(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本線シールドトンネルと分岐合流シールドトンネルとを接合するシールドトンネルの接合部施工方法において、
本線シールドトンネルの標準断面は円形断面となっており、分岐合流シールドトンネルの標準断面は略長円形断面となっており、
分岐合流シールドトンネルの略長円形状の断面における、上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、本線シールドトンネルの接合側面部分との交差部分に配置されるような位置関係で、本線シールドトンネルと重なるように分岐合流シールドトンネルが形成されるようになっており、
分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分のトンネル外郭体を分岐合流シールド掘進機によって切削可能な切削セグメントを用いて形成する工程と、
分岐合流部における本線シールドトンネルの内部の切削セグメントよりも中央側に、上下方向からの荷重を支持する本線仮設中柱を立設配置すると共に、この本線仮設中柱よりも切削セグメント側に分岐合流シールド掘進機によって切削可能な貧配合固化材を充填固化する工程と、
切削セグメント及び貧配合固化材を切削しつつ分岐合流シールド掘進機を掘進させて、分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分に分岐合流シールドトンネルの接合側部を摺り付ける工程と、
分岐合流シールドトンネルの接合側部のトンネル外郭体を貫通して、本線シールドトンネルの接合側面部分とは反対側の内壁面と、分岐合流シールドトンネルの接合側部とは反対側の内壁面との間に横方向仮設支持梁を設置すると共に、分岐合流シールドトンネルの接合側部よりも中央側に上下方向からの荷重を支持する分岐合流線仮設中柱を立設配置し、且つ本線シールドトンネルの接合側面部分と分岐合流シールドトンネルの接合側部との摺り付け部分の周囲の地盤に地盤改良を施す工程と、
本線シールドトンネルの接合側面部分の未切削の切削セグメント及び分岐合流シールドトンネルの接合側部のトンネル外郭体を撤去する工程と、
接合側面部分の切削セグメントを撤去した後の本線シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面、接合側部のトンネル外郭体を撤去した後の分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面、及び横方向本設支持梁の一端面との当接面を備える接続ピースを、切削セグメントを撤去して露出した接合側面部分の上下の地山面を覆って各々配置すると共に、横方向仮設支持梁と置き代えるようにして、上下の接続ピースの当接面と本線シールドトンネルの接合側面部分とは反対側の内壁面との間に横方向本設支持梁を各々架設する工程と、
本線仮設中柱及び分岐合流線仮設中柱を撤去する工程
とを含むシールドトンネルの接合部施工方法。
【請求項２】
前記切削セグメントは、当該切削セグメント及びこれらに隣接して配置された一般セグメントに亘って、周方向に連続的にシース管を設置することより貫通形成された鋼線挿通孔に、ＰＣ鋼線を挿通し、これの両端部を一般セグメントの内側面に設けた定着台に、定着部材を介して緊張状態で定着することで、周方向に緊結一体化されており、
前記切削セグメント及び貧配合固化材を切削しつつ分岐合流シールド掘進機を掘進させて、分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分に分岐合流シールドトンネルの接合側部を摺り付ける工程において、
本線シールドトンネルの軸方向に連設されるリング毎に、分岐合流シールド掘進機の掘進方向後方側のＰＣ鋼線から順次撤去しながら、分岐合流シールド掘進機を掘進させて切削セグメントを切削する請求項１記載のシールドトンネルの接合部施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの接合部施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、地中に先行形成された本線トンネルにランプトンネル等の分岐合流トンネルを接続する工法として、分岐合流部分の地盤を開削して立坑を設け、この立坑の内部において本線トンネルと分岐合流トンネルとを接合する工法が考えられる。また、このような開削工法は、特に都市部においては、地上での施工スペースや用地の確保等に問題がある上、周囲への環境問題も生じやすくなることから、地中において分岐合流トンネルと本線トンネルとを接合する工法として、例えば本線トンネルと分岐合流トンネルとを間隔をおいて別々に施工し、この間隔部分の上下を覆って山留部材を圧入したり、地盤改良を行ってから、当該間隔部分を掘削して両者を繋ぐ工法（例えば、特許文献１参照）や、本線トンネルの分岐部または合流部に大断面のトンネルを形成し、この大断面のトンネル内部から分岐（合流）方向に小断面のシールドトンネルを分岐合流トンネルとして掘進していく工法（例えば、特許文献２参照）等、種々の工法が提案されている。
【０００３】
