(57)【要約】      （修正有）【課題】断面方向に拡張された大断面トンネルを容易に構築する。【解決手段】外殻構成要素を構築する工程において、大断面トンネルの進行方向（構築方向）に連続する複数のシールドトンネル４Ａ，４Ｂを地盤に形成する工程を行う。このとき、大断面トンネルの拡張部分において、隣り合うシールドトンネル４Ａ，４Ｂ同士を、片側のシールドトンネルの端面を相手側のシールドトンネルの端面と対向させるとともに、端面同士の間隔を連続的に変化させて形成する。そして、外殻部を構築する工程では、対向する端面同士の間の土砂を掘削により除去して空間を形成し、隣り合う外殻構成要素同士をこの空間で接続する。【選択図】図１１
2012046951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの進行方向に沿って断面が次第に拡張する拡張部分を有する大断面トンネルの構築方法であって、
一対の端面を有するシールドトンネルの内部をＲＣ構造にした外殻構成要素を構築する外殻構成要素構築工程と、
複数の前記外殻構成要素を環状に接合して外殻部を構築する外殻部構築工程とを備え、
前記外殻構成要素構築工程では、
前記拡張部分において、隣り合うシールドトンネル同士を、片側の前記シールドトンネルの端面を相手側のシールドトンネルの端面と対向させるとともに、端面同士の間隔を連続的に拡げて形成するシールドトンネル形成工程とを行い、
前記外殻部構築工程では、
前記拡張部分で、対向する端面同士の間の土砂を掘削により除去して空間を形成し、前記外殻構成要素同士を前記空間で接合する接合工程を行う
ことを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【請求項２】
前記外殻部は、その断面形状が六角形以上の多角形となるように構築され、
前記外殻構成要素は、その断面形状が前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状であることを特徴とする請求項１に記載の大断面トンネルの構築方法。
【請求項３】
前記接合工程では、
片側の前記シールドトンネルの端面を切除した後、当該シールドトンネルの内部及び対向する端面同士の間の前記空間に対して鉄筋を一連に配し、前記空間内の鉄筋を相手側の前記外殻構成要素を構成する鉄筋に接続した状態で、コンクリートを打設することを特徴とする請求項１または２に記載の大断面トンネルの構築方法。
【請求項４】
前記シールドトンネル形成工程では、
前記シールドトンネルを形成するシールドマシンの掘進方向をシールドジャッキのストロークによって調整し、前記隣り合うシールドトンネル同士における端面同士の間隔を変化させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の大断面トンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの進行方向に沿って断面が次第に拡張する拡張部分を有する大断面トンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に大断面トンネルを構築する工法が知られている。例えば、特許文献１には、Ｌ字型のシールド掘進機を用いて、Ｌ字型の躯体ブロックを長方形状に並べ、躯体ブロック同士を連結することで大断面トンネルを構築する工法が開示されている。この工法では、断面が矩形状であって、断面がトンネルの進行方向（構築方向）において一定形状とされた大断面トンネルが構築される。
【０００３】
また、トンネルの分岐箇所や合流箇所などにおいて、トンネルの進行方向に沿って断面を拡張する場合、一般に次の工法が採られている。
（１）横断方向に強固な補助工法を先受けとする工法（太曲線パイプルーフ工法，細径曲線ボーリング工法，地中アーチ工法，ＧＳＥリング工法）。
（２）縦断方向に強固な補助工法を先受けとする工法（大深度プレシェル工法，ＳＲ−ＪＰ工法）。
（３）トンネル同士を梁で接続する工法（ツインアーチジャンクション工法，ジャンクションビーム工法）。
（４）セグメントを直接切削して接続する工法（Ｄ−Ｓｈａｐｅシールド工法，セグメント切削シールド工法，ＦＡＳＴ工法）。
（５）シールドマシンを拡幅する工法（拡径シールド工法，地中ディバージェンス工法，ＶＡＳＡＲＡシールド工法，ＣＶ拡幅工法，Ｍ−ＥＳＳシールド工法）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２６０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された大断面トンネルの断面を、トンネルの進行方向に沿って次第に拡張する場合、この拡張に適した工法は開発されていない。そこで、前述の各工法を用いて断面を拡張することが考えられる。しかし、上記の各工法では、多様な補助工法が必要になってしまうこと、接続部の部材が重厚になってしまうこと、或いは、シールドマシンの拡幅装置が煩雑になってしまうこと等の問題点がある。これらの問題点により、大断面トンネルの断面を拡張することが困難になってしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、断面方向に拡張された大断面トンネルを容易に構築することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、
