(57)【要約】 【課題】外殻構築の際、小径シールドトンネル同士の間隙が大きくなる箇所での地下水流入を防止する。【解決手段】本発明に係る大断面トンネルの構築方法においては、外殻７１を構築する前に、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、拡幅予定領域３の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４、５−１６〜５−２０を、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、同じく隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネル５−７〜５−１４をそれぞれ配置し、外殻７１を構築する際には、浸水防護用シールドトンネルが配置された側からの地下水流入を遮断しつつ、小径シールドトンネル４−１〜２０を構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大断面トンネルが構築される構築予定領域の周縁に沿って複数本からなる小径シールドトンネルを該大断面トンネルのトンネル軸線方向に延設し、該複数本の小径シールドトンネルを先受け構造体として外殻を構築した後、該外殻で囲まれた内側領域を掘削する大断面トンネルの構築方法において、
前記外殻を構築する前に、前記複数本の小径シールドトンネルのうち、前記構築予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと前記各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に止水領域をそれぞれ形成し、
前記外殻を構築する際、前記浸水防護用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を前記浸水防護用シールドトンネル及び前記止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くことを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【請求項２】
大断面トンネルが構築される構築予定領域をシールドトンネルの拡幅予定領域とし、該拡幅予定領域の周縁に沿って複数本からなる小径シールドトンネルを該大断面トンネルのトンネル軸線方向に延設し、該複数本の小径シールドトンネルを先受け構造体として外殻を構築した後、該外殻で囲まれた内側領域を掘削する大断面トンネルの構築方法において、
前記拡幅予定領域の横断面が最大となる断面位置を基準断面位置とし、該基準断面位置を含む区間を大断面区間、前記基準断面位置よりも横断面の大きさが小さい区間を小断面区間、前記大断面区間と前記小断面区間に挟まれた区間であって該大断面区間の側から該小断面区間の側にかけて横断面の大きさが減少する区間を移行区間として、該移行区間では、前記外殻を構築する前に、前記複数本の小径シールドトンネルのうち、第１の群に属するシールドトンネルを前記横断面輪郭線に沿って配置しつつ、該第１の群に属する小径シールドトンネルを除く小径シールドトンネルを第２の群に属する小径シールドトンネルとして該第２の群に属する小径シールドトンネルを、前記大断面区間の側から前記小断面区間の側にかけて径方向外側に前記第１の群に属するシールドトンネルから離脱させる一方、前記第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、前記拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置になおかつ前記第２の群に属するシールドトンネルと干渉しないように浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと前記各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第１の止水領域をそれぞれ形成し、
前記第１の止水領域の形成工程と同時に又は相前後して、前記第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、前記拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルとそれらの間隙外方に位置する前記第２の群に属する小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第２の止水領域をそれぞれ形成し、
前記外殻を構築する際、前記浸水防護用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水防護用シールドトンネル及び前記第１の止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くとともに、前記第２の群に属する小径シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該第２の群に属する小径シールドトンネル及び前記第２の止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くことを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【請求項３】
前記浸水防護用シールドトンネルを周辺地山からの土圧が支持されるように浸水土圧兼用シールドトンネルとして構成し、前記外殻を構築する際、前記浸水土圧兼用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの土圧を該浸水土圧兼用シールドトンネルで支持しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く請求項１又は請求項２記載の大断面トンネルの構築方法。
【請求項４】
前記各隣り合う２つの小径シールドトンネルと前記浸水防護用シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとし、又は前記各隣り合う２つの小径シールドトンネルと前記第２の群に属する小径シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとして、前記第１のシールドトンネルを構築する際に、前記第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域を形成し、前記第２のシールドトンネルを構築する際に、前記裏込め領域の一部を切削しつつ該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填することで前記裏込め領域と連続一体化した拡張裏込め領域を形成することで、該拡張裏込め領域を、前記止水領域、前記第１の止水領域又は前記第２の止水領域とする請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の大断面トンネルの構築方法。
【請求項５】
前記小径シールドトンネル及び前記浸水防護用シールドトンネルを構築するためのシールドを、径方向に沿って出入自在なサイドカッターが設けられたシールドとし、該シールドを発進到達させる際には、前記サイドカッターを前記シールドのシールド本体周面よりも内側に退避させ、前記各側方空間を形成する際には、前記サイドカッターを前記シールド本体の周面よりも外側に突出させる請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の大断面トンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本からなる小径シールドトンネルを用いて大断面トンネルを構築する際、特にシールドトンネルに拡幅部を設ける際に適用される大断面トンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルにおいては、その分岐合流部、典型的には本線トンネルとランプトンネルとの接合箇所における分岐合流部でトンネル断面を拡幅する必要がある。
【０００３】
トンネルの分岐合流部は、道路トンネルであれば、幅が２０ｍを上回る大断面となることも多く、直径が１５ｍを超えるシールドマシン（シールド機、以下、単にシールド）も製作されるようになってきたとはいえ、分岐合流部という限られた区間をシールドで全断面掘削することは現実的ではない。
【０００４】
このような状況下、シールドトンネルの断面を拡幅可能な技術として、分岐合流部が構築される構築予定領域の周縁に沿って複数本からなる小径のシールドトンネルをシールドトンネルのトンネル軸線方向に沿って複数本配置し、次いで、それらを用いてＲＣ躯体を円筒状に構築して外殻とした後、その内側領域を掘削して分岐合流部を構築する工法が開発されている（特許文献１〜４）。
【０００５】
これらの工法においては、小径シールドトンネルを先受け構造体として周辺土圧を支持しながら、これらを切り開きつつＲＣ躯体を連続的に構築することができるため、小径シールドトンネルの切り開きからＲＣ躯体の構築に至るまでの間、周辺地山の崩落に対する安全性を高めることが可能となる。
【０００６】
一方、小径シールドトンネル間には一定の間隙が生じるため、該小径シールドトンネル間の近傍に拡がる地山を凍結工法や薬液注入工法といった方法で止水性を確保することにより、小径シールドトンネル間の間隙を介した地下水の流入、さらにはセグメント切り開き箇所への浸水を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−４３７３８号公報
【特許文献２】特許第４２２８３１１号公報
【特許文献３】特許第４９５８０３５号公報
【特許文献４】特許第５６０５５２２号公報
【特許文献５】特開２０１５−１５１６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数本の小径シールドトンネルは、分岐合流部におけるトンネル横断面の大きさに応じて配置する必要があるため、特許文献１〜４記載の工法では、横断面が大きな断面位置において、隣り合う小径シールドトンネル相互の間隙がとりわけ大きくなる。
【０００９】
また、分岐合流部におけるトンネル横断面の大きさに応じて小径シールドトンネルの本数を断面位置ごとに変化させる工法も提案されているが（特許文献５）、同工法であっても、小径シールドトンネルの本数が変化する断面区間では、小径シールドトンネル同士の間隙が大きくなる箇所が生じる。
【００１０】
このように小径シールドトンネル間の間隙が他の断面区間よりも大きくなる箇所では、上述した凍結工法や薬液注入工法といった地盤改良をより大きな規模で行わねばならないため、該地盤改良に多大な手間や時間を要し、工期やコストの面で拡幅工事全体に影響が及ぶという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、外殻構築の際、小径シールドトンネル間の間隙が大きくなる箇所での地下水の流入、さらにはセグメント切り開き箇所への浸水を防止可能な大断面トンネルの構築方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項１に記載したように、大断面トンネルが構築される構築予定領域の周縁に沿って複数本からなる小径シールドトンネルを該大断面トンネルのトンネル軸線方向に延設し、該複数本の小径シールドトンネルを先受け構造体として外殻を構築した後、該外殻で囲まれた内側領域を掘削する大断面トンネルの構築方法において、
前記外殻を構築する前に、前記複数本の小径シールドトンネルのうち、前記構築予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと前記各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に止水領域をそれぞれ形成し、
前記外殻を構築する際、前記浸水防護用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を前記浸水防護用シールドトンネル及び前記止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くものである。
