(57)【要約】【課題】工費の削減と工期の短縮を図ることのできるトンネル拡幅部の施工方法を提供する。【解決手段】先行トンネル３を構築する第１の工程と、先行トンネル３の拡幅区間Ｌのうち、第２の掘進機２によって掘削されるトンネルの内部空間には仕切板７が設置され、仕切板７と第２の掘進機２によって切削されるセグメントとの間に中詰材８を充填する第２の工程と、先行トンネル３と後行トンネル４との接続部の周辺地盤に第２の掘進機から地盤改良を施しながら後行トンネル４の一部を撤去して、双方のトンネル同士を連通させる第３の工程とからなる。先行トンネル３内をトンネル長手方向に移動可能で、トンネル３に作用する土圧を支持する第１の移動台車によって仕切板７が支持され、第２の工程における後行セグメントトンネル４の一部の撤去に際し、トンネル４内をトンネル長手方向に移動可能な第２の移動台車によってトンネル４に作用する土圧が支持される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の掘進機によって施工された先行セグメントトンネルの一部に、第２の掘進機によって施工される後行セグメントトンネルを接続させることによってトンネル拡幅部を構築するトンネル拡幅部の施工方法であって、
第１の掘進機によって先行セグメントトンネルを構築する第１の工程と、
該先行セグメントトンネルの拡幅区間のうち、第２の掘進機によって掘削されるトンネルの内部空間には仕切板が設置されるととともに、該仕切板と第２の掘進機によって切削されるセグメントとの間に中詰材を充填する第２の工程と、
先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルとの接続部の周辺地盤に第２の掘進機から地盤改良を施しながら後行セグメントトンネルの一部を撤去して、双方のトンネル同士を連通させる第３の工程と、からなり、
先行セグメントトンネル内をトンネル長手方向に移動可能であって、かつ先行セグメントトンネルに作用する土圧を支持する第１の移動台車によって前記仕切板が支持されており、第２の工程における後行セグメントトンネルの一部の撤去に際しては、さらに、後行セグメントトンネル内をトンネル長手方向に移動可能な第２の移動台車によって後行セグメントトンネルに作用する土圧が支持されていることを特徴とするトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のトンネル拡幅部の施工方法において、
先行セグメントトンネルおよび後行セグメントトンネルの拡幅区間の内壁には、トンネルの長手方向に延設する複数の桁材がそれぞれ設置され、第１の移動台車および第２の移動台車を構成する支持アームが、前記桁材を支持しており、該桁材が前記セグメントトンネルを支持していることを特徴とするトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトンネル拡幅部の施工方法において、
前記第２の工程と前記第３の工程とからなる施工ユニットが拡幅区間にわたって繰返しておこなわれることによって拡幅区間全長が施工されるようになっており、任意の施工ユニット区間の施工が終了した後に、第１の移動台車および仕切板と第２の移動台車が、次の施工ユニット区間に移動して施工ユニットが実施されることを特徴とするトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項４】
前記第２の掘進機によって切削されるセグメントは、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した複数の複合材を相互に接合させてできる接合体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項５】
前記第２の掘進機には、地盤改良材を地盤内に充填する噴射ロッドが該掘進機の側方から出入り自在に装着されており、噴射ロッドが掘進機の側方から地盤内に張り出し、噴射ロッドの先端がトンネルの長手方向に向いた姿勢で地盤改良材が地盤内に充填されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項６】
前記第２の掘進機には、前記噴射ロッドよりも掘進方向前方において、掘進機の側方から地盤内に出入り自在な側方切削体がさらに装着されており、該側方切削体にて地盤をほぐした後に、噴射ロッドから地盤改良材が充填されることを特徴とする請求項５に記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項７】
前記地盤改良に際し、先行セグメントトンネル内、および／または後行セグメントトンネル内に浮き上がり防止措置が講じられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項８】
先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルのいずれか一方が本線トンネルであってその他方がランプトンネルであり、先行セグメントトンネルに対して、第２の掘進機が斜め側方から進入してくることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【請求項９】
