(57)【要約】【課題】開削予定部位を支保可能で、かつ、定着部位がコンパクトで容易に施工可能な支保用構造部材の定着方法及び定着構造を提供する。【解決手段】並設されたシールドトンネル２、４内のセグメント１２に鞘鋼管１０を取り付け、第２シールドトンネル４から第１シールドトンネル２へ架設用鋼管６が鞘鋼管１０内を挿通するように掛け渡し、支保用構造部材１８を架設用鋼管６内に挿通して、この支保用構造部材１８の先端を鞘鋼管１０から突出させ、この先端に蓋プレート２２を接続し、この蓋プレート２２を鞘鋼管１０内の所定の位置に固定し、鞘鋼管１０と支保用構造部材１８との間に固化剤２６を充填する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された２つのシールドトンネルを連通させるべく、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置する支保用構造部材の定着方法において、
一方のシールドトンネル内のセグメントに鞘鋼管を取り付け、
他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ架設用鋼管を前記鞘鋼管内に到達するように掛け渡し、
前記他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ、支保用構造部材をその先端が前記鞘鋼管から突出するまで前記架設用鋼管内に挿通し、
前記支保用構造部材の先端にプレートを固定し、
前記プレートが前記鞘鋼管内の所定の位置に達するまで前記支保用構造部材を前記他方のシールドトンネル側へ後退させ、前記所定の位置で前記プレートを前記鞘鋼管に固定し、前記支保用構造部材と前記セグメントとを定着することを特徴とする支保用構造部材の定着方法。
【請求項２】
前記鞘鋼管と前記支保用構造部材との間に固化剤を充填することにより前記支保用構造部材と前記セグメントとを定着することを特徴とする請求項１に記載の支保用構造部材の定着方法。
【請求項３】
前記支保用構造部材は、Ｈ型、Ｉ型等の型鋼であることを特徴とする請求項１又は２に記載の支保用構造部材の定着方法。
【請求項４】
並設された２つのシールドトンネルを連通させるべく、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置する支保用構造部材の定着構造であって、
一方のシールドトンネル内のセグメントに鞘鋼管を取り付け、他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ架設用鋼管を前記鞘鋼管内に到達するように掛け渡し、前記他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ、支保用構造部材をその先端が前記鞘鋼管から突出するまで前記架設用鋼管内に挿通し、前記支保用構造部材の先端にプレートを固定し、前記プレートが前記鞘鋼管内の所定の位置に達するまで前記支保用構造部材を前記他方のシールドトンネル側へ後退させ、前記所定の位置で前記プレートを前記鞘鋼管に固定し、前記鞘鋼管と前記支保用構造部材との間に固化剤を充填する方法にて、前記支保用構造部材が前記セグメントに定着されることを特徴とする支保用構造部材の定着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並設された２つのシールドトンネル同士を連通するために、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置される支保用構造部材の定着方法及び定着構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下鉄の駅構内や地下道の分岐・合流部の構築等に際して、シールドトンネルを並設し、それらシールドトンネル間の地山を開削して連通させ、その断面をメガネ状等の複合形態のシールドトンネルに一体化させて形成する工法が用いられる。ここで、シールドトンネル間の地山を開削する際にシールドトンネル間に設置する連結材の定着方法として、連結材を一方のシールドトンネルから他方のシールドトンネルへ掛け渡し、この端部をセグメントに定着する方法が用いられる。
【０００３】
例えば、図１１に示すように、内周面にジベル１０１ａを有する鞘鋼管１０２をセグメント１０３に取り付け、外周面にジベル１０１ｂを有するとともに、端部に抜け止め防止用のリブ１０５が取り付けられた連結材１０４を一方のシールドトンネルから他方のシールドトンネルへ推進装置等を用いて鞘鋼管１０２内を挿通するように掛け渡し、鞘鋼管１０２内にモルタル又はコンクリート等の固化剤１０６を充填して連結材１０５とセグメント１０３とを定着する方法が用いられている。
【０００４】
また、特許文献１には、図１２に示すように、外周面にジベル１０１ｃを有する内挿管１１０をセグメント１０３端部に取り付け、両シールドトンネル間の連通部の上部に配置される連結材１０７の端部には、内周面にジベル１０１ｄを有し、かつ内挿管１１０を遊挿可能な鞘管１０８を設け、内挿管１１０を鞘管１０８内に挿入して内挿管１１０と鞘管１０８との間にグラウト材１０９を充填して定着する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１６９４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鞘鋼管１０２内に固化剤１０６を充填して連結材１０４とセグメント１０３とを定着する方法では、連結材１０４に大きな軸力が作用した場合に固化剤１０６が破損してしまう可能性がある。そこで、固化剤１０６の破損を防止するために、図１３に示すように、固化剤１０６に接する連結材１０５の端面１０９の面積を大きくする方法も用いられているが、この方法では鞘鋼管１０２の径が大きくなり、定着部の機構が大型化してしまうという問題点があった。
【０００６】
また、一方のシールドトンネルから他方のシールドトンネルに連結材１０４を掛け渡す際に施工上の誤差が生じるため、連結材１０４を鞘鋼管１０２内に挿通させることは非常に困難で手間及び時間がかかるという問題点があった。
【０００７】
さらに、特許文献１に記載の方法は、シールドトンネル間を開削して連通部を構築し、この連通部の空間を利用して連結材１０７をシールドトンネル間に掛け渡して連結材１０７とセグメント１０３とを接続するものであって、シールドトンネル間の地山を開削する前の開削予定部位を支保する場合には適用できないという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、開削予定部位を支保可能で、かつ、定着部位がコンパクトで容易に施工可能な支保用構造部材の定着方法及び定着構造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】
前記目的を達成するため、本発明の支保用構造部材の定着方法は、並設された２つのシールドトンネルを連通させるべく、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置する支保用構造部材の定着方法において、一方のシールドトンネル内のセグメントに鞘鋼管を取り付け、他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ架設用鋼管を前記鞘鋼管内に到達するように掛け渡し、前記他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ、支保用構造部材をその先端が前記鞘鋼管から突出するまで前記架設用鋼管内に挿通し、前記支保用構造部材の先端にプレートを固定し、前記プレートが前記鞘鋼管内の所定の位置に達するまで前記支保用構造部材を前記他方のシールドトンネル側へ後退させ、前記所定の位置で前記プレートを前記鞘鋼管に固定し、前記支保用構造部材と前記セグメントとを定着することを特徴とする（第１の発明）。
【００１０】
本発明による支保用構造部材の定着方法によれば、他方のシールドトンネルから一方のシールドトンネルへ架設用鋼管を掛け渡し、この架設用鋼管内に支保用構造部材を挿通させて、それらシールドトンネル間に掛け渡すために、支保用構造部材を確実に鞘鋼管内に導くことができる。したがって、支保用構造部材を短時間で容易に挿通させることが可能となる。
【００１１】
