(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合わせたシールドトンネル間を接続する方法において、
先行トンネルと後行トンネルを、上下に位置のずれた状態で、隣り合わせに並設し、
先行トンネル躯体上部と後行トンネル躯体上部の夫々から山留め鋼板を他方のトンネル躯体上部へ向けて圧入するに際し、
いずれかの山留め鋼板を他方のトンネル躯体に当接させ、
他方の山留め鋼板をトンネル躯体上方に離れた状態で該上方まで達するように位置させ、
先行トンネル躯体下部と後行トンネル躯体下部の夫々から山留め鋼板を他方のトンネル躯体下部へ向けて圧入するに際し、
いずれかの山留め鋼板を他方のトンネル躯体に当接させ、
他方の山留め鋼板をトンネル躯体下方に離れた状態で該下方まで達するように位置させ、
上部に掛け渡した山留め鋼板と山留め鋼板の間で仕切られた空間に薬液を注入し、
下部に掛け渡した山留め鋼板と山留め鋼板の間で仕切られた空間に薬液を注入し、
両シールドトンネル間の地山である接続部を掘削して行う、
シールドトンネル間の接続工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネル間の接続工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄駅舎などのように、２本の並列トンネルを接続して大断面の地下空間を構築する場合、従来は接続部分に大規模な地盤改良を行って止水し、土留支保工を施工して行っていた。
即ち、２本のトンネル間に地盤改良または凍結工を行い、補強されたトンネル間の上部にかんざし桁を圧入し、これを支保工として山留めを行った後、トンネル間を掘削しながら切り拡げて地下空間を構築している。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞全面的に地盤改良を行うため、桁受けなどの大掛かりな準備工を必要とし、工程を圧迫し、作業に支障をきたす。
＜ロ＞更に、一方のトンネル内より他方のトンネル内に向けてかんざし桁を圧入して山留めし、トンネル間をかんざし桁でつないで中間を掘削して切り拡げる工法のため、かんざし桁の箇所を掘削することができず、トンネル間の全断面を利用することができない。
＜ハ＞大断面トンネルの外郭構築を、複数の小断面シールドで構築後、内部掘削を行ってトンネルを完成する大断面トンネル施工法やＭＭＳＴ工法等では、現在、まだ小断面シールド同士を接続する固定された技術は確立されておらず、開発が求められている。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、大掛かりな準備工を必要とせず、しかもトンネル間の全断面を利用することができるシールドトンネル間の接続工法を提供することを目的とする。
また、本発明は大断面トンネル施工法やＭＭＳＴ工法等においても利用することができるシールドトンネル間の接続工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のシールドトンネル間の接続方法は、隣り合わせたシールドトンネル間を接続する方法において、先行トンネルと後行トンネルを、上下に位置のずれた状態で、隣り合わせに並設し、先行トンネル躯体上部と後行トンネル躯体上部の夫々から山留め鋼板を他方のトンネル躯体上部へ向けて圧入するに際し、いずれかの山留め鋼板を他方のトンネル躯体に当接させ、他方の山留め鋼板をトンネル躯体上方に離れた状態で該上方まで達するように位置させ、先行トンネル躯体下部と後行トンネル躯体下部の夫々から山留め鋼板を他方のトンネル躯体下部へ向けて圧入するに際し、いずれかの山留め鋼板を他方のトンネル躯体に当接させ、
他方の山留め鋼板をトンネル躯体下方に離れた状態で該下方まで達するように位置させ、上部に掛け渡した山留め鋼板と山留め鋼板の間で仕切られた空間に薬液を注入し、下部に掛け渡した山留め鋼板と山留め鋼板の間で仕切られた空間に薬液を注入し、両シールドトンネル間の地山である接続部を掘削して行うことを特徴としている。
【０００６】
【本発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明に係る一実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞シールドトンネルの構築
シールド掘削機（図示せず）によりシールドトンネルを掘削する。
シールドトンネルは、隣り合わせに並設して構築する。先行するトンネル躯体１と後行するトンネル躯体２の間は、接続部５となっている（図１参照）。
【０００８】
＜ロ＞トンネル躯体
トンネル躯体１は、通常の鋼製のセグメント１１、１２をボルト等で接合して矩形断面を形成している。トンネル躯体２も、同様に通常の鋼製のセグメント２１、２２をボルト等で接合して矩形断面を形成している。
