(57)【要約】【課題】シールド工法により構造的に安定したトンネル分岐合流部を構築できるようにする。【解決手段】トンネル分岐合流部１０の両端に立坑１８，２０を構築する。本線シールドトンネル１２を掘進して立坑１８に到達後、立坑１８から大断面単円シールド機２２を掘進させてトンネル分岐合流部１０を構築する。大断面単円シールド機２２が立坑２０に到達したら、立坑２０からシールド機２４，２６を掘進させることで夫々分岐後の本線シールドトンネル１４および分岐トンネル１６を構築する。別の実施形態では、立坑２０に代えて地盤改良部を設け、この地盤改良部からシールド機２４，２６を掘進させることで夫々分岐後の本線シールドトンネル１４および分岐トンネル１６を構築する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数の第１のシールドトンネルと、この第１のシールドトンネルに対して分岐または合流する複数の第２のシールドトンネルとからなるトンネル分岐合流部の構築方法であって、
前記トンネル分岐合流部を、前記第１および第２のシールドトンネルの断面を全て包含する大断面の単円シールド機を掘進させることにより構築し、当該トンネル分岐合流部の一端に前記第１のシールドトンネルを接続させ、他端に前記第２のシールドトンネルを接続させることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記トンネル分岐合流部の前記第１のシールドトンネル側の端部に立坑を構築し、当該立坑から前記単円シールド機を前記第２のシールドトンネル側の端部に向けて掘進させることにより前記トンネル分岐合流部を構築することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記トンネル分岐合流部の前記第２のシールドトンネル側の端部に第２の立坑を構築し、前記単円シールド機が当該第２の立坑に到達したら当該第２の立坑にて前記単円シールド機を地上へ回収し、当該第２の立坑から、または、当該第２の立坑に向けて、前記複数の第２のシールドトンネルを夫々構築するためのシールド機を掘進させて前記複数の第２のシールドトンネルを構築することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記単円シールド機が前記トンネル分岐合流部の前記第２のシールドトンネル側の端部に到達したら、その切羽前面に地盤改良を施し、当該地盤改良部から、または、当該地盤改良部に向けて、前記複数の第２のシールドトンネルを夫々構築するためのシールド機を掘進させて前記複数の第２のシールドトンネルを構築することを特徴とする方法。
【請求項５】
一または複数の第１のシールドトンネルと、この第１のシールドトンネルに対して分岐または合流する複数の第２のシールドトンネルとからなるトンネル分岐合流部の構造であって、
前記トンネル分岐合流部は、前記第１および第２のシールドトンネルの断面を全て包含する大断面の単円シールド機を掘進させることにより構築され、当該トンネル分岐合流部の一端に前記第１のシールドトンネルが接続されていると共に、他端に前記複数の第２のシールドトンネルが接続されていることを特徴とするトンネル分岐合流部の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル分岐合流部をシールド工法により構築する方法およびシールド工法により構築されたトンネル分岐合流部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、地下道路や地下鉄等のトンネル分岐合流部は、開削工法により施工されるのが一般的である。しかし、開削工法では、地上からトンネル分岐合流部を掘削するため、地上部に広い作業用地が必要となって、工事中に地上部の交通の妨げになるなどの問題がある。また、都市部では用地を確保すること自体が難しく、計画した場所に用地を確保できない場合には、計画を変更して別の場所にトンネル分岐合流部を設けざるを得ないことになる。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１には、シールド工法によりトンネル分岐合流部を構築する工法が開示されている。この工法では、トンネル分岐合流部の一端部に立坑を構築し、この立坑から横複数連のシールド機を他端に向けて掘進させてトンネル分岐合流部を構築する。