(57)【要約】【課題】土圧に対する耐力を高めることが可能な多角形状の大断面トンネルを、短工期で構築する。【解決手段】外殻構成要素２（２Ａ〜２Ｈ）を複数接合して外殻部３を構築し、この外殻部３の内側に存在する土砂を掘削により除去することで構築される大断面トンネル１であって、外殻部３は、その断面形状が六角形以上の多角形となるように構築されており、外殻構成要素２は、その断面形状が多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする。【選択図】図１
2011179305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻構成要素を複数接合して外殻部を構築し、前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去することで構築される大断面トンネルであって、
前記外殻部は、その断面形状が六角形以上の多角形となるように構築され、
前記外殻構成要素は、その断面形状が前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする大断面トンネル。
【請求項２】
前記外殻部の断面形状は正多角形であることを特徴とする請求項１に記載の大断面トンネル。
【請求項３】
前記外殻構成要素は、前記正多角形における隅角部同士の中央で辺を切断した屈曲形状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の大断面トンネル。
【請求項４】
前記外殻部は、断面形状が矩形状とされた他の外殻構成要素を、前記外殻構成要素同士の間に設けることで構築されることを特徴とする請求項１に記載の大断面トンネル。
【請求項５】
前記外殻構成要素は、鋼製セグメントによって作製されたシールドトンネル内に鉄筋を配し、コンクリートを打設することで形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の大断面トンネル。
【請求項６】
外殻構成要素を複数接合した外殻部を構築し、前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去することで構築される大断面トンネルの構築方法であって、
前記外殻構成要素を形成するとともに隣り合う前記外殻構成要素同士を接合することで、断面形状が六角形以上の多角形となる外殻部を構築する外殻部構築工程と、
前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去する土砂除去工程と
を備え、
前記外殻構成要素は、
その断面形状が、前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする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、小断面の外殻構築要素を複数接合することで構築される大断面トンネル、及び、この大断面トンネルを構築する構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小断面の外殻構築要素を複数形成し、隣り合う外殻構築要素同士を接合することで大断面トンネルを構築する技術が知られている。例えば特許文献１には、図１９（ａ）に示すように、矩形状の外殻構築要素５１ａを複数接合して構築された矩形状の大断面トンネル５１が示されている。この矩形状大断面トンネル５１では、作用土圧に対する支点間距離が長くなってしまうため、各辺に生じる断面力が大きくなる。従って、必要な耐力を得るためには壁圧を厚くしなければならない。
【０００３】
また、特許文献２には、図１９（ｂ）に示すように、断面形状を円形状に近似した多角形状にすることで、土圧に対する耐力を高めた大断面トンネル５２が開示されている。この大断面トンネル５２は、略台形状の外殻構築要素５２ａを円周に沿って形成するとともに隣り合う外殻構築要素５２ａ同士を接合することで構築される。そして、図１９（ｃ）に示すように、上底部分及び下底部分を長くした外殻構築要素５３ａを用いると、八角形状の大断面トンネル５３が構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６７１８６号公報
