(57)【要約】【課題】大断面トンネルの施工時に設ける覆工体を複数の推進管にて構築する際に、推進管同士が確実に接合できる構造を備えた推進管を提供するとともに、かかる推進管を使用した大断面トンネルの施工方法を提供すること。【解決手段】推進管１の外面にトンネル軸方向の溝部２とかかる溝部２に嵌合させる突起部４を設け、溝部２には雄継手具２１を設け、突起部４には雄継手具２１と嵌装可能な雌継手具４１を設けた推進管１を使用する。設置が完了している推進管１に隣接する推進管１を掘進機５の後方に取付けて推進管１の後方から推進ジャッキにて押し出させ、掘進機５の外郭に設けた突設部５１のノズル５２から加圧流体６を吐出させながら溝部２を満たした充填材３を除去し、雄継手具２１を雌継手具４１に嵌装させながら溝部２に突起部４を嵌合させることにより推進管１同士を確実に接続させることができる。【選択図】        図１
2004218333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の推進管を相互に隣接させて設置し、大断面トンネルの覆工体として使用する推進管であって、
前記推進管の外面の少なくとも一面にトンネル軸方向に刻設した溝部と、
前記推進管の外面の少なくとも一面に設けて前記溝部に嵌合させる突起部と、
前記溝部に設けた雄継手具と、
前記雄継手具に嵌装可能として、前記突起部に沿って設けた雌継手具とを備えたことを特徴とする、推進管。
【請求項２】
複数の推進管を相互に隣接させて設置し、大断面トンネルの覆工体として使用する推進管であって、
前記推進管の外面の少なくとも一面において、隣接して配置する推進管の外面の突起部に嵌合させるトンネル軸方向に刻設した溝部と、
前記溝部において、隣接して配置する推進管の外面の前記突起部に備えた雌継手具に嵌装可能とした雄継手具を設けたことを特徴とする、推進管。
【請求項３】
複数の推進管を相互に隣接させて設置し、大断面トンネルの覆工体として使用する推進管であって、
前記推進管の外面の少なくとも一面に設けて、隣接して配置する推進管の外面の溝部に嵌合させる突起部と、
前記突起部において、隣接して配置する推進管の外面の前記溝部に備えた雄継手具に嵌装可能とした雌継手具を設けたことを特徴とする、推進管。
【請求項４】
請求項１又は２記載の推進管において、
前記溝部を加圧流体によって除去可能な充填材で満たすことを特徴とする、推進管。
【請求項５】
請求項２記載の推進管を第一推進管として地盤内に押し出して設置する第一設置工程と、
前記第一設置工程にて設置した前記推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、掘進機の外郭に設けた突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、請求項１記載の推進管を中継推進管として、中継推進管の前記突起部を前記第一設置工程にて設置した前記推進管の前記溝部に嵌合させながら設置する第二設置工程と、
設置が完了している前記中継推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、前記掘進機の外郭に設けた前記突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、前記中継推進管を順次隣接させて設置する第三設置工程と、
前記第三設置工程にて設置した前記中継推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、前記掘進機の外郭に設けた前記突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、請求項３記載の推進管を角部推進管として、角部推進管の前記突起部を前記第三設置工程にて設置した前記中継推進管の前記溝部に嵌合させながら設置する第四設置工程と、
