(57)【要約】【課題】簡単でかつ低コストな構造により、トンネル間接続部の継手位置の曲げモーメントを低減することができるトンネル接続構造およびトンネル接続方法を提供する。【解決手段】第１接合端面に第１単円セグメント（単円セグメント）が接続され、第２接合端面３２に接続セグメントおよび第２単円セグメント（接合単円セグメント）１２Ａの両方が接続される接合セグメント３０を備え、接合セグメント３０に第２単円セグメント１２Ａが接続されるときには、第２接合端面３２に第２単円セグメント１２Ａの一対の第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂが接続され、接合セグメント３０に接続セグメントが接続されるときには、第２接合端面３２から一対の第１単円主桁１３Ａが取り外されて一対の第１単円主桁１３Ａが接続されていた位置に接続セグメントの一対の接続主桁が接続される。【選択図】図２
2015117546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行して構築される単円トンネルを構成する複数の単円セグメントに対して、該単円トンネルとは別のトンネルを構成する接続セグメントを接続するためのトンネル接続構造であって、
前記複数の単円セグメントのトンネル周方向の少なくとも一部に介挿されて設けられるとともに、トンネル周方向の一端の第１接合端面に前記単円セグメントが接続され、他端の第２接合端面に前記接続セグメントおよび前記単円セグメントの両方が接続される接合セグメントを備え、
前記複数の単円セグメントのうち少なくとも前記第２接合端面に直接接続される接合単円セグメントは、トンネル軸方向の両端部にそれぞれ配された一対の第１単円主桁と、該一対の第１単円主桁の間に配された第２単円主桁と、を有し、
前記接続セグメントは、トンネル軸方向の両端部にそれぞれ配された一対の接続主桁を有し、
前記接合セグメントの前記第２接合端面には、先に前記接合単円セグメントが接続され、その後該接合単円セグメントが取り外されて前記接続セグメントが接続される構成をなし、
前記接合セグメントに前記接合単円セグメントが接続されるときには、前記第２接合端面に前記一対の第１単円主桁および前記第２単円主桁が接続され、
前記接合セグメントに前記接続セグメントが接続されるときには、前記一対の第１単円主桁が取り外されて、前記第２接合端面の前記一対の第１単円主桁が接続されていた位置に前記一対の接続主桁が接続されることを特徴とするトンネル接続構造。
【請求項２】
前記単円セグメントのうち前記接合単円セグメントに隣接して接合される隣接単円セグメントは、前記接合単円セグメント側の端部に継手板が設けられ、
前記隣接単円セグメントのトンネル周方向の中間部分よりも前記接合単円セグメント側に前記継手板に対向するエンドプレートが設けられ、
前記継手板と、前記エンドプレートとを連結する補剛材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル接続構造。
【請求項３】
前記第２単円主桁は、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度が、前記第１単円主桁の地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル接続構造。
【請求項４】
前記第２単円主桁は、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度が、前記第１単円主桁の地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度の２倍以上であることを特徴とする請求項３に記載のトンネル接続構造。
【請求項５】
前記接合セグメントと、該接合セグメントの前記第１接合端面および前記第２接合端面に接続される単円セグメントとは、それぞれトンネル半径方向における地山側の外周面位置がトンネル周方向において一致していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトンネル接続構造。
【請求項６】
前記接合セグメントのトンネル周方向の中間部分または前記第１接合端面には、前記第２接合端面に対向するエンドプレートが設けられ、
前記第２接合端面を構成する接合プレートと、前記エンドプレートとを連結する補剛材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトンネル接続構造。
【請求項７】
前記第１単円主桁、前記第２単円主桁および前記接続主桁は、前記第２接合端面と接続される端面にそれぞれ接続板が連結されていて、該接続板を介して前記第２接合端面と接続されていて、
前記接合セグメントの前記第２接合端面、前記第１単円主桁に連結された接続板、および前記第２単円主桁に連結された接続板には、それぞれ同一のトンネル半径方向位置に接合シール溝、第１単円シール溝、および第２単円シール溝がトンネル軸方向に連続して設けられ、これらシール溝に沿って接合シール材、第１単円シール材、および第２単円シール材が連続して備えられ、前記接合シール材と前記第１単円シール材同士、および前記接合シール材と前記第２単円シール材同士がトンネル軸方向に連続して当接し、
前記接続主桁に連結された接続板には、接続シール溝が前記第１単円シール溝と同一のトンネル半径方向位置に連続して設けられ、前記接続シール溝に沿って接続シール材が連続して備えられ、
前記接合セグメントから前記第１単円主桁および該第１単円主桁に連結された接続板が取り外され、前記接続主桁に連結された接続板を介して前記接合セグメントが前記接続セグメントに接続された状態において、前記第２単円シール材と前記接続シール材とがトンネル軸方向に連続するとともに、前記接合シール材に当接したシール構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトンネル接続構造。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のトンネル接続構造を用いたトンネル接続方法であって、
前記単円セグメントのトンネル周方向の少なくとも一部に前記接合セグメントを介挿し、該接合セグメントの前記第１接合端面に前記単円セグメントを接続するとともに、前記第２接合端面に前記単円セグメントの前記第１単円主桁および前記第２単円主桁を接続してリング状の単円トンネルを構築する工程と、
前記第２接合端面から前記第１単円主桁を取り外し、前記第２接合端面の前記第１単円主桁が接続されていた位置に、前記接続セグメントの前記接続主桁を接続して前記接合セグメントに前記接続セグメントを接続する工程と、を有することを特徴とするトンネル接続方法。
【請求項９】
前記第１単円主桁、前記第２単円主桁および前記接続主桁は、前記第２接合端面と接続される端面にそれぞれ接続板が連結されていて、該接続板を介して前記第２接合端面と接続されていて、
前記接続セグメントを前記接合セグメントの前記第２接合端面に接続する前には、前記第２接合端面に設けられたシール材と前記第１単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材同士、および前記第２接合端面に設けられたシール材と前記第２単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材同士をトンネル軸方向に連続して当接させ、
