(57)【要約】【課題】簡易に既設トンネルの補強構造を構築することが可能なトンネル補強構造およびトンネル補強構造の構築方法を提案する。【解決手段】既設トンネル１の上方に第一補助トンネル７を構築する工程と、既設トンネル１を挟んで第一補助トンネル７と対向する第二補助トンネル８を構築する工程と、既設トンネル１を挟んで対向する一対の連続壁３，４を構築する工程とを備え、連続壁３，４は、第一補助トンネル７から第二補助トンネル８に向けて鋼管を掘削・圧入することによりトンネル補強構造を構築する。【選択図】図１
2018040146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを挟んで対向する一対の連続壁と、
前記一対の連続壁の一方の端部同士を結ぶ第一連結部材と、
前記一対の連続壁の他方の端部同士を結ぶ第二連結部材と、を備えることを特徴とする、トンネル補強構造。
【請求項２】
前記第一連結部材および前記第二連結部材は、前記既設トンネルを挟んで対向する一対の補助トンネル内にそれぞれ形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル補強構造。
【請求項３】
トンネルを挟んで対向する一対の連続壁と、前記連続壁の一方の端部が接続された補助トンネルと、を備えるトンネル補強構造であって、
前記連続壁が、地盤改良体であることを特徴とする、トンネル補強構造。
【請求項４】
一対の連続壁を有するトンネル補強構造の構築方法であって、
既設トンネルの近傍に第一補助トンネルを構築する工程と、
前記既設トンネルを挟んで前記第一補助トンネルと対向する第二補助トンネルを構築する工程と、
前記既設トンネルを挟んで対向する一対の連続壁を構築する工程と、を備えており、
前記連続壁は前記第一補助トンネルおよび前記第二補助トンネルのいずれか一方から他方に向けて構築することを特徴とする、トンネル補強構造の構築方法。
【請求項５】
前記第一補助トンネルを、前記既設トンネルの上方に構築することを特徴とする、請求項４に記載のトンネル補強構造の構築方法。
【請求項６】
前記一対の連続壁の端部同士を、前記第一補助トンネルおよび前記第二補助トンネルの内部において連結することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のトンネル補強構造の構築方法。
【請求項７】
連続壁を有するトンネル補強構造の構築方法であって、
既設トンネルの近傍に補助トンネルを構築する工程と、
前記補助トンネルとともに前記既設トンネルを囲う連続壁を構築する工程と、を備えており、
前記連続壁は、前記補助トンネルを発進して前記補助トンネルに到達する壁部材を前記既設トンネルの外周囲に沿って配設することにより構築することを特徴とする、トンネル補強構造の構築方法。
【請求項８】
連続壁を有するトンネル補強構造の構築方法であって、
既設トンネルの周囲に複数の補助トンネルを構築する工程と、
前記複数の補助トンネルとともに前記既設トンネルを囲う連続壁を構築する工程と、を備えており、
前記連続壁は隣り合う２つの前記補助トンネルのいずれか一方から他方に向けて構築することを特徴とする、トンネル補強構造の構築方法。
【請求項９】
一対の連続壁を有するトンネル補強構造の構築方法であって、
既設トンネルの近傍に補助トンネルを構築する工程と、
前記既設トンネルを挟んで対向する一対の連続壁を構築する工程と、を備えており、
前記既設トンネルは不透水層または支持層の近傍に形成されており、
前記各連続壁は前記補助トンネルと前記不透水層または前記支持層とを連結するように形成することを特徴とする、トンネル補強構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル補強構造およびトンネル補強構造の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化した既設トンネルを補強する場合には、トンネルの内空側から補強するのが一般的である。例えば、トンネルの内壁面に沿って内巻きコンクリートを打設する補強方法や、繊維シートや鋼板等を貼着する補強方法等がある。また、トンネル内または地上から地盤改良を行うことで、トンネルの周辺地盤を補強する場合もある。
ところが、トンネルの内壁面に沿って補強体を構築すると、トンネルの内空が狭くなるので、トンネルの機能が低下するおそれがある。また、トンネル内において補強作業を実施すると、トンネルの使用を停止する必要がある。さらに、地上からの地盤改良は、トンネルの深度によっては、作業に手間がかかるとともに、建設コストが嵩む。また、地上からの地盤改良は、地上部に作業スペースが確保できる場合に限られる。
