(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有するトンネルにおいて、
前記結合部の上方地盤中に地中ビームを設け、両端部が前記結合部と前記地中ビームとに定着された吊アンカーを設けたトンネルであって、
前記地中ビームは、複数の前記シールドトンネルの外周を覆うように、上方に向けて膨出湾曲するアーチ状に形成され、その長手軸が前記シールドトンネルの軸と交差するように、トンネル軸に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられるとともに、前記シールドトンネルの側部外方に発進部および到達部を形成し、前記発進部から前記到達部に向けて管体を推進させて形成するアーチ部を有し、
前記吊アンカーは、一端側が前記アーチ部の長手方向に沿って配置される複数本から構成され、他端側が前記結合部の上部側に収斂するように、同一面上で放射状に設けられ、
前記発進部と前記到達部との間には、結合されたシールドトンネルを貫通して、両端が前記発進部と到達部とにそれぞれ定着されるプレストレス鋼材を設け、
前記結合部の下部側から下方地盤中に下部アンカーを設置することを特徴とするトンネル。
【請求項２】
横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有し、前記結合部の上方に、前記シールドトンネルの軸と長手軸が交叉するように所定の間隔をおいて複数配置される地中ビームを設け、前記結合部と前記地中ビームとに両端部を定着する吊アンカーを設けるトンネルの構築工法であって、
前記地中ビームは、発進部と到達部との間に設けられるアーチ部を備え、前記シールドトンネルの内部から、側方外部に地盤改良区域を形成し、この地盤改良区域に隣接する前記シールドトンネルのセグメントを除去して、当該地盤改良区域を掘削して、前記発進部および到達部を形成し、前記発進部からの管体の推進により、前記シールドトンネルの上方を半周して前記到達部に至る前記アーチ部を形成し、
この後に、前記アーチ部から前記結合部の上部側との間に前記吊りアンカーを設置すること、前記結合部の下部側から下方地盤中に下部アンカーを設置すること、および、結合されたシールドトンネルを貫通して、両端が前記発進部と前記到達部とにそれぞれ定着されるプレストレス鋼材を設けることを特徴とするトンネルの構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネルおよびその構築工法に関し、特に、複数のシールドトンネルを横方向に連結形成するトンネルおよびその構築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法で構築されるトンネルは、構造的に安定した円形断面のトンネルが主流であった。ところが、近時、地下空間利用の多様化，地下構造物の輻輳化，コストダウンへの取組みといった観点から、円形断面を横方向に、２連もしくは３連状に重合させた断面形状のトンネルが構築されている。
【０００３】
図１１〜図１２には、このような形状のトンネルの一例が示されている。同図に示したトンネルは、円形断面で、同じ直径の第１および第２シールドトンネル１，２を備えている。
【０００４】
このシールドトンネル１，２は、先端側に配置されたシールド掘進機３の掘進により掘削面を形成し、その後部側に掘削面に沿ってセグメント４を組立てることにより形成される。
【０００５】
第１および第２シールドトンネル１，２は、図１２に示すように、円形断面の端部同士が、相互に重なるようにして、横方向に直接的に連結形成し、これらの重合した部分を切除して、隣接するシールドトンネル１，２のセグメント４間の結合部５には、上および下連結セグメントピース６，7が配置される。
【０００６】
これらの連結セグメントピース6，７は、両端面がセグメント４にそれぞれ接合され、上下方向に所定の間隔を隔てて対向する上，下連結セグメントピース６，7間には、中柱８が設置されている。
【０００７】
このような形状のトンネルにおいては、トンネルを構造的に安定化させるために、中柱８は、図１１に示すように、セグメント４の１リング毎に配置されていた。
【０００８】
また、複数のトンネルを横方向に連結する構造としては、上記したようにシールドトンネル１，２を直接的に連結する構成以外に、例えば、図１３に示すように、一対の円形断面のシールドトンネル１ａ，２ａを、相互に隣接するように平行に近接配置して、両者間に跨る結合部５ａを形成する構造もある。
【０００９】
このような構造のトンネルにおいても、形状の安定性を確保するために、上下の結合部５ａ間に中柱８ａを設けていた。
【００１０】
