(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとが互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造において、
上記広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを更に構築した複合セグメントリング構造が形成され、
トンネル接合部での上記狭幅セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に、該領域に応じた形状からなる隔壁版が、上記補強用セグメントリングと上記狭幅セグメントリングとの間に介装され、かつ、該領域を塞ぐように設けられていること
を特徴とする異種トンネル接合構造。
【請求項２】
上記複合セグメントリング構造は、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成されていること
を特徴とする請求項１記載の異種トンネル接合構造。
【請求項３】
上記広幅セグメントリング及び／又は上記狭幅セグメントリングにおけるセグメントの内部に、トンネル軸方向補強部材が設けられていること
を特徴とする請求項１又は２記載の異種トンネル接合構造。
【請求項４】
上記トンネル軸方向補強部材が上記トンネル断面非重複領域及び／又は上記トンネル断面非重複領域のトンネル断面反対側領域に設けられていること
を特徴とする請求項３記載の異種トンネル接合構造。
【請求項５】
上記複合セグメントリング構造におけるトンネル軸方向端部における、上記広幅セグメントリングの内側で且つ当該広幅セグメントリングを構成する鋼殻の外側における上記一の部位及び／又は上記他の部位に補強部材が設けられていること
を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の異種トンネル接合構造。
【請求項６】
シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせてトンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、
トンネル幅を広幅から狭幅に移行させる際の広幅トンネルの終端側に、上記広幅セグメントリングを構築するとともに、該広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを更に構築した複合セグメントリング構造を形成し、
上記広幅セグメントリングと接合すべき上記狭幅セグメントリングとの間に、上記補強用セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版の面を、少なくとも当該補強用セグメントリングの端面に当接させつつ当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設け、
更に上記隔壁版からトンネル軸方向に向けて上記狭幅セグメントリングを順次構築すること
を特徴とする異種トンネル接合方法。
【請求項７】
上記複合セグメントリング構造を、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成すること
を特徴とする請求項６記載の異種トンネル接合方法。
【請求項８】
上記補強用セグメントリングを構築するに当たり、上記広幅セグメントリングのその内側における一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記複合セグメントリング構造を形成し、上記隔壁版から更にトンネル軸方向に向けて狭幅セグメントリングを順次構築した後、上記補強用セグメントリングを撤去すること
を特徴とする請求項６又は７記載の異種トンネル接合方法。
【請求項９】
シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、
上記狭幅セグメントリングを順次構築し、トンネル幅を狭幅から広幅に移行させる際に、
上記狭幅セグメントリングに対して接合すべき上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を上記狭幅セグメントリングに設け、
上記隔壁版からトンネル軸方向へ上記広幅セグメントリングを構築するとともに、該広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを、上記隔壁版が上記狭幅セグメントリングとの間で介装されるように構築した複合セグメントリング構造を形成し、
更に、上記広幅セグメントリングを順次構築すること
を特徴とする異種トンネル接合方法。
【請求項１０】
上記複合セグメントリング構造を、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成すること
を特徴とする請求項９記載の異種トンネル接合方法。
【請求項１１】
上記複合セグメントリング構造から更にトンネル軸方向に向けて上記広幅セグメントリングを順次構築した後、上記補強用セグメントリングを撤去すること
