(57)【要約】【課題】シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する工法において、後行トンネルの掘進によっても先行トンネルの外径にひび割れなどが生じない結合構造を提供する。【解決手段】シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径のシールドトンネル間を連結して大口径の地下空間を構築する工法において、外側面には外側殻部１２を取り付けて構成した接合用セグメント１を使用する。上記の接合用セグメント１のスキンプレートの外側の外側殻部１２の切削されるコンクリートを後行トンネルの外径の内部に位置するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合に用いるセグメントであって、
セグメント部と、その外側面に突設した外側殻部を備え、
その外側殻部は、トンネル軸方向に平行な平行外リブと、軸方向を横断する方向の横断外リブで包囲してなる充填材収納部を形成してあり、
横断外リブは、後行するトンネルの外径の外周面の形状に合わせて、セグメント部に対して凹状に切欠いてあり、
充填材収納部には、セグメント部の外周円弧と平行な外周面を有するコンクリートが打設してあることを特徴とする、
小口径トンネル間の接合用セグメント。
【請求項２】
シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合構造であって、
請求項１記載の接合用セグメントを使用し、
先行トンネルにおいて外側殻部の切削されるコンクリートを、
後行トンネルの断面と重複する位置に設置して構成したことを特徴とする、
小口径トンネル間の接合構造。
【請求項３】
シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合方法であって、
間隔を介して複数本の先行トンネルを構築するに際して、
少なくとも後行トンネルの側のセグメントは、請求項１記載の接合用セグメントを使用して、
先行するトンネルの構築に際して、
接合用セグメントの外側殻部の切削されるコンクリートが、後行トンネルの外径の内部に位置するように先行トンネルを構築して、
その後に先行トンネルの間に、後行トンネルを構築するに際して、
後行トンネルのシールド掘進機によって、
先行トンネルの接合用セグメントの横断外リブより外側の、切削されるコンクリートを切削しながら構築して行うことを特徴とする、
小口径トンネル間の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小口径のシールドトンネル間を接合する場合に使用する接合用セグメントと、そのセグメントを使用した接合構造、および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市部の地下では道路などを開削せずに大規模な地下空間を構築する必要性が高まっている。
そのための方法として、例えば特許文献１に示すように、多数本の小口径のシールド掘進機によって小口径のシールドトンネルを円環状に構築し、その円環内部を掘削して大寸法の地下空間として利用する方法が存在する。
その場合に、小口径のシールドトンネルは１本おきに先行して構築し、その後に先行したシールドトンネルの一部を切削しながら、後行トンネルを構築する方法を採用している。
先行して構築するシールドトンネルは、その外周には無筋コンクリートの円筒を、外径として形成するので、後行トンネルはその外径を切削して構築することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１００８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したような従来のシールドトンネルの接合構造にあっては次のような問題点がある。
＜１＞  前記したように後行トンネルの掘進時には、シールド掘進機によって先行トンネルの無筋コンクリートの外径を切削して掘進する。
＜２＞  そのために切削された側の先行トンネルの無筋コンクリートの外径、両側がへこんだ凹面を形成して残ることになる。
＜３＞  その際に、先行トンネルの外径を切削しながら掘進する後行トンネルは、地質などの影響で必ずしも正確に設計線上を進むとは限らないから、先行トンネルの外径に偏った外力を作用させる場合がある。
＜４＞  すると後行トンネルの切削中、ならびに円環内の掘削時、完成後に、先行トンネルとの接合部にせん断力が発生して、ひび割れの発生、コンクリートの欠けが発生する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決する本発明の小口径シールドトンネル間の接合用セグメントは、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合に用いるセグメントであって、セグメント部と、その外側面に突設した外側殻部を備え、その外側殻部は、トンネル軸方向に平行な平行外リブと、軸方向を横断する方向の横断外リブで包囲してなる充填材収納部を形成してあり、横断外リブは、後行するトンネルの外径の外周面の形状に合わせて、セグメント部に対して凹状に切欠いてあり、充填材収納部には、セグメント部の外周円弧と平行な外周面を有するコンクリートが打設してあることを特徴とするものである。
