(57)【要約】【課題】効率的に地下空洞を形成する。【解決手段】地下構造物予定領域の一方端部１ａと他方端部１ｂとの間に複数のシールドトンネル１１を周方向に構築するシールドトンネル構築工程と、複数のシールドトンネル１１を連結してなる外郭躯体１２を構築する外郭躯体構築工程と、外郭躯体１２の内周側領域を掘削して地下空洞４を形成する掘削工程と、を備え、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネル１３を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａから他方端部１ｂまで延伸し、短尺シールドトンネル１４を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸するとともに、その先端部１４Ａを外郭躯体予定領域１２Ａから外し、外郭躯体予定領域１２Ａの断面積を、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくする。【選択図】図１
2018009434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に地下空洞を形成する地下構造物の施工方法であって、
前記地下構造物の施工予定領域である地下構造物予定領域の一方端部と他方端部との間において、軸方向に延伸する複数のシールドトンネルを周方向に構築するシールドトンネル構築工程と、
前記複数のシールドトンネルを連結してなる前記地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、
前記外郭躯体の内周側領域を掘削して前記地下空洞を形成する掘削工程と、を備え、
前記シールドトンネル構築工程では、
前記複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルであって、前記一方端部から前記他方端部に至る全長シールドトンネルを、前記外郭躯体の施工予定領域である外郭躯体予定領域において延伸し、
前記複数のシールドトンネルのうちの残りのシールドトンネルであって、前記全長シールドトンネルよりも短い短尺シールドトンネルを、前記外郭躯体予定領域において前記一方端部から前記他方端部に向けて延伸し、
前記外郭躯体予定領域の断面積を前記一方端部から前記他方端部に向けて小さくする、
地下構造物の施工方法。
【請求項２】
前記シールドトンネル構築工程では、少なくとも一本の前記短尺シールドトンネルの先端部を前記外郭躯体予定領域から外す、
請求項１に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項３】
前記シールドトンネル構築工程では、少なくとも一本の前記短尺シールドトンネルの先端部を、前記外郭躯体予定領域の外周側に外す、
請求項１に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項４】
前記シールドトンネル構築工程では、
複数の前記短尺シールドトンネルを構築し、
前記複数の短尺シールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである外周側短尺シールドトンネルの先端部を、前記外郭躯体予定領域の外周側に外し、
前記複数の短尺シールドトンネルのうちの残りの少なくとも一本のシールドトンネルである内周側短尺シールドトンネルの先端部を、前記外郭躯体予定領域の内周側に外す、
請求項１に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項５】
前記シールドトンネル構築工程では、前記全長シールドトンネルを、前記一方端部から前記他方端部に向けて延伸する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項６】
前記シールドトンネル構築工程では、前記全長シールドトンネルを、前記他方端部から前記一方端部に向けて延伸する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項７】
前記シールドトンネル構築工程では、前記全長シールドトンネルを延伸した後、前記短尺シールドトンネルを延伸する、
請求項１〜６の何れか一項に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項８】
前記シールドトンネル構築工程は、
前記複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである先行シールドトンネルを延伸する先行延伸工程と、
前記先行延伸工程の後に、前記先行シールドトンネルと隣り合うシールドトンネルである後行シールドトンネルを延伸する後行延伸工程と、を有し、
前記後行延伸工程では、前記後行シールドトンネルと前記先行シールドトンネルとが徐々に重なるように前記先行シールドトンネルの一部を切削して、前記後行シールドトンネルを延伸する、
請求項１に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項９】
前記シールドトンネル構築工程では、隣り合う前記全長シールドトンネルの間隔が一定となるように、前記全長シールドトンネルを延伸する、
請求項８に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項１０】
前記シールドトンネル構築工程では、前記短尺シールドトンネルを延伸した後に、前記全長シールドトンネルを延伸する、
請求項８又は９に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項１１】
前記シールドトンネル構築工程では、前記短尺シールドトンネルの先端部を前記外郭躯体予定領域から外す、
請求項８又は９に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項１２】
前記シールドトンネル構築工程では、前記短尺シールドトンネルの先端部を、前記外郭躯体予定領域の外周側に外す、
請求項８又は９に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項１３】
前記シールドトンネル構築工程では、前記全長シールドトンネルを延伸した後に、前記短尺シールドトンネルを延伸する、
請求項８又は９に記載の地下構造物の施工方法。
【請求項１４】
内部に地下空洞を形成する地下構造物であって、
前記地下構造物の一方端部と他方端部との間において、軸方向に延伸されるとともに周方向に配置された複数のシールドトンネルと、
前記複数のシールドトンネルを連結してなる前記地下構造物の外郭躯体と、を備え、
前記複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである全長シールドトンネルは、前記外郭躯体において前記一方端部から前記他方端部に至っており、
前記複数のシールドトンネルのうちの残りのシールドトンネルである短尺シールドトンネルは、前記全長シールドトンネルよりも短く、前記外郭躯体において前記一方端部から前記他方端部に向けて延伸されており、
前記地下空洞の断面積は、前記一方端部から前記他方端部に向けて小さくなっている、
地下構造物。
【請求項１５】
前記短尺シールドトンネルの先端部は、前記外郭躯体から外れている、
請求項１４に記載の地下構造物。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記全長シールドトンネルと少なくとも一つの前記短尺シールドトンネルとは、互いに重なっている、
請求項１４に記載の地下構造物。
【請求項１７】
隣り合う前記全長シールドトンネルの間隔は、一定である、
請求項１６に記載の地下構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物の施工方法及び地下構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下構造物の施工方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１に記載された方法は、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に、大断面トンネルを施工する方法である。具体的には、まず、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域において、本線シールドトンネル及び支線シールドトンネルの双方を囲むように、軸方向に延伸する複数のシールドトンネル（小断面トンネル）を周方向に構築する。このとき、全てのシールドトンネルを、大断面トンネルの一方端部に位置する立坑から大断面トンネルの他方端部に位置する立坑まで延伸させる。次に、複数のシールドトンネルにより外郭躯体を構築し、外郭躯体の内周側領域を掘削する。これにより、一方端部から他方端部まで同じ断面となる大断面トンネルが施工される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４８７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
支線シールドトンネルは、本線シールドトンネルに徐々に合流していく。これに対し、特許文献１に記載された方法で施工された大断面トンネルは、一方端部から他方端部まで同じ断面となるため、大断面トンネルに無駄な領域が多く発生して、工期が長期化するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、効率的に地下空洞を形成することができる地下構造物の施工方法及び地下構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る地下構造物の施工方法は、内部に地下空洞を形成する地下構造物の施工方法であって、地下構造物の施工予定領域である地下構造物予定領域の一方端部と他方端部との間において、軸方向に延伸する複数のシールドトンネルを周方向に構築するシールドトンネル構築工程と、複数のシールドトンネルを連結してなる地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、外郭躯体の内周側領域を掘削して地下空洞を形成する掘削工程と、を備え、シールドトンネル構築工程では、複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルであって、一方端部から他方端部に至る全長シールドトンネルを、外郭躯体の施工予定領域である外郭躯体予定領域において延伸し、複数のシールドトンネルのうちの残りのシールドトンネルであって、全長シールドトンネルよりも短い短尺シールドトンネルを、外郭躯体予定領域において一方端部から他方端部に向けて延伸し、外郭躯体予定領域の断面積を一方端部から他方端部に向けて小さくする。
【０００７】
この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを、外郭躯体予定領域において一方端部から他方端部まで延伸し、全長シールドトンネルよりも短い短尺シールドトンネルを、外郭躯体予定領域において一方端部から他方端部に向けて延伸し、外郭躯体予定領域の断面積を、一方端部から他方端部に向けて小さくする。これにより、地下空洞の一方端部の断面に対して地下空洞の他方端部の断面を小さくすることができるため、必要となる地下空洞の形状に応じて、効率的に地下空洞を形成することができる。例えば、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に地下構造物である大断面トンネルを施工する場合には、支線シールドトンネルが本線シールドトンネルに合流していくに従い、外郭躯体を小さくしていくことができるため、効率的に大断面トンネルの地下空洞を形成することができる。
【０００８】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外してもよい。この地下構造物の施工方法では、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外すため、外郭躯体予定領域において隣り合うシールドトンネル間の間隔を均等化することができるとともに、外郭躯体予定領域の断面積を一方端部から他方端部に向けて緩やかに小さくすることができる。
【０００９】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の外周側に外してもよい。本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に大断面トンネルを施工する場合のように、外郭躯体予定領域の内周側に他の構造物が存在する場合がある。そこで、この地下構造物の施工方法では、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域の外周側に外すため、外郭躯体予定領域の内周側に配置される他の構造物に当該先端部が干渉するのを防止することができる。
【００１０】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、複数の短尺シールドトンネルを構築し、複数の短尺シールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである外周側短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の外周側に外し、複数の短尺シールドトンネルのうちの残りの少なくとも一本のシールドトンネルである内周側短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の内周側に外してもよい。この地下構造物の施工方法では、外周側短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域の外周側に外すため、外郭躯体予定領域の内周側に配置される他の構造物に当該先端部が干渉するのを防止することができる。一方、内周側短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域の内周側に外すため、当該先端部が、外郭躯体の内周側に配置される。このため、掘削工程において、外郭躯体の内周側に土砂を排出するルートを確保しにくい場合にも、内周側短尺シールドトンネルから容易に土砂を排出することができる。
【００１１】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネルを、一方端部から他方端部に向けて延伸してもよい。この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを、短尺シールドトンネルと同様に、一方端部から他方端部に向けて延伸するため、シールドトンネル構築工程の作業性を向上することができる。
【００１２】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネルを、他方端部から一方端部に向けて延伸してもよい。この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを、短尺シールドトンネルとは反対に、地下構造物予定領域の他方端部から一方端部に向けて延伸するため、全長シールドトンネルの施工と短尺シールドトンネルの施工とを独立して行うことができる。これによりシールドトンネル構築工程の作業効率を向上することができる。
【００１３】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネルを延伸した後、短尺シールドトンネルを延伸してもよい。この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを延伸した後に短尺シールドトンネルを延伸するため、全長シールドトンネルを所望の位置に延伸しやすくなる。