トンネルの進行方向に沿って断面が次第に拡張する拡張部分を有する大断面トンネルの構築方法であって、
一対の端面を有するシールドトンネルの内部をＲＣ構造にした外殻構成要素を構築する外殻構成要素構築工程と、
複数の前記外殻構成要素を環状に接合して外殻部を構築する外殻部構築工程とを備え、
前記外殻構成要素構築工程では、
前記拡張部分において、隣り合うシールドトンネル同士を、片側の前記シールドトンネルの端面を相手側のシールドトンネルの端面と対向させるとともに、端面同士の間隔を連続的に拡げて形成するシールドトンネル形成工程とを行い、
前記外殻部構築工程では、
前記拡張部分で、対向する端面同士の間の土砂を掘削により除去して空間を形成し、前記外殻構成要素同士を前記空間で接合する接合工程を行う
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、接合対象となる一対の外殻構成要素に関し、端面同士が対向するように、かつ、端面同士の間隔が連続的に拡がるように、シールドトンネルが形成される。そして、一対の外殻構成要素が端面同士の間で接合される。この場合において、端面同士の間隔はシールドマシンの掘進方向によって調整でき、端面同士の間の土砂を掘削により除去することで端面同士を容易に接合できる。この接合時における補助工法は、シールドトンネルの端面同士の間について行えば足りる。このため、補助工法を簡略化することができる。その結果、大断面トンネルを断面方向へ容易に拡張できる。
【０００９】
そして、前記外殻部は、その断面形状が六角形以上の多角形となるように構築され、前記外殻構成要素は、その断面形状が前記多角形における隅角部同士の間で辺を切断した屈曲形状とすることが好ましい。
【００１０】
このように構成した場合、矩形状の大断面トンネルに比べて、作用土圧に対する支点間距離が短くなるため、各辺に生じる断面力を小さくできる。これにより、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。また、大断面トンネルの外殻部を構成する複数の外殻構成要素が多角形の隅角部を含んだ山形の屈曲形状に構成され、外殻構成要素同士が辺の途中で接続される。この接続部分は、辺に対してほぼ垂直面として設けられるので、略台形状の外殻構築要素を用いた大断面トンネルに比べて、外殻構成要素同士を接合する際の施工が容易になる。また、厚さ方向のずれに対して対応が容易になるし、誤差の吸収も容易である。加えて、断面力の大きくなる外殻部の隅角部には接続部が設けられず一連に形成されるので、土圧に対して有利な構造となる。
【００１１】
また、前記接合工程において、片側の外殻構成要素を構成するシールドトンネルの端面を切除した後、当該シールドトンネルの内部及び対向する端面同士の間の前記空間に対して鉄筋を一連に配し、前記空間内の鉄筋を相手側の外殻構成要素を構成する鉄筋に接続した状態で、コンクリートを打設するようにした場合には、シールドトンネル同士を強固に連結できる。
【００１２】
また、前記後行シールドトンネル形成工程において、前記シールドトンネルを形成するシールドマシンの掘進方向をシールドジャッキのストロークによって調整し、前記隣り合うシールドトンネル同士における端面同士の間隔を変化させる場合には、端面同士の間隔を精度良く定めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、断面方向に拡張された大断面トンネルを容易に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】大断面トンネルを説明する斜視図である。
【図２】大断面トンネルの拡張部分を説明する断面図である。
【図３】接合部を介して接合された２つの外殻構成要素を説明する図である。
【図４】外殻構成要素の構造を説明する図である。
【図５】立坑を形成した状態を説明する図である。
【図６】シールドマシンの正面図である。
【図７】架台に支持された状態のシールドマシンを前側から見た図である。
【図８】架台に支持された状態のシールドマシンを後側から見た図である。
【図９】地盤内を掘進するシールドマシンを説明する図である。
【図１０】拡張部分における２つのシールドトンネルを上方から見た図である。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）は、接合工程の施工ステップを説明する図である。