また、支保用構造部材の先端を鞘鋼管からシールドトンネル内に突出させ、この先端にプレートを取り付け、このプレートが鞘鋼管内の所定の位置に達するまで支保用構造部材を他方のシールドトンネル側へ後退させてプレートを鞘鋼管に固定するために、支保用構造部材を鞘鋼管内の所定の位置に正確に設置することができるとともに、支保用構造部材に作用する軸力に抵抗することができる。さらに、プレートを鞘鋼管に固定した定着部位は主に軸力に抵抗すればよいので、この定着部位を小さくすることが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記鞘鋼管と前記支保用構造部材との間に固化剤を充填することにより前記支保用構造部材と前記セグメントとを定着することを特徴とする。  
本発明による支保用構造部材の定着方法によれば、鞘鋼管と支保用構造部材との間に固化剤を充填して固化させ、支保用構造部材とセグメントとを強固に定着するために、支保用構造部材に作用する曲げモーメントに抵抗することが可能となる。さらに、固化剤を充填した定着部位は主に曲げモーメントに抵抗すればよいので、この定着部位を小さくすることが可能となる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記支保用構造部材は、Ｈ型、Ｉ型等の型鋼であることを特徴とする。  
本発明による支保用構造部材の定着方法によれば、支保用構造部材は、一般的なＨ型鋼、Ｉ型鋼等の型鋼であり、入手が容易である。
【００１４】
第４の発明の支保用構造部材の定着構造は、並設された２つのシールドトンネルを連通させるべく、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置する支保用構造部材の定着構造であって、一方のシールドトンネル内のセグメントに鞘鋼管を取り付け、他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ架設用鋼管を前記鞘鋼管内に到達するように掛け渡し、前記他方のシールドトンネルから前記一方のシールドトンネルへ、支保用構造部材をその先端が前記鞘鋼管から突出するまで前記架設用鋼管内に挿通し、前記支保用構造部材の先端にプレートを固定し、前記プレートが前記鞘鋼管内の所定の位置に達するまで前記支保用構造部材を前記他方のシールドトンネル側へ後退させ、前記所定の位置で前記プレートを前記鞘鋼管に固定し、前記鞘鋼管と前記支保用構造部材との間に固化剤を充填する方法にて、前記支保用構造部材が前記セグメントに定着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の支保用構造部材の定着方法及び定着構造を用いることにより、支保用構造部材をセグメントに短時間で強固に定着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。  
図１は、本発明が適用される並設されたシールドトンネルを示す図である。図１に示すように、大きい円形断面の第１シールドトンネル２と、この第１シールドトンネル２の側方に近接する小さい円形断面の第２シールドトンネル４とが隣接して並設されている。このように隣接して並設された２つの円形断面のシールドトンネル２、４間の地山を開削して連通させることで断面がメガネ状のトンネルを形成する。なお、シールドトンネル２、４の断面形状は図示する真円状のものに限定されるものではなく、楕円状のものであってもよい。
【００１７】
以下に、本発明に係る支保用構造部材の定着方法について、施工手順に従い説明する。本実施形態では、支保用構造部材を、第２シールドトンネル４側から第１シールドトンネル２側へ掛け渡す場合について説明する。
【００１８】
まず、支保用構造部材の到達側である第１シールドトンネル２の覆工体を形成するセグメント１２に鞘鋼管１０を取り付ける。  
図２及び図３は、第１シールドトンネル２のセグメント１２に鞘鋼管１０を取り付けた状態を示し、それぞれ側断面図、平面図である。  
図２及び図３に示すように、セグメント１２の所定の位置に鞘鋼管１０を取り付ける。本実施形態では、セグメント１２として、幅方向中央部に円周方向に延びる補強リブ１４が立設された、例えば、幅１．２ｍの鋼製のセグメントを用いた。この補強リブ１４の両側に鞘鋼管１０が取り付けられ、鞘鋼管１０の内径は、例えば、縦７４０ｍｍ、横４５５ｍｍである。
【００１９】
次に、シールドトンネル２、４間の開削予定部位の上方及び下方の地山８中に架設用鋼管６を挿入する。  