また、これらの分岐合流トンネルと本線トンネルとを地中で接合する従来の工法では、地中の深部において大掛かりな地盤改良や山留支保工を施す必要があるため、施工コストが増大し、工期も長くなる。これに対して、施工コストの低減や、工期の短縮を図ることを目的として、シールド掘進機によって地中に先行形成された本線トンネルの接合側面部分の外郭体を分岐合流トンネル用のシールド掘進機によって切削可能な切削セグメントによって構成し、この切削セグメントによる接合側面部分を直接切削させつつ分岐合流トンネル用のシールド掘進機を掘進させることにより、本線トンネルと分岐合流トンネルとを地中で連通させる工法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第２８３９４４０号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５３８５号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
切削セグメントは、例えば円形断面のシールドトンネルのトンネル外郭体を構成する鋼製や鉄筋コンクリート製等の一般のセグメントと互換性を有するように、これらの一般のセグメントと同様の形状に形成され、トンネル外郭体の接合側面部分に配置されて、他のセグメントと共に一体として円形リング形状に組み立てられることになる。
【０００５】
一方、切削セグメントは、接合ボルト等の鋼製の接合部材を介して他のセグメントと共に周方向に接合一体化されて円形リング状の外郭体を構成すると共に、リング状に組み立てられた外郭体は、接合ボルト等の鋼製の接合部材を介してトンネルの軸方向にさらに接合一体化されて、シールドトンネルの一次覆工が形成されることになるが、切削セグメント同士をトンネルの周方向や軸方向に接合してゆく際に鋼製の接合部材を用いると、これらの鋼製部材は切削が困難であるあるため、シールド掘進機による掘進作業に支障を来す恐れがある。
【０００６】
接合ボルト等の接合部材として切削が可能な例えば合成樹脂製の接合部材を用いることも考えられるが、このような接合部材では、特にトンネルの周方向に切削セグメントを接合して行く際の接合強度が劣ることになる。所望の接合強度を備えるように切削可能な接合部材に特別な加工を施したり、別途補強部材を用いると、高価な接合構造になって不経済である。また、周方向の接合部材として鋼製の接合ボルトを用い、シールド掘進機の掘進作業の進行に伴なって、切削直前の切削セグメントから接合ボルトを順次取外しながらから切削セグメントの切削を行ってゆくことも考えられるが、周方向の複数の接合箇所から接合ボルトを各々取り外す作業に多くの手間を要することになる。
【０００７】
本発明は、分岐合流シールドトンネルとの接合側面部分に設置される本線シールドトンネルの切削セグメントを十分な接合強度で周方向に接合一体化することができると共に、切削セグメントを切削するのに先立って、接合部材をスムーズに撤去しながらシールド掘進機による掘進を行うことを可能にする切削セグメントの緊結構造、及び該緊結構造を用いたシールドトンネルの接合部施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、本線シールドトンネルと分岐合流シールドトンネルとを接合するシールドトンネルの接合部施工方法において、本線シールドトンネルの標準断面は円形断面となっており、分岐合流シールドトンネルの標準断面は略長円形断面となっており、分岐合流シールドトンネルの略長円形状の断面における、上下の直線部分から本線シールドトンネル側の曲線部分へのコーナー部分が、本線シールドトンネルの接合側面部分との交差部分に配置されるような位置関係で、本線シールドトンネルと重なるように分岐合流シールドトンネルが形成されるようになっており、分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分のトンネル外郭体を分岐合流シールド掘進機によって切削可能な切削セグメントを用いて形成する工程と、分岐合流部における本線シールドトンネルの内部の切削セグメントよりも中央側に、上下方向からの荷重を支持する本線仮設中柱を立設配置すると共に、この本線仮設中柱よりも切削セグメント側に分岐合流シールド掘進機によって切削可能な貧配合固化材を充填固化する工程と、切削セグメント及び貧配合固化材を切削しつつ分岐合流シールド掘進機を掘進させて、分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分に分岐合流シールドトンネルの接合側部を摺り付ける工程と、分岐合流シールドトンネルの接合側部のトンネル外郭体を貫通して、本線シールドトンネルの接合側面部分とは反対側の内壁面と、分岐合流シールドトンネルの接合側部とは反対側の内壁面との間に横方向仮設支持梁を設置すると共に、分岐合流シールドトンネルの接合側部よりも中央側に上下方向からの荷重を支持する分岐合流線仮設中柱を立設配置し、且つ本線シールドトンネルの接合側面部分と分岐合流シールドトンネルの接合側部との摺り付け部分の周囲の地盤に地盤改良を施す工程と、本線シールドトンネルの接合側面部分の未切削の切削セグメント及び分岐合流シールドトンネルの接合側部のトンネル外郭体を撤去する工程と、接合側面部分の切削セグメントを撤去した後の本線シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面、接合側部のトンネル外郭体を撤去した後の分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面、及び横方向本設支持梁の一端面との当接面を備える接続ピースを、切削セグメントを撤去して露出した接合側面部分の上下の地山面を覆って各々配置すると共に、横方向仮設支持梁と置き代えるようにして、上下の接続ピースの当接面と本線シールドトンネルの接合側面部分とは反対側の内壁面との間に横方向本設支持梁を各々架設する工程と、本線仮設中柱及び分岐合流線仮設中柱を撤去する工程とを含むシールドトンネルの接合方法を提供する。