しかしながら、上述した如き構造のトンネルには、いずれも以下に説明する技術的な課題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図１１に示したシールドトンネル１，２を直接的に連結する前者のトンネル、および、図１３に示したシールドトンネル１ａ，２ａを間接的に連結する後者のトンネルは、地下鉄のホームなどに利用されることが多く、また、地下鉄の渡り線部や道路トンネルの分合流部などへの利用が考えられている。
【００１２】
ところが、これらのシールドトンネルには、トンネル内を仕切るようにして中柱８，８ａが設けられているので、広い空間を確保することが難しく、特に、道路トンネルの分合流部や地下鉄の渡り線部に採用する場合には、中柱８，８ａによりシールドトンネル間で車両や地下鉄の車線変更ができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、中柱を無くすことにより、広い空間の確保が可能になり、分合流部や渡り車線部に採用した場合に、車線変更が可能になるトンネルおよびその構築工法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有するトンネルにおいて、前記結合部の上方地盤中に地中ビームを設け、両端部が前記結合部と前記地中ビームとに定着された吊アンカーを設けたトンネルであって、前記地中ビームは、複数の前記シールドトンネルの外周を覆うように、上方に向けて膨出湾曲するアーチ状に形成され、その長手軸が前記シールドトンネルの軸と交差するように、トンネル軸に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられるともに、前記シールドトンネルの側部外方に発進部および到達部を形成し、前記発進部から前記到達部に向けて管体を推進させて形成するアーチ部を有し、前記吊アンカーは、一端側が前記アーチ部の長手方向に沿って配置される複数本から構成され、他端側が前記結合部の上部側に収斂するように、同一面上で放射状に設けられ、前記発進部と前記到達部との間には、結合されたシールドトンネルを貫通して、両端が前記発進部と到達部とにそれぞれ定着されるプレストレス鋼材を設け、前記結合部の下部側から下方地盤中に下部アンカーを設置するようにした。
【００１５】
このように構成したトンネルによれば、結合部の上方に地中ビームを設け、両端部が結合部と地中ビームとに定着された吊アンカーを設けているので、中柱を設けることなく、吊アンカーによりトンネルに掛かる荷重を受け持たせることができる。
【００１６】
このため、広い空間が確保され、分合流部や渡り車線部に採用した場合には、地下鉄や走行車両の車線変更が簡単に行える。
【００２１】
また、本発明は、横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有し、前記結合部の上方に、前記シールドトンネルの軸と長手軸が交叉するように所定の間隔をおいて複数配置される地中ビームを設け、前記結合部と前記地中ビームとに両端部を定着する吊アンカーを設けるトンネルの構築工法であって、前記地中ビームは、発進部と到達部との間に設けられるアーチ部を備え、前記シールドトンネルの内部から、側方外部に地盤改良区域を形成し、この地盤改良区域に隣接する前記シールドトンネルのセグメントを除去して、当該地盤改良区域を掘削して、前記発進部および到達部を形成し、前記発進部からの管体の推進により、前記シールドトンネルの上方を半周して前記到達部に至る前記アーチ部を形成し、この後に、前記アーチ部から前記結合部の上部側との間に前記吊りアンカーを設置すること、前記結合部の下部側から下方地盤中に下部アンカーを設置すること、および、結合されたシールドトンネルを貫通して、両端が前記発進部と前記到達部とにそれぞれ定着されるプレストレス鋼材を設けるようにした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図１０は、本発明にかかるトンネルおよびその構築工法の一実施例を示している。
【００２４】
同図に示したトンネルは、本発明を道路トンネルの分合流部に適用した場合を例示している。この実施例では、小さい円形断面の第１シールドトンネル１０が、ランプ線用のものであり、大きい円形断面の第２シールドトンネル１２が、本線用のものである。
【００２５】
本実施例の場合には、図１および図２に示すように、各シールドトンネル１０，１２は、トンネル軸が相互に平行になるように、隣接配置され、これらのシールドトンネル１０，１２間を、結合部１４を介して、間接的に連結していて、内部同士が相互に連通する２連状態の道路トンネルが形成される。
【００２６】
各シールドトンネル１０，１２は、円筒体を周および軸方向に複数の分割したセグメント１０ａ，１２ａを、掘削面に沿って組立てることでその形状が維持されている。
【００２７】