を特徴とする請求項９又は１０に記載の異種トンネル接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルを構築する際に、途中で非常駐車帯を設ける個所や分岐合流部の建設工事量の縮減を図る特殊工法を採用する場合、事後的に構造物が築造される予定のある個所等では、シールドトンネルの断面形状を変化させる必要がある。立坑の構築や地上からの補助工法を必要とせずにトンネル断面を変化させるシールド工法として、トンネル断面を一部拡縮する工法や、トンネル内部に仮設隔壁を施工するための工法、施工装置が提案されている。
【０００３】
特に従来においては、例えば特許文献１に示すように、既存のシールド機を用いて、シールド坑の断面を任意の形状に縮幅することができるトンネル断面変更方向が提案されている。
【０００４】
この工法においては、先ず図１４（ａ）に示すように、トンネル９５における通常断面部分についてシールド機６１を用いて構築する。そして、通常断面セグメント９１−ｎの構築を終了させた後に、掘削を一度停止する。次に図１４（ｂ）に示すように、通常断面セグメント９１−（ｎ−１）に特殊セグメント８７を設置し、通常断面セグメント９１−ｎの内側に反力受け８５を設置する。反力受け８５及び特殊セグメント８７は、通常断面セグメント９１に伝達できる形状及び構成としている。この図１４（ｂ）に示す状態から、シールドジャッキ６５と、増設シールドジャッキ７３とを、それぞれ通常断面セグメント９１−ｎと反力受け８５とに押し付けて伸張しつつ、地山６２を掘削してシールド機６１を前進させる。次に図１４（ｃ）に示すように、増設シールドジャッキ７３を新断面セグメント８５−１に押し付けて地山６２を掘削し、シールド機６１を順次前進させていく。これにより、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合されたトンネル断面を変更することが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−１６９３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような特許文献１に開示されるトンネル断面変更構造は、図１５に示すように、増設シールドジャッキ７３により押圧したときに、図中矢印に示される方向に力が流れることになる。しかしながら、この特殊セグメント８７の形状は、図１４に示すように断面が略直角二等辺三角形状とされている。このため、この増設シールドジャッキ７３からの力は、この特殊セグメント８７において略４５°に亘り急激に曲げられ、ひいてはこの特殊セグメント８７に応力が集中してしまうことにもなる。その結果、増設シールドジャッキ７３による押圧力により、この反力受け８５及び特殊セグメント８７が不安定になり、図中点線に示すように大きく変形してしまうことになる。
【０００６】
また、この特殊セグメント８７は、断面三角形状とされているため、増設シールドジャッキ７３からの押圧力に対する剛性、即ち変形抑制効果が小さいという問題点があった。
【０００７】
更にこの特許文献１の開示技術では、反力受け８５や特殊セグメント８７の架設等に長時間を要し、施工期間の短縮化を図ることが困難になる。また、この反力受け８５や特殊セグメント８７を設置する際において別途重機が必要となるところ、施工コストが増大するとともに施工期間がさらに長期化してしまうという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、異種トンネルを接合する際において、シールドジャッキからかかる異種トンネルの接合部に発生する応力集中を緩和するとともに、当該箇所におけるジャッキ推力に対する剛性（変形抑制効果）を確保し、更に施工工程の簡素化並びに工期短縮を図ることが可能な異種トンネル接合構造及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明を適用した異種トンネル接合構造は、上述した課題を解決するために、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとが互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造において、上記広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを更に構築した複合セグメントリング構造が形成され、トンネル接合部での上記狭幅セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に、該領域に応じた形状からなる隔壁版が、上記補強用セグメントリングと上記狭幅セグメントリングとの間に介装され、かつ、該領域を塞ぐように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせてトンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、トンネル幅を広幅から狭幅に移行させる際の広幅トンネルの終端側に、上記広幅セグメントリングを構築するとともに、該広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを更に構築した複合セグメントリング構造を形成し、上記広幅セグメントリングと接合すべき上記狭幅セグメントリングとの間に、上記補強用セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版の面を、少なくとも当該補強用セグメントリングの端面に当接させつつ当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設け、更に上記隔壁版からトンネル軸方向に向けて上記狭幅セグメントリングを順次構築することを特徴とする。
【００１１】
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、上記狭幅セグメントリングを順次構築し、トンネル幅を狭幅から広幅に移行させる際に、上記狭幅セグメントリングに対して接合すべき上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を上記狭幅セグメントリングに設け、上記隔壁版からトンネル軸方向へ上記広幅セグメントリングを構築するとともに、該広幅セグメントリングの内側の、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結した補強用セグメントリングを、上記隔壁版が上記狭幅セグメントリングとの間で介装されるように構築した複合セグメントリング構造を形成し、更に、上記広幅セグメントリングを順次構築することを特徴とする。
【００１２】
本発明を適用した二重セグメントリング構造は、トンネル幅の広い広幅セグメントリングと、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、トンネル軸方向への重複部分を持たせて連結すべき狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造を有する。即ち、セグメントからなる補強用セグメントリングを、広幅トンネルの内側において、特にトンネル接合部近傍において構築している。このため、広幅トンネル又は狭幅トンネルを構築する際において、シールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合に、応力の流れをスムーズにすることが可能となり応力集中を緩和することが可能となる。
【００１４】
また、複合セグメントリング構造とするための補強用セグメントリングを特に複数リングに亘って構築し、その後シールドジャッキ設置用部材をシフトさせることによる、ジャッキ押圧位置を変更する施工方法により、ジャッキ推力に対する剛性そのものを向上させることができ、ひいては変形抑制効果を向上させることが可能となる。
【００１５】
特に本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造を補強用セグメントリングにより構成しているため、特殊な重機を用いることなく、シールド機のみで構築を終始することができる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となり、施工コストの低減化を図ることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本発明を適用した異種トンネル接合構造１は、例えば図１に示すように、トンネル幅の広い広幅セグメントリング２を軸方向に接合することにより構成される広幅トンネル２０と、トンネル幅の狭い狭幅セグメントリング３を軸方向に接合することにより構成される狭幅トンネル３０からなる。これら広幅トンネル２０と狭幅トンネル３０とは互いにトンネル接合部９において接合されている。
【００１８】
また、図２は、本発明を適用した異種トンネル接合構造１の平面図であり、図３（ａ）は、狭幅トンネル３０に係る図２中Ａ−Ａ’断面図を、また図３（ｂ）は、広幅トンネル２０と狭幅トンネル３０とのトンネル接合部９に係る図２中Ｂ−Ｂ’断面図を、図３（ｃ）は、広幅トンネル２０に係る図２中Ｃ−Ｃ’断面図を、図３（ｄ）は、広幅トンネル２０に係る図２中Ｄ−Ｄ’断面図を示している。
【００１９】
ちなみに本発明を適用した異種トンネル接合構造１は、例えば道路地下トンネル中において非常駐車帯を設ける場合等、トンネル断面幅を変化させなければならないケースに適用される。
【００２０】