【００１３】
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は請求項２に記載したように、大断面トンネルが構築される構築予定領域をシールドトンネルの拡幅予定領域とし、該拡幅予定領域の周縁に沿って複数本からなる小径シールドトンネルを該大断面トンネルのトンネル軸線方向に延設し、該複数本の小径シールドトンネルを先受け構造体として外殻を構築した後、該外殻で囲まれた内側領域を掘削する大断面トンネルの構築方法において、
前記拡幅予定領域の横断面が最大となる断面位置を基準断面位置とし、該基準断面位置を含む区間を大断面区間、前記基準断面位置よりも横断面の大きさが小さい区間を小断面区間、前記大断面区間と前記小断面区間に挟まれた区間であって該大断面区間の側から該小断面区間の側にかけて横断面の大きさが減少する区間を移行区間として、該移行区間では、前記外殻を構築する前に、前記複数本の小径シールドトンネルのうち、第１の群に属するシールドトンネルを前記横断面輪郭線に沿って配置しつつ、該第１の群に属する小径シールドトンネルを除く小径シールドトンネルを第２の群に属する小径シールドトンネルとして該第２の群に属する小径シールドトンネルを、前記大断面区間の側から前記小断面区間の側にかけて径方向外側に前記第１の群に属するシールドトンネルから離脱させる一方、前記第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、前記拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置になおかつ前記第２の群に属するシールドトンネルと干渉しないように浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと前記各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第１の止水領域をそれぞれ形成し、
前記第１の止水領域の形成工程と同時に又は相前後して、前記第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、前記拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルとそれらの間隙外方に位置する前記第２の群に属する小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第２の止水領域をそれぞれ形成し、
前記外殻を構築する際、前記浸水防護用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水防護用シールドトンネル及び前記第１の止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くとともに、前記第２の群に属する小径シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該第２の群に属する小径シールドトンネル及び前記第２の止水領域で止水しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くものである。
【００１４】
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記浸水防護用シールドトンネルを周辺地山からの土圧が支持されるように浸水土圧兼用シールドトンネルとして構成し、前記外殻を構築する際、前記浸水土圧兼用シールドトンネルの近傍であって前記横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの土圧を該浸水土圧兼用シールドトンネルで支持しつつ、前記隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くものである。
【００１５】
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記各隣り合う２つの小径シールドトンネルと前記浸水防護用シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとし、又は前記各隣り合う２つの小径シールドトンネルと前記第２の群に属する小径シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとして、前記第１のシールドトンネルを構築する際に、前記第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域を形成し、前記第２のシールドトンネルを構築する際に、前記裏込め領域の一部を切削しつつ該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填することで前記裏込め領域と連続一体化した拡張裏込め領域を形成することで、該拡張裏込め領域を、前記止水領域、前記第１の止水領域又は前記第２の止水領域とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る大断面トンネルの構築方法は、前記小径シールドトンネル及び前記浸水防護用シールドトンネルを構築するためのシールドを、径方向に沿って出入自在なサイドカッターが設けられたシールドとし、該シールドを発進到達させる際には、前記サイドカッターを前記シールドのシールド本体周面よりも内側に退避させ、前記各側方空間を形成する際には、前記サイドカッターを前記シールド本体の周面よりも外側に突出させるものである。
【００１７】
［第１の発明］
第１の発明に係る大断面トンネルの構築方法においては、外殻を構築する前に、複数本の小径シールドトンネルのうち、構築予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと各２つの小径シールドトンネルとの間の間隙が塞がれるように該各間隙に止水領域をそれぞれ形成し、外殻を構築する際には、浸水防護用シールドトンネルの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を浸水防護用シールドトンネル及び前記止水領域で遮断しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く。
【００１８】
このようにすると、地山からの地下水流入が浸水防護用シールドトンネル及びその両脇に形成された止水領域で遮断されるため、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、浸水防護用シールドトンネルが配置された側から地下水が流入してシールドセグメントの切り開き箇所が浸水するおそれがなくなる。
【００１９】
また、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きいために止水のための地盤改良が大規模にならざるを得なかった従来に比べ、それらの間隙外方又は内方に浸水防護用シールドトンネルを配置することで、該浸水防護用シールドトンネル自体が止水体となって、地盤改良が必要な横断面積を小さくすることができるとともに、止水領域の形成作業を、隣り合う２つの小径シールドトンネルからだけでなく、浸水防護用シールドトンネルからも行うことができるため、止水領域の形成作業をより簡易に行うことも可能となる。
【００２０】
［第２の発明］
また、第２の発明に係る大断面トンネルの構築方法において、大断面トンネルの構築予定領域がシールドトンネルの拡幅予定領域であって、大断面区間の側から小断面区間の側にかけて横断面の大きさが減少する区間、すなわち移行区間では、外殻を構築する前に、複数本の小径シールドトンネルのうち、第１の群に属するシールドトンネルを横断面輪郭線に沿って配置しつつ、該第１の群に属する小径シールドトンネルを除く小径シールドトンネルを第２の群に属する小径シールドトンネルとして該第２の群に属する小径シールドトンネルを、大断面区間の側から小断面区間の側にかけて径方向外側に第１の群に属するシールドトンネルから離脱させる一方、第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置になおかつ第２の群に属するシールドトンネルと干渉しないように浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第１の止水領域をそれぞれ形成する。
【００２１】
また、第１の止水領域の形成工程と同時に又は相前後して、第１の群に属する小径シールドトンネルのうち、拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルとそれらの間隙外方に位置する第２の群に属する小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に第２の止水領域をそれぞれ形成する。
【００２２】
次に、外殻を構築する際には、浸水防護用シールドトンネルの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水防護用シールドトンネル及び第１の止水領域で遮断しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くとともに、第２の群に属する小径シールドトンネルの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該第２の群に属する小径シールドトンネル及び第２の止水領域で遮断しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く。
【００２３】
このようにすると、地山からの地下水の流入が、浸水防護用シールドトンネル及びその両脇に形成された第１の止水領域で遮断されるとともに、第２の群に属する小径シールドトンネル及びその両脇に形成された第２の止水領域で遮断されるため、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、浸水防護用シールドトンネルや第２の群に属する小径シールドトンネルが配置された側から地下水が流入してシールドセグメントの切り開き箇所が浸水するおそれがなくなる。
【００２４】
また、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きいために止水のための地盤改良が大規模にならざるを得なかった従来に比べ、それらの間隙外方又は内方に浸水防護用シールドトンネルを配置することで、該浸水防護用シールドトンネル自体が止水体となって、地盤改良が必要な横断面積を小さくすることができるとともに、第１の止水領域の形成作業を、隣り合う２つの小径シールドトンネルからだけでなく、浸水防護用シールドトンネルからも行うことができるため、第１の止水領域の形成作業をより簡易に行うことも可能となる。
【００２５】
加えて、第２の群に属する小径シールドトンネルを止水体として有効利用することにより、第２の止水領域に係る横断面積が小さくとも、両者の協働作用によって十分な止水機能が発揮されるとともに、該第２の止水領域の形成作業を、隣り合う２つの小径シールドトンネルからだけでなく、第２の群に属する小径シールドトンネルからも行うことができるため、第２の止水領域の形成作業をより簡易に行うことも可能となる。
【００２６】
ここで、大断面区間や小断面区間では、上述した第１の発明を適用することが可能であって、大断面区間では、複数本の小径シールドトンネルを拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿ってすべて配置するとともに、それらのうち、拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に止水領域をそれぞれ形成する構成を採用することができるし、小断面区間では、第１の群に属する小径シールドトンネルを横断面輪郭線に沿って配置するとともに、それらのうち、拡幅予定領域の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水防護用シールドトンネルを配置するとともに該浸水防護用シールドトンネルと各２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に止水領域をそれぞれ形成する構成を採用することが可能である。