【図１２】（ａ）は、端面同士の間に設けられる支保工の平面図である。（ｂ）は、支保工の側面図である。
【図１３】（ａ）は、図１２（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視図である。（ｂ）は同Ｂ−Ｂ矢視図、（ｃ）は同Ｃ−Ｃ矢視図である。
【図１４】一部のシールドトンネルを湾曲することで拡張させた大断面トンネルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態の大断面トンネル１は、トンネル長手方向（進行方向）の途中に、トンネルの進行方向に沿って断面が次第に拡張する拡張部分を有している。すなわち、図１及び図２に示す大断面トンネル１は、八角形の環状に構築された外殻部２を有している。この外殻部２は、正八角形の断面形状とされた標準部分２ｉと、横長八角形の断面形状とされた拡張部分２iiとを有している。拡張部分２iiは、他のトンネルとの合流・分岐部分に設けられる部分であり、トンネル長手方向に対して連続的に断面方向への拡張度合いが増減されている。一方、標準部分２ｉは、合流・分岐部分を除いた多くの部分であり、トンネル長手方向において断面形状が一定の部分である。
【００１７】
このような外殻部２は、小断面の外殻構成要素３（３Ａ〜３Ｈ）を組み合わせて構築される。図３及び図４に示すように、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈは、中空枠状の鋼製セグメントで形成されたシールドトンネル４（４Ａ〜４Ｈ）の内部に鉄筋５を建て込み、コンクリート６を打設することで構築される。手順については後述するが、このような構成を採ることで、取扱いの容易な小型の鋼製セグメントでシールドトンネル４を形成でき、作業性が向上する。さらに、シールドトンネル４内に鉄筋５を建て込んでコンクリート６を打設するため、外殻構成要素３の内部が鋼殻（シールドトンネル４）とＲＣの複合構造となって十分な強度を確保できる。なお、図３及び図４において、符号４１で示す部材は支柱であり、鉄筋５の建て込みやコンクリート６の打設時において、シールドトンネル４を支える。
【００１８】
図１に示すように、標準部分２ｉは、隣り合う外殻構成要素３同士を直接接合することで構築される。本実施形態の外殻構成要素３Ａ〜３Ｈは、正八角形の各辺を、隅角部同士の中央の位置で切断した形状をしている。すなわち、各辺を、この辺の長さの半分の位置で、辺と直交する方向に切断した形状をしている。従って、図４に示すように、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈは、大断面トンネル１における隅角部を含んだくの字形状となり、その内角ＶＡは１３５度になる。また、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈの厚さＤは、例えば２ｍ程度である。このような外殻構成要素３Ａ〜３Ｈを環状に繋ぎ合わせることで、断面が八角形状の標準部分２ｉが構築される。
【００１９】
図１から図３に示すように、拡張部分２iiは、隣り合う外殻構成要素３同士を、接合部７を介して接合することで構築される。この接合部７の幅（外殻構成要素３同士の間隔）は、トンネル長手方向に対して連続的に拡がるように定められる。本実施形態では、掘進時においてシールドマシン１１（図６を参照）をカーブさせることにより、拡張部分２iiに対応するシールドトンネル４を湾曲させて形成し、シールドトンネル４の端面同士の間隔をトンネル端部に向かう程に拡大させている。そして、端面同士の間に接合部７を設けて、外殻構成要素３同士を接合している。この接合部７は、ＲＣ構造となっているので十分な強度を確保できる。
【００２０】
本実施形態では、外殻部２における天井部分と底部分とが接合部７（上側接合部７Ｕ，下側接合部７Ｌ）によって水平方向に拡張されている。このため、接合部７は、天井部分を構成する２つの外殻構成要素３Ａ，３Ｂの間と、底部分を構成する２つの外殻構成要素３Ｇ，３Ｈの間とに設けられている。図１中、外殻部２の左半部に位置する４つの外殻構成要素３Ａ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｈは、拡張部分２iiにおいて、正面に向かって左方向にカーブさせた状態に設けられる。反対に、外殻部２の右半部に位置する４つの外殻構成要素３Ｂ，３Ｃ，３Ｆ，３Ｇは、拡張部分２iiにおいて、正面に向かって右方向にカーブさせた状態に設けられている。
【００２１】
大断面トンネル１の標準部分２ｉにおいて、外殻部２は、複数の外殻構成要素３Ａ〜３Ｈを接続することで断面が正八角形状に構成されている。このため、外殻構成要素３（シールドトンネル４）の端面が多角形の辺の途中に位置する。この端面（接続部）は、多角形の辺に対して垂直な面として設けられるので、外殻構成要素３同士を接続する際の施工が容易になる。例えば、垂直面を接続時や配筋時における角度基準として用いることができる。