トンネル躯体２の上方のセグメント２２には、トンネル躯体２の長手方向に直交してトンネル躯体１に向けて２本のスリット２３をあけている。このスリット２３は、後述するように山留め鋼板３を圧入する際、圧入機械８のピン８０を挿入するためのものであり、圧入機械８の１ストローク分だけ山留め鋼板３がスライドすることができるだけの長さを有している。
また、スリット２３は、山留め鋼板３を圧入するときの案内ガイドの役目をしている。
【０００９】
＜ハ＞山留め鋼板
山留め鋼板３、４は、トンネル躯体１、２の上部及び下部に掛け渡して配置するための部材であり、掛け渡すに十分な長さを有し、幅はセグメント１２、２２の幅と同じ大きさとなっている。山留め鋼板３、４は、プレートを基本に加工して安価に製作することができる。
山留め鋼板３、４の隣り合う継ぎ目は、例えば図４に示すように凹凸のかみ合わせにし、後述するように止水注入材６を注入した際の止水性の向上、止水注入材６のロスを図るようにしている。
山留め鋼板３、４には、適宜間隔で複数の穴３１をあけ、この穴３１に圧入機械８のピン８０を挿入するようになっている。圧入機械８を駆動して山留め鋼板３、４を１ストローク分押し出して圧入する。山留め鋼板３、４の先端３２をテーパ状に形成したり、切削刃を形成したりして圧入しやすいようにしている。
また、山留め鋼板３、４は、地山７への圧入を容易にするため、図示していないが、チェーンソウまたはワイヤーソウを山留め鋼板３、４の外周に沿って駆動し、山留め鋼板３、４の周囲の地山７を切削可能とする構成を採用できる。
【００１０】
山留め鋼板３、４は、セグメント２２の組立前は固定用ボルト（図示せず）を穴３１からスリット２３に挿入し、締め付けてセグメント２２に固定しているが、セグメント２２の組立後は、固定用ボルトをゆるめてセグメント２２上をスライド可能にする。
また図３に示すように、山留め鋼板３をセグメント２２の内部に取り付けることも可能である。この場合、山留め鋼板３がスライドできるようにセグメント２２のリブ２５の一部をカットし、溝２６の蓋２７を開閉自在にし、圧入時に押し抜けるようになっている。
【００１１】
＜ニ＞圧入機械
圧入機械８は、油圧ジャッキ等を備え、底部の車輪がレール８２上を転がって、作業場所を移動することができる。上方のピン８０をスリット２３、穴３１に挿入し、油圧ジャッキ等で押圧して山留め鋼板３を押し出すようになっている。
下方の山留め鋼板４を押し出す場合は、ピン８０が下方に位置するように油圧ジャッキ等の向きを変えて下方に設置する。
【００１２】
以下、トンネル躯体１、２の接続方法について述べる。
＜イ＞山留め鋼板の圧入
トンネル躯体１、２を並設したら、固定用ボルトを緩めて、山留め鋼板３をスライド可能にする。
圧入機械８のピン８０を上昇し、スリット２３、穴３１に挿入し、油圧ジャッキで山留め鋼板３を１ストローク分押し出す。１ストローク分押し出したら、ピン８０を下降して穴３１から引抜いて油圧ジャッキを元に戻す。再びピン８０を上昇して次の穴３１へ挿入し、油圧ジャッキで山留め鋼板３を更に１ストローク分押し出す。これを繰り返して、山留め鋼板３をトンネル躯体１、２の上部に掛け渡す。
圧入機械８の向きを下方にし、同様の手順で山留め鋼板４をトンネル躯体１、２の下部に掛け渡す。
【００１３】
＜ロ＞止水注入材の注入
トンネル躯体１、２の上部に掛け渡した山留め鋼板３の上方へ止水注入材６を注入する。また、トンネル躯体１、２の下部に掛け渡した山留め鋼板４の下方へ止水注入材６を注入する。
山留め鋼板３、４で仕切られており、山留め鋼板３、４の夫々隣り合う継ぎ目は凹凸でかみ合っているので、止水注入材６が接続部５へ食い込むことはない。
また、止水注入材６は、地山７の強度や接続部５の使用目的、接続間隔などにより種類、注入量を決定する。
【００１４】
＜ハ＞接続部の掘削
トンネル躯体１、２に山留め鋼板３、４を掛け渡し、止水注入材６を注入することにより接続部５の上下に土留めが行われる。
トンネル躯体１、２の接続部５側のセグメント１１、２１を取り外す。その後、接続部５の地山７を掘削する。
トンネル躯体１、２に掛け渡した山留め鋼板３、４によりトンネル躯体１、２間の全断面を利用することができる。
また、山留め鋼板３、４及び止水注入材６により接続部５の上下は、確実に土留めが行われるので、接続部５の掘削を安全に行うことができる。
【００１５】
【本発明の実施の形態２】
次に、図５から図８にしたがって、本発明に係る他の実施の形態について説明する。
【００１６】
＜イ＞山留め鋼板３の圧入（図５）
トンネル躯体１、２は並設しているが、上下に位置がずれている。
圧入する山留め鋼板３、３０、４、４０は、実施の形態１と同じように掛け渡すに十分な長さを有し、幅はセグメント１２、２２の幅と同じ大きさであり、複数の穴３１をあけ、この穴３１に圧入機械８のピン８０を挿入するようになっている。また、隣り合う山留め鋼板３、３０、４、４０の夫々の継ぎ目も凹凸のかみ合わせにし、止水性の向上、止水注入材６のロスを図るようにしている。
【００１７】
トンネル躯体１、２の坑内には、レール８２が敷かれており、油圧ジャッキ等の圧入機械８（図示せず）を載せた専用台車８１が移動可能となっている。実施の形態１と同様にして、固定用ボルトを緩めて山留め鋼板３をスライド可能にし、ピン８０を穴３１に挿入し、油圧ジャッキにより山留め鋼板３をトンネル躯体２からトンネル躯体１に向けて圧入する。
