(57)【要約】【課題】  小断面トンネル群の到達側に立坑を建設しなくとも延伸方向前面を塞ぐことが可能な地中構造物の構築方法を提供する。【解決手段】  同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結した小断面トンネル群１００によって地山８を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法である。  この小断面トンネルのなかで対向する一対の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される分岐型シールド掘削機３の内部には小型掘削機３１が収容されており、一方の小型掘削機３１Ａを発進させて螺旋状に掘進させると共に、他方の小型掘削機３１Ｂを螺旋状トンネル４Ａの間を掘進させ、２本の螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂと小断面トンネルの先端との間隙に面する小断面トンネルを延伸して間隙を埋めることによって小断面トンネル群の開放面１０１を覆う。【選択図】  図１
2006322270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
前記小断面トンネルのなかで対向する一対の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、一方の前記小型掘削機を前記小断面トンネルの延伸方向と交差する方向に発進させて前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて螺旋状に掘進させると共に、他方の前記小型掘削機を前記一方の小型掘削機とは反対方向であって該一方の小型掘削機によって形成される螺旋状トンネルの間を掘進させ、前記２本の螺旋状トンネルと前記小断面トンネルの先端との間に間隙があるときには間隙に面する前記小断面トンネルを延伸して間隙を埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項２】
同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
前記小断面トンネルのなかで近接した複数の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記分岐型シールド掘削機を前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて掘進させて曲線トンネルを形成すると共に、前記小型掘削機を該曲線トンネルと交差する方向に向けて円状に掘進させて該曲線トンネルに到達させ、前記曲線トンネルに近接した小断面トンネルの分岐型シールド掘削機を前記曲線トンネル又は円状トンネルに到達されるまで掘進させると共に、その内部に収容されている小型掘削機を前記円状トンネルの外周に沿って掘進させる工程を、残りの分岐型シールド掘削機について実施することによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項３】
同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、
前記小断面トンネルのなかで少なくとも１箇所の小断面トンネルの掘削に使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記分岐型シールド掘削機を前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて掘進させて曲線トンネルを形成した後に、前記小型掘削機を該曲線トンネルと交差する方向に向けて円状に掘進させて該曲線トンネルに到達させる工程を前記小断面トンネルの先端との間隙が埋められるまで実施することによって前記小断面トンネル群の開放面を覆うことを特徴とする地中構造物の構築方法。
【請求項４】
前記小型掘削機によって形成されるトンネルの周囲の地山を地盤改良することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地中構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に大断面トンネル、地下備蓄施設又は地下駐車場などの地中構造物を構築する際の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に大断面トンネルを構築する方法として、特許文献１に開示されているように、地山を複数の小断面トンネルで囲繞して大断面トンネルの外殻を形成した後に内部の地山を掘削する方法が知られている。
【０００３】
また、特許文献２では、大断面トンネルの外殻を、シールド掘削機を螺旋状に掘進させることによって構築する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１０１００号公報
【特許文献２】特開平３−９６６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記した大断面トンネルの構築方法では、大断面トンネルの軸方向の両端を塞ぐために、両側に立坑を構築する必要がある。
【０００５】
この立坑の建設費及び工期は、トンネルの深度が深くなればなるほど嵩む上に、都心部においては立坑を建設する場所の用地買収などが難しく工事の着手が遅れる原因になるなどの問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、小断面トンネル群の到達側に立坑を建設しなくとも延伸方向前面を塞ぐことが可能な地中構造物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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネルのなかで対向する一対の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、一方の前記小型掘削機を前記小断面トンネルの延伸方向と交差する方向に発進させて前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて螺旋状に掘進させると共に、他方の前記小型掘削機を前記一方の小型掘削機とは反対方向であって該一方の小型掘削機によって形成される螺旋状トンネルの間を掘進させ、前記２本の螺旋状トンネルと前記小断面トンネルの先端との間に間隙があるときには間隙に面する前記小断面トンネルを延伸して間隙を埋めることによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【０００８】
