(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し、前記結合部の直上に地中ビームを設け、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、上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もしくはシールド掘進により、前記シールドトンネルの軸方向と平行に延設されて前記到達部に至る前記アーチ部を形成し、
この後に、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、同一面上で相互に平行になるように延設されるとともに、他端側を前記結合部に定着固定する前記吊りアンカーを設置し、  
前記発進部と前記到達部との間には、両端がこれらに定着されるプレストレス鋼材を設けるとともに、前記結合部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７〜図８には、このような形状のトンネルの一例が示されている。同図に示したシールドトンネルは、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、図８に示した断面形状の掘削面を形成し、シールド掘進機３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８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７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、複数のシールド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９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を形成して、シールドトンネル１ａ，２ａを間接的に連結する構造もある。
【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７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９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、車線の分，合流部や渡り線部に採用した場合に、車線変更が可能になるトンネル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、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、前記結合部の直上に地中ビームを設け、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、上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もしくはシールド掘進により、前記シールドトンネルの軸方向と平行に延設されて前記到達部に至る前記アーチ部を形成し、この後に、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、同一面上で相互に平行になるように延設されるとともに、他端側を前記結合部に定着固定する前記吊りアンカーを設置し、前記発進部と前記到達部との間には、両端がこれらに定着されるプレストレス鋼材を設けるとともに、前記結合部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の構築工法によれば、結合部の直上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、吊アンカーによりシールド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、車線合流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。
【００１７】
前記地中ビームは、その長手軸が前記シールドトンネルの軸と同じ方向に延設するように設けることができる。
【００１８】
前記地中ビームは、前記シールドトンネルの軸方向に沿って、上方に向けて膨出湾曲するようにアーチ状に形成することができる。
【００１９】
前記地中ビームは、前記シールドトンネルの上方に設けられる発進部および到達部との間に渡設され、中央部分が上方に膨出湾曲するアーチ部を設けることができる。
【００２４】
【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６は、本発明にかかるトンネルの構築工法の一実施例を示している。
【００２５】
同図に示したトンネルは、同じ直径の円形断面の第１シールドトンネル１０と、第２シールドトンネル１２とを備えていて、これらを端部同士が相互に重合するように連結した地下鉄の渡り線部（道路トンネルの分合流部であってもよい）を構築する際に適用したものである。
【００２６】
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、直接的に連結していて、内部同士が相互に連通する２連状態の地下鉄用トンネルが形成される。
【００２７】
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。
【００２８】
結合部１４は、上下方向に平行に配置される上結合セグメント１４ａと下結合セグメント１４ｂを備えており、図２に横断面を示すシールドトンネルと同じ形状を掘削するシールド掘進機が先端側に配置されている。
【００２９】
結合部１４の上，下結合セグメント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。
【００３０】
また、結合部１４の直上には、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、長手軸がほぼ平行になるように設けられている。
【００３１】
地中ビーム１６は、発進部１８と、到達部２０と、これらの間に渡設されたアーチ部２２とを備えている。発進部１８は、上下端が閉塞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、結合部１４の直上に近接配置されている。
【００３２】
到達部２０は、発進部１８とほぼ同じ中空角筒状に形成され、発進部１８と所定の間隔を隔てて、その軸線が、結合部１４の直上に位置するように、発進部１８と対向配置されている。発進部１８および到達部２０の形状は、角筒に限ることはなく、例えば、円筒状であってもよい。
【００３３】
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のトンネル軸と同じ方向に長手軸が延設され、両端が発進および到達部１８，２０に一体化されている。
【００３４】
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の側面中央部から、中空管体２２ａを推進工法により順次上方地盤中に押し込むことにより、先端を到達部２０の側面中央に到達させることで、中央部分が上方に向けて放出湾曲する形状に形成される。
【００３５】
なお、このアーチ部２２の形成手段は、推進工法だけでなく、例えば、その径が比較的大きい場合などには、シールド掘進機の掘進とセグメントを用いるシールド工法で形成してもよい。
【００３６】
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。吊アンカー２４の打設方向は、シールドトンネル側から上方に向けて打設してもよい。
【００３７】
各吊アンカー２４は、下端側が結合部１４に定着固定されるとともに、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。
【００３８】
