(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を構築する場合において地中に連続して配置されることにより前記トンネルを構成する函体であって、
複数のセグメントを組み合わせることにより所定断面に形成されており、前記セグメント同士の接合部に、隣接して構築される他のトンネルとの連結手段が形成されていて、
前記セグメント同士の接合部の位置が、前記トンネルに生じる曲げモーメントに応じて設定されていることを特徴とする、函体。
【請求項２】
前記連結手段が、トンネル軸に沿って形成されたガイド溝または突条であることを特徴とする、請求項１に記載の函体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本のトンネルを利用した地下構造物の構築方法に好適に用いられる函体に関する。
【背景技術】
【０００２】
大断面トンネル等の地下構造物を構築する方法として、小断面シールド機により、大断面トンネルの外側に沿って割り付けられる複数の小断面シールドトンネルを地中に並設して外殻部を構成するとともに、該外殻部の内部をシールド工法によらずに掘削して大断面トンネルを構築するという外殻部先行型シールド工法がある。
そして、この外殻部先行型シールド工法について、特許文献１には、小断面シールド機の側端部に地盤改良用カッターを装備することで、小断面シールドトンネルの掘進と同時に、小断面シールドトンネル同士の接合部分の地盤を掘削し、地盤改良を行う方法が開示されている。これにより、外殻部の一体化の際の止水性を確保している。
【０００３】
しかしながら、かかる外殻部先行型シールド工法では、シールドの構造上、テール部でクリアランスをとりながら複数の小断面シールドトンネルが並設されていくので、隣接する小断面シールドトンネル同士を当接させた状態で施工することができず、小断面シールドトンネル同士の間に不可避的に隙間領域ができる不都合があった。
【０００４】
即ち、かかる隙間領域ができた状態では、大断面トンネルの外殻部が一体の構造とならない。このため、かかる隙間領域を掘削し、鉄筋を組み立て、コンクリートの打設を行うことにより、大断面トンネルの外殻部を一体化する煩雑で時間のかかる作業を強いられていた。
【０００５】
そのため、本出願人等は、特許文献２に示すように、並設された複数本の小断面トンネルを利用して大断面トンネルを構築する方法を開発し、実施に至っている。この大断面トンネルの構築方法は、複数本の小断面トンネルを並設した後、各小断面トンネルの不要な覆工を撤去することにより大きな空間を形成しつつ、各小断面トンネルの残置された覆工を利用して外殻を形成して、大断面トンネルを構築するものである。
各小断面トンネルの施工は、推進工法によりそれぞれ隣接する小断面トンネルに接するように行われており、先行して構築されたトンネル（以下、単に「先行トンネル」という場合がある）の函体の側面に形成されたガイド溝（連結手段）に、後行して構築されるトンネル（以下、単に「後行トンネル」という場合がある）の函体の側面に形成された突条（連結手段）を嵌合させながら掘進するものである。
【０００６】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口や掘削機などが取り付けられている。推進工法の掘削機は、推進函体に反力をとって自ら推進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。一方、シールド工法とは、トンネル切羽に設置された掘削機で地山を掘削するとともに、掘削機の内部でトンネル覆工となるセグメントを組み立ててトンネルを構築する工法である。なお、シールド掘削機は、その内部で組み立てられたセグメントに反力を取って自ら掘進する。
【特許文献１】特開平８−１９９９７０号公報（［００１０］−［００１６］、図４）
【特許文献２】特開２００５−２４０３６２号公報（［０００８］−［００１７］、図１−図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の地下構造物の構築方法によると、トンネルの函体に突条が形成されているため、この突条が地山に接することにより抵抗力が発生し、工期短縮の妨げや施工性の低下の原因となる場合があった。また、各トンネルの連結手段は、トンネルを構成する函体の主桁に組み込まれるため、主桁に切り欠きを形成するなどの加工を施す必要があった。そのため、主桁の補強が必要となり、そのための部品点数の増加により費用が嵩むとともに、函体の製作が複雑となる場合があった。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、高精度かつ施工性に優れた地下構造物の構築方法に好適に用いられ、簡易かつ安価に製作することを可能とした函体の提案をすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明の函体は、並設された複数本のトンネルを利用して地下構造物を構築する場合において地中に連続して配置されることにより前記トンネルを構成する函体であって、複数のセグメントを組み合わせることにより所定断面に形成されており、前記セグメント同士の接合部に、隣接して構築される他のトンネルとの連結手段が形成されていて、前記セグメント同士の接合部の位置が、前記トンネルに生じる曲げモーメントに応じて設定されていることを特徴としている。
【００１４】
かかる発明によると、函体を構成する各セグメント（ピース）の接合部（継手板）を加工して、隣接して構築される他のトンネルとの連結手段が形成されているため、函体の主桁に切欠きを形成するなどの手間を省き、また、部品の点数を減らすことにより、その製作を簡易かつ安価に行うことが可能となる。
【００１５】
また、前記函体の連結手段が、トンネル軸に沿って形成されたガイド溝または突条であれば、一方のトンネルに形成されたガイド溝に、他方のトンネルに形成された突条を挿入した状態で形成することにより、一方のトンネルに他方のトンネルを追従させることができ、複数本のトンネルを高精度に並設した状態で形成することを可能としている。
【００１６】