前記第１の工程が終了した後に、前記第１の掘進機が前記第２の掘進機として前記第２の工程に使用されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトンネル拡幅部の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本線トンネルとランプトンネルが合流するトンネル拡幅部や地下鉄の渡り線部などのトンネル拡幅部を施工する施工方法に係り、特に、工費の削減と工期の短縮を図ることのできるトンネル拡幅部の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、特に都市部において、地下道や地下鉄の本線トンネルがシールド工法にて施工されている一方で、本線トンネルにランプトンネルが分岐・合流する区間等のトンネル拡幅部は、地上を広範囲に占有しながら開削工事にて施工されているのが現状である。施工深度が大深度に及ぶ場合や施工規模が大規模となる場合には、地上部の占有期間も長期化することとなり、交通渋滞をはじめとする地上交通等への影響も必然的に大きくなってしまう。また、大深度地下利用法を適用した地下トンネルの施工需要が今度増加することが予想される中で、その工期短縮や経済性、安全性、地上への影響の少ない工法の開発が急務となっている。
【０００３】
地上を占有することなく、トンネル拡幅部を施工する技術としては、これまで様々な技術が公開されている。例えば、複数のシールド掘進機が一体となって所定延長掘進した後に双方が分離し、一方の掘進機は同軸方向に掘進し、他方の掘進機は掘進方向を変化させて掘進をおこなう形態のシールド掘進機を使用する技術がある。その一例として、２基の円形断面シールド掘進機によってトンネル拡幅区間を楕円形断面に構築する工法（マルチコムシールド工法）がある。また、出願人等によって開発された技術として、２基の矩形断面シールド掘進機が拡幅区間を施工した後に双方が分岐し、一方のシールド掘進機は本線トンネルを施工し、他方のシールド掘進機がランプトンネルを施工するブランチシールド工法がある。また、同様に出願人等によって開発された技術として、２本の本線トンネルを構築する２基の円形断面シールド掘進機が、間隔を置いて掘進するとともに拡幅区間において断面Ｄ型のセグメントトンネルを先行施工し、その間にランプトンネルを施工する後行の矩形断面シールド掘進機が進入掘進することによって拡幅区間の施工をおこなうＺＩＰ工法がある。拡幅区間の施工後、２基のシールド掘進機はそのまま本線トンネルの施工を続け、矩形断面シールド掘進機は掘進方向を変化させてランプトンネルの施工に移行するものである。
【０００４】
上記するトンネル拡幅区間の施工技術によれば、地上を占有することなく、効率的に拡幅部の施工をおこなうことが可能となり、さらには、本線トンネルとランプトンネルとを同時施工することができるため、施工性も極めて良好である。
【０００５】
しかし、上記する技術では、複数のシールド掘進機を分離可能に一体化した態様でシールド掘進機を製作したり、断面Ｄ型のセグメントを別途用意する必要があることから、それらの製作コストが高騰し、かかる製作コストの高騰はそのまま施工コストに反映してくる。また、上記する技術は、拡幅区間を予め一体化された複数のシールド掘進機にて構築したり、少なくとも２基のシールド掘進機にて拡幅部の外郭を画定するものである。この拡幅区間の施工においては、まず、１本の本線トンネルを先行シールド掘進機にて構築した後に、拡幅区間およびランプトンネルを構築する後行シールド掘進機が本線トンネルの側方から合流接続してくる施工方法を適用した方が、余分な掘削を不要とすることができ、したがって経済的な施工を実現できる。
【０００６】
先行セグメントトンネルに後行セグメントトンネルが合流接続して拡幅区間を施工する方法として、先行施工された本線トンネルの天井からアーチ状に支保工を施工するとともに本線トンネル内を中詰材にて充填し、アーチ下方においてランプトンネルが本線トンネルの側方に合流する施工方法（リング式シールド工法や先受けアーチシェル工法）がある。さらに、本線トンネルとランプトンネルを間隔を置いて施工した後に、双方のトンネル天井から小径のブロックシールドをトンネル縦断方向に隣接施工することによってトンネル間の隙間天井に支保工用ルーフを構築し、双方のトンネル間を掘削しながら連通させるブロックシールド工法がある。
【０００７】
上記する施工方法によれば、拡幅区間を施工するに際し、余分な掘削をおこなうことがなく、さらには、シールド掘進機等の製作コストが高騰するといった問題も生じ難い。しかし、これらの工法では、支保工用ルーフを施工することが前提となっており、かかるルーフ施工のために工期が長期化することは必然であり、工費の高騰に繋がってしまう。