【０００９】
また、本発明のシールドトンネルの接合方法は、前記切削セグメントが、当該切削セグメント及びこれらに隣接して配置された一般セグメントに亘って、周方向に連続的にシース管を設置することより貫通形成された鋼線挿通孔に、ＰＣ鋼線を挿通し、これの両端部を一般セグメントの内側面に設けた定着台に、定着部材を介して緊張状態で定着することで、周方向に緊結一体化されており、前記切削セグメント及び貧配合固化材を切削しつつ分岐合流シールド掘進機を掘進させて、分岐合流部における本線シールドトンネルの接合側面部分に分岐合流シールドトンネルの接合側部を摺り付ける工程において、本線シールドトンネルの軸方向に連設されるリング毎に、分岐合流シールド掘進機の掘進方向後方側のＰＣ鋼線から順次撤去しながら、分岐合流シールド掘進機を掘進させて切削セグメントを切削することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の切削セグメントの緊結構造、或いは該緊結構造を用いたシールドトンネルの接合部施工方法によれば、本線シールドトンネルの分岐合流シールドトンネルとの接合側面部分に設置される切削セグメントを十分な接合強度で周方向に接合一体化することができると共に、切削セグメントを切削するのに先立って、接合部材をスムーズに撤去しながらシールド掘進機による掘進を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好ましい一実施形態に係る切削セグメントの緊結構造及びシールドトンネルの接合部施工方法は、例えば高速道路のジャンクション部において、図１に示すように、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との分岐合流部１０を地中に形成するべく、シールド工法による本線トンネル１１に、シールド工法による分岐合流トンネル１２を地中で直接接合する際に採用されたものである。本実施形態によれば、本線シールドトンネル１１の標準断面は、例えば車線幅員が３．２５ｍｍの３車線の道路を設けることのできる大きさの円形断面となっており（図２参照）、分岐合流シールドトンネル１２の標準断面は、例えば車線幅員が３．５ｍｍの２車線の道路を設けることのできる大きさの略長円形断面となっている（図２参照）。
【００１２】
また、本実施形態のシールドトンネルの接合部施工方法は、本線シールドトンネル１１に対して、分岐合流シールド掘進機１３を、分岐合流シールドトンネル１２内の道路線形に応じた緩い角度で斜めに擦り付けるように接近させ、当該分岐合流シールド掘進機１３のカッター板１３ａによって、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５を構成する切削セグメント１４を切削させつつ、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに食い込ませて設ける工程を介して（図３参照）、本線シールドトンネル１１を分岐合流シールドトンネル１２に接合させるものである。
【００１３】
そして、本実施形態の切削セグメントの緊結構造は、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２とを接合する際に、分岐合流シールド掘進機１３によって本線シールドトンネル１１の外郭体１５を切削させるべく本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに設置されるシールド掘進機１３によって切削可能な切削セグメント１４を、トンネルの周方向に緊結一体化するための緊結構造であって、図２に示すように、本線シールドトンネル１１の周方向に連設される切削セグメント１４に沿って周方向に貫通形成されると共に、切削セグメント１４を挟んだ周方向の両側に配置される一般セグメントとしての鋼製セグメント２７に跨って連続形成され、この鋼製セグメント２７の内周面に両端が開口する鋼線挿通孔５０と、この鋼線挿通孔５０に挿通されるＰＣ鋼線２９と、このＰＣ鋼線２９にプレストレスを負荷した状態で、鋼線挿通孔５０が開口する鋼製セグメント２７の内周面においてＰＣ鋼線１５の両端を定着する定着部材３０とからなる。
【００１４】
本実施形態によれば、分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な切削セグメント１４として、例えば、鉄筋の代わりにグラスファイバー、炭素繊維などの非金属の強化繊維を配設、配合したコンクリートセグメントや、鋼板部分を強化繊維が配合された合成樹脂に置き換えてコンクリートを充填した合成セグメント等を用いることができる。また切削セグメント１４は、円形断面のトンネル外郭体１５を構成する一般のセグメントと同様の形状を備え、互換性を有するように容易に形成することができ、円形リング形状に組み立てられるトンネル外郭体１５の接合側面部分１１ａに配置しつつ他のセグメント２７，２８と共に一体として組み立てることができるようになっている。
【００１５】
切削セグメント１４をトンネルの軸方向及び周方向に接合一体化する継手部材としては、分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な材質の例えば合成樹脂からなる接合ボルト等の継手部材を用いることができるが、本実施形態では、このような継手部材に代えて、あるいはこのような継手部材に加えて、切削セグメント１４をトンネルの周方向に接合一体化する継手部材として、切削セグメント１４を周方向に貫通するように延設配置されて切削セグメント１４を緊張するＰＣ鋼線２９が用いられ、このＰＣ鋼線２９によって切削セグメント１４を周方向に強固に緊結一体化している。