なお、本発明の函体は、セグメント同士の接合部の位置を、前記トンネルに生じる曲げモーメントに応じて設定しているため、主桁の一部を利用して連結手段を形成することが可能となり、好適である。つまり、曲げモーメントが小さく、軸力が曲げモーメントに対して大きくなる箇所にセグメント同士の接合部を設定すれば、軸力に対する耐力を維持していれば、主桁の加工が可能となり、例えば、主桁の一部を利用してガイド溝を形成することも可能となる。故に、補強を要することなく連結手段を函体に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の函体によれば、その製作を簡易かつ安価に行うことが可能となり、トンネルの工事費の低減化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態では、並設された複数本のトンネルを利用して大断面トンネル（地下構造物）を構築する場合について説明する。
ここで、図１は、第１の実施の形態にかかる地下構造物の概略を示す断面図である。図２は、第１の実施の形態の地下構造物を構成する各トンネルの函体を示す斜視図であって、（ａ）はガイド溝が千鳥状に形成された場合を示し、（ｂ）はガイド溝がいも継状に形成された場合を示している。また、図３の（ａ）は同函体を示す正面図、（ｂ）は曲げモーメント図である。また、図４は、同函体を構成するセグメントを示す斜視図である。さらに、図５は、同函体のガイド溝を示す拡大断面図である。
図６の（ａ）は、第１の実施の形態にかかる掘削機を示す斜視図であって、（ｂ）は、同掘削機の突部材を示す拡大斜視図である。また、図７の（ａ）〜（ｃ）は、同掘削機の使用状況を示す断面図である。また、図８の（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態の継手構造を示す拡大断面図であって、図９の（ａ）および（ｂ）は、継手構造の変形例を示す拡大断面図である。
【００２３】
図１に示すように、大断面トンネルＴ１は、その断面内において並設された複数本（第１の実施の形態では６本）のトンネル１，１，…を利用して築造されており、頂版ＴＡ、底版ＴＢ及び側壁ＴＣ１，ＴＣ２を備えている。なお、第１の実施の形態では、同一の矩形断面形状により構築された６本のトンネル１，１，…を横３列縦２段並設することにより大断面トンネルＴ１を構築するものとしたが、各トンネル１の断面形状は限定されるものではなく、例えば断面形状の異なるトンネルを並設するなど、地下構造物の完成形状に応じて適宜設定すればよい。
【００２４】
各トンネル１は、掘削機２０（図６（ａ）参照）により切削された切削孔に、坑口に配設された推進ジャッキ（図示せず）またはトンネル１の中間に配設された中間ジャッキ（図示せず）により複数の推進函体（函体）１０，１０，…を圧入する推進工法により構築するものする。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、推進函体１０は、４つに分割されたピース（セグメント）１１，１１，…を組み合わせることにより角筒状に形成されている。各ピース１１は、断面Ｌ字状に形成された外殻１２と、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の主桁１３，１３，…と、隣り合う主桁１３，１３間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の縦リブ１４，１４，…と、を備えて構成されている。そして、後行して構築されるトンネルと隣接する側面のピース１１同士の接合部には、トンネル軸に沿って隣接するトンネルとの連結手段であるガイド溝Ｊ１が形成されている。
【００２６】
各ピース１１は、断面視でＬ字状に形成されており、図３（ａ）に示すように、組合せた状態で、横断面が正方形を呈するように構成されている。なお、第１の実施の形態では、トンネル１の断面形状を正方形としたが、トンネル１の断面形状が限定されないことはいうまでもなく、例えば、長方形、円形、楕円形、台形、その他の多角形等、適宜地下構造物の形状等に応じて形成すればよい。また、第１の実施の形態では、各推進函体１０を４つのピース１１，１１，…により構成するものとしたが、推進函体１０の分割数が限定されないことはいうまでもない。
【００２７】
そして、各ピース１１の接合部は、図３（ｂ）に示すように、トンネル１に作用する外力等により生じる曲げモーメントＭの最も小さい箇所Ｍｍｉｎ付近に位置するように構成する。
【００２８】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、外殻１２は、複数の主桁１３，１３，…を覆うように形成された鋼製のスキンプレートであって主桁１３，１３，…に溶接により接合することで形成されている。つまり、長方形状のスキンプレートを折り曲げること、または複数枚の板を溶接することによりＬ字状に形成されている。なお、外殻１２を構成する材料や構成方法は限定されるものではない。
【００２９】
主桁１３は、鋼材を組み合わせることによりＬ字状に形成されている。第１の実施の形態では、１体のピース１１に対して４つの主桁１３，１３，…を配置するものとする。主桁１３を構成する各鋼材は、溶接により外殻１２の内周面に接合されている。
【００３０】
なお、主桁１３を形成する鋼材は限定されるものではなく、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、溝形鋼、鋼管等、あらゆる公知の鋼材を使用することが可能であるが、第１の実施の形態では、鋼板を使用するものとする。また、第１の実施の形態では、鋼材を組み合わせることによりＬ字状の主桁１３を形成するものとしたが、主桁の形状は、推進函体１０の断面形状や推進函体１０の分割数（ピース１１の数量）等に応じて適宜設定されるものであり、限定されるものではない。また、１つのピース１１に対して４つの主桁１３，１３，…を設置するものとしたが、主桁１３の数量が限定されないことはいうまでもない。さらに、主桁１３は、推進函体１０に作用する外力に対して所定の耐力を発現するものであれば、鋼材に限定されるものではない。
【００３１】