【００２７】
なお、小断面区間では、第２の群に属する小径シールドトンネルが、浸水防護用シールドトンネルに代えて、浸水防護兼用小径シールドトンネルとして配置される角度位置が存在するため、該角度位置では、浸水防護兼用小径シールドトンネルと２つの小径シールドトンネルとの間隙が塞がれるように該各間隙に上述の止水領域と同様の止水領域をそれぞれ設ける構成を採用すればよい。
【００２８】
［各発明共通］
本発明に係る大断面トンネルの構築方法において、小径シールドトンネルとは、大断面トンネルに対する相対的概念を表した表現であって、その径がシールド工法における当業者の認識に拘束されるものではなく、本発明の小径シールドトンネルとして、シールド工法分野で中口径と呼ばれる大きさ、例えばφ４ｍ程度のシールドトンネルを用いる場合も本発明に包摂される。
【００２９】
浸水防護用シールドトンネルは、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に配置されるが、地下水の流入を防止し、ひいては切り開き箇所への浸水を防止することが主たる役割であるため、大断面トンネルの外側からの地下水流入を遮断したい場合には、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方に、大断面トンネルの内側からの地下水流入を遮断したい場合には、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方に、それらの両方を遮断したい場合には、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方及び間隙内方に配置すればよいのであって、設置箇所を小径シールドトンネルの間隙外方とするか、間隙内方とするか、それとも両方とするかは任意である。
【００３０】
また、シールドセグメント切り開きの際、周辺地山から作用する土圧をどのように支持するかは本発明の問題ではないが、かかる土圧については、凍結、薬液注入といった公知の地盤改良技術を用いて適宜対策を講じればよいのであって、上述した各発明は、これら公知技術による土圧支持構成と適宜組み合わせることが可能である。
【００３１】
例えば、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方に浸水防護用シールドトンネルを配置してその配置側からの地下水流入を遮断する一方、間隙外方を地盤改良して大断面トンネルの外側からの土圧を支持するように構成するとともに、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方に浸水防護用シールドトンネルを配置してその配置側からの地下水流入を遮断する一方、間隙内方を地盤改良して大断面トンネルの内側からの土圧を支持するように構成することができる。
【００３２】
この場合、第２の発明では、移行区間における第２の群に属するシールドトンネルが、拡幅予定領域の横断面輪郭線から外側に離隔した位置に配置されるため、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、該第２の群に属するシールドトンネルが配置されない箇所にのみ浸水防護用シールドトンネルを配置することで該第２の群に属するシールドトンネルとの干渉を回避し、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、第２の群に属するシールドトンネルとは関係なく、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方に浸水防護用シールドトンネルを配置すればよい。
【００３３】
浸水防護用シールドトンネルは上述したように、地下水の流入防止ひいては切り開き箇所への浸水防止が主たる役割となるが、これを周辺地山からの土圧が支持されるように浸水土圧兼用シールドトンネルとして構成し、外殻を構築する際、浸水土圧兼用シールドトンネルの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの土圧を該浸水土圧兼用シールドトンネルで支持しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く構成を採用することができる。
【００３４】
かかる構成においては、浸水防護と土圧防護の両機能を兼ね備えた浸水土圧兼用シールドトンネルが、上述した止水領域との協働作用による止水機能を発揮しつつ、周辺地山から作用する土圧を支持するため、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、シールドセグメントの切り開き作業中に近傍地山が崩落したり、それによって地盤沈下が生じたりするおそれがなくなる。
【００３５】
浸水土圧兼用シールドトンネルは、土圧支持機能を併せ持つため、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方に、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方にそれぞれ配置される構成が典型例となる。
【００３６】
［止水領域の構成例］
上述した止水領域、第１の止水領域又は第２の止水領域は、浸水防護用シールドトンネルや第２の群に属する小径シールドトンネルとともに、それらの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を遮断できる限り、どのように構成するかは任意であって、薬液注入工法や凍結工法で形成することも可能であるが、各隣り合う２つの小径シールドトンネルと浸水防護用シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとし、又は各隣り合う２つの小径シールドトンネルと第２の群に属する小径シールドトンネルのうち、先行構築されるシールドトンネルを第１のシールドトンネル、後行構築されるシールドトンネルを第２のシールドトンネルとして、第１のシールドトンネルを構築する際に、第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域を形成し、第２のシールドトンネルを構築する際に、該裏込め領域の一部を切削しつつ該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに該側方空間に流動性固化材を充填することで裏込め領域と連続一体化した拡張裏込め領域を形成し、これを上述した止水領域、第１の止水領域又は第２の止水領域とする構成が典型例となる。
【００３７】
かかる構成によれば、薬液注入や凍結による地盤改良に比べ、より簡易に止水領域、第１の止水領域又は第２の止水領域を形成することが可能となる。
【００３８】
上述した２つの側方空間は、シールドの先端に設けられたカッターヘッドによる円形断面状の掘削空間を径方向に拡張する、つまり径方向に余堀りする形で形成することが可能である。
【００３９】
拡張裏込め領域は、小径シールドトンネルと浸水防護用シールドトンネルとの間、あるいは小径シールドトンネルと第２の群に属する小径シールドトンネルとの間を介した地下水流入が確実に遮断されるよう、各シールドトンネルの周方向に十分な幅をもって延設する。
【００４０】
上述した各側方空間をどのように形成するかは任意であるが、例えば、上述した小径シールドトンネル及び浸水防護用シールドトンネルを構築するためのシールドを、径方向に沿って出入自在なサイドカッターが設けられたシールドとし、該シールドを発進到達させる際には、サイドカッターをシールドのシールド本体周面よりも内側に退避させ、各側方空間を形成する際には、サイドカッターをシールド本体の周面よりも外側に突出させる構成を採用することが可能である。
【００４１】
かかる構成によれば、シールドの周面に突出物がない状態で該シールドの発進到達が可能になるため、発進エリアの坑口に設けられた環状止水部材は、該シールドの周面に密着し隙間が生じるおそれがなくなり、かくして坑口での止水性低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本線トンネル１の拡幅部を複数本の小径シールドトンネル４−１〜４−２０で取り囲んだ様子を示した全体平面図。
【図２】浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０（５，６，１５は欠番）を追加配置した様子を示した図であり、(a)は図１のＡ−Ａ線に相当する位置、(b)はＢ−Ｂ線に相当する位置での各横断面図。
【図３】同じく浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を追加配置した様子を示した図であり、(a)は図１のＣ−Ｃ線に相当する位置、(b)はＤ−Ｄ線に相当する位置での各横断面図。
【図４】Ａ−Ａ断面における小径シールドトンネル４−９〜４−１１の構築手順を示した図であり、(a)は、余堀りと裏込め材の充填を順次進める様子を示した横断面図、(b)はそれらに用いるシールド４２を示した正面図。
【図５】引き続き小径シールドトンネル４−９〜４−１１の間隙外方に浸水防護用シールドトンネル５−９，１０を構築する手順を示した横断面図。
【図６】大断面トンネルの上半分に相当する範囲の構築手順を、小径シールドトンネル４−１〜４−３を例として示した横断面図。
【図７】移行区間における小径シールドトンネル４−８，９，１１、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０及び浸水防護用シールドトンネル５−８の配置状況を示した横断面図。
【図８】小断面区間における小径シールドトンネル４−８，９，１１、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０及び浸水防護用シールドトンネル５−８の配置状況を示した横断面図。
【図９】シールドセグメントを切り開いて外殻７１を構築する様子を大断面区間に例として示した図であり、(a)は、大断面トンネルの下半分に相当する範囲、(b)は、同じく上半分に相当する範囲での構築状況をそれぞれ示した横断面図。
【図１０】浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０（５，６，１５は欠番）に加え、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を追加配置した様子を示した図であり、(a)は図１のＡ−Ａ線に相当する位置、(b)はＢ−Ｂ線に相当する位置での各横断面図。
【図１１】同じく浸水防護用シールドトンネル５−１〜２０及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を追加配置した様子を示した図であり、(a)は図１のＣ−Ｃ線に相当する位置、(b)はＤ−Ｄ線に相当する位置での各横断面図。
【図１２】Ａ−Ａ断面における小径シールドトンネル４−９〜４−１１の構築手順を示した横断面図。
【図１３】大断面トンネルの上半分に相当する範囲の構築手順を、小径シールドトンネル４−１〜４−３を例として示した横断面図。
【図１４】移行区間における小径シールドトンネル４−１，４−３，４−４、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−３の配置状況を示した横断面図。
【図１５】小断面区間における小径シールドトンネル４−１，４−３，４−４、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−３の配置状況を示した横断面図。
