(57)【要約】【課題】特殊なシールド機などを用いることのない、安価なシールドトンネルの拡幅方法を提供する。【解決手段】セグメントを組み立ててシールドトンネルを構築した後、シールドトンネルに薬液を注入して注入部１０ａを形成し、上部セグメント５ａを撤去し、注入部１０ａを掘削して拡幅予定箇所に掘削部１５ａを形成する。その後、下部セグメント７ａを撤去し、下部拡幅セグメント１９を設置し、側部セグメント９ａ、９ｂ、９ｃを撤去し、撤去した下部セグメント７ａおよび側部セグメント９ａ、９ｂ、９ｃを拡幅予定位置に設置し、上部拡幅セグメント２５を設置し、上部セグメント５ａを拡幅予定位置に設置し、シールドトンネルの拡幅を行う。拡幅工事中のトンネルの剛性確保のため、中柱１１、下部支柱２１、上部支柱２７を設置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機によりセグメントを組み立ててシールドトンネルを構築する工程（ａ）と、
前記シールドトンネルの拡幅予定箇所を掘削する工程（ｂ）と、
前記シールドトンネルの拡幅予定箇所のセグメントを撤去する工程（ｃ）と、
撤去された前記セグメントを拡幅後の位置に設置する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とするシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、前記シールドトンネルに中柱を設置する工程を更に具備することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項３】
前記中柱の上端または／および下端から、拡幅済みまたは拡幅中のセグメント面に、トラス状に支柱を設置する工程を更に具備することを特徴とする請求項２記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、拡幅予定箇所の上部および下部に、上部拡幅セグメントおよび下部拡幅セグメントを設置する工程を更に具備することを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項５】
前記上部拡幅セグメントおよび前記下部拡幅セグメントは、板状であって、隣接するセグメントと結合するための鉤爪を有することを特徴とする請求項４記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項６】
前記下部拡幅セグメントを設置する工程において、流動物の注入により膨張可能な膨張チューブを下部拡幅セグメントの下に設置する工程を更に具備することを特徴とする請求項４または請求項５記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項７】
前記上部拡幅セグメントを拡幅後の位置に設置するための空間を、地山側に余掘りする工程を更に具備することを特徴とする請求項１ないし請求項６記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【請求項８】
拡幅断面積を隣接するリングよりも拡大させ、テーパー状のシールドトンネルを形成することを特徴とする請求項１ないし請求項７記載のシールドトンネルの拡幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの拡幅方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルの拡幅方法として、拡大シールド発信基地から、一次セグメントを解体しながら拡大シールドで切り広げる工法があった。
【０００３】
また、最近においてはシールド工法によって２本のシールドトンネルを並設した後に、それらの間をさらに矩形シールドにより掘削することでシールドトンネルを拡幅するという工法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一次セグメントを解体する方法では、解体後の一次セグメントが無駄になり、コスト的に不利である。また、特許文献１に示される工法は、特殊なシールド機や特殊なセグメントを用いることから必ずしも効率的な施工は行えず、広く一般に適用できるものではない。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、特殊なシールド機などを用いることなく、安価なシールドトンネルの拡幅方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、シールド機によりセグメントを組み立ててシールドトンネルを構築する工程（ａ）と、前記シールドトンネルの拡幅予定箇所を掘削する工程（ｂ）と、前記シールドトンネルの拡幅予定箇所のセグメントを撤去する工程（ｃ）と、撤去された前記セグメントを拡幅後の位置に設置する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とするシールドトンネルの拡幅方法である。
【０００８】