【特許文献２】特開平７−２９３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の多角形状の大断面トンネル５２，５３は、各辺に生じる断面力を小さくすることはできるが、台形状の外殻構築要素同士５２ａ，５３ａを接合したものであるので、隣り合う外殻構築要素同士５２ａ，５３ａ同士を側部の傾斜面で接合しなければならず、この接合部が断面力の大きくなる隅角部に位置するため、接合部の構造を重厚にする必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、施工が容易で土圧に対する耐力を高めることが可能な大断面トンネルを構築することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明の大断面トンネルは、
外殻構成要素を複数接合して外殻部を構築し、前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去することで構築される大断面トンネルであって、
前記外殻部は、その断面形状が六角形以上の多角形となるように構築され、
前記外殻構成要素は、その断面形状が前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、矩形状の大断面トンネルに対し、作用土圧に対する支点間距離が短くなるため、各辺に生じる断面力を小さくできる。これにより、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。また、大断面トンネルの外殻部を構成する複数の外殻構成要素が多角形の隅角部を含んだ山形の屈曲形状に構成され、外殻構成要素同士の接合部が辺の途中に位置する。この接合部は、辺に対してほぼ垂直面として設けられるので、略台形状の外殻構築要素を用いた大断面トンネルに比べて、外殻構成要素同士を接合する際の施工が容易になる。また、厚さ方向のずれに対して対応が容易になるし、誤差の吸収も容易である。加えて、断面力の大きくなる外殻部の隅角部には接合部が設けられず一連に形成されるので、土圧に対して有利な構造となる。
【０００９】
また、本発明において、外殻部の断面形状を正多角形とすれば、円形に近い形状となるので、土圧に対してより有利な構造とすることができる。また、１つのシールドマシンを繰り返し使用することもできる。
【００１０】
また、本発明において、外殻構成要素を、正多角形における隅角部同士の中央で辺を切断した屈曲形状とすれば、各外殻構成要素の断面形状を揃えることができる。
【００１１】
また、本発明において、断面形状が矩形状とされた他の外殻構成要素を、断面形状が屈曲形状とされた外殻構成要素同士の間に設けて外殻部を構築すれば、より大きな大断面トンネルを容易に構築できる。
【００１２】
また、本発明において、鋼製セグメントを組み立ててシールドトンネルを作製するようにすれば、取扱いの容易な軽量の鋼製セグメントを組み立ててシールドトンネルを作製できるので、作業性が向上する。また、このシールドトンネル内に鉄筋を配し、コンクリートを打設することにより、外殻構成要素を形成するようにすれば、外殻と内部で鋼殻とＲＣとの複合構造となるため高い強度と耐久性とが得られる。
【００１３】
また、前記目的を達成するため本発明は、
外殻構成要素を複数接合した外殻部を構築し、前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去することで構築される大断面トンネルの構築方法であって、
前記外殻構成要素を形成するとともに隣り合う前記外殻構成要素同士を接合することで、断面形状が六角形以上の多角形となる外殻部を構築する外殻部構築工程と、
前記外殻部の内側に存在する土砂を掘削により除去する土砂除去工程と
を備え、
前記外殻構成要素は、
その断面形状が、前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明でも、矩形状の大断面トンネルに比べて、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。また、大断面トンネルの外殻部を構成する複数の外殻構成要素が、多角形の隅角部を含んだ山形の屈曲形状に構成される。このため、略台形状の外殻構築要素を用いた大断面トンネルに比べて、外殻構成要素同士を接合する際の施工が容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、施工が容易となり、土圧に対する耐力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】大断面トンネルを説明する図である。
