(57)【要約】【課題】  構造的な無駄が少なく、隔壁の曲折部を容易に形成可能なエレメント管を提供する。【解決手段】  地中１に隔壁１０を形成する際に、その隔壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して隔壁１０を形成する筒体のエレメント管６である。  そして、この筒体は、第一傾斜面と第二傾斜面を対辺に備えた略台形断面に形成され、第一傾斜面に外側に開放する凹型断面の溝部６ａが形成され、第二傾斜面に溝部６ａの幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃが外側に突出して形成されている。【選択図】  図１
2006112065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に隔壁を形成する際に、該隔壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して前記隔壁を形成する筒体のエレメント管であって、
前記筒体は、第一傾斜面と第二傾斜面を対辺に備えた略台形断面に形成され、第一傾斜面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二傾斜面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたことを特徴とするエレメント管。
【請求項２】
前記第一傾斜面と前記第二傾斜面は、その間の中心線に対して線対称に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエレメント管。
【請求項３】
前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレメント管。
【請求項４】
地中に隔壁を形成する際に、該隔壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して前記隔壁を形成する筒体のエレメント管であって、
前記筒体は、第一傾斜面と第二傾斜面を対辺に備えた略台形断面に形成され、第一傾斜面に外側に開放する凹型断面のガイド溝部が形成され、第二傾斜面に前記ガイド溝部に挿入可能な形状の突起部が外側に突出して形成されたことを特徴とするエレメント管。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレメント管を地中で複数連結し、そのエレメント管の内部を連結方向に連通させて応力部材を配置すると共に、エレメント管の内部にセメント系固化材を充填して一体化したことを特徴とする隔壁。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を地中に複数配置して形成する隔壁の構築方法であって、
トンネルを掘削し、該トンネルの内側から周囲を掘り広げてトンネル軸に直交する方向に広がる発進基地を構築し、該発進基地から前記トンネルに沿って所定の長さ離れた位置に前記発進基地と同様にして到達基地を構築し、前記発進基地から前記到達基地に向けて地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら該掘削孔に配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、前記トンネルの周りに複数の前記エレメント管を連結した隔壁を構築し、前記発進基地と前記到達基地の間の前記トンネルと前記隔壁の間の地中を掘削することを特徴とする隔壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に複数配置されて隔壁を形成するエレメント管、及びそのエレメント管を使用して構築されるトンネルの覆工等の隔壁、及びトンネルの一部を拡幅したり、併設されたトンネル間に合流・分岐部を形成したりする隔壁の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１２の断面図に示すように、地中１を地上まで開削することなく、複数の円形又は欠円形のエレメント管２，・・・を配置して隔壁３を構築する方法が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
この方法では、まず、一管目のエレメント管２を、掘進機で円形に掘削した掘削孔の後方から推し込んで配置する。さらに、先行して配置されたエレメント管２の隣に、それをガイドにしながら他のエレメント管２を推進させ、この作業を繰り返すことによってエレメント管２，・・・を次々に連結しながら配置していく。
【０００４】
そして、複数のエレメント管２，・・・によって図１２に示したような断面視略楕円形の閉断面を形成した後に、エレメント管２，・・・同士が当接する側面の一部を開口し、その楕円形の円周方向に鋼材を挿入し、コンクリートを打設することによって、隣接するエレメント管２，・・・同士が一体化された隔壁３が構築される。
【０００５】
この隔壁３で囲繞された内部は、掘削されて隔壁３をトンネル周壁とする大断面のトンネルが形成され、道路や共同溝などに使用される。
【０００６】
一方、四隅が直角の断面視四角形のエレメント管を複数連結して、大断面トンネルの外郭を形成する方法も知られている（特許文献２など参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１０１００号公報（図１３、０００２段落乃至０００３段落）
【特許文献２】特開２０００−１２０３７３号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記したように円形の小断面を連結して隔壁３を構築する場合、構造計算上の構造体として設計に考慮することが出来るのは、図１２の二点鎖線で挟まれた有効厚４の部分だけである。
【０００８】
このように円形断面は、アーチ効果によって個々の小断面の掘削時には掘削面が安定するなどの利点を有しているが、構造計算上は有効厚４に含まれない曲率のある部分は不用な部分として扱われ、余掘り部又は余剰部を構築したことになるため経済的であるとはいえない。
【０００９】
