(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に、地下壁を構築し、
その地下壁を側壁として天井部、床部をシールドトンネルによって構築し、
シールドトンネル間、およびシールドトンネルと地下壁とを連結し、
側壁、天井部、床部で包囲された閉鎖空間の内部を掘削して大断面のトンネルを形成する、
トンネルの構築方法。
【請求項２】
地中に、地下壁を構築し、
その地下壁を側壁として天井部、床部、他側の側壁をシールドトンネルによって構築し、
シールドトンネル間、およびシールドトンネルと地下壁とを連結し、
側壁、天井部、床部で包囲された閉鎖空間の内部を掘削して大断面のトンネルを形成する、
トンネルの構築方法。
【請求項３】
地中に、地下壁を構築し、
その地下壁を側壁として天井部、床部、および中間床をシールドトンネルによって構築し、
シールドトンネル間、およびシールドトンネルと地下壁とを連結し、
側壁、天井部、床部、および中間床で包囲された閉鎖空間の内部を掘削して大断面のトンネルを形成する、
トンネルの構築方法。
【請求項４】
地下壁は大断面の側壁となる部分は、
それ以外の部分よりも大きい強度の構造を採用する、
請求項１、２、３記載のトンネルの構築方法。
【請求項５】
地中に地下壁を構築し、
大断面トンネルの床版部に相当する位置だけをシールドトンネルによって構築し、
その後、床版部より上部の土砂を地上から開削し、
地下壁と床版部によって包囲された開削部の内部に、大断面トンネルの躯体を構築する、
トンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大断面のトンネルの構築方法として、トンネルの外殻部分を小断面シールドトンネルによって事前に構築し、その小断面シールドトンネルによって包囲された内部を掘削して大断面のトンネルを構築する方法が開発されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した構築方法では、多数の小断面シールドトンネルを連結して一体化する必要があり、トンネル間の地盤改良、崩壊防止の処理、掘削、など複雑な施工と長い工期を必要とする。特に小断面シールドトンネルの連結作業は狭い空間で各種の作業を行うことから、施工性や作業能率が悪い。
また多数本のシールドトンネルを正確に平行に施工することは困難であることから、シールドトンネルを連結した大断面トンネルの施工精度を向上させることには限界がある。
【０００４】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、作業性が良好で施工精度も向上した、大規模なトンネルの構築方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のトンネルの構築方法は、地中に、地下壁を構築し、その地下壁を側壁として天井部、床部をシールドトンネルによって構築し、シールドトンネル間、およびシールドトンネルと地下壁とを連結し、側壁、天井部、床部で包囲された閉鎖空間の内部を掘削して大断面のトンネルを形成する、トンネルの構築方法を特徴としたものである。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明のトンネルの構築方法の実施例について説明する。
【０００７】
＜イ＞地下壁１の構築。
地中に、平行に地下壁１を構築する。この地下壁１は、例えば連続地下壁１工法などの公知の土留め壁構築方法を利用して構築する。
各種の公知の土留め壁工法は、高い精度で大深度の壁面を構築できる技術がすでに確立されているから、最適の工法を選択することができる。
地下壁１は、上端から下端まで同一の強度を維持する必要はなく、大断面トンネルに壁面に該当する以外の部分はシルトモルタルを充填する程度の小強度の構造でもよい。
この地下壁１は基本的には大断面トンネル３の両側の壁面に相当する位置に平行して構築する。その他の工法については後述する。
【０００８】
＜ロ＞シールドトンネルの構築。
地中に平行して構築した地下壁１の間に、小断面のシールドトンネル２を構築する。この小断面シールドトンネル２はほぼ矩形のトンネルを利用する。
ここで『小断面』とは、最終的に構築する大断面トンネル３に比較した表現であり、断面積を特別に限定するものではない。
この小断面シールドトンネル２は、上下方向に一定の距離だけ離して上下２段に設置する。通常は平行に設置するが、カーブその他の状況によっては平行でない場合もある。
上側の小断面シールドトンネル２は、最終的に構築する大断面トンネル３の天井部に相当し、下側の小断面シールドトンネル２は、最終的に構築する大断面トンネル３の床部に相当する。
上側および下側のシールドトンネル２ともに、１本のシールドトンネル２でもよいが、通常は複数本のほぼ矩形のシールドトンネル２を水平方向に並列に並べて構築する。
【０００９】
＜ハ＞シールドトンネル２間の連結。
地下壁１とシールドトンネル２との間、および各シールドトンネル２間は通常は接触することなく、多少離した状態で構築する。
なお場合によっては、先行して施工したシールドトンネルと、後から施工するシールド掘進機が接する状態で施工する場合もあるがその場合でも両トンネルがそのまま連結するのではなく、トンネルの間には隙間が発生している。
そこでシールドトンネル２の構築が終了したら、シールドトンネル２間、およびシールドトンネル２と地下壁１とに連結部４を構築する。