【図２】（ａ）は外殻構成要素の構造を説明する図、（ｂ）は図１におけるＸ部分の拡大図である。
【図３】外殻構成要素の形成順序を模式的に説明する図である。
【図４】シールドマシンの正面図である。
【図５】（ａ）は立坑を形成した状態を説明する図、（ｂ）は立坑における作業床部分の拡大図である。
【図６】支持フレームに支持された状態のシールドマシンをカッター側から見た図である。
【図７】柱を立てた状態の第１シールドトンネルを説明する図である。
【図８】掘進中のシールドマシンを説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、立坑内でシールドマシンを反転させる手順の説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、立坑内でシールドマシンを反転させる手順の説明図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、立坑内でシールドマシンの姿勢を変化させる場合の手順の説明図である。
【図１２】柱を立てた状態の第２シールドトンネルを説明する図である。
【図１３】（ａ）は第２シールドトンネルの形成を説明する図、（ｂ）は第１シールドトンネルに対するコンクリートの打設を説明する図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、第２シールドトンネルにコンクリートを打設する際の手順の説明図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、柱を立てた状態の第３シールドトンネルから第６シールドトンネルを説明する図である。
【図１６】（ａ），（ｂ）は、柱を立てた状態の第７シールドトンネル及び第８シールドトンネルを説明する図である。
【図１７】（ａ）は外殻部内の土砂を上から１／３程度掘削した状態を説明する図、（ｂ）は外殻部内の土砂を除去した状態を説明する図である。
【図１８】変形例の大断面トンネルを説明する図である。
【図１９】従来技術を説明する図であり、（ａ）は矩形状の大断面トンネルを説明する図、（ｂ）は断面形状を円形状に近似した多角形状の大断面トンネルを説明する図、（ｃ）は台形状構成要素で構築された八角形状の大断面トンネルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の大断面トンネル１は、正八角形状の断面形状を有しており、天井部１Ｕと底部１Ｄとが水平方向に設けられ、左側部１Ｌと右側部１Ｒが鉛直方向に設けられる。そして、天井部１Ｕと左右両側部１Ｌ，１Ｒとの間に設けられる部分、すなわち左上部及び右上部は、水平方向に対して４５度傾いた状態で設けられる。同様に、底部１Ｄと左右両側部１Ｌ，１Ｒとの間に設けられる部分、すなわち左下部及び右下部もまた、水平方向に対して４５度傾いた状態で設けられる。
【００１９】
この大断面トンネル１の最大幅Ｗ及び最大高さＨは例えば２８ｍである。この大断面トンネル１は、くの字形状に屈曲した小断面の外殻構成要素２を複数形成するとともに、隣り合う外殻構成要素２同士を接合することで外殻部３を構築し、その後、外殻部３内の土砂を掘削により除去することで完成する。
【００２０】
この実施形態における各外殻構成要素２は、正八角形の各辺を、隅角部同士の中央の位置で切断した形状をしている。すなわち、各辺を、この辺の長さＬの半分（Ｌ／２）の位置で、辺と直交する方向に切断した形状をしている。従って、図２（ａ）に示すように、各外殻構成要素２は、隅角部を含んだくの字形状となり、その内角ＶＡは１３５度になる。また、本実施形態における外殻構成要素２の厚さＤは、２ｍ程度である。そして、この外殻構成要素２を８個接合することで、断面が正八角形状の外殻部３が構築される。
【００２１】
