(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面にセグメントシール材が取り付けられ、内面には止水板が取り付けられるとともに、当該止水板上にシール材がその両端を前記セグメントシール材に連続させた状態で取り付けられたセグメントが、前記止水板どうし及びシール材どうしが連続した状態で開口予定部を取囲むように組立てられた先行トンネルの前記開口部予定部の側壁を掘削して貫入した後行トンネル掘削用シールドマシンのスキンプレートを、先行トンネルの開口部予定部周囲のセグメント内面に取り付けられた前記止水板、前記シール材及びこれに重ねて取り付けられたシール材押圧板で囲み止水したシールドトンネルの接続部の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、先に掘進されたシールドトンネル（以下「先行トンネル」という）と、その後から掘進されたシールドトンネル（以下「後行トンネル」という）との接続部の構造に関し、先行トンネルと後行トンネルとの接続部の確実な止水処理と接続部の効率的施工を可能にすべく開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、地下河川や共同溝などとして利用されるトンネルの場合、図５（ａ），（ｂ）に図示するように先行トンネル２０の側部に後行トンネル２１を接続して双方のトンネルを互いに連通させることがある。
【０００３】
この場合、特に先行トンネル２０と後行トンネル２１との接続部２２においては、先行トンネル２０側の地山に覆工材として複数のセグメントからなるセグメントリング２３が設置され、その内周に仕上げライニングとして仕上げコンクリート２４が所定の厚さに打設されている。また、セグメントリング２３の側部には後行トンネル２１側と連通する開口部２５が設けられている。
【０００４】
一方、接続部２２の後行トンネル２１側には、後行トンネル２１を掘進してきたシールドマシン２９のシールドスキンプレート（外殻）２６が後行トンネル２１の一次覆工材として放置され、その内周に仕上げライニングとして仕上げコンクリート２４が先行トンネル２０側の仕上げコンクリート２４と連続して所定の厚さに打設されている。
【０００５】
さらに、先行トンネル２０と後行トンネル２１との接続部２２には、例えば図５（ｂ）に図示するように止水板２７が開口部２５の円周方向に連続して取り付けられている。この場合の止水板２７は、先行トンネル２０側においてはセグメントリング２３の外側の開口部２５の周囲に、後行トンネル２１側においてはシールドスキンプレート２６の外側にそれぞれ溶接することにより取り付けられている。
【０００６】
また、このようにして構成された接続部２２の施工方法について説明すると、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に図示するように、最初に先行トンネル２０と後行トンネル２１間の地盤に対して、一定範囲に渡って薬液注入工法や凍結工法による地盤改良を行い（以下、この部分を「地盤改良部２８」という）、シールドマシン２９を解体する。
【０００７】
続いて、後行トンネル２１側より地盤改良部２８を掘削する。次に、先行トンネル２０側のセグメントリング２３の一部を撤去して先行トンネル２０の側部に開口部２５を形成することにより先行トンネル２０と後行トンネル２１とを連通させる。
【０００８】
次に、図５（ｂ）に図示するように先行トンネル２０側のセグメントリング２３と後行トンネル２１側のスキンプレート２６間に止水板２７を取り付け、続いて先行トンネル２０側のセグメントリング２３の内側と後行トンネル２１側のシールドスキンプレート２６の内側に仕上げライニングとして仕上げコンクリート２４を連続して打設する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような接続部の施工方法では、施工に際し、接続部２２の周囲に対してあらかじめ大規模な地盤改良部２８を施工する必要があり、また先行トンネル２０と後行トンネル２１とを連通させるべく、大規模な地盤の掘削作業もあって工期の長期化が免れない等の課題があり、最近では、先行トンネル２０のセグメントリングを後行トンネル２１のシールド機で直接切削して、先行トンネル２０の側部に後行トンネル２１を接続する施工方法も検討されている。
【００１０】
しかし、直接切削工法の場合、先行トンネル２０と後行トンネル２１の地山は一般に、セグメントリングで覆工されているため、特に接続部２２の先行トンネル２０側においては、切断されたセグメント間の各目地部がトンネルの地山側から内側に通じる水道になり、確実な止水処理ができないという課題があった。