狭幅トンネル３０は、一般走行部を構成するトンネルであって、これを構成する狭幅セグメントリング３は、シールド工法に基づいてトンネル周方向に連結された複数のセグメント３１からなる。このセグメント３１は、トンネル周方向又はトンネル軸方向に向けて、必要に応じて図示しない継ぎ手等を介してボルト等により連結される。狭幅セグメントリング３は、図３（ａ）に示すように、セグメント３１＿１からトンネル周方向へ連続して連結されてセグメント３１＿７に至るが、このセグメント３１＿１と、セグメント３１＿７との間にある、セグメント３１＿８〜３１＿１０は、内側に曲げられた形状となるように連結されている。このときセグメント３１＿１０は、その内空面側がセグメント３１＿１に対してボルト接合され、セグメント３１＿７は、その内空面側がセグメント３１＿８に対してボルト接合される。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、セグメントリング３を、１０個のセグメント３１で構成する場合を例にとり説明をするが、セグメント３１の数はこれに限定されることはない。また、セグメント３１＿８〜３１＿１０は、内側に曲げられた形状となる場合に限定されるものではなく、いかなる断面形状で構成されていてもよい。
【００２２】
広幅トンネル２０は、一般走行部とともに非常駐車帯を並列させて設けるトンネルであって、これを構成する広幅セグメントリング２は、シールド工法に基づいてトンネル周方向に連結された複数のセグメント２１からなる。このセグメント２１は、トンネル周方向又はトンネル軸方向に向けて図示しない継ぎ手等を介してボルト等により連結される。広幅セグメントリング２は、例えばトンネル周方向に１０個のセグメント２１を連結させて構成する場合を例にとるとき、図３（ｃ）に示すように、セグメント２１＿１からトンネル周方向へ連続して連結されてセグメント２１＿１０に至ることになる。この広幅セグメントリング２は、狭幅セグメントリング３とは異なり、断面略円形状で構成されている。広幅セグメントリング２におけるセグメント２１＿１〜２１＿７は、狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１＿１〜３１＿７に対応しており、互いに形状、サイズ、曲率ともに同一で構成されている。この広幅セグメントリング２におけるセグメント２１＿１〜２１＿７と、狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１＿１〜３１＿７は、互いにトンネル軸方向において重複することになる。この広幅セグメントリング２と、狭幅セグメントリング３との間で互いにトンネル軸方向に重複する部分を以下、重複部分という。これに対して、狭幅セグメントリング３において、この重複部分（セグメント３１＿１〜３１＿７）以外の部分（セグメント３１＿８〜３１＿１０）を非重複部分という。
【００２３】
このため、広幅セグメントリング２は、内側に曲げられたセグメント３１＿８〜３１＿１０を有する狭幅セグメントリング３と比較して、セグメント２１＿８〜２１＿１０の分だけ拡幅されているということになる。
【００２４】
また、この広幅トンネル２０は、さらにその内側において補強用セグメントリング３５’が形成されている。この補強用セグメントリング３５’は、広幅セグメントリング２の内側における一の部位３７から他の部位３８にかけてセグメントを連結することにより構成される。図３（ｃ）の例では、セグメント２１＿１における一の部位３７からセグメント２１＿７における他の部位３８に至るまで、補強用セグメントリング３５’が連結されている。この補強用セグメントリング３５’は、セグメント３５＿１〜３５＿３により構成されており、それぞれが狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１＿８〜３１＿１０に対応するものとなる。即ち、この補強用セグメントリング３５’（セグメント３５＿１〜３５＿３）は、狭幅セグメントリング３の非重複部分（セグメント３１＿８〜３１＿１０）に対応した位置に配設するものとする。
【００２５】
このときセグメント２１＿１は、セグメント３１＿１に対してボルト接合されている。また、セグメント２１＿７は、セグメント３１＿７に対してボルト接合されている。
【００２６】
この広幅トンネル２０の内側に形成されている補強用セグメントリング３５’は、トンネル軸方向Ｇに向けて最低１リング構成されていればよい。ちなみに、この補強用セグメントリング３５’は、後述するように事後的に取り外される場合もあるが、本発明はこの補強用セグメントリング３５’が取り外される前の構造を想定するものである。
【００２７】
図３（ｄ）における広幅トンネル２０に係るＤ−Ｄ’断面図は、図２に示す複合セグメント構造３９の終端部５１よりも軸方向Ｇ側の断面図である。この図３（ｄ）では、図３（ｃ）における補強用セグメントリング３５’が省略されており、セグメント３５＿１〜３５＿３が形成されていない、広幅セグメントリング２のみで構成されており、セグメント２１＿１〜２１＿１０がトンネル周方向へ連続して連結されてなる。
【００２８】
これら各セグメント２１、３１、３５は互いに千鳥状に配置する場合もあるが、かかる場合には、互いに軸方向に隣接するセグメントリング間において半セグメント分ずらして考えることになる。
【００２９】
