(57)【要約】【課題】規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な円周シールド発進用横坑およびその施工方法を提供する。【解決手段】既設シールドトンネル１２の外側周囲にドーナツ状の円周シールドトンネル２８を施工する円周シールド機を発進するための基地として既設シールドトンネル１２のセグメントを切開いて構築される円周シールド発進用横坑２６であって、既設シールドトンネル１２の一部を円周シールド機用の発進坑口４６とした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設シールドトンネルの外側周囲にドーナツ状の円周シールドトンネルを施工する円周シールド機を発進するための基地として既設シールドトンネルのセグメントを切開いて構築される円周シールド発進用横坑であって、
既設シールドトンネルの一部を円周シールド機用の発進坑口としたことを特徴とする円周シールド発進用横坑。
【請求項２】
既設シールドトンネルを補強するためにその内部に設けられた梁部材と連結し、円周シールド発進用横坑を構成する構造部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の円周シールド発進用横坑。
【請求項３】
前記梁部材は既設シールドトンネルの横断方向の梁部材であって、該梁部材に上下方向の柱部材と既設シールドトンネルの縦断方向の梁部材が連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円周シールド発進用横坑。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の円周シールド発進用横坑を施工する方法であって、
既設シールドトンネルの内部に梁部材を設けた後、セグメントを側方に切開いて、梁部材に構造部材を連結することにより円周シールド発進用横坑を施工することを特徴とする円周シールド発進用横坑の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞を施工する際に用いられる円周シールド発進用横坑に関し、特に、既設シールドトンネルの外側周囲にドーナツ状の円周シールドトンネルを施工する円周シールド機を発進するための基地として、既設シールドトンネルのセグメントを切開いて構築される円周シールド発進用横坑およびその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞を施工する場合に、地中空洞の施工予定位置の外側に複数の外殻シールドトンネルを所定間隔で配列した状態で施工して、施工予定位置を取り囲むシールドルーフ先受工を構築する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
例えば特許文献１は、本線シールドトンネルの一部分を切り広げた円周シールド発進基地を施工し、円周シールド発進基地から円周シールド機により本線シールドトンネルの外周面に沿って周方向に掘削することでリング状の外殻シールド発進基地を施工し、外殻シールド発進基地の側壁部より外殻シールド機を発進させ、複数の外殻シールドトンネルを施工するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４３７３８号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２９４１１号公報
【特許文献３】特開２００７−２１７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本線シールド機が通過する前（本線シールドトンネルが完成する前）に既設のランプシールドトンネル側から外殻シールド機を発進させ、複数の外殻シールドトンネルを施工する場合においては、未施工の本線シールドトンネルと既設のランプシールドトンネルの双方を一体として取り囲む大径リング状の外殻シールド発進基地が必要である。
【０００６】
この外殻シールド発進基地を円周シールド機で構築する場合、円周シールド機によりシールドトンネルの外周面に沿って周方向に掘削する上記の特許文献１の方法をそのまま適用することは難しい。また、この円周シールド発進用横坑を地上から施工することは用地上の制約があり難しい。仮に地上から施工できたとしても、地上から大深度の立坑を掘削する必要があり、施工規模が大規模になるおそれがある。そこで、例えば図８に示すように、既設のランプシールドトンネル１のセグメント２の側方の一部を切開いて横方向に長い箱状の円周シールド発進用横坑３を構築した後、この円周シールド発進用横坑３から円周シールド機を発進させて大径リング状の円周シールドトンネル４（外殻シールド発進基地）を施工する方法が考えられる。
【０００７】