【００１４】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程は、複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである先行シールドトンネルを延伸する先行延伸工程と、先行延伸工程の後に、先行シールドトンネルと隣り合うシールドトンネルである後行シールドトンネルを延伸する後行延伸工程と、を有し、後行延伸工程では、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削して、後行シールドトンネルを延伸してもよい。この地下構造物の施工方法では、先行シールドトンネルを延伸した後に後行シールドトンネルを延伸するが、その際に、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削して、後行シールドトンネルを延伸する。これにより、外郭躯体予定領域において隣り合うシールドトンネル間の間隔が広くなり過ぎるのを抑制することができるとともに、外郭躯体予定領域の断面積を一方端部から他方端部に向けて緩やかに小さくすることができる。ここで、外郭躯体構築工程において、隣り合うシールドトンネル間に凍土を造成することで当該シールドトンネル間に連結路を形成する場合、隣り合うシールドトンネルの間隔が広くなると、凍土の造成領域が大きくなるため、安全に連結路を形成するために高い技術が要求されるとともに、施工コストが増大する。これに対し、この地下構造物の施工方法では、外郭躯体予定領域において隣り合うシールドトンネル間の間隔が広くなり過ぎるのを抑制することができるため、外郭躯体構築工程において隣り合うシールドトンネル間に造成する凍土の造成領域が大きくなるのを抑制することができる。これにより、容易かつ低コストに外郭躯体を構築することができる。
【００１５】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、隣り合う全長シールドトンネルの間隔が一定となるように、全長シールドトンネルを延伸してもよい。この地下構造物の施工方法では、隣り合う全長シールドトンネルの間隔が一定となるように全長シールドトンネルを延伸するため、外郭躯体構築工程において隣り合う全長シールドトンネル間に造成する凍土の造成領域が大きくなるのを抑制することができる。これにより、より容易かつ低コストに外郭躯体を構築することができる。
【００１６】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、短尺シールドトンネルを延伸した後に、全長シールドトンネルを延伸してもよい。ここで、先行シールドトンネルを切削するためには、後行シールドトンネルを延伸する前に、先行シールドトンネル内にエアモルタル等の切削可能充填材を充填しておく必要がある。一方、先行シールドトンネル内に切削可能充填材した後は、先行シールドトンネル内に鉄筋コンクリートを打設することができない。このため、後行シールドトンネルを延伸する前に、先行シールドトンネル内の切削されない領域に鉄筋コンクリートを打設し、残りの領域に切削可能充填材を充填しておく必要がある。このため、先行シールドトンネルが短いほど、また、先行シールドトンネルの本数が少ないほど、施工コストを抑えることができる。この点、この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルと短尺シールドトンネルとの間では、短尺シールドトンネルが先行シールドトンネルとなり、全長シールドトンネルが後行シールドトンネルとなるため、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルを短くすることができる。このため、施工コストを抑えることができる。また、短尺シールドトンネルの両隣に一対の全長シールドトンネルが配置される場合、全長シールドトンネルを先に延伸すると、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルが２本となるが、短尺シールドトンネルを先に延伸すると、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルが１本で済む。このため、施工コストを抑えることができる。
【００１７】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外してもよい。通常、シールドトンネルの延伸を到達立坑等の空間に到達しないで地中で延伸（掘進）を停止した場合、シールド掘進機のカッター部分及び外周鋼殻部分等のシールド掘進機の一部は、シールドトンネルの先端部に残置される。シールド掘進機は主に鋼製であるので、地中に残置されるとシールド掘進機で切削することができない。そこで、この地下構造物の施工方法では、短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外すことで、当該短尺シールドトンネルを先行シールドトンネルとした場合に、後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機が、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネルに残置されたシールド掘進機の残置物に干渉して、シールド掘進機の残置物が後行シールドトンネルの掘進の障害となることを防止することができる。
【００１８】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の外周側に外してもよい。この地下構造物の施工方法では、短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域の外周側に外すことで、当該短尺シールドトンネルを先行シールドトンネルとした場合に、後行シールドトンネルである全長シールドトンネルを延伸するシールド掘進機が、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネルに残置されたシールド掘進機の残置物に干渉して、シールド掘進機の残置物が後行シールドトンネルの掘進の障害となることを防止することができる。しかも、外郭躯体予定領域の内周側に配置される他の構造物に、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネルの先端部が干渉するのを防止することができる。
【００１９】
上記の地下構造物の施工方法において、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネルを延伸した後に、短尺シールドトンネルを延伸してもよい。全長シールドトンネルは、他方端部まで延伸されるが、短尺シールドトンネルは、他方端部まで延伸されない。そこで、この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを先に延伸することで、短尺シールドトンネルを延伸するシールド掘進機が、全長シールドトンネルに残置されたシールド掘進機の残置物に干渉するのを防止することができる。
【００２０】
本発明に係る地下構造物は、内部に地下空洞を形成する地下構造物であって、地下構造物の一方端部と他方端部との間において、軸方向に延伸されるとともに周方向に配置された複数のシールドトンネルと、複数のシールドトンネルを連結してなる地下構造物の外郭躯体と、を備え、複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである全長シールドトンネルは、外郭躯体において一方端部から他方端部に至っており、複数のシールドトンネルのうちの残りのシールドトンネルである短尺シールドトンネルは、全長シールドトンネルよりも短く、外郭躯体において一方端部から他方端部に向けて延伸されて（延びて）おり、地下空洞の断面積は、一方端部から他方端部に向けて小さくなっている。
【００２１】
この地下構造物では、全長シールドトンネルが、外郭躯体において一方端部から他方端部まで延伸されており、全長シールドトンネルよりも短い短尺シールドトンネルが、外郭躯体において一方端部から他方端部に向けて延伸されており、地下空洞の断面積が、一方端部から他方端部に向けて小さくなっている。これにより、必要となる地下空洞の形状に応じて、効率的に地下空洞を形成することができる。
【００２２】
上記の地下構造物において、短尺シールドトンネルの先端部は、外郭躯体から外れていてもよい。この地下構造物では、短尺シールドトンネルの先端部が外郭躯体から外れているため、外郭躯体において隣り合うシールドトンネル間の間隔を均等化することができるとともに、外郭躯体の断面積を一方端部から他方端部に向けて緩やかに小さくすることができる。
【００２３】
上記の地下構造物において、少なくとも一つの全長シールドトンネルと少なくとも一つの短尺シールドトンネルとは、互いに重なっていてもよい。この地下構造物では、少なくとも一つの全長シールドトンネルと少なくとも一つの短尺シールドトンネルとが互いに重なっているため、複数のシールドトンネルにおいて隣り合う全長シールドトンネルの間隔を均等化することができるとともに、外郭躯体の断面積を一方端部から他方端部に向けて緩やかに小さくすることができる。
【００２４】
上記の地下構造物において、隣り合う全長シールドトンネルの間隔は、一定であってもよい。この地下構造物では、隣り合う全長シールドトンネルの間隔が一定であるため、外郭躯体において隣り合うシールドトンネル間の連結を強固なものとすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、効率的に地下空洞を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示すＩＩ（ａ）−ＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１に示すＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示すＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１に示すＩＩＩ（ｂ）−ＩＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図４】図１に示す地下構造物の横断面図である。
【図５】発進基地構築工程を説明するための模式図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】シールドトンネル構築工程における全長シールドトンネルの構築を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）は図７に示すＶＩＩＩ（ａ）−ＶＩＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図７に示すＶＩＩＩ（ｂ）−ＶＩＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図９】（ａ）は図７に示すＩＸ（ａ）−ＩＸ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図７に示すＩＸ（ｂ）−ＩＸ（ｂ）線における断面図である。
【図１０】シールドトンネル構築工程における短尺シールドトンネルの構築を説明するための模式図である。
【図１１】（ａ）は図１０に示すＸＩ（ａ）−ＸＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１０に示すＸＩ（ｂ）−ＸＩ（ｂ）線における断面図である。
【図１２】（ａ）は図１０に示すＸＩＩ（ａ）−ＸＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１０に示すＸＩＩ（ｂ）−ＸＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図１３】外郭躯体構築工程を説明するための模式図である。
【図１４】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図１５】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図１６】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図１７】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図１８】褄壁構築工程を説明するための模式図である。
【図１９】第二実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図２０】（ａ）は図１９に示すＸＸ（ａ）−ＸＸ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１９に示すＸＸ（ｂ）−ＸＸ（ｂ）線における断面図である。
【図２１】（ａ）は図１９に示すＸＸＩ（ａ）−ＸＸＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図１９に示すＸＸＩ（ｂ）−ＸＸＩ（ｂ）線における断面図である。
【図２２】第三実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図２３】（ａ）は図２２に示すＸＸＩＩＩ（ａ）−ＸＸＩＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図２２に示すＸＸＩＩＩ（ｂ）−ＸＸＩＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図２４】（ａ）は図２２に示すＸＸＩＶ（ａ）−ＸＸＩＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図２２に示すＸＸＩＶ（ｂ）−ＸＸＩＶ（ｂ）線における断面図である。
【図２５】（ａ）は図２２に示すＸＸＶ（ａ）−ＸＸＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図２２に示すＸＸＶ（ｂ）−ＸＸＶ（ｂ）線における断面図である。
【図２６】（ａ）は図２２に示すＸＸＶＩ（ａ）−ＸＸＶＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図２２に示すＸＸＶＩ（ｂ）−ＸＸＶＩ（ｂ）線における断面図である。
【図２７】図２２に示す地下構造物の横断面図である。
【図２８】発進基地構築工程を説明するための模式図である。
【図２９】図２８に示すＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線における断面図である。
【図３０】シールドトンネル構築工程における短尺シールドトンネルの構築を説明するための模式図である。
【図３１】（ａ）は図３０に示すＸＸＸＩ（ａ）−ＸＸＸＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図３０に示すＸＸＸＩ（ｂ）−ＸＸＸＩ（ｂ）線における断面図である。
【図３２】（ａ）は図３０に示すＸＸＸＩＩ（ａ）−ＸＸＸＩＩ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図７に示すＸＸＸＩＩ（ｂ）−ＸＸＸＩＩ（ｂ）線における断面図である。
【図３３】シールドトンネル構築工程における全長シールドトンネルの構築を説明するための模式図である。
【図３４】（ａ）は図３３に示すＸＸＸＩＶ（ａ）−ＸＸＸＩＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図３３に示すＸＸＸＩＶ（ｂ）−ＸＸＸＩＶ（ｂ）線における断面図である。
【図３５】（ａ）は図３３に示すＸＸＸＶ（ａ）−ＸＸＸＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図３３に示すＸＸＸＶ（ｂ）−ＸＸＸＶ（ｂ）線における断面図である。
【図３６】先行シールドトンネルの構造を示す断面図である。
【図３７】外郭躯体構築工程を説明するための模式図である。
【図３８】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図３９】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図４０】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図４１】外郭躯体構築工程を説明するための一部拡大模式図である。
【図４２】褄壁構築工程を説明するための模式図である。
【図４３】第二実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図４４】（ａ）は図４３に示すＸＬＩＶ（ａ）−ＸＬＩＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図４３に示すＸＬＩＶ（ｂ）−ＸＬＩＶ（ｂ）線における断面図である。
【図４５】（ａ）は図４３に示すＸＬＶ（ａ）−ＸＬＶ（ａ）線における断面図であり、（ｂ）は図４３に示すＸＬＶ（ｂ）−ＸＬＶ（ｂ）線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る地下構造物の施工方法及び地下構造物の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、既設の本線シールドトンネルに新設の支線シールドトンネルを合流させるために、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に本線シールドトンネル及び支線シールドトンネルの双方を囲む大断面トンネルを施工する方法である。また、本実施形態に係る地下構造物は、このような方法により施工される大断面トンネルである。但し、本発明の地下構造物の施工方法及び地下構造物は、このような大断面トンネルの施工方法及び大断面トンネルに限定されるものではない。全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００２８】
