単体であるパイプ１０（図２又は３参照）の先端は、地中連続壁体３に貫通又は貫入するように延設されている。上下版パイプルーフ８、９を構築するための掘削方法は、ケーシングを電動モータで回転させながら回転軸方向に押し込むスクリューオーガ式で、上下版パイプルーフ８、９は、上下同時に又は順次施工される。上下版パイプルーフ８、９は、図示しないジョイントを介して隣接するパイプ１０と連結しながら地盤改良された周辺地山４中に挿通していく。上下版パイプルーフ８、９の各パイプ１０の延設された先端部分近辺を前記地中連続壁体３で支持する。
【００２３】
また、地中連続壁体３に上下版パイプルーフ８、９の貫通又は貫入する縁付近の地山に止水用の補足地盤改良を施し、その地山を「止水注入改良された地山１１」とする。この補足地盤改良は、止水性を増した地盤と成すために、上下同時に又は順次施工される。尤も、止水性の充分に有る地盤の場合は、この補足地盤改良は施工する必要が無い。また、必要に応じて上下版パイプルーフ８、９の周囲に補足地盤改良を行うことがある。
【００２４】
図２、図３及び図４に示すように、分合流部の拡幅作業を進める。すなわち、本線トンネル１の覆工体の一部１２を位置Ｃ付近から解体し、地山（原地盤５）を地中連続壁体３の手前まで掘削し、山留を垂直支保材７ｂにより補強する。横桁支保材６を当接して水平に設置する。これを順次分岐トンネル２の位置Ｂまで繰り返す。このように、間隔を空けて仮設した垂直支保材７ｂで、上下版パイプルーフ８、９を仮支持しながら、掘削されて構築された空間内の上下に横桁支保材６が構築される。覆工体の一部１２を撤去する拡幅作業は、覆工体の一部１２の上から順に行い、迅速に上下版パイプルーフ８、９に垂直支保材を仮設する。本線トンネル１と分岐トンネル２の端部の分合流部区間端部である妻部１９は、その妻部１９の上から順に掘削し、掘削と共に掛矢板等で山留めを施していく。分岐トンネル２の周囲の妻部を施工し、最後にシールド機を解体する。前記垂直支保材及び前期横桁支保材６仮設時に、図示しない作業架台も仮設する。
【００２５】
図５に示すように、トンネル分合流拡幅部の本体である分合流部躯体１７が、分合流部内壁のコンクリートが養生後、硬化して、構築される。本線トンネル１の覆工体内側部分に鉄筋コンクリート又は鉄骨コンクリートが打設され、分合流部側壁１４が、更に、上版パイプルーフ８を埋設するように、その下にコンクリートを打設し、分合流部上版１５が、下版パイプルーフ９も埋設するように、その上にコンクリートを打設し、分合流部下版１６が、本発明に係る分合流部躯体１７の内壁を成す。この躯体１７の構造は、鉄骨の上版パイプルーフ８、下版パイプルーフ９と本線トンネル１の覆工体とが連結されて、一体化する。コンクリートの打設は、崩落の危険を少しでも減らすために下の方から、分合流部下版１６、分合流部側壁１４、分合流部上版１５の順に行うことが好適である。垂直水平支保材の一部を、分合流部躯体１７の一部として利用する。分合流部躯体１７を構築し、その内部空間を分合流部空間１８とする。分合流部上版１５、分合流部下版１６、及び分合流部側壁１４を構成するコンクリートが養生され、硬化し構築された後、不要になった仮設垂直支保材を撤去する。
【００２６】
ここで、地中連続壁体３は、必ずしも本線トンネル１に平行に構築する必要は無く、分岐トンネル２が本線トンネル１に合流するに従って、トンネル分合流部のトンネル幅を狭めるように、本線トンネル１側に近づけて設置することによって、打設するコンクリートボリュームや上下版パイプルーフ８、９を節減できる。
【００２７】
この発明の実施の形態１におけるトンネル分合流部の完成図を図５に示す。
【００２８】
トンネル分合流部は、分合流部上版１５、分合流部下版１６及び分合流部側壁１４を有する分岐部空間で囲まれている。
【００２９】
このトンネル分合流部の構築方法によれば、図３に示す通り「山留材」であった上下版パイプルーフ８、９及び横桁支保材６は、それぞれ分合流部上版１５及び分合流部下版１６に埋設され「補強部材」となり、そのままトンネル分合流部躯体１７となる。
【００３０】
上下版パイプルーフ８、９の施工工事と地盤４の地盤改良工事を本線トンネル１内より行い、本線トンネル１と分岐トンネル２とが、地中で連結し分合流を行うため、分合流部真上の開削工事を必要とせず、地表の供用施設の影響や、道路規制の必要性は最小限に抑えることができるので、騒音等の公害も軽微である。
【００３１】
なお、この実施の形態１では、図示しない本線シールド機及び分岐シールド機の断面形状は、それぞれ円形及び矩形にし、上下版パイプルーフ８、９を施工したが、円形や矩形に限定することなく、馬蹄形、円弧状矩形等どのような形状でもよく、またシールド形式も制限はない。
