(57)【要約】【課題】中柱を低減することにより、広い空間を確保すること。【解決手段】トンネルの分岐・合流部構造は、複数のシールドトンネル１０，１２を地中で横方向に連結して構築され、分岐・合流部１６の外周を概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部１８と、水平ビーム部１８に両端が支持され、分岐・合流部１６の長手方向に沿って、その上部側で湾曲するように形成された一対のアーチ部２０と、分岐・合流部１６を構成するシールドトンネル１０，１２の上部とアーチ部２０との間に設置され複数の吊材２２とを有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシールドトンネルを地中で横方向に連結するトンネルの分岐・合流部構造において、
前記分岐・合流部の外周を概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部と、
前記水平ビーム部に両端が支持され、前記分岐・合流部の長手方向に沿って、その上部側で湾曲するように形成された一対のアーチ部と、
前記分岐・合流部を構成する前記シールドトンネルの上部と前記アーチ部との間に設置された複数の吊材とからなることを特徴とするトンネルの分岐・合流部構造。
【請求項２】
前記分岐・合流部を構成する前記シールドトンネルに、その下部から地盤中に打設された複数のグラウンドアンカーを設けたことを特徴とする請求項１記載のトンネルの分岐・合流部構造。
【請求項３】
前記水平ビーム部およびアーチ部は、前記シールドトンネル内から発進立坑を構築し、前記発進立坑から発進したシールド掘進機、または、推進機により構築することを特徴とする請求項１記載のトンネルの分岐・合流部構造。
【請求項４】
前記アーチ部は、前記シールド掘進機により構築したシールドトンネル内にコンクリートを充填することを特徴とする請求項２記載のトンネルの分岐・合流部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネルの分岐・合流部構造に関し、特に、複数のシールドトンネルの分岐・合流部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄用ないしは道路用トンネルは、必要に応じて、分岐・合流部が設けられる。シールド工法によりトンネルを構築している場合に、このような分岐・合流部を構築する際には、複数のトンネルを横方向に連結させることになる。
【０００３】
特許ないしは非特許文献の開示は、確認していないが、従来、シールドトンネルで分岐・合流部を構築する際には、図４〜図５に示すような構造が用いられていた。同図に示したシールドトンネルは、円形断面で、同じ直径の第１および第２シールドトンネル１，２を備えている。
【０００４】
このシールドトンネル１，２は、先端側に配置されたシールド掘進機３の掘進により、図５に示した断面形状の掘削面を形成し、シールド掘進機３の後部側に掘削面に沿ってセグメント４を組立てることにより形成される。
【０００５】
第１および第２シールドトンネル１，２は、図５に示すように、円形断面の端部同士が、相互に重なるようにして、横方向に直接的に連結形成し、これらの重合した部分を切除して、隣接するシールドトンネル１，２のセグメント４間の結合部５には、上および下連結セグメントピース６，７が配置される。
【０００６】
これらの連結セグメントピース６，７は、両端面がセグメント４にそれぞれ接合され、上下方向に所定の間隔を隔てて対向する上，下連結セグメントピース６，７間には、中柱８が設置されている。
【０００７】
このような形状のトンネルにおいては、トンネルを構造的に安定化させるために、中柱８は、図４に示すように、セグメント４の１リング毎に配置されていた。
【０００８】
また、複数のシールドトンネルを横方向に連結する構造としては、上記したようにシールドトンネル１，２を直接的に連結する構成以外に、例えば、図６に示すように、一対の円形断面のシールドトンネル１ａ，２ａを、相互に隣接するように平行に近接配置して、両者間に跨る結合部５ａを形成して、シールドトンネル１ａ，２ａを間接的に連結する構造もある。
【０００９】
このような構造のトンネルにおいても、形状の安定性を確保するために、上下の結合部５ａ間に中柱８ａを設けていた。
【００１０】