（第一実施形態）
まず、地下構造物について説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態に係る地下構造物１は、本線シールドトンネル２と支線シールドトンネル３との合流領域に施工された、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲む大断面トンネルである。地下構造物１の内部には、地下構造物１の軸線方向に延びる地下空洞４が形成されており、地下構造物１は、複数のシールドトンネル１１を連結してなる地下空洞４の外郭躯体１２を備えている。
【００２９】
シールドトンネル１１は、公知のシールド掘進工法又はシールド推進工法により施工されたトンネルである。すなわち、シールドトンネル１１は、シールド掘進機で地中を掘進しながら、シールド掘進機の後方でトンネルの壁面となるセグメントを組み立てていくことや、シールド掘進機を推進管により推力を得て掘進して、推進管を組み立てていくことにより構築されるトンネルである。つまり、シールドトンネル１１は、シールド掘進機を掘進して組み立てられたセグメントや掘進に伴い組み立てられた推進管によりトンネル覆工体を構築することで延伸される。なお、シールドトンネル５１の延伸が終了すると、シールド掘進機を分解してシールドトンネル５１から回収されるが、シールド掘進機のカッター部分及び外周鋼殻部分等は、シールドトンネル５１の先端に残置される。そして、地下構造物１では、複数のシールドトンネル１１が、地下構造物１の一方端部１ａ（図１における右上側の端部）と他方端部１ｂ（図１における左下側の端部）との間において、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲むように、軸方向に延伸されるとともに周方向に配置されている。
【００３０】
外郭躯体１２は、地下空洞４の外郭を構成する略円筒状の躯体である。外郭躯体１２は、隣り合うシールドトンネル１１が連結されることにより構築されている。具体的に説明すると、外郭躯体１２では、隣り合うシールドトンネル１１間には、両シールドトンネル１１を連結する連結路１７が構築されており、全てのシールドトンネル１１及び連結路１７に鉄筋コンクリート１９が打設されている。なお、連結路１７は、鉄筋コンクリート１９に代えて、簡易な嵌合継手又は突合せ継手であってもよい。また、連結路を設けないで隣り合うシールドトンネル１１を相互に隣接させて連結してもよい。更に、隣り合うシールドトンネル１１について、後から延伸するシールドトンネル１１（後行シールドトンネル）を掘進又は推進する際に、後から延伸するシールドトンネルよりも先に延伸したシールドトンネル１１（先行シールドトンネル）のトンネル覆工体の一部を切削しながら相互に連結してもよい。
【００３１】
地下構造物１の一方端部１ａには、外郭躯体１２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５が構築されており、地下構造物１の他方端部１ｂには、外郭躯体１２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６が構築されている。
【００３２】
そして、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部の土砂が掘削除去されることで、地下構造物１の内部に地下空洞４が形成されている。
【００３３】
次に、上述した複数のシールドトンネル１１についてさらに詳しく説明する。複数のシールドトンネル１１は、複数のシールドトンネル１１のうちの一部のシールドトンネル１１である全長シールドトンネル１３と、複数のシールドトンネル１１のうちの残りのシールドトンネル１１である短尺シールドトンネル１４と、により構成される。
【００３４】
全長シールドトンネル１３は、外郭躯体１２において一方端部１ａから他方端部１ｂに至っている。短尺シールドトンネル１４は、全長シールドトンネル１３よりも短いシールドトンネルである。短尺シールドトンネル１４は、外郭躯体１２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されて（延びて）いる。つまり、短尺シールドトンネル１４は、他方端部１ｂに至っておらず、短尺シールドトンネル１４の先端は、他方端部１ｂよりも一方端部１ａ側の一方端部１ａから他方端部１ｂに至る途中の位置に位置している。このため、他方端部１ｂには、短尺シールドトンネル１４が延伸されていない。そして、地下空洞４が本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の外形に沿うように、地下空洞４の断面積は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなっている。一般的に、外郭躯体１２は、所定の土圧に耐えられる構造である。このため、地下空洞４の断面積が一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなるのに伴い、外郭躯体１２の断面積も小さくなる。また、複数の全長シールドトンネル１３は、一方端部１ａから他方端部１ｂまで、全体として地下空洞４側に向けた勾配で地下空洞４の断面積を小さくするように延伸している。したがって、外郭躯体１２の施工予定領域である外郭躯体予定領域１２Ａの断面積は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて緩やかに小さくなる。
【００３５】
具体的に説明すると、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａ（図１における左下の部分）は、外郭躯体１２から外れている。つまり、短尺シールドトンネル１４は、外郭躯体１２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されているが、その先端部１４Ａにおいて、外郭躯体１２から外れている。なお、短尺シールドトンネル１４は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されているため、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａは、短尺シールドトンネル１４の他方端部１ｂ側の先端部分となる。なお、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａは、延伸（掘進）を停止したシールド掘進機のカッター部分及び外周鋼殻部分等のシールド掘進機の一部である残置物を含むものである。
【００３６】
ここで、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａが外郭躯体１２から外れるとは、外郭躯体１２から完全に外れている場合と、外郭躯体１２から一部のみが外れている場合と、の双方を意味する。外郭躯体１２から完全に外れている場合とは、短尺シールドトンネル１４の軸線方向に直交する断面において、先端部１４Ａの全ての部分が外郭躯体１２にない場合をいう。外郭躯体１２から一部のみが外れている場合とは、短尺シールドトンネル１４の軸線方向に直交する断面において、先端部１４Ａの一部が外郭躯体１２にあるが、先端部１４Ａの残りの部分が外郭躯体１２にない場合をいう。
【００３７】
更に、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａは、外郭躯体１２の外周側又は内周側に曲げられてその一部又は全部が外郭躯体１２の構成要素ではなくなることで、外郭躯体１２から外れている。外郭躯体１２の外周側又は内周側とは、略円筒状に形成される外郭躯体１２の半径方向における外周側又は内周側をいう。本実施形態では、全ての短尺シールドトンネル１４は、その先端部１４Ａが外郭躯体１２の外周側に外れている。
【００３８】
また、地下構造物１は、地下構造物１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて軸線方向に複数の領域に分けられており、各領域において、１又は複数の短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａが外郭躯体１２から外れている。
【００３９】
具体的に説明すると、シールドトンネル１１は、１２本の全長シールドトンネル１３（１３ａ〜１３ｌ）と、６本の短尺シールドトンネル１４（１４ａ〜１４ｆ）と、の合計１８本により構成される。地下構造物１は、地下構造物１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて第一領域Ａ１、第二領域Ａ２、第三領域Ａ３の３領域に分けられている。短尺シールドトンネル１４は、その先端部１４Ａが第一領域Ａ１において外郭躯体１２から外れる２本の第一短尺シールドトンネル１４ａ，１４ｄと、その先端部１４Ａが第二領域Ａ２において外郭躯体１２から外れる２本の第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅと、その先端部１４Ａが第三領域Ａ３において外郭躯体１２から外れる２本の第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆと、で構成される。
【００４０】
第一短尺シールドトンネル１４ａ，１４ｄは、第一領域Ａ１において、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体１２から外れていき、その先端において外郭躯体１２から完全に外れている。第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅは、第二領域Ａ２において、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体１２から外れていき、その先端において外郭躯体１２から完全に外れている。第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆは、第三領域Ａ３において、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体１２から外れていき、その先端において外郭躯体１２から完全に外れている。
【００４１】
一方端部１ａにおいて、各シールドトンネル１１は、以下のように配置されている。全長シールドトンネル１３ａ〜１３ｇは、この順で互いに隣り合っている。全長シールドトンネル１３ｈ〜１３ｌは、この順で互いに隣り合っている。第一短尺シールドトンネル１４ａ、第二短尺シールドトンネル１４ｂ及び第三短尺シールドトンネル１４ｃは、この順で互いに隣り合うとともに、全長シールドトンネル１３ｇと全長シールドトンネル１３ｈとの間に配置されている。第一短尺シールドトンネル１４ｄ、第二短尺シールドトンネル１４ｅ及び第三短尺シールドトンネル１４ｆは、この順で互いに隣り合うとともに、全長シールドトンネル１３ｌと全長シールドトンネル１３ａとの間に配置されている。そして、全長シールドトンネル１３ａ〜１３ｇは、地下構造物１の一方端部１ａから他方端部１ｂに亘って、互いの間隔が略同じとなっている。また、全長シールドトンネル１３ｈ〜１３ｌは、地下構造物１の一方端部１ａから他方端部１ｂに亘って、互いの間隔が略同じとなっている。なお、全長シールドトンネル１３（１３ａ〜１３ｌ）及び短尺シールドトンネル１４（１４ａ〜１４ｆ）は、互いに隣り合っていればよく、必ずしも上述した順に配列されていなくてもよい。
【００４２】
次に、上述した地下構造物１の施工方法について説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、発進基地構築工程と、シールドトンネル構築工程と、外郭躯体構築工程と、褄壁構築工程と、掘削工程と、を備える。
【００４３】
発進基地構築工程では、図５及び図６に示すように、シールドトンネル１１を延伸させるための発進基地２１を構築する。発進基地２１は、支線シールドトンネル３から支線シールドトンネル３の半径方向外周側に延びる発進坑口２２と、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲むように発進坑口２２から円周状に延びる円周シールド２３と、を備える。発進坑口２２は、周知のシールド掘進機により施工することができ、円周シールド２３は、周知の円周シールド掘進機により施工することができる。
【００４４】
シールドトンネル構築工程では、図７〜図１２に示すように、地下構造物１の施工予定領域である地下構造物予定領域（不図示）の一方端部１ａと他方端部１ｂとの間において、軸方向に延伸する複数のシールドトンネル１１を周方向に構築する。なお、地下構造物予定領域の一方端部１ａ及び他方端部１ｂは、地下構造物１の一方端部１ａ及び他方端部１ｂと同じである。
【００４５】
シールドトンネル構築工程では、まず、図７〜図９に示すように、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに至る１２本の全長シールドトンネル１３（１３ａ〜１３ｌ）を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて延伸する。このとき、全長シールドトンネル１３を、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに向けて延伸する。また、隣り合う全長シールドトンネル１３を同時に延伸せずに、隣り合う全長シールドトンネル１３のうち、一方の全長シールドトンネル１３を先行して延伸した後に、他方の全長シールドトンネル１３を後行して延伸する。このとき、例えば、全長シールドトンネル１３の掘進には、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の全長シールドトンネル１３を並行して延伸できる。
【００４６】
全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了すると、次に、図１０〜図１２に示すように、全長シールドトンネル１３よりも短い６本の短尺シールドトンネル１４（１４ａ〜１４ｆ）を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに向けて延伸する。このとき、隣り合う短尺シールドトンネル１４を同時に延伸せずに、隣り合う短尺シールドトンネル１４のうち、一方の短尺シールドトンネル１４を先行して延伸した後に、他方の短尺シールドトンネル１４を後行して延伸する。そして、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａを、外郭躯体予定領域１２Ａから外す。このとき、例えば、全長シールドトンネル１３の延伸と同様に、短尺シールドトンネル１４の掘進には、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の短尺シールドトンネル１４を並行して延伸できる。
【００４７】
具体的には、第一領域Ａ１において、第一短尺シールドトンネル１４ａ，１４ｄを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａから外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａから完全に外す。そして、第一領域Ａ１の他方端部１ｂ側の端部において、第一短尺シールドトンネル１４ａ，１４ｄの延伸を終了する。このため、第二領域Ａ２及び第三領域Ａ３には、第一短尺シールドトンネル１４ａ，１４ｄが延伸されない。
【００４８】
また、第二領域Ａ２において、第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａから外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａから完全に外す。そして、第二領域Ａ２の他方端部１ｂ側の端部において、第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅの延伸を終了する。このため、第三領域Ａ３には、第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅが延伸されない。
【００４９】