【００２２】
また、断面力が大きくなる外殻部２の隅角部には端面が配置されず、さらに、配筋の継手（接続金具）を隅角部に設ける必要がないため、構造的に有利である。加えて、矩形状の大断面トンネルに対し、作用土圧に対する支点間距離が短くなるため、各辺に生じる断面力を小さくできる。以上より、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。
【００２３】
一方、拡張部分２iiにおいて、外殻部２は、天井部分と底部分とに接合部７Ｕ，７Ｌを介在させた状態で複数の外殻構成要素３Ａ〜３Ｈを接続することにより、断面が横長の八角形状に構成されている。このため、外殻構成要素３の端面や接合部７Ｕ，７Ｌの端面が多角形の辺の途中に位置する。これらの端面（接続部）もまた、多角形の辺に対する垂直面として設けられるので、接続時の施工が容易になる。そして、外殻部２の隅角部に端面が位置しないので、土圧に対して有利な構造となる。
【００２４】
次に、大断面トンネル１の構築方法について説明する。
【００２５】
この大断面トンネル１は、外殻構成要素構築工程と、外殻部構築工程と、土砂除去工程とを経て構築される。ここで、外殻構成要素構築工程は、外殻構成要素３（３Ａ〜３Ｈ）を地盤ＧＬに構築する工程である。外殻部構築工程は、複数の外殻構成要素３Ａ〜３Ｈを環状に接合して外殻部２を構築する工程である。なお、前述の接合部７（７Ｕ，７Ｌ）は、この外殻部構築工程にて設けられる。土砂除去工程は、外殻部２の内側に存在する土砂を掘削により除去する工程である。
【００２６】
外殻構成要素構築工程では、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈに対応する複数のシールドトンネル４Ａ〜４Ｈを、断面方向において八角形状に並ぶ状態に形成する。この場合、図５に示す一対の立坑１０，１０の間を、図６のシールドマシン１１で掘進する。このシールドマシン１１によって小断面のシールドトンネル４を、トンネル長手方向に連続させた状態で形成する。そして、角度及び位置を適宜変更してシールドマシン１１による掘進を繰り返し行うことで、同じ断面形状とされた複数のシールドトンネル４Ａ〜４Ｈを形成する。
【００２７】
ここで、図６は、本実施形態で使用されるシールドマシン１１の正面図である。また、図７は、架台１２に支持されたシールドマシン１１を正面側から観た図であり、図８は、同じく背面側から観た図である。
【００２８】
図６に示すように、シールドマシン１１は、外殻部分を構成するスキンプレート１３を有している。このスキンプレート１３は、鉄板製の筒状部分であり、正面側から見てへの字状に屈曲されている。カッター１４は、スキンプレート１３の前面に並んだ状態で配設されている。本実施形態のカッター１４は、１つの円形カッター１４ａと４つの矩形カッター１４ｂとから構成されている。そして、中央に位置するくの字の隅角部には円形カッター１４ａが配置され、この円形カッター１４ａの両側には矩形カッター１４ｂが２つずつ並べた状態で配置されている。これらの矩形カッター１４ｂは回転軸が揺動可能に構成されている。回転軸を揺動させつつ矩形カッター１４ｂを回転させることで、地盤ＧＬを矩形断面となるように掘削することができる。
【００２９】
シールドマシン１１の後側には、鋼製セグメントを組み立てるためのエレクター（図示せず）が設けられる。また、シールドマシン１１の後部には、シールドマシン１１を推進させるためのシールドジャッキ１５も設けられる。図８に示すように、シールドジャッキ１５は、スキンプレート１３に沿って複数個配置されている。すなわち、シールドマシン１１の外周に沿って複数個配置されている。そして、シールドマシン１１は、発進時において各シールドジャッキ１５を発進架台に押し付けることで推進力を得る。また、図９に示すように、地盤ＧＬにおいてシールドマシン１１は、各シールドジャッキ１５を既設の鋼製セグメント（シールドトンネル４の一部分）に押し付けることで推進力を得る。
【００３０】
ここで、各シールドジャッキ１５は、ストロークを個別に調整することができる。このため、シールドジャッキ１５毎にストロークを調整することで、シールドマシン１１の掘進方向を調整できる。その結果、接合部７の幅（シールドトンネル４における端面同士の間隔）を精度良く定めることができる。
【００３１】
到達側の立坑１０には到達架台が設置されており、この到達架台によってシールドマシン１１が受け止められる。そして、シールドマシン１１が地盤ＧＬを通り抜けて、１つのシールドトンネル４が完成すると、シールドマシン１１の全体が架台１２に支持される。そして、次のシールドトンネル４を形成すべく、シールドマシン１１を支持したまま、立坑１０内で到達架台を反転させる。すなわち、シールドマシン１１を所定の掘削開始位置まで移動させ、次のシールドトンネル４の形成を開始する。
