(57)【要約】【課題】既設のトンネル内を車両などが通行可能な状態のままで、少なくとも当該トンネルの上方に鋼管からなる構造体を配置させた地下構造物を構築する。【解決手段】地下構造物１は、既設の本線トンネル２と、本線トンネル２の側部に沿って延び本線トンネル２と一体となるように地盤内に構築された第１導坑２１と、本線トンネル２の第１導坑２１とは反対側の側部と離間しつつ本線トンネル２に並んで延びるように地盤内に構築された第２導坑２２と、地盤内における第１導坑２１と第２導坑２２との間に少なくとも本線トンネル２の上方を横切るように曲線鋼管３２を架け渡して構築された複数の構造体３０と、を備える。また、地下構造物１は、複数の構造体３０と本線トンネル２との間に空間５２を有する。複数の構造体３０は、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のトンネルの側部に沿って延び前記トンネルと一体となる第１導坑を地盤内に構築することと、
前記トンネルの前記第１導坑とは反対側の側部と離間しつつ前記トンネルに並んで延びる第２導坑を地盤内に構築することと、
地盤内における前記第１導坑と前記第２導坑との間に少なくとも前記トンネルの上方を横切るように鋼管を架け渡して構造体を構築することと、
を含む、地下構造物の構築方法。
【請求項２】
前記第２導坑は前記トンネルから分岐している、請求項１に記載の地下構造物の構築方法。
【請求項３】
前記第１導坑及び前記第２導坑の頂部はアーチ形状を有している、請求項１又は２に記載の地下構造物の構築方法。
【請求項４】
前記第１導坑と前記第２導坑との間に鋼管を架け渡すことは、複数の鋼管が前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各鋼管を前記第１導坑と前記第２導坑との間に架け渡すことを含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項５】
前記構造体の下方に位置する土砂を該構造体から所定深さまで掘削して前記構造体と前記トンネルとの間に空間を形成すること更に含む、請求項４に記載の地下構造物の構築方法。
【請求項６】
前記トンネルの周壁の少なくとも一部を除去することにより、前記空間と前記トンネル内の空間とを連通させることを更に含む、請求項５に記載の地下構造物の構築方法。
【請求項７】
前記第１導坑及び前記第２導坑内に、前記構造体の端部を支持する支持体を構築することを更に含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の地下構造物の構築方法。
【請求項８】
既設のトンネルと、
前記トンネルの側部に沿って延び前記トンネルと一体となるように、地盤内に構築された第１導坑と、
前記トンネルの前記第１導坑とは反対側の側部と離間しつつ前記トンネルに並んで延びるように、地盤内に構築された第２導坑と、
地盤内における前記第１導坑と前記第２導坑との間に少なくとも前記トンネルの上方を横切るように鋼管を架け渡して構築された構造体と、
を備え、
前記構造体と前記トンネルとの間に空間を有する、地下構造物。
【請求項９】
前記空間は、前記トンネルの横断面で見て、前記トンネル内の空間と連通している、請求項８に記載の地下構造物。
【請求項１０】
前記空間は、前記トンネルの横断面で見て、前記トンネル内の空間と連通していない、請求項８に記載の地下構造物。
【請求項１１】
複数の前記構造体が前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる、請求項８〜１０のいずれか１つに記載の地下構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物と、その構築方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
地下空間を構築するための非開削工法の一例としては、NEW TULIP工法（登録商標）が知られている。この工法は曲線パイプルーフ工法の一例であり、例えば、既設のトンネルから曲線鋼管を推進設置し、曲線鋼管単独あるいは凍結工法や薬液注入などの地盤改良を併用して非開削で地下空間を構築する（非特許文献１参照）。
【０００３】
この点、特許文献１では、地下構造物の構築方法において、並設されたトンネルの各々の対向する側を掘削して拡幅部を形成するに際し、トンネル内に支保工を設置すると共に、一方のトンネル側から他方のトンネル側に掘削機を押し進め、複数の鋼管を継ぎ足しながら円弧状に連続するように設置することで、前述の曲線鋼管を推進設置している。また、特許文献２は、前述の曲線鋼管を推進する推進装置の一例を開示している。また、特許文献３は前述の掘削機の一例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２４４８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５７８２号公報