前記接続セグメントを前記接合セグメントの前記第２接合端面に接続した後には、取り外された前記第１単円主桁に連結された接続板の代わりに介挿された前記接続主桁に連結された接続板に設けられたシール材と、残置された前記第２単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材と、をトンネル軸方向に連続させて、 前記第２単円主桁に連結された接続板および前記接続主桁に連結された接続板にそれぞれ設けられたシール材と、前記接合セグメントに設けられたシール材同士を同一のトンネル半径方向位置においてトンネル軸方向に連続して当接させることを特徴とする請求項８に記載のトンネル接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法により先行して構築されるトンネルと別のトンネルを接続するためのトンネル接続構造およびトンネル接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド工法によって構築される近接する複数のトンネル同士を連結するトンネル構造として、特許文献１に記載されるように先行して施工されたシールドトンネル同士の間に外殻部（支保構造体）を設け、その支保構造体の内側の地山を掘削することにより大断面地下空間を構築する拡幅構造が一般的に知られている。
【０００３】
特許文献１のような拡幅構造では、例えば図１９に示すように、シールドトンネル４Ａ、４Ｂを構成するセグメントの外面に仮補填ケース４１を着脱自在に取り付けた接続セグメント接合用凹部４ａが形成され、前記仮補填ケース４１中に充填材を充填することにより接続セグメント接合用凹部４ａを仮に補填できるようにしている。
【０００４】
そして、この場合、シールドトンネル４Ａ、４Ｂに接続セグメントを接合する際において、接続セグメント接合用凹部４ａに接続セグメントの端部を嵌合させて、セグメント同士を接合することで、両シールドトンネル４Ａ、４Ｂの間に接続セグメントによる拡幅覆工が延設されて切り拡げられた拡幅構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７８２７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のトンネル接続構造では、以下のような問題があった。
すなわち、従来の拡幅構造では、図１９において、シールドトンネル４Ａ、４Ｂのセグメントの外面に切欠部（接続セグメント接合用凹部４ａ）を設ける必要となることから、セグメントが複雑な構造となり、製造にかかるコストが増大するという問題があった。
【０００７】
また、シールドトンネルの施工中には、トンネル掘削直後で組み立てられるセグメントの前記切欠部に充填材が充填されるものの、トンネル構造上、接続部の継手位置に大きな曲げモーメントが作用し、発生断面力が大きくなる。したがって、セグメント同士の接続部の設計が過大となるうえ、コストが増大するという問題があり、その点で改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単でかつ低コストな構造により、トンネル間接続部の継手位置の曲げモーメントを低減することができるトンネル接続構造およびトンネル接続方法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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル接続構造は、先行して構築される単円トンネルを構成する複数の単円セグメントに対して、該単円トンネルとは別のトンネルを構成する接続セグメントを接続するためのトンネル接続構造であって、前記複数の単円セグメントのトンネル周方向の少なくとも一部に介挿されて設けられるとともに、トンネル周方向の一端の第１接合端面に前記単円セグメントが接続され、他端の第２接合端面に前記接続セグメントおよび前記単円セグメントの両方が接続される接合セグメントを備え、
前記複数の単円セグメントのうち少なくとも前記第２接合端面に直接接続される接合単円セグメントは、トンネル軸方向の両端部にそれぞれ配された一対の第１単円主桁と、該一対の第１単円主桁の間に配された第２単円主桁と、を有し、前記接続セグメントは、トンネル軸方向の両端部にそれぞれ配された一対の接続主桁を有し、前記接合セグメントの前記第２接合端面には、先に前記接合単円セグメントが接続され、その後該接合単円セグメントが取り外されて前記接続セグメントが接続される構成をなし、前記接合セグメントに前記接合単円セグメントが接続されるときには、前記第２接合端面に前記一対の第１単円主桁および前記第２単円主桁が接続され、前記接合セグメントに前記接続セグメントが接続されるときには、前記一対の第１単円主桁が取り外されて、前記第２接合端面の前記一対の第１単円主桁が接続されていた位置に前記一対の接続主桁が接続されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るトンネルの接続方法では、上述したトンネル接続構造を用いたトンネル接続方法であって、前記単円セグメントのトンネル周方向の少なくとも一部に前記接合セグメントを介挿し、該接合セグメントの前記第１接合端面に前記単円セグメントを接続するとともに、前記第２接合端面に前記単円セグメントの前記第１単円主桁および前記第２単円主桁を接続してリング状の単円トンネルを構築する工程と、前記第２接合端面から前記第１単円主桁を取り外し、前記第２接合端面の前記第１単円主桁が接続されていた位置に、前記接続セグメントの前記接続主桁を接続して前記接合セグメントに前記接続セグメントを接続する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、単円トンネルを構築するときは、接合セグメントの第２接合端面に接合単円セグメントの第１単円主桁および第２単円主桁を接続し、接合セグメントに接続セグメントを接合するときには、第１単円主桁を取り外し、第２単円主桁は接合セグメントに接続された状態において、第１単円主桁が接続されていた位置に接続セグメントの接続主桁を接続するため、接続セグメントの接続主桁を接合単円セグメントの第２単円主桁と干渉させずに、接合セグメントに接続セグメントを接続することができる。
そして、主桁同士を干渉させることなく接続することが可能であるため、その接合部分の周辺地山の安定性を確保した後に、接合セグメントに接続される単円セグメントを取り外し、残った単円セグメントと接続セグメントとによって外殻を形成させた大空間地下空間を構築することができる。
【００１２】
また、本発明では、接合セグメントが従来のように特殊な切欠部が設けられた複雑な構造のセグメントではなく、簡単な構造となるうえ、切欠部を設けたセグメントのような過大な曲げモーメントが作用することがないという利点がある。
【００１３】
また、本発明に係るトンネル接続構造では、前記単円セグメントのうち前記接合単円セグメントに隣接して接合される隣接単円セグメントは、前記接合単円セグメント側の端部に継手板が設けられ、前記隣接単円セグメントのトンネル周方向の中間部分よりも前記接合単円セグメント側に前記継手板に対向するエンドプレートが設けられ、前記継手板と、前記エンドプレートとを連結する補剛材が設けられていることが好ましい。
【００１４】
第２接合端面から接合単円セグメントの第１主桁が取り外されると、接合単円セグメントから隣接単円セグメントに伝達される荷重は、接合単円セグメントの第２単円主桁のみから伝達されるため、隣接単円セグメントには、荷重が集中して伝達される。そこで、本発明では、隣接単円セグメントに、補剛材およびエンドプレートが設けられることにより、隣接単円セグメントは、剛性が高くなり、荷重が集中して伝達してもこの荷重により変位や変形することなくこの荷重を単円トンネルのリング内に確実に伝達させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るトンネルの接続構造では、前記第２単円主桁は、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度が、前記第１単円主桁の地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度よりも大きいことが好ましい。
