(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部分がシールド掘削機で切削可能な土留め壁を施工する土留め壁施工工程と、土留め壁の切削可能部分を切削しながらシールド掘削機を掘進させて、その土留め壁と断面が重なるようにシールドトンネルを施工するトンネル施工工程と、２つの土留め壁間を掘削する掘削工程と、その掘削部分においてシールドトンネルのセグメントを撤去するセグメント撤去工程とを有することを特徴とする地中接合構造物の構築工法。
【請求項２】
土留め壁施工工程において、切削可能な部分とそれ以外の部分との境界部の周囲を地盤改良することを特徴とする請求項１に記載の地中接合構造物の構築工法。
【請求項３】
シールドトンネルのセグメントとして、内周に桁部を有する桁内蔵型セグメントを使用し、その桁部に鉛直部材を建て込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の地中接合構造物の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルと地中構造物を接合して地下鉄駅部や道路トンネルの分・合流部などの地中接合構造物を構築する工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルと地中構造物を接合して、地下鉄駅部や道路トンネルの分・合流部などを構築する場合、従来は次のような方法が一般的であった。
【０００３】
図１に示すように、建設予定地に開削用の２つの土留め壁１・２を所定の深度まで施工し、そのそれぞれの下端近傍に止水用の地盤改良３・４を施すとともに、ここより下方に施工することになるトンネル計画路線５・６の下に、底床版の止水用の地盤改良７を施工しておく。
【０００４】
図２に示すように、トンネル計画路線５・６に沿ってシールドトンネル８・９を施工する。
【０００５】
図３に示すように、各シールドトンネル８・９を内部から支保工１０にて補強するとともに、土留め壁１・２間を地上から開削して地中構造物の施工に取り掛かる。
【０００６】
図４に示すように、土留め壁１・２とシールドトンネル８・９の接続部分において、トンネル覆工のセグメントを部分的に撤去し、支保工１０を盛り換えながら地中構造物の中床版１１を構築するとともに、地盤改良７において底床版１２を構築する。この段階で中床版１１と底床版１２は支保工１０にて支持されている。
【０００７】
図５に示すように、中床版１１と底床版１２を連結する柱構造又は壁構造１３・１４を構築する。
【０００８】
図６に示すように、支保工１０を撤去し、付帯設備を施工して地中構造物１５を完成させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術の場合、次のような問題点があった。
▲１▼  地中構造物施工時に、シールドトンネルを切り拡げのため、広範囲の地盤改良が必要である。
▲２▼  シールドトンネル近傍を掘削し、地山応力を解放する（トンネルの地盤反力がなくなる）ため、シールドトンネルの補強工が大掛かりになる。
▲３▼  トンネルの供用を先行し、接続作業を供用中に行う場合には、補強部材の組み込み空間や作業スペースの確保が困難である。
▲４▼  例えば、鉄道トンネルの場合、作業が列車運行時間時（深夜）になる、或いは道路トンネルの場合、スペース確保のため、車線規制が必要であり、交通量の比較的少ない深夜作業となる、というように、作業時間が制限され、工期も長くなり、更に作業効率も悪くなる。
【００１０】
本発明の目的は、このような問題点を解決し、地下鉄駅部や道路トンネルの分・合流部などの構築において、従来に比べ大幅な工期短縮及びコスト低減が図れるようにする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による地中接合構造物の構築工法は、土留め壁構造として、シールド掘削機のカッタにて切削可能な構造が既に提供されていることに着目し、これを開削用の土留め壁として利用するもので、一部分がシールド掘削機で切削可能な土留め壁を施工する土留め壁施工工程と、土留め壁の切削可能部分を切削しながらシールド掘削機を掘進させて、その土留め壁と断面が重なるようにシールドトンネルを施工するトンネル施工工程と、２つの土留め壁間を掘削する掘削工程と、その掘削部分においてシールドトンネルのセグメントを撤去するセグメント撤去工程とを有する。
【００１２】
土留め壁施工工程において、切削可能な部分とそれ以外の部分との境界部の周囲を止水のために地盤改良する。
【００１３】