また、第三領域Ａ３において、第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａから外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａから完全に外す。そして、第三領域Ａ３の他方端部１ｂ側の端部が近づくと、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置において、第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆの延伸を終了する。このため、他方端部１ｂには、第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆが延伸されない。
【００５０】
外郭躯体構築工程では、図１３に示すように、複数のシールドトンネル１１を連結してなる地下構造物１の外郭躯体１２を構築する。外郭躯体１２の構築は、例えば、次のように行うことができる。まず、凍結工法等によりシールドトンネル１１の周囲に凍土１８を造成し、シールドトンネル１１の周囲を凍結止水する。次に、シールドトンネル１１の壁面を構成するセグメント又は推進管を取り外した後、隣り合うシールドトンネル１１間を掘削して、隣り合うシールドトンネル１１を連結する連結路１７を構築する。そして、図１４に示すように、全てのシールドトンネル１１及び連結路１７に鉄筋コンクリート１９を打設する。これにより、シールドトンネル１１と、連結路１７と、シールドトンネル１１及び連結路１７に打設された鉄筋コンクリート１９と、を備える外郭躯体１２が構築される。なお、連結路１７は、鉄筋コンクリート１９に代えて、簡易な嵌合継手又は突合せ継手であってもよい。シールドトンネル１１の壁面を構成するセグメント又は推進管を取り外すのは、シールドトンネル１１の軸線方向に所定の間隔をあけて取り外せばよい。シールドトンネル１１を互いに隣接させて延伸した場合や、後行シールドトンネルを先行シールドトンネルのトンネル覆工体の一部を切削しながら相互に連結する場合は、連結路を構築して隣り合うシールドトンネル１１を連結する必要はない。
【００５１】
そして、短尺シールドトンネル１４と全長シールドトンネル１３とが隣り合う部分では、図１４に示すように、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）が外郭躯体予定領域１２Ａにある箇所では、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）と、この短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）と隣り合う全長シールドトンネル１３（１３ａ，１３ｌ）とを、連結路１７により連結する。図１５及び図１６に示すように、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）の一部のみが外郭躯体予定領域１２Ａから外れている箇所では、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）と、この短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）と隣り合う全長シールドトンネル１３（１３ａ，１３ｌ）とを、連結路１７により連結し、その後、この短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）と隣り合う全長シールドトンネル１３（１３ａ，１３ｌ）同士を、補強部２０により連結する。
【００５２】
この際、隣り合う全長シールドトンネル１３の間隔、隣り合う短尺シールドトンネル１４の間隔、隣り合う全長シールドトンネル１３と短尺シールドトンネル１４との間隔を、それぞれ一定距離Ｌを保つことが好ましい。そして、短尺シールドトンネル１４が外郭躯体予定領域１２Ａから外れて行くに従い、この短尺シールドトンネル１４と隣り合う全長シールドトンネル１３の間隔を狭めていく。つまり、図１４〜図１６においては、全長シールドトンネル１３ａと全長シールドトンネル１３ｂとの間隔、全長シールドトンネル１３ｋと全長シールドトンネル１３ｌとの間隔、全長シールドトンネル１３ｌと第三短尺シールドトンネル１４ｆとの間隔、第三短尺シールドトンネル１４ｆと全長シールドトンネル１３ａとの間隔を、それぞれ一定距離Ｌに保つ。そして、第三短尺シールドトンネル１４ｆが外郭躯体予定領域１２Ａから外れて行くに従い、全長シールドトンネル１３ａと全長シールドトンネル１３ｌとの間隔を狭めていく。
【００５３】
一方、図１７に示すように、短尺シールドトンネル１４の全体又は略全体が外郭躯体予定領域１２Ａから外れている箇所では、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）を全長シールドトンネル１３（１３ａ，１３ｌ）に連結せずに、短尺シールドトンネル１４（１４ｆ）を挟んでいた全長シールドトンネル１３（１３ａ，１３ｌ）同士を連結する。
【００５４】
この際、外郭躯体予定領域１２Ａから外れた短尺シールドトンネル１４を除いて、隣り合う全長シールドトンネル１３の間隔、隣り合う短尺シールドトンネル１４の間隔、隣り合う全長シールドトンネル１３と短尺シールドトンネル１４との間隔を、それぞれ一定距離Ｌを保つことが好ましい。つまり、図１７においては、全長シールドトンネル１３ａと全長シールドトンネル１３ｂとの間隔、全長シールドトンネル１３ｋと全長シールドトンネル１３ｌとの間隔、全長シールドトンネル１３ｌと全長シールドトンネル１３ａとの間隔を、それぞれ一定距離Ｌに保つ。
【００５５】
ところで、シールドトンネル構築工程において、他方端部１ｂまで延伸されるシールドトンネル１１は全長シールドトンネル１３のみである。また、短尺シールドトンネル１４は、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了した後に延伸される。このため、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了すれば、短尺シールドトンネル１４の延伸が終了するのを待たなくても、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて、外郭躯体１２の構築を開始することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、他方端部１ｂに、一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地（内部空洞）が構築されていないが、他方端部１ｂにも、一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地が構築されている場合には、他方端部１ｂに到達したシールド掘進機を、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて掘進してもよい。この場合、シールド掘進機を他方端部１ｂから一方端部１ａに移動する必要がなくなる。
【００５７】
褄壁構築工程では、図１８に示すように、地下構造物１の一方端部１ａに、外郭躯体１２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５を構築し、地下構造物１の他方端部１ｂに、外郭躯体１２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６を構築する。一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６の構築は、例えば、地下構造物１の一方端部１ａ及び他方端部１ｂを凍結止水し、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６を構築する領域を掘削して鉄筋コンクリートを打設する。これにより、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６を構築することができる。
【００５８】
上述したように、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了すれば、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸が終了するのを待たなくても、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて、外郭躯体１２の構築を開始することができる。このため、外郭躯体構築工程においても、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了し、他方端部１ｂにおける外郭躯体１２の構築が終了すれば、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸が終了するのを待たなくても、他方側褄壁１６の構築を開始することができる。
【００５９】
また、シールドトンネル構築工程では、短尺シールドトンネル１４は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸される。このため、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸が開始されれば、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸の終了を待たなくても、一方側褄壁１５の構築を開始することができる。
【００６０】
掘削工程では、図１〜図４に示すように、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部を掘削して地下空洞４を形成する。つまり、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体１２の内周側領域の一部又は全部を掘削し、掘削した土砂を排出することで、外郭躯体１２の内周側に地下空洞４を形成する。そして、掘削した土砂を、本線シールドトンネル２から排出する。なお、地下空洞４に露出した本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３のトンネル覆工部分は、最終的には取り壊して掘削した土砂とともに排出する。
【００６１】
上述したように、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了すれば、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸が終了するのを待たなくても、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて外郭躯体１２の構築を開始することができるとともに、他方側褄壁１６の構築を開始することができる。このため、掘削工程においても、全ての全長シールドトンネル１３の延伸が終了し、他方端部１ｂにおける外郭躯体１２の構築が終了し、他方側褄壁１６の構築が終了すると、全ての短尺シールドトンネル１４の延伸が終了するのを待たなくても、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて、外郭躯体１２の内周側領域の掘削を開始することができる。掘削に伴い外郭躯体１２の内周側領域への止水が問題になる場合は、一方側褄壁１５の構築が終了した後に、外郭躯体１２の内周側領域の掘削を開始することが好ましい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、全長シールドトンネル１３を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａから他方端部１ｂまで延伸し、全長シールドトンネル１３よりも短い短尺シールドトンネル１４を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸し、外郭躯体予定領域１２Ａの断面積を、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくする。これにより、地下空洞４の一方端部１ａの断面に対して地下空洞４の他方端部１ｂの断面を小さくすることができるため、必要となる地下空洞の形状に応じて、効率的に地下空洞４を形成することができる。つまり、本線シールドトンネル２と支線シールドトンネル３との合流領域に地下構造物１である大断面トンネルを施工する場合には、支線シールドトンネル３が本線シールドトンネル２に合流していくに従い、外郭躯体１２を小さくしていくことができるため、効率的に大断面トンネルの地下空洞４を形成することができる。
【００６３】
また、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａを外郭躯体予定領域１２Ａから外すため、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて隣り合うシールドトンネル１１間の間隔を均等化することができるとともに、外郭躯体予定領域１２Ａの断面積を一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて緩やかに小さくすることができる。
【００６４】
また、全長シールドトンネル１３を、短尺シールドトンネル１４と同様に、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸するため、シールドトンネル構築工程の作業性を向上することができる。
【００６５】
また、既設の本線シールドトンネル２と新設の支線シールドトンネル３との合流領域に大断面トンネルを施工する際は、外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に本線シールドトンネル２が存在する。しかしながら、本実施形態では、短尺シールドトンネル１４の先端部１４Ａを外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外すため、当該先端部１４Ａが外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に配置される本線シールドトンネル２に干渉するのを防止することができる。
【００６６】
また、全ての全長シールドトンネル１３を延伸した後に短尺シールドトンネル１４を延伸するため、全長シールドトンネル１３間の間隔を一定にする場合等に、全長シールドトンネル１３を所望の位置に延伸しやすくなる。
【００６７】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態は、基本的に第一実施形態と同様であるが、短尺シールドトンネルの一部が、外郭躯体（外郭躯体予定領域）の内周側に外れている点のみ、第一実施形態と相違する。このため、以下では、第一実施形態と相違する事項のみを説明し、第一実施形態と同様の事項の説明を省略する。
【００６８】
まず、地下構造物について説明する。図１９〜図２１に示すように、本実施形態に係る地下構造物３１では、第一実施形態の短尺シールドトンネル１４に対応する短尺シールドトンネル３４が複数構築されている。短尺シールドトンネル３４は、第一実施形態と同様に、全長シールドトンネル１３よりも短く、外郭躯体１２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されている。そして、複数の短尺シールドトンネル３４のうちの一部のシールドトンネルである外周側短尺シールドトンネル３４１は、その先端部３４Ａが、外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外れている。一方、複数の短尺シールドトンネル３４のうちの残りのシールドトンネルである内周側短尺シールドトンネル３４２は、その先端部３４Ａが、外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に外れている。
【００６９】
具体的に説明すると、地下構造物３１は、第一実施形態の第一短尺シールドトンネル１４ｄ、第二短尺シールドトンネル１４ｂ，１４ｅ、及び第三短尺シールドトンネル１４ｃ，１４ｆと同様の、第一外周側短尺シールドトンネル３４１ｄ、第二外周側短尺シールドトンネル３４１ｂ，３４１ｅ、及び第三外周側短尺シールドトンネル３４１ｃ，３４１ｆを備えている。第一外周側短尺シールドトンネル３４１ｄ、第二外周側短尺シールドトンネル３４１ｂ，３４１ｅ、及び第三外周側短尺シールドトンネル３４１ｃ，３４１ｆは、その先端部３４Ａが、外郭躯体１２の外周側に外れている。
【００７０】