上記施工技術の課題を解決すべく、出願人等は鋭意研究を重ねた結果、特許文献１に開示のトンネルの接続構造及び接続方法にかかる技術の開発に至った。この技術は、先行施工された本線トンネルの側方から後行施工されるランプトンネル施工用のシールド掘進機が斜めに進入する接続方法と、該接続方法にて構築される接続構造である。より具体的には、本線トンネルのうち、少なくとも拡幅区間に当たるトンネル内に中詰材を充填しておくとともに、後行シールド掘進機にて切削されるセグメントには掘進機にて切削が容易なセグメントを適用することで、工期の短縮と工費の削減を実現するものである。ここで、双方のトンネル接続部には地盤改良として凍結工法が適用される。なお、かかる公開技術は、ＦＡＳＴ工法（Ｆｒｅｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｈｉｅｌｄ  Ｔｕｎｎｅｌ）として知られる技術である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２９９０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示のトンネルの接続構造及び接続方法によれば、シールド掘進機の製作に要するコストを高騰させることなく、また、拡幅区間の施工に際して余分な地盤掘削をおこなう必要もなく、さらには、支保工用ルーフを構築することによる工期の長期化を招来することもない。しかし、本線トンネル内に中詰材を隙間なく充填することから、その後処理に時間とコストがかかること、地盤改良として採用される凍結工法は、例えばセメント系の地盤改良材を充填してなる地盤改良に比して施工コストが高くなるとともに工期も長期に及ぶといった問題がある。
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、施工効率性を高めることで工費の削減および工期の短縮を図ることができ、さらには施工安全性も十分に確保することのできるトンネル拡幅部の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】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法は、第１の掘進機によって施工された先行セグメントトンネルの一部に、第２の掘進機によって施工される後行セグメントトンネルを接続させることによってトンネル拡幅部を構築するトンネル拡幅部の施工方法であって、第１の掘進機によって先行セグメントトンネルを構築する第１の工程と、該先行セグメントトンネルの拡幅区間のうち、第２の掘進機によって掘削されるトンネルの内部空間には仕切板が設置されるととともに、該仕切板と第２の掘進機によって切削されるセグメントとの間に中詰材を充填する第２の工程と、先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルとの接続部の周辺地盤に第２の掘進機から地盤改良を施しながら後行セグメントトンネルの一部を撤去して、双方のトンネル同士を連通させる第３の工程と、からなり、先行セグメントトンネル内をトンネル長手方向に移動可能であって、かつ先行セグメントトンネルに作用する土圧を支持する第１の移動台車によって前記仕切板が支持されており、第２の工程における後行セグメントトンネルの一部の撤去に際しては、さらに、後行セグメントトンネル内をトンネル長手方向に移動可能な第２の移動台車によって後行セグメントトンネルに作用する土圧が支持されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法は、先行施工されたセグメントトンネルの側方に、後行セグメントトンネルを施工するシールド掘進機が合流し、先行セグメントトンネルの一部を切削しながらシールド掘進機が後行セグメントトンネルを施工することにより、一定延長の拡幅区間を施工する施工方法に関するものである。ここで、第１の工程にて施工される先行セグメントトンネルは、円形ないしは矩形の切削断面のトンネルを構築するシールド掘進機にて新設のトンネルが施工される場合のほか、既に、先行トンネルが施工済みであって供用中の場合も含んでいる。また、トンネルを構成するセグメントは、コンクリート製や鋼製、さらにはその双方が組み合わされた公知のセグメントを対象としている。
【００１３】
先行セグメントトンネルの少なくとも拡幅区間が施工された後に、後行セグメントトンネルを構築するためのシールド掘進機（第２の掘進機）が先行セグメントトンネルの拡幅区間に合流していく。ここで、先行セグメントトンネル内の少なくとも拡幅区間においては、例えばトンネル内を移動できる移動台車が搬入されており、この移動台車によって先行セグメントトンネル内部を支持（支保）できるようになっている。このトンネル支保用の移動台車は、第２の掘進機が先行セグメントトンネルの一部を切削しながら拡幅区間を施工していく際に、あるいは、双方のトンネル間を連通させた際に先行セグメントトンネルに作用する土圧を支持するためのものであり、拡幅区間の施工に応じて、先行セグメントトンネル内を移動しながら支保するものである。
【００１４】