さらに、この有効厚４の厚さは、隣接するエレメント管２，２同士を近づけて重複する部分を大きくすれば厚くすることはできるが、ラップ部が大きくなれば同じ周長の隔壁を構築するために使用されるエレメント管２，・・・の数も多くなるので材料費が増加すると共に、掘進機を掘進させる回数も増えるため、工費及び工期が増加する原因となる。
【００１０】
また、矩形のエレメント管を使用した場合、平面状の隔壁を形成する場合は問題がないが、楕円形などの曲折部を有する隔壁を構築する際は、エレメント管とエレメント管の間に隙間が発生するため、エレメント管が推進中に左右に動き易く所定の位置にエレメント管を配置するのが難しい。
【００１１】
そこで、本発明は、構造的な無駄が少なく、隔壁の曲折部を容易に形成可能なエレメント管、及びそのエレメント管を使用して構築される隔壁、及び隔壁の構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、地中に隔壁を形成する際に、該隔壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して前記隔壁を形成する筒体のエレメント管であって、前記筒体は、第一傾斜面と第二傾斜面を対辺に備えた略台形断面に形成され、第一傾斜面に外側に開放する凹型断面の溝部が形成され、第二傾斜面に前記溝部の幅に略等しい間隔で一対の係合ブラケットが外側に突出して形成されたエレメント管であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載のものは、前記第一傾斜面と前記第二傾斜面は、その間の中心線に対して線対称に形成された請求項１に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項３に記載のものは、前記筒体を形成する外殻と前記溝部に挟まれた内空間又は前記係合ブラケットにより形成される内空間の少なくとも一方に、止水部形成材を注入するための中空部が形成された請求項１又は２に記載のエレメント管であることを特徴とする。
【００１５】
そして、請求項４に記載のものは、地中に隔壁を形成する際に、該隔壁位置に沿った掘進機による掘削孔毎に配置され、隣接するもの同士を互いに連結して前記隔壁を形成する筒体のエレメント管であって、前記筒体は、第一傾斜面と第二傾斜面を対辺に備えた略台形断面に形成され、第一傾斜面に外側に開放する凹型断面のガイド溝部が形成され、第二傾斜面に前記ガイド溝部に挿入可能な形状の突起部が外側に突出して形成されたエレメント管であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレメント管を地中で複数連結し、そのエレメント管の内部を連結方向に連通させて応力部材を配置すると共に、エレメント管の内部にセメント系固化材を充填して一体化したことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエレメント管を地中に複数配置して形成する隔壁の構築方法であって、トンネルを掘削し、該トンネルの内側から周囲を掘り広げてトンネル軸に直交する方向に広がる発進基地を構築し、該発進基地から前記トンネルに沿って所定の長さ離れた位置に前記発進基地と同様にして到達基地を構築し、前記発進基地から前記到達基地に向けて地中を掘進機によって掘削し、前記エレメント管をその掘削孔に配置し、先行して配置した前記エレメント管の溝部に沿って掘進機を再び掘進させて、該先行エレメント管に隣接する掘削孔を形成し、前記溝部に他の前記エレメント管の前記係合ブラケットを係合させながら該掘削孔に配置し、さらに他の前記エレメント管を配置済みの前記エレメント管の隣に、前記溝部と前記係合ブラケットを係合させながら配置する工程を繰り返すことによって、前記トンネルの周りに複数の前記エレメント管を連結した隔壁を構築し、前記発進基地と前記到達基地の間の前記トンネルと前記隔壁の間の地中を掘削する隔壁の構築方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された請求項１に記載のものは、略台形断面に形成されたエレメント管の一方に形成された前記溝部に、隣接して配置される他方のエレメント管の一対の前記係合ブラケットを係合させて連結させる。
【００１９】
このため、隣接する前記エレメント管の傾斜面と傾斜面を合わせるだけで容易に隔壁の曲折部を形成することができるうえに、隣接するエレメント管との間にはほとんど隙間を発生させることがない。
【００２０】
また、エレメント管は略台形断面をしているため、構造的に無駄となる部分がほとんどない。
【００２１】
さらに、前記溝部に前記係合ブラケットを係合させながら前記エレメント管を配置できるので、前記エレメント管同士を相対的に回転（ローリング）させることなく連結させることができる。また、面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差に容易に対応することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載のものは、略台形断面の側面となる前記第一傾斜面と前記第二傾斜面が、その間の中心線に対して線対称に形成されている。
【００２３】
このため、同形状のエレメント管を隣接させると対向する各傾斜面の長さは等しくなり、エレメント管を連結した際に段差が発生することがない。また、前記傾斜面を合わせるだけで隔壁の曲折部を容易に同じ角度で形成することができる。
【００２４】
さらに、エレメント管を交互に反転させた向きで配置することで、容易に平面状の隔壁を形成することができる。
【００２５】
また、請求項３に記載のものは、前記止水部形成材を注入するための中空部が予め形成されている。
【００２６】
このため、容易に前記止水部形成材を注入することができ、迅速にエレメント管の外側に止水部を形成させることができる。さらに、止水性を向上させることができるので、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな場所にも、安全に隔壁を構築することができる。
【００２７】