シールドトンネルのセグメントとして、内周に桁部を有する桁内蔵型セグメントを使用し、その桁部に鉛直部材を建て込むと、シールドトンネルと供用空間との間に隔壁や柱を簡単に施工でき、作業空間の確保及び作業の安全性の確保が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて工程順に説明する。
【００１５】
＜第１実施例（地下鉄駅部の構築例）＞
図７に示すように、駅建設予定地に開削用の２つの土留め壁２１・２２を所定の深度まで（トンネルの下部まで）施工する。この場合、土留め壁２１・２２の一部分で、２本のトンネル計画路線２３・２４が土留め壁２１・２２と交差して重なり合う部分２１ａ・２２ａは、シールド掘削機で切削可能な構造とし、それ以外の部分との上下の境界部の周囲に止水用の地盤改良２５・２６を施す。この地盤改良は、シールド掘進後、シールドトンネル内からも可能である。
【００１６】
図８に示すように、トンネル計画路線２３・２４に沿ってシールド掘削機を掘進させ、つまり土留め壁２１・２２の切削可能部分２１ａ・２２ａをシールド掘削機で切削しながら掘進させて２本のシールドトンネル２７・２８を施工し、各シールドトンネル２７・２８内を支保工２９にて補強する。
【００１７】
図９に示すように、土留め壁２１・２２間を地上から開削して地中構造物の施工に取り掛かり、シールドトンネル２７・２８間を掘削しながら、支保工３０で補強したり、中床版３１を逆巻きスラブで接続しながら、底床深さまで掘削する。
【００１８】
図１０に示すように、開削した底床にコンクリート打設して底床版３２を施工した後、支保工２９・３０及びシールドトンネル２７・２８の一部のセグメントを撤去し、ホームを含めて駅施設を構築して地下鉄駅部３３を完成させる。
【００１９】
＜第２実施例（地下鉄駅部の構築例）＞
第１実施例と同様に、図１１に示すように駅建設予定地に開削用の２つの土留め壁２１・２２を所定の深度まで（トンネルの下部まで）施工する。この場合、土留め壁２１・２２の一部分で、２本のトンネル計画路線２３・２４が土留め壁２１・２２と交差して重なり合う部分２１ａ・２２ａは、シールド掘削機で切削可能な構造とし、それ以外の部分との上下の境界部の周囲に止水用の地盤改良２５・２６を施す。この地盤改良は、シールド掘進後、シールドトンネル内からも可能である。
【００２０】
図１２に示すように、トンネル計画路線２３・２４に沿ってシールド掘削機を掘進させ、つまり土留め壁２１・２２の切削可能部分２１ａ・２２ａをシールド掘削機で切削しながら掘進させて２本のシールドトンネル２７・２８を施工する。この場合、シールドトンネル２７・２８のセグメントとして、図１５に示すような上下の桁部３４・３５を有する桁内蔵型セグメントを使用して、前後の桁内蔵型セグメントの桁部を連結し、これに駅構造物の一部となる柱材（鉛直部材）３６を建て込む。
【００２１】
図１３に示すように、土留め壁２１・２２間を地上から開削して地中構造物の施工に取り掛かり、シールドトンネル２７・２８との接続部において中床版３１を逆巻きスラブ工法にて施工するとともに、シールドトンネル２７・２８間に支保工３７を施工して底床深さまで掘削する。
【００２２】
図１４に示すように、開削した底床にコンクリート打設して底床版３２を施工した後、支保工３７及びシールドトンネル２７・２８の一部のセグメントを撤去し、ホームを含めて駅施設を構築して地下鉄駅部３８を完成させる。
【００２３】
＜第３実施例（道路トンネルや換気塔や人孔等の構築例）＞
図１６に示すように、２つの土留め壁４１・４２を所定の深度まで施工する。この場合、一方の土留め壁４２の一部分で、トンネル計画路線４３が土留め壁４２と交差して重なり合う部分４２ａは、シールド掘削機で切削可能な構造とし、それ以外の部分との上下の境界部の周囲に止水用の地盤改良４４・４５を施す。この地盤改良は、シールド掘進後、シールドトンネル内からも可能である。
【００２４】
図１７に示すように、トンネル計画路線４３に沿ってシールド掘削機を掘進させ、つまり土留め壁４２の切削可能部分４２ａをシールド掘削機で切削しながら掘進させてシールドトンネル４６を施工し、その内部を支保工４７にて補強する。
【００２５】
図１８に示すように、土留め壁４１・４２間を地上から開削して地中構造物の施工に取り掛かり、支保工４８で補強して底床深さまで掘削する。
【００２６】
図１９に示すように、コンクリート打設して中床版４９及び底床版５０を施工した後、支保工を盛り換えながらシールドトンネル４６の一部のセグメントを撤去し、付帯設備を施工して地中構造物５１を完成させる。
【００２７】
＜第４実施例（換気塔等の構築例）＞