また、この外殻構成要素２は、複数の鋼製セグメント４を中空枠状に組み立てることで作製されたシールドトンネル５内に鉄筋６を配し、コンクリート７を打設することで形成される。手順については後述するが、このような構成を採ることで、取扱いの容易な小型の鋼製セグメント４でシールドトンネル５を作製でき、作業性が向上する。さらに、シールドトンネル５内に鉄筋６を建て込んでコンクリート７を打設するので、外殻構成要素２の内部が鋼殻とＲＣの複合構造となって十分な強度を確保できる。加えて、図２（ｂ）に例示するように、隣り合う外殻構成要素２同士の接合部分についても、鋼殻とＲＣの複合構造にしているため十分な強度を確保できる。なお、接合の手順については後述する。
【００２２】
この大断面トンネル１では、複数の外殻構成要素２を接合して断面が正八角形状の外殻部３を構成しており、外殻構成要素２同士の接合部が多角形の辺の途中に位置している。この接合部は、辺に対して垂直面として設けられるので、略台形状の外殻構築要素５２ａ，５３ａを用いた大断面トンネル５２，５３に比べて、外殻構成要素２同士を接合する際の施工が容易になる。加えて、断面力が大きくなる外殻部３の隅角部には接合部が設けられず一連に形成されるので、土圧に対して有利な構造となる。また、矩形状の大断面トンネル５１に対し、作用土圧に対する支点間距離が短くなるため、各辺に生じる断面力を小さくできる。これにより、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。
【００２３】
この大断面トンネル１を構築するに際しては、まず、断面形状が正八角形の外殻部３を構築する。この場合、例えば図３に示すように、各外殻構成要素２に対応する複数のシールドトンネル５を、断面方向において正八角形状に並ぶ状態に形成する。すなわち、一対の立坑の間をシールドマシンで掘進し、このシールドマシンによって小断面のシールドトンネル５を形成する。そして、角度及び位置を適宜変更してシールドマシンによる掘進を繰り返し行うことで、同じ断面形状とされた複数のシールドトンネル５を正八角形状に並べた状態に形成する。
【００２４】
便宜上、以下の説明では、最初の掘進によって形成されるシールドトンネル５を第１シールドトンネル５Ａといい、２回目の掘進によって形成されるシールドトンネル５を第２シールドトンネル５Ｂという。従って、この大断面トンネル１では、第１シールドトンネル５Ａから第８シールドトンネル５Ｈまでの８個のシールドトンネル５Ａ〜５Ｈが形成される。
【００２５】
なお、図２（ａ）で説明したように、形成された各シールドトンネル５Ａ〜５Ｈには、順次鉄筋６が建て込まれコンクリート７が打設される。これにより、図１に示すように、第１シールドトンネル５Ａに対応する第１外殻構成要素２Ａから第８シールドトンネル５Ｈに対応する第８外殻構成要素２Ｈが形成され、各外殻構成要素２Ａ〜２Ｈによって外殻部３が構築される。
【００２６】
外殻部３を構築したならば、この外殻部３の内側にある土砂を油圧ショベル等の掘削機械によって取り除く。これにより、大断面トンネル１の構築が完了する。
【００２７】
以下、大断面トンネル１の構築について詳細に説明する。
【００２８】
まず、この大断面トンネル１を構築するためのシールドマシンの一例について説明する。図４は、本実施形態のシールドマシン１１の正面図であり、への字状の外殻構成要素２を掘削できるように構成されている。
【００２９】
スキンプレート１２は、シールドマシン１１の外殻部分を構成する鉄板製の筒状部分であり、正面側から見てへの字状に屈曲している。このスキンプレート１２は、前胴部１２Ａと後胴部１２Ｂとに分割されており、前胴部１２Ａは後胴部１２Ｂに対して上下方向に首振り可能な状態で取り付けられている。カッター１３は、スキンプレート１２の前面に並んだ状態で配設されている。本実施形態のカッター１３は、１つの円形カッター１３ａと４つの矩形カッター１３ｂとから構成されている。そして、中央に位置するくの字の隅角部には円形カッター１３ａを配置し、この円形カッター１３ａの両側には矩形カッター１３ｂを２つずつ並べた状態で配置している。これらの矩形カッター１３ｂは回転軸が揺動可能に構成されている。そして、回転軸を揺動させつつ矩形カッター１３ｂを回転させることで、地盤Ｇを矩形断面となるように掘削する。
【００３０】