さらに、請求項４に記載の発明は、略台形断面に形成されたエレメント管の一方に形成された前記ガイド溝部に、隣接して配置される他方のエレメント管の突起部を挿入して連結させる。
【００２８】
このため、隣接する前記エレメント管の傾斜面と傾斜面を合わせるだけで容易に隔壁の曲折部を形成することができるうえに、隣接するエレメント管との間にはほとんど隙間を発生させることがない。
【００２９】
また、エレメント管は略台形断面をしているため、構造的に無駄となる部分がほとんどない。
【００３０】
そして、請求項５に記載の発明は、前記したいずれかのエレメント管を地中で複数連結し、連結後にその内部を連通させて前記応力部材とセメント系固化材によって一体化させた隔壁を構築する。
【００３１】
このようにして構築された隔壁の内部の土砂を掘削すれば、前記隔壁はトンネルの覆工となり、トンネルの途中の外周に前記隔壁を設ければ、トンネルの拡大部を構築することができる。
【００３２】
また、地上から発進立坑と到達立坑を構築し、この発進立坑と到達立坑の間に前記隔壁を構築すれば、地下鉄の駅舎部や地下駐車場等の外殻構造を前記隔壁で容易に形成することができる。
【００３３】
また、請求項６に記載の発明は、トンネルの途中の内側から発進基地と到達基地を設け、その発進基地から複数のエレメント管を到達基地に向けて配置することによって隔壁を構築し、その隔壁によってトンネル拡大部を形成することができる。
【００３４】
このため、地上に工事用の用地が確保できない場所や、大深度地下等の地上からの施工が難しい場所であっても、トンネルの拡幅部や、併設して構築された複数のトンネルの合流・分岐部を、トンネルを利用することで容易に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３６】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【００３７】
図１は、先導エレメント管５の両側面に本実施の形態によるエレメント管６，・・・を連結した図であり、図２は併設して構築されたトンネル９Ａ，９Ｂの合流・分岐部を、エレメント管５，６，・・・を連結して形成した隔壁１０によって構築した斜視図を示したものである。
【００３８】
まず、本実施の形態のエレメント管６の構成について説明する。
【００３９】
本実施の形態のエレメント管６は、筒体を形成する略台形断面の外殻６ｂによって、上底、下底及び側面の大部分が形成される。さらに、この側面を、上底及び下底に斜めに交わる第一傾斜面及び第二傾斜面とし、この第一傾斜面と第二傾斜面は、その間の中心線に対して線対称に形成される。
【００４０】
すなわち、第一傾斜面と第二傾斜面は、上底及び下底と同じ角度で交わるように形成される。このため、同じ向きに合わせたエレメント管６，・・・を連結させると、上底と傾斜面が交わる角度の略２倍の内角の曲折部を有する隔壁１０が構築される。
【００４１】
そして、この第一傾斜面には、凹型断面の溝部６ａが長手方向に連続して延設される。ここでは、溝部６ａの底面を形成する外殻として遮蔽板６ｄを使用する。すなわち、断面略コ字型に形成した外殻６ｂの開口部をこの遮蔽板６ｄで塞いで略台形の閉断面を形成する。
【００４２】
さらにこの溝部６ａは、外側に開放する略矩形断面の溝であって、遮蔽板６ｄと、その遮蔽板６ｄに端面が当接されるように鉤型に折り曲げられた外殻６ｂの端部によって形成される。
【００４３】
また、この外殻６ｂ及び遮蔽板６ｄの内側面には、リブなどの補強材６ｅが取り付けられて、エレメント管６が土圧や水圧に耐え得る構造に補強される。
【００４４】
また、筒体の第二傾斜面には、一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃが形成される。この一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃは、エレメント管６の溝部６ａに係合させる部材である。この係合ブラケット６ｃ，６ｃは、外殻６ｂに取り付けられた際に、略直角三角形が形成されるように鋼板を折り曲げて形成される。
【００４５】
ここで、一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃは、外殻６ｂと略直交するように交わる面を、溝部６ａの側面部に略平行するように対峙させ、溝部６ａの幅に略等しい間隔となるように取り付けられる。
【００４６】
このように外殻６ｂの外側に突出して形成された係合ブラケット６ｃ，６ｃが、窪んだ溝部６ａに嵌まり込むことで、先行して配置したエレメント管６に後から配置するエレメント管６が係合される。
【００４７】
図１の中央部には、最初に配置する先導エレメント管５が示されている。この先導エレメント管５は、特殊形態のエレメント管であり、先導エレメント管５を先行管として、図１に示すように両側にエレメント管６，・・・が連結される。このため、この先導エレメント管５は、両側面に溝部５ａ，５ａが設けられており、この溝部５ａ，５ａにエレメント管６の係合ブラケット６ｃ，６ｃを係合させる。
【００４８】
なお、先導エレメント管５は、最初に推進させる際の作業性を考慮して、図１では他のエレメント管６，・・・よりも大きな断面としているが、これに限定されるものではなく、他のエレメント管６と同一形状又は同程度の大きさに形成することもできる。
【００４９】
また、図５には、エレメント管６，６同士の連結部の一部を拡大した断面図を示した。この図５を参照しながら、止水部形成材を注入するための中空部について説明する。
【００５０】
図５の右側には、エレメント管６の溝部６ａの両端に設けられる内空間の一方を示した。この内空間は、外殻６ｂの端部を鉤型に折り曲げて、その開口部を遮蔽板６ｄで塞ぐことによって、外殻６ｂと溝部６ａに挟まれた位置に断面略矩形に形成される。
【００５１】
また、図５の左側には、係合ブラケット６ｃによって形成された断面略直角三角形の内空間を示した。
【００５２】
これらの内空間は、エレメント管６，６の間の連結部に止水部を形成させるために、止水部形成材を注入する中空部として使用することができる。ここで、止水部形成材としての地盤改良材１５を使用する場合は、地中１側に地盤改良材１５が排出されるように、外殻６ｂ及び係合ブラケット６ｃには貫通部１３Ａ，１３Ｂが形成される。