また、４つの主桁１３，１３，…のうち、最後部（坑口側）の主桁１３と最前部（切羽側）の主桁１３には、前後の推進函体１０との接合を行う、例えばボルトナット等の接合手段を設置するための挿通孔１３ｈが、所定の間隔で複数個所形成されている。なお、挿通孔１３ｈの形状および数量は、接合手段の形状や強度等に応じて決定するものであり、適宜設定すればよい。また、接合手段の形式によっては、挿通孔１３ｈが形成されないことはいうまでもない。
【００３２】
縦リブ１４は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、隣り合う主桁１３，１３の間に配置されて、主桁１３同士の間隔を保持するとともに、推進時に作用する軸力に対して、十分な耐力を発現するように構成されている。なお、縦リブ１４の長手方向の端部は、主桁１３の側面に溶接により接合されている。
【００３３】
第１の実施の形態では、縦リブ１４として、主桁１３と同種の鋼板を使用するものとするが、縦リブ１４を構成する材料は限定されるものではなく、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、溝形鋼、鋼管等、あらゆる公知の鋼材を使用することが可能である。また、縦リブ１４の数量は限定されるものではないことはいうまでもない。さらに、縦リブ１４は、推進函体１０に作用する推進時の軸力に対して所定の耐力を発現するものであれば、鋼材に限定されるものではない。
【００３４】
各ピース１１の接合部には、他のピース１１との接合のための継手板１５が設置されている。継手板１５は、図４（ａ）に示すように、ピース１１の接合部において、トンネル軸方向に沿って固定されており、推進函体１０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成されている。継手板１５には、所定の間隔によりボルト孔１５ｈ，１５ｈ，…が形成されており、推進函体１０の組み立て時に隣接するピース１１との接合が可能に構成されている。
【００３５】
図４（ｂ）および図５に示すように、ガイド溝Ｊ１が形成される各ピース１１の接合部は、他のピース１１との接合およびガイド溝Ｊ１の形成が可能となるように、継手板１５に代えて継手部材１６により構成されている。継手部材１６は、トンネル軸方向に沿って当該接合部においてトンネル１の内空側に固定されて、推進函体１０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された鋼板１６ａと、トンネル１の地山側に固定されて、推進函体１０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された溝型鋼１６ｂと、から構成されている。溝型鋼１６ｂは、接合部において、図５に示すように、隣接する溝型鋼１６ｂの凹部同士が対向するように固定されており、隣り合うピース１１同士を接合すると地山側に開口し、後記する掘削機２０の突部材２３が収納可能な、断面視略Ｔ字状のガイド溝Ｊ１が形成される。つまり、ガイド溝Ｊ１は、地山側に鋼板１６ａの厚み二枚分の開口幅Ｊ１ａからなる開口が形成されて、内空側に開口幅Ｊ１ａよりも大きい幅からなる内部幅Ｊ１ｂの空間が形成されている。なお、鋼板１６ａには、所定の間隔によりボルト孔１６ｈ，１６ｈ，…が形成されており、ボルトナットＢＮ等を介して推進函体１０の組み立て時に隣接するピース１１との接合が可能に構成されている。
【００３６】
ここで、第１の実施の形態では、ガイド溝Ｊ１を形成するために、ピース１１の接合部に溝型鋼１６ｂを配置するものとしたが、ガイド溝Ｊ１を形成するために使用される材料は溝型鋼に限定されないことはいうまでもなく、例えば、鋼板をコの字状に組み合わせる等、適宜公知の材料を組み合わせて形成すればよい。また、継手部材１６として、鋼板１６ａと溝型鋼１６ｂとを組み合わせて形成するものとしたが、継手部材１６の構成は限定されるものではなく、例えば、１枚の鋼板を加工することにより構成してもよい。また、ガイド溝Ｊ１の形状寸法（例えば開口幅Ｊ１ａや内部幅Ｊ１ｂ）等は限定されないことはいうまでもなく、適宜設定すればよい。
また、第１の実施の形態では、ピース１１同士の接合を、図５に示すように、ボルトナットＢＮを介して行うものとし、継手板１５および継手部材１６にボルト孔１５ｈ，１６ｈを形成するものとしたが、ピース１１の接合手段は限定されるものではなく、また、接合手段の構成によってはボルト孔１５ｈ，１６ｈを形成しなくてもよい。
【００３７】
掘削機２０は、図６（ａ）に示すように、掘削機本体２１と、掘削機本体２１の前面に配設されてその回転により地山を切削するカッターヘッド２２と、隣接して構築される他のトンネル１側の側面に配置された突部材２３と、を備えている。なお、第１の実施の形態では、カッターヘッド２２として、回転式のものを採用するが、カッターヘッド２２の形式が限定されないことはいうまでもなく、例えば揺動式のカッターヘッドでもよい。
【００３８】
掘削機本体２１は、推進函体１０と略同形状の断面正方形状に形成されたスキンプレート２１ａにより外周囲が覆われて、内部にカッターヘッド２２の駆動機や切削に伴う土砂の排土設備（チャンバ等）や各種配線配管等が配置されている。なお、第１の実施の形態では、掘削機本体２１の形状を断面正方形としたが、掘削機２０の形状が限定されないことはいうまでもなく、適宜トンネル１の断面形状に応じた形状のものを採用すればよい。
【００３９】
カッターヘッド２２は、スポーク型カッターヘッドであって、鋼製部材からなり、外径が掘削機本体２１の幅と略同じ構成された円形カッターと円形カッターの内面に配置された十字状カッターとから構成されている。
【００４０】
なお、カッターヘッド２２には、図示しないカッタビットが複数配置されている。
ここで、カッターヘッド２２の材質は、鋼製部材に限定されるものではなく、地山の状況に応じて、適宜適切な材料から構成すればよい。また、カッターヘッド２２はスポーク型に限定されるものではなく、掘削方式や地山の状況に応じて面板形を採用してもよい。さらにカッターヘッド２２の形状が円形に限定されないことはいうまでもなく、適宜計画されたトンネル１の断面形状に応じた形状を採用すればよい。
【００４１】
突部材２３は、図７（ａ）に示すように、先行して構築された先行トンネル１Ａに沿って後行トンネル１Ｂを構築する場合に用いられる部材であって、先行トンネル１Ａの後行トンネル１Ｂ側の側面にトンネル軸方向に沿って形成されたガイド溝Ｊ１に挿入が可能となるように、後行トンネル１Ｂを構築する掘削機２０の先行トンネル１Ａ側の側面に形成されている。つまり、先行トンネル１Ａのガイド溝Ｊ１と掘削機２０の突部材２３とにより、継手構造Ｊが構成される。