掘削された土砂は、カッター背面に設置されたスクリューコンベアによって掘削方向の後方へと送り出される。送り出された土砂は、例えば、ノンタックホース等を通じて土砂搬出設備３５（図７等を参照）に送られる。マシン後方では、エレクターを使用して鋼製セグメント４を組み立てる。シールドマシン１１は、組み立てられた既設の鋼製セグメント４から反力を得て、シールドジャッキにより前方に推進する。
【００３１】
次に、大断面トンネル１の構築手順について説明する。
【００３２】
大断面トンネル１を構築するに際し、まず図５（ａ）に示すように、第１立坑２１と第２立坑２２とからなる一対の立坑２１，２２を地盤Ｇに形成する。なお、最初に発進する側の立坑（第１立坑２１）が形成されていれば、他方の立坑（第２立坑２２）は、第１立坑２１から発進したシールドマシン１１が到達するまでに形成されていればよい。本実施形態において、第１立坑２１から第２立坑２２までの掘進距離は２００ｍ程度である。
【００３３】
各立坑２１，２２には複数段の作業床２３を設ける。本実施形態では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、４段の作業床２３を設けている。これらの作業床２３は、シールドマシン１１の発進や到達時において、シールドマシン１１を支えたり、鋼製セグメント４の置き場になったりする。また、これらの作業床２３には、可動式作業床２４が設けられている。可動式作業床２４は、ジャッキによって上下方向に移動したり、ターンテーブルのように水平方向に回転したりする部分であり、シールドマシン１１の向きを変える場合に用いられる。本実施形態の可動式作業床２４は、大断面トンネル１に対して左右１つずつ配置されている。そして、図５（ｂ）に示すように、２段目と３段目の作業床２３には、各可動式作業床２４が通過可能な開口部が設けられている。
【００３４】
各立坑２１，２２に作業床２３を設けたならば、第１立坑２１内にシールドマシン１１を配置する。例えば、図３の第１シールドトンネル５Ａを形成する位置にシールドマシン１１をセットする。この場合、図６に示すように、シールドマシン１１を支持フレーム２５によって固定するとともに、支持フレーム２５をジャッキ２６ａ，２６ｂによって支え、シールドマシン１１を所望の位置に配置する。この支持フレーム２５は、シールドマシン１１を立坑２１，２２内で移動させたり回転させたりする際に、シールドマシン１１を外側から支持する枠体である。支持フレーム２５の内側下部には、シールドマシン１１を支える複数のジャッキ２５ａが設けられている。そして、これらのジャッキ２５ａによってもシールドマシン１１の位置を調整できる。
【００３５】
シールドマシン１１を発進させたならば、掘削された箇所に鋼製セグメント４を組み立て、第１シールドトンネル５Ａを形成する。すなわち、エレクター１６で鋼製セグメント４を把持して所定の位置に設置し、隣り合う鋼製セグメント４同士をボルト等でつなぎ合わせて、第１シールドトンネル５Ａを形成する。
【００３６】
そして、全周に亘って鋼製セグメント４を設置したならば、図７に示すように、トンネル内部に複数の柱８を立て、土圧に対する耐力を持たせている。
【００３７】
本実施形態では、図７における右端部の区域を安全通路３１として用い、右から２番目の区域を材料搬入用の区域３２とし、左端部の区域を土砂搬出用の区域３３とする。そして、材料搬入用の区域３２にはセグメント搬送装置３４を設置し、土砂搬出用の区域３３には土砂搬出設備３５を設置している。以後は、シールドマシン１１による掘削と鋼製セグメント４の組み立てが行われる。これにより、図８に示すように、第１シールドトンネル５Ａが第２立抗２２へ向けて次第に形成される。なお、図示は省略したが、第１シールドトンネル５Ａの外側には、この第１シールドトンネル５Ａを囲むように裏込材が充填される。
【００３８】
第２立坑２２にシールドマシン１１が到達したならば、第２立坑２２の内部でシールドマシン１１を反転させる。以下、反転させる手順について説明する。
【００３９】
図９（ａ）に示すように、第２立坑２２にシールドマシン１１が到達したならば、シールドマシン１１を支持フレーム２５で支持する。この状態で、ボールスライダー４４を設置した場所まで水平方向へ移動させる。これにより、図９（ｂ）に示すような状態になる。
【００４０】
ボールスライダー４４上にあるシールドマシン１１を、支持フレーム２５で支持した状態で水平方向に１８０度回転させる。これにより、図９（ｃ）に示すような状態になる。すなわち、第２立坑２２から第１立坑２１へ向けて進行可能な向きにする。その後、シールドマシン１１を発進させて、第２シールドトンネル５Ｂを形成する。