また、前記第２単円主桁は、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度が、前記第１単円主桁の地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度の２倍以上であることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすることにより、接合単円セグメントの第１単円主桁が取り外された状態においても、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対して、第２単円主桁が確実に対抗することができる。
【００１７】
また、本発明に係るトンネルの接続構造では、前記接合セグメントと、該接合セグメントの前記第１接合端面および前記第２接合端面に接続される単円セグメントとは、それぞれトンネル半径方向における地山側の外周面位置がトンネル周方向において一致していることが好ましい。
【００１８】
このような構成とすることにより、単円トンネルにおける地山側のトンネル外周面位置を一致させた切欠部の無い構造となり、トンネル周方向に連結される個々の単円セグメント同士の外周面が全周にわたって滑らかに連続するため、偏心に伴う曲げが作用することはなく、上述したような過大な曲げモーメントが作用しない構造をより確実に実現することができる。
また、シールド工法により単円トンネルを構築する場合には、切欠部が無いことからシールドマシンの筒状のシールド内面と単円トンネル（単円セグメント）の外面との隙間を最小限にできるので、施工中の水密性（すなわち、テールシールによる水密性）を確保することが可能になる。
【００１９】
また、本発明に係るトンネルの接続構造では、前記接合セグメントのトンネル周方向の中間部分または前記第１接合端面には、前記第２接合端面に対向するエンドプレートが設けられ、前記第２接合端面を構成する接合プレートと、前記エンドプレートとを連結する補剛材が設けられていることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、接続セグメントや単円セグメントによるトンネル周方向の軸力を、接合セグメントの接合プレートに設けた補剛材からエンドプレートを介して単円トンネル全体に伝達することができる。
【００２１】
また、本発明に係るトンネルの接続構造では、前記第１単円主桁、前記第２単円主桁および前記接続主桁は、前記第２接合端面と接続される端面にそれぞれ接続板が連結されていて、該接続板を介して前記第２接合端面と接続されていて、前記接合セグメントの前記第２接合端面、前記第１単円主桁に連結された接続板、および前記第２単円主桁に連結された接続板には、それぞれ同一のトンネル半径方向位置に接合シール溝、第１単円シール溝、および第２単円シール溝がトンネル軸方向に連続して設けられ、これらシール溝に沿って接合シール材、第１単円シール材、および第２単円シール材が連続して備えられ、前記接合シール材と前記第１単円シール材同士、および前記接合シール材と前記第２単円シール材同士がトンネル軸方向に連続して当接し、  前記接続主桁に連結された接続板には、接続シール溝が前記第１単円シール溝と同一のトンネル半径方向位置に連続して設けられ、前記接続シール溝に沿って接続シール材が連続して備えられ、前記接合セグメントから前記第１単円主桁および該第１単円主桁に連結された接続板が取り外され、前記接続主桁に連結された接続板を介して前記接合セグメントが前記接続セグメントに接続された状態において、前記第２単円シール材と前記接続シール材とがトンネル軸方向に連続するとともに、前記接合シール材に当接したシール構造を有することが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係るトンネルの接続方法では、前記第１単円主桁、前記第２単円主桁および前記接続主桁は、前記第２接合端面と接続される端面にそれぞれ接続板が連結されていて、該接続板を介して前記第２接合端面と接続されていて、前記接続セグメントを前記接合セグメントの前記第２接合端面に接続する前には、前記第２接合端面に設けられたシール材と前記第１単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材同士、および前記第２接合端面に設けられたシール材と前記第２単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材同士をトンネル軸方向に連続して当接させ、前記接続セグメントを前記接合セグメントの前記第２接合端面に接続した後には、取り外された前記第１単円主桁に連結された接続板の代わりに介挿された前記接続主桁に連結された接続板に設けられたシール材と、残置された前記第２単円主桁に連結された接続板に設けられたシール材と、をトンネル軸方向に連続させて、 前記第２単円主桁に連結された接続板および前記接続主桁に連結された接続板にそれぞれ設けられたシール材と、前記接合セグメントに設けられたシール材同士を同一のトンネル半径方向位置においてトンネル軸方向に連続して当接させることが好ましい。
【００２３】
このようにすることにより、トンネル内部への地下水の浸水を防止するためのシール構造が、接合セグメントに対して単円セグメントのみが接続されている場合、及び接続セグメントが接続された場合において、同一のトンネル半径方向位置に備えられることから、接続トンネルの接続前後で地下水がトンネル内空側へ浸水することを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のトンネル接続構造およびトンネル接続方法によれば、簡単でかつ低コストな構造により、トンネル間接続部の継手位置の曲げモーメントを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態によるトンネル接続構造を用いた大断面トンネルの施工状態を示すトンネル断面図である。
【図２】接合セグメントおよび第２単円セグメントを説明する図でトンネル内空側から見た図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】接合セグメントと接続される第２単円セグメントを接合セグメント側から見た斜視図である。
【図５】接合セグメントと接続される接続セグメントを接合セグメント側から見た斜視図である。
【図６】接合セグメントを説明する図である。
【図７】接合セグメントを斜め第２接合端面側から見た斜視図である。
【図８】トンネル接続構造の斜視図で、接合セグメントと接続セグメントとの接続を説明する図である。
【図９】図１に示すトンネル接続構造の拡大図であって、（ａ）は第２単円セグメントの第２単円主桁を接続セグメントの接続主桁よりも手前側から見た図、（ｂ）は接続主桁を第２単円主桁よりも手前側から見た図である。
【図１０】接続主桁及び第２単円主桁を接続した状態の接合セグメントを第２接合端面側から見た斜視図である。
【図１１】接合セグメントの第２接合端面側の一部をトンネル内空側から見た図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】図１１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１４】トンネル接続構造を用いたトンネル接続方法による施工状態を示すトンネル断面図である。
【図１５】図１４に続くトンネル接続方法による施工状態を示すトンネル断面図である。
【図１６】接合セグメントに接続セグメントが接合され、接合セグメントから第２単円セグメントが取り外された状態を示す図である。
【図１７】トンネル接続方法によって構築された大断面トンネルの完成図である。
【図１８】変形例によるトンネル接続構造の図であって、図９（ａ）に対応する図である。