また、地下構造物３１は、第一実施形態の第一短尺シールドトンネル１４ａの代わりに、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａを備えている。第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａは、その先端部３４Ａが、外郭躯体１２の内周側に外れている。具体的には、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａは、第一領域Ａ１において、地下構造物３１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体１２の内周側に外れていき、その先端において外郭躯体１２の内周側に完全に外れている。そして、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａは、第一領域Ａ１において外郭躯体１２の内周側に外れたのち、外郭躯体１２の内周側を通って、その先端が第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）まで延伸されている。
【００７１】
次に、上述した地下構造物３１の施工方法について説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、第一実施形態における地下構造物の施工方法と基本的に同様である。
【００７２】
シールドトンネル構築工程では、全ての全長シールドトンネル１３の伸長が終了すると、全長シールドトンネル１３よりも短い６本の短尺シールドトンネル３４（３４２ａ、３４１ｂ〜３４１ｆ）を、外郭躯体予定領域１２Ａにおいて一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに向けて延伸する。そして、短尺シールドトンネル３４の先端部１４Ａを、外郭躯体予定領域１２Ａから外す。
【００７３】
具体的には、第一領域Ａ１において、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に完全に外す。そして、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａを、外郭躯体予定領域１２Ａの内周側において第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）まで延伸し、第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）において、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａの延伸を終了する。
【００７４】
また、第一領域Ａ１において、第一外周側短尺シールドトンネル３４１ｄを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に完全に外す。そして、第一領域Ａ１の他方端部１ｂ側の端部において、第一外周側短尺シールドトンネル３４１ｄの延伸を終了する。
【００７５】
第二領域Ａ２において、第二外周側短尺シールドトンネル３４１ｂ，３４１ｅを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に完全に外す。そして、第二領域Ａ２の他方端部１ｂ側の端部において、第二外周側短尺シールドトンネル３４１ｂ，３４１ｅの延伸を終了する。
【００７６】
第三領域Ａ３において、第三外周側短尺シールドトンネル３４１ｃ，３４１ｆを、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々に外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外していき、その先端において外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に完全に外す。そして、第三領域Ａ３の他方端部１ｂ側の端部に近づくと、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置において、第二外周側短尺シールドトンネル３４１ｂ，３４１ｅの延伸を終了する。
【００７７】
ここで、第二領域Ａ２及び第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）では、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａが、外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に配置されている。そこで、掘削工程では、第三領域Ａ３及び第二領域Ａ２（又は、第二領域Ａ２）において掘削した土砂を、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａから排出する。なお、掘削工程が他方端部１ｂから一方端部１ａに進むに従い、適宜、第一内周側短尺シールドトンネル３４２ａにおける外郭躯体１２の内周側に外れている部分のトンネル覆工体を取り壊していく。
【００７８】
このように、本実施形態では、外周側短尺シールドトンネル３４１（３４１ｂ〜３４１ｆ）の先端部３４Ａを外郭躯体予定領域１２Ａの外周側に外すため、外周側短尺シールドトンネル３４１の先端部３４Ａが、外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に配置される本線シールドトンネル２に干渉するのを防止することができる。一方、内周側短尺シールドトンネル３４２（３４２ａ）の先端部３４Ａを外郭躯体予定領域１２Ａの内周側に外すため、当該先端部３４Ａが、外郭躯体１２の内周側に配置される。このため、掘削工程において、外郭躯体１２の内周側に土砂を排出するルートを確保しにくい場合にも、内周側短尺シールドトンネル３４２から容易に土砂を排出することができる。
【００７９】
（第三実施形態）
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態は、基本的に第一実施形態と同様であるが、シールドトンネルの位置関係及び延伸方法、シールドトンネルの連結構造及び連結方法が、第一実施形態と相違する。このため、以下では、第一実施形態と相違する事項のみを説明し、第一実施形態と同様の事項の説明を省略する。
【００８０】
まず、地下構造物について説明する。図２２〜図２７に示すように、本実施形態に係る地下構造物４１は、本線シールドトンネル２と支線シールドトンネル３との合流領域に施工された、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲む大断面トンネルである。地下構造物４１の内部には、地下構造物４１の軸線方向に延びる地下空洞４が形成されており、地下構造物４１は、複数のシールドトンネル５１を連結してなる地下空洞４の外郭躯体５２を備えている。
【００８１】
シールドトンネル５１は、公知のシールド掘進工法又はシールド推進工法により施工されたトンネルである。そして、地下構造物４１では、複数のシールドトンネル５１が、地下構造物４１の一方端部１ａ（図２２における右上側の端部）と他方端部１ｂ（図２２における左下側の端部）との間において、本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の双方を囲むように、軸方向に延伸されるとともに周方向に配置されている。
【００８２】
外郭躯体５２は、地下空洞４の外郭を構成する略円筒状の躯体である。外郭躯体５２は、隣り合うシールドトンネル５１が連結されることにより構築されている。具体的に説明すると、外郭躯体５２では、隣り合うシールドトンネル５１間には、両シールドトンネル５１を連結する連結路５７が構築されており、全てのシールドトンネル５１及び連結路５７に鉄筋コンクリート５９が打設されている。鉄筋コンクリート５９の打設は、鉄筋５９Ａを配設した後に、コンクリート５９Ｂを打設することにより行われる。なお、連結路５７は、鉄筋コンクリート５９に代えて、簡易な嵌合継手又は突合せ継手であってもよい。また、後述するように、隣り合うシールドトンネル５１について、後から延伸するシールドトンネル５１（後行シールドトンネル）を掘進又は推進する際に、後から延伸するシールドトンネルよりも先に延伸したシールドトンネル５１（先行シールドトンネル）のトンネル覆工体の一部を切削する場合は、後から延伸するシールドトンネル５１（後行シールドトンネル）に連結路を設けてもよく、また、連結路を設けることなく、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとを相互に連結してもよい。
【００８３】
地下構造物４１の一方端部１ａには、外郭躯体５２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５が構築されており、地下構造物４１の他方端部１ｂには、外郭躯体５２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６が構築されている。
【００８４】
そして、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体５２の内周側領域の一部又は全部の土砂が掘削除去されることで、地下構造物４１の内部に地下空洞４が形成されている。
【００８５】
次に、上述した複数のシールドトンネル５１についてさらに詳しく説明する。複数のシールドトンネル５１は、複数のシールドトンネル５１のうちの一部のシールドトンネル５１である全長シールドトンネル５３と、複数のシールドトンネル５１のうちの残りのシールドトンネル５１である短尺シールドトンネル５４と、により構成される。
【００８６】
全長シールドトンネル５３は、外郭躯体５２において一方端部１ａから他方端部１ｂに至っている。短尺シールドトンネル５４は、全長シールドトンネル５３よりも短いシールドトンネルである。短尺シールドトンネル５４は、外郭躯体５２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されている。つまり、短尺シールドトンネル５４は、他方端部１ｂに至っておらず、短尺シールドトンネル５４の先端は、他方端部１ｂよりも一方端部１ａ側の一方端部１ａから他方端部１ｂに至る途中の位置に位置している。このため、他方端部１ｂには、短尺シールドトンネル５４が延伸されていない。
【００８７】
そして、隣り合うシールドトンネル５１が重なることで、地下空洞４が本線シールドトンネル２及び支線シールドトンネル３の外形に沿うように、地下空洞４の断面積が、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなっている。つまり、地下空洞４の断面積が、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて小さくなるように、隣り合うシールドトンネル５１が重なると共に、一方端部１ａから他方端部１ｂに向かって、その重なり度合いが大きくなっている。隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔は、地下構造物４１の一方端部１ａから他方端部１ｂに亘って、一定（略一定を含む）となっている。また、複数の全長シールドトンネル５３は、一方端部１ａから他方端部１ｂまで、全体として地下空洞４側に向けた勾配で地下空洞４の断面積を小さくするように延伸している。したがって、外郭躯体予定領域１２Ａの断面積は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて緩やかに小さくなる。
【００８８】
短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａ（図２２における左下の部分）は、外郭躯体５２から外れている。つまり、短尺シールドトンネル５４は、外郭躯体５２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されているが、その先端部５４Ａにおいて、外郭躯体５２から外れている。なお、短尺シールドトンネル５４は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されているため、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａは、短尺シールドトンネル５４の他方端部１ｂ側の先端部分となる。
【００８９】
ここで、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａが外郭躯体５２から外れるとは、外郭躯体５２から完全に外れている場合と、外郭躯体５２から一部のみが外れている場合と、の双方を意味する。但し、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａに残置されたシールド掘進機の残置物が全長シールドトンネル５３又は他の短尺シールドトンネル５４と重ならないように、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａは、全長シールドトンネル５３又は他の短尺シールドトンネル５４から完全に外れていることが好ましい。
【００９０】
短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａは、外郭躯体５２の外周側又は内周側に曲げられてその一部又は全部が外郭躯体５２の構成要素ではなくなることで、外郭躯体５２から外れている。本実施形態では、全ての短尺シールドトンネル５４は、その先端部５４Ａが外郭躯体５２の外周側に外れている。なお、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａは、延伸（掘進）を停止したシールド掘進機のカッター部分及び外周鋼殻部分等のシールド掘進機の一部である残置物を含むものである。
【００９１】
地下構造物４１は、地下構造物４１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて軸線方向に複数の領域に分けられており、各領域において、１又は複数の短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａが外郭躯体５２から外れている。
【００９２】
具体的に説明すると、シールドトンネル５１は、１２本の全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）と、６本の短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）と、の合計１８本により構成される。地下構造物４１は、地下構造物４１の一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて第一領域Ａ１、第二領域Ａ２、第三領域Ａ３の３領域に分けられている。短尺シールドトンネル５４は、その先端部５４Ａが第一領域Ａ１において外郭躯体５２から外れる２本の第一短尺シールドトンネル５４ａ，５４ｄと、その先端部５４Ａが第二領域Ａ２において外郭躯体５２から外れる２本の第二短尺シールドトンネル５４ｂ，５４ｅと、その先端部５４Ａが第三領域Ａ３において外郭躯体５２から外れる２本の第三短尺シールドトンネル５４ｃ，５４ｆと、で構成される。
【００９３】
一方端部１ａにおいて、各シールドトンネル５１は、以下のように配置されている。全長シールドトンネル５３ａ〜５３ｇは、この順で互いに隣り合っている。全長シールドトンネル５３ｈ〜５３ｌは、この順で互いに隣り合っている。第一短尺シールドトンネル５４ａ、第二短尺シールドトンネル５４ｂ及び第三短尺シールドトンネル５４ｃは、この順で互いに隣り合うとともに、全長シールドトンネル５３ｇと全長シールドトンネル５３ｈとの間に配置されている。第一短尺シールドトンネル５４ｄ、第二短尺シールドトンネル５４ｅ及び第三短尺シールドトンネル５４ｆは、この順で互いに隣り合うとともに、全長シールドトンネル５３ｌと全長シールドトンネル５３ａとの間に配置されている。そして、全長シールドトンネル５３ａ〜５３ｇは、地下構造物４１の一方端部１ａから他方端部１ｂに亘って、互いの間隔が略同じとなっている。また、全長シールドトンネル５３ｈ〜５３ｌは、地下構造物４１の一方端部１ａから他方端部１ｂに亘って、互いの間隔が略同じとなっている。なお、全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）及び短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）は、必ずしも上述した順に配列されていなくてもよい。
【００９４】
図２２〜図２４及び図２７に示すように、第一短尺シールドトンネル５４ａは、第一領域Ａ１において、全長シールドトンネル５３ｇ及び第二短尺シールドトンネル５４ｂと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第一短尺シールドトンネル５４ａは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｇ及び第二短尺シールドトンネル５４ｂから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【００９５】