【００１１】
この発明は以上の課題を解決するためになされたもので、先行トンネルと後行トンネルとの接続部の止水処理を確実に行うことができ、かつ接続部の施工をきわめて効率的に行うことができるシールドトンネルの接続部の構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のシールドトンネルの接続部の構造は、周面にセグメントシール材が取り付けられ、内面には止水板が取り付けられるとともに、当該止水板上にシール材がその両端を前記セグメントシール材に連続させた状態で取り付けられたセグメントが、前記止水板どうし及びシール材どうしが連続した状態で開口予定部を取囲むように組立てられた先行トンネルの前記開口部予定部の側壁を掘削して貫入した後行トンネル掘削用シールドマシンのスキンプレートを、先行トンネルの開口部予定部周囲のセグメント内面に取り付けられた前記止水板、前記シール材及びこれに重ねて取り付けられたシール材押圧板で囲み止水してなることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合のセグメントには、鋼殻内にコンクリートを充填した鋼殻セグメントの他にＲＣセグメント等も使用することができる。
【００１４】
また、止水板とシール材は原則として、開口部の周囲に設置された各セグメントの内側に、工場などでセグメントを成形する際に予め取り付けられているが、場合によっては、現地でセグメントリングの内側に開口部を形成した後に取り付けることもできる。
【００１５】
請求項２記載のシールドトンネルの接続部の構造は、請求項１記載のシールドトンネルの接続部の構造において、止水板は、開口部の周囲に設置された各セグメントの内側に開口部の周方向にドーナッツ板状に連続して取り付けられてなることを特徴とするものである。
【００１６】
この場合の止水板は、開口部の内径（シールドスキンプレートの外径）よりやや大きい径のドーナッツ板状に連続して取り付けることが望ましい。このように開口部が止水板より外側に達する等の切削シールド機の施工上の誤差を考慮して、止水板を取り付けることで、開口部の位置が少々ずれた場合でも施工上の問題を回避することができる。
【００１７】
請求項３記載のシールドトンネルの接続部の構造は、請求項１または２記載のシールドトンネルの接続部の構造において、開口部の周囲に設置された各セグメントの内側に取り付けられたシール材が、開口部の周方向にビード状または帯状に連続して取り付けられてなることを特徴とするものである。この場合のシール材は、より確実に止水を行うために開口部の周方向に二重に設置される場合もある。
【００１８】
請求項４記載のシールドトンネルの接続部の構造は、請求項１、２または３記載のシールドトンネルの接続部の構造において、シール材押圧板の内側に複数の縦リブが開口部の周方向に所定間隔おきに取り付けられてなることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、先行トンネル１とその側部に接続された後行トンネル２との接続部の構造を示し、図において先行トンネル１の側部に開口部３が設けられ、先行トンネル１と後行トンネル２は接続部Ａにおいて開口部３を介して互いに連通している。
【００２０】
接続部Ａの先行トンネル１側においては、一次覆工材として複数のセグメント４をトンネルの円周方向と軸方向に連続して設置することによりセグメントリング４Ａが形成され、かつセグメントリング４Ａの内周に仕上げライニング材として仕上げコンクリート５が所定の厚さに打設されている。
【００２１】
一方、接続部Ａの後行トンネル２側においては、一次覆工材としてシールドスキンプレート６が設置され、その内周に仕上げライニング材として仕上げコンクリート７が所定の厚さに打設されている。
【００２２】
こうして、先行トンネル１と後行トンネル２との接続部Ａの地山が覆工されている。この場合のシールドスキンプレート６の先端側６ａは、例えば図２（ｂ）に図示するようにセグメントリング４Ａを貫通し、かつ開口部３よりセグメントリング４Ａ内に所定長さ突出している。
【００２３】
また、仕上げコンクリート７は接続部Ａの仕上げライニング材として先行トンネル１側の仕上げコンクリート５と連続して打設されている。
【００２４】
さらに接続部Ａの開口部３の周囲には、止水板８とシール材９とシール材押圧板１０がシールドシキンプレート６の外側に位置して、それぞれ順に重ねて取り付けられている。
【００２５】