前記推進管の構造部材を撤去しながら大断面トンネルを構築する本設構築工程とからなることを特徴とする、大断面トンネルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の推進管を相互に隣接させて大断面トンネルの覆工体として使用する推進管と、かかる推進管を使用して大断面トンネルを構築する大断面トンネルの施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の大断面トンネルの構築は、小断面シールドトンネルを地中に併設させて大断面トンネルの外郭部を構築した後、外郭内部を掘削することによりおこなわれていた。この場合、シールドのテール部でクリアランスをとりながら隣接する小断面シールドトンネルが設置されるため、小断面トンネル間には間隙領域が生じていた。かかる間隙領域にはコンクリートパイルや鋼管などの設置、あるいは地盤改良などを施工して間隙領域の山留めをおこなう必要があったため、外郭部の一体化には時間とコストがかかっていた。
上記の問題を解決するために、発明者等は図５に示すように、大断面トンネルを複数の小断面の推進管ａに割り付け、推進管ａ同士の隣接面には夫々トンネルの延長方向に延びるように設けた溝ｃと突条ｂを嵌合させることにより大断面トンネルの覆工体を構築する方法を考案した（特許文献１参照）。
特許文献１の施工方法によれば、推進管ａの設置によって大断面トンネルの外郭部が一体に接続されるため、隣接する推進管ａと推進管ａの間に間隙領域が生じ難くなり、別途の山留め施工をおこなう必要性がない。また、シールド掘進機を使用することにより不可避的に生じるテール部のクリアランスの問題に対しては、掘進機を使用することにより解消することができる。すなわち、既に設置されている推進管ａに隣接させる推進管ａを掘進機の後方に取付け、推進管ａの後方から推進ジャッキにて推進管ａと掘進機を押し出すことにより、推進管ａ同士を面接合させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１４６９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の推進管及び大断面トンネルの施工方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞推進管に設けた溝に、隣接する推進管に設けた突条を単に嵌合しただけでは、推進管同士の噛み合わせが不安定である。
＜ロ＞推進管に設けた溝が土砂による目詰まりをおこして、隣接する推進管に設けた突条を嵌合する際に支障となる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、推進管同士を確実に接合できる接合構造を備えた推進管を提供することを目的とする。
また、推進管に設けた溝部に土砂などが入って目詰まりをおこさないような接合部の構造を備えた推進管を提供することを目的とする。さらに、前記の推進管を使用して大断面トンネルを構築する大断面トンネルの施工方法を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、複数の推進管を相互に隣接させて設置し、大断面トンネルの覆工体として使用する本発明の推進管は、前記推進管の外面の少なくとも一面にトンネル軸方向に刻設した溝部と、前記推進管の外面の少なくとも一面に設けて前記溝部に嵌合させる突起部と、前記溝部に設けた雄継手具と、前記雄継手具に嵌装可能として、前記突起部に沿って設けた雌継手具とを備えることができる。
また、本発明の推進管は、推進管の外面の少なくとも一面において、隣接して配置する推進管の外面の突起部に嵌合させるトンネル軸方向に刻設した溝部と、前記溝部において、隣接して配置する推進管の外面の前記突起部に備えた雌継手具に嵌装可能とした雄継手具を設けることができる。すなわち、かかる推進管は、突起部および雌継手具を備えていない推進管であって、覆工体の構築に際して最初に設置する推進管である。
また、本発明の推進管は、推進管の外面の少なくとも一面に設けて、隣接して配置する推進管の外面の溝部に嵌合させる突起部と、前記突起部において、隣接して配置する推進管の外面の前記溝部に備えた雄継手具に嵌装可能とした雌継手具を設けることができる。すなわち、かかる推進管は、溝部および雄継手具を備えていない推進管であって、覆工体の構築時の最後に設置される推進管である。
なお、前記溝部と前記突起部の嵌合のみならず、前記雄継手具を前記雌継手具に嵌装させるため、推進管同士の確実な接合を実現できる。