そのため、本出願人は、特許文献１に示すように、既設トンネルの軸方向に沿って作業空間を形成した後、この作業空間から発進させた掘削手段によって既設トンネルの外周面に沿って曲線穴を掘削するとともにこの曲線穴内に固化材を注入するトンネル補強方法を開発した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００９６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のトンネル補強方法は、既設トンネルに沿って曲線穴を掘削する際には、既設トンネルの覆工に負荷をかけることがないように、作業を慎重に行う必要があった。
このような観点から、本発明は、簡易に既設トンネルの補強構造を構築することが可能なトンネル補強構造およびトンネル補強構造の構築方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の第一のトンネル補強構造は、トンネルを挟んで対向する一対の連続壁と、前記一対の連続壁の一方の端部同士を結ぶ第一連結部材と、前記一対の連続壁の他方の端部同士を結ぶ第二連結部材とを備えることを特徴としている。
なお、前記第一連結部材および前記第二連結部材は、前記既設トンネルを挟んで対向する一対の補助トンネル内にそれぞれ形成されているのが望ましい。
かかるトンネル補強構造は、既設トンネルの外周囲を覆うように構築されているため、既設トンネルに作用する外力を負担し、かつ、既設トンネルの止水性を高めることで、既設覆工の変形防止や腐食防止に寄与する。
【０００６】
本発明の第二のトンネル補強構造は、トンネルを挟んで対向する一対の連続壁と、前記連続壁の一方の端部が接続された補助トンネルとを備えており、前記連続壁が地盤改良体であることを特徴としている。
【０００７】
本発明の第一のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの近傍に第一補助トンネルを構築する工程と、前記既設トンネルを挟んで前記第一補助トンネルと対向する第二補助トンネルを構築する工程と、前記既設トンネルを挟んで対向する一対の連続壁を構築する工程とを備えており、前記連続壁は、前記第一補助トンネルおよび前記第二補助トンネルのいずれか一方から他方に向けて構築することを特徴としている。
かかるトンネル補強構造の構築方法によれば、既設トンネルの外面に沿って地山を掘削する従来の補強方法に比べて、簡易に補強構造を構築することができる。また、既設トンネルの線形に柔軟に対応することができる。
前記第一補助トンネルを、前記既設トンネルの上方に構築すれば、既設トンネル（既設覆工）への負担（土圧）を軽減させることが可能となる。
また、前記一対の連続壁の端部同士を、前記第一トンネルおよび前記第二トンネルの内部において連結することで、連続した補強構造を構築するのが望ましい。
【０００８】
また、本発明の第二のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの近傍に補助トンネルを構築する工程と、前記補助トンネルとともに前記既設トンネルを囲う連続壁を構築する工程とを備えており、前記連続壁は、前記補助トンネルを発進して前記補助トンネルに到達する壁部材を前記既設トンネルの外周囲に沿って配設することにより構築することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の第三のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの周囲に複数の補助トンネルを構築する工程と、前記複数の補助トンネルとともに前記既設トンネルを囲う連続壁を構築する工程とを備えており、前記連続壁は隣り合う２つの前記補助トンネルのいずれか一方から他方に向けて構築することを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の第四のトンネル補強構造の構築方法は、既設トンネルの近傍に補助トンネルを構築する工程と、前記既設トンネルを挟んで対向する一対の連続壁を構築する工程と、を備えており、前記既設トンネルは不透水層または支持層の近傍に形成されており、前記各連続壁は前記補助トンネルと前記不透水層または前記支持層とを連結するように形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトンネル補強構造およびトンネル補強構造の構築方法によれば、簡易に既設トンネルの補強構造を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は第一の実施形態に係るトンネル補強構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は他の形態に係るトンネル補強構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は第一の実施形態のトンネル補強構造の構築方法の第一補助トンネル構築工程および第二補助トンネル構築工程を示す断面図、（ｂ）は同地盤改良工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は同トンネル補強構造の構築方法の連続壁構築工程を示す断面図である。
【図５】他の形態に係るトンネル補強構造を示す断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は他の形態に係るトンネル補強構造を示す断面図である。
【図７】第二の実施形態に係るトンネル補強構造を示す断面図である。
【図８】第三の実施形態に係るトンネル補強構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、図１に示すように、複数のセグメント１１，１１，…を組み合わせることにより形成された既設のシールドトンネル（以下、「既設トンネル１」という。）を外側から補強するトンネル補強構造２について説明する。
トンネル補強構造２は、一対の連続壁３，４と、一対の連結部材５，６とを備えている。
【００１４】
一対の連続壁３，４は、既設トンネル１の左右にそれぞれ形成されていて、既設トンネル１を挟んで対向している。本実施形態の連続壁３，４は、図１（ｂ）に示すように、断面円形の複数の鋼管３１，４１を、既設トンネル１の軸方向に沿って連続して配置（並設）することにより形成されている。既設トンネル１の軸方向に隣り合う鋼管３１，４１同士は、ジョイント３２，４２を介して連結されている。これにより、連続壁３，４の止水性が確保されている。連続壁３，４を構成する鋼管３１，４１は、図１（ａ）に示すように、既設トンネル１の外径よりも大きな長さを有している。連続壁３，４の上端は、既設トンネル１の覆工の上端よりも上方に位置しており、連続壁３，４の下端は、既設トンネル１の覆工の下端よりも下方に位置している。すなわち、一対の連続壁３，４は、既設トンネル１の左右の全体を覆っている。また、連続壁３，４を構成する鋼管３１，４１は、正面視（既設トンネル１の断面視）で弧状を呈している。本実施形態の鋼管３１，４１は、既設トンネル１の外径よりも大きな半径の曲線により弧状を呈している。
【００１５】
なお、連続壁３，４を構成する鋼管の曲線半径は限定されるものではなく、地山状況や地上権の用地ライン等に応じて適宜決定すればよい。また、連続壁３，４は、必ずしも弧状である必要はなく、図２（ａ）に示すように、直線状であってもよい。また、連続壁３，４を構成する鋼管３１，４１は、円形に限定されるものではなく、図２（ｂ）に示すように、矩形状であってもよい。
【００１６】
一対の連結部材（第一連結部材５および第二連結部材６）は、図１（ａ）に示すように、既設トンネル１の上下にそれぞれ形成されている。連結部材５，６同士は、既設トンネル１を挟んで対向している。なお、連結部材５，６は、既設トンネル１の上方および下方に形成された補助トンネル（第一補助トンネル７および第二補助トンネル８）の内部にそれぞれ形成されている。
補助トンネル７，８は、既設トンネル１の上方および下方にそれぞれ形成されており、既設トンネル１を挟んで対向している。
【００１７】
既設トンネル１の上方に形成された第一連結部材５は、第一補助トンネル７内において左右の連続壁３，４の上端同士を連結している。第一連結部材５は、連続壁３，４の上端を巻き込んだ状態で形成された、コンクリート部材（梁または版）である。
また、既設トンネル１の下方に形成された第二連結部材６は、第二補助トンネル８内において左右の連続壁３，４の下端同士を連結している。第二連結部材６は、連続壁３，４の下端を巻き込んだ状態で形成されたコンクリート部材（梁または版）である。
【００１８】
次に、既設トンネル１を補強するためのトンネル補強構造の構築方法について説明する。
本実施形態のトンネル補強構造の構築方法は、第一補助トンネル構築工程と、第二補助トンネル構築工程と、地盤改良工程と、連続壁構築工程と、連結部材構築工程とを備えている。