しかしながら、上述した如き構造のトンネルには、いずれも以下に説明する技術的な課題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図５に示したシールドトンネル１，２を直接的に連結する前者のトンネル、および、図６に示したシールドトンネル１ａ，２ａを間接的に連結する後者のトンネルは、地下鉄のホームなどに利用されることが多く、また、地下鉄の渡り線部や道路トンネルの分岐・分合流部などへの利用が考えられている。
【００１２】
ところが、これらのシールドトンネルには、トンネル内を仕切るようにして中柱８，８ａが設けられているので、広い空間を確保することが難しく、特に、道路トンネルの分岐・分合流部や地下鉄の渡り線部に採用する場合には、中柱８，８ａによりシールドトンネル間で車両や地下鉄の車線変更ができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、中柱を可及的に少なくすることにより、広い空間の確保が可能になり、車線変更が可能になるトンネルおよびその構築工法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数のシールドトンネルを地中で横方向に連結するトンネルの分岐・合流部構造において、前記分岐・合流部の外周を概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部と、前記水平ビーム部に両端が支持され、前記分岐・合流部の長手方向に沿って、その上部側で湾曲するように形成された一対のアーチ部と、前記分岐・合流部を構成する前記シールドトンネルの上部と前記アーチ部との間に設置され複数の吊材とから構成した。
【００１５】
このように構成したトンネルの分岐・合流部構造によれば、分岐・合流部の外周を概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部に両端が支持されたアーチ部を備え、分岐・合流部を構成するシールドトンネルの上部とアーチ部との間に複数の吊材が設置されているので、分岐・合流部は、吊材を介してアーチ部により吊り下げ支持されるので、アーチ部で分岐・合流部の荷重を支持することで、構造が安定し、中柱は、分岐・合流部の両端側だけに設置すればよい。なお、中柱は、分岐・合流部に全く設けない場合もある。
【００１６】
前記分岐・合流部を構成する前記シールドトンネルには、その下部から地盤中に打設された複数のグラウンドアンカーを設けることができる。
【００１７】
この構成によれば、分岐・合流部を構成するシールドトンネルは、下方側からもグラウンドアンカーにより支持され、上下方向のバランスが図れるので、より一層構造が安定する。
【００１８】
前記水平ビーム部およびアーチ部は、前記シールドトンネル内から構築される発進立坑から発進するシールド掘進機、または、推進機により構築することができる。
【００１９】
前記アーチ部は、前記シールド掘進機により構築したシールドトンネル内にコンクリートを充填することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかるトンネルの分岐・合流部構造の一実施例を示している。
【００２１】
同図に示した分岐・合流部構造は、直径の異なる円形断面の小径シールドトンネル１０と、大径シールドトンネル１２とが、ほぼ平行になるように隣接構築し、両者間に跨る結合部１４を形成して、シールドトンネル１０，１２を間接的に連結して、分岐・合流部１６としている。
【００２２】
各シールドトンネル１０，１２は、分岐・合流部分においてトンネル軸が相互に平行になるように、隣接配置され、これらのシールドトンネル１０，１２間を、結合部１４を介して連結していて、内部同士が相互に連通する２連状態になっている。
【００２３】
各シールドトンネル１０，１２は、円筒体を周および軸方向に複数の分割したセグメント１０ａ，１２ａを、シールド掘進機により掘削した面に沿って組立てることでその形状が維持されている。結合部１４は、上下方向に平行に配置される上結合セグメント１４ａと下結合セグメント１４ｂを備えている。
【００２４】
結合部１４の上，下結合セグメント１４ａ，１４ｂは、横方向の両端が各シールドトンネル１０，１２のセグメント１０ａ，１２ａを除去した部分に一体的に固設されている。なお、これらの結合セグメント１４ａ，１４ｂは、場所打ちコンクリートに代替することができる。
【００２５】