図２０に示すように、２つの土留め壁６１・６２を所定の深度まで施工する。この場合、トンネル計画路線６３が両方の土留め壁６１・６２と交差して重なり合う土留め壁下端部６１ａ・６２ａは、シールド掘削機で切削可能な構造とし、それ以外の部分との上下の境界部の周囲に止水用の地盤改良６４・６５を施す。この地盤改良は、シールド掘進後、シールドトンネル内からも可能である。
【００２８】
図２１に示すように、トンネル計画路線６３に沿ってシールド掘削機を掘進させ、つまり土留め壁６１・６２の切削可能部分６１ａ・６２ａをシールド掘削機で切削しながら掘進させてシールドトンネル６６を施工し、その内部を支保工６７にて補強する。
【００２９】
図２２に示すように、土留め壁６１・６２間を地上から開削して地中構造物の施工に取り掛かり、支保工６８で補強して所定の掘削を行う。次に、支保工を盛り換えながらシールドトンネル６６の一部のセグメントを撤去する。
【００３０】
図２３に示すように、付帯設備を施工して地中構造物７０を完成させる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果が期待される。
▲１▼  地中構造物の前後の区間を１台のシールド掘削機で連続して掘進可能であるため、当該箇所での発進工及び到達工が不要となる。
▲２▼  シールドトンネルと地中構造物の接続が容易である。
▲３▼  シールドトンネルの切り拡げのための広範囲な地盤改良が不要となる（トンネルと土留め壁の接続部の改良のみで済む）。
▲４▼  シールドトンネルの補強工が大幅に低減される。
▲５▼  上記▲１▼〜▲４▼の効果から従来に比べ大幅な工期短縮及びコスト低減が図れる。
【００３２】
また、シールドトンネルが供用中である場合、以下のような効果も期待される。
（１）地中構造物接続時において、供用空間との間に隔壁を設けることにより、鉄道、道路トンネルの場合の列車運行や道路交通、上下水道トンネルの場合の上下水の流れ等、その供用状態を遮断する必要がなくなる。
（２）作業の時間的制約がなくなることにより、作業の安全性が確保されるとともに、作業効率の向上が期待され、工期短縮及び工費低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１〜図６は地下鉄駅部を構築する場合の従来法を工程順に示す図で、図１は土留め壁と地盤改良の施工後の状態である。
【図２】シールドトンネル施工後の状態である。
【図３】シールドトンネル内の支保工施工及び土留め壁間の開削状態である。
【図４】シールドトンネルの一部セグメント撤去及び地下構造物の中床版及び底床版施工後の状態である。
【図５】柱構造又は壁構造の構築後の状態である。
【図６】地下構造物完成後の状態である。
【図７】図７〜図１０は地下鉄駅部を構築する場合の本発明工法の第１実施例を工程順に示す図で、図７は土留め壁と地盤改良の施工後の状態である。
【図８】シールドトンネル施工及びその支保工施工後の状態である。
【図９】土留め壁間の開削及び地下構造物の中床版施工後の状態である。
【図１０】地下構造物完成後の状態である。
【図１１】図１１〜図１４は地下鉄駅部を構築する場合の本発明工法の第２実施例を工程順に示す図で、図１１は土留め壁と地盤改良の施工後の状態である。
【図１２】シールドトンネル施工及びその桁内蔵型セグメントへの柱材建て込み後の状態である。
【図１３】土留め壁間の開削及び地下構造物の中床版施工後の状態である。
【図１４】地下構造物完成後の状態である。
【図１５】第２実施例において使用する桁内蔵型セグメントの斜視図である。
【図１６】図１６〜図１９は本発明工法の第３実施例を工程順に示す図で、図１６は土留め壁と地盤改良の施工後の状態である。
【図１７】シールドトンネル施工及びその支保工施工後の状態である。
【図１８】土留め壁間の開削及び地下構造物の中床版施工後の状態である。
【図１９】地下構造物完成後の状態である。
【図２０】図２０〜図２３は本発明工法の第４実施例を工程順に示す図で、図２０は土留め壁と地盤改良の施工後の状態である。
【図２１】シールドトンネル施工及びその支保工施工後の状態である。
【図２２】土留め壁間の開削及び地下構造物の中床版施工後の状態である。
【図２３】地下構造物完成後の状態である。
【符号の説明】
２１・２２    土留め壁
２１ａ・２２ａ    切削可能部分
２５・２６    地盤改良
２７・２８    シールドトンネル
３４・３５    桁部
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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