【図１６】シールドセグメントを切り開いて外殻７１を構築する様子を大断面区間に例として示した図であり、(a)は、大断面トンネルの上半分に相当する範囲、(b)は、同じく下半分に相当する範囲での構築状況をそれぞれ示した横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係る大断面トンネルの構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００４４】
［第１実施形態］
図１は、シールドトンネルとしての本線トンネル１をランプトンネル２と接合するための分岐合流部を設けるべく、該本線トンネルに大断面トンネルとしての拡幅部を形成する場合に本発明を適用した例であって、複数本の小径シールドトンネル４−１〜４−２０からなる先受け構造体を示した全体平面図である。
【００４５】
これらの図に示すように、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法は、まず、大断面トンネルが構築される構築予定領域であるところの本線トンネル１の拡幅予定領域３の周縁に沿って、計２０本からなる小径シールドトンネル４−１〜４−２０を該本線トンネルのトンネル軸線方向に沿って延設する。
【００４６】
これら２０本の小径シールドトンネル４−１〜４−２０は、拡幅予定領域３の掘削前に必要となる外殻７１を構築する際の先受け構造体となる。
【００４７】
小径シールドトンネル４−１〜４−２０は、本線トンネル１の外側近傍に設けられた発進エリア６からシールド（図示せず）を発進させて構築すればよい。
【００４８】
発進エリア６は、本線トンネル１のシールドセグメント（図示せず）を内側から一部切り開いて円周トンネル掘削機を挿入設置し、該円周トンネル掘削機で本線トンネル１の外側に拡がる周辺地盤を矩形断面の環状空間が形成されるように掘削形成した後、残りのシールドセグメントを切り開いて環状のトレンチとして露出させて構成することができる。
【００４９】
ここで、図１に示したように、拡幅予定領域３の横断面が最大となる断面位置、本実施形態では発進エリア６近傍を基準断面位置とするとともに、該基準断面位置を含む区間を大断面区間、基準断面位置よりも横断面の大きさが小さい区間を小断面区間、大断面区間と小断面区間に挟まれた区間であって該大断面区間の側から該小断面区間の側にかけて横断面の大きさが減少する区間を移行区間とし、大断面区間では図２に示す通り、小径シールドトンネル４−１〜４−２０を拡幅予定領域３の横断面輪郭線に沿ってすべて配置する。
【００５０】
また、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置には、小径シールドトンネル４−１〜４−２０のうち、該横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、計１７本の浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０（５，６，１５は欠番。以下、同様）を配置する。
【００５１】
浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０は、自らが止水体として機能しつつ、後述する止水領域との協働作用で該浸水防護用シールドトンネルが配置された側からの地下水流入を遮断する役目を果たす。
【００５２】
ここで、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０のうち、大断面トンネルの上半分に相当する範囲に配置された浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４、５−１６〜５−２０については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方となるように配置し、大断面トンネルの下半分に相当する範囲に配置された浸水防護用シールドトンネル５−７〜５−１４については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置する。なお、移行区間に隣接する側では、図２(b)に示すように、本線トンネル１が配置される範囲と重複するため、浸水防護用シールドトンネル５−１６，５−１７の配置を省略する。
【００５３】
一方、移行区間では、図３(a)に示す通り、複数本の小径シールドトンネル４−１〜４−２０のうち、第１の群に属するシールドトンネルとしての計１５本の小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０を拡幅予定領域３の横断面輪郭線に沿って配置するとともに、これらを除く小径シールドトンネル、すなわち第２の群に属する小径シールドトンネルとしての計５本の小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８を、大断面区間の側から小断面区間の側にかけて径方向外側に第１の群に属するシールドトンネルから離脱するように配置する。
【００５４】
また、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置には、第１の群に属する小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０のうち、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、なおかつ第２の群に属するシールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８と干渉しないように、計９本の浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４，５−７，５−８，５−１１，５−１２，５−２０を配置する。
【００５５】
ここで、大断面トンネルの上半分に相当する範囲に配置された浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４，５−２０については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方となるように配置し、大断面トンネルの下半分に相当する範囲に配置された浸水防護用シールドトンネル５−７，５−８，５−１１，５−１２については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置する。なお、大断面区間では配置されていた浸水防護用シールドトンネル５−１８，５−１９は、本移行区間では、本線トンネル１の配置範囲と重複するため、これらの配置を省略する。
【００５６】
また、小断面区間では、図３(b)に示す通り、第１の群に属する小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０が拡幅予定領域３の横断面輪郭線に沿って配置されるとともに、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置には、第１の群に属する小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０のうち、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、なおかつ第２の群に属するシールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８と干渉しないように、計４本の浸水防護用シールドトンネル５−７，５−８，５−１１，５−１２が配置される。
【００５７】
これらの浸水防護用シールドトンネル５−７，５−８，５−１１，５−１２は、すべて大断面トンネルの下半分に相当する範囲であって、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置され、移行区間で配置されていた浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４，５−２０については、本線トンネル１の配置範囲と重複するため、これらの配置を省略する。
【００５８】
小径シールドトンネル４−１〜４−２０や浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を構築するにあたっては、上述したように、発進エリア６からシールドを適宜発進させればよいが、該シールドで地山掘削を行うにあたっては、以下に詳述するように、側方地山を余堀りしつつ、該余堀りによって形成された側方空間に流動性固化材を充填することで、シールドセグメント背後に裏込め領域を形成し、これを止水領域とする。
【００５９】
[大断面区間における止水領域の構築手順]
まず、大断面区間では、小径シールドトンネル４−１〜４−５，４−７〜４−２０を先行構築される第１のシールドトンネル（４−６の近傍には浸水防護用シールドトンネルが配置されないため、これを除外）、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルである小径シールドトンネル４−１〜４−５，４−７〜４−２０を構築する際には、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０が構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域を形成する。
【００６０】
図４(a)は、小径シールドトンネル４−９の構築箇所で側方空間４１ａが形成され、小径シールドトンネル４−１０，４−１１の構築箇所では、形成された側方空間４１ａに流動性固化材が充填されることで、裏込め領域５２ａが形成された様子を示したものである。
【００６１】
裏込め領域５２ａは、シールド（図示せず）のテール部でシールドセグメント５１を組み立てつつ、該シールドセグメントの背後に拡がる側方空間４１ａに流動性固化材としての裏込め材を充填することで形成すればよい。
【００６２】
図４(b)は、側方空間４１ａを形成可能なシールド４２を先端側から見たものであり、シールド本体（図示せず）の先端に設けられたカッターヘッド４３（シールド本体と同径）を同図紙面に垂直な軸線廻り（以下、機軸廻り）に回転させることで前方地山を掘削するとともに、該カッターヘッドに設置されたサイドカッター４７によってカッターヘッド４３による円形断面状の掘削空間を側方に拡張できるようになっている。
【００６３】
サイドカッター４７は、機軸廻りに揺動自在となるようにカッターヘッド４３の外周リング４８に設置された揺動カッターアーム４６と、該揺動カッターアームの揺動中心から若干離隔した位置にロッドの先端が連結された油圧シリンダ４５とで構成してある。
【００６４】
揺動カッターアーム４６は、２本の切削アーム４４ａ，４４ｂを、全体がシールド本体側に折り曲げられた形態となるように、言い換えれば全体がブーメラン状になるように揺動中心から反対方向に延設するとともに、該各切削アームの長手縁部のうち、シールド本体とは反対の側、掘削姿勢においては地山側となる縁部に切削ビット５０をそれぞれ列状に並設して構成してある。
【００６５】
油圧シリンダ４５は、シリンダ側をカッターヘッド４３のスポーク４９に連結してあり、ロッドのストロークを中立位置に保持することで揺動カッターアーム４６全体をシールド本体の周面よりも内側に退避させることができる（同図(b)実線）。
【００６６】
一方、油圧シリンダ４５は、ロッドを上述の中立位置から伸長させることで、揺動カッターアーム４６を反時計廻りに揺動させて切削アーム４４ｂをシールド本体周面から外側に突出させるとともに、ロッドを中立位置から収縮させることで、揺動カッターアーム４６を時計廻りに揺動させて切削アーム４４ａをシールド本体周面から外側に突出させるようになっており、サイドカッター４７全体がカッターヘッド４３の回転に連動して全体的に機軸廻りに回転するため、カッターヘッド４３の時計回り及び反時計回りの回転操作にロッドの伸縮操作を加えれば、カッターヘッド４３による円形断面状の掘削空間を所望の断面形状で径方向に拡張することができる。
【００６７】
シールド４２を発進エリア６から発進させる際には、油圧シリンダ４５のロッドを中立位置に保持してサイドカッター４７の揺動カッターアーム４６をシールド本体の周面よりも内側に退避させ、発進エリア６の坑口を通過した後、上述したように揺動カッターアーム４６を適宜揺動させればよい。