第一短尺シールドトンネル５４ｄは、第一領域Ａ１において、全長シールドトンネル５３ｌ及び第二短尺シールドトンネル５４ｅと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第一短尺シールドトンネル５４ｄは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｌ及び第二短尺シールドトンネル５４ｅから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【００９６】
図２２、図２５及び図２７に示すように、第二短尺シールドトンネル５４ｂは、第二領域Ａ２において、全長シールドトンネル５３ｇ及び第三短尺シールドトンネル５４ｃと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第二短尺シールドトンネル５４ｂは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｇ及び第三短尺シールドトンネル５４ｃから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【００９７】
第二短尺シールドトンネル５４ｅは、第二領域Ａ２において、全長シールドトンネル５３ｌ及び第三短尺シールドトンネル５４ｆと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第二短尺シールドトンネル５４ｅは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｌ及び第三短尺シールドトンネル５４ｆから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【００９８】
図２２、図２６及び図２７に示すように、第三短尺シールドトンネル５４ｃは、第三領域Ａ３において、全長シールドトンネル５３ｇ及び全長シールドトンネル５３ｈと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第三短尺シールドトンネル５４ｃは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｇ及び全長シールドトンネル５３ｈから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【００９９】
第三短尺シールドトンネル５４ｆは、第三領域Ａ３において、全長シールドトンネル５３ｌ及び全長シールドトンネル５３ａと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第三短尺シールドトンネル５４ｆは、その先端部５４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｌ及び全長シールドトンネル５３ａから外れて、更に外郭躯体５２からも外れている。
【０１００】
次に、上述した地下構造物４１の施工方法について説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、発進基地構築工程と、シールドトンネル構築工程と、外郭躯体構築工程と、褄壁構築工程と、掘削工程と、を備える。
【０１０１】
発進基地構築工程では、図２８及び図２９に示すように、第一実施形態と同様の発進基地２１を構築する。発進基地２１は、発進坑口２２と、円周シールド２３と、を備える。
【０１０２】
シールドトンネル構築工程では、図３０〜図３５に示すように、地下構造物４１の施工予定領域である地下構造物予定領域（不図示）の一方端部１ａと他方端部１ｂとの間において、軸方向に延伸する複数のシールドトンネル５１を周方向に構築する。なお、地下構造物予定領域の一方端部１ａ及び他方端部１ｂは、地下構造物４１の一方端部１ａ及び他方端部１ｂと同じである。つまり、シールドトンネル構築工程では、６本の短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）を、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに向けて、外郭躯体５２の施工予定領域である外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸するとともに、１２本の全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を、一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂまで、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸する。複数の全長シールドトンネル５３は、一方端部１ａから他方端部１ｂまで、全体として地下空洞４側に向けた勾配で地下空洞４の断面積を小さくするように延伸している。したがって、外郭躯体予定領域１２Ａの断面積は、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて緩やかに小さくなる。
【０１０３】
シールドトンネル構築工程では、複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである先行シールドトンネルを延伸する先行延伸工程を行い、その後、先行シールドトンネルと隣り合うシールドトンネルである後行シールドトンネルを延伸する後行延伸工程を行う。そして、後行延伸工程では、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削して、後行シールドトンネルを延伸する。
【０１０４】
シールドトンネル構築工程では、まず、図３０〜図３２に示すように、６本の短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）を、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて一方端部１ａに施工された発進基地２１から他方端部１ｂに向けて延伸する。そして、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａを、外郭躯体予定領域５２Ａから外す。短尺シールドトンネル５４の延伸では、隣り合う短尺シールドトンネル５４を同時に延伸するのではなく、隣り合う短尺シールドトンネル５４のうち、一方の短尺シールドトンネル５４を先行して延伸した後に、他方の短尺シールドトンネル５４を後行して延伸する。また、短尺シールドトンネル５４の掘進の掘進には、例えば、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の短尺シールドトンネル５４を並行して延伸できる。
【０１０５】
具体的に説明すると、第一短尺シールドトンネル５４ａ，５４ｄは、第一領域Ａ１の先端部近傍までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第一領域Ａ１の先端部近傍に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第一領域Ａ１の他方端部１ｂ側の端部において、第一短尺シールドトンネル５４ａ，５４ｄの延伸を終了する。このため、第二領域Ａ２及び第三領域Ａ３には、第一短尺シールドトンネル５４ａ，５４ｄが延伸されない。
【０１０６】
第二短尺シールドトンネル５４ｂ，５４ｅは、第二領域Ａ２の先端部近傍までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第二領域Ａ２の先端部近傍に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第二領域Ａ２の他方端部１ｂ側の端部において、第二短尺シールドトンネル５４ｂ，５４ｅの延伸を終了する。このため、第三領域Ａ３には、第二短尺シールドトンネル５４ｂ，５４ｅが延伸されない。
【０１０７】
第三短尺シールドトンネル５４ｃ，５４ｆは、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第三領域Ａ３の他方端部１ｂよりも一方端部１ａ側の位置において、第三短尺シールドトンネル５４ｃ，５４ｆの延伸を終了する。このため、他方端部１ｂには、第三短尺シールドトンネル５４ｃ，５４ｆが延伸されない。
【０１０８】
全ての短尺シールドトンネル５４の延伸が終了すると、シールドトンネル構築工程では、次に、図３３〜図３５に示すように、１２本の全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて発進基地２１から他方端部１ｂまで延伸する。このとき、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔が一定となるように、全長シールドトンネル５３を延伸する。隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔としては、例えば、１２００ｍｍとすることができる。全長シールドトンネル５３の延伸では、隣り合う全長シールドトンネル５３を同時に延伸するのではなく、隣り合う全長シールドトンネル５３のうち、一方の全長シールドトンネル５３を先行して延伸した後に、他方の全長シールドトンネル５３を後行して延伸する。また、全長シールドトンネル５３の掘進の掘進には、例えば、２機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。２機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の全長シールドトンネル５３を並行して延伸できる。
【０１０９】
このように、シールドトンネル構築工程では、短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）を延伸した後に、全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を延伸する。このため、隣り合う全長シールドトンネル５３と短尺シールドトンネル５４との間では、短尺シールドトンネル５４が先行シールドトンネルとなり、全長シールドトンネル５３が後行シールドトンネルとなる。また、隣り合う短尺シールドトンネル５４の間では、先行して延伸する短尺シールドトンネル５４が先行シールドトンネルとなり、後行して延伸する短尺シールドトンネル５４が後行シールドトンネルとなる。つまり、先行延伸工程及び後行延伸工程は、隣り合うシールドトンネル５１の間における先行及び後行の相対的なものである。このため、一つのシールドトンネル５１が、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルの何れにもなり得る。
【０１１０】
そして、互いに重なる先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルについては、後行シールドトンネルを延伸する際に、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削する。なお、隣り合う全長シールドトンネル５３は、一定の間隔をあけて延伸するため、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルにはならない。
【０１１１】
ここで、切削される先行シールドトンネルは、後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機により切削可能である必要がある。このため、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルは、シールドトンネルの壁面となるセグメント又は推進管を組み立てる際に、切削される箇所のセグメント又は推進管を切削可能なものとする。切削可能なセグメント又は推進管としては、例えば、特許第４８５１１３３号や特許第４９３９８０３号に記載されたような繊維強化樹脂製の掘削可能セグメント又は切削可能推進管を用いる。
【０１１２】
また、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルでは、後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機が先行シールドトンネルと重なりながら掘進できるように、後行シールドトンネルを延伸する前に、その内部を充填しておく必要がある。
【０１１３】
先行シールドトンネル内に充填する充填物としては、シールド掘進機により切削可能である必要があるため、エアモルタル等の切削可能充填材を用いることが好ましい。しかしながら、先行シールドトンネルを切削可能充填材で充填すると、先行シールドトンネルに強固な外郭躯体５２を構築することができない。
【０１１４】
そこで、図３６に示すように、切削される先行シールドトンネル内の領域の内、少なくとも外郭躯体５２が構築される領域には、鉄筋コンクリート５９を打設し、少なくとも後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機により切削される領域には、切削可能充填材６４を充填する。なお、鉄筋コンクリート５９を打設する領域及び切削可能充填材６４を充填する領域は、上記の条件を満たす限り特に限定されないが、本実施形態では、作業容易性の観点から、後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機により切削される領域を、切削可能充填材６４を充填する領域とし、残りの領域を、鉄筋コンクリート５９を打設する領域とする。
【０１１５】
先行シールドトンネルの充填は、例えば、次のように行うことができる。先行シールドトンネルの延伸が終了すると、シールド掘進機の残置物を先行シールドトンネルの先端に残置し、シールド掘削機の回収物を当該先行シールドトンネルから一方端部１ａの発進基地２１に回収する。その際、先行シールドトンネルの先端から一方端部１ａに向かって順に先行シールドトンネルを充填してく。先行シールドトンネルの充填は、先行シールドトンネルを複数のスパンに区切り、これから充填しようとするスパンの一方端部１ａ側に隔壁を構築する。そして、当該スパンに、コンクリート５９Ｂを打設した後、切削可能充填材６４を充填する。シールド掘削機の回収物とは、例えば、カッターモータやシールドジャッキや電装品などが該当する。シールド掘進機の内、カッター部分、及び外周鋼殻部分等などのシールド掘進機の外郭をなして地中の土砂の流入を防止する機能を有する部分は、地中に残置物として残置する。
【０１１６】
図２２〜図２６においては、第一短尺シールドトンネル５４ａは、全長シールドトンネル５３ｇ及び第二短尺シールドトンネル５４ｂと重ねられる。第一短尺シールドトンネル５４ｄは、全長シールドトンネル５３ｌ及び第二短尺シールドトンネル５４ｅと重ねられる。第二短尺シールドトンネル５４ｂは、全長シールドトンネル５３ｇ及び第三短尺シールドトンネル５４ｃと重ねられる。第二短尺シールドトンネル５４ｅは、全長シールドトンネル５３ｌ及び第三短尺シールドトンネル５４ｆと重ねられる。第三短尺シールドトンネル５４ｃは、全長シールドトンネル５３ｇ及び全長シールドトンネル５３ｈと重ねられる。第三短尺シールドトンネル５４ｆは、全長シールドトンネル５３ｌ及び全長シールドトンネル５３ａと重ねられる。
【０１１７】
そして、全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）及び短尺シールドトンネル５４（５４ａ〜５４ｆ）のうち、先行シールドトンネルとなり得る全てのシールドトンネル５１について、後行シールドセグメントと重ねられる領域のセグメント又は推進管を切削可能なものとし、更に、後行シールドセグメントと重ねられる領域に切削可能充填材６４を充填するとともに外郭躯体５２が構築される残りの領域に鉄筋コンクリート５９を打設する。
【０１１８】
ところで、後工程の外郭躯体構築工程では、隣り合うシールドトンネル５１の間に凍土を造成することで、隣り合うシールドトンネル５１間に連結路５７を構築するが、隣り合うシールドトンネル５１の間隔が広くなると、凍土の造成領域が大きくなるため、安全に連結路５７を形成するために高い技術が要求されるとともに、施工コストが増大する。
【０１１９】
そこで、短尺シールドトンネル５４の両隣のシールドトンネル５１の間隔が、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔と同じ間隔になる位置までは、当該短尺シールドトンネル５４を外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸する。そして、この位置を過ぎると、短尺シールドトンネル５４を外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。これにより、隣り合うシールドトンネル間に造成する凍土の造成領域が大きくなるのを抑制して、容易かつ低コストに外郭躯体を構築することができる。但し、容易かつ低コストに外郭躯体を構築することができれば、上記の位置よりも手前から短尺シールドトンネル５４を曲げてその先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外してもよい。