【００３２】
なお、以下の説明では、図１から図３に示すように、最初の掘進によって形成されるシールドトンネル４を第１シールドトンネル４Ａといい、２回目の掘進によって形成されるシールドトンネル４を第２シールドトンネル４Ｂという。従って、この大断面トンネル１では、第１シールドトンネル４Ａから第８シールドトンネル４Ｈまでの８個のシールドトンネル４Ａ〜４Ｈが形成される。
【００３３】
ここで、大断面トンネル１の拡張部分２iiにおける第１シールドトンネル４Ａ（先行シールドトンネルに相当する）と第２シールドトンネル４Ｂ（後行シールドトンネルに相当する）との間には、上側接合部７Ｕが形成されている。このため、第２シールドトンネル４Ｂを地盤ＧＬに形成するに際しては、図１０に示すように、拡張部分２iiにおいて、第１シールドトンネル４Ａ及び第２シールドトンネル４Ｂは湾曲している。この場合、第２シールドトンネル４Ｂの端面を既設の第１シールドトンネル４Ａの端面と対向させるとともに、拡張部分２iiにおいて端面同士の間隔が立坑１０に向かう程に拡がるように、シールドマシン１１の掘進方向を制御する。
【００３４】
同様に、拡張部分２iiにおける第７シールドトンネル４Ｇ（先行シールドトンネルに相当する）と第８シールドトンネル４Ｈ（後行シールドトンネルに相当する）との間には、下側接合部７Ｌが形成されている。このため、第８シールドトンネル４Ｈを地盤ＧＬに形成するに際し、第８シールドトンネル４Ｈの端面を既設の第７シールドトンネル４Ｇの端面と対向させるとともに、大断面トンネル１の拡張部分２iiにおいて端面同士の間隔を連続的に拡大させている。
【００３５】
なお、接合部７を介して接続されないシールドトンネル４同士の場合、後行シールドトンネルは、先行シールドトンネルの端面に後行シールドトンネルの端面を近接させた状態で、先行シールドトンネルに沿って形成される。例えば、第３シールドトンネル４Ｃ（後行シールドトンネルに相当する）は、第２シールドトンネル４Ｂ（先行シールドトンネルに相当する）に沿って形成される。同様に、第７シールドトンネル４Ｇ（後行シールドトンネルに相当する）は、第６シールドトンネル４Ｆ（先行シールドトンネルに相当する）に沿って形成される。
【００３６】
外殻構成要素構築工程では、形成されたシールドトンネル４の内部に鉄筋５を建て込みコンクリート６を打設することで外殻構成要素３を構築する。本実施形態において、鉄筋５の建て込みやコンクリート６の打設は、外殻部構築工程と並行して行われる。
【００３７】
簡単に説明すると、互いに接続される一対のシールドトンネル４，４が形成された後、まず、片側のシールドトンネル４について、鉄筋５の建て込みやコンクリート６の打設を行って外殻構成要素３を形成する。その後、相手側となるシールドトンネル４の端面（外殻構成要素３側の端面）を切除する。
【００３８】
ここで、シールドトンネル４の端面同士が近接している場合（端面同士の間に接合部７が介在しない場合）には、相手側のシールドトンネル４に鉄筋５を建て込むとともに、建て込んだ鉄筋５の端部を、既設の外殻構成要素３が有する接続金具に接続する。これにより、外殻構成要素３が有する鉄筋５と建て込んだ鉄筋５とが接続金具を介して連結される。その後、相手側のシールドトンネル４の内部にコンクリート６を打設して、外殻構成要素３を形成する。その結果、互いに接合された２つの外殻構成要素３が形成される。
【００３９】
一方、シールドトンネル４の端面同士の間に接合部７が介在する場合には、シールドトンネル４の端面を切除した後、土砂を既設の外殻構成要素３の端面に到達するまで掘削し、空間を形成する。そして、シールドトンネル４の内部と掘削によって形成された空間とに鉄筋５を一連に建て込むとともに、建て込んだ鉄筋５の端部を既設の外殻構成要素３が有する接続金具に接続する。その後、相手側のシールドトンネル４の内部及び掘削により形成された空間にコンクリート６を打設する。これにより、互いに接合された２つの外殻構成要素３が形成されるとともに、これらの外殻構成要素３の間に接合部７が形成される。なお、接合部７が介在する場合の各工程（外殻構成要素構築工程及び外殻部構築工程）については、後で詳しく説明する。
【００４０】
以上の外殻構成要素構築工程及び外殻部構築工程を全周に亘って行うことにより、環状の外殻部２が地盤ＧＬに構築される。外殻部２が構築されたならば、土砂除去工程を行う。この土砂除去工程では、外殻部２内の土砂を上側から順に油圧ショベル等の掘削機械によって取り除く。そして、外殻部２内の土砂を全部除去することにより、大断面トンネル１の構築が完了する。
【００４１】
次に、接続部が介在する場合の外殻構成要素構築工程及び外殻部構築工程について詳しく説明する。
【００４２】
