(57)【要約】【課題】直線区間と曲線区間を有する大断面トンネルの施工方法を提供すること。【解決手段】大断面トンネルの施工に際し、シールド函体３と複数の推進管４を相互に隣接設置して覆工体を構築する。まず、シールド掘進機１にてシールド函体３を設置した後、シールド掘進機１からシールド用外郭１１とシールドジャッキ１２を取り外して掘進機２とし、掘進機２および推進管４を推進ジャッキ５にて押し出しながら推進管４を隣接させながら設置して覆工体を構築する。その後、大断面トンネルを構築することで、曲線区間と直線区間を有する大断面トンネルを構築することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド函体と複数の推進管を相互に隣接させて設置し、トンネルの覆工体を構築した後に大断面トンネルを施工する大断面トンネルの施工方法であって、
シールド用外郭とシールドジャッキを備えた前記シールド掘進機に地盤を切削させてシールド函体を設置する第一設置工程と、
掘進機に地盤を切削させながら前記掘進機および前記推進管を推進ジャッキにて押し出させて、前記シールド函体に隣接する推進管を設置する第二設置工程と、
前記掘進機に地盤を切削させながら前記掘進機および前記推進管を推進ジャッキにて押し出させて、設置が完了している前記推進管又は前記シールド函体に隣接する推進管の設置を順次繰り返すことにより覆工体を構築する第三設置工程と、
前記シールド函体および前記推進管のトンネル空間を利用して大断面トンネルを構築する大断面トンネル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。
【請求項２】
シールド掘進機からシールド用外郭とシールドジャッキを取り外して掘進機としたことを特徴とする、
請求項１記載の大断面トンネルの施工方法。
【請求項３】
推進管と推進管の継手部に可撓性部材を設けたことを特徴とする、
請求項１又は２記載の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、シールド函体と複数の推進管を相互に隣接させて設置して覆工体を構築した後に大断面トンネルを施工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】
道路や鉄道などの下に地下立体交差トンネルを構築する場合、開削工法による地上交通への障害を回避するために、従来はシールド工法や推進工法による施工が一般的である。
シールド工法による場合は、幅１．０ｍ程度のセグメントｂを組立てる方式であるが、直線区間には直線用セグメントを、曲線区間には曲線用セグメントを組立てることができるため曲率をもったトンネルの施工が可能である。また、曲線区間においては図５に示すように中折れ式シールド掘進機ａを使用することもできる（特許文献１参照）。
なお、シールド工法では、その構造上、必然的にテール部にクリアランスｃが生じることとなる。
一方、推進工法による場合は、推進ジャッキにて推進管を地盤内に押し出しながら推進管を順次継ぎ足してトンネルを構築していくものである。
ところで、近年の交通量の増加や地下トンネルの適用の多様化などから、地下トンネルが大断面化してきている。また、地下立体交差トンネルの線形は、その延長区間に直線区間と曲線区間およびその緩和区間などを備えて複雑化している。したがって、大断面であって線形の複雑なトンネルを構築することが社会のニーズとなってきている。大断面トンネル施工時に構築する覆工体を複数の小断面トンネルの分割体として、かかる小断面トンネルを相互に隣接させるように推進工法にて設置する方法を特許文献２に示す。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２０３７０号公報
【特許文献２】
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＞大断面トンネルの施工に際し、小断面のシールドトンネルを相互に隣接させながら大断面トンネル用の覆工体を構築する方法がある。かかる場合、シールド掘進機を使用することによって不可避的に生じるテール部のクリアランスにより、小断面のシールドトンネル間には間隙領域ができる。間隙領域には別途の山留め施工を施すことで覆工体の外郭の一体化を図る必要があるため、工期の長期化やコスト高となる。
＜ロ＞上記の覆工体を推進工法によって構築する場合、小断面トンネル間に間隙領域が生じ難くなる。しかし、トンネルの線形が曲線区間を含んで複雑化した場合に推進管を押し出しながらトンネルの線形に追従させることが極めて困難となる。