図４は、地山８の開削予定部位の上方及び下方に架設用鋼管６を設置した状態を示す図である。また、図５及び図６は、図４の架設用鋼管６が鞘鋼管１０に到達した部分を拡大した状態を示し、それぞれ側断面図、平面図である。  
図４〜図６に示すように、架設用鋼管６をシールドトンネル２、４間の開削予定部位の上方及び下方の地山８中に、第２シールドトンネル４から第１シールドトンネル２に向けて、曲線ボーリング装置を用い、架設用鋼管６である円弧状の鋼製曲管の先端が鞘鋼管１０内に到達するように掛け渡す。ここでは、架設用鋼管６を推進工法により順次地山８中に押し込んで掛け渡す。本実施形態では、架設用鋼管６として、例えば、縦６０６ｍｍ、横３０６ｍｍ、厚さ１５ｍｍの矩形鋼管を用いた。架設用鋼管６を掛け渡す際に、施工上の誤差が多少生じても、鞘鋼管１０の内径に対して架設用鋼管６の外径が十分に小さいために、架設用鋼管６は容易に鞘鋼管１０内に到達する。なお、架設用鋼管６として矩形鋼管を用いる場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、丸形等の円管を用いてもよい。
【００２０】
次に、各架設用鋼管６の周囲の地盤を改良する。  
図７は、開削予定部位の上方及び下方の地山８を地盤改良した状態を示す図である。図７に示すように、各架設用鋼管６の周囲に薬液１６を注入して地盤を改良する。  
次に、シールドトンネル２、４間の開削予定部位の上方及び下方の地山８中に支保用構造部材１８を挿入する。
【００２１】
図８及び図９は、地山８の開削予定部位の上方及び下方に支保用構造部材１８を設置した状態を示し、それぞれ側断面図、平面図である。  
まず、架設用鋼管６と同一の曲率半径を有する円弧状の支保用構造部材１８を推進装置にて第２シールドトンネル４側より第１シールドトンネル２側へ架設用鋼管６内を挿通させて、支保用構造部材１８の先端を鞘鋼管１０から突出させる。本実施形態では、支保用構造部材１８として、例えば、高さ４００ｍｍ、幅２００ｍｍ、板厚４０ｍｍのＨ型鋼を用いた。このＨ型鋼の端部には蓋プレート２２を取り付けるためのリブ２０が溶接にて固着されている。なお、架設用鋼管６内に支保用構造部材１８を挿通させることにより、支保用構造部材１８は確実に鞘鋼管１０内に到達する。
【００２２】
次に、鞘鋼管１０から突出した支保用構造部材１８の先端のリブ２０に蓋プレート２２をボルト２４で接続する。ここで、蓋プレート２２のほぼ中央にリブ２０が位置するように接続する。本実施形態では、蓋プレート２２として、鞘鋼管１０内に挿通でき、かつ、鞘鋼管１０の内周面に溶接にて取り付けができるように鞘鋼管１０の横断面と略同一形状で、鞘鋼管１０の内径よりもやや小さい、例えば、縦７３５ｍｍ、横４５０ｍｍ、板厚４０ｍｍの板状プレートを用いた。なお、蓋プレート２２をリブ２０に接続する方法はボルト２４に限定されるものではなく、溶接等で接続してもよい。
【００２３】
そして、蓋プレート２２が接続された支保用構造部材１８を第２シールドトンネル４側に後退させることにより、図８及び図９に示すように、蓋プレート２２を鞘鋼管１０の端面１０ａから所定の長さだけ中に入った所定の位置に収容して、この位置で蓋プレート２２を鞘鋼管１０に溶接で固定する。なお、蓋プレート２２を鞘鋼管１０に固定する方法は溶接に限定されるものではなく、ボルト等で固定してもよい。これにより、支保用構造部材１８が鞘鋼管１０に対して固定され、軸方向への移動が阻止されることになる。また、鞘鋼管１０と略同一形状で、鞘鋼管１０内径よりもやや小さい蓋プレート２２を鞘鋼管１０内に挿入することにより、支保用構造部材１８は鞘鋼管１０の中央に配置されることになる。なお、蓋プレート２２を鞘鋼管１０内に位置決めする方法として、例えば、鞘鋼管１０内の所定の位置に予めストッパー（突起等）を設けておき、蓋プレート２２がこのストッパーに当接するまで移動させることとしてもよい。
【００２４】
次に、鞘鋼管１０内にモルタルやコンクリート等の固化剤２６を充填して、支保用構造部材１８をセグメント１２に定着する。  