また、これと並行して、横複数連または単円のシールド機をトンネル分岐合流部の両側方からトンネル分岐合流部に達するまで掘進させる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８１２２０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特許文献１に開示される工法では、トンネル分岐合流部を横複数連のシールド機により掘進する。したがって、図７に示すように、トンネル分岐合流部における断面形状は、複数の円形のトンネル部Ｓ１〜Ｓ３を部分的に重なり合わせて横に並べた形状となる。このような形状のトンネルは構造的に不安定であり、同図中に破線で示すように、隣合うシールドトンネル部Ｓ１〜Ｓ３の間に柱Ｐを設けるなどして、トンネルを補強することが必要となる。しかし、トンネル分岐合流部内では道路や線路が分岐合流できなければならないため、シールドトンネル部Ｓ１〜Ｓ３の間に分岐合流の妨げとなるような柱Ｐを設けることはできない。したがって、柱Ｐを設ける代わりに、トンネルの天井全体に補強工事を施す必要があるなど、工事が極めて大掛かりになってしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、シールド工法により構造的に安定したトンネル分岐合流部を構築できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、一または複数の第１のシールドトンネルと、この第１のシールドトンネルに対して分岐または合流する複数の第２のシールドトンネルとからなるトンネル分岐合流部の構築方法であって、前記トンネル分岐合流部を、前記第１および第２のシールドトンネルの断面を全て包含する大断面の単円シールド機を掘進させることにより構築し、当該トンネル分岐合流部の一端に前記第１のシールドトンネルを接続させ、他端に前記第２のシールドトンネルを接続させることを特徴とする。
本発明によれば、トンネル分岐合流部を大断面単円シールド機を掘進させることにより構築するので、構造的に安定なトンネル分岐合流部を構築できる。
【０００７】
また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記トンネル分岐合流部の前記第１のシールドトンネル側の端部に立坑を構築し、当該立坑から前記単円シールド機を前記第２のシールドトンネル側の端部に向けて掘進させることにより前記トンネル分岐合流部を構築することを特徴とする方法。
【０００８】
また、請求項３に記載された発明は、請求項２記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記トンネル分岐合流部の前記第２のシールドトンネル側の端部に第２の立坑を構築し、前記単円シールド機が当該第２の立坑に到達したら当該第２の立坑にて前記単円シールド機を地上へ回収し、当該第２の立坑から、または、当該第２の立坑に向けて、前記複数の第２のシールドトンネルを夫々構築するためのシールド機を掘進させて前記複数の第２のシールドトンネルを構築することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載された発明は、請求項２記載のトンネル分岐合流部の構築方法において、前記単円シールド機が前記トンネル分岐合流部の前記第２のシールドトンネル側の端部に到達したら、その切羽前面に地盤改良を施し、当該地盤改良部から、または、当該地盤改良部に向けて、前記複数の第２のシールドトンネルを夫々構築するためのシールド機を掘進させて前記複数の第２のシールドトンネルを構築することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載された発明は、一または複数の第１のシールドトンネルと、この第１のシールドトンネルに対して分岐または合流する複数の第２のシールドトンネルとからなるトンネル分岐合流部の構造であって、前記トンネル分岐合流部は、前記第１および第２のシールドトンネルの断面を全て包含する大断面の単円シールド機を掘進させることにより構築され、当該トンネル分岐合流部の一端に前記第１のシールドトンネルが接続されていると共に、他端に前記複数の第２のシールドトンネルが接続されていることを特徴とする
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるトンネル分岐合流部を示す平面図であり、また、図２は、当該トンネル分岐合流部の断面形状を示す図である。これらの図面に示すように、本実施形態では、トンネル分岐合流部１０において、本線道路Ａを施工するための本線シールドトンネル１２から、分岐後の本線道路Ａを施工するための本線シールドトンネル１４と、分岐線道路Ｂを施工するための分岐線シールドトンネル１６とに分岐させる場合について説明する。もちろん、本線シールドトンネル１４と分岐線シールドトンネル１６とが本線シールドトンネル１２に合流するものとしてもよい。なお、本線シールドトンネル１２が特許請求の範囲における「第１のシールドトンネル」に該当し、本線シールドトンネル１４よび分岐線シールドトンネル１６が、特許請求の範囲における「第２のシールドトンネル」に該当する。