また、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネルのなかで近接した複数の小断面トンネルの掘削にそれぞれ使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記分岐型シールド掘削機を前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて掘進させて曲線トンネルを形成すると共に、前記小型掘削機を該曲線トンネルと交差する方向に向けて円状に掘進させて該曲線トンネルに到達させ、前記曲線トンネルに近接した小断面トンネルの分岐型シールド掘削機を前記曲線トンネル又は円状トンネルに到達されるまで掘進させると共に、その内部に収容されている小型掘削機を前記円状トンネルの外周に沿って掘進させる工程を、残りの分岐型シールド掘削機について実施することによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、同一方向に向けて延伸される複数の小断面トンネルの側面間を連結した小断面トンネル群によって地山を囲繞し、その囲繞された地山を掘削して構築する地中構造物の構築方法において、前記小断面トンネルのなかで少なくとも１箇所の小断面トンネルの掘削に使用される分岐型シールド掘削機の内部には小型掘削機が収容されており、前記小断面トンネルを所定の位置まで掘削した後に、前記分岐型シールド掘削機を前記小断面トンネル群の中心軸方向に向けて掘進させて曲線トンネルを形成した後に、前記小型掘削機を該曲線トンネルと交差する方向に向けて円状に掘進させて該曲線トンネルに到達させる工程を前記小断面トンネルの先端との間隙が埋められるまで実施することによって前記小断面トンネル群の開放面を覆う地中構造物の構築方法であることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記小型掘削機によって形成されるトンネルの周囲の地山は地盤改良して隣接するトンネルと隙間なく連結させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明の地中構造物の構築方法は、地中構造物の外殻を形成する複数の小断面トンネルの構築に使用するシールド掘削機の一部を、分岐トンネル用の小型掘削機を収容した分岐型シールド掘削機とし、その小型掘削機によって構築されるトンネルによって小断面トンネル群の一方の開放面を塞ぐ。
【００１２】
このため、小断面トンネル群の延伸方向の到達側に地上から立坑を建設しなくてもよいので経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図２に本実施の形態の地中構造物の構成を説明する模式図を示す。
【００１５】
本実施の形態の地中構造物の構築方法では、まず、図２に示すように地上から地中に向けて所定の深さの立坑５を構築し、その立坑５を利用して小断面トンネル群１００を構築する。
【００１６】
すなわち、この立坑５から小断面トンネル１を掘削するシールド掘削機（図２には図示せず）を同一方向に向けて発進させて、複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結した円筒状の小断面トンネル群１００を形成する。
【００１７】
そして、この小断面トンネル群１００の延伸方向の端部、言い換えると立坑５の反対側の端部（図６の開放面１０１参照）には、ドーム状の蓋部２を構築して小断面トンネル群１００の両端をこの蓋部２と立坑５で塞ぎ、小断面トンネル群１００によって囲繞される地山８を掘削することで地中構造物を構築する。
【００１８】
この蓋部２を前方からみた正面図を図１に示す。
【００１９】
この蓋部２の外縁には、複数の小断面トンネル１，・・・の側面間を連結して形成された小断面トンネル群１００によって地中構造物の外殻が形成されている。
【００２０】
この小断面トンネル群１００の構築方法について、図３に４通りの方法を示した。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示す方法では、最初に構築した断面視円形の小断面トンネル１Ａの両側面に、円形の一部が欠損した月形の小断面トンネル１Ｂ，１Ｂを構築し、さらにその両側に月形の小断面トンネル１Ｃ，１Ｃを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。
【００２２】
また、図３（ｂ）の方法では、最初に構築した断面視円形の小断面トンネル１Ｄの両側面に、円形の両側が欠損した分銅形の小断面トンネル１Ｅ，１Ｅを構築し、さらにその両側に円形の小断面トンネル１Ｆ，１Ｆを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。
【００２３】
さらに、図３（ｃ）の方法では、最初に遮蔽板１ａ，１ａで両側を仕切られた断面視分銅形の鋼管を地中に推進させて小断面トンネル１Ｇを構築し、その両側面に円形の一部が欠損した月形の小断面トンネル１Ｈ，１Ｈを構築し、さらにその両側に月形の小断面トンネル１Ｊ，１Ｊを構築するという工程を繰り返して連結をおこなう。
【００２４】
そして、図３（ｄ）の方法では、シールドトンネル１ｃの外周に地盤改良部１ｂを設け、その地盤改良部１ｂを重ね合わせて小断面トンネル１Ｋ，１Ｌ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｍの側面間の連結をおこなう。
【００２５】
これらのいずれの方法によっても本実施の形態の小断面トンネル群１００を構築することができる。
【００２６】
また、この小断面トンネル群１００の開放面１０１を覆う本実施の形態の蓋部２は、図１に示すように２本の螺旋状の螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂによって形成される。