【特許文献３】特開２００８−１４４５０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“NEW TULIP工法”、[online]、NEW TULIP工法連絡会、[平成２７年８月１７日検索］、インターネット＜URL：http://new-tulip.com/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、既設の地下道路トンネルの途中を拡幅してランプ部を構築する場合には、当該地下道路トンネル内における車両の通行が可能な状態で工事を進めることが好ましい。
しかしながら、このランプ部の構築に際して、前述の特許文献１〜３及び非特許文献１に開示の曲線鋼管の設置手法を既設の地下道路トンネルに適用しようとすると、当該地下道路トンネル内に支保工や前述の推進装置を設置する必要があるので、当該地下道路トンネル内での車両の通行ができなくなることが想定される。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑み、既設のトンネル内を車両などが通行可能な状態のままで、少なくとも当該トンネルの上方に鋼管からなる構造体を配置させた地下構造物を構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に対して、本発明に係る地下構造物の構築方法は、その一態様として、既設のトンネルの側部に沿って延び前記トンネルと一体となる第１導坑を地盤内に構築することと、前記トンネルの前記第１導坑とは反対側の側部と離間しつつ前記トンネルに並んで延びる第２導坑を地盤内に構築することと、地盤内における前記第１導坑と前記第２導坑との間に少なくとも前記トンネルの上方を横切るように鋼管を架け渡して構造体を構築することと、を含む。
【０００９】
そして、本発明に係る地下構造物は、その一態様として、既設のトンネルと、前記トンネルの側部に沿って延び前記トンネルと一体となるように、地盤内に構築された第１導坑と、前記トンネルの前記第１導坑とは反対側の側部と離間しつつ前記トンネルに並んで延びるように、地盤内に構築された第２導坑と、地盤内における前記第１導坑と前記第２導坑との間に少なくとも前記トンネルの上方を横切るように鋼管を架け渡して構築された構造体と、を備え、前記構造体と前記トンネルとの間に空間を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る地下構造物及びその構築方法の上記一態様によれば、第１導坑が既設のトンネルの側部に沿って延びるように地盤内に構築されると共に、第２導坑が前記トンネルの第１導坑とは反対側の側部と離間しつつトンネルに並んで延びるように地盤内に構築され、地盤内における第１導坑と第２導坑との間に少なくともトンネルの上方を横切るように鋼管が架け渡される。これにより、前述の推進装置を第１導坑内又は第２導坑内に設置して鋼管を第１導坑と第２導坑との間に架け渡すことができるので、既設のトンネル内に推進装置を配置せずに工事を進めることができる。したがって、工事期間中においても、既設のトンネル内に、車両を通行させる十分なスペースを確保できるため、既設のトンネル内を車両などが通行可能な状態のままで、少なくとも当該トンネルの上方に鋼管からなる構造体を配置させた地下構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における地下構造物の上面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面における地下構造物の断面図である。
【図３】本実施形態における地下構造物の構築方法を説明するための図であり、各導坑の掘削工程を示す図である。
【図４】図３に示すＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図５】図３に示すＣ−Ｃ断面における断面図である。
【図６】上記各導坑の掘削工程が完了した状態を示す図である。
【図７】図６に示すＤ−Ｄ断面における断面図である。
【図８】上記地下構造物の構築方法における曲線鋼管推進工程を説明するための図である。
【図９】図８に示すＥ−Ｅ断面における断面図である。
【図１０】上記鋼管推進工程が完了した状態を示す図である。
【図１１】上記地下構造物の構築方法における支持体構築工程を説明するための図である。
【図１２】上記地下構造物の構築方法における掘削工程を説明するための図である。
【図１３】上記掘削工程における別の状態を示す図である。
【図１４】上記地下構造物の構築方法におけるアーチコンクリート打設工程を説明するための図である。