【００６８】
次に、第２のシールドトンネルである浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を構築するが、その際、図５に示すように、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間６１ａを形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填することで裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを止水領域として形成する。
【００６９】
側方空間６１ａは、小径シールドトンネル４−１の側方空間４１ａを形成するためのサイドカッター４７と同様のサイドカッターを、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を構築するためのシールドに設けておくことで形成可能であり、例えば小径シールドトンネル４−１の外径が４ｍ、浸水防護用シールドトンネル５−１の外径が２ｍであれば、浸水防護用シールドトンネルを構築するシールドに搭載するサイドカッターは、サイドカッター４７の概ね１／２スケールとすればよい。
【００７０】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−１０と浸水防護用シールドトンネル５−１０、あるいは小径シールドトンネル４−１１と浸水防護用シールドトンネル５−１０からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【００７１】
以上の手順を繰り返すことにより、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、小径シールドトンネル４−１〜４−５，４−７〜４−２０のうち、小径シールドトンネル４−７〜４−１５と、それらの間隙外方であって横断面輪郭線から離隔配置された浸水防護用シールドトンネル５−７〜５−１４との間に拡張裏込め領域６２ａをそれぞれ形成する。
【００７２】
大断面トンネルの上半分に相当する範囲でも同様であり、小径シールドトンネル４−１〜４−５，４−１６〜４−２０と、それらの間隙内方であって横断面輪郭線から離隔配置された浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４，５−１６〜５−２０との間に拡張裏込め領域６２ａをそれぞれ形成する。
【００７３】
具体的には、小径シールドトンネル４−１〜４−３近傍の例で説明すると、図６(a)に示すように、小径シールドトンネル４−１〜４−３を構築する際、浸水防護用シールドトンネル５−１，５−２が構築される側に裏込め領域５２ａをそれぞれ形成し、次いで、第２のシールドトンネルである浸水防護用シールドトンネル５−１，５−２を構築する際、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間６１ａを形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填することで、同図(b)に示すように裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを止水領域として形成する。
【００７４】
[移行区間における止水領域の構築手順]
次に、移行区間では、大断面区間に隣接する側から小断面区間に隣接する側にかけて、すなわちＢ−Ｂ断面からＣ−Ｃ断面にかけて、小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８（第２の群に属する小径シールドトンネル）が横断面輪郭線から徐々に離隔し、これらを除く小径シールドトンネル（第１の群に属する小径シールドトンネル）から離脱するとともに、それに伴って、それらの両脇に配置されていた浸水防護用シールドトンネル、小径シールドトンネル４−１０の場合であれば浸水防護用シールドトンネル５−９，５−１０の２本の延設が終了し、小径シールドトンネル４−１０は、これらの浸水防護用シールドトンネルに代わる浸水防護兼用小径シールドトンネルとなる。小径シールドトンネル４−１４も同様であって、浸水防護用シールドトンネルに代わる浸水防護兼用小径シールドトンネルとなる。
【００７５】
図７は、移行区間の一例として、小径シールドトンネル４−８，４−９，４−１１、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０及び浸水防護用シールドトンネル５−８の配置状況を示した横断面図である。
【００７６】
移行区間においても、上述した大断面区間とほぼ同様に、計１３本の小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５，４−１９〜４−２０を先行構築される第１のシールドトンネル、計２本の浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４及び計９本の浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−４，５−７，５−８，５−１１，５−１２，５−２０を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルを構築する際には、第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域５２ａを形成し、次いで、第２のシールドトンネルを構築する際、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削することで、側方空間をトンネル軸線方向に沿って形成し、しかる後、該各側方空間に流動性固化材を充填することで、図７の例であれば、浸水防護用シールドトンネル５−８と小径シールドトンネル４−８，４−９との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０と小径シールドトンネル４−９，４−１１との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ第１の止水領域、第２の止水領域として形成する。
【００７７】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−８，４−９と浸水防護用シールドトンネル５−８からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができるとともに、拡張裏込め領域６２ｃは、それらを挟む小径シールドトンネル４−９，４−１１と浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【００７８】
[小断面区間における止水領域の構築手順]
図８は、小断面区間の一例として、小径シールドトンネル４−８，４−９，４−１１、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０及び浸水防護用シールドトンネル５−８の配置状況を示した横断面図である。
【００７９】
小断面区間においても、上述した移行区間とほぼ同様に、計７本の小径シールドトンネル４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５を先行構築される第１のシールドトンネル、計２本の浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４及び計４本の浸水防護用シールドトンネル５−７，５−８，５−１１，５−１２を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルを構築する際には、第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域５２ａを形成し、次いで、第２のシールドトンネルを構築する際、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削することで、側方空間をトンネル軸線方向に沿って形成し、しかる後、該各側方空間に流動性固化材を充填することで、図８の例であれば、浸水防護用シールドトンネル５−８と小径シールドトンネル４−８，４−９との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０と小径シールドトンネル４−９，４−１１との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ第１の止水領域、第２の止水領域として形成する。
【００８０】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−８，４−９と浸水防護用シールドトンネル５−８からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができるとともに、拡張裏込め領域６２ｃは、それらを挟む小径シールドトンネル４−９，４−１１と浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【００８１】
なお、小断面区間では、隣り合う２本の小径シールドトンネルの間隙が小さくなるため、隣り合う２本の小径シールドトンネル、図８の例で言えば、小径シールドトンネル４−８，４−９の間、あるいは小径シールドトンネル４−９，４−１１の間においても、裏込め領域５２ａ，５２ａが互いに連続一体化する。
【００８２】
［外殻の構築］
このようにして小径シールドトンネル４−１〜４−２０及び浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を配置し、該浸水防護用シールドトンネルの両脇に拡張裏込め領域６２ａを、浸水防護兼用小径シールドトンネルとしての小径シールドトンネル４−１０，４−１４の両脇に拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ形成したならば、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０の近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水防護用シールドトンネル及びその両脇の拡張裏込め領域６２ａで遮断するとともに、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４の近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水防護兼用小径シールドトンネル及びその両脇の拡張裏込め領域６２ｃで遮断しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く。
【００８３】
図９は、大断面区間を例に、シールドセグメントを切り開いて外殻７１を構築している様子を示したものであり、同図(a)は、大断面トンネルの下半分に相当する範囲、同図(b)は、同じく上半分に相当する範囲での構築状況をそれぞれ示したものである。
【００８４】
同図(a)に示すように、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、大断面トンネルの外側から流入する地下水を、同図の例では、浸水防護用シールドトンネル５−９，５−１０及びその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断しながら、小径シールドトンネル４−９，４−１０、あるいは小径シールドトンネル４−１０，４−１１を構成する各シールドセグメントの対向面を切り開いて空間を形成し、該空間にＲＣ躯体をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連続させつつ構成して外殻７１とする。
【００８５】