この場合、従来行われている方法では、セグメント２の切開き部となる部分に柱状の補強材５を設けてからセグメント２を切開き、外方向に掘進して掘削面に順次、鋼製プレート６を組み立て設置することにより発進坑口７を有する円周シールド発進用横坑３を構築する。しかし、このような施工方法では、円周シールド発進用横坑３の施工規模が増大してコスト上昇を招くおそれがあった。このため、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な構造の円周シールド発進用横坑が求められていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な円周シールド発進用横坑およびその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る円周シールド発進用横坑は、既設シールドトンネルの外側周囲にドーナツ状の円周シールドトンネルを施工する円周シールド機を発進するための基地として既設シールドトンネルのセグメントを切開いて構築される円周シールド発進用横坑であって、既設シールドトンネルの一部を円周シールド機用の発進坑口としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他の円周シールド発進用横坑は、上述した発明において、既設シールドトンネルを補強するためにその内部に設けられた梁部材と連結し、円周シールド発進用横坑を構成する構造部材を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の円周シールド発進用横坑は、上述した発明において、前記梁部材は既設シールドトンネルの横断方向の梁部材であって、該梁部材に上下方向の柱部材と既設シールドトンネルの縦断方向の梁部材が連結されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る円周シールド発進用横坑の施工方法は、上述した円周シールド発進用横坑を施工する方法であって、既設シールドトンネルの内部に梁部材を設けた後、セグメントを側方に切開いて、梁部材に構造部材を連結することにより円周シールド発進用横坑を施工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る円周シールド発進用横坑によれば、既設シールドトンネルの外側周囲にドーナツ状の円周シールドトンネルを施工する円周シールド機を発進するための基地として既設シールドトンネルのセグメントを切開いて構築される円周シールド発進用横坑であって、既設シールドトンネルの一部を円周シールド機用の発進坑口としたので、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な円周シールド発進用横坑を提供することができるという効果を奏する。また、規模が抑制されるのでその施工コストを低減し、施工期間を短縮することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明に係る他の円周シールド発進用横坑によれば、既設シールドトンネルを補強するためにその内部に設けられた梁部材と連結し、円周シールド発進用横坑を構成する構造部材を備えるので、既設シールドトンネルを大きく切開くことが可能で、既設シールドトンネルの一部を円周シールド機の発進坑口とすることができる。また、従来方法により既設シールドトンネルから張り出した部分に横方向に長い円周シールド発進用横坑を構築する場合に比べて、規模をコンパクトにすることができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明に係る他の円周シールド発進用横坑によれば、前記梁部材は既設シールドトンネルの横断方向の梁部材であって、該梁部材に上下方向の柱部材と既設シールドトンネルの縦断方向の梁部材が連結されているので、横断方向の梁部材を補強することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る円周シールド発進用横坑の施工方法によれば、上述した円周シールド発進用横坑を施工する方法であって、既設シールドトンネルの内部に梁部材を設けた後、セグメントを側方に切開いて、梁部材に構造部材を連結することにより円周シールド発進用横坑を施工するので、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な円周シールド発進用横坑を施工することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、分岐合流部の施工方法の概略説明図である。
【図２】図２は、分岐合流部の施工方法の概略説明図である。
【図３】図３は、分岐合流部の横断面図である。
【図４】図４は、分岐合流部の縦断面図である。
【図５】図５は、分岐合流部の施工方法の手順を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る円周シールド発進用横坑およびその施工方法の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る円周シールド発進用横坑およびその施工方法の実施の形態を示す横断面図である。
【図８】図８は、従来の円周シールド発進用横坑の一例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る円周シールド発進用横坑およびその施工方法の実施の形態について、シールド工法により施工される道路トンネルの分岐合流部の場合を例に取り、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
（地中空洞の施工方法）
まず、本発明に係る円周シールド発進用横坑が適用される地中空洞の施工方法について説明する。
【００２０】
図１〜図４に示すように、この地中空洞の施工方法は、後に詳細に説明する地中発進基地構造１００を用いて分岐合流部１４（地中空洞）を施工する方法である。この施工方法は、本線シールドトンネル１０およびランプシールドトンネル１２を包含する分岐合流部１４の掘削予定位置の外側に、小口径の外殻シールド機１６を使って予め複数の外殻シールドトンネル１８を配列した状態で施工することにより、それら外殻シールドトンネル１８によって分岐合流部１４の掘削予定位置を取り囲む外殻体２０を構築し、この外殻体２０の内側の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。