【図１５】上記地下構造物の構築方法におけるインバートコンクリート打設工程を示す図である。
【図１６】上記地下構造物の構築方法の変形例を示す図である。
【図１７】上記変形例における曲線鋼管、凍結管、及び凍土層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態における地下構造物の概略構成を示す。詳しくは、図１は地下構造物の上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
本実施形態では、地下構造物の構築方法の一例として、既設の地下道路トンネルの途中を拡幅してランプ部の一部を構築する例を挙げて以下説明するが、本発明に係る地下構造物の構築方法はこれに限らない。尚、地下構造物は、ランプ部に適用する場合に限らない。また、説明の便宜上、図１に示すように前後左右を規定して、以下説明する。
【００１３】
本実施形態では、地下構造物１は、地盤内に予め掘削形成された既設のトンネルである本線トンネル２にランプトンネル３を合流させるためのランプ部の一部を構成するものであり、図１及び図２では、その前端部１１に本線トンネル２とランプトンネル３とが接続され、後端部１２に本線トンネル２の後続部分が接続されている状態を示している。
【００１４】
ここで、ランプ部全体の構築には、長期間の工期を要する場合がある。この場合、ランプ部全体の工事区間を複数の工区に分割し、工期をずらして進めることがある。本実施形態における地下構造物１は、このようにランプ部の工事を分割して進める場合を想定したものである。
図１では、図の簡略化のため、本線トンネル２とランプトンネル３とが接続されるランプ部全体の前端部、つまり、ランプ部全体のうちの本実施形態の地下構造物１が適用される部分を示した。ランプ部全体のうちの地下構造物１以外の残り部分（後続部分）は、この地下構造物１の構築後に構築されるものとして、以下説明する。尚、図示を省略するが、この後続部分の地下構造物は、本実施形態の地下構造物１と同様の構造を有しているが、その外形は徐々に又は段階的に縮径されて、最終的には後続する既設の本線トンネル２に接続可能に構築される。また、この後続部分の地下構造物のうちの本線トンネル２と接続される部分（つまり、ランプ部全体の後端部）の断面形状だけは、本実施形態の地下構造物１と異なり、後述する第２導坑２２に相当する部分についても本線トンネル２の側部（左側部）に沿って本線トンネル２と一体となるように構築されている。
【００１５】
本線トンネル２はシールドトンネルであり、円筒状の覆工体４（図１及び後述の図４参照）を含んで構成される。覆工体４は、図示しない円弧状のセグメントがトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されることで構築される。尚、本線トンネル２の覆工体４内には、床版５と、床版５を支持する支持部材６とが設けられている。車両などは床版５上を走行可能である。
【００１６】
本線トンネル２と合流するランプトンネル３はシールドトンネルであり、本線トンネル２と同様に円筒状の覆工体７（図１参照）を含んで構成される。覆工体７は、図示しない円弧状のセグメントがトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されることで構築される。ここで、ランプトンネル３の覆工体７は、地下構造物１の前端部１１に接続されている。尚、本実施形態では、本線トンネル２及びランプトンネル３の断面形状が円形状であるが、断面形状はこれに限らず、例えば、楕円形状、又は、矩形形状であってもよい。
【００１７】
図１に示すように、地下構造物１は、覆工コンクリート１３と、第１導坑２１と、第２導坑２２と、複数の構造体３０とを含んで構成される。
【００１８】
覆工コンクリート１３は、前後方向に延びる筒状であり、かつ、その後端部では後続側に向かうほど縮径している。覆工コンクリート１３の前端部には、略円柱状の褄壁コンクリートが形成されている。覆工コンクリート１３の後端部には、前述したランプ部の後続部分である地下構造物の覆工コンクリートの前端部（図示省略）が接続され得る。
前記褄壁コンクリートは略円柱状をなしており、その高さ方向中央で且つ右側の部分を本線トンネル２の端部が前後方向に貫通し、また、左側の部分をランプトンネル３の端部が前後方向に貫通し得る。尚、褄壁コンクリートの形状は略円柱状に限らず、例えば略直方体状であってもよい。また、褄壁コンクリートの構築は、例えば、覆工コンクリート１３の構築に並行して行われ得る。
【００１９】