【図１９】従来のトンネル接続構造を示すトンネル断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態によるトンネル接続構造およびトンネル接続方法について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態によるトンネル接続構造は、例えば道路トンネルの分岐合流部等の大断面地下空間を築造する場合に採用され、シールド工法により先行して平行して構築される２本の単円トンネル１０（１０Ａ，１０Ｂ）同士の間に後行で拡幅トンネル部２０を構築し、全体として略楕円形状の大断面トンネル１を構築する際に適用される。この大断面トンネル１（単円トンネルとは別のトンネル）の外殻は、２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの外側を取り囲む形状をなしている。なお、拡幅トンネル部２０とは、大断面トンネル１の内部のうち、２本の単円トンネル１０Ａ，１０Ｂおよびそれらの内部を除いた領域２０Ａを示している。
【００２７】
単円トンネル１０は、シールド掘削機（図示省略）によって掘進し、セグメントを用いて円形トンネル壁を形成するシールド工法によって構築されるシールドトンネルである。
ここで、前記シールド掘削機としては、例えば切羽を密閉方式による掘削方式で、カッタ、推進ジャッキ、スキンプレートなどを備えた周知の機構を有するものが採用される。
ここで、図１のトンネル断面図は、トンネル軸方向で切羽側から発進側を見た図であって、大断面トンネル１の施工途中の状態である。
【００２８】
なお、図１において紙面に向けて左側に位置する一方を第１単円トンネル１０Ａとし、右側に位置する他方を第２単円トンネル１０Ｂとする。
また、図１に示す大断面トンネル１、単円トンネル１０、拡幅トンネル部２０において、紙面に直交する方向をトンネル軸方向とし、トンネル軸方向に平行な軸線回りに周回する方向をトンネル周方向とする。また、図１に示す大断面トンネル１において、紙面左右方向をトンネル幅方向Ｗとする。
【００２９】
単円トンネル１０Ａ、１０Ｂは、地山Ｇに円管状に延設されるセグメントにより構築され、互いに所定の距離をあけてほぼ平行に設けられている（図１４参照）。なお、単円トンネル１０Ａ、１０Ｂ同士の離間は、トンネル軸方向に沿って一定であることに限らず、施工条件に合わせて任意に変化してもよい。そして、単円トンネル１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ円形断面で施工され、大断面トンネル１の完成時には、当該単円トンネル１０Ａ、１０Ｂ同士が互いに対向する部分のセグメント（後述する第２単円セグメント１２）が解体され、大断面トンネル１の略楕円形状をなす外殻を形成する一部のセグメント（後述する第１単円セグメント１１）が本設として残される構造となっている。
【００３０】
単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを構成するセグメントは、上述した大断面トンネル１の外殻の一部を構成する複数の第１単円セグメント１１と、大断面トンネル１の構築時に撤去される部分を構成する複数の第２単円セグメント１２と、単円セグメント１１、１２のトンネル周方向の少なくとも一部に介挿されるとともに、大断面トンネル１の外殻のうち接続セグメント２１に接続される接合セグメント３０と、からなる。すなわち、単円トンネル１０は、複数の第１単円セグメント１１、複数の第２単円セグメント１２、および接合セグメント３０によって、円形断面となるようにトンネル周方向に接合されている。
【００３１】
接合セグメント３０は、第１単円セグメント１１と第２単円セグメント１２との間の２か所に介挿されて設けられ、断面視で単円トンネル１０Ａ、１０ＢのセンターラインＣ１（トンネル幅方向Ｗの中心を通る鉛直中心軸）よりも外側で、且つ水平中心線Ｃ２に対して略斜め４５度（例えば、４５度±５度）に位置している。さらに具体的には、接合セグメント３０の第２接合端面３２がトンネル周方向でセンターラインＣ１からの距離Ｌ１が３０度の位置となっている。そのため、単円トンネル１０におけるトンネル周方向に占める割合は、本実施の形態において、第１単円セグメント１１が第２単円セグメント１２の１／３程度となっている。なお、上記では接合セグメント３０を略斜め４５度の位置としているが、これに限らず、例えば略斜め３０度〜６０度の範囲に設定することが可能である。
【００３２】
第１単円セグメント１１は、地山側の外周面と内空側の内周面との四隅を覆う鋼材から形成されている円弧板状枠体と、この円弧板状枠体の外周面に円筒周面形状に湾曲されて溶接されているスキンプレートと、円弧板状枠体の内部に打設されているコンクリートとから概略構成されている合成セグメントが用いられる。そして、大断面トンネル１の外殻の左右両側部に位置するように一対の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂのそれぞれに配置されている。単円トンネル１０のうち第１単円セグメント１１が配置される部分のトンネル周方向の両端部のそれぞれに接合セグメント３０が接合されている。
なお、第１単円セグメント１１は、４つの側面を覆う鋼材にはボルト接合用のボルトボックスが設けられており、このボルトボックスを使用してトンネル周方向およびリング方向に隣接するセグメントに対してボルト締結により接合される。
【００３３】
続いて、第２単円セグメント１２について説明するが、第２単円セグメントのうち、図２および３に示すように、接合セグメント３０と接続される第２単円セグメント１２を第２単円セグメント（接合単円セグメント）１２Ａとし、第２単円セグメント１２Ａの接合セグメント３０と接続されている側と反対側に隣接して接合される第２単円セグメント１２を第２単円セグメント（隣接単円セグメント）１２Ｂとし、第２単円セグメント１２Ａおよび第２単円セグメント１２Ｂ以外の第２単円セグメント１２を第２単円セグメント１２Ｃ（図２参照）として以下説明する。
【００３４】
図２および図３に示すように、第２単円セグメント１２Ａには、トンネル周方向に沿って延在されトンネル軸方向の両端部に配された一対の第１単円主桁１３Ａと、トンネル周方向に沿って延在され一対の第１単円主桁１３Ａの間に配された第２単円主桁１３Ｂと、これら第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂの外周面に円筒周面形状に湾曲されて溶接されるスキンプレート１４と、第１単円主桁１３Ａのトンネル周方向の端部にそれぞれ連結して設けられた第１接続板１５Ａと、第２単円主桁１３Ｂのトンネル周方向の端部にそれぞれ連結して設けられた第２接続板１５Ｂと、を備える鋼製セグメントが用いられている。
【００３５】
一対の第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂは、接合セグメント３０の第２接合端面３２に第１接続板１５Ａおよび第２接続板１５Ｂを介して接続され、接合セグメント３０に後述する接続セグメント２１Ａ、２１Ｂ（図１参照）が接続されるときに、第１単円主桁１３Ａが第１接続板１５Ａとともに接合セグメント３０の第２接合端面３２から取り外されるように構成されている。
このため、少なくとも第２接続板１５Ｂはスキンプレート１４と溶接されているが、第１接続板１５Ａは、スキンプレート１４や第２接続板１５Ｂと溶接されていなくてもよく、第１接続板１５Ａと第２接続板１５Ｂとの間、第１接続板１５Ａとスキンプレート１４との間には、止水のための膨潤性のシール材が詰められている。
そして、接合セグメント３０に接続セグメント２１Ａ、２１Ｂが接続されるときには、第２単円主桁１３Ｂのみが第２接続板１５Ｂを介して接合セグメント３０の第２接合端面３２に接続されている。
このとき、第２単円主桁１３Ｂには、第１単円主桁１３Ａが接合セグメント３０に接続されているときと比べて、多くの断面力（例えば、地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントやトンネル周方向の軸力）が作用することになる。