【００１８】
＜ロ＞山留め鋼板３０の圧入（図６）
トンネル躯体２と同様に、トンネル躯体１から山留め鋼板３０の圧入するために、専用台車８１を作業場所へ移動する。同様にしてピン８０を穴３１に挿入し、油圧ジャッキにより山留め鋼板３０をトンネル躯体２に向けて圧入する。
これによって、トンネル躯体１、２の上部に２方向から山留め鋼板３、３０が間隔をあけて掛け渡される。
なお、トンネル躯体１、２の位置を上下にずらすことなく、セグメント１２、２２の上面または下面に山留め鋼板３、３０をスライド可能に設置して、山留め鋼板３、３０の間隔をあけて掛け渡すようにしてもよい。
【００１９】
＜ハ＞山留め鋼板４、４０の圧入及び止水注入材の注入（図７）
トンネル躯体１、２の下部にも、同様の作業を行って２方向から間隔をあけて山留め鋼板４、４０を掛け渡す。
山留め鋼板３、３０の間に、注入筒６１を設置する。注入筒６１は、山留め鋼板３、３０の幅方向に複数設置され、夫々一端は注入ホース６２につながっている。また、注入筒６１は、止水注入材６が山留め鋼板３、３０の間に充填するように先端及び周面には適当な穴をあけてある。
山留め鋼板４、４０の間にも、同様にして注入筒６１を設置する。
注入ホース６２から注入筒６１を介して、山留め鋼板３、３０の間及び山留め鋼板４、４０の間に止水注入材６を注入する。
【００２０】
山留め鋼板３、３０及び山留め鋼板４、４０で仕切られた間に止水注入材６の注入を行うので、完全な止水と山留めができる。
また、仕切られているので、注入範囲を限定することができるとともに止水注入材６の接続部５への食い込みを抑えることができる。
【００２１】
＜ニ＞接続部５の掘削（図８）
前記のように土留めが行われた後、トンネル躯体１、２の接続部５側のセグメント１１、２１を取り外して接続部５の地山７を掘削する。
トンネル躯体１、２に掛け渡した山留め鋼板３、４によりトンネル躯体１、２間の全断面を利用することができる。
【００２２】
本発明では、後行するトンネル躯体２の後続台車の後ろに専用作業台車８１を牽引して施工（山留め鋼板３、３０、４、４０の圧入、止水注入材６の注入）すれば、シールド掘削など他の施工と平行して行うことができ、クリティカルパスとなることはない。
また、本発明では、トンネル躯体１、２に山留め鋼板３、４等を掛け渡し、仕切られた間に注入し、接続部５を掘削して接続する工法であるため、小断面シールドを次々と接続して大断面トンネルの外郭を構築することができ、大断面トンネル施工法（ＭＭＳＴ工法）においても利用することができる。
【００２３】
【本発明の効果】
本発明のシールドトンネル間の接続工法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞トンネル間の上下に山留め鋼板を掛け渡し、山留め鋼板で仕切られた箇所に止水注入材を注入し、山留め鋼板で仕切られた接続部を掘削して行うため、トンネル躯体間の全断面を有効に利用することができる。
＜ロ＞山留め鋼板で仕切られた間に止水注入材を注入して行うので、完全な止水と山留めができ、従来のような大掛かりな準備工を必要とすることはない。
＜ハ＞山留め鋼板を掛け渡して仕切った間に注入し、接続部を掘削して接続する工法であるため、小断面シールドを次々と接続して大断面トンネルの外郭を構築することができ、大断面トンネル施工法やＭＭＳＴ工法等においても利用することができる。
＜ニ＞山留め鋼板及び止水注入材により接続部の上方と下方は、確実に土留めが行われるので、接続部の掘削を安全に行うことができる。
＜ホ＞掛け渡す山留め鋼板は、プレートを基本にして加工しているので、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】並設したトンネル間に山留め鋼板を掛け渡した断面図。
【図２】並設したトンネル間に山留め鋼板を掛け渡しているところを示す斜視図。
【図３】セグメントの一部の断面図。
【図４】隣り合う山留め鋼板の継ぎ目を示す断面図。
【図５】施工手順の説明図。
【図６】施工手順の説明図。
【図７】施工手順の説明図。
【図８】施工手順の説明図。
【符号の説明】
１  …  先行するトンネル躯体
１１、１２  …  セグメント
２  …  後行するトンネル躯体
２１、２２  …  セグメント
２３  …  スリット
３、３０  …  山留め鋼板
３１  …  穴
４、４０  …  山留め鋼板
５  …  接続部
６  …  止水注入材
６１  …  注入筒
６２  …  注入ホース
７  …  地山
８  …  圧入機械
８０  …  ピン
８１  …  専用作業台車
８２  …  レール
【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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