また、分岐・合流部１６の外周には、これを概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部１８が設けられている。本実施例の水平ビーム部１８は、シールドトンネル１０，１２の横断方向に延設された一対の横ビーム部１８ａ，１８ｂと、シールドトンネル１０，１２の長手軸方向に延設された一対の縦ビーム部１８ｃ，１８ｄとから構成されて、概略長方形状になっている。
【００２６】
横および縦ビーム部１８ａ〜１８ｄは、内部が中空な円筒形であって、その交差点には、立方体形状の第１〜第４立坑１８ｅ〜１８ｈが配置されている。なお、図１においては、第４立坑１８ｈは、後方に隠れていて、図面上には示されていない。そして、縦ビーム１８ｃ，１８ｂの両端に設けられた立坑１８ｅ，１８ｇ間および立坑１８ｆ，１８ｈ間には、一対のアーチ部２０が設けられている。
【００２７】
このアーチ部２０は、内部が中空ないしは中実状のものであって、両端がそれぞれ立坑１８ｅ〜１８ｈにより支持されていて、小径および大径シールドトンネル１０，１２の長手軸方向に延設されるとともに、各アーチ部２０は、その中央部分が小径および大径シールドトンネル１０，１２の長手軸上に近接するように、上部側に湾曲し、かつ、シールドトンネル１０，１２側に向けて所定の角度で傾斜している。
【００２８】
そして、分岐・合流部１６を構成するシールドトンネル１０，１２の上部とアーチ部２０との間には、複数の吊材２２が設置されている。この吊材２２は、例えば、鋼棒などで構成され、アーチ部２０の両端側を除く中央部分に、相互に平行になるように配置されている。
【００２９】
各吊材２２は、取付状態の詳細を図２および図３に示すように、シールドトンネル１０，１２のセグメント１０ａ，１２ａを貫通して、補強材２４を介装して止め具２６を装着することにより、下端側が各シールドトンネル１０，１２に固定される。なお、各吊材２２の上端側は、図２，３に示した構造と同じ状態で、アーチ部２０の内面に固定される。
【００３０】
さらに、本実施例の場合には、分岐・合流部１６を構成する小径および大径シールドトンネル１０，１２には、その下部から地盤中に打設された複数のグラウンドアンカー２８が設けられている。
【００３１】
本実施例の場合、グラウンドアンカー２８は、例えば、所定長さの鋼棒が用いられ、小径および大径シールドトンネル１０，１２の下部から、一対が両側にハ字形に拡開するように延設され、かつ、トンネル１２の長手軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数が平行になるように配置され、各グラウンドアンカー２８の一端は、地盤中に定着されている。
【００３２】
また、図１に符号３０で示した部材は、小径および大径シールドトンネル１０，１２の結合部１４に設けた中柱であり、本実施例の場合には、この中柱３０は、分岐・合流部１６の端部側にだけ配置されていて、中央部分には設けられていない。
【００３３】
これは、吊材２２がアーチ部２０の中央部にだけ配置されていて、アーチ部２０の端部側にないので、この部分の補強のために設けているが、分岐・合流部１６の中央には、中柱３０がないので、車両や地下鉄などの車線変更は可能になっている。
【００３４】
次に、上記構成の分岐・合流部１６の構築工法について説明する。図１に示した構造の分岐・合流部１６を構築する際には、小径および大径シールドトンネル１０，１２が、合流部の構築予定個所の近傍位置まで到達すると、まず、シールドトンネル１０，１２の内部から、凍結工法などにより地盤改良区域を、両トンネル１０，１２挟まれた部分に形成する。
【００３５】
この地盤改良区域は、シールドトンネル１０，１２の結合部１４の直上および直下外方に対応しており、地盤改良区域が形成されると、セグメント１０ａ，１２ａを除去して、シールドトンネル１０，１２を横方向で連結する結合部１４が形成される。なお、このような地盤改良区域を形成する際には、小径および大径シールドトンネル１０，１２の内部に、予め、変形防止用の補強工を行う。
【００３６】
次に、大径シールドトンネル１２の内部から、セグメント１２ａの下部を破断して、その下方にシールド掘進機の発進立坑３２を形成する。なお、発進立坑３２の形成位置は、図に示した場所に限ることはなく、任意の場所に設けることができる。次に、この発進立坑３２の内部から左右方向にシールド掘進機を発進させて、水平ビーム部１８の横ビーム部１８ａを形成する。
【００３７】