複数の構造体３０は、前後方向（本線トンネル２の軸方向）に互いに間隔を空けて並んでいる。本実施形態において、構造体３０は上に凸の半円アーチ状に配置され、その下方に隣接して覆工コンクリート１３が構築されている。つまり、構造体３０の径方向内側に隣接して覆工コンクリート１３が構築されている。また、構造体３０は、ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）構造である。
【００２０】
本実施形態において、第１導坑２１及び第２導坑２２は、山岳部等におけるトンネル工法のひとつであるNATM（New Austrian Tunneling Method（ナトム））を用いて構築されるものである。
第１導坑２１は、覆工コンクリート１３の右側にて覆工コンクリート１３に沿って前後方向に延びている。また、第１導坑２１は、後述する図６及び図７等に示すように、本線トンネル２の右側部に沿って延び本線トンネル２と一体となるように、地盤内に構築されたものである。
第２導坑２２は、覆工コンクリート１３の左側にて覆工コンクリート１３の左側部と離間しつつ覆工コンクリート１３と並列して前後方向に延びている。また、第２導坑２２は、後述する図６及び図７等に示すように、本線トンネル２の第１導坑２１とは反対側の側部（左側部）と離間しつつ本線トンネル２に並んで延びるように、地盤内に構築されたものである。各構造体３０は、第１導坑２１及び第２導坑２２の頂部を貫通して、その端部が各導坑２１，２２内に位置されている。尚、第１導坑２１の内部空間２１ａと第２導坑２２の内部空間２２ａには、それぞれ、モルタルなどの充填材が充填（打設）されており、この充填材により、各構造体３０の端部を支持する支持体３１が構築されている。
また、本実施形態において、第１導坑２１及び第２導坑２２の頂部は、それぞれ、アーチ形状を有して構築されている。
【００２１】
覆工コンクリート１３内には、底部コンクリート４１と、複数（図２では、合計５つ）の支持コンクリート４２と、床版４３とが設けられている。
底部コンクリート４１と覆工コンクリート１３の底部とによって囲まれる空間内４４には、例えば、地下構造物１の施工時に発生する掘削土砂が埋め戻される。
【００２２】
支持コンクリート４２は、底部コンクリート４１と覆工コンクリート１３の下部との少なくとも一方によって支持されて、床版４３をその下方から支持する。
床版４３と、支持コンクリート４２と、底部コンクリート４１とにより区画される空間４５は、例えば避難通路として用いられ得る。
【００２３】
覆工コンクリート１３内には、その内周面と床版４３の上面とによって空間４６が区画形成されている。
ここで、床版４３の上面と、本線トンネル２の床版５の上面と、ランプトンネル３の床版（図示せず）の上面とは車両などの通行が可能なように連続するように配置される。
【００２４】
次に、地下構造物１の構築方法について、図１及び図２に加えて、図３〜図１５を参照して説明する。図３〜図１５は地下構造物１の構築方法を説明するための図である。ここで、図３、図６、図８は、地下構造物１の構築の推移をその上方から見た図である。図４は図３のＢ−Ｂ断面における断面図であり、図５は図３のＣ−Ｃ断面における断面図であり、図７は図６のＤ−Ｄ断面における断面図である。図９〜図１５は、それぞれ、図８のＥ−Ｅ断面における地下構造物１の構築の推移を示す。また、図４、図５、図７、図９〜図１４には、覆工コンクリート１３の構築予定領域が２点鎖線で示されている。
【００２５】
尚、ここでは、地下構造物１の構築方法のうち、主として、第１導坑２１及び第２導坑２２の構築と、複数の構造体３０の構築と、覆工コンクリート１３の構築と、覆工コンクリート１３内での床版４３の設置とを説明する。前述した褄壁コンクリートについては、図示は省略するが、例えば、覆工コンクリート１３の構築の際に適宜構築され得る。
【００２６】
まず、図３に示すように、既設の本線トンネル２に隣接するところまで、シールド掘進機８を用いて、ランプトンネル３を掘削形成する。
【００２７】
次に、図３〜図５に示すように、本線トンネル２から分岐するように横坑２３，２４を構築する。横坑２３，２４の構築に先立って、その構築予定箇所における本線トンネル２の覆工体４の側部の一部が撤去されている。
横坑２３は、図３及び図４に示すように、本線トンネル２の右側に形成されており、その内部空間が、本線トンネル２の内部空間と連通している。ここで、横坑２３は、第１導坑２１を構築するために用いられる掘進機（図示せず）を配置するための空間として機能し得る。
【００２８】
横坑２４は、図３及び図５に示すように、本線トンネル２の左側に形成されており、その内部空間が、本線トンネル２の内部空間と連通している。ここで、横坑２４は、本線トンネル２の側部から十分に離間した位置まで掘削されており、第２導坑２２を構築するために用いられる掘進機（図示せず）を配置するための空間として機能し得る。
【００２９】
本実施形態において、第１導坑２１構築用の横坑２３は、地下構造物１の前端部１１の右側部に位置し得る。第２導坑２２構築用の横坑２４は、地下構造物１の後端部１２に後続する本線トンネル２の左側部に位置し得る。