【００１２】
図１に示すように、トンネル分岐合流部１０の両端には立坑１８，２０が設けられている。そして、立坑１８から立坑２０へ向けて、本線シールドトンネル１２，１４および分岐線シールドトンネル１６の断面を包含するような大断面の単円シールド機（以下、大断面単円シールド機という）で掘進することによりトンネル分岐合流部１０を構築する。
【００１３】
図３は、本実施形態におけるトンネル分岐合流部１０の施工手順を説明するための図である。先ず、図３（ａ）に示すように、トンネル分岐合流部１０の分岐部手前側（図中右側）の端部に立坑１８を構築すると共に、図中の右方からこの立坑１８に向けてシールド機２１を掘進させて本線シールドトンネル１２を構築する。立坑１８の構築は、その構築位置にシールド機２１が到達するまでに完了しておく。そして、シールド機２１が立坑１８に到達すると、立坑１８からシールド機２１を地上へ回収する。
【００１４】
次に、立坑１８において、トンネル分岐合流部１０を構築するための大断面単円シールド機２２を組み立て、図３（ｂ）に示すように、シールド機２２を立坑１８から図中左向きへ掘進させることにより、トンネル分岐合流部１０を構築する。上述のようにシールド機２２は、本線シールドトンネル１２，１４および分岐線シールドトンネル１６の断面を包含する大径のシールドを有している。この大断面単円シールド機２２の掘進と並行して、トンネル分岐合流部１０の先方側（図中左側）の端部に立坑２０を構築する。立坑２０の構築は、その構築位置に大断面単円シールド機２２が到達するまでに完了しておく。そして、大断面単円シールド機２２が立坑２０に到達すると、立坑２０からシールド機２２を地上へ回収する。
【００１５】
次に、立坑２０において本線シールドトンネル１４および分岐線シールドトンネル１６を夫々構築するためのシールド機２４，２６を組み立て、図３（ｃ）に示すように、各シールド機２４，２６を図中左向きに掘進させることにより、本線シールドトンネル１４および分岐線シールドトンネル１６を構築する。なお、本線シールドトンネル１４用のシールド機２４は、本線シールドトンネル１２の構築に用いたシールド機２１を再使用することができる。
【００１６】
以上のように、本実施形態によれば、トンネル分岐合流部１０をシールド工法により構築するので、トンネル分岐合流部１０の構築にあたり、地上には立坑１８，２０の用地だけ確保できればよい。このため、開削工法の場合に比べて、地上に確保すべき用地は格段に少なくて済み、これにより、地上部の交通等に与える影響を最小限に抑えることができると共に、トンネル分岐合流部１０の構築場所を計画する際の自由度も大幅に向上する。
【００１７】
また、大断面単円シールド機２２によりトンネル分岐合流部１０を掘進させるので、トンネル分岐合流部１０の断面は構造的に極めて安定な単円形状になる。このため、トンネル分岐合流部１０に柱を構築するなどの補強を施すことは不要となる。したがって、本実施形態によれば、トンネル分岐合流部１０の内部に施工される道路や鉄道の本線の分岐・合流を自由に行うことができ、また、トンネル分岐合流部１０に補強工事を施すことも不要にできる。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態におけるトンネル分岐合流部を示す平面図である。なお、トンネル分岐合流部の断面図は上記図２と同様であるため省略し、また、上記第１の実施形態と同様の構成部分は同一の符号で表す。図４に示すように、本実施形態では、上記第１実施形態における立坑１８のみを構築し、立坑２０に代えて地盤改良部３０を設けている。
【００１９】
本実施形態においても、上記第１実施形態における図３（ａ），（ｂ）に示す工程と同様にして立坑１８から大断面単円シールド機２２を掘進させることによりトンネル分岐合流部１０を構築する。図５および図６は、大断面単円シールド機２２によりトンネル分岐合流部１０を構築した後、本線シールドトンネル１４および分岐線シールドトンネル１６を構築するまでの手順を示す。
【００２０】