結合部１４は、各シールドトンネル１０，１２のトンネル軸方向に沿って所定の長さに延設されていて、上下方向に平行に配置される上版部１４ａと下版部１４ｂを備えている。
【００２８】
結合部１４の上，下版部１４ａ，１４ｂは、横方向の両端が各シールドトンネル１０，１２のセグメント１０ａ，１２ａを除去した部分に一体的に固設されている。
【００２９】
また、結合部１４の上方には、地中ビーム１６が設けられている。本実施例の地中ビーム１６は、各シールドトンネル１０，１２のトンネル軸と、長手軸がほぼ直交するように設けられていて、かつ、各シールドトンネル１０，１２のトンネル軸に沿って所定の間隔を隔てて、相互に平行になるようにして、同一構成のものが複数配置されている。
【００３０】
各地中ビーム１６は、発進部１８と到達部２０との間に渡設されたアーチ部２２を備えている。発進部１８は、上下端が閉止された中空角筒状のものであって、その軸線が、第１シールドトンネル１０の横断面と平行になるようにして、このシールドトンネル１０の側面外方に隣接している。
【００３１】
到達部２０は、発進部１８とほぼ同じ中空角筒状に形成され、その軸線が、第２シールドトンネル１２の横断面と平行になるようにして、第２シールドトンネル１２の側面外方に隣接している。なお、発進部１８と到達部２０の形状は、例えば、円筒状などの他の形状であってもよい。
【００３２】
アーチ部２２は、中空円筒状のものであって、第１および第２シールドトンネル１０，１２の上部側外周を半周するように、上方に向けて膨出湾曲する半円状に形成され、両端が発進および到達部１８，２０に一体化されている。
【００３３】
このアーチ部２２は、複数の中空管体２２ａの両端を相互に連結したものであって、発進部１８の上端側から、中空管体２２ａを推進工法などにより順次上方地盤中に押し込むことにより、第１および第２シールドトンネル１０，１２の上部側外周を半周するようにして、その先端を到達部２０に到達させることで、このような形状に形成される。
【００３４】
また、本実施例の場合には、結合部１４と地中ビーム１６との間に、複数の吊アンカー２４が設置されている。この吊アンカー２４は、鋼棒などの棒状体で構成され、地中ビーム１６のアーチ部２２内から、これを貫通するようにして、結合部１４側に向けて打設される。なお、この吊アンカー２４は、シールドトンネル１０，１２内から上方に向けて打設してもよい。
【００３５】
各吊アンカー２４は、下端側が結合部１４の上部に設けられた定着ブロック２６の上面および側面に定着固定されているとともに、各吊アンカー２４の上端側は、アーチ部２２の中空管体２２ａの側壁に定着固定されている。
【００３６】
本実施例の場合、吊アンカー２４は、一端側がアーチ部２２の長手方向に沿って配置される複数本から構成され、他端側が結合部１４に収斂するように、同一面上で放射状に設けられている。
【００３７】
このような同一面上に放射状に設けられた吊アンカー２４は、図１に示すように、地中ビーム１６から直下に垂設することだけでなく、例えば、図２に示すように、結合部１４の軸方向の前後にずらせて設けてもよい。
【００３８】
定着ブロック２６は、本実施例の場合には、断面が長方形状のものであって、結合部１４の上版部１４ａ上に一体として突出形成され、上版部１４ａと同じ長さを備えている。
【００３９】
さらに、本実施例の場合には、第１および第２シールドトンネル１０，１２のインバート部を貫通するようにして、プレストレス鋼材２８が設けられている。このプレストレス鋼材２８は、シールドトンネル１０，１２横断面方向に延設され、かつ、トンネル軸方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数本配置されている。
【００４０】
各プレストレス鋼材２８は、緊張力を導入した状態で、一端側が地中ビーム１６の発進部１８に定着され、他端側が地中ビーム１６の到達部２０に定着されている。
【００４１】
このプレストレス鋼材２８は、地中ビーム１６のアーチ部２２に土圧が作用した際に、アーチ部２２の両端側に設けられている発進部１８と到達部２０との間隔が、この土圧の作用により拡大しようとするのを、規制するために設けられている。
【００４２】
また、本実施例の場合には、結合部１４から下方の地盤に向けて打設される複数の下部アンカー３０が設けられている。各下部アンカー３０は、アンカー本体３０ａと、このアンカー本体３０ａの両端に設置される上方および下方定着部３０ｂ，３０ｃを備えている。
【００４３】
上部定着部３０ｂは、アンカー本体３０ａの基端側にあって、結合部１４の下版部１４ｂの下面側に一体に設けられている。下方定着部３０ｃは、アンカー本体３０ａの先端側にあって、地盤中に設置されている。
【００４４】
この下部アンカー３０は、地中ビーム１６がシールドトンネル１０，１２の荷重を支持する際に、上下方向の作用力のバランスを採るために設けられている。