さらに、前記溝部を加圧流体によって除去可能な充填材で満たしておくこともできる。充填材で満たしておくことにより、前記溝部が土砂によって目詰まりを起こすことがなくなる。
【０００７】
さらに、本発明の大断面トンネルの施工方法は、請求項２記載の推進管を第一推進管として地盤内に押し出して設置する第一設置工程と、前記第一設置工程にて設置した前記推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、掘進機の外郭に設けた突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、請求項１記載の推進管を中継推進管として、中継推進管の前記突起部を前記第一設置工程にて設置した前記推進管の前記溝部に嵌合させながら設置する第二設置工程と、設置が完了している前記中継推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、前記掘進機の外郭に設けた前記突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、前記中継推進管を順次隣接させて設置する第三設置工程と、前記第三設置工程にて設置した前記中継推進管に設けた前記溝部の前記充填材を、前記掘進機の外郭に設けた前記突設部から吐出させた前記加圧流体にて除去しながら、請求項３記載の推進管を角部推進管として、角部推進管の前記突起部を前記第三設置工程にて設置した前記中継推進管の前記溝部に嵌合させながら設置する第四設置工程と、前記推進管の構造部材を撤去しながら大断面トンネルを構築する本設構築工程とからなる施工方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
＜イ＞推進管（図１）
推進管１は断面視矩形または断面視正方形の函体であり、複数の推進管１を相互に隣接させて、大断面トンネル７の施工に際して覆工体を構築するためのものであり、トンネル延長に応じて推進管１を継ぎ足しながら設置していく。推進管１は、鋼材やコンクリートなどの材料で製作することができる。推進管１の設置に際しては、掘進機５を使用することができる。かかる掘進機５の後方に推進管１を取付け、掘進機５に地盤を切削させながら推進管１の後方から推進ジャッキにて推進管１及び掘進機５を押し出させて所定の位置に推進管１を設置させる。
なお、掘進機５の掘削面には例えば矩形のカッターフレームが複数の駆動軸に支持された掘進機５を使用することができる。各駆動軸を同一方向に回転させることによりカッターフレームは平行リンク運動をおこないながら矩形断面の掘削が可能となる。
【００１０】
推進管１は断面視形状を正方形や矩形に成形することができるが、覆工体の構築に際しては、同一の断面視形状の推進管１を使用するのが好ましい。
推進管１の外面には、後述する溝部２や突起部４を設けて、複数の推進管１が相互に嵌合できる構造に成形させる。推進管１は相互に面接触できるため、隣接する推進管１の間には間隙が生じ難くなり、従来の施工方法で採用していた別途の山留め施工の必要性はない。なお、他の推進管１と隣接しない外面には溝部２や突起部４を設ける必要はない。
従来の推進管ａは隣接する推進管ａに係合させるための取付け具として溝ｃや突条ｂなどを取付けた推進管であったが、本発明の推進管１は、溝部２や突起部４が推進管１を構成する構造部材である点で相違している。
覆工体の構築に際し、最初に設置する推進管１は外面に溝部２のみを備えた第一推進管１ａを使用する。次に設置する推進管１は、第一推進管１ａの溝部２に嵌合させる突起部４を備えた外面と溝部２を備えた外面を有する中継推進管１ｂを使用する。覆工体構築の最後に設置する推進管１は、中継推進管１ｂの溝部２に嵌合させる突起部４のみを備えた角部推進管１ｃを使用する。
また、推進管１の構造部材は、本設の大断面トンネル７の構造部材としても併用することができる。かかる場合には、大断面トンネル７の構造部材となる部位の構造（部材厚や鉄筋量など）を他の部位と異なる構造として予め構成させた推進管１を使用するのが好ましい。
【００１１】
＜ロ＞大断面トンネル