横ビーム部１８ａが形成されると、その先端側にそれぞれ第１および第２立坑１８ｅ，１８ｆを構築し、構築された立坑１８ａ，１８ｂから、それぞれシールド掘進機を発進させて、縦ビーム部１８ｃ，１８ｄを横ビーム部１８ａと直交する方向に構築する。なお、水平ビーム部１８やアーチ部２０の形成には、シールド掘進機による方法以外に、推進機を用いる推進工法によっても形成することができる。
【００３８】
縦ビーム部１８ｃ，１８ｄが所定の長さだけ構築されると、その先端に第３および第４立坑１８ｇ，１８ｈを構築する。そして、立坑１８ｇ，１８ｈ間に、シールド掘進機により横ビーム部１８ｂを構築すると、水平ビーム部１８が完成する。
【００３９】
次に、立坑１８ｅと１８ｇ間および立坑１８ｄと１８ｈとの間にアーチ部２０をそれぞれシールド掘進機により構築し、しかる後に、シールドトンネル１０，１２の上部とアーチ部２０との間に複数の吊材２２を設置する。この吊材２２の設置が終了すると、アーチ部２０内には、コンクリートを打設して、中空部を中実にしてもよい。
【００４０】
そして、小径および大径シールドトンネル１０，１２の下部から地盤中に向けて、複数のグラントアンカー２８を打設すると、図１に示した分岐・合流部１６が構築される。なお、中柱３０は、結合部１４を形成した後の適当な時期に構築すればよい。
【００４１】
さて、以上のように構成した分岐・合流部構造によれば、分岐・合流部１６の外周を概略同一平面上で囲繞する水平ビーム部１８に両端が支持されたアーチ部２０を備え、分岐・合流部１６を構成するシールドトンネル１０，１２の上部とアーチ部２０との間に複数の吊材２２が設置されているので、分岐・合流部１６は、吊材２２を介してアーチ部２０により吊り下げ支持されるので、アーチ部２０で分岐・合流部１６の荷重を支持することで、構造が安定し、中柱３０は、分岐・合流部の両端側だけに設置すればよいし、場合によっては、中柱３０を全く設けなくてもよい。
【００４２】
このような構造にすると、分岐・合流部１６の中央部分には、中柱３０を設ける必要がないので、中柱３０を可及的に少なくすることが可能になり、分岐・合流部１６の中央部分で広い空間が確保され、その結果、中央部分で車両や地下鉄の分岐ないしは合流のための車線変更が可能になる。
【００４３】
また、本実施例の場合には、分岐・合流部１６を構成するシールドトンネル１２には、その下部から地盤中に打設された複数のグラウンドアンカー２８を設けている。
【００４４】
このため、分岐・合流部１６を構成するシールドトンネル１２は、下方側からもグラウンドアンカー２８により支持され、吊材２２との協働により、上下方向のバランスが図れるので、より一層構造が安定する。
【００４５】
なお、上記実施例では、本発明を円形断面の２連シールドトンネルに適用した場合を例示したが、本発明の実施は、この構造に限定されることはなく、同一直径の円形断面の２連構造，円形断面の３連構造や、角形など他の断面形状が連続したトンネルにも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるトンネルの分岐・合流部構造によれば、中柱を可及的に少なくすることにより、広い空間の確保が可能になり、車線変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトンネルの分岐・合流部構造の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１の要部横断面説明図である。
【図３】図２の側面説明図である。
【図４】従来のトンネルの一例を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線拡大図である。
【図６】従来のトンネルの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０          小径１シールドトンネル
１２          大径シールドトンネル
１４          結合部
１４ａ        上結合セグメント
１４ｂ        下結合セグメント
１６          分岐・合流部
１８          水平ビーム部
２０          アーチ部
２２          吊材
２４          補強材
２８          グラウンドアンカー
【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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