【００１６】
すなわち、本実施形態では、接合側面部分１１ａに周方向に連設配置された切削セグメント１４及びこれらに隣接して配置された一般セグメントとしての鋼製セグメント２７に亘って、周方向に連続的にシース管を設置することより貫通形成された鋼線挿通孔５０に、例えばＰＣ鋼より線からなるＰＣ鋼線２９を挿通し、これの両端部を鋼製セグメント２７の内側面に設けた定着台５１に、定着部材３０を介して緊張状態で定着する。これによって、切削セグメント１４は、隣接する鋼製セグメント２７と共に安定した状態で周方向に強固に緊結一体化されることになる。
【００１７】
ここで、ＰＣ鋼線２９を鋼製セグメント２７の内側面に緊張状態で定着させる定着部材３０としては、例えば特開２００１−１７３３８５号公報に記載のトンネル覆工用セグメントの組立方法で用いる定着体と同様のものを使用することができる。このような定着部材３０は、例えば図１０（ａ），（ｂ）に示すように、緊張側定着体３０ａと固定側定着体３０ｂとからなり、緊張側定着体３０ａは、ＰＣ鋼線２９の一端部に機械的に圧着外嵌されたマンションスリーブ５２の雄ねじに螺合するスリーブナット５３、ワッシャ５４、支圧板５５等によって構成されている。また固定側定着体３０ｂは、ＰＣ鋼線２９のカプラとしての機能を備えるものであり、テーパー孔を有するスリーブ５６、スリーブ５６に内嵌しＰＣ鋼線２９の他端部を掴持するくさび５７、くさび５７を掴持方向に付勢するスプリング５８、カプラナット５９等によって構成されている。
【００１８】
そして、ＰＣ鋼線２９を取り付けるには、例えば鋼線挿通孔５０にＰＣ鋼線２９を挿通して、これの他端部を例えば下方の定着台５１に支持される固定側定着体３０ｂにくさび５７及びスプリング５８を介して固定する。またマンションスリーブ５２が設けられたＰＣ鋼線２９の一端部に、上方の定着台５１に支持される支圧板５５及びワッシャ５４を装着すると共に、マンションスリーブ５２にスリーブナット５３を螺着する。しかる後に、トルクレンチやインパクトレンチを用いてスリーブナット５３を緊締することにより、ＰＣ鋼線２９にプレストレスを負荷した状態で、これの両端部を、鋼製セグメント２７の内周面に配置された定着台５１に各々容易に定着させることができる。また、例えばトルクレンチやインパクトレンチを用いてスリーブナット５３による緊締状態を解除し、緊張側定着体３０ａ及び固定側定着体３０ｂを取り外した後に、鋼線挿通孔５０からＰＣ鋼線２９を引く抜くことにより、ＰＣ鋼線２９を容易且つスムーズに撤去できるようになっている。
【００１９】
なお、本実施形態によれば、鋼線挿通孔５０が開口する鋼製セグメント２７の内周面に定着台５１を設けて、この定着台５１を介してＰＣ鋼線２９の両端を定着部材３０によって定着させるようにしているが、定着台５１を設ける必要は必ずしもなく、鋼製セグメント２７の内周面に定着用の凹部を設けて、この凹部において、ＰＣ鋼線２９の両端を定着部材３０を用いて定着することもできる。また、本発明における一般セグメントは、シールド掘進機によって切削可能な構成を特に備えてない、シールド用のセグメントとして一般に用いられるセグメントの総称であって、鋼製セグメントの他、例えば鉄筋コンクリート製、鋼殻コンクリート製等のセグメントも含まれる。さらに、本実施形態では、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５の接合側面部分１１ａとは反対側の部分には、図２に示すように、後述する工程において、横方向仮設支持梁２１や横方向本設支持梁２５の端部を当接支持させる鉛直な内壁面１９を備える、肉厚の大な補強セグメント２８が組み立てられている。
【００２０】
本実施形態によれば、上述の切削セグメント１４を周方向に緊結一体化するＰＣ鋼線２９は、本線シールドトンネル１１のトンネル軸方向に連設される各リング毎に、少なくとも一箇所づつ、例えば１．５ｍ程度のピッチで配設される。また、後述する切削セグメント１４及び貧配合固化材１８を切削しつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを摺り付ける工程（図３参照）では、定着部材３０によるＰＣ鋼線２９の緊張状態を解除して、分岐合流シールド掘進機１３の掘進方向後方側に配置されたＰＣ鋼線２９から当該ＰＣ鋼線２９を順次スムーズに撤去しながら、分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて切削セグメントを切削することにより、ＰＣ鋼線２９が切削作業の障害にならないようにする。
【００２１】
そして、本実施形態のシールドトンネルの接合部施工方法は、例えば本線シールドトンネル１１に分岐合流シールドトンネル１２が接合される分岐合流部１０を接合部として構築するための施工方法であって、分岐合流シールド掘進機１３の掘進方向後方側のＰＣ鋼線２９から順次撤去しながら、分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて切削セグメント１４を切削する工程を含むものであり、例えば図２〜図９に示すように、以下の工程ａ）〜ｇ）からなる。
【００２２】