大断面トンネル７は、通常のシールドマシンや掘進機５によっては一度に構築できない程度の大きさの内空を有するトンネルである。用途としては、道路や鉄道などの下を横断するトンネルなどがある。従来、かかる場合のトンネルの施工に際しては筒体をセクションを噛ませながらトンネル軸に沿って列状に地盤内に挿入させ、先受防護として門型のルーフを構成させながらフール内部の地盤を掘削して大断面トンネルを構築する方法などがある。
本発明では、原則として掘進機５を使用して筒状の推進管１を設置させ、複数の推進管１を相互に嵌合接合させて覆工体を構築した後に、推進管１の内部を利用して大断面トンネル７を構築するものである。
【００１２】
＜ハ＞溝部
溝部２は、推進管１の外面にトンネル軸方向に刻設した溝である（図１、図２参照）。かかる溝部２に隣接する推進管１の突起部４を嵌合させることにより覆工体を構築する。
従来の推進管ａを使用する方法においては、かかる溝ｃの形状が単に断面視矩形に成形したものにとどまっていたため、推進管ａ同士の噛み合せが弱く、ずれ易いものとなっていた。
そこで、本発明においては、溝部２の断面視形状を例えば台形とすることにより、噛み合せが強い覆工体を構築することができる。なお、台形の下底（長辺）が推進管１の内空側になるように成形しても外面側になるように成形してもよい。
溝部２の断面視形状を台形に成形し、さらに台形の下底（長辺）を推進管１の外面側になるように成形した場合には、隣接する推進管１同士の噛み合せが弱くなる。したがって、かかる場合には、溝部２に後述する雄継手具２１を設けるとともに、溝部２に嵌合させる隣接推進管１の突起部４に雄継手具２１に嵌装可能な雌継手具４１を設け、雄継手具２１と雌継手具４１の噛み合せによって推進管１同士の結合を強固なものとすることができる。なお、台形の下底を推進管１の内空側になるように溝部２を成形した場合であっても、雄継手具２１と雌継手具４１を設けることにより、より噛み合せの強い覆工体を構築することができる。
【００１３】
＜ニ＞突起部
突起部４は、推進管１の外面にトンネル軸方向に設けた突起であり、隣接推進管１の外面に設けた溝部２に嵌合させるものである（図２参照）。突起部４はトンネル軸方向に連続して設けてもよく、所定長さの突起部４をトンネル軸方向に間隔をもって複数設けてもよい。また、突起部４の断面視形状は、嵌合させる溝部２の断面視形状と同一形状又は相似形であるのが好ましい。
突起部４には、後述する雌継手具４１を設けることができる。
なお、推進管１の接続上、隣接する推進管１の溝部２を備えた外面と接する外面に突起部４を設けない場合もある。
【００１４】
＜ホ＞雄継手具
雄継手具２１は、例えば円筒体や矩形の筒体、棒状体などの雄継手具頭部材２１１を溝部２に沿って設けたものであり、かかる雄継手具頭部材２１１に取付けた棒体や板などの雄継手具支持部材２１２を介して溝部２に保持させる（図２参照）。雄継手具頭部材２１１は、溝部２に沿って連続するように成形することもできるし、一定の長さごとに分割して間隔をもって設けることもできる。
雄継手具２１を溝部２に設ける場合、雄継手具頭部材２１１が推進管１の外面から突出しないように配置させる。また、溝部２の内部は、後述する充填材３を満たしておき、外面を保護材３１にてコーティングしておく。溝部２に充填材３を満たしておくのは、溝部２が土砂などによって目詰まりを起こして隣接推進管１の突起部４を嵌合させる際に障害とならないようにするためである。
雄継手具２１は、例えば鋼材などにより製作することができる。
【００１５】
＜ヘ＞雌継手具
雌継手具４１は、雄継手具頭部材２１１および雄継手具支持部材２１２が嵌装できるように雄継手具頭部材２１１と雄継手具支持部材２１２の断面視形状に合わせて成形した筒体であって、例えば突起部４に設けることができる。かかる場合、例えば鋼材によって製作した雌継手具４１を突起部４に埋め込んで、トンネル軸方向に連続した雌継手具４１を配置させることができる。また、突起部４に筒体を埋め込むことなく、単にトンネル軸方向に、雄継手具頭部材２１１と雄継手具支持部材２１２の断面視形状に合わせた穴を設けることによって雌継手具４１を成形することもできる。
【００１６】
＜ト＞充填材