【００１９】
第一補助トンネル構築工程は、図３（ａ）に示すように、既設トンネル１の上方に第一補助トンネル７を構築する工程である。本実施形態の第一補助トンネル７は、シールド機を利用して既設トンネル１の上方の地山を掘削するとともに、この掘削坑内にセグメントリングを連設することにより形成する。本実施形態では、既設トンネル１と第一補助トンネル７との離隔が最も近づく位置で５００ｍｍ程度になるように第一補助トンネル７を形成する。なお、既設トンネル１と第一補助トンネル７との離隔は限定されるものではなく、地山状況等に応じて適宜決定すればよい。
第一補助トンネル７は、既設トンネル１の外径よりも大きな幅（長辺の長さ）の矩形断面を呈している。なお、第一補助トンネル７の断面形状は矩形に限定されるものではなく、例えば、円形や楕円形であってもよい。また、第一補助トンネル７の断面寸法は限定されるものではなく、既設トンネル１の外径以下の幅であってもよい。
【００２０】
第二補助トンネル構築工程は、既設トンネル１の下方に第二補助トンネル８を構築する工程である。第二補助トンネル８は、既設トンネル１を挟んで第一補助トンネル７と対向するように構築する。本実施形態の第二補助トンネル８は、シールド機を利用して既設トンネル１の下方の地山を掘削するとともに、この掘削坑内にセグメントリングを連設することにより形成する。本実施形態では、既設トンネル１と第二補助トンネル８との離隔が最も近づく位置で５００ｍｍ程度になるように第二補助トンネル８を形成する。なお、既設トンネル１と第二補助トンネル８との離隔は限定されるものではなく、地山状況等に応じて適宜決定すればよい。
本実施形態の第二補助トンネル８は、第一補助トンネル７と同じ断面形状を有している。なお、第二補助トンネル８の断面形状は、必ずしも第一補助トンネル７と同じである必要はない。
【００２１】
地盤改良工程では、図３（ｂ）に示すように、第一補助トンネル７および第二補助トンネル８内から地盤改良体９，９，…を形成する工程である。地盤改良体９は、連続壁３，４を構築する際の発進口および到達口となる地盤に対して行う。本実施形態では、第一補助トンネル７の下面の左右の端部に面する地山を改良することにより地盤改良体９，９を形成する。また、第二補助トンネル８の上面の左右の端部に面する地山を改良することにより地盤改良体９，９を形成する。地盤改良体９の形成方法は限定されるものではなく、例えば、薬液注入工法や地盤凍結工法等により行えばよい。地盤改良体９の形状寸法（幅や深さ）等は限定されるものではなく、地山状況に応じて適宜決定すればよい。
【００２２】
連続壁構築工程は、既設トンネル１を挟んで対向する一対の連続壁３，４を構築する工程である。
まず、図４（ａ）に示すように、第一補助トンネル７の下側の角部の一方（図面の右下角部）から第二補助トンネル８の上側の角部の一方（図面の右上角部）に向けて鋼管３１を掘削・圧入することにより、既設トンネル１の右側に第一連続壁３を形成する。鋼管３１の掘削・圧入作業は、鋼管３１の先端に取り付けられた掘削機Ｍ１によって地山を掘削するとともに、第一補助トンネル７内に据え付けた曲線パイプルーフマシンＭ２により鋼管３１を圧入することにより行う。曲線パイプルーフマシンＭ２は、第一補助トンネル７内に敷設されたレール上を適宜移動させることで、所望の位置に据え付ける。なお、第一連続壁３は、第二補助トンネル８から第一補助トンネル７に向けて形成してもよい。第一連続壁３は、既設トンネル１との離隔が最も近づく位置でも５０〜１００ｍｍ程度確保できるように形成する。なお、既設トンネル１と第一連続壁３との離隔は限定されるものではない。
【００２３】
第一連続壁３の施工は、鋼管３１の先端部（下端部）が第二補助トンネル８内に突出するまで行う。また、第一連続壁３（鋼管３１）の基端部（上端部）は、第一補助トンネル７内に突出させる。第二補助トンネル８に到達した掘削機Ｍ１は、第一補助トンネル７に輸送して、他の鋼管３１の掘削・圧入に使用する。
鋼管３１の内部には、止水性および剛性を確保するために、コンクリートを充填する。
【００２４】
次に、図４（ｂ）に示すように、第一補助トンネル７の下側の角部の他方（図面の左下角部）から第二補助トンネル８の上側の角部の他方（図面の左上角部）に向けて鋼管４１を掘削・圧入することにより、既設トンネル１の右側に第二連続壁４を構築する。鋼管４１の掘削・圧入作業は、鋼管４１の先端に取り付けられた掘削機Ｍ１によって地山を掘削するとともに、第一補助トンネル７内に据え付けた曲線パイプルーフマシンＭ２により鋼管４１を圧入することにより行う。なお、第二連続壁４は、第一補助トンネル７から第二補助トンネル８に向けて形成してもよい。第二連続壁４は、既設トンネル１との離隔が、第一連続壁３と既設トンネル１との離隔と同じになるように施工する。