【０１２０】
外郭躯体構築工程では、図３７に示すように、複数のシールドトンネル５１を連結してなる地下構造物４１の外郭躯体５２を構築する。外郭躯体５２の構築は、例えば、次のように行うことができる。
【０１２１】
図３８に示すように、隣り合うシールドトンネル５１が離間している部分では、まず、凍結工法等によりシールドトンネル５１の周囲に凍土５８を造成し、シールドトンネル５１の周囲を凍結止水する。次に、シールドトンネル５１の壁面を構成するセグメント又は推進管を取り外した後、隣り合うシールドトンネル５１間を掘削して、隣り合うシールドトンネル５１を連結する連結路５７を構築する。そして、シールドトンネル５１及び連結路５７に鉄筋コンクリート５９を打設する。鉄筋コンクリート５９の打設は、上述したように、まず鉄筋５９Ａを配設し、次にコンクリート５９Ｂを打設することにより行う。これにより、外郭躯体５２が、シールドトンネル５１と、連結路５７と、シールドトンネル５１及び連結路５７に打設された鉄筋コンクリート５９と、により構築される。なお、連結路５７は、鉄筋コンクリート５９に代えて、簡易な嵌合継手又は突合せ継手であってもよい。
【０１２２】
図３９及び図４０に示すように、隣り合う先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとが重なる部分では、先行シールドトンネルの両隣の後行シールドトンネルの間隔Ｌ１が、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔Ｌよりも広い間隔になっており、また、先行シールドトンネルに既に鉄筋コンクリート５９が打設されている。このため、後行シールドトンネルの壁面の内、先行シールドトンネルと重なる壁面を構成するセグメント又は推進管を取り外して、後行シールドトンネルに鉄筋コンクリート５９を打設する。これにより、先行シールドトンネルに打設した鉄筋コンクリート５９と後行シールドトンネルに打設した鉄筋コンクリート５９とが接続されて、外郭躯体５２が構築される。図３９及び図４０においては、全長シールドトンネル５３ａ，５３ｌの壁面の内、第三短尺シールドトンネル５４ｆと重なる壁面を構成するセグメント又は推進管を取り外して、全長シールドトンネル５３ａ，５３ｌに鉄筋コンクリート５９を打設する。これにより、第三短尺シールドトンネル５４ｆに打設した鉄筋コンクリート５９と全長シールドトンネル５３ａ及び全長シールドトンネル５３ｌに打設した鉄筋コンクリート５９とが接続されて、外郭躯体５２が構築される。
【０１２３】
図４１に示すように、先行シールドトンネルが外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に外れている部分では、先行シールドトンネルの両隣の後行シールドトンネルの間隔Ｌ１が、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔Ｌと同じ間隔になっている。このため、図３８の場合と同様に、先行シールドトンネルの両隣の後行シールドトンネルの間に、凍土を造成して連結路５７を構築し、この連結路５７にも鉄筋コンクリート５９を打設する。これにより、先行シールドトンネルの両隣の後行シールドトンネルが直接的に接続された外郭躯体５２が構築される。図４１においては、全長シールドトンネル５３ａと全長シールドトンネル５３ｌとの間に、凍土を造成して連結路５７を構築し、この連結路５７にも鉄筋コンクリート５９を打設する。これにより、全長シールドトンネル５３ａと全長シールドトンネル５３ｌとが直接的に接続された外郭躯体５２が構築される。なお、短尺シールドトンネル５４が外郭躯体予定領域５２Ａから完全に外れていない場所では、外郭躯体５２を補強する観点から、短尺シールドトンネル５４と全長シールドトンネル５３ａ及び全長シールドトンネル５３ｌとを連結してもよい。但し、短尺シールドトンネル５４が外郭躯体予定領域５２Ａから完全に外れている場所では、施工コスト低減の観点から、短尺シールドトンネル５４と全長シールドトンネル５３ａ及び全長シールドトンネル５３ｌとを連結しなくてもよい。
【０１２４】
なお、本実施形態では、他方端部１ｂに、一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地（内部空洞）が構築されていないが、他方端部１ｂにも、一方端部１ａの発進基地２１に対応する到達基地が構築されている場合には、他方端部１ｂに到達したシールド掘進機を、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて掘進してもよい。この場合、シールド掘進機を他方端部１ｂから一方端部１ａに移動する必要がなくなる。また、短尺シールドトンネル５４はシールド掘削機により他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて延伸（掘削）することができないが、全長シールドトンネル５３は他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて延伸（掘削）することが可能であるので、全長シールドトンネル５３は他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて延伸（掘削）してもよい。
【０１２５】
褄壁構築工程では、図４２に示すように、地下構造物４１の一方端部１ａに、外郭躯体５２の一方側面を封止（止水）する一方側褄壁１５を構築し、地下構造物４１の他方端部１ｂに、外郭躯体５２の他方側面を封止（止水）する他方側褄壁１６を構築する。
【０１２６】
掘削工程では、図２２〜図２７に示すように、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体５２の内周側領域の一部又は全部を掘削して地下空洞４を形成する。つまり、一方側褄壁１５及び他方側褄壁１６に挟まれた外郭躯体５２の内周側領域の一部又は全部を掘削し、掘削した土砂を排出することで、外郭躯体５２の内周側に地下空洞４を形成する。そして、掘削した土砂を、本線シールドトンネル２から排出する。
【０１２７】
以上説明したように、本実施形態では、先行シールドトンネルを延伸した後に後行シールドトンネルを延伸するが、その際に、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削して、後行シールドトンネルを延伸する。これにより、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて隣り合うシールドトンネル５１間の間隔が広くなり過ぎるのを抑制することができるとともに、外郭躯体予定領域５２Ａの断面積を一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて緩やかに小さくすることができる。
【０１２８】
また、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて隣り合うシールドトンネル５１間の間隔が広くなり過ぎるのを抑制することができるため、外郭躯体構築工程において隣り合うシールドトンネル５１間に造成する凍土の造成領域が大きくなるのを抑制することができる。これにより、容易かつ低コストに外郭躯体５２を構築することができる。
【０１２９】
また、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔が一定となるように全長シールドトンネル５３を延伸するため、外郭躯体構築工程において隣り合う全長シールドトンネル５３間に造成する凍土の造成領域が大きくなるのを抑制することができる。これにより、より容易かつ低コストに外郭躯体５２を構築することができる。
【０１３０】
ここで、先行シールドトンネルを切削するためには、後行シールドトンネルを延伸する前に、先行シールドトンネル内に切削可能充填材６４を充填しておく必要がある。一方、先行シールドトンネル内に切削可能充填材６４した後は、先行シールドトンネル内に鉄筋コンクリート５９を打設することができない。このため、後行シールドトンネルを延伸する前に、先行シールドトンネル内の切削されない領域に、鉄筋コンクリートを打設しておく必要がある。このため、先行シールドトンネルが短いほど、また、先行シールドトンネルの本数が少ないほど、施工コストを抑えることができる。
【０１３１】
この点、本実施形態では、全長シールドトンネル５３と短尺シールドトンネル５４との間では、短尺シールドトンネル５４が先行シールドトンネルとなり、全長シールドトンネル５３が後行シールドトンネルとなるため、後行シールドトンネルの延伸により切削される先行シールドトンネルを短くすることができる。このため、施工コストを抑えることができる。また、短尺シールドトンネル５４の両隣に一対の全長シールドトンネル５３が配置される場合、全長シールドトンネル５３を先行シールドトンネルとすると、切削される先行シールドトンネルが２本となるが、本実施形態では、短尺シールドトンネル５４を先行シールドトンネルとすることで、切削される先行シールドトンネルが１本で済むため、施工コストを抑えることができる。
【０１３２】
また、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外すことで、後行シールドトンネルを延伸するシールド掘進機が、先行シールドトンネルに残置されたシールド掘進機の残置物に干渉するのを防止することができる。
【０１３３】
また、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に外すことで、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に配置される他の構造物に、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａが干渉するのを防止することができる。
【０１３４】
（第四実施形態）
次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態は、基本的に第三実施形態と同様であるが、短尺シールドトンネルと全長シールドトンネルの延伸順序が逆である点、及び短尺シールドトンネルの一部が外郭躯体（外郭躯体予定領域）の内周側に外れている点のみ、第三実施形態と相違する。このため、以下では、第三実施形態と相違する事項のみを説明し、第三実施形態と同様の事項の説明を省略する。
【０１３５】
まず、地下構造物について説明する。図４３〜図４５に示すように、本実施形態に係る地下構造物６１では、第二実施形態の短尺シールドトンネル５４に対応する短尺シールドトンネル７４が複数構築されている。短尺シールドトンネル７４は、第三実施形態と同様に、全長シールドトンネル５３よりも短く、外郭躯体５２において一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて延伸されている。そして、複数の短尺シールドトンネル７４のうちの一部のシールドトンネルである外周側短尺シールドトンネル７４１は、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げられて、その先端部７４Ａが、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に外れている。一方、複数の短尺シールドトンネル７４のうちの残りのシールドトンネルである内周側短尺シールドトンネル７４２は、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に曲げられて、その先端部７４Ａが、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に外れている。
【０１３６】
具体的に説明すると、地下構造物６１は、第三実施形態の第一短尺シールドトンネル５４ｄ、第二短尺シールドトンネル５４ｂ，５４ｅ、及び第三短尺シールドトンネル５４ｃ，５４ｆと同様の、第一外周側短尺シールドトンネル７４１ｄ、第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂ，７４１ｅ、及び第三外周側短尺シールドトンネル７４１ｃ，７４１ｆを備えている。第一外周側短尺シールドトンネル７４１ｄ、第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂ，７４１ｅ、及び第三外周側短尺シールドトンネル７４１ｃ，７４１ｆは、その先端部７４Ａが、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げられて、外郭躯体５２の外周側に外れている。
【０１３７】
また、地下構造物６１は、第三実施形態の第一短尺シールドトンネル５４ａの代わりに、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａを備えている。第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、その先端部７４Ａが、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に曲げられて、外郭躯体５２の内周側に外れている。具体的には、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、第一領域Ａ１において、全長シールドトンネル５３ｇ及び第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂと重ねられており、一方端部１ａから他方端部１ｂに向けて徐々にその重なり度合いが大きくなっている。そして、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、その先端部７４Ａにおいて全長シールドトンネル５３ｇ及び第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂから外れて、更に外郭躯体５２の内周側からも完全に外れている。第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、第一領域Ａ１において外郭躯体５２の内周側に外れたのち、更に外郭躯体５２の内周側を通って、その先端が第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）まで延伸されている。
【０１３８】
次に、上述した地下構造物６１の施工方法について説明する。
【０１３９】
シールドトンネル構築工程では、第三実施形態と同様に、複数のシールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである先行シールドトンネルを延伸する先行延伸工程を行い、その後、先行シールドトンネルと隣り合うシールドトンネルである後行シールドトンネルを延伸する後行延伸工程を行う。そして、後行延伸工程では、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削して、後行シールドトンネルを延伸する。
【０１４０】
シールドトンネル構築工程では、まず、全ての全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて発進基地２１から他方端部１ｂまで延伸する。このとき、隣り合う全長シールドトンネル５３の間隔が一定となるように、全長シールドトンネル５３を延伸する。
【０１４１】
全ての全長シールドトンネル５３の延伸が終了すると、シールドトンネル構築工程では、次に、全ての短尺シールドトンネル７４（７４２ａ、７４１ｂ〜７４１ｆ）を、外郭躯体予定領域５２Ａにおいて発進基地２１から他方端部１ｂに向けて延伸する。そして、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａを、外郭躯体予定領域５２Ａから外す。
【０１４２】
具体的には、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、第一領域Ａ１の先端部近傍までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第一領域Ａ１の先端部近傍に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に曲げて、その先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側において、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａを第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）まで延伸し、第三領域Ａ３（又は、第二領域Ａ２）において、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａの延伸を終了する。