【００５３】
この貫通部１３Ａ，１３Ｂは、円形又はスリット形状に形成される。また、隣接して配置されるエレメント管６側に傾く方向に形成されることで、排出された地盤改良材１５を隣接したエレメント管６方向に効果的に広げることができる。
【００５４】
この地盤改良材１５には、セメント系固化材や水ガラス系注入材などが使用でき、地盤改良材１５が地中１に注入されることによって地中１が透水係数の低い止水部に変質する。
【００５５】
次に、図２に示すようなトンネルの合流・分岐部を形成するトンネル拡大部の構築方法について説明する。
【００５６】
まず、トンネル９Ａを全線に亘って構築する。このトンネル９Ａは、例えばシールド掘削機によって掘削した掘削面に、円弧状のセグメントをトンネル周壁として配置することによって構築する。
【００５７】
そして、トンネル９Ａの所定の位置で、トンネル周壁を一部撤去して、そのトンネル９Ａの内側から地中１を掘り広げ、トンネル軸に直交する方向に広がる発進基地７を形成する。
【００５８】
この発進基地７は、トンネル９Ａを中心に徐々に掘り広げて、例えば直方体状の空間に形成することができる。
【００５９】
この発進基地７からトンネル９Ａに沿って所定の長さ離れた位置に、発進基地７と同様にして同形状の到達基地８を構築する（図２参照）。これらの発進基地７及び到達基地８を、トンネル９Ａの内部から構築するようにすれば、地上にこれらの基地７，８を構築するための用地を確保する必要がない。
【００６０】
これらの基地７，８は、エレメント管５，６，・・・を地中１へ発進させるために構築される。このため、本実施の形態のトンネル拡大部は、これらの基地７，８の間に構築される。
【００６１】
図３は、図２のＡ−Ａ線位置の断面図に、参考のために発進基地７の投影断面を二点鎖線で示したものである。
【００６２】
発進基地７からの先導エレメント管５の配置は、隔壁１０を構築する予定位置であれば任意の位置からおこなうことができるが、例えば先導エレメント管５，５が円形断面の頂点部と最下点部に配置されるようにする。
【００６３】
この先導エレメント管５は、掘削断面が台形又は矩形となる掘進機によって掘削された掘削孔に配置される。ここで、掘進機としては、シールド掘削機又は推進機のいずれも適用できるが、本実施の形態では推進機を使用した場合について、以下に説明する。
【００６４】
この掘進機の後端には、先導エレメント管５の先端を当接させ、この先導エレメント管５の後端を発進基地７から推進ジャッキで押すことによって、先導エレメント管５を地中１に推し込む。ここで、頂点部に配置される先導エレメント管５は上底が下底よりも長く、最下点部に配置される先導エレメント管５は上底が下底よりも短くなる向きに合わせられる。
【００６５】
この先導エレメント管５は、推進ジャッキで押した分だけ坑口で継ぎ足し、さらに地中１に推し込む。
【００６６】
そして、先導エレメント管５の配置が完了した後に、図３に示すように先導エレメント管５の両側面に次々にエレメント管６，・・・を配置していく。すなわち、先導エレメント管５の傾斜面に設けられた溝部５ａに沿って掘進機を掘進させ、その後端に上底が下底より長くなる向きに合わせたエレメント管６の先端を当接させ、このエレメント管６の後端を発進基地７から推進ジャッキで押すことによって、エレメント管６を地中１に推し込む。
【００６７】
この際、図１に示すように、後から配置するエレメント管６は、一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃが、先導エレメント管５の溝部５ａに係合されるようにして推進させる。
【００６８】
このようなエレメント管６，・・・の推進工程を繰り返してエレメント管６，・・・を連結していく。後から配置されるエレメント管６は、先に配置されたエレメント管６に近づくように配置される傾向にあり、隣接して配置されるエレメント管６，６の対向する傾斜面の長さは等しいため、エレメント管６，６の間にほとんど隙間を生じさせることなく、エレメント管６，６同士を容易に近接させることができる。
【００６９】
また、エレメント管６，・・・同士の連結は、掘削されて空洞となった溝部６ａに係合ブラケット６ｃ，６ｃを挿入することでおこなえるため、係合ブラケット６ｃ，６ｃが推進の抵抗又は障害になることがほとんどない。
【００７０】
さらに、推進中のエレメント管６が先行して配置されたエレメント管６に対して相対的に回転しようとすれば、係合ブラケット６ｃ，６ｃが溝部６ａの側面部に接触して回転が阻止されるので、エレメント管６は先行して配置されたエレメント管６から離れていくことなく正確な位置に配置される。
【００７１】
ここまでがエレメント管配置工程であり、以下に止水部形成工程について図５を参照しながら説明する。
【００７２】
まず、外殻６ｂと遮蔽板６ｄによって囲まれた中空部と、係合ブラケット６ｃの内部の中空部に詰まった土砂を取り除くために、高圧洗浄管を挿入して、中空部の内部を洗浄する。この洗浄は、予め形成された中空部に沿っておこなえばよいため、連続したガイド孔を容易に形成することができる。
【００７３】
そして、中空部の内部に注入管１４Ａ，１４Ｂを挿入する。注入管１４Ａ，１４Ｂの側面には側面孔が所定の間隔で設けられており、図５に示したようにその側面孔から漏れ出した地盤改良材１５で中空部を満たすことができる。
【００７４】
中空部の内部に満たされた地盤改良材１５は、貫通部１３Ａ，１３Ｂを通って地中１に排出され、これによって地中１が変質して止水部が形成される。
【００７５】
このように止水部を形成することで、溝部６ａと係合ブラケット６ｃの隙間を通って内部に浸入する水の経路を遮断することができる。
【００７６】
また、注入後に注入管１４Ａ，１４Ｂを引き抜くことで、地中１に注入されない地盤改良材１５が回収されるので、注入ロスを削減することができる。
【００７７】
なお、図３では、頂点部に配置された先導エレメント管５の両側面からエレメント管６，・・・を延伸させて、最下点部に配置された先導エレメント管５に到達させているが、施工期間を短縮するために最下点部の先導エレメント管５からもエレメント管６，・・・を延伸させることができる。
【００７８】