図１１（ａ）に示すように、一対の立坑１０，１０の間をシールドマシン１１が往復することで、接続対象となる一対のシールドトンネル４，４が地盤ＧＬに形成される。ここでは、第１シールドトンネル４Ａと第２シールドトンネル４Ｂとを例に挙げることにする。図１０にも示すように、これらのシールドトンネル４Ａ，４Ｂは、セグメント幅が１ｍ程度の鋼製セグメント４２（中空枠）をトンネル長手方向に複数接続することで形成される。なお、前述したように、各シールドトンネル４Ａ，４Ｂの内部には複数の支柱４１が設置されており、これらの支柱４１で各シールドトンネル４Ａ，４Ｂを支えている。
【００４３】
また、各シールドトンネル４Ａ，４Ｂの湾曲部分については、テーパーを有する鋼製セグメント４２が用いられる。すなわち、湾曲方向における内周側のセグメント幅を外周側のセグメント幅よりも狭くした鋼製セグメントが用いられる。このように、テーパーを有する鋼製セグメント４２を用いて湾曲部分を形成することで、シールドトンネル４Ａ，４Ｂの湾曲度合いを精度良く定めることができる。
【００４４】
各シールドトンネル４Ａ，４Ｂが形成されたならば、図１１（ｂ）に示すように、パイプルーフ２１を設置する。このパイプルーフ２１は、上側接合部７Ｕを上方から防護するための部材であり、図１３（ａ）〜（ｃ）にも示すように、複数のパイプ２２を横並びに配置し、隣り合うパイプ同士をジョイント２３で接合したものである。また、パイプルーフ２１を構成する複数のパイプ２２の長さは、上側接合部７Ｕの形状にあわせて定められている。すなわち、上側接合部７Ｕが上方からみて略三角形状になることから、並び方向の中央部に位置するパイプ２２が最も長くなっており、端部に近いパイプ２２ほど短くなっている。このようなパイプルーフ２１によって上側接合部７Ｕを上方から覆っている。
【００４５】
パイプルーフ２１を設置したならば、上側接合部周辺の地盤ＧＬを改良して補強する。例えば、図１１（ｃ）、図１２及び図１３に示すように、上側接合部７Ｕが形成される範囲を囲むように、各シールドトンネル４Ａ，４Ｂよりも上側の地盤ＧＬと下側の地盤ＧＬとに薬液２４を注入し、地盤ＧＬを固める。このとき、上側の地盤ＧＬについては、パイプルーフ２１よりも外側の範囲に対して薬液２４を注入する。薬液２４の注入は、各シールドトンネル４Ａ，４Ｂの内部から行う。すなわち、各シールドトンネル４Ａ，４Ｂに設けられた注入孔（図示せず）に、トンネル内から薬液注入用のロッドを差し込み、地盤ＧＬに対して薬液２４を注入する。
【００４６】
薬液２４を注入したならば、接続対象となる２つのシールドトンネル４，４のうち、一方のシールドトンネル４に対して鉄筋５を建て込み、コンクリート６を打設する。図１１（ｄ）に示すように、本実施形態では、第２シールドトンネル４Ｂに対して鉄筋５を建て込んでコンクリート６を打設している。これにより、第２シールドトンネル４Ｂの内部がＲＣ構造となって第２外殻構成要素３Ｂが構築される。
【００４７】
第２外殻構成要素３Ｂを構築したならば、第１シールドトンネル４Ａの端面を切除する。本実施形態では、第１シールドトンネル４Ａの内部に作業者が入り、第２外殻構成要素３Ｂの端面と対向している側の端面を切除する。この切除作業は、鋼製セグメント４２毎（リング毎）に行われる。図１２（ａ）に示す例では、一点鎖線が鋼製セグメント４２同士の接続箇所を示している。このため、１回の切除作業では、隣り合う一点鎖線同士の間の部分について、第１シールドトンネル４Ａの端面が切除される。なお、端面の切除は、立坑１０に近い側の鋼製セグメント４２から行ってもよく、奥側の鋼製セグメント４２から行ってもよい。本実施形態では、奥側の鋼製セグメント４２側から行っている。
【００４８】
このとき、図１１（ｅ）に示すように、上側接合部７Ｕに対応する部分については、端面同士の間の土砂を掘削して除去する。すなわち、第１シールドトンネル４Ａの端面を切除した後、第２外殻構成要素３Ｂに向かって土砂を掘削する。この掘削もまた鋼製セグメント４２毎に行われる。従って、隣り合う一点鎖線同士で示される範囲について、土砂が除去される。
【００４９】
上側接合部７Ｕに対応する部分において、第１シールドトンネル４Ａの端面切除と土砂の掘削とが繰り返し行われる。そして、第１シールドトンネル４Ａと第２外殻構成要素３Ｂとの端面同士の間隔が基準間隔以上開いた箇所に対しては、図１２（ｂ）に示すように、空間の天井部分に対し、支保工２５を設置するとともに吹付けコンクリート２６で補強し、吹付けコンクリート２６の表面を防水シート２７で覆う。また、空間の床面に対しては、支保工２５を設置するとともに吹付けコンクリート２６で補強し、敷き型枠２８を設置する。なお、支保工２５の長さは、端面同士の間隔に応じて長さが定められる。
【００５０】
第１シールドトンネル４Ａと第２外殻構成要素３Ｂとの端面同士の間隔がさらに開いた箇所に対しては、１２（ｂ），図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側の支保工２５と下側の支保工２５との間に支柱２９を設置する。この支柱２９は、端面同士の間隔が広くなるにつれて設置本数が増やされる。
【００５１】