【００４１】
図１０（ａ）に示すように、第３シールドトンネル５Ｃを形成したシールドマシン１１が第２立坑２２に到達したならば、シールドマシン１１を支持フレーム２５で支持する。
【００４２】
シールドマシン１１を支持フレーム２５で支持した状態で可動式作業床２４をボールスライダー４４の上端部までジャッキアップする。次に、シールドマシン１１を支持フレーム２５で支持した状態でボールスライダー４４を設置した場所まで水平移動させた後、このシールドマシン１１を水平方向に１８０度回転させる。これにより、図１０（ｂ）に示すような状態になる。
【００４３】
１８０度の回転後、シールドマシン１１を支持フレーム２５で支持した状態で水平方向へ移動し、図中左側に位置するもう一方の可動式作業床２４の上に配置する。そして、この状態で可動式作業床２４をジャッキダウンして、第４シールドトンネル５Ｄに対応する掘削箇所に移動する。これにより、図１０（ｃ）に示すような状態になる。すなわち、シールドマシン１１は、第２立坑２２から第１立坑２１へ向けて進行可能な向きになる。
【００４４】
次に、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照し、立坑内でシールドマシン１１の姿勢を変化させる場合の手順について説明する。この場合、例えばシールドマシン１１を支持フレーム２５で支持した状態で、支持フレーム２５の下部に回転軸受２７ａを設置する。これにより、図１１（ａ）に示すような状態となる。次に可動式作業床２４及びジャッキ２６をジャッキダウンして、回転軸受２７ａに回転軸２７を嵌め合わせる。これにより、図１１（ｂ）に示すような状態となる。その状態から可動式作業床２４をさらにジャッキダウンさせることにより、回転軸２７を中心にして支持フレーム２５を鉛直面内で図中反時計回りに回転させる。これにより、図１１（ｃ）に示すような状態となる。このような方法でシールドマシン１１の姿勢を変化させることが可能となる。
【００４５】
以上の反転作業時や姿勢変化の作業時において、支持フレーム２５はシールドマシン１１を支持しているが、さらにシールドマシン１１の発進、到達架台としても用いられている。このため、支持フレーム２５を用いると、比較的簡単な構成で作業性を高めることができる。
【００４６】
前述した図９（ｃ）に示す状態で、第２立坑２２から第１立坑２１へ向けてシールドマシン１１を発進させ、鋼製セグメント４を組み立てると、図１２に示す第２シールドトンネル５Ｂが形成される。本実施形態では、図１２における左端部の区域を安全通路３１として用い、左から２番目の区域を材料搬入用の区域３２とし、右端部から２番目の区域を土砂搬出用の区域３３とする。そして、材料搬入用の区域３２にはセグメント搬送装置３４を設置し、土砂搬出用の区域３３には土砂搬出設備３５を設置している。
【００４７】
また、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、この第２シールドトンネル５Ｂを形成している際に、第１シールドトンネル５Ａに鉄筋６を建て込んでコンクリート７を打設する。鉄筋６の建て込みとコンクリート７の充填は、所定距離毎に繰り返し行う。例えば、５０ｍ毎に８回繰り返して行う。
【００４８】
このように、新たなシールドトンネルの形成と既設のシールドトンネルへのコンクリート打設とを同じ向きで行う場合、一方の立坑（上記の例では第２立坑２２）を専ら鋼製セグメント４の置き場や掘削土砂の搬出に使用でき、他方の立坑（同じく第１立坑２１）を専ら鉄筋６やコンクリート配管３６の置き場に使用できるため、各立坑２１，２２内のスペースを有効活用できる。また、１本目のトンネルを材料運搬用トンネルとして用いる場合、一方の立坑を専ら材料取り込み立坑として施工することができる。地上に制約がある場合などに有効である。
【００４９】
第２シールドトンネル５Ｂが第１立坑２１まで形成されると、シールドマシン１１が反転されて第３シールドトンネル５Ｃの形成が開始される。第３シールドトンネル５Ｃの形成と並行して、第２シールドトンネル５Ｂには鉄筋６が建て込まれコンクリート７が打設される。
【００５０】