【００３０】
ここで、図３〜図５に示すように、第１導坑２１及び第２導坑の構築に先立って、注入式長尺鋼管先受工を施す。具体的には、適宜外径及び長さの長尺鋼管２５を、切羽前方の地山に各導坑２１，２２の構築予定領域の上方を覆うように周方向に適宜間隔を空けて複数本打設し、その後、該長尺鋼管２５を介して注入材を地山内に注入することによって、各導坑２１，２２の構築予定領域の地山を補強する。これにより、切羽天端の崩落防止及び先行地山の緩みの防止を図ることができる。また、鋼管の間からの地山の抜け落ちを防止でき、安全な掘削作業と、掘削に伴う先行変位の抑制などの先受け効果を十分に発揮することができる。この先受け工としては、地盤の条件等によってＡＧＦ工法等の適宜工法を選択することができる。
【００３１】
次に、横坑２３から掘削機（図示せず）を用いて前側から後側に向って、本線トンネル２に沿って本線トンネル２の外側の地山を掘削して、床版５と連続する底面及びアーチ形状の頂部を含む掘削面を形成しながら、次々にこの掘削面にコンクリートを吹き付けて掘削した部分を素早く固める。その後、この吹き付けコンクリートの頂部部分等に複数のロックボルト（図示せず）を打ち込んで、吹き付けコンクリートと地山とを一体化させる。この掘削は、ベンチカット工法のように上から下へ、また前側から後側へ進められ得る。そして、図６に示すように、覆工体４の一部撤去、上記掘削機による地盤の掘削、コンクリート吹き付け及びロックボルト打ち込みを後側まで順次進めることにより、図７に示すアーチ形状の頂部を有し、本線トンネル２の右側部に沿って延び本線トンネル２と一体となる第１導坑２１を地盤内に構築する。
【００３２】
また、横坑２４から掘削機（図示せず）を用いて後側から前側に向って、本線トンネル２の外側の地山を掘削して、床版５と連続する底面及びアーチ形状の頂部を含む掘削面を形成しながら、次々にこの掘削面にコンクリートを吹き付けて掘削した部分を素早く固める。その後、この吹き付けコンクリートの頂部部分等に複数のロックボルト（図示せず）を打ち込んで、吹き付けコンクリートと地山とを一体化させる。この掘削は、ベンチカット工法のように上から下へ、また後側から前側へ進められ得る。そして、図６に示すように、覆工体４の一部撤去、上記掘削機による地盤の掘削、コンクリート吹き付け及びロックボルト打ち込みを前側まで進めることにより、図８に示すアーチ形状の頂部を有し、本線トンネル２の左側部と離間しつつ本線トンネル２に並んで延びる（すなわち、本線トンネル２に並行して延びる）第２導坑２２を地盤内に構築する。
また、本実施形態において、第２導坑２２は、本線トンネル２から横坑２４を介して分岐している。
【００３３】
次に、図８〜図１１に示すように、第１導坑２１と第２導坑２２との間に、上に凸の半円アーチ状の複数の曲線鋼管３２を架け渡す。ここで、複数の曲線鋼管３２は、本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並んでいる。
【００３４】
曲線鋼管３２は、例えば、第２導坑２２側から第１導坑２１側に掘削機３３（図９参照）を押し進め、複数の鋼管（図示せず）を継ぎ足しながら円弧状に連結することで、地盤内に設置され得る。尚、第１導坑２１及び第２導坑２２のいずれも、曲線鋼管３２を設置するための掘削機３３の発進に用いられ得る。また、掘削機３３の発進に用いられる導坑には、曲線鋼管３２を推進するための推進装置（図示せず）が設けられ得る。この推進装置は、例えば、曲線鋼管３２と同曲率を有する曲線フランジ（図示せず）をその上方に備えた傾斜架台（図示せず）と、この傾斜架台の脚部でその一端が回転自在に装着された推進ジャッキ（図示せず）とにより構成され、この推進ジャッキをストローク制御することで曲線鋼管３２を地盤内に推進させ得る。このような推進装置は例えば特許文献２に開示されている。また、掘削機３３の一例は特許文献３に開示されている。
【００３５】
このようにして、地盤内における第１導坑２１と第２導坑２２との間に少なくとも本線トンネル２の上方を横切るように曲線鋼管３２が架け渡される。また、第１導坑２１と第２導坑２２との間に曲線鋼管３２を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３２が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３２を第１導坑２１と第２導坑２２との間に架け渡すことを含む。
【００３６】
次に、全ての曲線鋼管３２内にコンクリートを充填する。これにより、ＣＦＴ構造とすることができる。
【００３７】
ここで、図１１に示すように、第１導坑２１及び第２導坑２２内に、各曲線鋼管３２の左右両端部（下端部）を支持する支持体３１を構築する。