【００２５】
第二連続壁４の施工は、鋼管４１の先端部（上端部）が第二補助トンネル８内に突出するまで行う。また、第二連続壁４（鋼管４１）の基端部（下端部）は、第一補助トンネル７内に突出させる。第二補助トンネル８に到達した掘削機Ｍ１は、第一補助トンネル７に輸送して、他の鋼管３１の掘削・圧入に使用する。鋼管４１の内部には、止水性および剛性を確保するために、コンクリートを充填する。なお、第一連続壁３と第二連続壁４とを施工する順序は限定されるものではなく、第二連続壁４を施工してから第一連続壁３を施工してもよいし、第一連続壁３および第二連続壁４を同時に施工してもよい。
【００２６】
連結部材構築工程は、図１（ａ）に示すように、第一補助トンネル７および第二補助トンネル８の内部に連結部材５，６を構築する工程である。
第一連結部材５は、連続壁３，４の上端部を巻き込んだ状態で、第一補助トンネル７の底面に沿って構築する。第一連結部材５は、鉄筋コンクリートにより構築する。なお、第一連結部材５を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼材を組み合わせることにより構築してもよい。連続壁３，４の上端は、第一連結部材５を介して連結される。
第一連結部材５を構築したら、第一連結部材５から第一補助トンネル７の天井に至る鉄筋コンクリート製の柱５１を構築する。柱５１は、連続壁３，４の直上に形成する。なお、柱５１の構成は限定されるものではなく、例えば、形鋼や鋼管により構築してもよい。また、柱５１の配置は限定されるものではない。さらに、柱５１は、必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。
【００２７】
第二連結部材６は、連続壁３，４の下端部を巻き込んだ状態で、第二補助トンネル８の天井面に沿って構築する。第二連結部材６は、鉄筋コンクリートにより構築する。なお、第二連結部材６を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼材を組み合わせることにより構築してもよい。連続壁３，４の下端は、第二連結部材６を介して連結される。
第二連結部材６を構築したら、第二連結部材６から第二補助トンネル８の底面に至る鉄筋コンクリート製の柱６１を構築する。柱６１は、連続壁３，４の直下に形成する。なお、柱６１の構成は限定されるものではなく、例えば、形鋼や鋼管により構築してもよい。また、第二連結部材６は、柱６１を構築してから構築してもよい。また、柱６１の配置は限定されるものではない。さらに、柱６１は、必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。
【００２８】
以上、本実施形態のトンネル補強構造の構築方法によれば、既設トンネル１の上下に形成された補助トンネル７，８を利用することで、トンネル線形に応じたトンネル補強構造２を比較的簡易に構築することができる。
トンネル補強構造２は、既設トンネル１の外周囲を覆っているため、既設トンネル１に作用する土圧および地下水圧を大幅に削減し、かつ、既設トンネル１への地下水の浸透も防止し、ひいては、既設トンネル１の覆工の変形防止や腐食防止を見込める。
また、既設トンネル１の外部から施工を行うため、供用中のトンネルであっても使用を妨げることなくトンネル補強構造２を構築することができる。
【００２９】
補助トンネル７，８を利用して必要な資材や材料等を運搬することができるため、施工性に優れている。
また、第一補助トンネル７が既設トンネル１の上方を覆っているため、既設トンネル（既設覆工）への負担（土圧）を軽減させることが可能となる。
補助トンネル７，８内において既設トンネル１の左右に形成された連続壁３，４同士の連結作業を行うため、施工性に優れ、かつ、高品質施工が可能となる。
連続壁３，４は、既設トンネル１の覆工に近接して施工することができる。したがって、敷地境界線が既設トンネル１に近い場合であってもトンネル補強構造２を構築することが可能であるとともに、トンネル補強構造の断面形状を小さくすることができるので経済性を確保することも可能である。