【００４５】
次に、上記構成のトンネルの構築工法について、図３〜図１０に従って説明する。図１に示した構造のトンネルを構築する際には、まず、第１シールドトンネル１０が、図３に示すように、第２シールドトンネル１２の連結位置まで到達すると、図４に示すように、第１シールドトンネル１０の内部から、薬液注入工法などにより地盤改良区域Ａを形成する。
【００４６】
この地盤改良区域Ａは、第１シールドトンネル１０の側部外方にあって、地中ビーム１６の発進部１８を形成する個所に対応しており、地盤改良区域Ａが形成されると、この部分のセグメント１０ａを除去して、図５に示すように、地盤改良区域Ａを掘削した後に、上下端が閉塞された中空角筒状の発進部１８を形成する。
【００４７】
発進部１８が形成されると、その上端中央部分から、上方側地盤に向けて円筒状の中空管体２２ａを推進工法により順次押出して、先端が第２シールドトンネル１２の側部外方に至る中空円筒状のアーチ部２２を形成する。
【００４８】
なお、この場合、アーチ部２２の最先端に配置される中空管体２２ａは、先端が閉止されたものが用いられ、これが到達する第２シールトンネル１２の側部外方位置は、到達部２０の形成する個所に対応している。
【００４９】
このようなアーチ部２２が形成され、図６に示すように、第２シールドトンネル１２が連結個所に到達すると、第２シールドトンネル１２の内部から、薬液注入工法などにより、側部外方に地盤改良区域Ｂを形成し、セグメント１２ａを除去して、掘削した後に、下端が閉塞され、上端側がアーチ部２２と連通する中空角筒状の到達部２０を形成する。
【００５０】
なお、この地盤改良区域Ｂおよび到達部２０の形成は、第２シールドトンネル１２内から形成することだけでなく、アーチ部２２を第２シールドトンネル１２側に延設した際に、その先端内部側からこれらを形成することもできる。
【００５１】
また、本実施例の場合には、第１シールドトンネル１０の側部外方から地中ビーム１６の発進部１８を形成するようにしているが、地中ビーム１６の形成方法は、これに限られることはなく、第１および第２シールドトンネル１０，１２が平行に隣接形成された状態で地中ビーム１６を形成することもできる。
【００５２】
この場合、各シールトンネル１０，１２の側部外方に、地盤改良区域Ａ，Ｂを形成し、これらの部分にそれぞれ発進部１８と到達部２０とを形成して、この後に、これらの間にアーチ部２２を形成する方法であっても良い。
【００５３】
次に、第１および第２シールドトンネル１０，１２間を間接的に連結する結合部１４が形成される。この結合部１４を形成する際には、図７に示すように、第１および第２シールドトンネル１０，１２間に跨る地盤改良区域Ｃが、薬液注入工法などにより形成される。
【００５４】
地盤改良区域Ｃが形成されると、この部分に対応するセグメント１０ａ，１２ａを除去して、掘削が行われるが、この掘削に先立って、図８に示すように、地盤改良区域Ｃの上部側に、長尺鋼管フォアパイル３２が複数本隣接するようにして地山に打設され、掘削の安定性を確保する。なお、この長尺鋼管フォアパイル３２は、例えば、パイプルーフなどに代替することができる。
【００５５】
そして、第１および第２シールドトンネル１０，１２間に跨る部分が掘削されると、図９に示すように、掘削部の上部に結合部１４の上版部１４ａを形成し、掘削部の下部に下版部１４ｂが形成される。
【００５６】
この場合、上版部１４ａと下版部１４ｂの両端は、セグメント１０ａ，１２ａにそれぞれ一体化され、これにより結合部１４を介して、第１および第２シールドトンネル１０，１２間が連通される。
【００５７】
また、この際に、上版部１４ａ上には、定着ブロック２６が一体に形成されるとともに、下版部１４ｂの下面側には、下部アンカー３０の上方定着部３０ｂが一体的に形成される。
【００５８】
定着ブロック２６の形成が終了する、地中ビーム１６のアーチ部２２内から、吊アンカー２４が、管体２２ａを貫通して、結合部１４側に向けて延設され、その下端が、定着ブロック２６に定着固定される。
【００５９】
この場合、吊アンカー２４は、アーチ部２２の形状に沿って所定の間隔を隔てて複数突出され、かつ、各吊アンカー２４の先端側が、結合部１４の一点に向けて収斂するようにして、同一横断面上で放射状態になるように配置され、定着ブロック２６の上面と側面に各先端が定着固定される。
【００６０】
また、各吊アンカー２４の上端側は、アーチ部２２の管体２２ａの壁面に定着固定される。このような吊アンカー２４の設置が終了すると、図１０に示すように、第１および第２シールドトンネル１０，１２の各インバート部を貫通するようにして、プレストレス鋼材２８が設置される。
【００６１】