ａ）  分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な切削セグメント１４を用いて形成する工程（図２参照）、
ｂ）  分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の内部の切削セグメント１４よりも中央側に、上下方向からの荷重を支持する本線仮設中柱１７を立設配置すると共に、この本線仮設中柱１７よりも切削セグメント１４側に分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な貧配合固化材１８を充填固化する工程（図３参照）、
ｃ）  切削セグメント１４及び貧配合固化材１８を切削しつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを摺り付ける工程（図３参照）、
ｄ）  分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を貫通して、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａとは反対側の内壁面１９と、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａとは反対側の内壁面２０との間に横方向仮設支持梁２１を設置すると共に、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａよりも中央側に上下方向からの荷重を支持する分岐合流線仮設中柱２２を立設配置し、且つ本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａと分岐合流シールドトンネルの接合側部１２ａとの摺り付け部分の周囲の地盤に地盤改良２３を施す工程（図４、図５参照）
ｅ）  本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａの未切削の切削セグメント１４及び分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を撤去する工程（図６参照）、
ｆ）  接合側面部分１１ａの切削セグメント１４を撤去した後の本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５の端面１５ａとの当接面２４ａ、接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を撤去した後の分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の端面１６ａとの当接面２４ｂ、及び横方向本設支持梁２５の一端面２５ａとの当接面２４ｃを備える接続ピース２４を、切削セグメント１４を撤去して露出した接合側面部分１１ａの上下の地山面２６を覆って各々配置すると共に、横方向仮設支持梁２１と置き代えるようにして、上下の接続ピース２４の当接面２４ｃと本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａとは反対側の内壁面１９との間に横方向本設支持梁２５を各々架設する工程（図７、図８参照）、
ｇ）  本線仮設中柱１８及び分岐合流線仮設中柱２１を撤去する工程（図９参照）。
【００２３】
本実施形態の分岐合流部施工方法によれば、上記ａ）の分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａのトンネル外郭体１５を切削セグメント１４を用いて形成する工程は、上述の構成の切削セグメントの緊結構造を、本線シールドトンネル１１のトンネル軸方向に連設される各リング毎に、少なくとも一箇所づつ、例えば１．５ｍ程度のピッチで設けることによって行われる。
【００２４】
上記ｂ）の分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の内部に本線仮設中柱１７を立設配置すると共に、この本線仮設中柱１７よりも切削セグメント１４側に貧配合固化材１８を充填固化する工程では、図３に示すように、本線シールドトンネル１１のトンネル内周面に設けた上下の取付け基台３１に両端部を各々接合して、例えばＨ形鋼等からなる本線仮設中柱１７を立設させた状態で取り付ける。本実施形態では、本線仮設中柱１７は、トンネルの断面方向において中心線を挟んだ両側に一対配置されると共に、本線シールドトンネル１１の軸方向には、例えば１．５ｍ程度のピッチで複数間隔をおいて配置されることになる。また、接合側面部分１１ａ側の本線仮設中柱１８の接合側面部分１１ａ側の面に支持させて、固化材充填用形枠を取り付けた後に、当該固化材充填用形枠と接合側面部分１１ａの内側面とによって囲まれる空間に、例えば分岐合流シールド掘進機１３によって切削可能な貧配合モルタルからなる貧配合固化材１８を打設し、充填固化させる。
【００２５】
本線シールドトンネル１１の内部に立設配置された本線仮設中柱１７は、本線シールドトンネル１１に負荷される土圧や水圧による縦方向の荷重を効果的に支持して、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａが切削されて断面欠損が生じた場合でも、本線シールドトンネル１１のトンネル形状を強固かつ安定的に保持することになる。また、本線仮設中柱１７よりも切削セグメント１４側に充填固化された貧配合固化材１８もまた、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａが切削された際のトンネル形状を強固かつ安定的に保持する機能を発揮すると共に、分岐合流シールド掘進機１３によって接合側面部分１１ａを切削した時に生じる隙間から、土砂や地下水が本線シールドトンネル１１の内部に流入するのを効果的に阻止することになる。