【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、大断面トンネルの施工時に構築する覆工体を小断面トンネルに分割した場合に小断面トンネル間に間隙領域が生じないような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。また、曲線区間を含んで複雑化した線形をもった大断面トンネルの構築に際し、かかる線形に追従した覆工体を構築でき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、シールド函体と複数の推進管を相互に隣接させて設置し、トンネルの覆工体を構築した後に大断面トンネルを施工する本発明の大断面トンネルの施工方法は、シールド用外郭とシールドジャッキを備えた前記シールド掘進機に地盤を切削させてシールド函体を設置する第一設置工程と、掘進機に地盤を切削させながら前記掘進機および前記推進管を推進ジャッキにて押し出させて、前記シールド函体に隣接する推進管を設置する第二設置工程と、前記掘進機に地盤を切削させながら前記掘進機および前記推進管を推進ジャッキにて押し出させて、設置が完了している前記推進管又は前記シールド函体に隣接する推進管の設置を順次繰り返すことにより覆工体を構築する第三設置工程と、前記シールド函体および前記推進管のトンネル空間を利用して大断面トンネルを構築する大断面トンネル構築工程とからなる施工方法である。
また、前記掘進機は前記シールド掘進機から前記シールド用外郭と前記シールドジャッキを取り外して前記掘進機とすることができる。
また、前記推進管と推進管の継手部に可撓性部材を設けることができる。すなわち、トンネルの曲線区間などには、トンネルの線形に推進管を追従させながら推進管同士を接続する必要があるため、可撓性部材の変形性能にて対応させるものである。
【０００７】
【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。
【０００８】
＜イ＞シールド掘進機（図１、図２）
シールド掘進機１は、掘削側全面に掘削ビット１５を備えた回転盤１３とシールド用外郭１１、及び設置済みの後方セグメント３１を反力架台としてシールド掘進機１を掘削前方に押し出すためのシールドジャッキ１２などにより構成する。
シールド用外郭１１は通常断面視略円形に成形しているが、矩形断面のトンネルを構築する場合には、シールド用外郭１１を断面視矩形若しくは断面視正方形に成形するのが好ましい。
また、回転盤１３に代えて、矩形のカッターフレームを設けることもできる。かかるカッターフレームを複数の駆動軸に支持させ、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に平行リンク運動を起こさせることで、矩形断面の掘削が可能となる（図５参照）。
本発明にて使用するシールド掘進機１は、回転盤１３を備えた構造とすることもでき、矩形のカッターフレームを備えた構造とすることもできる。ここで、回転盤１３を備えた構造とした場合は、断面視矩形若しくは正方形の小断面トンネル（大断面トンネル６を施工する際に構築する覆工体を複数の小断面トンネルに分割して設置する場合のかかる小断面トンネル）を構築するために、回転盤１３に拡幅カッター１４を設ける。すなわち、回転盤１３の側面に回転盤１３の半径方向に伸縮可能な拡幅カッター１４を設け、回転盤１３の回転により拡幅カッター１４取付け部が矩形断面の隅角部付近に接近した際に拡幅カッター１４を伸長させ、隅角部から離れるにしたがって拡幅カッター１４を収縮させることで矩形断面の隅角部に合わせて地盤を切削することができる。
シールド掘進機１は、トンネル線形が直線や曲線の場合、および直線区間６１と曲線区間６２を備えた複合線形の場合などにおいても施工が可能である。したがって、トンネル線形が直線区間６１と曲線区間６２を備えた複合線形となる場合に施工が困難となる推進工法に比べてシールド工法はその適用範囲が広い。特に本発明は、大断面トンネルであって曲線区間６２（急曲線を含む）を含んだトンネルの構築を可能とした施工方法にかかるものであるため、シールド掘進機１を使用する必要がある。なお、曲線区間６２の施工には中折れ式シールド掘進機などを使用することができる（図５参照）。
【０００９】
＜ロ＞シールド函体
本発明の大断面トンネル６の施工方法は、小断面トンネルを相互に隣接させながら大断面トンネル６施工用の覆工体を構築する方法である。かかる施工方法において、最初に設置する小断面トンネルは、シールド掘進機１を使用してシールド函体３を設置する。最初にシールド函体３を設置する目的は、シールド工法が直線区間６１や曲線区間６２を備えた複合線形の小断面トンネルを構築できるためである。推進工法では、かかる施工が困難となる。
シールド函体３を構成するセグメント３１は、例えば幅１．０ｍ程度に成形し、１リングを複数に分割した分割ピースを断面方向につなげて１リングを構成させることができる（図１参照）。分割ピースの製作に際しては、後述する推進管４を製作する際に使用する型枠を転用させることもできる。
【００１０】
＜ハ＞掘進機
掘進機２は、シールド用外郭１１およびシールドジャッキ１２などの装備を取り外したシールド掘進機１を推進工法に使用するのが好ましい。本発明では、シールド函体３の設置後は、推進管４を相互に隣接設置して大断面トンネル施工用の覆工体を構築するものである。したがって、シールド掘進機１と掘進機２を兼用してコストの低減を図ることができる。また、シールド掘進機１とは別に推進工法用の掘進機２を使用することもできる。かかる場合は、シールド掘進機１の掘進を先行させて、隣接する後行掘進機２を同時に使用することで、工期の短縮を図ることができる。