第１シールドトンネル４Ａの端面を切除し、地盤ＧＬの掘削と支保工２５等による補強を上側接合部７Ｕに対応する範囲について行ったならば、第１シールドトンネル４Ａに対する鉄筋５の建て込みとコンクリート６の打設を行う。この場合、大断面トンネル１の標準部分２ｉに対しては、第１シールドトンネル４Ａに建て込んだ鉄筋５の端部を、第２外殻構成要素３Ｂの接続金具に接続し、鉄筋５同士を連結する。また、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側接合部７Ｕに対応する部分に対しては、鉄筋５を、第１シールドトンネル４Ａから上側接合部７Ｕが設けられる空間に亘って一連に建て込む。そして、建て込んだ鉄筋５の端部を第２外殻構成要素３Ｂの接続金具３０に接続し、鉄筋５同士を連結する。
【００５２】
鉄筋５を建て込んだならば、第１シールドトンネル４Ａの内部にコンクリート６を打設する。これにより、第１シールドトンネル４Ａの内部がＲＣ構造となって第１外殻構成要素３Ａが構築される。また、拡張部分２iiにおいては、第１外殻構成要素３Ａとともに上側接合部７Ｕも形成される。なお、地盤ＧＬの掘削及び支保工２５の設置は鋼製セグメント４２毎（リング毎）に行われるのに対し、鉄筋５の建て込みとコンクリート６の打設は２０ｍ〜３０ｍ毎に行われる。そして、第１シールドトンネル４Ａの全体に対して鉄筋５の建て込みとコンクリート６の打設が終了すると、第１外殻構成要素３Ａと第２外殻構成要素３Ｂとが一体化される。
【００５３】
なお、以上は第１外殻構成要素３Ａと第２外殻構成要素３Ｂを例に挙げて説明したが、他の外殻構成要素３Ｃ〜３Ｈについても同様の工程で構築することができる。
【００５４】
例えば、第３外殻構成要素３Ｃに関しては、第３シールドトンネル４Ｃを第２外殻構成要素３Ｂに沿って形成し、第３シールドトンネル４Ｃの端面を切除した後、鉄筋５の建て込みとコンクリート６の打設を行えばよい。同様に、第４外殻構成要素３Ｄに関しては、第４シールドトンネル４Ｄを第１外殻構成要素３Ａに沿って形成し、端面の切除、鉄筋５の建て込み、及び、コンクリート６の打設を行えばよい。
【００５５】
また、第８外殻構成要素３Ｈに関しては、拡張部分２iiにおいて、第７外殻構成要素３Ｇの端面との間隔がトンネル端部に向かうほど拡がるように、第８シールドトンネル４Ｈを湾曲させて形成し、第８シールドトンネル４Ｈの端面を切除するとともに、下側接合部７Ｌとなる部分の土砂を掘削して除去する。その後、第８シールドトンネル４Ｈに鉄筋５を建て込み、一方の端部を第７外殻構成要素３Ｇの連結金具に接続し、他方の端部を第５外殻構成要素３Ｅの連結金具に接続する。鉄筋５の両端を接続したならばコンクリート６を打設することで、第８外殻構成要素３Ｈが第５外殻構成要素３Ｅや第７外殻構成要素３Ｇと一体化された状態で構築される。そして、第８外殻構成要素３Ｈの構築により、外殻部２が完成する。
【００５６】
以上の説明から判るように、本実施形態では、一対の端面を有する外殻構成要素３を地盤ＧＬに構築する工程（外殻構成要素構築工程）と、複数の外殻構成要素３を環状に接合して外殻部２を構築する工程（外殻部構築工程）と、外殻部２の内側に存在する土砂を掘削により除去する工程（土砂除去工程）とを行う大断面トンネル１の構築方法において、外殻構成要素３を構築する工程では、拡張部分２iiにおいて隣り合うシールドトンネル同士（第１，第７シールドトンネル４Ａ，４Ｇ、及び、第２，第８シールドトンネル４Ｂ，４Ｈ）を、片側のシールドトンネル４の端面を相手側のシールドトンネル４の端面と対向させるとともに、端面同士の間隔が連続的に拡がるように形成する工程（シールドトンネル形成工程）を行い、外殻部２を構築する工程では、拡張部分２iiで、対向する端面同士の間の土砂を掘削により除去して空間を形成し、第１，第７外殻構成要素３Ａ，３Ｇと第２，第８外殻構成要素３Ｂ，３Ｈとを空間で接合する工程（接合工程）を行っている。
【００５７】
この場合において、端面同士の間隔はシールドマシン１１の掘進方向によって調整でき、端面同士の間の土砂を掘削により除去することで端面同士を容易に接合できる。また、この接合時における補助工法は、シールドトンネル４の端面同士の間について行えば足りる。その補助工法も薬液２４の注入といった簡素なもので済む。このため、補助工法を簡略化することができる。また、地盤ＧＬが十分に固ければ、或いは、地表面に重要な近接構造物がない場合には、補助工法を省略することも可能である。その結果、大断面トンネル１を断面方向へ容易に拡張できる。
【００５８】
また、外殻構成要素３，３同士を接合する工程において、対向する端面同士の間の空間に配筋し、コンクリート６を打設しているので、外殻構成要素３，３同士を強固に連結できる。また、この工程において、第１，第８シールドトンネル４Ａ，４Ｈの端面を切除した後、これらのシールドトンネル４Ａ，４Ｈの内部、及び、接合部７Ｕ，７Ｌとなる空間に対して鉄筋５を一連に配し、空間内の鉄筋５を第２，第７外殻構成要素３Ｂ，３Ｇの鉄筋５に接続した状態で、コンクリート６を打設している。これにより、外殻構成要素３，３同士をより強固に連結できる。