また、前記工程（ａ）と工程（ｂ）との間に、前記シールドトンネルに中柱を設置する工程を更に具備することが望ましく、前記中柱の上端または／および下端から、拡幅済みまたは拡幅中のセグメント面に、トラス状に支柱を設置する工程を更に具備することが望ましい。
【０００９】
また、前記工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、拡幅予定箇所の上部および下部に、上部拡幅セグメントおよび下部拡幅セグメントを設置する工程を更に具備することが望ましく、前記上部拡幅セグメントおよび下部拡幅セグメントは、板状であって、隣接するセグメントと結合するための鉤爪を有することが望ましく、前記下部拡幅セグメントを設置する工程において、流動物の注入により膨張可能な膨張チューブを下部拡幅セグメントの下に設置する工程をさらに具備することが望ましい。
【００１０】
また、前記上部セグメントを再設置するための空間を、地山側に余掘りする工程をさらに具備してもよく、拡幅断面積を隣接するリングよりも拡大させ、テーパー状のシールドトンネルを形成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、特殊なシールド機などを用いることなく、安価なシールドトンネル拡幅方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る、シールドトンネルの拡幅方法のフローチャート、図２（ａ）から図２（ｅ）は拡幅中のシールドトンネルの平面図、図３、図４は拡幅中のシールドトンネルの断面図で、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
はじめに、シールド掘削機によって、シールドトンネルが構築される。その後、シールドトンネルの拡幅が行われる。
図３（ａ）に示すように、このシールドトンネルは、断面円状であり、断面左側のセグメントを上部から、上部セグメント５ａ、側部セグメント９ａ、９ｂ、９ｃ、下部セグメント７ａと称し、拡幅後も移動しない残りのセグメントをまとめて、トンネル３と称する。
【００１４】
まず、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、トンネル３の側方の拡幅予定箇所に、薬液を注入し、注入部１０ａを設ける（ステップ１０１）。
【００１５】
注入する薬液としては、セメント系固化材、水ガラス系固化材、ポリマー系固化材が好ましい。
【００１６】
次に、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、トンネル３の鉛直方向に中柱１１を設ける。また、上部セグメント５ａを撤去し、一時的に保管する。上部セグメント５ａを撤去した部分より、注入部１０ａを掘削し、掘削部１５ａを設ける（ステップ１０２）。
【００１７】
中柱１１は、鉛直方向の土圧や水圧に対抗するために設けられ、ジャッキ１３を設けることが好ましい。
【００１８】
次に、図３（ｃ）に示すように、下部セグメント７ａを撤去し、一時的に別の場所に保管する。下部セグメント７ａを撤去した箇所の、地山側に膨張チューブ１７を設置し、その上に下部拡幅セグメント１９を設置する（ステップ１０３）。
【００１９】
膨張チューブ１７は、シールドトンネル内部よりモルタルや水などの流動物を注入することで膨張し、下部拡幅セグメント１９をシールドトンネル内部に向けて押し上げる圧力を生じる。下部拡幅セグメント１９の位置あわせのために設けられる。
【００２０】
図５は、下部拡幅セグメント１９を示す図で、平板状のセグメント部３３に加えて、鉤爪部３１を持つ。鉤爪部３１により、下部拡幅セグメント１９は、隣接するトンネル３のセグメントに係合される。
【００２１】
拡幅予定幅の長さによっては、下部拡幅セグメント１９を複数個設けてもよい。
【００２２】
次に、図３（ｄ）に示すように、下部拡幅セグメント１９に隣接して、下部セグメント７ａを再設置し、側部セグメント９ａ、９ｂ、９ｃを撤去して、拡幅予定箇所に再設置する。また、側部セグメント９ｂ付近に、下部支柱２１を設置する（ステップ１０４）。
【００２３】
下部支柱２１は、再設置後の側部セグメント９ａ、９ｂ、９ｃがトンネル内側に倒れないように設けられ、ジャッキ２３を有することが好ましい。
【００２４】
次に、図３（ｅ）に示すように、上部拡幅セグメント２５を設置する（ステップ１０５）。
【００２５】
上部拡幅セグメント２５は、下部拡幅セグメント１９と同様に鉤爪部３１を有し、上部からトンネル内側に倒れないように、鉤爪部３１によって、隣接するトンネル３のセグメントに係合される。
【００２６】
次に、図２（ｃ）、図３（ｆ）に示すように、保管していた上部セグメント５ａを、上部拡幅セグメント２５と、側部セグメント９ａの間である拡幅予定箇所に設置する。その後、上部支柱２７を設置する（ステップ１０６）。
【００２７】
上部セグメント５ａを設置するため、掘削部１５ａを切り広げ、上部セグメント５ａをいったん地山側に押し出した後、トンネル内側に引き戻すように設置することが好ましい。また、掘削部１５ａを掘削する際に、予め、上部セグメント５ａを設置するためのスペースを余掘りしておくことが好ましい。このことは、上部セグメント５ｂを設置するステップ１１２においても同様である。