また本発明の小口径シールドトンネル間の接合構造は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合構造であって、前記の接合用セグメントを使用し、先行トンネルにおいて外側殻部の切削されるコンクリートを、後行トンネルの断面と重複する位置に設置して構成したことを特徴とする、小口径トンネル間の接合構造を特徴とするものである。
また本発明の小口径シールドトンネル間の接合方法は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大寸法の地下空間を構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合方法であって、間隔を介して複数本の先行トンネルを構築するに際して、少なくとも後行トンネルの側のセグメントは、前記の接合用セグメントを使用して、先行するトンネルの構築に際して、接合用セグメントの外側殻部の切削されるコンクリートが、後行トンネルの外径の内部に位置するように先行トンネルを構築して、その後に先行トンネルの間に、後行トンネルを構築するに際して、後行トンネルのシールド掘進機によって、先行トンネルの接合用セグメントの横断外リブより外側の、切削されるコンクリートを切削しながら構築して行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の小口径シールドトンネル間の接合用セグメントと接合構造と接合方法は以上説明したようになるから次のような効果の少なくともひとつを得ることができる。
＜１＞  切削される側の先行トンネルのコンクリートを、外側殻部の充填材収納部に収納した状態で補強してあるから、後行トンネルの切削中に、先行トンネルとの接合部にせん断力が発生しても、先行トンネルの外径にひび割れや欠けが生じることがない。
＜２＞  その結果、先行トンネルと後行トンネルとの接合を、高い信頼性のもとに確実に行うことができる。
＜３＞  本発明とは別に、ずれ止めとして鋼殻にスタッドジベルなどを設置することも考えられる。しかし、先行トンネルの鋼殻外側のコンクリートをＥＣＬ工法のように場所打ちする場合には、テールブラシと鋼殻間にジベルが突設して大きな障害物が存在することになってしまうから、止水性が維持できない、という問題を生じる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のシールドトンネルの接合構造に使用する接合用セグメントの実施例の説明図。
【図２】接合用セグメントをトンネル内側からみた説明図。
【図３】接合用セグメントの充填材収納部にコンクリートを充填した状態の説明図。
【図４】通常のセグメントの説明図。
【図５】接合用セグメントを組み立てて行うシールドトンネルの構築方法の説明図。
【図６】先行シールドトンネルを構築した状態の説明図。
【図７】先行シールドトンネルの間に後行シールドトンネルを構築した状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の小口径シールドトンネル間の接合用セグメントと接合構造と接合方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお以下では煩雑になるので「小口径」および「シールド」の記載を省略して記述する。さらにここで「小口径」とは大規模な地下空間に対する相対的な用語であって、その寸法が特定されるものではない。
【実施例】
【０００９】
＜１＞前提条件
本発明は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の先行するトンネル間を、後行するトンネルで接合して大寸法の地下空間を構築する工法において、先行するトンネルの一部を、後行トンネルを構築するシールド掘進機で切削して接合する場合のセグメントと接合構造と接合方法に関するものである。
【００１０】
＜２＞トンネルの接合
先行するトンネルを、後行するシールド掘進機が切削して連結して大寸法の地下空間を構築する技術は特許文献１に示すように公知であるが、簡単に説明する。
その方法では場所打ちコンクリートをリング状に打設しながら、トンネルを構築するものであり、先行したトンネルの一部を、後行するシールド掘進機が切削しつつ掘進することで隣接するトンネル同士を接合するものである。
【００１１】
＜３＞接合用セグメントの構造（図１、２、３）
上記の接合構造において、本発明の接合構造では、通常のセグメント２だけでなく、先行トンネルの組み立てにおいては、特殊な接合用セグメント１を使用する。
この接合用セグメント１は、鋼製あるいはコンクリート製のセグメント部１１と、そのセグメント部１１の外側に突設した外側殻部１２とで構成する。
【００１２】
＜３−１＞セグメント部
セグメント部は、通常のセグメントと同様の円弧状の部材であり、コンクリート、あるいは鋼材で製造する。
セグメント部１１が鋼製セグメントである場合は、従来と同様にスキンプレートと周囲を包囲する鋼殻と、その内側の縦リブとより構成する。
【００１３】
＜３−２＞外側殻部
接合用セグメント１の外側殻部１２は、セグメント部１１の外側面に突設した鋼製の中空容器であり、充填材収納部１３を形成する。
充填材収納部１３を形成するために、外側殻部１２は、トンネル軸方向に平行な平行外リブ１２ａと、軸方向を横断する方向の横断外リブ１２ｂで包囲してコンクリートを収納する容器として構成する。
この横断外リブ１２ｂは、後行するトンネルの外周面の形状に合わせて、セグメント部１１に対して凹状に切欠いてある。
【００１４】
＜３−３＞切削されるコンクリート
外側殻部１２充填材収納部１３には、工場などでコンクリートを打設してある。