図４に示したように断面略円形の閉断面を形成したエレメント管５，６，・・・は、溝部６ａや係合ブラケット６ｃ，６ｃが設けられた傾斜面の一部を切り開き、隣接するエレメント管５，６，・・・の内部を横断するように鋼材（図示省略）を周方向に挿入する。そして、内部にコンクリートを充填することで一体化された隔壁１０を構築する。
【００７９】
そして、隔壁１０に囲繞された地中１であって、先行して構築したトンネル９Ａの隣に新たにトンネル９Ｂを構築する。
【００８０】
この結果、隔壁１０の内側には、２本のトンネル９Ａ，９Ｂが併設されることになる。この併設されたトンネル９Ａ，９Ｂの一方又は両方のトンネル周壁を撤去して、トンネル９Ａ，９Ｂ上方と隔壁１０内周面の間を掘削して掘削部１２を形成する。
【００８１】
この掘削部１２は、合流・分岐部として必要とされる合流・分岐空間１１（図４の一点鎖線で囲まれた部分）が確保できる範囲まで形成される。この隔壁１０で囲繞された範囲は、外部の地中１とは遮断されているので、安全かつ容易に掘削することができる。さらに、掘削されて露出した隔壁１０の内側面に沿って、別の内側壁を設けることもできる。
【００８２】
次に、本実施の形態のエレメント管６及びトンネル拡大部の構築方法の作用について説明する。
【００８３】
以上に述べたようなエレメント管６、及びこれを使用したトンネル拡大部の構築方法によれば、略台形断面に形成されたエレメント管６の一方に形成された溝部６ａに、隣接して配置される他方のエレメント管６の一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃを係合させて連結させる。
【００８４】
このため、隣接するエレメント管６，６の傾斜面と傾斜面を合わせるだけで容易に隔壁１０の曲折部を形成することができる上に、隣接するエレメント管６，６の間にほとんど隙間を発生させることがない。
【００８５】
また、エレメント管６は略台形断面をしているため、地中１を掘削して配置されたエレメント管６の大部分が隔壁１０の構造計算上の構造体を形成することになり、構造的に無駄となる部分がほとんどない。
【００８６】
さらに、溝部６ａに係合ブラケット６ｃ，６ｃを係合させながらエレメント管６を配置できるので、後から配置するエレメント管６をローリングさせることなく、先行して配置されたエレメント管６に近接した正確な位置に配置させることができる。
【００８７】
そして、溝部６ａの側面部と係合ブラケット６ｃの面同士を係合させるだけで連結できるので、連結方向の拘束は緩やかであり、曲線部の施工や施工誤差にも容易に対応することができる。また、無理にエレメント管６を推し込むことがないので、設置の際に溝部６ａや係合ブラケット６ｃ等のエレメント管６の構成部材に過大な応力を発生させて塑性変形させ、推進を不能にすることがない。
【００８８】
また、略台形断面の側面となる前記第一傾斜面と前記第二傾斜面が、その間の中心線に対して線対称に形成されているため、隣接させるエレメント管６，６の対向する各傾斜面の長さは等しくなり、エレメント管６，６を連結した際に、段差が発生することがない。また、隔壁１０の曲折部を容易に同じ角度で形成することができる。
【００８９】
さらに、地盤改良材１５を注入するための中空部が、予め外殻６ｂ内側又は係合ブラケット６ｃ内側に延設されているため、容易に地盤改良材１５を注入することができ、迅速にエレメント管６の外側に止水部を形成させることができる。
【００９０】
そして、地盤改良材１５は貫通部１３Ａ，１３Ｂを通過させて排出させればよいので、止水部を形成させる地中１に容易に注入することができる。
【００９１】
このため、エレメント管６，６同士の連結部に、止水部を形成して確実に止水することができる。また、連結部の止水性を向上させることによって、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな地中１にも、安全に隔壁１０を構築することができる。
【００９２】
また、トンネル９Ａの途中の内側から発進基地７と到達基地８を設け、その発進基地７から複数のエレメント管５，６，・・・を到達基地８に向けて配置することによって隔壁１０を構築し、トンネル拡大部を形成することができる。
【００９３】
このため、地上に工事用の用地が確保できない場所や、大深度地下等の地上からの施工が難しい場所であっても、トンネルの拡幅部や、併設して構築された複数のトンネル９Ａ，９Ｂの合流・分岐部を、トンネル９Ａ，９Ｂを利用することで容易に構築することができる。
【実施例１】
【００９４】
以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９５】
実施例１では、図６に示すように、２本の併設されたトンネル９Ａ，９Ｂの上部に屋根を架け渡すように隔壁２５を構築する場合について説明する。
【００９６】
この実施例１では、最初に２本のトンネル９Ａ，９Ｂを並行させて構築する。そして、このトンネル９Ａ，９Ｂの一方又は両方の内側から、トンネル軸に直交する方向にトンネル周囲を掘り広げて、発進基地７及び到達基地８を構築する。
【００９７】
この発進基地７から最初に推進させる先導エレメント管１６は、トンネル９Ａとトンネル９Ｂの中間付近に配置する。そして、この先導エレメント管１６の両側にエレメント管１７，・・・を連結して隔壁２５を左右両側に延伸させる。
【００９８】
このエレメント管１７，・・・の連結は、溝部１７ａと一対の係合ブラケット１７ｂ，１７ｂを係合させることによって行なわれる。
【００９９】
また、この隔壁２５の両端部に配設されるエレメント管１７，１７は、トンネル９Ａ，９Ｂのトンネル周壁にそれぞれ接続させる。そして、エレメント管１６，１７，・・・を横断するように円弧状に鋼材を配置し、コンクリートを内部に充填することで隔壁２５を一体化させる。
【０１００】
この隔壁２５は、両端がトンネル９Ａ，９Ｂで支持された断面視扇形の山留め部材となるため、その下部を掘削して掘削部１９を形成することが容易にできる。そして、掘削部１９に面したトンネル周壁を撤去することで、トンネル９Ａ，９Ｂの合流・分岐部を構築することができる。
【０１０１】
さらに、隔壁２５を下側から支持させるために、トンネル９Ａ，９Ｂ間に柱部１８を設けることもできる。