具体的には、右側の支持体３１は、覆工コンクリート１３の内周面になり得る図中内側の２点鎖線に沿うように側壁用スライドセントルを配置し、この側壁用スライドセントルと第１導坑２１の右側内周面との間にコンクリートを打設することにより構築される。このとき、本線トンネル２内には、支保工と上記側壁用スライドセントルとが配置された状態となり得るが、この場合であっても、本線トンネル２内に、車両を通行させる十分なスペースを確保可能である。
また、左側の支持体３１は、図中内側の２点鎖線に沿うように側壁用スライドセントルを配置し、この側壁用スライドセントルと第２導坑２２の左側内周面との間にコンクリートを打設することにより構築される。
このように、本実施形態においては、この支持体３１の構築の際に、この支持体３１と一体的に側壁コンクリート１３ａが構築される。つまり、支持体３１のうちの図中２点鎖線で示した領域内の部分が、側壁コンクリート１３ａとして機能する。この側壁コンクリート１３ａは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。
各曲線鋼管３２の端部が支持体３１に支持されることにより、上に凸の半円アーチ状の構造体３０が構築される。このようにして、第１導坑２１と第２導坑２２との間に少なくとも本線トンネル２の上方を横切るように曲線鋼管３２を架け渡して、複数の構造体３０が構築される。
【００３８】
次に、図１２に示すように、構造体３０の下方であって、かつ、本線トンネル２、第１導坑２１及び第２導坑２２の外側の土砂５１を、この構造体３０から下方の所定深さまで掘削して空間５２を形成する。図１２に示す状態において、この空間５２は、構造体３０の下方に位置する土砂５１を構造体３０から所定深さまで適宜掘削することにより、構造体３０と本線トンネル２との間に形成されるものである。この土砂５１の掘削に用いられるバックホーなどの重機は、例えば、本線トンネル２の覆工体４の一部又は導坑２１，２２の一部を予め切り開いて形成された開口部（図示せず）を通って、構造体３０の下方に入って、掘削施工場所に向かうことができる。土砂５１の掘削は、例えばベンチカット工法のように上から下へ、また前側から後側へ進められる。尚、前述の開口部を形成するとき、又は、その開口部を前述の重機などが通過するときなどにおいて、本線トンネル２のうち前述の開口部に近い部分では、車両などの一時的な通行止めや車線数の減少などが行われ得るが、基本的には、車両などが通行可能な状態が継続される。
【００３９】
また、図１２に示すように、土砂５１の掘削の進行に伴う空間５２の拡張に応じて、複数の構造体３０をその内方から覆うように、領域５３（図１２に示す太い実線部）に、止水鉄板を設置すると共に、モルタルを吹き付ける。
【００４０】
ここで、図１２に示す工程において、空間５２は、本線トンネル２の横断面（図１２における紙面）で見て、本線トンネル２内の空間と連通していない。
【００４１】
次に、土砂５１の掘削を本線トンネル２の床版５の上面位置の位置する深さまで進める。その後、図１３に示すように、本線トンネル２の覆工体４のうち、床版５の上方に位置する部分を除去する。ここで、覆工体４は本線トンネル２の周壁をなすものであり、それゆえ、本線トンネル２の周壁の少なくとも一部が除去されたことになる。これにより、空間５２と本線トンネル２内の空間とが連通する。また、この本線トンネルの覆工体４の一部除去の際に、第１導坑２１の頂部のうち、構造体３０の径方向内側に位置する部分を除去する。これと同時に、第２導坑２２の頂部及び側部のうち、構造体３０の径方向内側に位置する部分を除去すると共に、第２導坑２２の床部のうち、支持体３１が構築されていない部分を除去する。これにより、空間５２と第１導坑２１及び第２導坑２２内の空間とが連通する。
【００４２】
ここで、図１３に示す工程において、空間５２は、本線トンネル２の横断面（図１３における紙面）で見て、本線トンネル２内の空間と連通している。
【００４３】
次に、図１４に示すように、側壁コンクリート１３ａに連続するようにアーチコンクリート１３ｂを打設する。ここで、アーチコンクリート１３ｂは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。このとき、空間５２には、アーチコンクリート打設用スライドセントルが配置された状態となり得るが、この場合であっても、本線トンネル２の床版５上に、車両を通行させる十分なスペースを確保可能である。
【００４４】
次に、構造体３０の下方に位置する土砂の掘削を覆工コンクリート１３の下部の構築予定領域の内側まで進めて、図１５に示すように、側壁コンクリート１３ａに連続するようにインバートコンクリート１３ｃを打設する。ここで、インバートコンクリート１３ｃは、前述の覆工コンクリート１３の一部を構成するものである。ゆえに、側壁コンクリート１３ａ、アーチコンクリート１３ｂ、及びインバートコンクリート１３ｃにより、本線トンネル２を囲むように、円環状の断面を有する覆工コンクリート１３が形成される。