【００４２】
第１の実施の形態に係る突部材２３は、図６（ａ）に示すように、掘削機本体２１の側面において、上下２段に前後２箇所ずつ配置されている。そして、図７（ａ）に示すように、千鳥状に形成された先行トンネル１Ａのガイド溝Ｊ１（図２（ａ）参照）に応じて上下の突部材２３を適宜伸張、収納させることにより、常時突部材２３をガイド溝Ｊ１に挿入（係合）した状態とし、先行トンネル１Ａに沿った施工を可能としている。
なお、突部材２３の配置や数量等は限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定すればよい。例えば、先行トンネル１Ａに形成されたガイド溝Ｊ１がいも継状に連続して形成されている場合（図２（ｂ）参照）には、掘削機２０の突部材２３は１段のみ配置すればよい。また、突部材２３の前後の間隔は限定されるものではないが、本実施形態では前後の突部材２３の間隔を推進函体１０の前後幅（トンネル軸方向の長さ）よりも短くすることで、前後の突部材２３のいずれかがガイド溝Ｊ１に挿入（係合）された状態を維持するものとする。
【００４３】
突部材２３は、図６（ｂ）に示すように、長辺２３ｂが幅辺２３ａおよび厚辺２３ｃよりも長い、四角柱状に形成されている。そして、突部材２３は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、掘削機本体２１の内部に配設されたジャッキ２４により掘削機２０の内外方向に伸縮自在に設置されていて、ガイド溝Ｊ１への内挿が可能な形状を呈している。
【００４４】
突部材２３は、掘削本体２１への収納時は、長辺２３ｂがトンネル軸方向と平行、幅辺２３ａがトンネル軸方向と直交する方向となるように配置されている（図６（ａ）参照）。
【００４５】
突部材２３の厚辺２３ｃは、図８（ａ）に示すように、掘削機２０への収納が可能な厚みで、かつ、ガイド溝Ｊ１の内部の厚み（溝型鋼１５ｂの開口幅）よりも小さく形成されている。また、幅辺２３ａは、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、ガイド溝Ｊ１の開口幅Ｊ１ａよりも小さく、突部材２３の伸張時にガイド溝Ｊ１への挿入が可能な形状を呈している。さらに、長辺２３ｂは、ガイド溝Ｊ１の開口幅Ｊ１ａよりも長く、かつ、ガイド溝Ｊ１の内部幅Ｊ１ｂよりも短く形成されている。
【００４６】
第１の実施の形態に係る継手構造Ｊは、図７（ａ）に示すように、先行トンネル１Ａのガイド溝Ｊ１と、先行トンネル１Ａに隣接して構築される後行トンネル１Ｂの掘削機２０の突部材２３とからなり、ガイド溝Ｊ１に突部材２３が係合されるように構成されている。そして、掘削機２０による掘進時には、突部材２３が、ガイド溝Ｊ１に係合された状態で摺動する。
【００４７】
突部材２３のガイド溝Ｊ１への係合は、まず、突部材２３の長辺２３ｂがトンネル軸方向と平行（ガイド溝Ｊ１と平行）になる方向に突部材２３を向けた状態で、ジャッキ２４により掘削機本体２１から突部材２３を伸張させることにより、ガイド溝Ｊ１に挿入する（図８（ａ）および（ｂ）参照）。次に、突部材２３を９０°回転させて、ガイド溝Ｊ１に挿入した状態で突部材２３の長辺２３ｂがトンネル軸方向と直角（ガイド溝Ｊ１と直角）をなす方向に回転することにより、ガイド溝Ｊ１に係合する。
【００４８】
なお、第１の実施の形態では、掘削機２０の突部材２３として、ジャッキ２４を介した伸張式の突部材２３を使用するものとしたが、ガイド溝Ｊ１に挿入されることにより後行トンネルの施工を高精度に行うことが可能であれば、突部材の構成等は限定されないことはいうまでもない。例えば、図９（ａ）に示すように、鉤型の突部材２３’として、ガイド溝Ｊ１に係止する構成としてもよい。また、この場合において、ピース１１同士の接合部において形成されるガイド溝Ｊ１について、図９（ｂ）に示すように、一方の継手部材１６’のみについて断面略Ｌ字状の鋼材１６ｂ’を使用することで、推進函体１０の製作に伴う部材点数や手間を省略することも可能である。
【００４９】
次に、大断面トンネルＴ１の構築方法の概要を説明する。なお、以下の説明においては、複数のトンネル１，１，…を、施工順にトンネル１ａ〜１ｆと称することがある（図１参照）。なお、各トンネル１，１，…の施工順序が限定されないことはいうまでもない。
【００５０】
大断面トンネルＴ１の構築は、側面にトンネル軸方向に沿って形成されたガイド溝Ｊ１を有した推進函体（先行函体）１０を、地中に連続して配置することにより先行トンネルを構築する、先行トンネル構築工程と、先行トンネルのガイド溝Ｊ１に掘削機２０の先行トンネル側の側面に形成された突部材２３を挿入させた状態で後行トンネルの削孔を行い、先行トンネルに並設して地中に推進函体（後行函体）１０を配置することにより後行トンネルを構築する、後行トンネル構築工程とにより行う。
【００５１】
まず、掘削機２０の突部材２３を掘削機本体２１に収納した状態で地山の切削を行いつつ、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）によりこの切削孔に推進函体１０を地中に連続して圧入することにより１本目（図１において下段左側）のトンネル１ａを構築する。この時、トンネル１ａの右側および上側の側面、つまり後行して構築されるトンネル１ｂ、１ｄ側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている。ここで、トンネル１ａの各推進函体１０は、図２（ａ）に示すように、各ピースの接合部が連続しないように、千鳥状に配置するものとし、ガイド溝Ｊ１も後行トンネル側の面において千鳥状に形成されるものとする。
【００５２】