また、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では同図(b)に示すように、大断面トンネルの内側から流入する地下水を、同図の例では、浸水防護用シールドトンネル５−１，５−２及びその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断しながら、小径シールドトンネル４−１，４−２、あるいは小径シールドトンネル４−２，４−３を構成する各シールドセグメントの対向面を切り開いて空間を形成し、該空間にＲＣ躯体をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連続させつつ構成して外殻７１とする。
【００８６】
なお、各シールドセグメントをそれらの対向面で切り開く際、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では該大断面トンネルの内側から、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では該大断面トンネルの外側から、それぞれ鉛直下方に向けて土圧が作用するが、該土圧によって切り開き箇所での地山崩落が懸念される場合には、凍結や薬液注入といった公知の手法を用いることにより、切り開き箇所の上方を適宜地盤改良して地山崩落を防止すればよい。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、外殻７１を構築する際、地山からの地下水流入が、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０とそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断されるとともに、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４とそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ｃで遮断されるので、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０や浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４が配置された側から地下水が流入してシールドセグメントの切り開き箇所が浸水するおそれがなくなる。
【００８８】
また、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きいために止水のための地盤改良が大規模にならざるを得なかった従来に比べ、それらの間隙外方又は内方に浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を配置し、あるいは浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４を有効利用することで、該浸水防護用シールドトンネルあるいは浸水防護兼用小径シールドトンネル自体が止水体となって、地盤改良が必要な横断面積を小さくすることができるとともに、拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃの形成作業を、隣り合う２つの小径シールドトンネルからだけでなく、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０や浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４からも行うことができるため、拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃの形成作業をより簡易に行うことも可能となる。
【００８９】
また、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、本発明の止水領域を拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃで構成したので、凍結、薬液注入等による地盤改良に比べ、より簡易に止水領域を形成することが可能となる。
【００９０】
また、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、径方向に沿って出入自在なサイドカッター４７が設けられたシールド４２を用いて小径シールドトンネル４−１〜４−２０を構築し、あるいはシールド４２よりも小型でサイドカッター４７の例えば１／２スケールのサイドカッターが搭載されたシールドを用いて防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を構築するようにしたので、シールドの周面に突出物がない状態で該シールドの発進到達が可能となる。
【００９１】
そのため、シールド４２等を発進到達させる際、発進エリア６の坑口に設けられた環状止水部材は、該シールドの周面に密着し隙間が生じるおそれがなくなり、かくして坑口での止水性低下を防止することが可能となる。
【００９２】
本実施形態では特に言及しなかったが、大断面トンネルの上半分に相当する範囲における小径シールドトンネルの間隙外方からの地下水や、大断面トンネルの下半分に相当する範囲における小径シールドトンネルの間隙内方からの地下水については、本実施形態と同様の浸水防護用シールドトンネルを配置するとともにそれらの両脇に止水領域を設けることでそれらの流入を遮断するようにしてもよいし、凍結工法、薬液注入工法といった公知の地盤改良技術を用いてそれらの流入を遮断するようにしてもかまわない。
【００９３】
また、小径シールドトンネルの間隙外方や間隙内方からの地下水の流入以外に、該小径シールドトンネルのトンネル軸線方向に沿った地下水の流入が懸念される場合には、例えば小径シールドトンネル４−１〜４−２０の開始端側や終了端側で適宜止水措置を講じるようにすればよい。
【００９４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９５】
第２実施形態に係る大断面トンネルの構築方法においては、まず、図１０及び図１１に示すように、計２０本からなる小径シールドトンネル４−１〜４−２０を、本線トンネル１の拡幅予定領域３の周縁に沿ってかつそのトンネル軸線方向に沿って延設するとともに、小径シールドトンネル４−１〜４−２０のうち、該横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、計１７本の浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０（５，６，１５は欠番）を配置するが、これら小径シールドトンネル４−１〜４−２０及び浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０の配置構成は、大断面区間、移行区間及び小断面区間における各配置形態も含め、第１実施形態と同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００９６】
また、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０の両脇には、隣り合う２本の小径シールドトンネルとの間に拡張裏込め領域６２ａ，６２ａを、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４の両脇には、同じく隣り合う２本の小径シールドトンネルとの間に拡張裏込め領域６２ｃ，６２ｃをそれぞれ形成するが、これらの形成手順や形成形態についても第１実施形態と同一であり、その説明についても適宜省略する。
【００９７】
ここで、第２実施形態に係る大断面トンネルの構築方法においては、第１実施形態の構成に加えて、以下に述べる浸水土圧兼用シールドトンネルを追加配置する。
【００９８】
すなわち、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置に、小径シールドトンネル４−１〜４−２０のうち、該横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、計２０本の浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を配置する。
【００９９】
浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０は、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０と同様、自らが止水体として機能しつつ、後述する止水領域との協働作用で該浸水土圧兼用シールドトンネルが配置された側からの地下水流入を遮断する役目を果たす一方、周辺地山から鉛直下方に作用する土圧を支持できるように構成してある。
【０１００】
ここで、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０のうち、大断面トンネルの上半分に相当する範囲に配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−６、７−１６〜７−２０については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置し、大断面トンネルの下半分に相当する範囲に配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１５については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方となるように配置する。なお、移行区間に隣接する側では、図１０(b)に示すように、本線トンネル１が配置される範囲と重複するため、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１４，７−１５の配置を省略する。
【０１０１】
また、移行区間においては、図１１(a)に示す通り、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置に、第１の群に属する小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０のうち、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、なおかつ第２の群に属するシールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８と干渉しないように、計１０本の浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−７〜７−１１，７−１６，７−１９，７−２０を配置する。
【０１０２】
ここで、大断面トンネルの上半分に相当する範囲に配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−１６，７−１９，７−２０については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置し、大断面トンネルの下半分に相当する範囲に配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１１については、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方となるように配置する。なお、大断面区間では配置されていた浸水土圧兼用シールドトンネル７−１２，７−１３は、本移行区間では、本線トンネル１の配置範囲と重複するため、これらの配置を省略する。
【０１０３】
また、小断面区間においては、図１１(b)に示す通り、拡幅予定領域３の横断面輪郭線から離隔した位置に、第１の群に属する小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７〜４−９，４−１１〜４−１３，４−１５〜４−１７，４−１９〜４−２０のうち、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方又は内方となるように、なおかつ第２の群に属するシールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８と干渉しないように、計５本の浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−１６，７−１９，７−２０が配置される。