掘進機２は、シールド掘進機１とは異なり、それ自体で掘進することができないため、掘進機２の後方に取付けた推進管４の後方から推進ジャッキ５にて掘進機２を地盤内に押し出させながら掘進をおこなうことができる。
【００１１】
ここで、最初に設置する小断面トンネルをシールド函体３とし、その後に設置する小断面トンネルを推進管４とするのは、シールド掘進機１を使用した場合に、テール部に不可避的にクリアランスｃが生じることから、シールド掘進機１のみを使用して小断面トンネルを隣接設置させると小断面トンネル間に間隙領域が生じるからである。かかる間隙領域には地盤改良や鋼管杭の設置等の別途の山留め工事を施す必要があるため、工期の長期化やコスト高を招来させる。一方、推進工法ではかかる問題は生じ難い。ただし、推進工法単独では、曲線区間６２などの施工が困難である。
したがって、シールド工法と推進工法の夫々の利点を取り入れつつ、コストの低減を目的として、シールド工法に使用するシールド掘進機１と推進工法に使用する掘進機２を兼用する方法を考案したものである。
なお、掘進機２は既に設置が完了している隣接シールド函体３若しくは推進管４の外面に備えた誘導ガイドなどに沿って掘進させることで推進管４同士若しくは推進管４とシールド函体３を隣接設置することができる。
【００１２】
＜ニ＞推進管
推進管４は、セグメント３１に合わせて、例えば幅１．０ｍ程度に成形することができる。推進管４の形状は、断面視矩形若しくは正方形に成形した１リングを一体で製作することができる。
推進管４同士の継手は例えばボルトにておこなうとともに可撓性部材４１などを設けて継手部の可撓性を確保することもできる。可撓性部材４１は、例えばゴム性材料などで製作することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１４】
＜イ＞第一設置工程
覆工体を構成する小断面トンネルのうち、最初に設置する小断面トンネルをシールド掘進機１を使用してシールド函体３として構築する工程である（図４（ａ）参照）。
【００１５】
＜ロ＞第二設置工程
シールド函体３構築後、掘進機２の後方に推進管４を取付け、推進管４の後方から推進ジャッキ５にて掘進機２および推進管４を地盤内に押し出させ、推進管４を継ぎ足しながら、設置が完了しているシールド函体３に隣接する推進管４を設置する工程である（図４（ｂ）参照）。なお、シールド掘進機１からシールド用外郭１１およびシールドジャッキ１２などの装備を取り外して掘進機２とすることもできる。
ここで、推進管４同士の継手部には可撓性部材４１を設けることができる。トンネル線形が曲線区間６２を備えている場合には、推進管４をかかる曲線区間６２の線形に追従させる必要がある。そこで、推進管同士の継手部に可撓性部材４１を設けて、かかる可撓性部材４１の変形性能を発揮させることによりトンネル線形に追従させるものである。
【００１６】
＜ハ＞第三設置工程
既に設置が完了している推進管４又はシールド函体３に隣接する推進管４を順次設置することで、所望の大きさの覆工体を完成させる工程である（図４（ｃ）参照）。
【００１７】
＜ニ＞大断面構築工程
覆工体完成後に、シールド函体３や推進管４のトンネル空間を利用して大断面トンネル６を構築する工程である（図４（ｄ）参照）。
ここで、大断面トンネル６の構造部材に必要のないシールド函体３や推進管４の構造部材を撤去しながら大断面トンネル６を構築していく。したがって、覆工体の外郭を構成するシールド函体３や推進管４の構造部材は、大断面トンネル６の構造部材としても兼用できるように予め成形しておくこともできる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の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＞地上交通に支障を来すことなく、大断面の地下立体交差の施工を比較的短い工期で施工することができる。
＜ロ＞直線区間や曲線区間を備えたトンネル線形を有する大断面トンネルの構築を比較的低廉に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド函体に隣接する推進管を設置している状況を説明した斜視図。
【図２】（ａ）シールド掘進機およびシールド函体の縦断図。（ｂ）掘進機および推進管の縦断図。
【図３】（ａ）直線区間と曲線区間を備えたトンネル線形を示した平面図。（ｂ）図（ａ）の断面図。
【図４】施工フローを説明した説明図であり、（ａ）第一設置工程。（ｂ）第二設置工程。（ｃ）第三設置工程。（ｄ）大断面構築工程を説明した説明図。
【図５】従来の中折れシールド掘進機によってテール部にクリアアランスが生じることを説明した説明図。
【符号の説明】
１・・・シールド掘進機
１１・・シールド用外郭
１２・・シールドジャッキ
２・・・掘進機
３・・・シールド函体
４・・・推進管
４１・・可撓性部材
５・・・推進ジャッキ
６・・・大断面トンネル
【図１】
2004250957.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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