１本目のトンネル１ａの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネル１ａに並設して下段中央（図１においてトンネル１ａの右隣）に２本目のトンネル１ｂの施工を行う。この時、トンネル１ｂの切削は、掘削機２０のトンネル１ａ側の側面から突部材２３を突出させて、図７（ａ）に示すように、先行トンネル１Ａ（トンネル１ａ）の推進函体１０，１０，…に形成されたガイド溝Ｊ１に、この突部材２３を挿入した状態で行う。なお、掘削機２０は、トンネル１ａの側面に形成された千鳥状のガイド溝Ｊ１に応じて、上下の突部材２３，２３を適宜伸張、収納させることにより、ガイド溝Ｊ１に突部材２３を常時係合させた状態で、トンネル１ａに沿った切削孔を形成する。そして、掘削機２０により形成された切削孔に、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）により推進函体１０を連続して圧入することによりトンネル１ｂを構築する。この時、トンネル１ｂの右側および上側の側面、つまり後行して構築されるトンネル１ｃ、１ｅ側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている（図１参照）。
なお、第１の実施の形態では、千鳥状に形成されたガイド溝Ｊ１を有する先行トンネル１Ａ（図２（ａ）参照）に隣接して後行トンネル１Ｂを構築する場合について説明したが、ガイド溝Ｊ１は、千鳥状に形成されている必要はなく、図２（ｂ）に示すように、イモ継ぎ状に形成されていてもよい。この場合は、後行トンネル１Ｂの構築について同一の突部材２３を利用して切削を掘進することはいうまでもない。
【００５３】
２本目のトンネル１ｂの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネル１ｂに並設して下段右側（図１においてトンネル１ｂの右隣）に３本目のトンネル１ｃの施工を行う。この時、トンネル１ｃの切削は、掘削機２０のトンネル１ｂ側の側面から突部材２３を突出させて、図７（ａ）に示すように、先行トンネル１Ａ（トンネル１ｂ）の推進函体１０，１０，…に形成されたガイド溝Ｊ１に、この突部材２３を挿入した状態で行う。なお、掘削機２０は、トンネル１ｂの側面に形成された千鳥状のガイド溝Ｊ１に応じて、上下の突部材２３，２３を適宜伸張、収納させることにより、ガイド溝Ｊ１に突部材２３を常時係合させた状態で、トンネル１ｂに沿った切削孔を形成する。そして、掘削機２０により形成された切削孔に、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）により推進函体１０を連続して圧入することによりトンネル１ｃを構築する。この時、トンネル１ｃの上側の側面、つまり後行して構築されるトンネル１ｆ側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている（図１参照）。
【００５４】
３本目のトンネル１ｃの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネル１ａに並設して上段左側（図１においてトンネル１ａの上隣）に４本目のトンネル１ｄの施工を行う。この時、トンネル１ｄの切削は、掘削機２０のトンネル１ａ側の側面から突部材２３を突出させて、先行トンネル１Ａ（トンネル１ａ）の推進函体１０，１０，…に形成されたガイド溝Ｊ１に、この突部材２３を挿入した状態で行う（図７（ａ）参照）。なお、掘削機２０は、トンネル１ａの側面に形成された千鳥状のガイド溝Ｊ１に応じて、左右の突部材２３，２３を適宜伸張、収納させることにより、ガイド溝Ｊ１に突部材２３を常時係合させた状態で、トンネル１ａに沿った切削孔を形成する。そして、掘削機２０により形成された切削孔に、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）により推進函体１０を連続して圧入することによりトンネル１ｄを構築する。この時、トンネル１ｄの右側の側面、つまり後行して構築されるトンネル１ｅ側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている（図１参照）。
【００５５】
４本目のトンネル１ｄの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネル１ｂおよびトンネル１ｄに隣接して上段中央（図１においてトンネル１ｂの上隣であって、トンネル１ｄの右隣）に５本目のトンネル１ｅの施工を行う。この時、トンネル１ｅの切削は、掘削機２０のトンネル１ｂおよびトンネル１ｄ側の側面から突部材２３を突出させて、先行トンネル１Ａ（トンネル１ｂおよびトンネル１ｄ）の推進函体１０，１０，…に形成されたガイド溝Ｊ１に、この突部材２３を挿入した状態で行う（図７（ａ）参照）。なお、掘削機２０は、トンネル１ｂおよびトンネル１ｄの側面に形成された千鳥状のガイド溝Ｊ１に応じて、２列の突部材２３，２３の一方を伸張、他方を収納させることにより、ガイド溝Ｊ１に突部材２３を常時係合させた状態で、トンネル１ｂおよびトンネル１ｄに沿った切削孔を形成する。そして、掘削機２０により形成された切削孔に、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）により推進函体１０を連続して圧入することによりトンネル１ｅを構築する。この時、トンネル１ｅの右側の側面、つまり後行して構築されるトンネル１ｆ側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている（図１参照）。
【００５６】
５本目のトンネル１ｅの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネル１ｃおよびトンネル１ｅに隣接して上段右側（図１においてトンネル１ｃの上隣であって、トンネル１ｅの右隣）に６本目のトンネル１ｆの施工を行う。この時、トンネル１ｆの切削は、掘削機２０のトンネル１ｃおよびトンネル１ｅ側の側面から突部材２３を突出させて、先行トンネル１Ａ（トンネル１ｃおよびトンネル１ｅ）の推進函体１０，１０，…に形成されたガイド溝Ｊ１に、この突部材２３を挿入した状態で行う（図７（ａ）参照）。なお、掘削機２０は、トンネル１ｃおよびトンネル１ｅの側面に形成された千鳥状のガイド溝Ｊ１に応じて、２列の突部材２３，２３の一方を伸張、他方を収納させることにより、ガイド溝Ｊ１に突部材２３を常時係合させた状態で、トンネル１ｃおよびトンネル１ｅに沿った切削孔を形成する。そして、掘削機２０により形成された切削孔に、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）により推進函体１０を連続して圧入することによりトンネル１ｆを構築する。