第一連結部材５は、柱５１により浮き上がりが防止されている。また、第二連結部材６は、柱６１により下降することを防止されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、既設トンネル１の上下に補助トンネル７，８を形成し、既設トンネルの上下左右にそれぞれ連結部材５，６および連続壁３，４を構築する場合について説明したが、既設トンネル１の左右に補助トンネル７，８を形成し、既設トンネル１の左右に連結部材５，６、上下に連続壁３，４を構築してもよい。
また、本実施形態では、鋼管を地中に掘削・圧入することにより連続壁３，４を構築する場合について説明したが、連続壁３，４の構築方法は限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、地盤改良体により構築してもよいし、コンクリート部材や鋼矢板等を圧入することにより構築してもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、第一連続壁３および第二連続壁４を、同じ補助トンネル（第一補助トンネル７）から施工する場合について説明したが、第一連続壁３および第二連続壁４は、それぞれ異なる補助トンネルから施工してもよい。すなわち、第一補助トンネル７から第二補助トンネル８に向けて第一連続壁３を施工した場合には、第二補助トンネル８から第一補助トンネル７に向けて第二連続壁４を施工してもよい。
また、補助トンネル７の数は限定されるものではなく、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、３本以上の補助トンネル７を形成してもよい。補助トンネル７を３本以上形成する場合には、隣り合う２つの補助トンネル７，７のいずれか一方の補助トンネル７から他方の補助トンネル７に向けて連続壁３を構築すればよい。
【００３２】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態では、第一の実施形態と同様に、複数のセグメント１１，１１，…を組み合わせることにより形成された既設のシールドトンネル（以下、「既設トンネル１」という。）を外側から補強するトンネル補強構造２について説明する。
本実施形態のトンネル補強構造２は、図７に示すように、連続壁３および連結部材５を備えている。
【００３３】
連続壁３は、既設トンネル１の外周囲を囲うように円弧状に形成されている。本実施形態の連続壁３は、断面円形の複数の鋼管を、既設トンネル１の軸方向に沿って連続して配置（並設）することにより形成されている。既設トンネル１の軸方向に隣り合う鋼管３１同士は、ジョイント３２（図１（ｂ）参照）を介して連結されている。これにより、連続壁３の止水性が確保されている。連続壁３を構成する鋼管は、既設トンネル１の外径よりも大きな直径の円に沿って配置され、上側が開口したＣ字状の弧状に形成されている。すなわち、連続壁３は、補助トンネル７とともに、既設トンネル１の外周囲を覆っている。
なお、連続壁３を構成する鋼管３１の断面形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、矩形状であってもよい。また、連続壁３の形状は、既設トンネル１に断面形状に応じて適宜決定すればよい。
【００３４】
連結部材５は、既設トンネル１の上方に形成されている。なお、連結部材５は、既設トンネル１の上方に形成された補助トンネル７の内部に形成されている。
既設トンネル１の上方に形成された連結部材５は、第一補助トンネル７内において連続壁３の端部同士を連結している。連結部材５は、連続壁３の両端に横架された弧状の鋼製部材（鋼管）である。
【００３５】
次に、既設トンネル１を補強するためのトンネル補強構造の構築方法について説明する。
本実施形態のトンネル補強構造の構築方法は、補助トンネル構築工程と、連続壁構築工程と、連結部材構築工程とを備えている。
補助トンネル構築工程は、既設トンネル１の上方に補助トンネル７を構築する工程である。本実施形態の補助トンネル７は、シールド機を利用して既設トンネル１の上方の地山を掘削するとともに、この掘削坑内にセグメントリングを連設することにより形成する。
補助トンネル７は、既設トンネル１の外径よりも大きな幅（長辺の長さ）の矩形断面を呈している。なお、補助トンネル７の断面形状は矩形に限定されるものではなく、例えば、円形や楕円形であってもよい。また、補助トンネル７の断面寸法は限定されるものではなく、既設トンネル１の外径以下の幅であってもよい。
【００３６】
連続壁構築工程は、連続壁３を構築する工程である。