このとき、第２シールドトンネル５Ｂと第１シールドトンネル５Ａとが鉄筋６で接続された状態でコンクリート７の打設が行われる。以下、この点について説明する。
【００５１】
まず、図１４（ａ）に示すように、第２シールドトンネル５Ｂと第１シールドトンネル５Ａとの接合部分の周囲に地盤改良剤４１を注入して地盤Ｇを固める。地盤改良剤４１の注入は、第２シールドトンネル５Ｂ側の注入孔にロッドを差し込んで行う。地盤改良剤４１の注入効果を確認したならば、第２シールドトンネル５Ｂを構成する鋼殻のうち、第１シールドトンネル５Ａ側の側端部を切除する。そして、第１シールドトンネル５Ａとの間に存在する裏込材を、図１４（ｂ）にハッチングで示す範囲Ｙにわたってはつり、第１シールドトンネル５Ａ側のスキンプレートを露出させる。裏込材のはつりが終わったら、図１４（ｃ）に示すように、第２シールドトンネル５Ｂと第１シールドトンネル５Ａの間の天井や床面に止水鉄板４２を溶接する。止水鉄板４２の溶接後、止水鉄板４２における背面側の空隙にグラウト材を充填する。
【００５２】
グラウト材を注入したならば、図１４（ｄ）に示すように、第１シールドトンネル５Ａにおける、第２シールドトンネル５Ｂ側の側端部を切除してコンクリート面（打継面）を露出させる。そして、露出させたコンクリート面を目荒らしする。例えば、チッピングによって細かな凹凸を形成する。次に、図１４（ｅ）に示すように、第１シールドトンネル５Ａ内に建て込まれた鉄筋６に仕込まれた継ぎ手金物４３により、第１シールドトンネル５Ａ内に建て込まれた鉄筋６と第２シールドトンネル５Ｂ内に建て込んだ鉄筋６とを接続する。その後、図１４（ｆ）に示すように、鉄筋６が接続された状態で第２シールドトンネル５Ｂ内にコンクリート７を打設する。
【００５３】
以上の手順でコンクリート７を打設することにより、第１シールドトンネル５Ａに対応する第１外殻構成要素２Ａと、第２シールドトンネル５Ｂに対応する第２外殻構成要素２Ｂの接合が完了する。ここで、第１外殻構成要素２Ａと第２外殻構成要素２Ｂとの接合部は、外殻部３の辺に対してほぼ垂直な面で構成されている。このため、鋼殻の切除や鉄筋６の接続が、略台形状の外殻構築要素５２ａ，５３ａを用いた大断面トンネル５２，５３に比べて容易に行える。また、厚さ方向のずれに対して対応が容易になるし、誤差の吸収も容易であるので、シールド掘進の精度に余裕を持たせることができる。さらに、第１外殻構成要素２Ａと第２外殻構成要素２Ｂとの接合部分において、外殻と内部で鋼殻とＲＣとの複合構造となり、この複合構造が辺の方向へ連続して形成される。その結果、これらの外殻構成要素２Ａ，２Ｂの接合部分において十分な耐力が得られる。
【００５４】
以後は、同様の手順で第３外殻構成要素２Ｃから第８外殻構成要素２Ｈまで形成するが、対応するシールドトンネル５Ｃ〜５Ｈを形成する際に、そのシールドトンネル５Ｃ〜５Ｈにおける一部の区域を、安全通路３１、材料搬入用の区域３２、土砂搬出用の区域３３として用いている。例えば、第３シールドトンネル５Ｃ及び第４シールドトンネル５Ｄでは、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、最下端の区域を材料搬入用の区域３２とし、下から２番目の区域を土砂搬出用の区域３３とし、上から２番目の区域を安全通路３１としている。また、第５シールドトンネル５Ｅ及び第６シールドトンネル５Ｆでは、図１５（ｃ），（ｄ）に示すように、下から２番目の区域を材料搬入用の区域３２とし、真中の区域を土砂搬出用の区域３３とし、上から２番目の区域を安全通路３１としている。さらに、第７シールドトンネル５Ｇ及び第８シールドトンネル５Ｈでは、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、下側に位置する３つの区域を、安全通路３１、材料搬入用の区域３２、及び土砂搬出用の区域３３としている。
【００５５】
これらのシールドトンネル５Ｃ〜５Ｈ（図１５，図１６参照）、第１シールドトンネル５Ａ（図７参照）、及び第２シールドトンネル５Ｂ（図１２参照）の何れも、材料搬入用の区域３２は、内面に水平な空間を確保できる区域に定められている。これは、鋼製セグメント４等の重量物をセグメント搬送装置３４で運搬することに起因する。すなわち、セグメント搬送装置３４を進行方向の左右側に傾けて設置してしまうと、セグメント搬送装置３４の走行が不安定になってしまう。これを防止するために、本実施形態では、材料搬入用の区域３２を、内面に水平な空間を確保できる区域に定めている。