【００３６】
このため、第２単円主桁１３Ｂは、第１単円主桁１３Ａよりも作用する断面力に対する強度が大きいことが好ましく、特にこの強度が第１単円主桁１３Ａの強度の２倍以上であることが好ましい。
第２単円主桁１３Ｂの強度を第１単円主桁１３Ａの強度よりも大きくするためには、例えば、第２単円主桁１３Ｂのトンネル軸方向の厚さ寸法を、第１単円主桁１３Ａのトンネル軸方向の厚さ寸法よりも大きくしたり、第２単円主桁１３Ｂにリブを設けたりすることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態では、第２単円セグメント１２Ａに、第１〜第３補剛材１６１，１６２Ａ，１６２Ｂが設けられている。
第１補剛材１６１は、第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂとの間にその面がトンネル周方向を向くように設けられた鋼板で構成されている。
また、第１補剛材１６１は、トンネル軸方向の一方の端部が第１単円主桁１３Ａに接続され、他方の端部が第２単円主桁１３Ｂと連結されている。また、地山側の端部がスキンプレート１４と連結されている。
【００３８】
第１補剛材１６１は、一対の第１単円主桁１３Ａのうち一方の第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂの間と、他方の第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂとの間にそれぞれトンネル周方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。なお、設けられる補剛材１６１，１６２Ａ，１６２Ｂの数は、任意に設定されてよい。
このように、第１補剛材１６１がトンネル周方向に所定の間隔をあけて複数設けられていることで、第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂのせん断座屈を防止している。
また、第１補剛材１６１は、単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを構築する際のトンネル軸方向に作用するジャッキ推力を伝達する役割も果たしている。
【００３９】
第２補剛材１６２Ａは、一対の第１単円主桁１３Ａのそれぞれ対向する側の面に突設され、トンネル周方向に延在しその面がトンネル半径方向を向くように設けられた長尺の鋼板で構成されている。本実施形態では第２補剛材１６２Ａの面は、スキンプレート１４と略平行となっている。
また、第２補剛材１６２Ａは、トンネル周方向の端部が、それぞれ第１接続板１５Ａと連結されている。
第３補剛材１６２Ｂは、一対の第２単円主桁１３Ｂの両面にそれぞれ突設され、トンネル周方向に延在しその面がトンネル半径方向を向くように設けられた長尺の鋼板で構成されている。本実施形態では、第３補剛材１６２Ｂの面はスキンプレート１４と略平行となっている。
また、第３補剛材１６２Ｂは、トンネル周方向の端部が、それぞれ第２接続板１５Ｂと連結されている。
【００４０】
また、第２補剛材１６２Ａおよび第３補剛材１６２Ｂは、第２単円セグメント１２Ａの、地山からの土圧が生じた際の圧縮力領域に設置されていて、第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂの局部座屈を防止している。
【００４１】
また、図４に示すように、第１接続板１５Ａおよび第２接続板１５Ｂには、それぞれ同一のトンネル半径位置に、トンネル軸方向に連続して第１単円シール溝１７１Ａおよび第２単円シール溝１７１Ｂが形成されていて、これらの第１単円シール溝１７１Ａおよび第２単円シール溝１７１Ｂにそれぞれ沿って連続して第１単円シール材１７２Ａおよび第２単円シール材１７２Ｂが設けられている。そして、第１単円シール溝１７１Ａおよび第１単円シール材１７２Ａが第１単円シール構造１７３Ａを構成し、第２単円シール溝１７１Ｂおよび第２単円シール材１７２Ｂが第２単円シール構造１７３Ｂを構成している。
【００４２】
図２に戻り、第２単円セグメント１２Ｂおよび第２単円セグメント１２Ｃには、トンネル周方向に沿って延在されトンネル軸方向の両端部に配された一対の単円主桁１３Ｃと、一対の単円主桁１３Ｃの外周面に円筒周面形状に湾曲されて溶接されるスキンプレート１４と、一対の単円主桁１３Ｃのトンネル周方向の端部同士を連結するように設けられた継手板１８と、を備えた鋼製セグメントが用いられている。
なお、本実施形態では、トンネル軸方向の両端部に一対の単円主桁１３Ｃが設けられているが、単円主桁１３Ｃの数は任意に設定されてよい。
【００４３】
また、図２および図３に示すように、第２単円セグメント１２Ｂには、トンネル周方向の中間部分に、継手板１８に対向するエンドプレート１９１が設けられ、第２単円セグメント１２Ａと接続される継手板１８とエンドプレート１９１とを連結する補剛プレート１９２（補剛材）が設けられている。補剛プレート１９２は、面方向を第２単円セグメント１２Ｂのスキンプレート１４と略平行にして配置されている。
このように、第２単円セグメント１２Ｂにエンドプレート１９１および補剛プレート１９２が設けられることにより、トンネル周方向の軸力を良好に伝達することが可能となる。なお、補剛プレート１９２は、鋼製に限定するものではなく、コンクリート製や鋼・コンクリート製でも良い。さらに、補剛プレート１９２、エンドプレート１９１、およびスキンプレート１４で囲まれた空間にコンクリートを充填する構造であっても良い。
また、エンドプレート１９１は、第２単円セグメント１２Ｂのトンネル周方向の中間部分よりも第２単円セグメント１２Ａ側に設けられていてもよい。
また、第２単円セグメント１２Ｂには、補剛プレート１９２、およびエンドプレート１９１の一方または両方が設けられていてもよい。
【００４４】
また、第２単円セグメント１２Ｃの一対の単円主桁１３Ｃの間には、その面がトンネル周方向を向くように配置された複数の縦リブ（不図示）が設けられていることが好ましい。これらの縦リブは、鋼板で構成されていて、トンネル軸方向の両端部が単円主桁１３Ｃとそれぞれ連結されているとともに、地山側の端部がスキンプレート１４と連結されている。
これらの縦リブは、単円主桁１３Ｃのせん断座屈を防止しているとともに、単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを構築する際のトンネル軸方向に作用するジャッキ推力を伝達する役割も果たしている。
【００４５】
これらの第１単円セグメント１１、第２単円セグメント１２Ａ〜１２Ｃ、接合セグメント３０は、略同じ幅寸法（トンネル軸方向の寸法）に形成され、互いに接続される場合は、それぞれのトンネル周方向の軸線が一致するように接続される。
【００４６】
ここで、接合セグメント３０の具体的な構成について説明する前に、拡幅トンネル部２０について説明する。
図１に示す拡幅トンネル部２０は、２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの外側で、それら単円トンネル１０Ａ、１０Ｂ同士の上側と下側で接続する扁平円弧板状で一定の厚みで湾曲されたアーチ形状の接続セグメント２１（２１Ａ、２１Ｂ）を設けた状態で、上側接続セグメント２１Ａと下側接続セグメント２１Ｂとの間の領域２０Ａである。この領域２０Ａの地山Ｇ１は、上下の接続セグメント２１Ａ、２１Ｂがそれぞれ単円トンネル１０Ａ、１０Ｂに接続されて設置された後、ショベル等の掘削機械を用いて掘削されることになる。
【００４７】