連続壁３は、補助トンネル７の下側の角部の一方（図面の右下角部）から鋼管３１を掘削・圧入することにより形成する（図４参照）。鋼管３１の掘削・圧入作業は、鋼管３１の先端に取り付けられた掘削機Ｍ１によって地山を掘削するとともに、第一補助トンネル７内に据え付けた曲線パイプルーフマシンＭ２により鋼管３１を圧入することにより行う。掘削機Ｍ１は、既設トンネル１の外周囲を通過した後、補助トンネル７の下側の角部の他方に到達する。鋼管３１の圧入は、鋼管３１の先端部が補助トンネル７内に突出するまで行う。すなわち、連続壁３（鋼管３１）の両端部は、補助トンネル７内に突出させる。こうすることで、補助トンネル７とともに既設トンネル１を囲う連続壁３が形成される。鋼管３１の内部には、止水性および剛性を確保するためにコンクリートを充填する。
【００３７】
連結部材構築工程は、補助トンネル７の内部に連結部材５を構築する工程である。
連結部材５は、連続壁３の両端部に鋼管を架設することにより構築する。なお、連結部材５を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、コンクリート部材であってもよい。連続壁３の両端は、連結部材５を介して連結される。
【００３８】
以上、本実施形態のトンネル補強構造の構築方法によれば、既設トンネル１の近傍に形成された補助トンネル７を利用することで、トンネル線形に応じたトンネル補強構造２を比較的簡易に構築することができる。
トンネル補強構造２は、既設トンネル１の外周囲を覆っているため、既設トンネル１に作用する土圧および地下水圧を大幅に削減し、かつ、既設トンネル１への地下水の浸透も防止し、ひいては、既設トンネル１の覆工の変形防止や腐食防止を見込める。
この他の第二の実施形態のトンネル補強構造およびトンネル補強構造の構築方法による作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３９】
＜第三の実施形態＞
第三の実施形態では、第一の実施形態と同様に、複数のセグメント１１，１１，…を組み合わせることにより形成された既設のシールドトンネル（以下、「既設トンネル１」という。）を外側から補強するトンネル補強構造２について説明する。本実施形態の既設トンネル１の下方近傍には、図８に示すように、不透水層ＧＲが存在している。なお、既設トンネル１は、支持層の近傍に形成されていてもよい。
トンネル補強構造２は、一対の連続壁３，４と連結部材５とを備えている。
【００４０】
一対の連続壁３，４は、既設トンネル１の左右にそれぞれ形成されていて、既設トンネル１を挟んで対向している。本実施形態の連続壁３，４は、断面円形の複数の鋼管を、既設トンネル１の軸方向に沿って連続して配置（並設）することにより形成されている。既設トンネル１の軸方向に隣り合う鋼管３１，４１同士は、ジョイント３２，４２を介して連結されている（図１（ｂ）参照）。これにより、連続壁３，４の止水性が確保されている。連続壁３，４を構成する鋼管は、既設トンネル１の外径よりも大きな長さを有している。連続壁３，４の上端は、既設トンネル１の覆工の上端よりも上方に位置しており、連続壁３，４の下端は、既設トンネル１の覆工の下端よりも下方に位置している。すなわち、一対の連続壁３，４は、既設トンネル１の左右の全体を覆っている。なお、連続壁３，４を構成する鋼管は、円形に限定されるものではなく、矩形状であってもよい。
【００４１】
連結部材５は、既設トンネル１の上方に形成されている。なお、連結部材５は、既設トンネル１の上方に形成された補助トンネル７の内部に形成されている。
既設トンネル１の上方に形成された連結部材５は、第一補助トンネル７内において一対の連続壁３，４の上端同士を連結している。連結部材５は、一対の連続壁３，４の上端を巻き込んだ状態で形成された、コンクリート部材（梁または版）である。
【００４２】
次に、既設トンネル１を補強するためのトンネル補強構造の構築方法について説明する。
本実施形態のトンネル補強構造の構築方法は、補助トンネル構築工程と、連続壁構築工程と、連結部材構築工程とを備えている。
補助トンネル構築工程は、既設トンネル１の上方（既設トンネル１を挟んで不透水層ＧＲの反対側）に補助トンネル７を構築する工程である。本実施形態の補助トンネル７は、シールド機を利用して既設トンネル１の上方の地山を掘削するとともに、この掘削坑内にセグメントリングを連設することにより形成する。
補助トンネル７は、既設トンネル１の外径よりも大きな幅（長辺の長さ）の矩形断面を呈している。なお、補助トンネル７の断面形状は矩形に限定されるものではなく、例えば、円形や楕円形であってもよい。また、補助トンネル７の断面寸法は限定されるものではなく、既設トンネル１の外径以下の幅であってもよい。