【００２７】
この螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂは、小断面トンネル群１００の延伸方向であると共に中心軸方向に向けて小型掘削機３１Ａ，３１Ｂを掘進させることによって形成されるため、前記中心軸に近づくにつれて張り出して小断面トンネル群１００の先端との距離が大きくなる。
【００２８】
図４には、小型掘削機３１，６１，７１が収容された３種類の分岐型シールド掘削機３１，６１，７１を説明する模式図を示した。
【００２９】
図４（ａ）に示した分岐型シールド掘削機３は、内部に球体型の回転部３２が備えられており、小断面トンネル１の延伸方向と略直交する方向に回転部３２を回転させて小型掘削機３１を発進させることで分岐トンネルの構築をおこなうことができる。
【００３０】
また、図４（ｂ）に示した分岐型シールド掘削機６は、胴体部に小断面トンネル１の延伸方向と略直交する方向に向けた小型掘削機６１が配備されており、この小型掘削機６１を発進させることで分岐トンネルの構築をおこなうことができる。
【００３１】
さらに、図４（ｃ）に示した分岐型シールド掘削機７は、小断面トンネル１の終点部に地盤改良部７２を設け、小断面トンネル１の前面を塞いだ後にその掘削に使用した小型掘削機７１を胴体部に引き込み、内部で方向転換させた後に分岐トンネルを掘削するために小型掘削機７１を発進させる。
【００３２】
また、これらの小型掘削機３１，６１，７１は、中折れ型シールド掘削機などのように曲線部を形成できるような構造のものを装備しておく。
【００３３】
以上に示したいずれの分岐型シールド掘削機３，６，７を使用してもよいが、本実施の形態では図４（ａ）に示した分岐型シールド掘削機３を使用して蓋部２を構築する。
【００３４】
この蓋部２を形成する螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂは、図５（図１のＡ−Ａ線矢視断面図）に示すように小型掘削機３１Ａ，３１Ｂの後方に形成される覆工部４２Ａ，４２Ｂとその周囲に形成される地盤改良部４１Ａ，４１Ｂとからなり、この地盤改良部４１Ａ，４１Ｂを図５（ｂ）に示すように隣接する螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂ間で重ね合わせることによって隙間のない蓋部２を形成することができる。
【００３５】
次に、本実施の形態の地中構造物の構築方法を説明するとともに、この実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
まず、図６に示すように小断面トンネル群１００を構成する各小断面トンネル１，・・・を立坑５（図２参照）から所定の位置まで延伸させる。
【００３７】
そして、小断面トンネル群１００のなかで対向する一対の小断面トンネル１，１を他よりも少し前方に延伸させ、その構築に使用した分岐型シールド掘削機３Ａ，３Ｂの内部から小型掘削機３１Ａ，３１Ｂを発進させて螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂを構築する。
【００３８】
ここで、小断面トンネル群１００の延伸方向の先端が揃っていると、斜め前方に向けて掘進する螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂと小断面トンネル１，・・・との間には間隙が発生することになるので、その間隙の大きさに合わせて小断面トンネル１，・・・を段階的に延伸させた延伸部１１を設ける。
【００３９】
この図６に示した二点鎖線は、延伸方向の先端の位置を揃えた場合の小断面トンネル１，・・・の位置を示したものであり、二点鎖線と先端の間の延伸部１１の長さは、分岐型シールド掘削機３Ａ，３Ｂから発進する小型掘削機３１Ａ，３１Ｂの経路に合わせて徐々に長くなる。
【００４０】
この延伸部１１，・・・の構築は、螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂを構築する前におこなってもよいし、螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂを構築した後に間隙を埋めるようにしておこなってもよい。また、延伸部１１，・・・の大部分を螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂを構築する前に構築しておき、螺旋状トンネル４Ａ，４Ｂを構築した後に残った間隙を埋める調整をおこなってもよい。
【００４１】
そして、蓋部２が形成された後に、両端を蓋部２と立坑５で塞がれた小断面トンネル群１００に囲繞された地山８を掘削し、内側に隔壁（図示せず）を構築して地中構造物を完成させる。
【００４２】
このように本実施の形態の地中構造物の構築方法によれば、小断面トンネル群１００の到達側に立坑を構築しなくとも蓋部２を形成することができる。
【００４３】
このため、立坑の建設費を節約できる上に、到達側の立坑を建設するための用地を確保する必要がないので、全体の工期及び工事費を大幅に削減することができる。
【００４４】
また、小型掘削機３１Ａ，３１Ｂを収容した分岐型シールド掘削機３Ａ，３Ｂを、小断面トンネル群１００の対向する位置に一対で配置し、図５に示すように一方の小型掘削機３１Ａによって構築した螺旋状トンネル４Ａ，４Ａ，４Ａ間を、他方の小型掘削機３１Ｂによって構築した螺旋状トンネル４Ｂ，４Ｂで連結する。
【００４５】
このため、曲率の小さな急曲線のトンネルを構築しなくとも隙間のない蓋部２を容易に形成することができる。
【実施例１】
【００４６】
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。
【００４７】
実施例１では、図７に示す３台の分岐型シールド掘削機６，３Ａ，３Ｂ（図４（ａ），（ｂ）参照）を利用して、小断面トンネル群１００の開放面１０１に図８に示すような蓋部１２を構築する。
【００４８】
この３台の分岐型シールド掘削機６，３Ａ，３Ｂは、小断面トンネル群１００のなかで近接した位置の小断面トンネル１，・・・の構築に使用されるものである。例えば図７に示すように分岐型シールド掘削機６，３Ａ，３Ｂによって構築される小断面トンネル１，１，１は一つ置きに配置される。