【００２１】
本実施の形態では、本線シールドトンネル１０の通過前にランプシールドトンネル１２側から外殻シールドトンネル１８の施工を開始する。
【００２２】
より具体的には、まず、図５（１）に示すように、ランプシールドトンネル１２を在来のシールド工法により地山を安定に支保し、止水性を確保しつつ施工する。同様に、ランプシールドトンネル１２の隣に図示しない本線シールドトンネル１０を在来のシールド工法により施工する。続いて、施工予定の分岐合流部１４の軸方向（本線シールドトンネル１０が延在するトンネル軸方向と平行な方向）の前端部（始端部）となるランプシールドトンネル１２および通過予定の本線シールドトンネル１０の双方の外周に大径の地中発進基地構造１００を構築する。地中発進基地構造１００は、分岐合流部１４の外殻体２０をなす外殻シールドトンネル１８を掘進する小口径の外殻シールド機１６を発進するための基地である。なお、本実施の形態では本線シールドトンネル１０の直径が例えば１６ｍ程度、ランプシールドトンネル１２の直径が例えば１１ｍ程度、分岐合流部１４の直径が３２ｍ程度であることを想定している。
【００２３】
次に、図５（２）に示すように、地中発進基地構造１００から外殻シールド機１６を発進させ、施工予定の分岐合流部１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の小径（例えば直径４ｍ程度）の外殻シールドトンネル１８を所定間隔で配列した状態で施工する。
【００２４】
次に、図５（３）に示すように、この外殻シールドトンネル１８間の地山を凍結工法や薬液注入工法などにより改良して施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後に本体覆工壁２２を形成し、さらに、図４に示すように、本体覆工壁２２の両端となる部分にそれぞれ褄壁２３Ａ，２３Ｂを形成することによって外殻体２０を構築する。図５（４）に示すように、この外殻体２０によって囲まれた領域の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。このようにして図５（５）に示すような道路トンネル用の分岐合流部１４が完成する。なお、図４中の符号２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ褄壁２３Ａ、２３Ｂを構築する場合に必要となる凍結壁である。
【００２５】
（円周シールド発進用横坑）
次に、本発明に係る円周シールド発進用横坑について説明する。
【００２６】
本発明に係る円周シールド発進用横坑は、上述した地中発進基地構造１００を構築するためのものである。地中発進基地構造１００は、図６に示すように、既設のランプシールドトンネル１２とこれに隣接する通過予定の本線シールドトンネル１０の双方を内包する態様でその外側周囲に設けられるドーナツ状（リング状）の構造であって、本発明に係る円周シールド発進用横坑としての円周シールド発進基地２６と、外殻シールド発進基地２８と、資機材供給基地３０とを備える。
【００２７】
円周シールド発進基地２６は、外殻シールド発進基地２８を施工する円周シールド機を発進するための基地であり、ランプシールドトンネル１２の側方より外部に張り出した直方体状の構造からなる。この円周シールド発進基地２６を構築する場合には、図７に示すように、ランプシールドトンネル１２内に梁部材３２と柱部材３４とからなる補強材を設けてから、セグメントを切開いて外方向に掘進して掘削面に順次、鋼製プレート３６を組み立て設置することにより構築することができる。
【００２８】
外殻シールド発進基地２８は、外殻シールド機１６を発進するための基地であり、円周シールド発進基地２６と連通し、ランプシールドトンネル１２とこれに隣接する通過予定の本線シールドトンネル１０の双方を内包する態様でその外側周囲に設けられるドーナツ状の円周シールドトンネルからなる。外殻シールド発進基地２８は上述したように円周シールド発進基地２６から発進した円周シールド機により施工される。
【００２９】
また、図には明示していないが、外殻シールド発進基地２８に配置される外殻シールド機１６は、内部に設けられた搬送機械により、円周方向の任意の位置に移動することが可能である。
【００３０】
外殻シールド発進基地２８における外殻シールド機１６の発進側には、外殻シールド発進基地２８の内部からの外殻シールド機１６の切削で開口可能な発進部３８が周方向に複数設けられている。発進部３８の数は施工する外殻シールドトンネル１８の数に対応しており、対応する外殻シールド機１６が発進する直前まで発進部３８は塞がれている。
【００３１】
資機材供給基地３０は、円周シールド発進基地２６と連通し、連絡坑４０を介して外殻シールド発進基地２８に資機材を供給するためのドーナツ状の円周シールドトンネルからなる基地である。資機材供給基地３０は外殻シールド発進基地２８から軸方向に数ｍ隔てた位置に同軸状に設けられ、複数の連絡坑４０を介して外殻シールド発進基地２８と接続している。資機材供給基地３０を近接して設けることで、外殻シールド発進基地２８への資機材の供給を効率的に行うことができる。この資機材供給基地３０も外殻シールド発進基地２８と同様に、円周シールド発進基地２６から発進した円周シールド機により施工される。
【００３２】