【００４３】
連続壁構築工程は、既設トンネル１を挟んで対向する一対の連続壁３，４を構築する工程である。
まず、補助トンネル７の下側の角部の一方（図面の右下角部）から下側（不透水層ＧＲ）に向けて鋼管を掘削・圧入することにより、既設トンネル１の右側に第一連続壁３を形成する。鋼管の掘削・圧入作業は、鋼管の先端に取り付けられた掘削機によって地山を掘削するとともに、第一補助トンネル７内に据え付けた曲線パイプルーフマシンにより鋼管を圧入することにより行う。
第一連続壁３の施工は、鋼管の先端部（下端部）が不透水層ＧＲに到達するまで行う。また、第一連続壁３（鋼管）の基端部（上端部）は、第一補助トンネル７内に突出させる。すなわち、第二連続壁４は、補助トンネル７と不透水層ＧＲとを連結するように形成する。鋼管の内部には、止水性および剛性を確保するために、コンクリートを充填する。
【００４４】
次に、補助トンネル７の下側の角部の他方（図面の左下角部）から下側（不透水層ＧＲ）に向けて鋼管を掘削・圧入することにより、既設トンネル１の右側に第二連続壁４を構築する。鋼管の掘削・圧入作業は、鋼管の先端に取り付けられた掘削機によって地山を掘削するとともに、第一補助トンネル７内に据え付けた曲線パイプルーフマシンＭ２により鋼管３１を圧入することにより行う。
第二連続壁４の施工は、鋼管の先端部（上端部）が不透水層ＧＲに到達するまで行う。また、第二連続壁４（鋼管）の基端部（下端部）は、第一補助トンネル７内に突出させる。すなわち、第二連続壁４は、補助トンネル７と不透水層ＧＲとを連結するように形成する。鋼管の内部には、止水性および剛性を確保するために、コンクリートを充填する。
なお、第一連続壁３と第二連続壁４とを施工する順序は限定されるものではなく、第二連続壁４を施工してから第一連続壁３を施工してもよいし、第一連続壁３および第二連続壁４を同時に施工してもよい。
【００４５】
連結部材構築工程は、補助トンネル７の内部に連結部材５を構築する工程である。
連結部材５は、両連続壁３，４の上端部を巻き込んだ状態で、補助トンネル７の底面に沿って構築する。連結部材５は、鉄筋コンクリートにより構築する。なお、連結部材５を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼材を組み合わせることにより構築してもよい。一対の連続壁３，４の上端は、連結部材５を介して連結される。
【００４６】
以上、本実施形態のトンネル補強構造の構築方法によれば、補助トンネル７を利用することで、トンネル線形に応じたトンネル補強構造２を比較的簡易に構築することができる。
トンネル補強構造２は、不透水層ＧＲとともに既設トンネル１の外周囲を覆っているため、既設トンネル１への地下水の浸透も防止し、ひいては、既設トンネル１の覆工の腐食防止を見込める。
また、既設トンネル１の外部から施工を行うため、供用中のトンネルであっても使用を妨げることなくトンネル補強構造２を構築することができる。
この他の第三の実施形態のトンネル補強構造の構築方法およびトンネル補強構造による作用効果は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態では、既設トンネル１の上方に形成された１本の補助トンネル７から一対の連続壁３，４を形成する場合について説明したが、補助トンネル７の数は限定されるものではない。例えば、２本の補助トンネルを、各連続壁３，４の上端部に対応する位置に形成してもよい。また、連続壁３，４は、地盤改良体により構築してもよい。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１    既設トンネル
２    トンネル補強構造
３    第一連続壁（連続壁）
３１  鋼管
３２  ジョイント
４    第二連続壁（連続壁）
４１  鋼管
４２  ジョイント
５    第一連結部材（連結部材）
５１  柱
６    第二連結部材（連結部材）
６１  柱
７    第一補助トンネル（補助トンネル）
８    第二補助トンネル（補助トンネル）
９    地盤改良体
【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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【図８】
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