接合セグメント３０に接続される接続セグメント２１Ａ、２１Ｂは、それぞれトンネル周方向に沿って複数に分割されている。分割されている個々の接続セグメント２１Ａ、２１Ｂのうち接合セグメント３０と接続される接続セグメント２１Ａ、２１Ｂは、図５に示すように、トンネル軸方向の両端部に設けられてトンネル周方向に沿って延在される一対の接続主桁２２と、一対の接続主桁２２の外周面に扁平円周面形状に湾曲されて溶接されるスキンプレート２３と、接続主桁２２のトンネル周方向の端部に設けられた接続板２４と、トンネル軸方向に連続して接続板２４に設けられた接続シール溝２５Ａおよび接続シール溝２５Ａに沿って連続して設けられる接続シール材２５Ｂによって構成された接続シール構造２５と、を備えた鋼製セグメントが用いられている。
このような接続セグメント２１Ａ、２１Ｂは、単円トンネル１０のセグメント（第１単円セグメント１１、第２単円セグメント１２Ａ〜１２Ｃ、接合セグメント３０）と同じ幅寸法（トンネル軸方向の寸法）に形成されていて、接合セグメント３０と接続されるときには、接合セグメント３０とトンネル周方向の軸線が一致するように接続される。
【００４８】
また、接合セグメント３０に接続される接続セグメント２１Ａ、２１Ｂに設けられるスキンプレート２３は、それ以外の接続セグメントに設けられるスキンプレートよりも板厚を厚くしたり、補強材を設けたりすること等によって補強されることが望ましい。これは、接続主桁２２と第２単円主桁１３Ｂがオーバーラップする範囲では、トンネル軸方向に渡す縦リブ（図示しない）を設けることができないため、他のセグメントに比べてスキンプレートの強度が不足するためである。
【００４９】
接続セグメント２１Ａ、２１Ｂは、図１に示すように、大断面トンネル１の楕円形状をなす外殻のうち天端部分と下盤部分に配置されている。すなわち、上側接続セグメント２１Ａは突曲面を上側に向けて配置され、下側接続セグメント２１Ｂは突曲面を下側に向けて配置されている。
【００５０】
図６および図７に示すように、接合セグメント３０は、地山側の外周面と内空側の内周面との四隅を覆う鋼材から形成されている枠体３３と、枠体３３の外周面に円筒周面形状に湾曲されて溶接されているスキンプレート３４と、から概略構成された鋼製セグメントからなる。この接合セグメント３０は、図１に示すように、第１単円セグメント１１と第２単円セグメント１２Ａとの間に介在し、トンネル周方向における一端の第１接合端面３１で第１単円セグメント１１の接合面１１ａに接続し、他端の第２接合端面３２で第２単円セグメント１２Ａの接合面１２ａおよび接続セグメント２１の接合面２１ａ（図５参照）を同時に接続することが可能な構成となっている。
【００５１】
ここで、図８は、単円トンネル１０の第１単円セグメント１１、接合セグメント３０、および接続セグメント２１の接合構造を示しており、第２単円セグメント１２Ａ〜１２Ｃが撤去された状態（図１３参照）を示している。そして、図８に示すように、単円トンネル１０のセグメントのセグメントピッチと接続セグメント２１のセグメントピッチとは、トンネル軸方向に一致している。
【００５２】
図７および図９（ａ）、（ｂ）に示すように、接合セグメント３０は、上述したように第１接合端面３１と第２接合端面３２を有し、第２接合端面３２の下側部分からトンネル周方向の外側に向けて突出する凸部３５が設けられている。この凸部３５の地山側の外周面３５ａには、接続セグメント２１が当接されている。
第１接合端面３１には、第１単円セグメント１１の接合面に対してボルト接合可能な図示しないボルトボックスが設けられている。
【００５３】
そして、単円トンネル１０Ａ、１０Ｂ（図１参照）が構築されるときには、第２接合端面３２には、図２に示すように、トンネル軸方向の両端部に第２単円セグメント１２Ａの第１単円主桁１３Ａが接続され、トンネル軸方向の中央部に、第２単円セグメント１２Ａの第２単円主桁１３Ｂが接続される。
そして、接合セグメント３０に接続セグメント２１が接続されるときには、図９（ａ）、（ｂ）および図１０に示すように、第２接合端面３２に接続されている第２単円セグメント１２Ａの第１単円主桁１３Ａが取り外されて、第１単円主桁１３Ａが接続されていた位置に、接続セグメント２１の２本の接続主桁２２がそれぞれ接続される。
【００５４】
このため、図７に示すように、第２接合端面３２には、トンネル軸方向の両端部に第１単円主桁１３Ａおよび接続主桁２２用のボルト孔３２ａが設けられる第１主桁接合部３２Ａが設けられ、トンネル軸方向の中間部に第２単円主桁１３Ｂ用のボルト孔３２ａが設けられる第２主桁接合部３２Ｂが設けられている。なお、第１主桁接合部３２Ａは、第１単円主桁１３Ａおよび接続主桁２２に対応する位置に設けられていて、第２主桁接合部３２Ｂは、第２単円主桁１３Ｂに対応する位置に設けられている。
これにより、第１単円主桁１３Ａ、第２単円主桁１３Ｂおよび接続主桁２２は、第２接合端面３２に対してボルトにより着脱可能に接続されるようになっている。なお、図１０では、見易くするために接続セグメント２１のスキンプレート２３、および第２単円セグメント１２Ａのスキンプレート１４が省略されている。
【００５５】
また、図１１乃至図１３に示すように、接合セグメント３０には、トンネル周方向の中間部分には、第２接合端面３２に対向するエンドプレート３６（図１１および図１３参照）が設けられ、第２接合端面３２を構成する接合プレートと、エンドプレート３６とを連結する補剛プレート３７（補剛材）が設けられている。補剛プレート３７は、面方向を接合セグメント３０のスキンプレート３４と略平行にして配置されている。
また、補剛プレート３７のトンネル半径方向の位置を接続セグメント２１の接続主桁２２が設置される領域の位置とすることで、トンネル周方向の軸力を良好に伝達することが可能となる。なお、補剛プレート３７は、鋼製に限定するものではなく、コンクリート製や鋼・コンクリート製でも良い。さらに、補剛プレート３７、エンドプレート３６、およびスキンプレート３４で囲まれた空間にコンクリートを充填する構造であっても良い。
【００５６】
また、図１３に示すように、接合セグメント３０の第２接合端面３２には、トンネル軸方向に連続して設けられる接合シール溝３８Ａと、この接合シール溝３８Ａに沿って連続して設けられる接合シール材３８Ｂと、によって構成される第３シール構造３８を有している。
そして、接合シール材３８Ｂと、第２単円シール材１７２Ｂ（図４参照）および接続シール材２５Ｂとは、それぞれのセグメント同士の接続状態において、同一のトンネル半径方向位置であって、セグメント外周寄りの位置に配置されている。
【００５７】
次に、上述したトンネル接続構造を用いたトンネル接続方法と、トンネル接続構造の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
ここでは、図１に示すように、シールド工法により先行して構築される２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを施工し、この単円セグメントに対して、大断面トンネル１の拡幅トンネル部２０の接続セグメント２１を接続する施工方法について説明する。
【００５８】
図１４に示すように、先ず、先行して２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを施工する。
これら単円トンネル１０Ａ、１０Ｂのそれぞれは、通常のシールド工法が採用され、立坑などの発進坑から所定外径のシールド掘削機により掘進させ、その掘進と同時に掘削機本体のシールド内で単円セグメント１１、１２を組み立てられてシールドトンネルとして構築される。
【００５９】
このとき、単円トンネル１０のトンネル周方向の上述した２か所に接合セグメント３０を介挿し、図２、図３、および図１０に示すように、接合セグメント３０における第２接合端面３２の第１主桁接合部３２Ａに第２単円セグメント１２Ａの第１単円主桁１３Ａをボルトにより接続するとともに、第２主桁接合部３２Ｂに第２単円主桁１３Ｂをボルトにより接続してリング状の単円トンネル１０を構築する。なお、２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂは、２本並行で同時に掘進してもよいし、いずれか一方のトンネルを先行させて掘進させてもよい。