【０１０２】
このようにトンネル９Ａ，９Ｂに隔壁２５を支持させることで、配置するエレメント管１７，・・・の数を減らしたり、掘削部１９の掘削量を低減したりすることができ、経済的にトンネル９Ａ，９Ｂの拡大部を構築することができる。
【０１０３】
また、図７に示したように、上部に屋根のように架け渡された隔壁２５Ａに加えて、下部にも隔壁２５Ｂを設けることができる。この隔壁２５Ｂは、トンネル９Ａとトンネル９Ｂの下部を連結させるように、エレメント管１６，１７，・・・を連結して構築する。
【０１０４】
このように、トンネル９Ａ，９Ｂの拡大部を、隔壁２５Ａ，２５Ｂとトンネル９，９とによって囲まれた範囲に構築することで、大深度地下などの土圧及び水圧の大きな地中１にも、安全にトンネル９Ａ，９Ｂの拡大部を構築することができる。
【０１０５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【０１０６】
以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１０７】
実施例２では、図８に示すように、２本の併設されたトンネル９Ａ，９Ｂを、断面視半円形のアーチ型の隔壁２６で覆う場合について説明する。
【０１０８】
この実施例２では、最初にトンネル９Ａを構築し、そのトンネル９Ａ内側から、トンネル軸に直交する方向にトンネル周囲を掘り広げて、発進基地７及び到達基地８を構築する。
【０１０９】
この発進基地７から最初に推進させる先導エレメント管２０，２０は、アーチ型の隔壁２２の脚部となる両側の下端部に配設する。この先導エレメント管２０，２０の内部からは、隔壁２２の支持力を確保するための支持杭２３，・・・を打設することができる。
【０１１０】
そして、両側の下端部に配設された先導エレメント管２０，２０から、アーチ型に形成される隔壁２６の頂点に向けてエレメント管２１，・・・を連結していく。
【０１１１】
このエレメント管２１，・・・の連結は、溝部２１ａと一対の係合ブラケット２１ｂ，２１ｂを係合させることによって行なわれる。この連結工程を繰り返してアーチ型にエレメント管２０，２１，２２，・・・が閉合された後に、エレメント管２０，２１，２２，・・・を横断するように鋼材（図示省略）を配置し、コンクリートを内部に充填することで隔壁２６を一体化させる。
【０１１２】
この隔壁２６で覆われた地中１には、トンネル９Ａに併設されるようにもう一本のトンネル９Ｂを構築する。そして、併設されたトンネル９Ａ，９Ｂの一方又は両方のトンネル周壁を撤去して、隔壁２６の内側を掘削して掘削部２４を形成する。
【０１１３】
このように、アーチ型の隔壁２６が山留め部材となるため、その下部を掘削して掘削部２４を形成することが容易にできる。さらに、掘削部２４に面したトンネル周壁を撤去することで、図８に一点鎖線で示したようなトンネル９Ａ，９Ｂの合流・分岐空間１１を形成することができる。
【０１１４】
このようにトンネル９Ａ，９Ｂの上半部を覆うようにアーチ型の隔壁２６を設けることで、断面視円形の隔壁１０を形成する場合に比べて配置するエレメント管２１，・・・の数を減らすことができ、経済的にトンネル９Ａ，９Ｂの拡大部を構築することができる。
【０１１５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【０１１６】
以下、前記した実施の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１１７】
前記実施の形態では、図１に示したように、上底が下底より長くなる向きに配設された先導エレメント管５の両側に、同様に上底が下底より長くなる向きに合わせたエレメント管６，・・・を連結していくことで、曲折部を有する隔壁１０を形成したが、実施例３では平面状の隔壁２７を形成する方法について説明する。
【０１１８】
この実施例３では、図９に示すように、最初に設置する先導エレメント管５は、上底が下底より長くなる向きに合わせて配設される。そして、この両側に連結させるエレメント管６Ａ，６Ａは、上底が下底より短くなる向きに合わせて配設される。
【０１１９】
このように傾斜面が同じ角度に形成されたエレメント管５，６Ａを、傾斜面の傾きが打ち消されるように向きを反転させて配設させることで、先導エレメント管５の上底及び下底と、エレメント管６Ａ，６Ａの上底及び下底は平行になる。
【０１２０】
さらに、エレメント管６Ａ，６Ａの隣には、上底が下底より長くなる向きに合わせたエレメント管６Ｂ，６Ｂが連結される。このようにエレメント管６Ａ，６Ｂ，・・・の向きを反転させながら順に連結していくことで、平面状の隔壁２７を構築することができる。
【０１２１】
さらに、この実施例３のように、上底及び下底と直交する中心線に対して線対称となる略台形断面のエレメント管６Ａ，６Ｂ，・・・を使用することで、曲折部のみならず平面部を有する隔壁２７も容易に構築することができる。
【０１２２】
また、隔壁の全体形状が円筒形、楕円形、馬蹄形、平板形等のように様々な形状であっても、同一形状のエレメント管６を使用して構築することができるので、製造コストを削減できる。また、同一形状であれば、配置場所が限定されることもなく、効率よく施工することができる。
【０１２３】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【０１２４】
以下、前記した実施の形態の実施例４について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１２５】
前記実施の形態では、止水部形成材として地盤改良材１５を使用したが、実施例４では凍結工法で使用する不凍液等の冷媒を止水部形成材として使用する。
【０１２６】
この冷媒には、地中１に直接、注入するものと、注入管内を循環させて間接的に地中１を冷却するものがあるが、直接注入する場合は前記実施の形態と同じ構成によって実施することができるので、注入管内を循環させるものを使用する構成についてここでは説明する。
【０１２７】
この実施例４では、外殻６ｂ及び係合ブラケット６ｃに貫通部１３Ａ，１３Ｂを設ける必要は無いが、後から挿入する注入管が外殻６ｂや係合ブラケット６ｃの内側面と接触する面積が大きくなるように構成する方が冷却効率を向上させることができる。