このプレストレス鋼材２８は、シールドトンネル１０，１２のトンネル軸沿って所定の間隔を隔てて、平行に配置され、緊張力を導入した状態で、両端が発進部１８と到達部２０とにそれぞれ定着固定される。なお、このプレストレス鋼材２８の設置時期は、吊アンカー２４を設置する前であってもよい。
【００６２】
次いで、下部アンカー３０のアンカー本体３０ａを結合部１４の下方地盤中に打設して、その先端を下方定着部３０ｃで固定するとともに、アンカー本体３０ａの上端側を上方定着部３０ｂに固定する。
【００６３】
この際に、本実施例では、下部アンカー３０は、一対が概略ハ字形に拡開するように、複数本設置され、このような下部アンカー３０が設置されると、シールドトンネルの構築が完了する。なお、ハ字形の下部アンカー３０の配置位置は、吊アンカー２４と同じ面上になっている。
【００６４】
さて、以上のように構成したトンネルおよびその構築工法によれば、結合部１４の上方に地中ビーム１６を設け、両端部が結合部１４と地中ビーム１６とに定着された吊アンカー２４を設けているので、中柱を設けることなく、吊アンカー２４によりシールドトンネル１０，１２に掛かる荷重を受け持たせることができる。
【００６５】
このため、広い空間が確保され、道路トンネルの分合流部や地下鉄の渡り線部に採用した場合には、走行車両や地下鉄の車線変更が簡単に行える。
【００６６】
なお、上記実施例では、第１および第２シールドトンネル１０，１２を平行に隣接形成し、結合部１４を設けて、両者間を間接的に連結する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、図１２に示したような、トンネルを、別体の結合部介在させることなく、直接連結する場合にも適用することができる。
【００６７】
また、上記実施例では、本発明を円形断面の２連シールドトンネルに適用した場合を例示したが、本発明の実施は、この構造に限定されることはなく、円形断面の3連構造や、角形など他の断面形状が連続したシールドトンネルにも適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるトンネルおよびその構築工法によれば、中柱を無くすことにより、広い空間の確保が可能になり、道路トンネルの分合流部や地下鉄の渡り線部に採用した場合に、車線変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトンネルの第１実施例を示す断面説明図である。
【図２】図１の斜視図である。
【図３】図１に示したトンネルの構築工法を示す初期工程の断面説明図である。
【図４】図３に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図５】図４に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図６】図５に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図７】図６に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図８】図７に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図９】図８に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図１０】図９に引き続き行われる工程の断面説明図である。
【図１１】従来のトンネルの一例を示す断面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線拡大図である。
【図１３】従来のトンネルの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０          第１シールドトンネル
１２          第２シールドトンネル
１４          結合部
１４ａ        上版部
１４ｂ        下版部
１６          地中ビーム
１８          発進部
２０          到達部
２２          アーチ部
２４          吊アンカー
２６          定着ブロック
２８          プレストレス鋼材
３０          下部アンカー
【図１】
0003972633.tif 000002
【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】
0003972633.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003972633.tif 000012
【図１２】
0003972633.tif 000013
【図１３】
0003972633.tif 000014