【００５９】
また、シールドトンネル４を形成する工程では、大断面トンネル１の構築方向に連続する第１シールドトンネル４Ａや第７シールドトンネル４Ｇ（先行シールドトンネル）を、地盤ＧＬに形成する工程（先行シールドトンネル形成工程）と、同じく大断面トンネル１の構築方向に連続する第２シールドトンネル４Ｂや第８シールドトンネル４Ｈ（後行シールドトンネル）を、これらの第２，第８シールドトンネル４Ｂ，４Ｈの端面を第１，第７シールドトンネル４Ａ，４Ｇの端面と対向させるとともに、大断面トンネル１の拡張部分２iiにおいて端面同士の間隔を連続的に拡げるように、地盤ＧＬに形成する工程（後行シールドトンネル形成工程）を行っている。これにより、シールドマシン１１の往復によって、接続対象となる複数のシールドトンネル４を地盤ＧＬに形成できる。
【００６０】
ところで、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、前述の実施形態において、大断面トンネル１は水平方向に拡張されていたが、垂直方向に拡張してもよい。また、大断面トンネル１を水平方向と垂直方向のそれぞれに拡張してもよい。加えて、一部のシールドトンネル４を湾曲させることで拡張してもよい。例えば、図１４に示すように、正面から見て右側に設けられる第２シールドトンネル４Ｂ等を右側に湾曲させることで、大断面トンネル１を水平方向に拡張してもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態において、外殻部２が正八角形をしており、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈが正八角形における隅角部同士の中央で辺を切断した屈曲形状をしていたが、この構成に限定されない。
【００６３】
まず、外殻部２に関し、６角形や１２角形であってもよいし、２０角形であってもよい。要するに６角形以上の多角形であればよい。これにより、矩形状の大断面トンネルに比べて、壁厚を厚くしなくても土圧に対する耐力を高めることができる。また、外殻部２の標準部分２ｉは、正多角形でなくてもよいが、円形に近い方が、より部材に発生する断面力を低減させることができる。
【００６４】
外殻構成要素３に関し、前述の実施形態では隅角部同士の中央で辺を切断したが、それ以外の位置で辺を切断してもよい。なお、前述の実施形態のように、外殻部２を６角形以上の正多角形状とし、各外殻構成要素３Ａ〜３Ｈを隅角部同士の中央で辺を切断した形状にすれば、１台のシールドマシン１１の往復によって大断面トンネル１を構築できる。
【００６５】
また、外殻構成要素３に関し、くの字に屈曲する場合に限らず、円弧状に屈曲するものであってもよい。要するに、一対の端面を有する屈曲形状のシールドトンネル（中空枠）を備えた外殻構成要素であればよい。
【００６６】
また、く字状に屈曲した外殻構成要素３に限られず、大断面トンネル１の断面を２分割にした断面形状の外殻構成要素であってもよく、４分割にした断面形状の外殻構成要素であってもよい。そして、これらの場合には、断面形状に適合した形状のシールドマシンを用いればよい。
【００６７】
また、シールドトンネル４の形成に関し、一方の立坑１０からシールドマシン１１を発進させ、他方の立坑１０から別のシールドマシン１１を発進させ、一対のシールドトンネル４，４を同時期に形成するようにしてもよい。さらに、８機のシールドマシン１１（八角形断面の大断面トンネル１の場合）を一方の立坑１０から同時に発進させてもよい。
【００６８】
また、前述の実施形態では、大断面トンネル１の直線部分を拡張する場合について説明したが、曲線部分についても同様に拡張することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  大断面トンネル
２  外殻部（２ｉ  外殻部の標準部分，２ii  外殻部の拡張部分）
３  外殻構成要素
４  シールドトンネル（４１  支柱，４２  鋼製セグメント）
５  鉄筋
６  コンクリート
７  接合部（７Ｕ  上側接合部，７Ｌ  下側接合部）
１０  立坑
１１  シールドマシン
１２  架台
１３  スキンプレート
１４  カッター（１４ａ  円形カッター，１４ｂ  矩形カッター）
１５  シールドジャッキ
２１  パイプルーフ（２２  パイプ，２３  ジョイント）
２４  薬液
２５  支保工
２６  吹付けコンクリート
２７  防水シート
２８  敷き型枠
２９  支柱
３０  接続金具
ＧＬ  地盤
【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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