なお上述したように、互いに断面形状が異なる広幅セグメントリング２と、狭幅セグメントリング３とを接合すると、ちょうど図３（ｂ）に示すように、この内側に曲げられた狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１＿８〜３１＿１０と、広幅セグメントリング２におけるセグメント２１＿８〜２１＿１０とが互いに重複しない、トンネル断面非重複領域４１となる。本発明を適用した異種トンネル接合構造１では、このトンネル断面非重複領域４１に対して褄壁状の隔壁版４２がこれを塞ぐように設けられる。
【００３０】
隔壁版４２は、一方の面において、狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１＿８〜３１＿１０が当接される。また、他の面において、広幅セグメントリング２におけるセグメント２１＿８〜２１＿１０が当接される。即ち、この隔壁版４２は、表裏両面においてセグメント２１、３１が接触することになるところ、その表面は平坦面とされている。また、この隔壁版４２は、鋼製又は鋼・コンクリート製で構成されてなる。この隔壁版４２は、一体型で構成されていてもよいが、予め分割されているものを組み合わせて設けるようにしてもよい。
【００３１】
このような隔壁版４２を図３（ｂ）に示すように、トンネル断面非重複領域４１を塞ぐようにして取り付けることにより、当該トンネル断面非重複領域４１に基づいて形成されるトンネル内外への開口を塞ぐことが可能となる。
【００３２】
止水ボックス２４は、狭幅セグメントリング３の外側において隔壁版４２と接するようにして配設される。止水ボックス２４は、狭幅セグメントリング３の外周面に接する領域にテールブラシ１５を装着した外壁を鋼板で構成したボックス構造としてあり、図２に示すようにこのテールブラシ１５がセグメント３１に接触するようにして配置させることにより、地中の水分が隔壁版４２を介してトンネル内部に浸入するのを防止することが可能となる。
【００３３】
裏込め材２５は、地山掘削領域の崩壊を抑止することを目的に用いられるものであって例えばセメント系材料で構成され、狭幅セグメントリング３の外側のトンネル断面非重複領域４１に相当する領域において充填される。
【００３４】
次に、本発明を適用した異種トンネル接合方法について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００３５】
この異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネルを掘削する際において、トンネル幅の広い広幅トンネル２０に対して、トンネル幅の狭いトンネル３０を接合するものである。図４（ａ）に示すように、トンネル掘削に使用するシールド機４４は、円筒形状からなるスキンプレート４５と、シールドジャッキ設置用部材４６と、シールドジャッキ４７と、スキンプレート４５の端面に固定される面板４８とを備えている。シールドジャッキ４７は、端部がシールドジャッキ設置用部材４６に取り付けられてなり、トンネル軸方向に向けて伸縮自在に構成されている。
【００３６】
先ず、トンネル幅の広い広幅トンネル２０をシールド工法に基づいて構築する。このとき、シールド機４４を用いて、地山４９を掘削し、掘削された坑の内周に沿ってセグメント２１を設置する作業を繰り返し実行する。
【００３７】
次に図４（ｂ）に示すように、この広幅トンネル２０内部において複合セグメントリング構造３９の構築を開始する。外周を構成するセグメント２１は、同様にこのシールド機４４を用いて接合していくことになるが、これに加えて、複合セグメントリング構造３９を構成するセグメント３５も同様に構築していく。この複合セグメントリング構造３９を構成するセグメント３５は、軸方向Ｇに向けて少なくとも１リング以上連結される必要があるが、複数リングに亘り連結することが望ましい。
【００３８】
次にこの複合セグメントリング構造３９の構築を終了させた後に、図４（ｃ）に示すように褄壁状の隔壁版４２を、セグメント３５、２１間で構成されるトンネル断面非重複領域４１を塞ぐようにして配設する。この隔壁版４２を配設する際においても、同様にシールドジャッキ４７による押圧力を付与することとなる。
【００３９】
次にトンネル幅の狭い狭幅トンネル３０の構築に移行する。このとき、図５（ａ）に示すように、シールドジャッキ設置用部材４６をトンネル内側に向けてシフトし、シールドジャッキ４７を用いてセグメント３１に対して押圧力を付与する。セグメント３１の一端は、隔壁版４２に対して取り付けられることになる。なお、地中の水分がトンネル内部に入り込むのを防止する観点から止水ボックス２４を、セグメント３１に接触するように、シールドジャッキ設置用部材４６に対して取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
次に、図５(ｂ)に示すように、このシールド機４４を利用してセグメント３１の軸方向Ｇへの接合を繰り返し実行する。このとき、狭幅トンネル３０の外側であって、隔壁版４２と、止水ボックス２４とにより囲まれる領域に裏込め材２５を充填する。ちなみに、この段階においては、複合セグメントリング構造３９におけるセグメント３５は残存させたままとしておく。また、テールブラシ１５は、セグメント３１やセグメント２１に接触させることにより、トンネル内部への土水の浸入を強固に防止することが可能となる。