【０１２８】
中空部の内部には、例えば先端をＵ字型に折り返した注入管を挿入し、発進基地７に設置した冷凍機で冷却した冷媒を注入管内部で循環させる。こうすることによって、低温部が注入管、外殻６ｂ又は係合ブラケット６ｃ、地中１の順に広がり、溝部６ａに近接する地中１が凍結して止水部が形成される。
【０１２９】
凍結工法によって形成される止水部の止水性能は非常に高いので、エレメント管６，６同士の連結部の止水を確実におこなうことができる。
【０１３０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例５】
【０１３１】
以下、前記した実施の形態の実施例５について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１３２】
前記実施の形態では、図１に示したように、上底及び下底が平面に形成された先導エレメント管５を使用して説明したが、本発明の略台形断面には、上底及び下底が曲面に形成されたものも含まれる。
【０１３３】
図１０（ａ）は、上底が曲面外殻３０ｆで形成されたエレメント管３０を連結して構築された隔壁２８の断面図である。
【０１３４】
このように略台形断面の側面となる傾斜面が平面に形成されていれば、上底又は下底は曲面で形成されていてもよい。曲面外殻３０ｆを使用することによって、アーチ効果を期待することができるようになり、安全に掘削孔を形成することができる。さらに、曲面外殻３０ｆに作用する土圧及び水圧に対しても、高い耐荷性を示すことができる。
【０１３５】
また、エレメント管３０の両側面は平面に形成されているため、エレメント管３０，３０同士を連結させても重複する部分がほとんどない上に、側面の高さを隔壁２８の有効厚とすることができるので、従来の円形のエレメント管２を使用する場合に比べて、経済的に隔壁２８を構築することができる。
【０１３６】
また、図１０（ｂ）に示すように、上底及び下底が曲面外殻３１ｆ，３１ｆで形成されたエレメント管３１の場合も、前記エレメント管３０と同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
さらに、連結後のエレメント管３１，・・・は、前記実施の形態及び実施例と同様に、内部を一体化した隔壁２９とすることができる。図１０（ｂ）に示すように、エレメント管３１，・・・を連結して止水部３７，・・・を形成した後に、エレメント管３１が連結された側の遮蔽板３１ｄと外殻３１ｂの一部を切断して開口部を形成し、エレメント管３１，・・・内部を連結方向に連通させる。
【０１３８】
そして、連結方向に横断する応力部材としての連結鉄筋３４，・・・を配置して補強材３１ｅ，３１ｅに端部を固定する。また、補強材３１ｅ，３１ｅの上下方向には、せん断補強筋又は配力筋として補強鉄筋３５，・・・を配置する。
【０１３９】
このように補強した後に、セメント系固化材としてのコンクリート３６を、ポンプなどでエレメント管３１，・・・の内部に充填して、隔壁２９を一体化させる。
【０１４０】
このように隔壁２９の内部の補強材３１ｅ，・・・を、連結鉄筋３４，・・・によって連結方向に力学的に連続させ、連通した内部にコンクリート３６を充填することで、隔壁２９を強固な一体構造とすることができる。
【０１４１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例６】
【０１４２】
以下、前記した実施の形態の実施例６について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１４３】
実施例６では、図１１に示したように、エレメント管３３，３３同士の連結手段として、ガイド溝部３３ａと突起部３３ｃを使用する場合について説明する。
【０１４４】
このエレメント管３３は、筒体を形成する略台形断面の外殻３３ｂによって、上底、下底及び側面の大部分が形成される。さらに、この側面を、上底及び下底に斜めに交わる第一傾斜面及び第二傾斜面とし、この第一傾斜面と第二傾斜面は、その間の中心線に対して線対称に形成される。
【０１４５】
そして、この第一傾斜面には、一対の凹型断面のガイド溝部３３ａ，３３ａが長手方向に連続して延設される。
【０１４６】
また、筒体の第二傾斜面には、一対の突起部３３ｃ，３３ｃが形成される。この一対の突起部３３ｃ，３３ｃは、ガイド溝部３３ａ，３３ａにそれぞれ挿入させる部材である。このため、この突起部３３ｃ，３３ｃは、ガイド溝部３３ａの内空よりも少し小さめに形成する。
【０１４７】
すなわち、ガイド溝部３３ａ，３３ａに、隣接して配置されるエレメント管３３の突起部３３ｃ，３３ｃを挿入した際に、隙間が小さければ挿入抵抗は大きくなり、隙間が大きければ連結が弱くなるため、適度な隙間が形成されるように両者の大きさを決定する。
【０１４８】
以上に述べたような実施例６のエレメント管３３の構成によれば、隣接するエレメント管３３，３３の傾斜面と傾斜面を合わせるだけで容易に隔壁３２の曲折部を形成することができる上に、隣接するエレメント管３３，３３の間にほとんど隙間を発生させることがない。
【０１４９】
また、エレメント管３３は略台形断面をしているため、地中１を掘削して配置されたエレメント管３３の大部分が隔壁３２の構造計算上の構造体を形成することになり、構造的に無駄となる部分がほとんどない。
【０１５０】
さらに、ガイド溝部３３ａ，３３ａに突起部３３ｃ，３３ｃを挿入することでエレメント管３３を配置できるので、後から配置するエレメント管３３をローリングさせることなく、先行して配置されたエレメント管３３に近接した正確な位置に配置させることができる。
【０１５１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１５２】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１５３】
例えば、前記実施の形態又は実施例では、エレメント管を連結して形成される全体形状の断面が、円形、扇形、半円形又は直線形の隔壁１０，２５，２６，２７について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば断面が楕円形、馬蹄形、四角形などの隔壁であってもよい。