【００６０】
このとき、構築される単円トンネル１０は、接合セグメント３０に接続される第２単円セグメント１２Ａが、図４に示すようにスキンプレート１４を有するセグメントであるため、従来のように特殊な切欠部が設けられた複雑な構造のセグメントに比べて簡単な構造ですみ、切欠部を設けたセグメントのような過大な曲げモーメントが作用することがない構造となっている。
【００６１】
また、このとき、単円トンネル１０における地山側のトンネル外周面位置を一致させた切欠部の無い構造となり、トンネル周方向に連結される個々の単円セグメント１１、１２同士の外周面が全周にわたって滑らかに連続するため、偏心に伴う曲げが作用することばく、過大な曲げモーメントが作用しない構造をより確実に実現することができる。
【００６２】
次に、図１５および図１に示すように、各単円トンネル１０Ａ、１０Ｂのそれぞれの上下２箇所に配置される接合セグメント３０に、接続セグメント２１（２１Ａ、２１Ｂ）を接続する。
具体的には、まず、隣接する単円トンネル１０Ａ、１０Ｂを構築後、上記接続セグメント２１の設置領域に、各単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの内空側から周辺地山に向けて地山改良剤等の薬液や液体窒素等を注入して地山改良を行い、接続セグメント２１を設置するために適当な領域の地山を掘削する。
【００６３】
続いて、既設の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの接合セグメント３０に接続される第２単円セグメント１２Ａの第１単円主桁１３Ａ、第１接続板１５Ａ、およびスキンプレート１４を撤去する。なお、本実施形態では、第１補剛材１６１（図２参照）が、第１単円主桁１３Ａおよび第２単円主桁１３Ｂに連結されているため、第１単円主桁１３Ａを取り外すときには、第１補剛材１６１と第１単円主桁１３Ａとを溶断する。
これにより、第２単円セグメント１２Ａの第２単円主桁１３Ｂが第２接続板１５Ｂを介して接合セグメント３０と接続されている状態となる。
また、第１単円主桁１３Ａ、第１接続板１５Ａ、およびスキンプレート１４が撤去されたことにより、接合セグメント３０の第２接合端面３２の第１主桁接合部３２Ａ（図７参照）が露出し、第１主桁接合部３２Ａに対して、単円トンネル１０（図１参照）の外方から作業できる状態となる。
【００６４】
続いて、図１０に示すように、接続セグメント２１の一対の接続主桁２２をそれぞれ第２単円セグメント１２Ａの一対の第１単円主桁１３Ａが接合されていた位置に配置し、接続主桁２２の接続板２４を第１主桁接合部３２Ａにボルト接合する。これにより、第２接合端面３２において、第２単円主桁１３Ｂと干渉することなく接続主桁２２が接続され、断面が楕円形状の大断面トンネル１の外殻部が構築されることになる。
このとき、接合セグメント３０と接続セグメント２１とはトンネル軸方向の位置が一致している。
【００６５】
このように、接合セグメント３０の第２接合端面３２に接続されている第２単円セグメント１２の第１単円主桁１３Ａ、第１接続板１５Ａ、およびスキンプレート１４が取り外されていないときには、単円セグメント１１、１２および接合セグメント３０のみでトンネルとして機能させることができる。そして、接合セグメント３０を第２接合端面３２に接続する直前にのみ、第１単円主桁１３Ａ、第１接続板１５Ａ、およびスキンプレート１４を取り外すことで、接続主桁２２の第２接合端面３２への接続部分の領域が開放され、その接続主桁２２を第２単円セグメント１２の第１単円主桁１３Ａ、第２単円主桁１３Ｂおよびスキンプレート１４に干渉することなく接続することができる。
【００６６】
しかも、接合セグメント３０に接続セグメント２１が接続された後でも、接合セグメント３０と接続セグメント２１のそれぞれのトンネル外周面に位置するスキンプレート２３、３４同士がトンネル周方向に連設し、両スキンプレート２３、３４間に隙間が形成されないので、地下水がトンネル内空側へ浸水することを防止することが可能となる。
【００６７】
また、本実施形態では、第２接合端面３２に接続される一対の接続主桁２２の間において第２単円主桁１３Ｂが第２接合端面３２に接続されているため、第２単円主桁１３Ｂと接続主桁２２とがトンネル軸方向にバランス良く配置されることとなり、曲げモーメントの安定性を高めることができる。
【００６８】
また、接続セグメント２１を接合セグメント３０の第２接合端面３２に接続する前に、第２単円セグメント１２Ａと接合セグメント３０の第２接合端面３２との間に設けられた第１単円シール材１７２Ａおよび第２単円シール材１７２Ｂと、接合シール材３８Ｂとが同一のトンネル半径方向位置においてトンネル軸方向に連続して当接することになる。
さらに、第２接合端面３２に接続セグメント２１が接続された後、取り外された第１接続板１５Ａの代わりに介挿された接続セグメント２１の端面に備えられた接続シール材２５Ｂと、残置された第２接続板１５Ｂに備えられた第２単円シール材１７２Ｂと、がトンネル軸方向に連続し、第２単円シール材１７２Ｂおよび接続シール材２５Ｂと、接合シール材３８Ｂとが同一のトンネル半径方向位置においてトンネル軸方向に連続して当接することになる。
そのため、拡幅トンネル部の接続前後で地下水がトンネル内空側へ浸水することを防止することが可能となる。
【００６９】
次いで、図１に示すように、上下の接続セグメント２１Ａ、２１Ｂを各単円トンネル１０Ａ、１０Ｂに接続した後、拡幅トンネル部２０において接続セグメント２１と２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの第２単円セグメント１２との間の領域２０Ａの地山Ｇ１を掘削する。このとき、接合セグメント３０の第２接合端面３２に接続セグメント２１が接続されるので、その接合部分の周辺地山の安定性を確保した後に、大断面トンネル１の内部に存在する接合セグメント３０に接続される第２接続板１５Ｂを除く第２単円セグメント１２を取り外して撤去する。このとき、第２単円主桁１３Ｂと第２接続板１５Ｂとを溶断する。
これにより、図１６に示すように、接合セグメント３０には接続セグメント２１Ａ、２１Ｂのみが接続された状態となり、図１７に示すように、撤去されずに地山内に残った第１単円セグメント１１と接続セグメント２１Ａ、２１Ｂとによって外殻を形成させた大空間地下空間（大断面トンネル１）が構築される。
【００７０】
このように本実施形態では、図１に示すように、接合セグメント３０の第２接合端面３２に単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの第２単円セグメント１２Ａと、拡幅トンネル部２０の接続セグメント２１Ａ、２１Ｂとの両方を同時に、且つそれぞれの第２単円主桁１３Ｂ、接続主桁２２同士を干渉させることなく接続することができる。そのため、２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ安定させた状態のまま、第１単円セグメント１１の一部に接合セグメント３０を介して接続セグメント２１Ａ、２１Ｂを接続することができる。
【００７１】
そして、本実施形態では、第２接合端面３２を構成する接合プレートとエンドプレート３６とを連結する補剛プレート３７が設けられているので、補剛プレート３７は、第２接合端面３２自体の変形を抑えることができるのは勿論、接続セグメント２１や第２単円セグメント１２によるトンネル周方向の軸力を、接合セグメント３０の前記接合プレートに設けた補剛プレート３７からエンドプレート３６を介して単円トンネル１０全体にトンネル周方向に効率よく伝達することができる利点がある。
【００７２】