【００５７】
各トンネル１，１，…の施工が完了したら、図１に示すように、大断面トンネルＴ１の断面形状に合せて、トンネル１ａ〜１ｆの推進函体１０の不要な部分を撤去して大きな空間を形成する。そして、地山との境界（すなわち、大断面トンネルＴ１の外縁）に沿って残置されたトンネル１ａ〜１ｆの推進函体１０，１０，…を利用して本設の頂版ＴＡ、底版ＴＢおよび側壁ＴＣ１，ＴＣ２を形成すると、大断面トンネルＴ１となる。なお、推進函体１０の不要な部分を全部撤去した後に頂版ＴＡ、底版ＴＢおよび側壁ＴＣ１，ＴＣ２を形成してもよいし、トンネル１ａ〜１ｆの不要な部分の一部を撤去しつつ、大断面トンネルＴ１の頂版ＴＡ、底版ＴＢおよび側壁ＴＣ１，ＴＣ２を構築してもよい。
【００５８】
以上、第１の実施の形態の推進函体１０によれば、ピース１１の接合部（継手部材１６）と隣接するトンネル１同士の連結手段（ガイド溝Ｊ１）とを共有することにより、部品点数を削減するため、材料費を削減することが可能となり、また、製作を簡素化することが可能となる。
【００５９】
また、推進函体１０のガイド溝Ｊ１は、ピース１１の継手部材１６を加工することにより形成されているため、主桁１３に切欠き加工等を施すことがないため、ガイド溝Ｊ１の形成により、トンネル１の耐力が低減することがない。
【００６０】
また、掘削機２０に突部材２３を形成し、この突部材２３を先行して構築された先行トンネル１Ａのガイド溝Ｊ１に挿入した状態で、後行トンネル１Ｂの切削を行うため、先行トンネル１Ａに沿った後行トンネル１Ｂの構築を高精度に行うことが可能となる。
【００６１】
また、掘削機２０の突部材２３は、ジャッキ２４を介して伸縮自在に設置されているため、先行トンネル１Ａの函体１０がローリングしている場合（図７（ｂ）参照）や、先行トンネル１Ａの函体１０が水平蛇行している場合（図７（ｃ）参照）でも、ジャッキ２４のストロークを調整することにより、掘削機２０は設計通りの基線に沿って掘進することを可能としている。したがって、後行トンネル１Ｂは、先行トンネル１Ａの出来形に関わらず、設計された基線に沿って形成することが可能となる。
【００６２】
また、先行トンネル１Ａと後行トンネル１Ｂとの継手構造Ｊを、先行トンネル１Ａの推進函体１０の側面に形成されたガイド溝Ｊ１と掘削機２０の側面に形成された突部材２３とにより構成するため、後行トンネル１Ｂの推進函体１０に突部材を形成する必要がなく、推進函体１０の部品数を省略することが可能となり、また、推進函体１０の製作を簡素化できる。
また、推進函体１０に突条が形成されていないため、推進時の抵抗が最小限に抑えられ、施工性に優れている。さらに、推進函体１０の側面に突出部分が形成されていないため、坑口におけるエントランス部の止水が高水圧下でも特別な処置を要することなく対応可能である。
【００６３】
また、推進函体１０のガイド溝Ｊ１と掘削機２０の突部材２３を利用して施工を行うため、隣り合うトンネル１同士が迫ることや必要以上に離間することがなく、高精度による大断面トンネルＴ１の施工を行うことが可能となる。
【００６４】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、並設された複数本のトンネルを利用して大断面トンネル（地下構造物）を構築する場合について説明する。
ここで、図１０は、第２の実施の形態にかかる地下構造物の概略を示す断面図である。また、図１１の（ａ）は、第２の実施の形態にかかる地下構造物のトンネルの連結状況を示す拡大断面図であって、（ｂ）は、隣接するトンネル同士の継手構造を示す拡大断面図である。さらに、図１２の（ａ）および（ｂ）は、第２の実施の形態に係るトンネルの連結状況の変形例を示す拡大断面図である。
【００６５】
第２の実施の形態では、図１０に示すように、断面台形状に形成されたトンネル２，２，…を複数本並設することにより、略円形状に形成された大断面トンネル（地下構造物）Ｔ２の外殻（覆工）を形成するものである。
各トンネル２は、掘削機２０（図６（ａ）参照）による地山の掘削とともに掘削機２０の後方に推進函体（函体）３０を配置することにより先行トンネル（トンネル２）を構築する工程と、掘削機２０による地山の掘削とともに掘削機２０の後方に推進函体３０を配置することにより先行トンネルに並設して後行トンネル（トンネル２）を構築する工程とにより構築される（図１１（ａ）参照）。
【００６６】
各トンネル２は、掘削機２０（図６（ａ）参照）により切削された切削孔に坑口に配設された推進ジャッキ（図示せず）またはトンネル２の中間に配設された中間ジャッキ（図示せず）により複数の推進函体（函体）３０，３０，…を圧入する推進工法により構築するものとする。
【００６７】
第２の実施の形態に係る推進函体３０は、図１１（ａ）に示すように、４つに分割されたピース（セグメント）３１，３１，…を組み合わせることにより断面略台形の筒状に形成されている。各ピース３１は、断面Ｌ字状に形成された外殻３２と、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の主桁３３，３３，…と、隣り合う主桁３３，３３間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数の縦リブ（図４参照）と、を備えて構成されている。そして、所定のピース３１，３１の接合部には、トンネル軸に沿って他のトンネル２との連結手段であるガイド溝Ｊ１または突条Ｊ２が形成されている。
【００６８】
各ピース３１は、断面視で略Ｌ字状に形成されており、図１１（ａ）に示すように、組合せた状態で、推進函体３０の断面が台形を呈するように構成されている。なお、第２の実施の形態では、トンネル２の断面形状を台形としたが、トンネル２の断面形状が限定されないことはいうまでもなく、例えば、正方形、長方形、円形、楕円形、その他の多角形等、適宜地下構造物の形状等に応じて形成すればよい。また、第２の実施の形態では、各推進函体３０を４つのピース３１，３１，…により構成するものとしたが、推進函体３０の分割数が限定されないことはいうまでもない。
【００６９】
そして、各ピース３１同士の接合部は、トンネル２に作用する外力等により生じる曲げモーメントＭの最も小さい箇所Ｍｍｉｎ付近に位置するようにする（図３（ｂ）参照）。