先行セグメントトンネルの拡幅区間においては、第２の掘進機が該拡幅区間に合流するに際し、第２の掘進機によって切削される領域と切削されない領域とを区画する仕切板が設置される。この仕切板は例えば鋼製素材にて製作されており、拡幅区間の全長に亘って設置されるほか、拡幅区間の一部区間に設置されるものである。仕切板が拡幅区間の全長に亘って設置される場合には、さらに拡幅区間の両サイドに余裕長さを付加した仕切板を設置することもできる。仕切板の設置後、該仕切板と切削されるセグメントとの間に中詰材が充填される。この中詰材としては、モルタルを使用できることは勿論のこと、充填性を向上させるために、ベントナイトと珪酸ないしはポリアクリルアミド高分子等を反応させてなる高粘性材を使用することもできる。中詰材が硬化した後に、第２の掘進機がセグメントトンネルに合流し、第２の掘進機は、仕切板に沿って先行セグメントトンネルの一部のセグメントと中詰材を切削しながら掘進するとともに、後行セグメントトンネルの構築をおこなっていく。
【００１５】
第２の掘進機は、先行セグメントトンネルの一部のセグメントと中詰材を切削しながら、その後方地盤内に地盤改良材を連続噴射等しながら地盤改良を施していく。この地盤改良範囲は、先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルとの接続部周辺であって、後行セグメントトンネルの一部を撤去して双方のトンネル同士を連通させた際に、接続部への地下水の浸入を防止できる範囲などに設定される。
【００１６】
第２の掘進機による先行セグメントトンネルの一部のセグメント及び中詰材が切削された後に、後行セグメントトンネルの一部が撤去されることにより双方のトンネル間が連通される。ここで、後行セグメントトンネル内にも後行セグメントトンネルを内部から支持（支保）する移動台車が搬入されており、双方のトンネルがそれぞれ支保工用の移動台車にて支持された状態でトンネル間の連通がおこなわれることから、施工安全性が十分に確保される。トンネル間の連通に際しては、仕切板も解体／撤去されることとなるが、移動台車の移動に伴って仕切板が盛替え使用される場合には、仕切板の解体をおこなう必要はない。
【００１７】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法によれば、先行セグメントトンネルの内部全体に中詰材を充填することなく、後行セグメントトンネル構築用の掘進機にて切削される範囲のみに中詰材が充填され、かかる中詰材は該掘進機にて切削される。したがって、中詰材の後施工処理の問題は原則として生じ得えず、後施工が発生したとしてもごくわずかな量に抑えることができる。また、接続される双方のトンネル内部を支保工用の移動台車にて支保する構成としているため、拡幅区間の施工に応じて移動台車も順次移動しながら必要箇所の支保をおこなうことが可能となり、施工効率を格段に向上させることができる。
【００１８】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の好ましい実施形態は、前記トンネル拡幅部の施工方法において、先行セグメントトンネルおよび後行セグメントトンネルの拡幅区間の内壁には、トンネルの長手方向に延設する複数の桁材がそれぞれ設置され、第１の移動台車および第２の移動台車を構成する支持アームが、前記桁材を支持しており、該桁材が前記セグメントトンネルを支持していることを特徴とする。
【００１９】
本発明の施工方法は、特に、先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネル間を連通させる際に、接続部に作用する土圧等によって該接続部が不安定になることを防止するために、少なくとも連通施工に先んじて、所定長さの複数の桁材を双方のトンネル内に設置し、それぞれの桁材を移動台車にて支保するものである。この桁材は、所定長さのＨ型鋼や角鋼管など、適宜の部材を使用できる。先行セグメントトンネルにおいては、第２の工程において、既にトンネル内に複数の桁材を設置しておき、この桁材と仕切板とを移動台車で支持させておく。一方、後行セグメントトンネルにおいては、第３の工程において、トンネル間を連通させる際に複数の桁材を設置するとともに、該桁材を移動台車にて支持させる。ここで、移動台車の実施の形態としては、例えば台車本体を構成するフレーム架構と、その側方から延びる支持アームとからなる形態を適用できる。この実施の形態では、各支持アームが対応する桁材を支持し、それぞれの桁材がトンネルの内部から該トンネルを支持することができる。
【００２０】
上記する桁材は、拡幅区間の施工に応じて掘進方向にスライドすることもでき、桁材のスライドに同期して移動台車もスライドできる。ここで、移動台車の全長は該桁材の長さと同程度に設定することができる。例えば複数の移動台車を繋いでなる台車群を形成することにより、桁材の長さと同程度の移動台車を構成することができる。桁材がスライド可能な場合には、該桁材が施工に応じてトンネルの支保が必要な箇所に移動するとともに、移動台車も同期して移動する。
【００２１】
複数の所定長さの桁材を介して移動台車にてトンネルを支保する構成とすることで、先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネル間を連通させる際に、トンネル接続部が土水圧にて崩壊等する危険性を確実に防止することが可能となる。
【００２２】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の他の実施形態は、前記トンネル拡幅部の施工方法において、前記第２の工程と前記第３の工程とからなる施工ユニットが拡幅区間にわたって繰返しておこなわれることによって拡幅区間全長が施工されるようになっており、任意の施工ユニット区間の施工が終了した後に、第１の移動台車および仕切板と第２の移動台車が、次の施工ユニット区間に移動して施工ユニットが実施されることを特徴とする。