充填材３は、溝部２に充填して表面を保護材３１にてコーティングさせることにより、溝部２に土砂などが入って目詰まりを起こさないようにするためのものである。充填材３は、掘進機５の外郭に取付けた突設部５１に備えたノズル５２より加圧流体６を吐出させて除去することにより、掘進機５の後方に取付けられて推進ジャッキにて押し出されてきた推進管１の突起部４を溝部２に嵌合させるものである。ここで、加圧流体６としては水などの液体や空気などの気体を使用することができる。充填材３の材料としては、除去が容易であってかつ溝部２を仮保護できるような粉状物や粒状物などを使用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、図を参照しながら本発明の大断面トンネルの施工方法について説明する。
【００１８】
溝部２を刻設して突起部４を備えていない第一推進管１ａを、掘進機５の後方に取り付けるとともに第一推進管１ａの後方から推進ジャッキにて第一推進管１ａ及び掘進機５を押し出して所定位置に設置する（第一設置工程）（図３（ａ）参照）。
次に、第一設置工程にて設置した第一推進管１ａの外面に設けた溝部２に嵌合させる突起部４を備えた外面とその他の外面に溝部２を備えた中継推進管１ｂを、第一設置工程にて設置した推進管１ａに隣接するように設置させる。この際、掘進機５の外郭に設けた突設部５１に備えたノズル５２より加圧流体６を吐出させながら、第一推進管１ａの溝部２を満たしている充填材３を除去させ、溝部２に設けた雄継手具２１を突起部４に設けた雌継手具４１に嵌装させながら掘進機５を推進させる（第二設置工程）（図３（ｂ）参照）。
なお、上記の接続方法は、以下の第三設置工程および第四設置工程においても同様とする。
【００１９】
次に、第二設置工程にて設置した中継推進管１ｂの外面に設けた溝部２に嵌合させる突起部４を備えた外面とその他の外面に溝部２を備えた中継推進管１ｂを第二設置工程にて設置した中継推進管１ｂに隣接させて設置する（第三設置工程）（図３（ｃ）参照）。かかる第三設置工程を順次繰り返すことにより覆工体の大きさを調整することができる。
次に、第三設置工程にて設置した中継推進管１ｂの外面に設けた溝部２に嵌合させる突起部４を備えた角部推進管１ｃを設置することにより覆工体を完成させる（第四設置工程）（図４（ａ）参照）。
覆工体の構築後、推進管１の構造部材を撤去しながら大断面トンネル７を構築する（本設構築工程）（図４（ｂ）参照）。ここで、覆工体の外郭を構成する推進管１の構造部材は、本設構造物の構造部材となるような構造として予め推進管１を製作しておくこともできる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の推進管及び大断面トンネルの施工方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞推進管同士を確実に接合することができる。
＜ロ＞推進管の溝部において土砂などが目詰まりを起こさないため、推進管同士の接合を効率よく確実におこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】設置完了の推進管に隣接する推進管を掘進機の後方に取付けた状態で、掘進機及び推進管を後方から押し出している状況を説明した説明図。
【図２】溝部と突起部を説明した説明図で、（ａ）は溝部と突起部を嵌合させる前の溝部および突起部の断面図であり、（ｂ）は溝部と突起部を嵌合させた後の溝部および突起部の断面図。
【図３】大断面トンネルの施工方法を説明した説明図で、（ａ）は第一設置工程を説明した説明図であり、（ｂ）は第二設置工程を説明した説明図であり、（ｃ）は第三設置工程を説明した説明図。
【図４】図３に続く大断面トンネルの施工方法を説明した説明図で（ａ）は第四設置工程を説明した説明図であり、（ｂ）は本設構築工程を説明した説明図。
【図５】従来の推進管の接合部の構造を説明した説明図。
【符号の説明】
１・・・推進管
１ａ・・第一推進管
１ｂ・・中継推進管
１ｃ・・角部推進管
２・・・溝部
２１・・雄継手具
３・・・充填材
４・・・突起部
４１・・雌継手具
５・・・掘進機
５１・・突設部
５２・・ノズル
６・・・加圧流体
７・・・大断面トンネル
【図１】
2004218333.tif 000003
【図２】
2004218333.tif 000004
【図３】
2004218333.tif 000005
【図４】
2004218333.tif 000006
【図５】
2004218333.tif 000007