【００４１】
最後にトンネルの構築を終了させた後、図５（ｃ）に示すように、複合セグメントリング構造３９におけるセグメント３５を撤去する。これにより、トンネル幅の広い広幅トンネル２０に対する狭幅トンネル３０の軸方向への接合が終了することになる。
【００４２】
このような異種トンネル接合方法は、特に図５（ａ）、（ｂ）に示す段階において有利な効果を発揮する。シールドジャッキ４７を用いてセグメント３１に対して押圧力を付与した場合に、図６に示す矢印の方向へ力が伝達されることになる。即ち、セグメント３１に伝達された押圧力は、そのまま直進してセグメント３５を流れていくことになる。しかしながら、このセグメント３５に流れた荷重は、広幅セグメントリング２１との連結部を通じて点線矢印に示すように少しずつセグメント２１側へと伝達されていくことになる。その結果、シールドジャッキ４７からの押圧力がセグメント２１側において急激に曲げられることもなくなり、セグメント３１、３５において応力が集中してしまうのを防止することが可能となる。その結果、セグメント３１、３５が不安定になることもなくなる。図６中、点線で示されているセグメントは、シールドジャッキ４７からの押圧力が負荷されたことによる、セグメント３１、３５の変形形態を示している。セグメント３１、３５の所定箇所において応力集中を発生させることなく、少しずつセグメント２１側へと分散させて伝達することができることから、変形量をごく僅かに抑えることができることが分かる。
【００４３】
次に、本発明を適用した異種トンネル接合方法の他の形態について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００４４】
この異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネルを掘削する際において、トンネル幅の狭い狭幅トンネル３０に対して、トンネル幅の広い広幅トンネル２０を接合するものである。先ず図７（ａ）に示すように、狭幅トンネル３０をシールド工法に基づいて構築する。このとき、シールド機４４を用いて、地山４９を掘削し、掘削された坑の内周に沿ってセグメント３１を設置する作業を繰り返し実行する。このとき、シールド機４４を利用してセグメント３１の軸方向Ｇへの接合を繰り返し実行する。このとき、狭幅トンネル３０の外側であって、止水ボックス２４により囲まれる領域に裏込め材２５を充填する。この裏込め材２５を充填する領域は、トンネル断面非重複領域４１に対応する領域である。
【００４５】
次に図７（ｂ）に示すように、狭幅トンネル３０の構築を終了させた後に、褄壁状の隔壁版４２をセグメント３１に取り付ける。このとき、止水ボックス２４はシールド機４４から切り離され、セグメントリング３の外側であって、隔壁版４２に接するように取り付けられる。次に、この隔壁版４２に対してセグメント３５、２１をそれぞれ取り付ける。このときも同様にシールド機４４におけるシールドジャッキ４７による押圧力を付与することにより実行していくことになる。
【００４６】
次に図７（ｃ）に示すように、このセグメント３５と、セグメント２１の軸方向の連結を連続して実行していく。このようにして、複合セグメントリング構造３９が構築されていくことになる。
【００４７】
次に図８（ａ）に示すように、複合セグメントリング構造３９の構築を終了させた後に、セグメント２１の軸方向の連結を連続して実行していく。この段階においては、セグメント３５の接合は終了していることから、シールドジャッキ設置用部材４６をスキンプレート４５側にシフトさせた状態として、セグメント２１に対してシールドジャッキ４７に対して押圧力を付与することにより接合をしていくことになる。
【００４８】
次に図８（ｂ）に示すように、セグメント２１の軸方向Ｇへの接合を繰り返し実行していくことにより、広幅トンネル２０の構築を継続して行う。
【００４９】
最後にトンネルの構築を終了させた後、図８（ｃ）に示すように、複合セグメントリング構造３９におけるセグメント３５を撤去する。これにより、狭幅トンネル３０に対する広幅トンネル２０の軸方向Ｇへの接合が終了することになる。
【００５０】
このような異種トンネル接合方法において、特に図８（ａ）、（ｂ）に示す段階において有利な効果を発揮する。シールドジャッキ４７を用いてセグメント２１に対して押圧力を付与した場合に、図９に示す矢印の方向へ力が伝達されることになる。即ち、セグメント２１に伝達された押圧力は、そのまま直進してセグメント２１を流れていくことになる。しかしながら、このセグメント２１に流れた荷重は、広幅セグメントリング２１との連結部を通じて点線矢印に示すように少しずつセグメント３５側へと伝達されていくことになる。その結果、シールドジャッキ４７からの押圧力がセグメント２１側において急激に曲げられることもなくなり、応力が集中してしまうのを防止することが可能となる。その結果、セグメント２１が不安定になることもなくなる。図９中、点線で示されているセグメントは、シールドジャッキ４７からの押圧力が負荷されたことによる、セグメント２１の変形形態を示している。セグメント２１の所定箇所において応力集中を発生させることなく、少しずつセグメント３５側へと分散させて伝達することができることから、変形量をごく僅かに抑えることができることが分かる。