【００２６】
上記ｃ）の切削セグメント１４及び貧配合固化材１８を切削しつつ分岐合流シールド掘進機１３を掘進させて、分岐合流部１０における本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａを摺り付ける工程では、図１及び図３に示すように、分岐合流シールド掘進機１３として、好ましくは略長円断面形状のシールドトンネルを、長軸の長さを調整可能に形成する機構を備えるシールド掘進機を用いることができる。このような機構を備える分岐合流シールド掘進機１３としては、例えば特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機を使用することができる。
【００２７】
特開２００１−３１７２９２号公報に記載のシールド掘進機は、例えば、シールド本体の前部に、公転支持体をシールド軸心周りに回転自在に配設し、この公転支持体に、シールド軸心と平行で楕円シールド軸心から所定距離偏心したカッタ自転軸を回転自在に配設し、このカッタ自転軸の前部に設けられたカッタヘッドを、正面視で頂部がルーロの三角形の頂点位置に膨出する形状とし、トンネルの通常部と拡張部とを連続掘削可能としたものである。また、通常部の掘削時に、公転支持体を所定位置で固定し、カッタ自転軸を回転駆動して円形断面のトンネルを掘削するように構成し、拡張部の掘削時に、公転支持体とカッタ自転軸とを同一方向で回転速度比が３対１となるように回転駆動することにより楕円形断面或いは略長円形断面のシールドトンネルを掘削するように構成したものである。
【００２８】
分岐合流シールド掘進機１３として、略長円断面形状のシールドトンネルを、長軸の長さを調整可能に形成する機構を備えるシールド掘進機を用いることにより、本線シールドトンネル１１内の幹線道路に擦り付けられる分岐合流シールドトンネル１２内の道路の道路線形に沿った、効率の良い分岐合流シールド掘進機１３による掘進作業を行うことが可能になる。また、本実施形態によれば、分岐合流シールドトンネル１２の略長円形状の断面における、上下の直線部分から本線シールドトンネル１１側の曲線部分へのコーナー部分が、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａとの交差部分に配置されるような位置関係で、本線シールドトンネル１１と重なるように分岐合流シールドトンネル１２が形成されている。これによって、鋼製接続ピース２４を介して横方向本設支持梁２５を各々架設することにより、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２に亘って一体となったトンネルの本体覆工３５（図９参照）を設ける際に、当該本体覆工３５を効率良く、より安定した状態で形成することが可能になる。
【００２９】
上記ｄ）の分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を貫通して横方向仮設支持梁２１を設置すると共に、分岐合流シールドトンネル１２の内部に分岐合流線仮設中柱２２を立設配置し、且つ本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との摺り付け部分の周囲の地盤に地盤改良２３を施す工程では、図４及び図５に示すように、本線シールドトンネル１１或いは分岐合流シールドトンネル１２の内部からの作業により、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａにおけるトンネル外郭体１６に、上下２段に、且つトンネルの軸方向に例えば１．５ｍ程度のピッチで、支持梁貫通穴３４を、複数間隔をおいて開口形成すると共に、当該支持梁貫通穴３４に対応する部分の固化材充填用形枠及び貧配合固化材１８を撤去する。
【００３０】
しかる後に、例えばＨ形鋼等からなる横方向仮設支持梁２１を、溶接等によって適宜継ぎ足しながら支持梁貫通穴３４に挿通すると共に、本線シールドトンネル１１の内壁面１９と分岐合流シールドトンネル１２の内壁面２０に各々設けた取付け基台３２に両端部を各々接合して、これらの内壁面１９，２０に亘って略水平に延設するように設置する。また、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル内周面に設けた上下の取付け基台３３に上下の端部を各々接合して、例えばＨ形鋼等からなる分岐合流線仮設中柱２２を、トンネルの軸方向に例えば１．５ｍ程度のピッチで複数間隔をおいて立設状態で取り付ける。さらに、例えば公知の凍結止水工によって、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との摺り付け部分の周囲の地盤に、接合側面部分１１ａの未切削の切削セグメント１４を覆うようにして地盤改良２３を施す。
【００３１】