【００５６】
上述の手順で第１外殻構成要素２Ａから第８外殻構成要素２Ｈまで形成し、外殻部３を構築したならば、図１７（ａ）に示すように、外殻部３内の土砂を上側から順に油圧ショベル等の掘削機械によって取り除く。そして、外殻部３内の土砂を全部除去すると、図１７（ｂ）に示すように、大断面トンネル１の構築が完了する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の構築方法では、断面形状が同じ複数の外殻構成要素２Ａ〜２Ｈを形成して大断面トンネル１の外殻部３を構築しているので、１つのシールドマシン１１で大断面トンネル１を構築することができ、経済的である。また、１つのシールドマシン１１を繰り返し使用した際に、シールドマシン１１の立坑２１，２２内での反転作業が容易になる。また、掘進が完了したシールドトンネル５から、順次、鉄筋６の建て込みとコンクリート７の打設が行われるので、地盤Ｇの緩みに起因する不具合を抑制できる。また、隣り合う外殻構成要素２は、鉄筋６同士を継ぎ手金物４３で接続し、コンクリート接続面はチッピングによる凹凸によって一体化を図れるため、接続部の構造は通常のＲＣ断面と同じ耐力を有する。
【００５８】
ところで、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、図１８に示す大断面トンネル１´は、断面形状が矩形状となる外殻構成要素２´を、外殻構成要素２Ａ〜２Ｈ同士の間に設けている。このように構成すると、より大きな断面形状の大断面トンネル１´を容易に構築することができる。
【００６０】
また、前述の実施形態では、外殻部３が正八角形をしており、各外殻構成要素２Ａ〜２Ｈが正八角形における隅角部同士の中央で辺を切断した屈曲形状をしていたが、この構成に限定されない。
【００６１】
まず、外殻部３に関し、６角形や１２角形であってもよいし、２０角形であってもよい。要するに６角形以上の多角形であればよい。これにより、矩形状の大断面トンネル５１に比べて、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。また、外殻部３は、正多角形でなくてもよいが、円形に近い方が、より部材に発生する断面力を低減させることができる。また、各外殻構成要素２同士を隅角部同士の中間で切断した形状としているので、略台形状の外殻構築要素５２ａ，５３ａを用いた大断面トンネル５２，５３に比べて、外殻構成要素同士５２ａ，５３ａを接合する際の施工が容易になる。
【００６２】
外殻構成要素２に関し、前述の実施形態では隅角部同士の中央で辺を切断したが、それ以外の位置で辺を切断してもよい。なお、前述の実施形態のように、外殻部３を６角形以上の正多角形状とし、各外殻構成要素２を隅角部同士の中央で辺を切断した形状にすれば、１つのシールドマシン１１の往復によって大断面トンネル１を構築できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  大断面トンネル（１Ｕ  天井部，１Ｄ  底部，１Ｌ  左側部，１Ｒ  右側部）
２  外殻構成要素（２Ａ  第１外殻構成要素〜２Ｈ  第８外殻構成要素）
３  外殻部
４  鋼製セグメント
５  シールドトンネル（５Ａ  第１シールドトンネル〜５Ｈ  第８シールドトンネル）
６  鉄筋
７  コンクリート
８  柱
１１  シールドマシン
１２  スキンプレート（１２Ａ  前胴部，１２Ｂ  後胴部）
１３  カッター（１３ａ  円形カッター，１３ｂ  矩形カッター）
２１  第１立坑
２２  第２立坑
２３  作業床
２４  可動式作業床
２５  支持フレーム
２６  ジャッキ
２７  回転軸（２７ａ  回転軸受）
３１  安全通路
３２  材料搬入用の区域
３３  土砂搬出用の区域
３４  セグメント搬送装置
３５  土砂搬出設備
３６  コンクリート配管
４１  地盤改良剤
４２  止水鉄板
４３  継ぎ手金物
４４  ボールスライダー
【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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