図１０は、支保用構造部材１８をセグメント１２に定着した状態を示す図である。図１０に示すように、支保用構造部材１８と鞘鋼管１０との間に固化剤２６を鞘鋼管１０に設けられた充填用穴２８から充填して固化させ、支保用構造部材１８をセグメント１２に定着させる。支保用構造部材１８と鞘鋼管１０との間を固化剤２６で固化することにより、支保用構造部材１８が強固にセグメント１２に定着されるとともに、支保用構造部材１８のねじれや曲げが阻止されることになる。  
そして、固化剤２６が固化すると、開削予定部位を開削したときにシールドトンネル２、４に変形が生じることを防止するための内部支保工等を両シールドトンネル２、４内に設置し、開削予定部位を開削して、シールドトンネル２、４間を連結する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の支保用構造部材１８の定着方法によれば、第２シールドトンネル４から第１シールドトンネル２へ架設用鋼管６を掛け渡し、この架設用鋼管６内に支保用構造部材１８を挿通させてシールドトンネル２、４間に掛け渡すために、支保用構造部材１８を確実に所定の鞘鋼管１０内に導くことができる。したがって、支保用構造部材１８を短時間で容易に挿通させることが可能となる。
【００２６】
また、支保用構造部材１８の先端を鞘鋼管１０から第１シールドトンネル２内に突出させ、この先端に蓋プレート２２を取り付け、この蓋プレート２２が鞘鋼管１０内の所定の位置に達するまで支保用構造部材１８を第２シールドトンネル４側へ後退させて蓋プレート２２を鞘鋼管１０に固定するために、支保用構造部材１８を鞘鋼管１０内の所定の位置に正確に設置することが可能となるとともに、支保用構造部材１８に作用する軸力に抵抗することが可能となる。
【００２７】
また、鞘鋼管１０と支保用構造部材１８との間に固化剤２６を充填して固化させ、支保用構造部材１８とセグメント１２とを強固に定着するために、支保用構造部材１８に作用する曲げモーメントに抵抗することが可能となる。
【００２８】
そして、このように軸力、曲げモーメントに対する抵抗を異なる部位に受け持たせるために、それぞれに必要な大きさは小さくてすみ、定着部位を小さくすることが可能となる。
【００２９】
また、支保用構造部材１８は、一般的なＨ型鋼、Ｉ型鋼等の型鋼であり、入手が容易である。
【００３０】
なお、本実施形態においては、第２シールドトンネル４側から第１シールドトンネル２側へ架設用鋼管６及び支保用構造部材１８を掛け渡す方法について説明したが、これに限定されるものではなく、第１シールドトンネル２側から第２シールドトンネル４側へ掛け渡してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が適用される並設されたシールドトンネルを示す図である。
【図２】第１シールドトンネルのセグメントに鞘鋼管を取り付けた状態を示す側断面図である。
【図３】第１シールドトンネルのセグメントに鞘鋼管を取り付けた状態を示す平面図である。
【図４】地山の開削予定部位の上方及び下方に架設用鋼管を設置した状態を示す図である。
【図５】図４の架設用鋼管が鞘鋼管に到達した部分を拡大した状態を示す側断面図である。
【図６】図４の架設用鋼管が鞘鋼管に到達した部分を拡大した状態を示す平面図である。
【図７】開削予定部位の上方及び下方の地山を地盤改良した状態を示す図である。
【図８】地山の開削予定部位の上方及び下方に支保用構造部材を設置した状態を示す側断面図である。
【図９】地山の開削予定部位の上方及び下方に支保用構造部材を設置した状態を示す平面図である。
【図１０】支保用構造部材をセグメントに定着した状態を示す図である。
【図１１】従来の連結材を定着した状態を示す図である。
【図１２】従来の連結材を定着した状態を示す図である。
【図１３】従来の連結材を定着した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
２    第１シールドトンネル
４    第２シールドトンネル
６    架設用鋼管
８    地山
１０  鞘鋼管
１０ａ  鞘鋼管の端面
１２  セグメント
１４  補強リブ
１６  薬液
１８  支保用構造部材
２０  リブ
２２  蓋プレート
２４  ボルト
２６  固化剤
２８  充填用穴
【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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