【０１５４】
また、隔壁のすべてが前記エレメント管で形成されていなくともよく、例えば施工誤差を吸収できるような接続管（図示せず）を使用することもできる。この接続管は、例えば一側面で隣接するエレメント管６の溝部６ａよりも充分に間隔の狭い係合ブラケットと、他側面で隣接するエレメント管６の係合ブラケット６ｃ，６ｃの間隔よりも充分に間隔の広い溝部を備えた形状に形成される。
【０１５５】
このように前記接続管の継手部を、隣接するエレメント管６の継手部と合わせやすい形状にすることで、多少の施工誤差があっても、隔壁を閉合断面とすることが容易にできる。ここで、前記接続管とエレメント管の間は、他の連結部よりも隙間が大きくなるため、充分な大きさの止水部を形成しておく。
【０１５６】
さらに、前記実施の形態又は実施例では、トンネル９Ａ，９Ｂの周囲に隔壁を設けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、トンネル９Ａ，９Ｂを設けなくとも、本数を変更してもよい。また、トンネル９Ａ，９Ｂを設ける際も、その構築する順序は任意に設定することができる。
【０１５７】
また、外殻６ｂと遮蔽板６ｄ、又は係合ブラケット６ｃによって形成される内空間が広い場合は、その内空間を仕切り板で間仕切りしたり、貫通孔１３Ａ，１３Ｂに沿って管状のガイド部材を延設したりして、止水部形成材を注入するための中空部とすることもできる。
【０１５８】
さらに、貫通孔１３Ａ，１３Ｂの位置は、図５に示した位置に限定されるものではなく、例えば隣接するエレメント管６の外殻と対面する側に貫通孔１３Ａを設けて、エレメント管６，６の隙間に地盤改良材１５を注入するように構成することもできる。
【０１５９】
また、前記実施の形態又は実施例では、止水部形成材を注入する中空部を隣接するエレメント管６と対面するエレメント管６の側面に設けたが、これに限定されるものではなく、エレメント管６の上面及び下面に外殻６ｂから地山側に突起するように設けることもできる。
【０１６０】
さらに、止水部を形成する工程は、エレメント管６を配置した直後に連続しておこなわなくとも、任意の数のエレメント管６，・・・を配置した後にまとめておこなうこともできる。
【０１６１】
そして、先行して配置されたエレメント管５，６，・・・の溝部５ａ，６ａ，・・・と掘進機によって掘削された掘削面との間の略矩形の隙間には、掘削面の崩壊や地山の緩みを防止するために、係合ブラケット６ｃ，６ｃの推進が可能な強度の充填材を充填しておくこともできる。
【０１６２】
さらに、先行して配置されたエレメント管６の一対の係合ブラケット６ｃ，６ｃに、後から配置するエレメント管６の溝部６ａを係合させることによって連結させることもできる。
【０１６３】
また、溝部６ａの断面形状は、矩形でなくとも、台形又は逆向きの台形であってもよい。この場合は、対峙する係合ブラケット６ｃ，６ｃの形状も、溝部６ａの形状に合わせて形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の最良の実施の形態のエレメント管を複数連結させた構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態によって構築されたトンネル拡大部の斜視図である。
【図３】トンネル拡大部の構築方法の作業手順を説明する断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線でのトンネル拡大部を説明する断面図である。
【図５】地盤改良材が注入される状態を説明した一部拡大断面図である。
【図６】実施例１のトンネル拡大部の構成を説明する断面図である。
【図７】実施例１の隔壁を上下に配置したトンネル拡大部の構成を説明する断面図である。
【図８】実施例２のトンネル拡大部の構成を説明する断面図である。
【図９】実施例３のエレメント管を複数連結させた構成を説明する断面図である。
【図１０】（ａ）実施例５の上底が曲面外殻で形成されたエレメント管を複数連結させた構成を説明する断面図である。（ｂ）実施例５の上底及び下底が曲面外殻で形成されたエレメント管の内部を連通させて一体化した構成を説明する断面図である。
【図１１】実施例６のガイド溝部と突起部を設けたエレメント管を複数連結させた構成を説明する断面図である。
【図１２】従来例の円形のエレメント管を連結して構築された隔壁の断面図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１              地中
６              エレメント管
６ａ          溝部
６ｂ          外殻
６ｃ          係合ブラケット
７              発進基地
８              到達基地
９Ａ，９Ｂ      トンネル
１０            隔壁
１５            地盤改良材（止水部形成材）
１７，２１      エレメント管
２５〜２９      隔壁
３０，３１      エレメント管
３３            エレメント管
３３ａ        ガイド溝部
３３ｂ        外殻
３３ｃ        突起部
３４            連結鉄筋（応力部材）
３６            コンクリート（セメント系固化材）
【図１】
2006112065.tif 000003
【図２】
2006112065.tif 000004
【図３】
2006112065.tif 000005
【図４】
2006112065.tif 000006
【図５】
2006112065.tif 000007
【図６】
2006112065.tif 000008
【図７】
2006112065.tif 000009
【図８】
2006112065.tif 000010
【図９】
2006112065.tif 000011
【図１０】
2006112065.tif 000012
【図１１】
2006112065.tif 000013
【図１２】
2006112065.tif 000014