本線シールドトンネル１１の内壁面１９と分岐合流シールドトンネル１２の内壁面２０に亘って設置された横方向仮設支持梁２１は、擦り付けられて一体となった本線シールドトンネル１１及び分岐合流シールドトンネル１２に負荷される土圧や水圧による横方向の荷重を効果的に支持して、本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａの未切削の切削セグメント１４が撤去された際にも、トンネル形状を強固かつ安定的に保持することになる。また、分岐合流シールドトンネル１２の内部に立設配置された分岐合流線仮設中柱２２は、分岐合流シールドトンネル１２に負荷される土圧や水圧による縦方向の荷重を効果的に支持して、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａが撤去されて断面欠損が生じた際にも、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル形状を強固かつ安定的に保持することになる。さらに、本線シールドトンネル１１と分岐合流シールドトンネル１２との摺り付け部分の周囲の地盤に施された地盤改良２３は、未切削の切削セグメント１４を撤去して本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａの地山が露出した際に、露出した地山が崩壊したり地下水が流入するのを効果的に防止することになる。
【００３２】
上記ｅ）の本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａの未切削の切削セグメント１４及び分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を撤去する工程では、図６に示すように、本線シールドトンネル１１或いは分岐合流シールドトンネル１２の内部からの作業によって、容易に擦り付け部分の切削セグメント１４やトンネル外郭体１６を撤去することができる。すなわち、例えば固化材充填用形枠及び貧配合固化材１８を取り除いた後に、接合側面部分１１ａの未切削の切削セグメント１４をハツリ取ると共に、分岐合流シールドトンネル１２の接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を解体する。このような作業中、トンネル１１，１２及びこれの周囲の地盤は、本線仮設中柱１７、横方向仮設支持梁２１、分岐合流線仮設中柱２２、地盤改良２３等によって強固かつ安定した状態で補強されているので、これらの撤去作業を安全に、且つスムーズに行うことが可能になる。
【００３３】
上記ｆ）の所定の当接面２４ａ，２４ｂ，２４ｃを備える例えば鋼製の接続ピース２４を、露出した接合側面部分１１ａの上下の地山面２６を覆って各々配置すると共に、横方向仮設支持梁２１と置き代えるようにして、接続ピース２４の当接面２４ｃと本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａとは反対側の内壁面１９との間に横方向本設支持梁２５を各々架設する工程では、図７及び図８に示すように、切削セグメント１４を撤去した後の本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５の端面１５ａとの当接面２４ａ、接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を撤去した後の分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の端面１６ａとの当接面２４ｂ、及び横方向本設支持梁２５の一端面２５ａとの当接面２４ｃを備え、且つ円弧状の地山当接面２４ｄを有する鋼製の接続ピース２４を使用する。なお、接続ピース２４は、トンネル軸方向に例えば１．５ｍ程度の長さを備えるように形成されており、分岐合流シールド掘進機１３の掘進方向上流側から、例えば１．５ｍの施工ピッチ毎に、切削セグメント１４及び接合側部１２ａのトンネル外郭体１６を撤去し、横方向仮設支持梁２１と置き換えて横方向本設支持梁２５を架設する作業を、順次行ってゆくことになる。
【００３４】
横方向仮設支持梁２１と置き代えて横方向本設支持梁２５を架設する工程では、まず接続ピース２４を、地山当接面２４ｄを地山面２６に密着させ、当接面２４ａを本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５の端面１５ａに当接させ、当接面２４ｂを分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６の端面１６ａに当接させた状態で、地山面２６を覆って切削セグメント１４が撤去された接合側面部分１１ａに取り付ける。これによって、当該接続ピース２４を介して本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５と分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６とが強固に接合一体化されることになり、横方向本設支持梁２５や、必要に応じて本線仮設中柱１７の一部を撤去することが可能になる。本実施形態では、トンネルの断面方向の一対の本線仮設中柱１７のうち、分岐合流シールドトンネル１２側の本線仮設中柱１７を撤去する。
【００３５】
接続ピース２４を取り付けると共に、横方向仮設支持梁２１を撤去したら、接続ピース２４の当接面２４ｃと本線シールドトンネル１１の内壁面１９との間に横方向本設支持梁２５を架設する。本実施形態では、横方向本設支持梁２５は、鋼製ピース部２５ｂとコンクリート部２５ｃとからなり、鋼製ピース部２５ｂの一 端面２５ａを接続ピース２４の当接面２４ｃとの接合面として、鋼製ピース部２５ｂが取り付けられる。また鋼製ピース部２５ｂの他端面と、本線シールドトンネル１１の内壁面１９との間には、残置された本線仮設中柱１７を部分的に巻き込むようにして現場打ちコンクリートを打設することにより、コンクリート部２５ｃが形成される。横方向本設支持梁２５の一部を現場打ちコンクリートによって形成することにより、横方向本設支持梁２５の現場合わせが容易になる。