【０１０４】
これらの浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−１６，７−１９，７−２０は、すべて大断面トンネルの上半分に相当する範囲であって、横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方となるように配置され、移行区間で配置されていた浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１１については、本線トンネル１の配置範囲と重複するため、これらの配置を省略する。
【０１０５】
浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を構築するにあたっては、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０と同様、発進エリア６からシールドを適宜発進させればよいが、該シールドで地山掘削を行うにあたっては、以下に詳述するように、側方地山を余堀りしつつ、該余堀りによって形成された側方空間に流動性固化材を充填することで、シールドセグメント背後に裏込め領域を形成し、これを止水領域とする。
【０１０６】
[大断面区間における止水領域の構築手順]
まず、大断面区間では、小径シールドトンネル４−１〜４−２０を先行構築される第１のシールドトンネル、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルである小径シールドトンネル４−１〜４−２０を構築する際には、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０が構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域を形成する。
【０１０７】
図１２(a)は、小径シールドトンネル４−９の構築箇所で、浸水防護用シールドトンネル５−９の構築側のみならず、浸水土圧兼用シールドトンネル７−９の構築側にも側方空間４１ａが形成され、小径シールドトンネル４−１０，４−１１の構築箇所では、形成された側方空間４１ａに流動性固化材が充填されることで、浸水土圧兼用シールドトンネル７−９，７−１０の構築側にも裏込め領域５２ａが形成された様子を示したものである。
【０１０８】
次に、第２のシールドトンネルである浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０と同様に構築する。
【０１０９】
すなわち、図１２(b)に示すように、小径シールドトンネル４−９〜４−１１に隣接するように浸水土圧兼用シールドトンネル７−９，７−１０の側に形成された裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間６１ａを形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填することで、裏込め領域５２ａと連続一体化した止水領域としての拡張裏込め領域６２ａを、浸水土圧兼用シールドトンネル７−９，７−１０との間にも形成する。
【０１１０】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−１０と浸水土圧兼用シールドトンネル７−１０、あるいは小径シールドトンネル４−１１と浸水土圧兼用シールドトンネル７−１０からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【０１１１】
以上の手順を繰り返すことにより、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、小径シールドトンネル４−１〜４−２０のうち、小径シールドトンネル４−７〜４−１５と、それらの間隙内方であって横断面輪郭線から離隔配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１５との間に拡張裏込め領域６２ａをそれぞれ形成する。
【０１１２】
大断面トンネルの上半分に相当する範囲でも同様であり、小径シールドトンネル４−１〜４−７，４−１６〜４−２０と、それらの間隙外方であって横断面輪郭線から離隔配置された浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−６，７−１６〜７−２０との間に拡張裏込め領域６２ａをそれぞれ形成する。
【０１１３】
具体的には、小径シールドトンネル４−１〜４−３近傍の例で説明すると、図１３(a)に示すように、小径シールドトンネル４−１〜４−３を構築する際、浸水防護用シールドトンネル５−１，５−２のみならず、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２が構築される側にも裏込め領域５２ａをそれぞれ形成し、次いで、第２のシールドトンネルである浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２を構築する際、同図(b)に示すように、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間６１ａを形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填することで、裏込め領域５２ａと連続一体化した止水領域としての拡張裏込め領域６２ａを、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２との間にも形成する。
【０１１４】
[移行区間における止水領域の構築手順]
次に、移行区間では、大断面区間に隣接する側から小断面区間に隣接する側にかけて、すなわちＢ−Ｂ断面からＣ−Ｃ断面にかけて、小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１０，４−１４，４−１８（第２の群に属する小径シールドトンネル）が横断面輪郭線から徐々に離隔し、これらを除く小径シールドトンネル（第１の群に属する小径シールドトンネル）から離脱するとともに、それに伴って、それらの両脇に配置されていた浸水土圧兼用シールドトンネル、小径シールドトンネル４−２の場合であれば浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２の２本の延設が終了し、小径シールドトンネル４−２は、これらの浸水土圧兼用シールドトンネルに代わる浸水土圧兼用小径シールドトンネルとなる。小径シールドトンネル４−６，４−１８も同様であって、浸水土圧兼用シールドトンネルに代わる浸水土圧兼用小径シールドトンネルとなる。
【０１１５】
図１４は、移行区間の一例として、小径シールドトンネル４−１，４−３，４−４、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−３の配置状況を示した横断面図である。
【０１１６】
移行区間においても、上述した大断面区間とほぼ同様に、計９本の小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７，４−１６，４−１７，４−１９，４−２０を先行構築される第１のシールドトンネル、計３本の浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１８及び計５本の浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−１６，７−１９，７−２０を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルを構築する際には、第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域５２ａを形成し、次いで、第２のシールドトンネルを構築する際、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削することで、側方空間をトンネル軸線方向に沿って形成し、しかる後、該各側方空間に流動性固化材を充填することで、図１４の例であれば、浸水土圧兼用シールドトンネル７−３と小径シールドトンネル４−３，４−４との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２と小径シールドトンネル４−１，４−３との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ第１の止水領域、第２の止水領域として形成する。
【０１１７】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−３，４−４と浸水土圧兼用シールドトンネル７−３からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができるとともに、拡張裏込め領域６２ｃは、それらを挟む小径シールドトンネル４−１，４−３と浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【０１１８】
[小断面区間における止水領域の構築手順]
図１５は、小断面区間の一例として、小径シールドトンネル４−１，４−３，４−４、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−３の配置状況を示した横断面図である。
【０１１９】
小断面区間においては、計９本の小径シールドトンネル４−１，４−３〜４−５，４−７，４−１６，４−１７，４−１９，４−２０を先行構築される第１のシールドトンネル、計３本の浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１８及び計５本の浸水土圧兼用シールドトンネル７−３，７−４，７−１６，７−１９，７−２０を後行構築される第２のシールドトンネルとし、第１のシールドトンネルを構築する際には、第２のシールドトンネルが構築される側に拡がる地山を掘削してトンネル軸線方向に沿った側方空間を形成するとともに、該側方空間に流動性固化材を充填して裏込め領域５２ａを形成し、次いで、第２のシールドトンネルを構築する際、裏込め領域５２ａの一部を切削しつつ、該裏込め領域に近接する地山を掘削することで、側方空間をトンネル軸線方向に沿って形成し、しかる後、該各側方空間に流動性固化材を充填することで、図１５の例であれば、浸水土圧兼用シールドトンネル７−３と小径シールドトンネル４−３，４−４との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ａを、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２と小径シールドトンネル４−１，４−３との間には裏込め領域５２ａと連続一体化した拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ第１の止水領域、第２の止水領域として形成する。
【０１２０】
拡張裏込め領域６２ａは、それらを挟む小径シールドトンネル４−３，４−４と浸水土圧兼用シールドトンネル７−３からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができるとともに、拡張裏込め領域６２ｃは、それらを挟む小径シールドトンネル４−１，４−３と浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２からそれぞれ注入された裏込め材が該各シールドトンネルの周方向に一定の幅をもって延設されるように連続一体化されたものであって、該２つのシールドトンネルの間隙を確実に塞ぐことができる。
【０１２１】