【００５１】
このように、本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造３９を有する。即ち、セグメント３５からなる補強用セグメントリング３５’を、広幅トンネル２０の内側において、特にトンネル接合部９近傍において構築している。このため、広幅トンネル２０又は狭幅トンネル３０を構築する際において、シールドジャッキ４７を用いてセグメント２１又はセグメント３１に対して押圧力を付与した場合に、応力の流れをスムーズにすることが可能となり応力集中を緩和することが可能となる。
【００５２】
また、複合セグメントリング構造３９とするための補強用セグメントリング３５’を特に複数リングに亘って構築し、その後シールドジャッキ設置用部材４６をシフトさせることによる、ジャッキ押圧位置を変更する施工方法により、ジャッキ推力に対する剛性そのものを向上させることができ、ひいては変形抑制効果を向上させることが可能となる。
【００５３】
特に本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造３９を補強用セグメントリング３５'により構成しているため、特殊な重機を用いることなく、シールド機４４のみで構築を終始することができる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となり、施工コストの低減化を図ることも可能となる。
【００５４】
なお、上述した異種トンネル接合方法では、あくまで複合セグメントリング構造３９を構成する補強用セグメントリング３５’を複数リングに亘って配設する場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではなく、少なくとも１リングで構成されていてもよい。但し、応力を効果的に分散させて、セグメント２１等への応力集中を緩和させるためには、補強用セグメントリング３５’を複数リングに亘って配設し、段階的に応力を分散させていくことが望ましい。
【００５５】
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図１０（ａ）に示すように、狭幅トンネル３０を構成する狭幅セグメントリング３におけるセグメント３１の鋼殻内側に補強縦リブ５４を形成させるようにしてもよい。このとき補強縦リブ５４は、セグメント３１の地山側から内空面側に向けて突出するように配設されている。ちなみに、この縦リブ５４は、その長手方向が軸方向へ配向されており、セグメント周方向に所定間隔をおいて複数列に亘り配設されている。図１０（ｂ）は、この補強縦リブ５４が配設されたセグメント３１の斜視図を示している。縦リブ５４は、長手方向が軸方向Ｇとなるように、周方向に向けて所定間隔で配列されている。この補強縦リブ５４は通常の縦リブに比べて上端には、平板状のフランジ５６が形成され、さらには縦リブ断面高さを大きく設定する、さらには板厚を厚く設定することで断面性能を高く構成されている。ちなみに、このセグメント３１を構成する鋼殻には、それぞれリングボルト孔１７やピースボルト孔１８が形成されている。
【００５６】
なお、このような補強縦リブ５４は、広幅セグメントリング２におけるセグメント２１においても同様に形成されていてもよい。
【００５７】
このような補強縦リブ５４が形成された狭幅セグメントリング３においては、トンネルの軸方向Ｇ（図１０中紙面直角方向）へ向けた部材耐力を向上させる効果を奏し、トンネル断面から偏芯したジャッキの押圧合力による偏芯モーメントにより引き起こされるトンネル断面の横倒れ変形を抑制することが可能となる。このトンネル断面の横倒れ変形はトンネルセグメントに大きな応力を発生させ、ジャッキ推力に対する剛性を確保することを困難にする。ちなみに図中の押圧位置５５は、シールドジャッキ４７により押圧力が負荷される位置である。
【００５８】
なお、補強縦リブ５４は、上述したように狭幅セグメントリング３を構成する全てのセグメント３１において設けられていてもよいが、一部のセグメント３１のみにおいて設けられていてもよいし、また一のセグメント３１における一部分のみに選択的に設けられていてもよい。
【００５９】
図１１は、図２中Ｃ−Ｃ’断面を例にとり、補強縦リブ５４を選択的に形成した場合について示している。この例では、狭幅セグメントリング３の両脇に形成されたトンネル中心を通る線分Ｐ、Ｑにより挟まれる領域のみにおいて、トンネル軸方向補強部材としての補強縦リブ５４を形成させており、この領域以外では通常の縦リブが配設されている（図示せず）。即ち、補強縦リブ５４は、トンネル断面非重複領域及び／又は上記トンネル断面非重複領域のトンネル断面反対側領域に設けられていることを意味する。かかる領域において補強縦リブ５４を選択的に設けておくことにより、上述のトンネル断面に発生する偏芯モーメントに対して効果的かつ経済的に抵抗させることが可能となる。