先ず、大断面単円シールド機２２の掘進を停止した後、鋼殻（スキンプレート）２２ａを埋め殺してシールド機２２を解体し（図５（ａ））、薬剤注入機３２を用いて切羽前面に薬剤を注入することにより地盤改良部３０を設ける（図５（ｂ））。ただし、地盤を凍結させるなど、薬剤注入以外の手段により地盤改良部３０を設けてもよい。次に、分岐後の本線用のシールド機２４の発進架台３４、シールド機２４の本体、シールド機２４の反力受け３６を順次組み立て（図５（ｃ）〜（ｅ））、その後、シールド機２４を発進させて本線シールドトンネル１４を掘進する（図５（ｆ），図６（ａ））。なお、シールド機２４は、本線シールドトンネル１２の構築に用いたシールド機２１を再使用することができる。分岐線シールドトンネル１６についても同様に、分岐線用のシールド機２６の発進架台３８、シールド機２６の本体、および反力受け４０を順次組み立てて（図６（ｂ）〜（ｄ））、シールド機２６を発進させて分岐線シールドトンネル１６を掘進する（図６（ｅ）〜（ｆ））。
【００２１】
このように、本実施形態では、上記第１の実施形態における立坑２０の構築を省略できるので、トンネル分岐合流部１０の施工を簡単化でき、また、地上には立坑１本の用地のみを確保すればよいので、地上に確保すべき用地は更に少なくて済む。そして、上記第１の実施形態と同様に、トンネル分岐合流部１０の断面形状が構造的に極めて安定な単円状になるので、トンネル分岐合流部１０の内部において、道路や線路の分岐合流を自由に行うことができると共に、トンネル分岐合流部１０に補強工事を施すことも不要にできる。
【００２２】
なお、上記各実施形態では、トンネル分岐合流部１０を構築した後、立坑２０または地盤改良部３０からシールド機２４，２６を発進させることにより、本線シールドトンネル１４および分岐線シールドトンネル１６を掘進するものとしたが、本発明はこれに限らず、シールド機２４，２６を立坑１８または地盤改良部３０に向けて上記各実施形態とは反対向きに掘進させることとしてもよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、１本のシールドトンネル（本線シールドトンネル１２）と、２本のシールドトンネル（本線シールドトンネル１４および分岐線シールドトンネル１６）との分岐合流を行う場合について説明したが、本発明はこれに限らず、１本のシールドトンネルと３本以上のシールドトンネルとの分岐合流、あるいは、複数本のシールドトンネルと複数本のシールドトンネルとの分岐合流を行う場合にも適用が可能である。これらの場合にも、分岐合流すべきシールドトンネルの断面を全て包含するような大断面の単円シールド機でトンネル分岐合流部を構築し、その両端に、分岐合流させべき各シールドトンネルを接続させるようにすればよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、シールド工法により、構造的に安定したトンネル分岐合流部を構築することができる。このため、構築したトンネル分岐合流部に補強を施すことなく、当該トンネル分岐合流部内で道路や鉄道の分岐合流を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるトンネル分岐合流部を示す平面図である。
【図２】図１に示すトンネル分岐合流部の断面形状を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は本実施形態におけるトンネル分岐合流部の施工手順を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるトンネル分岐合流部を示す平面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、大断面単円シールド機によりトンネル分岐合流部を構築してから、分岐後の本線シールドトンネルおよび分岐線シールドトンネルを構築するまでの手順を示す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は、大断面単円シールド機によりトンネル分岐合流部を構築してから、分岐後の本線シールドトンネルおよび分岐線シールドトンネルを構築するまでの手順を示す図である。
【図７】従来の工法で構築されるトンネル分岐合流部の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１０  トンネル分岐合流部
１２，１４  本線シールドトンネル
１６  分岐線シールドトンネル
１８，２０  立坑
２１，２４，２６  シールド機
２２  大断面単円シールド機
３０  地盤改良部
【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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