止水板８は帯板状の金属板（鉄板等）であり、開口部３の円周方向に連続するドーナッツ板状に形成され、かつ開口部３の周囲のセグメントリング４Ａの内側に取り付けられている。また、止水板８は各セグメント４の内側に一定長さづつ個別に取り付けられ、全体で開口部３の円周方向に連続するドーナッツ板状に形成されている。
【００２６】
したがって、各セグメント４に取り付けられた止水板８の形状および取付位置は、セグメント４ごとに異なっており、また各止水板８は各セグメント４のコンクリート内に定着されたアンカー部材１１によってそれぞれ固定されている。
【００２７】
シール材９は、止水板８の内側に開口部３の円周方向にビード状（断面ほぼ蒲鉾形状）または帯状に連続して取り付けられている。
【００２８】
また、シール材９と同様のセグメントシール材１２が、セグメントリング４Ａの円周方向と軸方向にそれぞれ連続する、各セグメント４，４間の目地部ａに連続して取り付けられている。そして、シール材９とセグメントシール材１２はセグメントシール材１２ａを介して連続している。
【００２９】
なお、この場合のシール材９、セグメントシール材１２および１２ａはいずれも、ゴムや合成樹脂などの弾性材から形成され、また一重ないし二重に取り付けられている。
【００３０】
シール材押圧板１０は、止水板８より幅狭な帯板状の金属板（鉄板等）から開口部３の円周方向に連続するドーナッツ板状に形成され、かつ外側寄りに複数の溶接用孔１０ａが円周方向に所定間隔おきに形成されている。また、シール材押圧板１０は、止水板８の内側にシール材９を上から強く押圧するように添え付けて取り付けられている。この場合、シール材押圧板１０の溶接用孔１０ａの周縁部が止水板８に溶接され、かつシール材押圧板１０のシールドスキンプレート６側の端部１０ａがシールドスキンプレート６の外周にそれぞれ溶接され、さらにシールドスキンプレート６とシール材押圧板１０との溶接部に三角形板状の縦リブ１３がシールドスキンプレート６の円周方向に所定間隔おきに取り付けられている。
【００３１】
なお、シール材押板１０を止水板８の内側に固定する他の方法として、例えば止水板８の内側に予め袋ナット等のインサート（図省略）を取り付ける一方、シール材押板１０にボルト孔（図省略）を形成し、このボルト孔からインサートにボルト（図省略）を締め付けて固定することもできる。
【００３２】
開口部３の周囲がこのように構成されていることで、開口部３周囲の地山側からセグメントリング４Ａの内側に通じる水道、特にセグメント４，４間の目地部ａを通る水道がシール材９、セグメントシール材１２および１２ａによって完全に遮断されるため、開口部３周囲の止水処理が確実になされる。
【００３３】
なお、ここで先行トンネル１の一次覆工材として設置されているセグメント４は、例えば図３（ａ），（ｂ）に図示するようにトンネルの周方向に平行に設置された主桁板４ａとこの主桁板４ａ同士の端部間にそれぞれ設置された継手板４ｂと主桁板４ａおよび継手板４ｂの地山側に取り付けられたスキンプレート４ｃとからなる鋼殻内にコンクリート４ｄを打設して形成されている。また、主桁板４ａと継手板４ｂの外側部にセグメントシール材１２が二重に設置されている。
【００３４】
また、特に開口部３の周囲に設置される各セグメント４の内側には止水板８とシール材９が取り付けられ、さらに主桁板４ａの外側部にセグメントシール材１２ａがシール材９とセグメントシール材１２に連続させて取り付けられている。
【００３５】
なお、この場合の各セグメント４の止水板８とシール材は、セグメント４が接続部Ａに設置された際に、各セグメント４の止水板８とシール材９は互いに連なって円形状に連続する必要があることから、各セグメント４ごとに形状および取付位置が違っている。
【００３６】
次に、接続部の施工方法を順を追って説明する（図４参照）。
(1) 最初に、先行トンネル１を掘進し、特に接続部Ａは図３（ａ）に図示するセグメント４によって覆工することにより、接続部Ａの内側に止水板８とシール材９を取り付ける。
【００３７】
(2) 次に、先行トンネル１の接続部Ａに後行トンネル２を接続するに備えて、接続部Ａの先行トンネル１内にソイルモルタルや発泡モルタル等の充填材１４を充填し、また接続部Ａの周囲の地盤１５に対しては薬液注入工法や凍結工法などによって一定範囲を地盤改良することにより、接続部Ａの内側と外側を補強し、かつ接続時の水の浸入を押さえる。
【００３８】
(3) 次に、後行トンネル２のシールドマシン１６をさらに前進させ、シールドマシン１６のカッタービット１６ａによって先行トンネル１のセグメントリング４Ａを直接切削することにより、セグメントリング４Ａの接続部Ａに開口部３を形成する。この場合、シールドマシン１６のシールドスキンプレート６の先端６ａがセグメントリング４Ａを貫通し、セグメントリング４Ａの内方に所定長さ突出するまで、シールドマシン１６を前進させる。