本実施例の場合には、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、所定の間隔を隔てて複数本配置され、各吊アンカー２４は、同一面、すなわち、シールドトンネル１０，１２のトンネル軸とほぼ平行な断面上で相互に平行になるように設けられている。
【００３９】
また、このような吊アンカー２４の配置状態は、相互に平行に配置された断面が２列状態になるように、一対ずつが所定の間隔を隔てて、対向するように２列状にアーチ部２４に配置され、各吊アンカー２４の下端側は、上結合セグメント１４ａを貫通するようにして、この部分に定着固定されている。
【００４０】
このような状態に吊アンカー２４を配置すると、アーチ部２２の全長に亘って、均等にシールドトンネル１０，１２の荷重を支持することができる。
【００４１】
さらに、本実施例の場合には、地中ビーム１６には、両端が発進部１８と到達部２０との間に、緊張力を導入してそれぞれ定着固定されるプレストレス鋼材２８が設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
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の下端に設置される下方定着部３０ｂを備えている。
【００４４】
この下部アンカー３０は、一対ずつが同一平面上で略ハ字形に拡開するように配置され、上端側が結合部１４の下結合セグメント１４ｂに定着固定されていて、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。略ハ字形に拡開する下部アンカー３０の配置位置は、吊アンカー２４の配置されている位置と同じ面上になっている。
【００４５】
次に、上記構成のシールドトンネルの構築工法について、図３〜図５に従って説明する。図１，２に示した構造のシールドトンネルを構築する際には、まず、第１および第２シールドトンネル１０，１２が、図３に示すように、駅舎部の構築予定個所の近傍位置まで到達すると、まず、第１および第２シールドトンネル１０，１２の内部から、凍結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および第２シールドトンネル１０，１２の結合部１４の直上外方にあって、地中ビーム１６の発進部１８と到達部２０と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，１２ａを除去して、図３，４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角筒状の発進部１８，到達部２０が対向する位置に形成される。
【００４７】
発進部１８，到達部２０が形成されると、図５，６に示すように、発進部１８の側面中央部分から、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、先端が到達部２０の側部中央部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る。
【００４９】
アーチ部２２は、両端が発進部１８と到達部２０との一体化され、中央部分が上方に向けて膨出湾曲した形状に形成される。
【００５０】
なお、本実施例の場合には、発進部１８と到達部２０とを形成した後にアーチ部２２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、到達部２０は、発進部１８からアーチ部２２を形成している途中に構築しても良い。
【００５１】
次に、図１，２に示すように、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、結合部１４の上結合セグメント１４ａに定着固定される。なお、この場合、吊アンカー２４は、シールドトンネル１０，１２側から上方に向けて打設してもよい。
【００５２】
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、相互に平行になるように複数突出され、かつ、複数本ずつが同じ断面上に位置するように、２列状体に配置され、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。
【００５３】
このような吊アンカー２４の設置が終了すると、発進部１８と到達部２０との間に、プレストレス鋼材２８が渡設され、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。
【００５４】
なお、この場合、プレストレス鋼材２８は、吊アンカー２４と干渉しない位置、例えば、２列状に配置される中心に設けられる。また、このプレストレス鋼材２８は、吊アンカー２４を設置する前に、発進部１８と到達部２０との間に設置してもよい。
【００５５】
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３０ｂで固定するとともに、アンカー本体３０ａの上端側を下結合セグメント１４ｂに定着固定する。
【００５６】
この際に、本実施例では、下部アンカー３０は、一対ずつが概略ハ字形になるように拡開状態で、トンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて、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。
【００５７】
さて、以上のように構成したトンネルの構築工法によれば、結合部１４の直上に地中ビーム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。
【００５８】
このため、広い空間が確保され、分合流部や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。
【００５９】
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を結合部１４で予め直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９に示したように、シールドトンネルを平行に隣接形成し、結合部を介して、両者間を間接的に連結する場合にも適用することができる。
【００６０】
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、直径の異なる円形断面の２連構造，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トンネルにも適用することができる。
【００６１】
【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、車線の分，合流部や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一実施例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１の要部横断面図である。
【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縦断面説明図である。
【図４】図３の要部横断面図である。
【図５】図３に引き続き行われる工程の縦断面説明図である。
【図６】図５の要部横断面図である。
【図７】従来のトンネルの一例を示す断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線拡大図である。
【図９】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        上結合セグメント
１４ｂ        下結合セグメント
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
２８          プレストレス鋼材
３０          下部アンカー
【図１】
0003972634.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】
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