なお、小断面区間では、隣り合う２本の小径シールドトンネルの間隙が小さくなるため、隣り合う２本の小径シールドトンネル、図１５の例で言えば、小径シールドトンネル４−１，４−３の間、あるいは小径シールドトンネル４−３，４−４の間においても、裏込め領域５２ａ，５２ａが互いに連続一体化する。
【０１２２】
［外殻の構築］
このようにして小径シールドトンネル４−１〜４−２０及び浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を配置し、該浸水土圧兼用シールドトンネルの両脇に拡張裏込め領域６２ａを、浸水土圧兼用小径シールドトンネルとしての小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１８の両脇に拡張裏込め領域６２ｃをそれぞれ形成したならば、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０の近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水土圧兼用シールドトンネル及びその両脇の拡張裏込め領域６２ａで遮断するとともに、浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１８の近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を該浸水土圧兼用小径シールドトンネル及びその両脇の拡張裏込め領域６２ｃで遮断しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く。
【０１２３】
なお、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０とその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａや、浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４とその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ｃについても、横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの地下水流入を遮断するが、これについては第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２４】
ここで、第２実施形態では、隣り合う２つの小径シールドトンネルを構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開く際、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０が、上方に拡がる地山から鉛直下方に作用する土圧を支持する。
【０１２５】
図１６は、大断面区間を例に、シールドセグメントを切り開いて外殻７１を構築している様子を示したものであり、同図(a)は、大断面トンネルの上半分に相当する範囲、同図(b)は、同じく下半分に相当する範囲での構築状況をそれぞれ示したものである。
【０１２６】
同図(a)に示すように、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、大断面トンネルの外側から流入する地下水を、同図の例では、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２及びそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断するとともに、大断面トンネルの内側から流入する地下水を、浸水防護用シールドトンネル５−１，５−２及びそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断する一方、大断面トンネルの外側から鉛直下方に作用する土圧（同図白抜き矢印）を浸水土圧兼用シールドトンネル７−１，７−２で支持しながら、小径シールドトンネル４−１，４−２、あるいは小径シールドトンネル４−２，４−３を構成する各シールドセグメントの対向面を切り開いて空間を形成し、該空間にＲＣ躯体をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連続させつつ構成して外殻７１とする。
【０１２７】
また、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では同図(b)に示すように、大断面トンネルの内側から流入する地下水を、同図の例では、浸水土圧兼用シールドトンネル７−９，７−１０及びそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断するとともに、大断面トンネルの外側から流入する地下水を、浸水防護用シールドトンネル５−９，５−１０及びそれらの両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで遮断する一方、大断面トンネルの内側から鉛直下方に作用する土圧（同図白抜き矢印）を浸水土圧兼用シールドトンネル７−９，７−１０で支持しながら、小径シールドトンネル４−９，４−１０、あるいは小径シールドトンネル４−１０，４−１１を構成する各シールドセグメントの対向面を切り開いて空間を形成し、該空間にＲＣ躯体をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連続させつつ構成して外殻７１とする。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、外殻７１を構築する際、浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０が配置された側からの地下水流入が、該浸水防護用シールドトンネル及びその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａで、浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０が配置された側からの地下水流入が、該浸水土圧兼用シールドトンネル及びその両脇に形成された拡張裏込め領域６２ａでそれぞれ遮断されるので、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、大断面トンネルの内外から地下水が流入してシールドセグメントの切り開き箇所が浸水するおそれがなくなる。
【０１２９】
また、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きいために止水のための地盤改良が大規模にならざるを得なかった従来に比べ、それらの間隙外方や内方に浸水防護用シールドトンネル５−１〜５−２０や浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−２０を配置し、あるいは浸水防護兼用小径シールドトンネル４−１０，４−１４や浸水土圧兼用小径シールドトンネル４−２，４−６，４−１８を有効利用することで、これら浸水防護用シールドトンネル、浸水防護兼用小径シールドトンネル、浸水土圧兼用シールドトンネルあるいは浸水土圧兼用小径シールドトンネル自体が止水体となって、地盤改良が必要な横断面積を小さくすることができるとともに、拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃの形成作業を、隣り合う２つの小径シールドトンネルからだけでなく、浸水防護用シールドトンネル、浸水防護兼用小径シールドトンネル、浸水土圧兼用シールドトンネルあるいは浸水土圧兼用小径シールドトンネルからも行うことができるため、拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃの形成作業をより簡易に行うことも可能となる。
【０１３０】
また、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、本発明の止水領域を拡張裏込め領域６２ａ，６２ｃで構成したので、凍結、薬液注入等による地盤改良に比べ、より簡易に止水領域を形成することが可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、径方向に沿って出入自在なサイドカッター４７が設けられたシールド４２を用いて小径シールドトンネル４−１〜４−２０を構築し、あるいはシールド４２よりも小型でサイドカッター４７の例えば１／２スケールのサイドカッターが搭載されたシールドを用いて防護用シールドトンネル５−１〜５−２０を構築するようにしたので、シールドの周面に突出物がない状態で該シールドの発進到達が可能となる。
【０１３２】
そのため、シールド４２等を発進到達させる際、発進エリア６の坑口に設けられた環状止水部材は、該シールドの周面に密着し隙間が生じるおそれがなくなり、かくして坑口での止水性低下を防止することが可能となる。
【０１３３】
また、本実施形態に係る大断面トンネルの構築方法によれば、外殻７１を構築する前に、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、拡幅予定領域３の横断面輪郭線に沿って隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙外方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−６、７−１６〜７−２０を配置するとともに（大断面区間の例）、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、同じく隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙内方であって該横断面輪郭線から離隔した位置に浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１５を配置し（同上）、外殻７１を構築する際には、浸水土圧兼用シールドトンネルの近傍であって横断面輪郭線と反対の側に拡がる地山からの土圧、すなわち、大断面トンネルの上半分に相当する範囲では、大断面トンネルの外側からの土圧を浸水土圧兼用シールドトンネル７−１〜７−６、７−１６〜７−２０で、大断面トンネルの下半分に相当する範囲では、大断面トンネルの内側からの土圧を浸水土圧兼用シールドトンネル７−７〜７−１５でそれぞれ支持しつつ、隣り合う２つの小径シールドトンネル４−１〜２０を構成する各シールドセグメントの対向面をそれぞれ切り開くようにしたので、外殻７１を構築する際、隣り合う２つの小径シールドトンネルの間隙が大きくなっても、シールドセグメントの切り開き作業中に近傍地山が崩落したり、それによって地盤沈下が生じたりするおそれがなくなる。
【０１３４】
本実施形態では特に言及しなかったが、小径シールドトンネルの間隙外方や間隙内方からの地下水の流入以外に、該小径シールドトンネルのトンネル軸線方向に沿った地下水の流入が懸念される場合には、例えば小径シールドトンネル４−１〜４−２０の開始端側や終了端側で適宜止水措置を講じるようにすればよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１                    本線トンネル（シールドトンネル）
３                    拡幅予定領域（構築予定領域）
４−１〜４−２０      小径シールドトンネル
５−１〜５−２０      浸水防護用シールドトンネル
７−１〜 ７−２０     浸水土圧兼用シールドトンネル
４１ａ，６１ａ        側方空間
４２                  シールド
４７                  サイドカッター
５２ａ                裏込め領域
６２ａ，６２ｃ        拡張裏込め領域（止水領域）
７１                  外殻
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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