【００３６】
このように、摺り付け部に接続ピース２４を介材させて、本線シールドトンネル１１のトンネル外郭体１５と、分岐合流シールドトンネル１２のトンネル外郭体１６と、横方向本設支持梁２５とを接合一体化させることにより、周囲の地盤からの土圧や水圧をパランス良く支持することが可能な、分岐合流部１０における強固かつ安定した本体覆工３５が形成されることになる。
【００３７】
さらに、上記ｇ）の本線仮設中柱１８及び分岐合流線仮設中柱２１を撤去する工程では、図９に示すように、本体覆工３５によって周囲の地盤からの荷重を強固に支持したトンネル内部での作業によって、分岐合流線仮設中柱２２や、コンクリート部２５ｃに巻き込まれた部分を除いた本線仮設中柱１７が撤去され、また必要に応じて止水凍結による地盤改良２３を解凍して、分岐合流部１０の主要部分の施工が完了する。なお、構築された本体覆工３５の内部には、さらに舗装工事や内装覆工工事等が適宜施工されることになる。
【００３８】
そして、本実施形態によれば、分岐合流シールド掘進機１３によって本線シールドトンネル１１の外郭体１５を切削させるべく本線シールドトンネル１１の接合側面部分１１ａに設置されるシールド掘進機１３によって切削可能な切削セグメント１４を、トンネルの周方向に緊結一体化するための緊結構造が、トンネルの周方向に連設される切削セグメント１４に沿って周方向に貫通形成されると共に、切削セグメント１４を挟んだ周方向の両側に配置される一般セグメント２７に跨って連続形成され、一般セグメント２７の内周面に両端が開口する鋼線挿通孔５０と、この鋼線挿通孔５０に挿通されるＰＣ鋼線２９と、ＰＣ鋼線２９にプレストレスを負荷した状態で、鋼線挿通孔５０が開口する一般セグメント２７の内周面においてＰＣ鋼線２９の両端を定着する定着部材３０とからなるので、本線シールドトンネル１１の分岐合流シールドトンネル１２との接合側面部分１１ａに設置される切削セグメント１４を、ＰＣ鋼線２９を介して十分な接合強度で周方向に接合一体化することができると共に、切削セグメント１４を切削するのに先立って、分岐合流シールド掘進機１３の掘進方向後方側のＰＣ鋼線２９から順次スムーズに撤去しながら分岐合流シールド掘進機１３による掘進を行うことができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、分岐合流部を形成する本線シールドトンネルや分岐合流シールドトンネルは、道路トンネル以外の、例えば地下鉄用のトンネ ルや、下水道用のトンネル等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係る切削セグメントの緊結構造及びシールドトンネルの接合部施工方法を用いて形成される分岐合流部を説明する平断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図７】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図８】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図９】本発明の好ましい一実施形態に係るシールドトンネルの接合部施工方法の工程を説明する図１のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、一般セグメントの内周面においてＰＣ鋼線の両端を定着する定着部材を例示する部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  分岐合流部
１１  本線シールドトンネル
１１ａ  本線シールドトンネルの接合側面部分
１２  分岐合流シールドトンネル
１２ａ  分岐合流シールドトンネルのの接合側部
１３  分岐合流シールド掘進機
１４  切削セグメント
１５  本線シールドトンネルのトンネル外郭体
１５ａ  シールドトンネルの先端部
１６  分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体
１７  本線仮設中柱
１８  貧配合固化材
１９  本線シールドトンネルの接合側面部分とは反対側の内壁面
２０  分岐合流シールドトンネルの接合側部とは反対側の内壁面
２１  横方向仮設支持梁
２２  分岐合流線仮設中柱
２３  地盤改良
２４  接続ピース
２４ａ  接続ピースの本線シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面
２４ｂ  接続ピースの分岐合流シールドトンネルのトンネル外郭体の端面との当接面
２４ｃ  接続ピースの横方向本設支持梁の一端面との当接面
２５  横方向本設支持梁
２５ａ  横方向本設支持梁の一端面
２５ｂ  横方向本設支持梁の鋼製ピース部
２５ｃ  横方向本設支持梁のコンクリート部
２６  接合側面部分の地山面
２７  鋼製セグメント（一般セグメント）
２８  補強セグメント（一般セグメント）
２９  ＰＣ鋼線
３０  定着部材
３０ａ  緊張側定着体
３０ｂ  固定側定着体
３５  本体覆工
５０  鋼線挿通孔
５１  定着台
【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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