(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構造において、
前記結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、
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と、両端が前記結合部と下方地盤中に定着された下部アンカーとを設けたトンネル構造であって、  
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交差し、かつ、中央部が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成され、
前記吊アンカーは、一端側がアーチ状の前記地中ビーム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に収斂するように、同一横断面上で放射状に設けられることを特徴とするトンネル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル構造に関し、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構造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シールドトンネルが構築されている。
【０００３】
図５−図６には、このような形状のシールド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６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】
このような形状のシールド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５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７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】
このような構造のシールド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７ａ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６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７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などに採用した場合に、車線変更が可能になるトンネル構造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するトンネル構造において、前記結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、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と、両端が前記結合部と下方地盤中に定着された下部アンカーとを設けたトンネル構造であって、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交差し、かつ、中央部が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成され、前記吊アンカーは、一端側がアーチ状の前記地中ビーム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に収斂するように、同一横断面上で放射状に設けられるようにした。
【００１５】
このように構成したトンネル構造によれば、結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、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、分合流部や渡り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。
【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および図２は、本発明にかかるトンネル構造の第１実施例を示している。
【００２４】
同図に示したトンネル構造は、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を構築する際に適用したものである。
【００２５】
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、直接的に横方向に連結していて、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。
【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１００，１２０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、上下方向に平行に配置される上結合セグメント１４０と下結合セグメント１４１を備えており、図１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。
【００２８】
結合部１４の上，下結合セグメント１４０，１４１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１００，１２０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の上部には、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、トンネル軸方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。
【００３０】
なお、地中ビーム１６とトンネル軸との間の角度は、直角だけでなく、所定の角度で斜交するような状態で設けても良い。本実施例の場合、地中ビーム１６は、地表から浅い深度に設けられていて、このような地中ビーム１６を構築する際には、開削工法で地盤を掘削した後に、掘削部に地中ビーム１６を形成し、その後埋め戻せばよい。
【００３１】
また、地中ビーム１６は、本実施例の場合、内部での作業が可能な直径を有する中空円筒状であって、中央部分が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成されている。さらに、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の内部から、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の打設は、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。
【００３２】
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、地中ビーム１６の側壁に定着固定されている。
【００３３】
複数本の吊アンカー２４は、図１に示すように、一端側が地中ビーム１６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、同一断面、すなわち、シールドトンネル１０，１２のトンネル軸とほぼ直交する断面上で、結合部１４の上結合セグメント１４０の点に収斂するように、４本が放射状に配置されている。
【００３４】
また、このような状態に配置された複数本の吊アンカー２４は、図２に示すように、地中ビーム１６から、直下の結合部１４と、その両側にトンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てた２点の、合計３点に延設されている。
【００３５】
つまり、本実施例の場合には、図２に示した３点上に４本ずつの吊アンカー２４が配置され、直下の結合部に延設される４本が、シールドトンネル１０，１２のトンネル軸とほぼ直交する断面上に配置され、その前後の２点の４本ずつは、シールドトンネル１０，１２のトンネル軸と所定の角度で斜交する断面上にそれぞれ配置されている。
【００３６】
このような放射状に吊アンカー２４を設置し、かつ、トンネル軸方向に沿って複数点で吊アンカー２４を結合部１４に定着固定すると、シールドトンネル１０，１２の荷重を地中ビーム１６で支持する際に、荷重を地中ビーム１６に分散して、伝達することができる。
【００３７】
さらに、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。
【００３８】
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１４１に定着固定されていて、ハ字形に拡開する下部アンカー３０の設置位置は、図２に示すように、トンネル軸方向に沿って設けられた吊アンカー２４の３点の配置位置に対応して、複数箇所に配置されている。
【００３９】
このような下部アンカー３０を設置すると、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ことができる。
【００４０】
以上のように構成したトンネル構造によれば、結合部１４の上方地盤中に地上から構築する地中ビーム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に掛かる荷重を受け持たせることができる。
【００４１】
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。
【００５３】
図３および図４は、本発明にかかるトンネル構造の第２実施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５４】
同図に示したトンネル構造は、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おり、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１０ｃ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１２ｃが本線用のものである。
【００５５】
各シールドトンネル１０ｃ，１２ｃ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１０ｃ，１２ｃ間を、結合部１４ｃ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の分合流部となっている。
【００５６】
各シールドトンネル１０ｃ，１２ｃ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１００ｃ，１２０ｃ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。
【００５７】
結合部１４ｃは、各シールドトンネル１０ｃ，１２ｃ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１４０ｃと下版部１４１ｃを備えている。
【００５８】
結合部１４ｃの上，下版部１４０ｃ，１４１ｃは、横方向の両端が各シールドトンネル１０ｃ，１２ｃのセグメント１００ｃ，１２０ｃを除去した部分に一体的に固設されている。
【００５９】
また、結合部１４ｃの上方地盤中には、地上側から構築する地中ビーム１６ｃが設けられている。本実施例の地中ビーム１６ｃは、各シールドトンネル１０ｃ，１２ｃ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１０ｃ，１２ｃ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。
【００６０】
各地中ビーム１６ｃは、地上側から所定深度まで対校するに掘削形成される一対の立坑３２間において、中央部分が下方に膨出湾曲するアーチ状に形成されている。
【００６１】
この地中ビーム１６ｃは、例えば、一方の立坑３６から他方の立坑３２に向けて、中空管体を推進工法により押出すことにより形成することができる。そして、結合部１４ｃと地中ビーム１６ｃとの間に、複数の吊アンカー２４が設置され、各吊アンカー２４の両端は、結合部１４ｃと地中ビーム１６ｃにそれぞれ定着固定されている。
【００６２】
このように構成した実施例によれば、上記第１実施例と同等の作用効果が得られる。なお、この実施例では、図示していないが、上記実施例と同様に下部アンカー３０を設置することができる。
【００６７】
なお、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構造によれば、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構造の第１実施例を示す横断面説明図である。
【図２】図１の縦断面説明図である。
【図３】本発明にかかるトンネル構造の第２実施例を示す横断面説明図である。
【図４】図３の縦断面説明図である。
【図５】従来のトンネル構造の一例を示す断面図である。  
【図６】図５のＡ−Ａ線拡大図である。  
【図７】従来のトンネル構造の他の例を示す断面図である。
【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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