【００４５】
最後に、図１に示すように、覆工コンクリート１３内に、底部コンクリート４１と、複数（図１では、合計５つ）の支持コンクリート４２と、床版４３とを設ける。尚、底部コンクリート４１と覆工コンクリート１３の底部とによって囲まれる空間内４４には、前述のように掘削土砂が埋め戻される。
【００４６】
尚、床版４３を設ける際には、その設置予定箇所に位置する本線トンネル２内の床版５を撤去する必要がある。このため、例えば、当該床版５の撤去に先立って、覆工コンクリート１３内における当該床版５の左方に仮設床版（図示せず）を設置し、この架設床版上を車両などが通行できるようにすることで、当該床版５の撤去から床版４３の設置までの期間において、覆工コンクリート１３内を車両などが通行できるようにすることが可能である。
以上のようにして、図１及び図２に示す地下構造物１が構築される。
【００４７】
本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、既設の本線トンネル２（トンネル）の側部に沿って延び本線トンネル２と一体となる第１導坑２１を地盤内に構築することと、本線トンネル２の第１導坑２１とは反対側の側部と離間しつつ本線トンネル２に並んで延びる第２導坑２２を地盤内に構築することと、地盤内における第１導坑２１と第２導坑２２との間に少なくとも本線トンネル２の上方を横切るように曲線鋼管３２（鋼管）を架け渡して構造体３０を構築することと、を含む。これにより、曲線鋼管３２を推進するための推進装置を第１導坑２１内又は第２導坑２２内に設置して曲線鋼管３２を第１導坑２１と第２導坑２２との間に架け渡すことができるので、既設の本線トンネル２内に推進装置を配置せずに工事を進めることができる。したがって、工事期間中においても、既設の本線トンネル２内に、車両を通行させる十分なスペースを確保できるため、既設の本線トンネル２内を車両などが通行可能な状態のままで、少なくとも本線トンネル２の上方に曲線鋼管３２からなる構造体３０を配置させた地下構造物１を構築することができる。
【００４８】
また本実施形態によれば、第２導坑２２は本線トンネル２から分岐している。これにより、本線トンネル２内から第２導坑２２内に容易にアクセスすることができる。
【００４９】
また本実施形態によれば、第１導坑２１及び第２導坑２２の頂部はアーチ形状を有している。これにより、アーチ効果により、各導坑２１，２２の強度を容易に高めることができる。
【００５０】
また本実施形態によれば、第１導坑２１と第２導坑２２との間に曲線鋼管３２（鋼管）を架け渡すことは、複数の曲線鋼管３２が本線トンネル２の軸方向に互いに間隔を空けて並ぶように、各曲線鋼管３２を第１導坑２１と第２導坑２２との間に架け渡すことを含む。これにより、地下構造物１の上半分を構成し得る曲線パイプルーフを構築することができる。
【００５１】
また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、導坑２１，２２間に架け渡された曲線鋼管３２（鋼管）内にコンクリートを充填することを更に含む。これにより、構造体３０をＣＦＴ構造とすることができる。
【００５２】
また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、構造体３０の下方に位置する土砂５１を構造体３０から所定深さまで掘削して構造体３０と本線トンネル２（トンネル）との間に空間５２を形成すること更に含む（図１２及び図１３参照）。これにより、構造体３０の下方に拡張空間を形成することができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、本線トンネル２の周壁の少なくとも一部を除去することにより、空間５２と本線トンネル２内の空間とを連通させることを更に含む（図１３参照）。これにより、本線トンネル２内の空間を上下方向及び左右方向に実質的に拡張することができる。
【００５４】
また本実施形態によれば、地下構造物１の構築方法は、第１導坑２１及び第２導坑２２内に、構造体３０の端部を支持する支持体３１を構築することを更に含む（図１１参照）。これにより、支持体３１の端部を確実に支持することができる。
【００５５】
また本実施形態によれば、空間５２は、本線トンネル２の横断面で見て、本線トンネル２内の空間と連通している（図１３参照）。これにより、本線トンネル２内の空間が上下方向及び左右方向に実質的に拡張される。
【００５６】