【００２８】
上部支柱２７にもジャッキ２９を有することが好ましい。
【００２９】
ステップ１０１〜１０６にて、最初の１スパン分の拡幅が終了し、続いて、ステップ１０７〜１１２にて、この拡幅済みの部分に隣接する部分の拡幅を開始する。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、トンネル３の側方の拡幅予定箇所に、薬液を注入し、注入部１０ｂを設ける。地山の状況を目視し、必要に応じて、トンネル軸方向の薬液注入を行えばよい（ステップ１０７）。
【００３１】
次に、図２（ｄ）、図４（ｂ）に示すように、トンネル３の断面縦方向に中柱１１を設ける。ステップ１０１〜１０６にて拡幅した部分より、注入部１０ｂを掘削し、掘削部１５ｂを設ける（ステップ１０８）。
【００３２】
次に、図４（ｃ）に示すように、下部セグメント７ｂを撤去し、一時的に別の場所に保管する。下部セグメント７ｂを撤去した箇所の、地山側に膨張チューブ１７を設置し、その上に下部拡幅セグメント１９を設置する（ステップ１０９）。
【００３３】
次に、図４（ｄ）に示すように、下部拡幅セグメント１９に隣接して、下部セグメント７ｂを再設置し、側部セグメント９ｄ、９ｅ、９ｆを撤去して、拡幅予定箇所に再設置する。また、側部セグメント９ｅ付近に、下部支柱２１を設置する（ステップ１１０）。
【００３４】
次に、図４（ｅ）に示すように、上部セグメント５ｂを撤去し、上部拡幅セグメント２５を設置する（ステップ１１１）。
【００３５】
次に、図２（ｅ）、図４（ｆ）に示すように、一時保管されていた上部セグメント５ｂを、上部拡幅セグメント２５と、側部セグメント９ｄの間である拡幅予定箇所に設置する。その後、上部支柱２７を設置する（ステップ１１２）。
【００３６】
その後、シールドトンネルの拡幅すべき区間まで拡幅が終了するまで、ステップ１０７〜１１２を繰り返す。
【００３７】
本実施の形態によれば、任意の区間において、任意の拡幅幅でシールドトンネルを拡幅可能である。また、従来の方法では解体されていた上部セグメント５、側部セグメント９および下部セグメント７を再利用できるので、コストの削減が可能である。
【００３８】
さらに、本実施の形態によれば、特殊な施工機械、特殊なセグメントを使用しないため、コストの削減が可能である。
【００３９】
さらに、本実施の形態によれば、トンネルの拡幅方向を選択する自由度が高い、地山の安定性を図りやすい、施工後の沈下対策をしやすい、セグメントの位置決めを行いやすい、といった特徴を持つ。
【００４０】
次に第２の実施の形態について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る、シールドトンネルの拡幅方法により拡幅されたシールドトンネルの平面図である。本実施の形態では、１スパンごとに、拡幅幅を変更し、テーパー部３５を形成する。テーパー部３５は、高速道路のランプや非常駐車帯への入り口または出口として用いることができる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るシールドトンネルの拡幅方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態に係る拡幅方法を示すフローチャート
【図２（ａ）】ステップ１０１におけるシールドトンネルの平面図
【図２（ｂ）】ステップ１０２におけるシールドトンネルの平面図
【図２（ｃ）】ステップ１０６におけるシールドトンネルの平面図
【図２（ｄ）】ステップ１０８におけるシールドトンネルの平面図
【図２（ｅ）】ステップ１１２におけるシールドトンネルの平面図
【図３】ステップ１０１〜１０６におけるシールドトンネルのＡ−Ａ断面図
【図４】ステップ１０７〜１１２におけるシールドトンネルのＢ−Ｂ断面図
【図５】下部拡幅セグメントを示す図
【図６】第２の実施の形態に係る拡幅方法により拡幅されたシールドトンネルの平面図
【符号の説明】
【００４３】
３………トンネル
５………上部セグメント
７………下部セグメント
９………側部セグメント
１０………注入部
１１………中柱
１３………ジャッキ
１５………掘削部
１７………膨張チューブ
１９………下部拡幅セグメント
２１………下部支柱
２３………ジャッキ
２５………上部拡幅セグメント
２７………上部支柱
２９………ジャッキ
３１………鉤爪部
３３………セグメント部
３５………テーパー部
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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【図２（ｅ）】
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【図３】
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【図４】
2009068276.tif 000010
【図５】
2009068276.tif 000011
【図６】
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