【００７０】
外殻３２は、複数の主桁３３，３３，…を覆うように形成された鋼製のスキンプレートにより形成されている。つまり、長方形状のスキンプレートを、折り曲げることにより略Ｌ字状に形成されている。なお、外殻３２を構成する材料や構成方法は限定されるものではない。
【００７１】
主桁３３は、鋼材を組み合わせることにより略Ｌ字状に形成されている。第２の実施の形態では、１体のピース３１に対して４つの主桁３３，３３，…を配置するものとする。主桁３３を構成する各鋼材は、溶接により外殻３２の内周面に接合されている。
なお、この他の主桁３３の構成は、第１の実施の形態で示した主桁１３と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７２】
縦リブは、隣り合う主桁３３，３３の間に配置されて、主桁３３同士の間隔を保持するとともに、推進時に作用する軸力に対して、十分な耐力を発現するように構成されている。なお、縦リブの構成は、第１の実施の形態で示した縦リブ１４と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００７３】
各ピース３１の接合部には、他のピース３１との接合のための継手板３５が設置されている。継手板３５は、図１１（ａ）に示すように、ピース３１の接合面において、トンネル軸方向に沿って固定されており、推進函体３０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された鋼板からなる。継手板３５には、所定の間隔によりボルト孔（図示省略）が形成されており、推進函体３０の組み立て時に隣接するピース３１との接合が可能に構成されている。
【００７４】
また、推進函体３０の隣接するトンネル側の側面における各ピース３１の接合部には、継手板３５に代えて、他のピース３１との接合が可能で、かつ、隣接するトンネル２との連結するための連結手段（ガイド溝Ｊ１または突条Ｊ２）が形成可能な継手部材３６が設置されている。
先行して構築されるトンネル２の後行トンネル側の側面の継手部材３６は、ガイド溝Ｊ１が形成されるように加工が施されている。また、後行して構築されるトンネル２の先行トンネル側の側面に面する継手部材３６は、突条Ｊ２が形成されるように加工が施されている。
【００７５】
ガイド溝Ｊ１が形成される接合部に対応するピース３１の継手部材３６は、図１１（ｂ）に示すように、トンネル軸方向に沿って当該接合部においてトンネル２の内空側に固定されて、推進函体３０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された鋼板３６ａと、トンネル２の地山側に固定されて、推進函体３０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された溝型鋼３６ｂと、から構成されている。溝型鋼３６ｂは、接合部において、隣接する溝型鋼３６ｂの凹部同士が対向するように固定されており、ピース３１，３１を接合した状態で地山側に開口する断面視略Ｔ字状で、突条Ｊ２の挿入が可能なガイド溝Ｊ１が形成される。なお、鋼板３６ａには、所定の間隔によりボルト孔（図示省略）が形成されており、推進函体３０の組み立て時に隣接するピース３１との接合が可能に構成されている。
【００７６】
また、突条Ｊ２が形成される接合部に対応するピース３１の接合部は、図１１（ｂ）に示すように、一方のピース３１の継手板３５と他方のピース３１の継手部材３６とにより接合されている。この継手部材３６は、推進函体３０の長さ（トンネル軸方向の幅）と同じ長さに形成された鋼板であって、隣接するトンネル側に端部が突出するように形成された突条鋼板３６ｃにより構成されている。そして、突条鋼板３６ｃの突出部の先端（頭部）は、ガイド溝Ｊ１への係合が可能となるように、ガイド溝Ｊ１の開口幅よりも部材厚が厚く形成されている。なお、突条Ｊ２の構成は、前記のものに限定されないことはいうまでもない。
【００７７】
なお、第２の実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、継手構造Ｊ（ピース３１の接合面）を、トンネル２の断面に対して略対角線状に配置して、千鳥状に配置した千鳥組みにより大断面トンネルＴ２を構築する場合について説明するが、各トンネル２同士の継手構造Ｊの配置は限定されるものではなく、例えば、図１２（ａ）に示すように継手構造Ｊを同一の位置に配置してなるイモ組みにより配置されていてもよく、また、図１２（ｂ）に示すように上下２箇所において継手構造Ｊが配置されていてもよい。
【００７８】
次に、大断面トンネルＴ２の構築方法の概要を説明する。なお、以下の説明においては、複数のトンネル２，２，…を、施工順にトンネルＮ，Ｎ＋１〜Ｎ−１と称することがある（図１１（ａ）参照）。なお、各トンネル２，２，…の施工順序が限定されないことはいうまでもない。
【００７９】
大断面トンネルＴ２の構築は、側面にトンネル軸方向に沿って形成されたガイド溝Ｊ１を有した推進函体（先行函体）３０を、地中に連続して配置することにより先行トンネルを構築する、先行トンネル構築工程と、先行トンネルのガイド溝Ｊ１に先行トンネル側の側面に突条Ｊ２が形成された推進函体（後行函体）３０を、先行トンネルのガイド溝Ｊ１に突条Ｊ２を挿入した状態で地中に配置することにより後行トンネルを構築する、後行トンネル構築工程とにより行う。
【００８０】
まず、掘削機により地山の切削を行いつつ、坑口に配置された推進ジャッキ（図示せず）によりこの切削孔に推進函体３０を地中の連続して圧入することによりトンネルＮを構築する。この時、トンネルＮの両側面（図面の左右の側面）、つまり後行して構築されるトンネルＮ＋１、Ｎ−１側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている（図１１（ａ）参照）。
【００８１】
１本目のトンネルＮの施工が完了または所定長施工が進行したら、トンネルＮに並設して（図１１（ａ）においてトンネルＮの左隣）に２本目のトンネルＮ＋１の施工を行う。トンネルＮ＋１を構成する推進函体３０の先行トンネル（１本目のトンネルＮ）側の側面には、継手板３５を加工して形成された突条Ｊ２が形成されており、また、トンネルＮ＋１の推進函体３０のトンネルＮと反対側の側面には、ガイド溝Ｊ１が形成されている。そして、トンネルＮ＋１の構築は、突条Ｊ２をトンネルＮの推進函体３０に形成されたガイド溝Ｊ１に挿入した状態でトンネルＮ＋１の推進函体３０の圧入することにより行う。