【００２３】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法は、拡幅区間を複数の施工区間（施工ユニット区間）に分割し、１つの施工ユニット区間にて上記する第２の工程（仕切板の設置と中詰材の充填）と第３の工程（地盤改良とトンネル間の連通施工）をおこなった後に、隣接する次の施工ユニット区間に移行して同様の施工ユニットをおこなう方法である。
【００２４】
本実施形態においては、仕切板にて区画される範囲は施工ユニット単位となっており、例えば、移動台車に着脱可能に仕切板を設置し、ある施工区間の施工が終了した段階で次の施工区間に移動台車が移動するとともに仕切板も連動して移動することができる。
【００２５】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法は、拡幅区間の延長が長い場合に好適であり、仕切板の転用も可能となる。
【００２６】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の好ましい実施形態において、前記第２の掘進機によって切削されるセグメントは、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した複数の複合材を相互に接合させてできる接合体によって形成されていることを特徴とする。
【００２７】
プラスチック発泡体としては、硬質ウレタン樹脂からなるウレタン発泡体を使用することができる。また、無機繊維としては、ガラス長繊維を使用することができる。このウレタン発泡体をガラス長繊維で補強してなる複合材は、曲げ性能や圧縮性能に優れており、かかる複合材を接合させてできる接合体は、コンクリート製のセグメントに比して掘進機による切削容易性も高い。また、ウレタン発泡体やガラス長繊維は比較的安価であることから、その製作コストも安価となり、さらには、コンクリートに比して軽量であることから施工性もよい。
【００２８】
上記する複合材同士の接合は、例えばエポキシ樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤などの樹脂系接着剤によって接合させることができる。
【００２９】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法によれば、先行セグメントトンネルのうち、第２の掘進機にて切削される部分に、安価で施工性に優れ、切削容易なセグメントを使用するようにしているため、施工効率を格段に向上させることができる。
【００３０】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の他の実施形態において、前記第２の掘進機には、地盤改良材を地盤内に充填する噴射ロッドが該掘進機の側方から出入り自在に装着されており、噴射ロッドが掘進機の側方から地盤内に張り出し、噴射ロッドの先端がトンネルの長手方向に向いた姿勢で地盤改良材が地盤内に充填されることを特徴とする。
【００３１】
噴射ロッドからは、高圧水または超高圧水を地盤内に回転噴射することによって地盤を切削した後に、（超高圧の）硬化剤を噴射することにより、例えば円柱状の固結体（改良体）を造成することができる。ここで、噴射ロッドの先端をトンネルの長手方向に向いた姿勢とすることにより、第２の掘進機の掘進に応じて、トンネルの長手方向に連続的に地盤改良体を造成していくことが可能となる。
【００３２】
なお、地盤改良時に切削される地盤の一部は、設置済みのセグメントに設けられたグラウトホールを介してトンネル内に取り込むとともに排土することとなるが、取り込みの際に硬化剤の圧力を大幅に低下させることのないように、例えばグラウトホールの近接部に圧力センサを取付けるとともに、該圧力センサによる計測値に応じてグラウトホールの開閉弁が自動的に開閉調整できるように設定しておくのが好ましい。
【００３３】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の好ましい実施形態において、前記第２の掘進機には、前記噴射ロッドよりも掘進方向前方において、掘進機の側方から地盤内に出入り自在な側方切削体がさらに装着されており、該側方切削体にて地盤をほぐした後に、噴射ロッドから地盤改良材が充填されることを特徴とする。
【００３４】
本発明の実施形態では、側方切削体と噴射ロッドが第２の掘進機の側方から出入り自在に装着されており、さらに、側方切削体が掘進機の前方側に設けられている掘進機を使用して、噴射ロッドからの地盤改良材の充填に先んじて、側方切削体にて予め地盤をほぐしておくものである。
【００３５】
高圧水の圧力が高すぎる場合には、その圧縮性によって先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルの接続部（欠損部）の変形が助長される等の問題が懸念される。そこで、地盤を予めほぐしておくことにより、高圧水や硬化剤の圧力を可及的に低くすることが可能となり、上記の問題は生じ難くなる。