また本実施形態によれば、空間５２は、本線トンネル２の横断面で見て、本線トンネル２内の空間と連通していない（図１２参照）。これにより、本線トンネル２の所定の横断面において、空間５２と、本線トンネル２内の空間とが、本線トンネル２の覆工体４で仕切られるので、土砂５１の掘削場所で発生する粉じんなどが本線トンネル２内に直接的に流入することを抑制することができる。
【００５７】
次に、地下構造物１及びその構築方法の変形例を図１６及び図１７を用いて説明する。
本変形例においては、構造体３０を構築する工程において、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３２の周辺地山を凍結させて凍土層３５を形成する工程を含む。
図１６は、構造体３０を構成する曲線鋼管３２内に凍結管３４が挿通されると共に、その両端部（下端部）が、各導坑２１，２２の床部まで伸びると共に、床部に沿って互いに近づく方向に延びている状態を示している。また、図１７は、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３２の上部断面図に対応するものであり、曲線鋼管３２、凍結管３４、及び凍土層３５を示している。
【００５８】
図１７に示すように、曲線鋼管３２内の地山側（すなわち、本線トンネル２と反対の側）には、前後両側にそれぞれ凍結管３４が設けられている。凍結管３４は、曲線鋼管３２の延在方向に沿って延びている。凍結管３４の内部には、本線トンネル２や第２導坑２２に予め設置されたポンプなど（図示せず）によって冷媒を流すことが可能である。ここで、冷媒の一例としては塩水等の不凍液を挙げることができる。従って、凍結管３４内に冷媒を流すと、図１６及び図１７に示すように、凍結管３４近傍の曲線鋼管３２を介して周辺の地盤が凍結されて凍土層３５が形成される。この凍土層３５は、曲線鋼管３２間の隙間を塞ぎ、かつ、設置された全ての曲線鋼管３２をその地山側（すなわち、本線トンネル２と反対の側）から覆うように形成される。
【００５９】
従って、凍土層３５の下方（すなわち、構造体３０の下方）では、周辺地山からの地下水の流入が凍土層３５によって抑制される（すなわち凍土層３５によって止水される）。その後、全ての曲線鋼管３２内にコンクリートを充填する。これにより、ＣＦＴ構造の曲線鋼管３２を構成する。その後、図示を省略したが、支持体３１が図１１と同様に構築される。ここで、曲線鋼管３２内にコンクリートが充填された後であっても凍結管３４内を冷媒が循環できるように配管が予めなされているので、凍土層３５が引き続き形成され得る。尚、凍結管３４内への冷媒の供給は、例えば、円環状の覆工コンクリート１３の構築が完了するまで行われ、その完了後、凍結管３４内の冷媒の流通を停止することで、凍土層３５を解凍する。
【００６０】
このように、本変形例によれば、地下構造物１の構築方法は、本線トンネル２の軸方向に並ぶ複数の曲線鋼管３２（鋼管）の周辺地山を凍結させて凍土層３５を形成することを更に含む。これにより、複数の曲線鋼管３２からなる曲線パイプルーフにて止水性を確保することができる。
【００６１】
尚、本実施形態及び上記変形例では、構造体３０は半円アーチ状である場合を一例に挙げて説明したが、構造体３０の形状はこれに限らない。例えば、構造体３０は、その径方向内側に本線トンネル２が配置されるように、円環状や楕円環状等の適宜形状を採用することができる。つまり、曲線鋼管３２の断面形状は、上に凸の半円アーチ状に限らず、例えば、円形状、楕円形状、又は、矩形形状であってもよい。これにより、構造体３０によって本線トンネル２の周囲を囲み、周辺地山からの圧力を構造体３０で良好に受け止めることができる。この場合、凍土層３５も円環状に設けることができ、より良好な止水性を確保することができる。
【００６２】
また、各導坑２１，２２は、底部とアーチ形状の頂部とを有する断面形状である場合を一例にして挙げて説明したが、断面形状はこれに限らず、円形状、楕円形状、又は、矩形形状であってもよい。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１…地下構造物
２…本線トンネル（既設のトンネル）
３…ランプトンネル
４…覆工体
５…床版
６…支持部材
７…覆工体
８…シールド掘進機
１１…前端部
１２…後端部
１３…覆工コンクリート
１３ａ…側壁コンクリート
１３ｂ…アーチコンクリート
１３ｃ…インバートコンクリート
２１…第１導坑
２２…第２導坑
２１ａ，２２ａ…内部空間
２３，２４…横坑
３０…構造体
３２…曲線鋼管
３３…掘削機
３４…凍結管
３５…凍土層
４１…底部コンクリート
４２…支持コンクリート
４３…床版
４４，４５…空間
５１…土砂
５２…空間
５３…領域
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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