【０１４３】
第一外周側短尺シールドトンネル７４１ｄは、第一領域Ａ１の先端部近傍までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第一領域Ａ１の先端部近傍に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第一領域Ａ１の他方端部１ｂ側の端部において、第一外周側短尺シールドトンネル７４１ｄの延伸を終了する。このため、第二領域Ａ２及び第三領域Ａ３には、第一外周側短尺シールドトンネル７４１ｄが延伸されない。
【０１４４】
第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂ，７４１ｅは、第二領域Ａ２の先端部近傍までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第二領域Ａ２の先端部近傍に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第二領域Ａ２の他方端部１ｂ側の端部において、第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂ，７４１ｅの延伸を終了する。このため、第三領域Ａ３には、第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂ，７４１ｅが延伸されない。
【０１４５】
第三外周側短尺シールドトンネル７４１ｃ，７４１ｆは、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置までは外郭躯体予定領域５２Ａにおいて延伸し、第三領域Ａ３の他方端部１ｂから所定距離だけ手前の位置に到達すると、外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に曲げて、その先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａから外す。そして、第三領域Ａ３の他方端部１ｂよりも一方端部１ａ側の位置において、第三外周側短尺シールドトンネル７４１ｃ，７４１ｆの延伸を終了する。このため、他方端部１ｂには、第三外周側短尺シールドトンネル７４１ｃ，７４１ｆが延伸されない。
【０１４６】
このように、シールドトンネル構築工程では、全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を延伸した後に、短尺シールドトンネル７４（７４２ａ、７４１ｂ〜７４１ｆ）を延伸する。このため、隣り合う全長シールドトンネル５３と短尺シールドトンネル７４との間では、全長シールドトンネル５３が先行シールドトンネルとなり、短尺シールドトンネル７４が後行シールドトンネルとなる。また、隣り合う全長シールドトンネル５３の間では、先行して延伸する全長シールドトンネル５３が先行シールドトンネルとなり、後行して延伸する全長シールドトンネル５３が後行シールドトンネルとなる。同様に、隣り合う短尺シールドトンネル７４の間では、先行して延伸する短尺シールドトンネル７４が先行シールドトンネルとなり、後行して延伸する短尺シールドトンネル７４が後行シールドトンネルとなる。つまり、先行延伸工程及び後行延伸工程は、隣り合うシールドトンネル５１の間における先行及び後行の相対的なものである。このため、一つのシールドトンネル５１が、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルの何れにもなり得る。
【０１４７】
そして、互いに重なる先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルについては、後行シールドトンネルを延伸する際に、後行シールドトンネルと先行シールドトンネルとが徐々に重なるように先行シールドトンネルの一部を切削する。
【０１４８】
なお、本実施形態の変形例として、短尺シールドトンネル５４の隣り合うシールドトンネル５１を、全長シールドトンネル５３としてもよい、その場合、全長シールドトンネル５３を先行シールドトンネルとして延伸（掘削）し、その後、短尺シールドトンネル５４を後行シールドトンネルとして延伸（掘削）する際に、隣り合う先行シールドトンネルである全長シールドトンネル５３の一部を切削しながら掘削することができる。この場合、短尺シールドトンネル５４の先端部５４Ａを、外郭躯体予定領域５２Ａ内としても（外郭躯体予定領域５２Ａから外さなくても）、シールド掘削機の残置物がその後の後行シールドトンネルの延伸（掘削）において掘削不能等の障害となることはない。
【０１４９】
本実施形態では、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａが先行シールドトンネルにならないように、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａを、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａと隣り合う第二外周側短尺シールドトンネル７４１ｂよりも後行して延伸する。なお、上述したように、全長シールドトンネル５３（５３ａ〜５３ｌ）を延伸した後に、短尺シールドトンネル７４（７４２ａ、７４１ｂ〜７４１ｆ）を延伸するため、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａと隣り合う全長シールドトンネル５３ｇに対して、必ず後行シールドトンネルとなる。
【０１５０】
そして、先行シールドトンネルとなり得る全てのシールドトンネル５１について、後行シールドセグメントと重ねられる領域のセグメント又は推進管を切削可能なものとし、更に、後行シールドセグメントと重ねられる領域に切削可能充填材６４を充填するとともに外郭躯体予定領域５２Ａが構築される残りの領域に鉄筋コンクリート５９を打設する。
【０１５１】
ところで、シールドトンネル構築工程において、他方端部１ｂまで延伸されるシールドトンネル５１は全長シールドトンネル５３のみである。また、短尺シールドトンネル７４は、全ての全長シールドトンネル５３の延伸が終了した後に延伸される。このため、全ての全長シールドトンネル５３の延伸が終了すれば、短尺シールドトンネル７４の延伸が終了するのを待たなくても、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて外郭躯体５２の構築を開始することができ、更に、他方側褄壁１６の構築を開始することができ、更に、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて外郭躯体５２の内周側領域の掘削を開始することができる。そして、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａに外郭躯体５２が構築される前に、掘削工程を開始することも可能となる。
【０１５２】
一方、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に配置される第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａは、常に後行シールドトンネルとなるため、シールドトンネル構築工程においては、その内部が空洞となる。このため、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａに外郭躯体５２が構築される前に、掘削工程を開始すれば、掘削した土砂を第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａから排出することができる。
【０１５３】
そこで、本実施形態では、全ての全長シールドトンネル５３の延伸が終了すると、短尺シールドトンネル７４の延伸が終了するのを待たずに、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて外郭躯体５２の構築を開始し、更に、他方側褄壁１６の構築を開始し、更に、他方端部１ｂから一方端部１ａに向けて外郭躯体５２の内周側領域の掘削を開始する。そして、第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａに外郭躯体５２が構築されるまで、掘削工程により掘削した土砂を第一内周側短尺シールドトンネル７４２ａから排出する。
【０１５４】
このように、本実施形態では、外周側短尺シールドトンネル７４１（７４１ｂ〜７４１ｆ）の先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａの外周側に外すため、当該先端部７４Ａが、外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に配置される本線シールドトンネル２に干渉するのを防止することができる。一方、内周側短尺シールドトンネル７４２（７４２ａ）の先端部７４Ａを外郭躯体予定領域５２Ａの内周側に外すため、掘削工程において、外郭躯体５２の内周側に土砂を排出するルートを確保しにくい場合にも、内周側短尺シールドトンネル７４２から容易に土砂を排出することができる。
【０１５５】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態は、基本的に第四実施形態と同様であるが、短尺シールドトンネルの先端部が、隣り合うシールドトンネルと重なっている点のみ、第四実施形態と相違する。
【０１５６】
本実施形態の地下構造物では、短尺シールドトンネルの先端部が曲がっておらず、また、当該先端部が外郭躯体から外れていない。これにより、短尺シールドトンネルの先端部が、隣り合うシールドトンネルと重なった状態となっている。
【０１５７】
本実施形態の地下構造物の施工方法では、第四実施形態と同様に、短尺シールドトンネル５４を延伸した後に、全長シールドトンネル５３を延伸する。このため、短尺シールドトンネル５４は、全長シールドトンネル５３に対しては、必ず後行シールドトンネルとなる。そして、全長シールドトンネル５３は、他方端部１ｂまで延伸されるが、短尺シールドトンネル５４は、他方端部１ｂまで延伸されない。このため、短尺シールドトンネル５４を延伸したシールド遠心機の残置物が残置されても、全長シールドトンネル５３の延伸には影響しない。
【０１５８】
この場合、複数の短尺シールドトンネル５４間では、長い短尺シールドトンネル５４を先行シールドトンネルとし、短い短尺シールドトンネル５４を後行シールドトンネルとしてもよい。この場合であっても、先行シールドトンネルである短尺シールドトンネル５４を延伸したシールド遠心機の残置物が残置されても、後行シールドトンネルである全長シールドトンネル５３の延伸には影響しない。
【０１５９】
このように、本実施形態では、全長シールドトンネル５３を先に延伸することで、短尺シールドトンネル５４を延伸するシールド掘進機が、全長シールドトンネル５３に残置されたシールド掘進機の残置物に干渉するのを防止することができる。
【０１６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【０１６１】
例えば、上記実施形態では、シールドトンネル構築工程において、全長シールドトンネルを、一方端部から他方端部に向けて延伸するものとして説明したが、シールドトンネル構築工程では、前述したとおり、他方端部に発進基地を構築する等して、全長シールドトンネルを、外郭躯体予定領域の他方端部から一方端部に向けて延伸するものとしてもよい。この地下構造物の施工方法では、全長シールドトンネルを、短尺シールドトンネルとは反対に、地下構造物予定領域の他方端部から一方端部に向けて延伸するため、全長シールドトンネルの施工と短尺シールドトンネルの施工とを独立して行うことができる。これによりシールドトンネル構築工程の作業効率を向上することができる。
【０１６２】
また、第一〜第三の実施形態では、先に全長シールドトンネルを延伸してから、その後、短尺シールドトンネルを延伸するものとして説明したが、先に短尺シールドトンネルを延伸してから、その後、全長シールドトンネルを延伸するものとしてもよい。
【０１６３】
また、第一〜第四実施形態では、全ての短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域（外郭躯体）から外すものとして説明したが、一部又は全部の短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外さないものとしてもよい。つまり、シールドトンネル構築工程において、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を外郭躯体予定領域から外せばよい。第一実施形態においては、シールドトンネル構築工程において、少なくとも一本の短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の外周側に外せばよい。第二実施形態においては、シールドトンネル構築工程において、複数の短尺シールドトンネルのうちの一部のシールドトンネルである外周側短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の外周側に外し、複数の短尺シールドトンネルのうちの残りの少なくとも一本のシールドトンネルである内周側短尺シールドトンネルの先端部を、外郭躯体予定領域の内周側に外せばよい。これらの場合、短尺シールドトンネルの先端付近では、短尺シールドトンネルが無くなることによる全長シールドトンネルの間隔調整が必要となるが、このような場合であっても、上記実施形態と同様に、外郭躯体予定領域（外郭躯体）の断面積を一方端部から他方端部に向けて小さくすることができる。
【０１６４】
また、第一〜第三の実施形態では、全ての全長シールドトンネルの延伸が終了した後に、短尺シールドトンネルを延伸するものとして説明したが、一部又は全部の全長シールドトンネルの延伸が終了する前に、短尺シールドトンネルを延伸してもよい。
【０１６５】
また、上記実施形態では、シールドトンネルの断面形状、シールドトンネル、全長シールドトンネル及び短尺シールドトンネルの本数、外郭躯体を分ける領域の数等を具体的に特定して説明したが、これらは特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１６６】
１…地下構造物、１ａ…一方端部、１ｂ…他方端部、２…本線シールドトンネル、３…支線シールドトンネル、４…地下空洞、１１…シールドトンネル、１２…外郭躯体、１２Ａ…外郭躯体予定領域、１３（１３ａ〜１３ｌ）…全長シールドトンネル、１４…短尺シールドトンネル、１４Ａ…先端部、１４ａ，１４ｄ…第一短尺シールドトンネル、１４ｂ，１４ｅ…第二短尺シールドトンネル、１４ｃ，１４ｆ…第三短尺シールドトンネル、１５…一方側褄壁、１６…他方側褄壁、１７…連結路、１８…凍土、１９…鉄筋コンクリート、２０…補強部、２１…発進基地、２２…発進坑口、２３…円周シールド、３１…地下構造物、３４…短尺シールドトンネル、３４Ａ…先端部、３４１…外周側短尺シールドトンネル、３４１ｂ，３４１ｅ…第二外周側短尺シールドトンネル、３４１ｃ，３４１ｆ…第三外周側短尺シールドトンネル、３４１ｄ…第一外周側短尺シールドトンネル、３４２…内周側短尺シールドトンネル、３４２ａ…第一内周側短尺シールドトンネル、４１…地下構造物、５１…シールドトンネル、５２…外郭躯体、５２Ａ…外郭躯体予定領域、５３（５３ａ〜５３ｌ）…全長シールドトンネル、５４…短尺シールドトンネル、５４Ａ…先端部、５４ａ，５４ｄ…第一短尺シールドトンネル、５４ｂ，５４ｅ…第二短尺シールドトンネル、５４ｃ，５４ｆ…第三短尺シールドトンネル、５７…連結路、５８…凍土、５９…鉄筋コンクリート、５９Ａ…鉄筋、５９Ｂ…コンクリート、６１…地下構造物、６４…切削可能充填材、７４…短尺シールドトンネル、７４Ａ…先端部、７４１…外周側短尺シールドトンネル、７４１ｂ，７４１ｅ…第二外周側短尺シールドトンネル、７４１ｃ，７４１ｆ…第三外周側短尺シールドトンネル、７４１ｄ…第一外周側短尺シールドトンネル、７４２…内周側短尺シールドトンネル、７４２ａ…第一内周側短尺シールドトンネル、Ａ１…第一領域、Ａ２…第二領域、Ａ３…第三領域。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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