【００３６】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の好ましい実施形態は、前記地盤改良に際し、先行セグメントトンネル内、および／または後行セグメントトンネル内に浮き上がり防止措置が講じられることを特徴とする。
【００３７】
第２の掘進機による地盤改良時においては、上記する高圧水や高圧硬化剤により、先行セグメントトンネルまたは後行セグメントトンネルが浮き上がる危険性がある。そこで、セグメントトンネルに作用する圧力（浮き上がり力）を予め算定しておき、セグメントトンネルの浮き上がりに抗し得る重量物等をセグメントトンネル内に設ける等の措置を講じることが望ましい。
【００３８】
上記する重量物は、上記の移動台車とは別途の浮き上がり防止用の重量移動台車を適用したり、上記の移動台車に所定の錘を搬送設置するといった形態を適用できる。
【００３９】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の他の実施形態は、先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルのいずれか一方が本線トンネルであってその他方がランプトンネルであり、先行セグメントトンネルに対して、第２の掘進機が斜め側方から進入してくることを特徴とする。
【００４０】
既述するＦＡＳＴ工法に本発明のトンネル拡幅部の施工方法を適用することにより、従来のＦＡＳＴ工法に比して、施工性をより向上させることができ、工期をより短縮することができ、工費をより削減することができる。
【００４１】
また、本発明によるトンネル拡幅部の施工方法の他の実施形態において、前記第１の工程が終了した後に、前記第１の掘進機が前記第２の掘進機として前記第２の工程に使用されることを特徴とする。
【００４２】
先行セグメントトンネルを完成させた後に後行セグメントトンネルを施工する場合であって、後行セグメントトンネルと先行セグメントトンネルの断面規模が同程度の場合には、第１の掘進機を第２の掘進機に転用することにより、工費の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上の説明から理解できるように、本発明のトンネル拡幅部の施工方法によれば、先行セグメントトンネルの内部において、後行セグメントトンネル構築用の掘進機にて切削される範囲のみに中詰材が充填されることから、かかる中詰材は該掘進機にて切削されることとなり、中詰材の後施工処理の問題は生じ得ない。また、接続される双方のトンネル内部を支保工用の移動台車にて支保する構成としているため、拡幅区間の施工に応じて移動台車も順次移動しながら必要箇所の支保をおこなうことが可能となり、施工効率を格段に向上させることができる。したがって、施工安全性を確保しながら、工期の短縮と、工費の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の施工方法の第１の工程を説明した図であって、図１ａは縦断図であり、図１ｂはそのｂ−ｂ矢視図である。図２は、本発明の施工方法の第２の工程を説明した縦断図を、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図を、図４は、図２のＩＶ部の拡大図をそれぞれ示している。図５は、本発明の施工方法の第３の工程を説明した斜視図を、図６は、本発明の施工方法の第３の工程を説明した図であって、図６ａは縦断図であり、図６ｂはそのｂ−ｂ矢視図をそれぞれ示している。図７ａ〜図７ｄは、順に第２の掘進機による地盤改良施工の一実施の形態を説明した図であり、図８ａ〜図８ｄは、順に第２の掘進機による地盤改良施工の他の実施の形態を説明した図である。図９ａ〜図９ｄは、順に第３の工程を詳細に説明した断面図であり、図１０は、構築されたトンネル拡幅部の一実施の形態を示した断面図である。なお、図示する実施の形態では、先行セグメントトンネルとしてランプトンネルが施工され、後行セグメントトンネルである本線トンネルがランプトンネルに斜め側方から合流して拡幅区間が施工されるものであるが、本発明の施工方法が図示する実施の形態に限定されるものでないことは勿論のことである。
【００４５】
図１は、本発明の施工方法における第１の工程を説明した図である。図１ａ、ｂに示すように、まず、円形の面盤を有するランプトンネル構築用の第１の掘進機１にて複数のセグメント３１，３１，…からなる先行セグメントトンネル３が構築される。なお、先行セグメントトンネルの断面形状は、円形のほかにも楕円形や矩形であってもよい。
【００４６】
先行セグメントトンネル３が少なくとも拡幅部Ｌを含む所定長さに亘って施工された段階で、拡幅区間の内壁面にＨ型鋼からなる複数の桁材５，５，…を仮設置する（図２，３参照）。次いで、この拡幅区間に複数の移動台車６，６，…を連ねてなる台車群を搬入する。
【００４７】