また、セグメントリング４Ａの内側にドーナッツ板状に連続して取り付けられた止水板８の内側を切削して開口部３を形成するものとする。したがって、止水板８はシールドスキンプレート６の外径よりやや大きい径のドーナッツ板状に取り付けておくのが、施工誤差を吸収できて望ましい。
【００３９】
(4) 次に、シールドマシン１６のカッタービット１６ａと内部の機器類（図省略）を全て撤去し、外周のシールドスキンプレート６のみを後行トンネル２の覆工材として接続部Ａに残す。また、先行トンネル１内に充填された充填材１４を掘削して全て撤去する。
【００４０】
(5) 次に、開口部３の周囲に取り付けられた止水板８の内側にシール材押圧板１０をシール材９の上から強く押圧するように添え付ける。そして、シール材押圧板１０の溶接用孔１０ａの周縁部を止水板８に溶接し、シール材押圧板１０のシールドスキンプレート６側の端部をシールドスキンプレート６の外周に溶接し、さらにシールドスキンプレート６とシール材押圧板１０との溶接部に縦リブ１３をシールドスキンプレート６の円周方向に所定間隔おきに取り付ける。こうして、開口部３周囲の止水処理を確実に行うことができる。
【００４１】
(6) 次に、シールドスキンプレート６の内周にコンクリート７を、セグメントリング４Ａの内周にコンクリート５を連続して打設する。この場合当然、止水板８、シール材９およびシール材押圧板１０はすべてコンクリート５で被覆するものとする。こうして、接続部Ａの施工は完了する。
【００４２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したとおりであり、特に先行トンネル側の側部に後行トンネル側と連通させて設けられた開口部の周囲に止水板とシール材とシール材押圧板が順に重ねて取り付けられ、かつ前記セグメント間の目地部にセグメントシール材が前記シール材と連続して取り付けられてなるので、特に先行トンネルのセグメント間の目地部を通る水道が完全に遮断されるため、開口部周囲の止水処理を確実に行うことができる。
【００４３】
また、開口部周囲の止水処理を確実に行うことができることで、先行トンネルのセグメントリングを後行トンネルのシールドマシンで直接切削することにより、先行トンネルの側部に後行トンネル側に連通する開口部を設けることが可能になる。このため、これまでのような大規模な地盤改良や掘削作業を省略することができ、きわめて効率的で経済的な施工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行トンネルと後行トンネルとの接続部を示す断面図である。
【図２】先行トンネルと後行トンネルとの接続部を示し、（ａ）は図１におけるａ−ａ線断面図、（ｂ）は図１におけるイ部拡大図、（ｃ）は図２（ｂ）におけるロ部拡大図である。
【図３】セグメントの一例を示し、（ａ）はセグメントの全体を示す斜視図、（ｂ）は一部が切削されたセグメントを示す斜視図である。
【図４】先行トンネルと後行トンネルとの接続部の施工方法を示す工程図である。
【図５】従来の先行トンネルと後行トンネルとの接続部を示し、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、先行トンネルと後行トンネルとの接続部の施工方法の従来例を示す工程図である。
【符号の説明】
１  先行トンネル
２  後行トンネル
３  開口部
４  セグメント
４Ａ  セグメントリング
５  仕上げコンクリート（仕上げライニング材）
６  スキンプレート（シールドスキンプレート）
７  仕上げコンクリート（仕上げライニング材）
８  止水板
９  シール材
１０  シール材押圧板
10ａ  溶接用孔
１１  アンカー部材
１２  セグメントシール材
12ａ  セグメントシール材
１３  縦リブ
１４  充填材
１５  接続部の周囲の地盤
１６  シールドマシン
16ａ  カッタービット
２０  先行トンネル
２１  後行トンネル
２２  接続部
２３  セグメントリング
２４  仕上げコンクリート
２５  開口部
２６  シールドスキンプレート（外殻）
２７  止水板
２８  地盤改良部
２９  シールドマシン
29ａ  カッターピット
【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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