【００６０】
図１２は、図２中Ｃ−Ｃ’断面を例にとり、補強縦リブ５４を全周に亘って形成した場合を示している。補強縦リブ５４を全周に亘って形成しておくことにより、水平方向のみならず、あらゆる方向に向けて負荷される応力に対する部材耐力を増強させることが可能となり、トンネル断面の横倒れ変形を抑制する効果が更に大きく発現する。
【００６１】
このようにトンネル軸方向に補強部材を設けることでトンネル断面に発生する偏芯モーメントに対して効果的に対処することが可能となるが、この補強部材は上述の補強縦リブ５４に限定するものではなく、鉄筋などの補強材でも同様の効果を発揮する。
【００６２】
図１３（ａ）、（ｂ）は、補強用セグメントリング３５’と、広幅トンネル２０との接続点において補強部材５９を設けた例を示している。即ち、この補強部材５９は、複合セグメントリング構造３９における軸方向端部において設けられている。この補強部材５９は、広幅トンネル２０を構成する広幅セグメントリング２の内側で、且つ当該広幅セグメントリング２を構成する鋼殻の外側における一の部位３７及び／又は他の部位３８において設けられることになる。この補強部材５９は、鋼製又は鋼・コンクリート製で構成されていてもよい。
【００６３】
このような補強部材５９を設ける場所は、図１３（ａ）に示すようにシールドジャッキ４７による押圧力が負荷された場合において、特にこの補強用セグメントリング３５'と、広幅トンネル２０との接続点において応力が集中してしまうところ、当該接続点において、補強部材５９を設けることにより、この応力集中に対する耐久力を増強させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した異種トンネル接合構造の斜視図である。
【図２】本発明を適用した異種トンネル接合構造の平面図である。
【図３】本発明を適用した異種トンネル接合構造の断面図である。
【図４】本発明を適用した異種トンネル接合方法について、広幅トンネルに狭幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための前半の図である。
【図５】本発明を適用した異種トンネル接合方法について、広幅トンネルに狭幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための後半の図である。
【図６】図５のケースにおいてシールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合の挙動について説明するための図である。
【図７】本発明を適用した異種トンネル接合方法について、狭幅トンネルに広幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための前半の図である。
【図８】本発明を適用した異種トンネル接合方法について、狭幅トンネルに広幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための後半の図である。
【図９】図８のケースにおいてシールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合の挙動について説明するための図である。
【図１０】セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを形成させる例を示す図である。
【図１１】セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを選択的に形成させる例を示す図である。
【図１２】セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを全周に亘り形成させる例を示す図である。
【図１３】狭幅セグメントリングと、広幅トンネルとの接続点において補強部材を設けた例を示す図である。
【図１４】従来技術について説明するための図である。
【図１５】従来技術の問題点について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 異種トンネル接合構造
２ 広幅セグメントリング
３ 狭幅セグメントリング
９ トンネル接合部
１５ テールブラシ
２０ 広幅トンネル
２１、３１、３５ セグメント
２４ 止水ボックス
２５ 裏込め材
３０ 狭幅トンネル
３５' 補強用セグメントリング
３７、３８ 部位
３９ 複合セグメントリング構造
４１ トンネル断面非重複領域
４２ 隔壁版
４４ シールド機
４５ スキンプレート
４６ シールドジャッキ設置用部材
４７ シールドジャッキ
４８ 面板
４９ 地山
５４ 補強縦リブ
５５ 押圧位置
５６ フランジ
５９ 補強部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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