【００８２】
２本目のトンネルＮ＋１の施工が完了または所定長施工が進行したら、同様の方法により隣接するトンネルの施工を行い、この作業をトンネルＮ＋２〜Ｎ−１まで繰り返し行うことにより、大断面トンネルＴ２の外周囲にトンネル２，２，…の構築を行う。なお、トンネルＮ−１を構成する推進函体３０には、図１１（ａ）にしめすように、トンネルＮおよびトンネルＮ−２側の側面について、突条Ｊ２，Ｊ２が形成されており、それぞれの突条Ｊ２，Ｊ２をトンネルＮおよびトンネルＮ−２の側面に形成されたガイド溝Ｊ１に挿入した状態で推進函体３０の圧入を行う。
【００８３】
そして、各トンネル２の内部にコンクリートを充填することにより、大断面トンネルＴ２の外殻を構築する。この時、隣接するトンネル２同士の間の覆工（外殻３２）の撤去やトンネル２同士を跨ぐように鉄筋を配筋することにより、大断面トンネルＴ２の外殻を一体に構築してもよい。
【００８４】
以上、第２の実施の形態の推進函体３０によれば、ピース３１の接合部（継手部材３６）と隣接するトンネル２同士の連結手段（ガイド溝Ｊ１および突条Ｊ２）とを共有することにより、部品点数を削減するため、材料費を削減することが可能となり、また、製作を簡素化することが可能となる。
【００８５】
また、推進函体３０のガイド溝Ｊ１および突条Ｊ２は、ピース３１の継手部材３６を加工することにより形成されているため、主桁３３に切欠き加工等を施すことがないため、ガイド溝Ｊ１または突条Ｊ２の形成により、トンネル２の耐力が低減することがない。
【００８６】
また、先行トンネル２の推進函体３０のガイド溝Ｊ１と後行トンネル２の推進函体３０の突条Ｊ２を利用して施工を行うため、隣り合うトンネル２同士が迫ることや必要以上に離間することがなく、高精度による大断面トンネルＴ２の施工を行うことが可能となる。
【００８７】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、推進函体が鋼製の部材で構成されている場合を例示したが、この他、球状黒鉛鋳鉄製の部材で構成されているものであってもよく、さらには、鉄筋コンクリート製の部材で構成されているものであってもよい。
【００８８】
また、前記各実施形態では、トンネルの構築を推進工法により行う場合について説明したが、シールド工法やＴＢＭ工法にも本発明が適用可能であることはいうまでもない。
【００８９】
また、前記実施形態では、大断面トンネルを構築する場合について説明したが、前記地下構造物の構築方法により構築される構造物はトンネル限定されるものではないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施の形態にかかる地下構造物の概略を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態の地下構造物を構成する各トンネルの函体を示す斜視図であって、（ａ）はガイド溝が千鳥状に形成された場合を示し、（ｂ）はガイド溝がいも継状に形成された場合を示している。
【図３】第１の実施の形態に係る函体を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は曲げモーメント図である。
【図４】第１の実施の形態に係る函体を構成するセグメントを示す斜視図である。
【図５】第１の実施の形態に係る函体のガイド溝を示す拡大断面図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる掘削機を示す斜視図であって、（ａ）は全体図、（ｂ）は突部材を示す拡大図を示す。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係る掘削機の使用状況を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態の継手構造を示す拡大断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、同継手構造の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる地下構造物の概略を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は、第２の実施の形態にかかる地下構造物のトンネルの連結状況を示す拡大断面図であって、（ｂ）は、隣接するトンネル同士の継手構造を示す拡大断面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、第２の実施の形態に係るトンネルの連結状況の変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１（１ａ〜１ｆ）  トンネル
１０，３０  推進函体（函体）
１１，３１  ピース（セグメント）
１５，３５  継手板
１６，３６  継手部材
１６ａ，３６ａ  鋼板
１６ｂ，３６ｂ  溝型鋼
２０    掘削機
２１    掘削機本体
２２    カッターヘッド
２３    突部材
２４    ジャッキ
Ｊ      継手構造
Ｊ１    ガイド溝（連結手段）
Ｊ２    突条（連結手段）
Ｔ１，Ｔ２  大断面トンネル（地下構造物）
【図１】
0004608415.tif 000002
【図２】
0004608415.tif 000003
【図３】
0004608415.tif 000004
【図４】
0004608415.tif 000005
【図５】
0004608415.tif 000006
【図６】
0004608415.tif 000007
【図７】
0004608415.tif 000008
【図８】
0004608415.tif 000009
【図９】
0004608415.tif 000010
【図１０】
0004608415.tif 000011
【図１１】
0004608415.tif 000012
【図１２】
0004608415.tif 000013