【００４９】
そして、所定の位置まで小断面トンネル群１００を延伸した後に、分岐型シールド掘削機６を小断面トンネル群１００の延伸方向に前進させながら中心軸に向けて延伸させて図８に示すように曲線トンネル９Ａを形成する。
【００５０】
この曲線トンネル９Ａはドーム状の蓋部１２の一部となるものであり、この曲線トンネル９Ａの途中から小型掘削機６１を発進させて円状トンネル１０Ａを構築する。
【００５１】
続いて、曲線トンネル９Ａに隣接する分岐型シールド掘削機３Ａを、小断面トンネル群１００の延伸方向に前進させながら中心軸に向けて延伸させて曲線トンネル９Ｂを形成する。
【００５２】
この曲線トンネル９Ｂを円状トンネル１０Ａに到達するまで構築した後に、分岐型シールド掘削機３Ａの中から小型掘削機３１Ａを発進させて円状トンネル１０Ｂを形成する。
【００５３】
さらに、分岐型シールド掘削機３Ｂにおいても、曲線トンネル９Ｃを形成した後に、分岐型シールド掘削機３Ｂの中から小型掘削機３１Ｂを発進させて、円状トンネル１０Ａ，１０Ｂと同心円状の円状トンネル１０Ｃを形成する。
【００５４】
これらの曲線トンネル９Ａ，９Ｂ，９Ｃ及び円状トンネル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの外周には地盤改良部が形成されており、隙間のない蓋部１２を形成することができる。
【００５５】
特に、円状トンネル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは一定の曲率で平面的に施工できる上に、同心円状の円状トンネル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃであれば隣接するトンネルに沿って掘進させればよいので比較的容易に構築できる。
また、この実施例１では、３台の分岐型シールド掘削機６，３Ａ，３Ｂを使用した場合について説明したが、これらの使用機種、使用台数又は配置位置に限定されるものではなく、任意に選択することができる。
【００５６】
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】
【００５７】
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、前記実施の形態及び実施例１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。
【００５８】
実施例２では、図９に示したように小断面トンネル１の構築に使用した１台の分岐型シールド掘削機７（図４（ｃ）参照）によって１本の曲線トンネル２３を構築し、その曲線トンネル２３を挟んで複数の同心円状の円状トンネル２４Ａ〜２４Ｄを構築して蓋部２２を形成する。
【００５９】
この実施例２では、一本の曲線トンネル２３に複数の円状トンネル２４Ａ〜２４Ｄを接続させることになるので、分岐型シールド掘削機７に収容した小型掘削機７１を複数回利用するか、又は複数の小型掘削機を用意して同時に複数の円状トンネル２４Ａ〜２４Ｄの構築をおこなわせることができる。
【００６０】
このように実施例２の方法によれば、分岐型シールド掘削機７を１台使用するだけでよいので、掘削機にかかる費用を低減することができる。
【００６１】
また、一本の曲線トンネル２３からすべての円状トンネル２４Ａ〜２４Ｄを発進させればよいので簡単に施工することができる。
【００６２】
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１と略同様であるので説明を省略する。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、前記実施の形態では、小断面トンネル群１００を円筒状に形成したが、これに限定されるものではなく、例えば断面視四角形などの多角柱状に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の最良の実施の形態の地中構造物の蓋部の構成を説明する正面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態によって構築される地中構造物の概略構成を示した斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、４種類の小断面トンネル群の構築方法を説明する断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、３種類の分岐型シールド掘削機を説明する模式図である。
【図５】図１のＡ−Ａ線方向の断面図であって、（ａ）は一方の螺旋状トンネルを構築した段階の断面図で、（ｂ）は両方の螺旋状トンネルを構築した段階の断面図である。
【図６】本実施の形態の地中構造物の構築方法を説明する斜視図である。
【図７】実施例１の地中構造物の構築方法を説明する正面図である。
【図８】実施例１の地中構造物の蓋部を説明する正面図である。
【図９】実施例２の地中構造物の構築方法を説明する正面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１              小断面トンネル
１００          小断面トンネル群
１０１          開放面
２              蓋部
３，６，７      分岐型シールド掘削機
３１，６１，７１    小型掘削機
４Ａ，４Ｂ      螺旋状トンネル
８              地山
９Ａ〜９Ｃ      曲線トンネル
１０Ａ〜１０Ｃ  円状トンネル
１２            蓋部
２２            蓋部
２３            曲線トンネル
２４Ａ〜２４Ｄ  円状トンネル
【図１】
2006322270.tif 000003
【図２】
2006322270.tif 000004
【図３】
2006322270.tif 000005
【図４】
2006322270.tif 000006
【図５】
2006322270.tif 000007
【図６】
2006322270.tif 000008
【図７】
2006322270.tif 000009
【図８】
2006322270.tif 000010
【図９】
2006322270.tif 000011