ここで、図３に示すように、移動台車６は台車本体となる鋼製またはコンクリート製の架構フレーム６１と、架構フレーム６１から放射状に延びる複数のアーム６２，６２、…と、各アーム６２の先端に取付けられたジャッキ兼用キャタピラ６４とから大略構成されている。また、鋼製の仕切板７を着脱可能に支持する仕切板支持アーム６５，６５がさらに取付けられており、下方には移動を可能とする複数の車輪６３，６３が設けられている。ジャッキ兼用キャタピラ６４は、図４に示す態様となっており、ジャッキの押圧によって桁材５を支保し、キャタピラの稼動によって桁材５表面を移動台車が移動できるようになっている。
【００４８】
拡幅区間には、その全長に亘って仕切板７が取付けられるが、移動台車６，６，…は、拡幅区間における施工の進歩に応じて、順次、設置された仕切板７から取り外され、次の施工区間の仕切板７に移動して該仕切板７に取付けられる。
【００４９】
拡幅区間における先行セグメントトンネルのうち、第２の掘進機２にて切削される範囲のセグメント３２には切削が容易なセグメントが使用され、切削されない範囲のセグメント３１には一般のコンクリート製セグメントが使用される。
【００５０】
ここで、セグメント３２は、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した複数の複合材を相互に接合させてできる接合体からなり、プラスチック発泡体としては硬質ウレタン樹脂からなるウレタン発泡体が、無機繊維としてはガラス長繊維がそれぞれ使用される。例えば、市販されている軽量耐食構造材であるエスロンネオランパーＦＦＵ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｆｏａｍｅｄ  Ｕｒｅｔｈａｎｅ  積水化学工業株式会社製）がそれである。
【００５１】
仕切板７を設置後、該仕切板７と切削されるセグメント３２，３２，…との間の空間に中詰材８が充填される。中詰材８は、その充填性を考慮して、ベントナイトと珪酸ないしはポリアクリルアミド高分子等を反応させてなる高粘性材が使用される。なお、仕切板７の形状は第２の掘進機の外径と同径の曲面を有し、所定の厚みを備えた形状に設定されている。
【００５２】
上記する桁材５，５，…の設置、移動台車６，６，…の搬入と該移動台車６，６，…による桁材５，５，…の支保、仕切板７の設置と移動台車６，６，…による仕切板７の支保、および中詰材８の充填／硬化により、第２の工程が終了する。
【００５３】
次いで、図５，６に示すように、ランプトンネルを形成する先行セグメントトンネル３の側方から本線トンネルを施工する第２の掘進機２が合流してくる。ここで、第２の掘進機２は、仕切板７の一側面に沿って掘進し、セグメント３２，３２，…と中詰材８を切削しながら本線トンネルの拡幅区間を構築していく。
【００５４】
第２の掘進機２は、図６ａ，ｂに示すように、その側方から出入り自在な側方切削体２１，２１，…を装着しており、さらにその後方に、側方から出入り自在な噴射ロッド２２，２２，…を装着している。掘進機２の掘進に応じて側方切削体２１，２１，…を地盤内に張り出して地盤改良範囲の地盤をほぐしておき、その後方の噴射ロッド２２，２２，…から高圧水および高圧の硬化剤を噴射することにより、例えば円柱状の改良体９，９，…を造成することができる。
【００５５】
ここで、図７，８に基づいて、側方切削体と噴射ロッドの形態とその作動態様について説明する。図７は、改良範囲が比較的狭い場合に適用される実施の形態を図示したものである。図７ａに示すように、側方切削体２１と噴射ロッド２２はともに掘進機２内に収容されており、まず、側方切削体２１がＸ方向に伸張する。
【００５６】
次いで、図７ｂに示すように、掘進機２の掘進（Ｙ方向）に応じて改良範囲の地盤を先行してほぐしておき、後方の噴射ロッド２２は、地盤内に傾斜しながら押出される（Ｚ１方向）。噴射ロッド２２は、複数のロッドが多段に構成されており、図７ｃに示すように、最外郭ロッド２２ａからロッド２２ｂが伸張し、図７ｄに示すようにロッド２２ｂからロッド２２ｃが伸張して、掘進方向後方に硬化剤を噴射して改良体９を造成するものである。
【００５７】
一方、図８は、改良範囲が比較的広い場合に適用される実施の形態を図示したものである。図８ａに示すように、掘進機２内に収容された側方切削体２３が地盤内に押出され（Ｘ方向）、図８ｂに示すように掘進機２の側面に直交する方向に角度調整されて最大のほぐし範囲に設定される。掘進機２の掘進（Ｙ方向）に応じて、側方切削体２３にて改良範囲の地盤をほぐし、その後方では、噴射ロッド２４が掘進機２内でスライドしながら（Ｚ１方向）、地盤内に押出される（Ｚ２方向）（図８ｂ参照）。この噴射ロッド２４は、図８ｃに示すように、２つのロッド２４ａ，２４ｂが蝶番接続されており、ロッド２４ｂが後方に回動し、ロッド２４ｂを掘進方向後方に配向させる（Ｚ３方向）。その後、図８ｄに示すように、ロッド２４ｂの内部から順に、ロッド２４ｃ、２４ｄ、２５ｅが伸張し、硬化剤を吐出することで改良体９を造成する。
【００５８】
上記する地盤改良施工においては、設置済みのセグメントに設けられたグラウトホールを介してトンネル内に取り込むとともに排土することとなるが、取り込みの際に硬化剤の圧力を大幅に低下させることのないように、例えばグラウトホールの近接部に圧力センサを取付けるとともに、該圧力センサによる計測値に応じてグラウトホールの開閉弁が自動的に開閉調整できるように設定しておく。
【００５９】