このコンクリートの外側面は、接合用セグメント１の円弧と平行する円弧面を形成している。
一方、外側殻部１２は、後行するトンネルの外周面の形状に合わせて、セグメント部１１に対して凹状に切欠いてあるから、外側殻部１２からは断面が算盤珠状にコンクリートが突出する。
この突出したコンクリートが、後行トンネルの構築時に切削されるコンクリート３となる。
【００１５】
＜４＞通常のセグメント（図４）
前記の特殊な接合用セグメント１以外の位置では、通常のセグメント２を組み立ててトンネルを構築する。
ここで通常のセグメント２も、鋼製あるいはコンクリート製のセグメント部２１と、そのセグメント部２１の外側に突設した外側殻部２２とで構成するが、特に横断外リブ２２ｂは切欠きを有せず、円弧状の鋼板によって構成する。
なおこの突設した外側殻部２２はコンクリート製の円弧状の部材として構成することもできる。
【００１６】
＜５＞接合方法
次に上記のセグメントを使用して行う、本発明のトンネル間の接合方法について説明する。
【００１７】
＜６＞先行トンネルの構築（図５、６）
前記したように先行するトンネルＡをシールド掘進機の掘進によって構築する。
掘進した後の空間には、従来のトンネルの構築方法と同様に、通常のセグメント２を組み立てる。
その際に、将来後行トンネルと重複する位置には、前記した接合用セグメント１を、他の位置には通常のセグメント２を組み立てトンネルを構成する。
【００１８】
＜７＞先行トンネルの外側殻部
さらに詳細に説明すると、先行トンネルＡを構築する際には、セグメント部１１の外側に外側殻部１２を取り付けた接合用セグメント１を組み立ててトンネルを構成する。
この接合用セグメント１は、トンネルの全周に配置する必要はなく、後行トンネルＢの側に向けた側だけに配置すれば足りる。
その際に外側殻部１２の内部に位置するコンクリートは後行トンネルのシールド掘進機によって切削されないから、鉄筋を配筋することもできる。
前記したように外側殻部１２の平行外リブ１２ａは、後行するトンネルの外周面の形状に合わせて、セグメントに対して凹状に切欠いてある。
【００１９】
＜８＞後行トンネルの構築（図７）
前記の工程で複数本の先行トンネルＡは離れて構築するが、その間隔は先行トンネルＡの外径と、後行トンネルＢの外径の一部が重なる距離である。
そのために後行トンネルＢを構築するシールド掘進機は、先行トンネルＡの外径の一部を切削しながら掘進する。
その切削範囲が、先行トンネルＡの接合用セグメント１の横断外リブ１２ｂの円弧に等しい。
そのために後行トンネルＢのシールド掘進機は、先行トンネルの外側殻部１２から算盤珠状に突出したコンクリート、すなわち図３に示す切削されるコンクリート３だけを切削して掘進してゆくことになり、外側殻部１２内のコンクリートは切削されることはない。
【００２０】
＜９＞外側殻部の機能
このように先行して構築したトンネルＡの切削されるコンクリート３は外側殻部１２のさらに外側に算盤珠状に突設したコンクリートだけであり、外側殻部１２内のコンクリートはその周囲を横断外リブ１２ｂと平行外リブ１２ａでしっかりと拘束された状態にある。
そのために後行トンネルＢの掘進の外力が、先行トンネルＡに偏った外力を作用させて先行トンネルＡとの接合部にせん断力が発生しても、外側殻部１２の内部のコンクリートにひび割れの発生やコンクリートの欠けが発生することがなく、先行トンネルＡと後行トンネルＢとを高い信頼性のもとに接合をすることができる。  
【００２１】
＜１０＞間隔が介在する場合
前記の実施例の前提は、先行して構築した先行トンネルＡの接合用セグメント１に対して、後行トンネルＢのシールド掘進機が正確にその外側だけを切削して掘進ができることが前提であった。
しかし実際には後行トンネルＢのシールド掘進機のカッターが正確に接合用セグメント１の外側殻部１２に接触して通過するとは限らず、多少の間隔が生じる場合も考えられる。
すると、先行トンネルの外側殻部１２の外側に、円弧板状の無筋のコンクリートが残ることになり、その部分が接合の弱点となりかねない。
その対策として次のような構成を採用することができる。
【００２２】
＜１１＞無筋部の補強
そのための対策として、接合用セグメント１の外側殻部１２の外側に、炭素繊維やガラス繊維で構成した円弧状の板を取り付けておく方法を採用することができる。
これらの繊維は後行トンネルＢのシールド掘進機のカッタービットで切削可能であり、外側殻部１２の外側に繊維の層が形成できるから、後行トンネルＢのシールド掘進機での掘進に際して接合部にせん断力が発生してもひび割れや、欠けが生じることがない。
あるいは先行トンネルＡの構築に際して、打設するコンクリートに鋼繊維、合成樹脂繊維などを混入してコンクリート自体の欠損に対する耐久性を向上させておく方法を採用することもできる。
あるいは接合用セグメント１の外側殻部１２の外側に、鋼繊維の束を取り付けておき、そこへコンクリートを充填する方法を採用することもできる。
【００２３】
＜１２＞その後の工程
本発明のセグメントを使用して複数本のトンネル間を結合して、その結合体で閉鎖空間を包囲する。
そして包囲した空間内を掘削して、大径、大寸法の地下空間を完成させる工法は公知であるので説明を省略する。
【符号の説明】
【００２４】
１：接合用セグメント
１１：セグメント部
１２：外側殻部
２：通常のセグメント
３：切削されるコンクリート
【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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