また、本実施形態では、第１単円主桁１３Ａ、第２単円主桁１３Ｂおよび接続主桁２２のそれぞれには、第２接合端面３２に接続する端部にボルト孔を有する第１接続板１５Ａ、第２接続板１５Ｂ、接続板２４が設けられているので、第２接合端面３２に対して第１単円主桁１３Ａ、第２単円主桁１３Ｂおよび接続主桁２２をボルト接合により簡単に、且つ短時間で取り付けて接続することができるので、効率よく施工を行うことが可能となる。
【００７３】
なお、接続セグメント２１を接合セグメント３０の第２接合端面３２に接続した後に、前記第２接合端面３２の下側部分からトンネル周方向の外側に向けて突出する凸部３５の外周面側に向かって、第２接合端面３２に接続される第２単円主桁１３Ｂを現場で迅速に撤去するため、第２接合端面３２の方向をトンネル法線方向よりも傾けて設置し、第２接合端面３２と凸部３５の地山側の外周面３５ａとの間のクサビ形状がさらに大きくなるような形状で設置しておくとよい。詳しくは、第２接合端面３２を、内空側から地山側に向かって接合セグメント３０のエンドプレート３６と漸次近付くように傾けて設置する。
このようにしておくと接続セグメント２１を現場で設置する場合にも、第２接合端面３２に対する位置合わせが容易になり都合が良い。
また、先に設置したトンネルには外圧によりトンネル周方向に軸圧縮力が働いているため、トンネルの一部のセグメントを撤去する際に抵抗が生じて作業しにくくなる。そのため、第２接合端面３２の向かい合う接続板の表面が滑り易い素材の面材（例えばフッ素樹脂板）を予め設置しておくことで、第２単円主桁１３Ｂの撤去がより容易になる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、図３および図６に示すように、接合セグメント３０の第２接合端面３２の下側部分に凸部３５が形成され、凸部３５の地山側の外周面３５ａに第２単円セグメント１２Ａの第２単円主桁１３Ｂのトンネル内空側が当接しているので、接合セグメント３０が単円トンネル１０Ａ、１０Ｂの上側に位置し、接合セグメント３０の第２接合端面３２に第２単円セグメント１２だけでなく接続セグメント２１も接続された場合には、その第２接合端面３２の部分に作用する曲げモーメントが大きくなるが、第２接合端面３２に接続される第２単円主桁１３Ｂが凸部３５の外周面３５ａに当接して、第２単円主桁１３Ｂの荷重を接合セグメント３０全体で負担することができる。そのため、第２接合端面３２の部分に作用する曲げモーメントを抑制することができ、トンネルの安定性を確保することができる。
【００７５】
さらにまた、本実施形態では、単円トンネル１０の接合セグメント３０と接続セグメント２１との間の接続位置を、楕円形状の大断面トンネル１におけるトンネル外側の位置にすることで、トンネル断面を大きく膨らませることなく楕円形に近い形状にすることが可能となり、接合セグメント３０との継手部に発生する曲げモーメントを低減することができる。
【００７６】
以上、本発明によるトンネル接続構造およびトンネル接続方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７７】
例えば、本実施形態では、２本の単円トンネル１０Ａ、１０Ｂ同士を拡幅トンネル部２０で連結して楕円形状の大断面トンネル１を構築する場合に本トンネル接続構造を適用しているが、このような適用例に限定されることはなく、例えば、１本の単円トンネル１０に対して接続セグメントを備えて形成される拡幅部を設けるような場合にも適用することができる。
【００７８】
また、単円トンネル１０のセグメントの構成として、本実施の形態のように接合セグメント３０を除いて合成セグメントからなる第１単円セグメント１１と鋼製セグメントからなる第２単円セグメント１２の二種類を備えているが、これに限定されることはなく、トンネル全周にわたって全てのセグメントが鋼製セグメントであってもかまわない。
【００７９】
また、接合セグメント３０を設ける数量は、本実施の形態では１本の単円トンネル１０のトンネル周方向において２箇所としているが、１箇所であってもかまわない。
さらに、接合セグメント３０の具体的な構成として、エンドプレート３６や補剛プレート３７の形状、厚さ、取り付け位置等は適宜変更することができ、省略することも可能である。
【００８０】
また、接合セグメント３０における第２接合端面３２と第１単円主桁１３Ａ、第２単円主桁１３Ｂおよび接続主桁２２との接続がボルト・ナットによる接合であることに制限されず、例えばワンタッチ式のボルト接合等の他の接続手段を採用してもよい。そして、第２接合端面３２は、単円主桁１３Ｃおよび接続主桁２２のそれぞれの本数、大きさ等の構成に合わせた接合面に適宜設定することが可能である。
さらに、接合セグメント３０として、本実施の形態では凸部３５が形成されているが、この突出長などの構成は適宜変更することができるし、省略することも可能である。
【００８１】
さらに、本実施の形態では、接合セグメントのトンネル周方向の中間部分に第２接合端面に対向するエンドプレート３６を設けた構成としているが、エンドプレート３６はこの位置であることに制限されることはない。例えば、図１８に示すように、第１接合端面３１をエンドプレート３６と兼ね、補剛プレート３７のトンネル周方向の長さを大きく取る構成とすることも可能である。
【００８２】
また、本実施形態では、接合セグメント３０と接続される第２単円セグメント１２Ａは、一対の第１単円主桁１３Ａの間に１つの第２単円主桁１３Ｂが設けられているが、第２単円主桁１３Ｂは複数設けられていてもよい。また、第１単円主桁１３Ａの地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度と、第２単円主桁１３Ｂ地山側からの土圧によって作用する曲げモーメントおよびトンネル周方向の軸力に対する強度は、それぞれ最適な値に設定されてよい。
また、本実施形態では、第２単円セグメント（接合単円セグメント）１２Ａは、一対の第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂとを備える構成であり、第２単円セグメント（隣接単円セグメント）１２Ｂおよび、第２単円セグメント（接合単円セグメント１２Ａおよび隣接単円セグメント１２Ｂ以外の第２単円セグメント）１２Ｃは、第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂとを備える構成ではないが、第２単円セグメント１２Ｂ，１２Ｃについても、一対の第１単円主桁１３Ａと第２単円主桁１３Ｂを備える構成としてもよい。
また、本実施形態では、第２単円セグメント１２Ａの第１接続板１５Ａ、第２接続板１５Ｂ、および接続セグメント２１Ａ、２１Ｂの接続板２４は、接合セグメント３０の第２接合端面３２に当接するように直接接続されているが、例えば、第２接合端面３２との間にプレート材を介して第２接合端面３２と接続されていてもよい。なお、このような場合は、プレート材にもシール溝とシール材とを有するシール構造が設けられていることが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
１  大断面トンネル
１０、１０Ａ、１０Ｂ  単円トンネル
１１  第１単円セグメント
１２  第２単円セグメント
１２Ａ  第２単円セグメント（接合単円セグメント）
１２Ｂ  第２単円セグメント（隣接単円セグメント）
１３Ａ  第１単円主桁
１３Ｂ  第２単円主桁
１４  スキンプレート
１８  継手板
２０  拡幅トンネル部
２１、２１Ａ、２１Ｂ  接続セグメント
２２  接続主桁
３０  接合セグメント
３１  第１接合端面
３２  第２接合端面
３６  エンドプレート
３７  補剛プレート（補剛材）
１６１  第１補剛材
１６２Ａ  第２補剛材
１６２Ｂ  第３補剛材
１９１  エンドプレート
１９２  補剛プレート（補剛材）
【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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