また、高圧水で地盤切削をしながら硬化剤を高圧噴射する場合に、第２の掘進機のマシンテール付近の間隙水圧が上昇し、坑内に逸泥する危険が考えられる。そこで、第２の掘進機のテール部において、不図示の逆流防止装置を設置しておくのが望ましい。さらに、第２の掘進機の面盤（カッタフェイス）から、必要に応じて硬化遅延剤等を地盤内に噴射させることもできる。
【００６０】
また、地盤改良施工に際し、改良材の高圧噴射による圧力によって先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルが浮き上がらないように、先行セグメントトンネル内および後行セグメントトンネル内には、浮き上がり防止用の重量移動台車を搬入しておくのが望ましい（図示略）。また、他の形態として、既設置された移動台車に重量錘を設置する方法もある（図示略）。
【００６１】
次に、図９に基づいて、第３の工程を詳細に説明する。先行セグメントトンネル３の拡幅区間には、該トンネルを支保する桁材５，５，…を移動台車６にて支持するとともに、仕切板７を支持し、この仕切板７に沿って第２の掘進機２（不図示）が掘進し、双方のトンネル接続部周辺に改良体９を造成しながら後行セグメントトンネル４が構築される（図９ａ参照）。
【００６２】
次いで、後行セグメントトンネル４の内部にも桁材５，５，…を設置し、移動台車１０を拡幅区間に搬入し、この移動台車１０にて桁材５，５，…を支持し、桁材５，５，…にて後行セグメントトンネル４を支保する（図９ｂ参照）。
【００６３】
先行セグメントトンネル３の拡幅区間の一部を桁材５，５，…を介して移動台車６にて支保し、後行セグメントトンネル４の対応する拡幅区間の一部を桁材５，５，…を介して移動台車１０にて支保した後に、双方の移動台車６，１０からトンネル間に連通穴ａを施工していく（図９ｃ参照）。この連通穴ａの施工は、後行セグメントトンネル４のセグメントの一部を撤去し、仕切板７の一部を撤去することによりおこなわれる。
【００６４】
双方のトンネル接続箇所までセグメントと仕切板７の撤去がおこなわれることにより、トンネル拡幅部１００が形成される（図９ｄ参照）。
【００６５】
図１０は、完成した地下道の拡幅区間を模式的に示したものである。なお、図示する本線トンネルとランプトンネルが分・合流する地下道のほか、地下鉄の渡り線部など、トンネル拡幅部の適用対象は特に限定されるものではない。
【００６６】
本発明のトンネル拡幅部の施工方法によれば、後行セグメントトンネル構築用の掘進機にて切削される先行セグメントトンネルの切削領域を仕切板にて仕切ることにより、無駄な中詰材の使用とその後処理を不要とすることができる。また、所定長さの桁材を介して移動台車にて先行セグメントトンネルと後行セグメントトンネルの双方を支持することにより、拡幅区間の施工に応じて必要支保区間に支保工を移動させることができるため、施工効率を格段に向上させることができる。また、先行セグメントトンネルのうち、後行セグメントトンネル構築用の掘進機にて切削される領域のセグメントとして切削容易なセグメントを適用することで施工性をさらに高めることができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の施工方法の第１の工程を説明した図であって、（ａ）は縦断図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図。
【図２】本発明の施工方法の第２の工程を説明した縦断図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図。
【図４】図２のＩＶ部の拡大図。
【図５】本発明の施工方法の第３の工程を説明した斜視図。
【図６】本発明の施工方法の第３の工程を説明した図であって、（ａ）は縦断図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）にかけて順に、第２の掘進機による地盤改良施工の一実施の形態を説明した図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）にかけて順に、第２の掘進機による地盤改良施工の他の実施の形態を説明した図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）にかけて順に、第３の工程を詳細に説明した断面図。
【図１０】構築されたトンネル拡幅部の一実施の形態を示した断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１…第１の掘進機、２…第２の掘進機、２１…側方切削体、２２…噴射ロッド、３…先行セグメントトンネル、３１…セグメント、３２…切削用セグメント、４…後行セグメントトンネル、４１…セグメント、５…桁材、６…移動台車、６１…架構フレーム、６２…アーム、６３…車輪、６４…ジャッキ兼用キャタピラ、６５…仕切板支持アーム、７…仕切板、８…中詰材、９…改良体、１０…移動台車、１００…トンネル拡幅部、Ｌ…拡幅部、ａ…連通穴
【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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