なお、本実施の形態では円周シールド発進基地２６の横幅が例えば２２ｍ、奥行きが１２ｍ、高さが１０ｍ程度であることを想定している。また、外殻シールド発進基地２８および資機材供給基地３０の直径が例えば８ｍ程度、連絡坑４０の直径が例えば４ｍ程度であることを想定している。
【００３３】
本実施の形態に係る円周シールド発進基地２６（円周シールド発進用横坑）によれば、非開削で施工できるため、施工用に地上の用地を確保する必要はなくなる。また、ランプシールドトンネル１２を一部利用して地中で必要空間のみ構築することで容易に施工できるため、基地構造をコンパクトで合理的なものとすることができる。このように、本実施の形態によれば、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な発進基地を実現することができる。また、規模が抑制されるのでその施工コストを低減し、施工期間を短縮することができる。
【００３４】
（円周シールド発進用横坑の施工方法）
次に、上述した円周シールド発進基地２６（円周シールド発進用横坑）の施工方法について説明する。
【００３５】
図６に示すように、まず、ランプシールドトンネル１２の側方より外部に向けて推進管４２を施工するとともに、その先端から放射状に延びる放射凍結管４４を施工し、円周シールド発進基地２６の施工予定領域の周囲地山Ｇに対して凍結工法を適用して改良ゾーンＲを形成する。
【００３６】
次に、図７に示すように、ランプシールドトンネル１２内に梁部材３２と柱部材３４とからなる補強材を設けてから、セグメントを大きく切開いて改良ゾーンＲを外方向に掘進して掘削面に順次、鋼製プレート３６を組み立て設置することにより、ランプシールドトンネル１２の外側に円周シールド発進基地２６を施工する。この際、円周シールド発進基地２６の構造部材である鋼製プレート３６は梁部材３２の端部と連結する。なお、梁部材３２はランプシールドトンネル１２内の上側と下側とに水平に設け、柱部材３４は上下の梁部材３２を鉛直に連結する態様でランプシールドトンネル１２内の中央に設ける。また、梁部材３２はランプシールドトンネル１２の横断方向に設けるとともに、それらを軸方向に延びる上下の梁部材４８（縦断方向の梁部材）に連結するように設けることが好ましい。これにより横断方向の梁部材３２を補強することができる。
【００３７】
このようにすることにより、円周シールド発進基地２６を非開削で構築できるとともに、ランプシールドトンネル１２のセグメントを従来構造（図８を参照）よりも大きく切開くことができる。これにより、ランプシールドトンネル１２の一部を円周シールド機の発進坑口４６として利用することが可能で、ランプシールドトンネル１２から張り出した部分を円周シールド発進用横坑とする従来構造（図８を参照）よりもコンパクトで省スペースな発進用横坑を実現することができる。
【００３８】
次に、図６および図７に示すように、円周シールド発進基地２６の発進坑口４６から円周シールド機を発進させてランプシールドトンネル１２および通過予定の本線シールドトンネル１０の外側周囲をドーナツ状に取り囲むように円周方向に掘進する。こうすることで、ドーナツ状の外殻シールド発進基地２８が施工される。
【００３９】
同様の手順で、円周シールド発進基地２６を使用して、外殻シールド発進基地２８から軸方向に所定距離だけ離れた位置においてドーナツ状の資機材供給基地３０を施工する。外殻シールド発進基地２８と資機材供給基地３０の間を掘削することにより複数の連絡坑４０を施工する。連絡坑４０の内周面は図示しない鋼製プレートで被覆する。
【００４０】
このようにすることで、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な地中発進基地構造１００を効率的に施工することができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る円周シールド発進用横坑によれば、非開削で円周シールド発進用横坑を構築できるとともに、ランプシールドトンネルを大きく切開くことができることから、ランプシールドトンネルの一部を円周シールド発進用横坑とすることが可能で、ランプシールドトンネルから張り出した部分を円周シールド発進用横坑とするよりも省スペースな発進横坑とすることができる。また、規模が抑制されるのでその施工コストを低減し、施工期間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明に係る円周シールド発進用横坑およびその施工方法は、円周シールド発進させるために使用される横坑として有用であり、特に、規模の増大を抑制することのできるコンパクトで合理的な円周シールド発進用横坑の構造ならびに円周シールド発進用横坑の施工方法を提供するのに適している。
【符号の説明】
【００４３】
１０  本線シールドトンネル
１２  ランプシールドトンネル
１４  分岐合流部（地中空洞）
１６  外殻シールド機
１８  外殻シールドトンネル
２０  外殻体
２２  本体覆工壁
２３Ａ，２３Ｂ  褄壁
２５Ａ，２５Ｂ  凍結壁
２６  円周シールド発進基地（円周シールド発進用横坑）
２８  外殻シールド発進基地
３０  資機材供給基地
３２，４８  梁部材
３４  柱部材
３６  鋼製プレート
３８  発進部
４０  連絡坑
４２  推進管
４４  放射凍結管
４６  発進坑口
１００  地中発進基地構造
Ｇ  地山
Ｒ  改良ゾーン
【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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