連結部４の構築に際しては、シールドトンネル２間、およびシールドトンネル２と地下壁１との間の地盤を掘削して鋼板、コンクリート床版などを設置して連結する。地盤の強度が不十分である場合には地盤の補強を行い、補強後に連結を行う。
その後に、シールドトンネル２の内部空間、連結部４の空間に充填コンクリート５を打設して一体化し、大断面トンネル３の外殻を構成する。
【００１０】
＜ニ＞内部空間の掘削。
こうして両側の地下壁１および上下のシールドトンネル２によって閉鎖空間が包囲される。この閉鎖空間を外殻として、その内部を徐々に掘削する。
すると、周囲をコンクリートによって包囲された大断面のトンネル３が形成されある。
【００１１】
＜ホ＞片側地下壁１タイプ。
以上の構成は両側に地下壁１を構築するタイプであった。
しかし図９に示すように地下壁１は片側だけに構築し、天井部、床部、および他側の側壁も小断面のシールドトンネル２によって構築する工法を採用することもできる。その場合には他側のシールドトンネル２は縦長の形状のものを採用する。
【００１２】
＜ヘ＞シールドトンネル２で地下壁１を挟むタイプ
両側に地下壁１を構築することが同じであるが、上下２段の小断面シールドトンネル２は地下壁１を含めて掘削して構築する。
すると図１０、１１に示すように、シールドトンネル２によって、地下壁１を挟む構造を採用することができる。
その場合に下側の小断面シールドトンネル２を地下壁１の下端の下にまで配置するタイプ（図１０）、あるいは下側の小断面シールドトンネル２は地下壁１の間に位置するタイプ（図１１）などを選択することができる。
【００１３】
＜ト＞複数段シールドトンネル２タイプ。
地下壁１の間に構築するシールドトンネル２を上下３段、あるいはそれ以上の段数に構築することもできる。
例えば図１２に示すような３段タイプであれば、中間段のシールドトンネル２部分は、内部掘削時には中間支保工として作用し、完成後には中間床版として利用できる。
【００１４】
＜チ＞側壁補強タイプ。
地下壁１の厚さが不足する場合、あるいはあえて地下壁１を薄く構築しておく場合がある。その際には、大断面トンネル３の構築時に地下壁１の内側に補強側壁６を施工する。（図１３）
【００１５】
＜リ＞開削併用タイプ。
図１４に示すように、まず地下壁１を構築し、かつ大断面トンネル３の床版部に相当する位置だけをシールドトンネル２によって構築する。
その後、地下壁１を土留め壁として利用して床版部より上部の土砂を地上から開削する。そして両側の地下壁と床版部とによって包囲された開削部に大断面トンネル３の躯体を構築する方法である。
【００１６】
【本発明の効果】
本発明のトンネルの構築方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞地盤をいったん開削してトンネルを構築する方法は、工費が安いが、地上の交通などを大幅に規制してしまうとともに、大規模な地盤改良を必要とするといった問題がある。
一方、シールドトンネルの場合には地上への影響は最小限に抑えられるが、工事費が高くなるという問題がある。
それに対して本発明の構築方法は、両工法の問題点を解決したものであって、地上の占有は地下壁の構築時のみの短時間で狭い範囲であり、しかも大規模な地盤改良のような周辺環境への影響がほとんどない工法である。
さらに壁面に該当するシールドトンネルの構築が不要であるから、発進、到達縦坑を小さくできるという利点も備えている。
＜ロ＞大断面トンネル３の側壁部を、土留め地下壁１を利用して構築することができる。したがって側壁部もシールドトンネル２によって構築している従来の方法と比較すると側壁部のシールドトンネル２の構築作業、両者間の連結作業を省略することができるのできわめて経済的である。
＜ハ＞小断面シールドトンネル２の構築は、作業空間が狭いために施工性や作業能率が悪い。しかし本発明の方法では側壁部の構築について地上部から機械化できる。そのために側壁部の構築に関しては施工費用の低減を図ることができ、工期を大幅に短縮することができる。
＜ニ＞矩形シールドは、円形のシールドに比較して位置のずれが生じ易く施工精度が良好ではない。そのような小断面のシールドトンネル２群によって形成される大断面トンネル３の形状もそのまま誤差を持った構造となってしまう。
しかし土留め壁では、１００メートルを越えるような大深度の地下壁１でも高い精度で構築できる技術が実用化されている。
そのような高精度の技術で側壁を構築するから、完成した大断面トンネル３の形状も良好な構造、高い精度で構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネルの構築方法の施工中の実施例の説明図。
【図２】施工順序の説明図。
【図３】施工順序の説明図。
【図４】施工順序の説明図。
【図５】施工順序の説明図。
【図６】施工順序の説明図。
【図７】施工順序の説明図。
【図８】完成した状態の説明図。
【図９】他の実施例の説明図。
【図１０】他の実施例の説明図。
【図１１】他の実施例の説明図。
【図１２】他の実施例の説明図。
【図１３】他の実施例の説明図。
【図１４】他の実施例の説明図。
【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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