【００３２】
また、本線トンネル１の供用後の車線本数は、３車線に限らず、その他の複数車線でも１車線でも構わない。
【００３３】
そして、シールドの覆工体には、ダクタイル製、鋼製等を使用したり、打設するコンクリートには、高流動性のもの等を使用しても良い。
〔発明の実施の形態２〕
【００３４】
この発明の実施の形態２では、パイプルーフ工法による分岐トンネルの分合流部の構造とその構築方法について、発明の実施の形態１との違いに関して説明する。図６、７は、この発明の実施の形態２に係る図で、それぞれ分合流部の縦、横断面部分の構造を示している。
【００３５】
図７に示すように、分岐トンネル２から見て、本線トンネル１と反対側に、土留め用矩形トンネル３ａ、３ｂ、３ｃがシールド工法あるいは、推進工法で構築されている。上版パイプルーフ８、下版パイプルーフ９が、それぞれ上部土留め用矩形トンネル３ａ、下部土留め用矩形トンネル３ｃに貫入して、支持されている。
【００３６】
この実施の形態２は、地中連続壁体３を埋設する必要も無く、全く地上の用地を使用しないので、地表の供用施設の影響や、道路規制の必要性が無く、騒音等の公害も発生しない。トンネル分合流部の掘削、支保材の架設、分合流部躯体１７の構築方法は実施の形態１と同様である。
【００３７】
ここで、土留め用矩形トンネル３ａ、３ｂ、３ｃは、必ずしも本線トンネル１に平行に掘削する必要は無く、トンネル分合流部のトンネル幅を狭めるように、本線トンネル１側に近づけて掘削することによって、トンネル分合流部躯体１７の打設するコンクリートボリュームや上下版パイプルーフ８、９を節減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、土木、建築等、特に、地下高速道路等のトンネル掘削工法において、分岐部分、すなわち、地中での分流合流箇所の工法を地上からの開削工法によらずに、地下で進めることができるので、未来型地下都市構築のためのジオフロント、例えば、大深度地下計画等にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の構造を示す、トンネル長方向水平縦断面図である。
【図２】同実施の形態１に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の構造を示す、図１のＹ−Ｙ線に沿う鉛直横断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の施工中期工程を示す、図１のＱ−Ｑ線に沿う鉛直横断面図である。
【図４】同実施の形態１に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の施工中期工程を示す、図３のＸ−Ｘ線に沿う鉛直縦断面図である。
【図５】同実施の形態１に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部中腹の施工完成期を示す、鉛直横断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の施工完成期を示す、トンネル長方向水平縦断面図である。
【図７】同実施の形態２に係る本線トンネル１及び分岐トンネル２の分合流部の施工完成期を示す、図６のＳ−Ｓ線に沿う鉛直横断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      本線トンネル
２      分岐トンネル
３      地中連続壁体
３ａ    上部土留め用矩形トンネル
３ｂ    中部土留め用矩形トンネル
３ｃ    下部土留め用矩形トンネル
４      地盤改良された周辺地山
５      原地盤（地山）
６      横桁支保材
７ａ    本線トンネル１の覆工体支持用支保材
７ｂ    山留用支保材
８      上版パイプルーフ（山留材）
９      下版パイプルーフ（山留材）
１０    パイプ
１１    補足地盤改良された止水用縁付近の地山
１２    本線トンネル１の覆工体の一部
１３    分岐トンネル２の覆工体の一部
１４    分合流部側壁
１５    分合流部上版
１６    分合流部下版
１７    分合流部躯体
１８    分合流部空間
１９    妻部
【図１】
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【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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