(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を開けて掘削した複数のトンネル間を接続して構築するトンネルの分合流部の構築方法であって、
掘削可能なセグメントを複数のトンネルが対向する側面に配置して前記トンネルを構築し、
前記トンネルの坑内から前記分合流部を構成する鉛直方向支持部材を補強材を兼ねて構築し、
路上部のランプ出入口に構築したＵ字擁壁部の一方から矩形シールドを前記トンネル間に向けて掘進し、
前記矩形シールドによって前記トンネル間を掘削すると同時に前記トンネルの掘削可能なセグメントを掘削し、
前記矩形シールドを前記トンネルと並進した後に路上部の他のＵ字擁壁部へ向けて掘進し、
分合流部の掘削後、一方のトンネルのセグメントと補強材を取り外し、
分合流部と一方のトンネルのセグメントとの一体化を行う、
トンネルの分合流部の構築方法。
【請求項２】
間隔を開けて掘削した複数のトンネル間を接続して構築するトンネルの分合流部の構築方法であって、
路上部のランプ出入口を結ぶ途上に立坑を構築し、
前記立坑に接続する分合流部トンネルを構築し、
前記分合流部トンネルから矩形シールドを路上部のランプ出入口に構築したＵ字擁壁部の一方へ向けて掘進するとともに、シールドを水平掘進して該分合流部トンネルを前記トンネルとランプ部とに分岐し、
前記ランプ部の掘削後、前記矩形シールドを前記立坑に再投入し、
前記矩形シールドを路上部の他方のＵ字擁壁部へ向けて掘進して行う、
トンネルの分合流部の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの分合流部の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路トンネルや地下鉄等のトンネルをシールド工法で構築する場合において、これらのトンネルと出入口分合流部との接続方法は、路上から開削した開削分合流部にシールドトンネルを接続する開削工法が主流である。
近年では、２本のトンネルの通過部分の外側を、止水と山留めを目的とした連続地中壁を施工しておき、シールド通過後に２本のシールドトンネル間を掘削し、連結部のセグメントを解体し、ランプ構造物を構築する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の方法は、いずれも路面の専有面積が幅、長さともに広範囲になると同時に工事期間の間、路面の使用が広範囲にわたって制限されるため、交通渋滞のネックや工事公害の元となっている。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、開削部を極力縮小して路面の専有面積を最小限にしたトンネルの分合流部の構築方法を提供することを目的とする。
また本発明は、工期短縮とコストダウンを図ったトンネルの分合流部の構築方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【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分合流部の構築方法は、間隔を開けて掘削した複数のトンネル間を接続して構築するトンネルの分合流部の構築方法であって、掘削可能なセグメントを複数のトンネルが対向する側面に配置して前記トンネルを構築し、前記トンネルの坑内から前記分合流部を構成する鉛直方向支持部材を補強材を兼ねて構築し、路上部のランプ出入口に構築したＵ字擁壁部の一方から矩形シールドを前記トンネル間に向けて掘進し、前記矩形シールドによって前記トンネル間を掘削すると同時に前記トンネルの掘削可能なセグメントを掘削し、前記矩形シールドを前記トンネルと並進した後に路上部の他のＵ字擁壁部へ向けて掘進し、分合流部の掘削後、一方のトンネルのセグメントと補強材を取り外し、分合流部と一方のトンネルのセグメントとの一体化を行うものである。
【０００６】
また、本発明のトンネルの分合流部の構築方法は、間隔を開けて掘削した複数のトンネル間を接続して構築するトンネルの分合流部の構築方法であって、路上部のランプ出入口を結ぶ途上に立坑を構築し、前記立坑に接続する分合流部トンネルを構築し、前記分合流部トンネルから矩形シールドを路上部のランプ出入口に構築したＵ字擁壁部の一方へ向けて掘進するとともに、シールドを水平掘進して該分合流部トンネルを前記トンネルとランプ部とに分岐し、前記ランプ部の掘削後、前記矩形シールドを前記立坑に再投入し、前記矩形シールドを路上部の他方のＵ字擁壁部へ向けて掘進して行うものである。
【０００７】
【本発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明に係る一実施の形態について説明する。
【０００８】
＜イ＞トンネル
トンネルは、道路トンネルや地下鉄等のトンネルである。
以下、本例では、間隔を開けて構築した二つの道路トンネル１０Ａ、１０Ｂについて説明するが、道路トンネルは三つでもよい。
二つの道路トンネル１０Ａ、１０Ｂを道路トンネル１０で総称する。
図３に示すように道路トンネル１０は上り線（道路トンネル１０Ａ）と下り線（道路トンネル１０Ｂ）を平行して配置し、これら道路トンネル１０は、例えば公知のシールドで掘削し、セグメント１１Ａ、１１Ｂを組み立てて構築する（説明の便宜上、上り線に関する部材に符号Ａを付加し、下り線に関する部材に符号Ｂを付加して区別する）。
道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの路面下には、例えば換気ダクト１４Ａ、１４Ｂを設ける。
本発明は、二つの道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの間を矩形シールド２３で掘削できるように、道路トンネル１０Ａと１０Ｂが互いに対向する側面に掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを配置しておく。
【０００９】
掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂは、例えば掘削可能なコンクリートや改良土等の複合材料からなり、補強セグメント１３Ａ、１３Ｂに改良土等を予め一体化して製作しておく。
または、現場で補強セグメント１３Ａ、１３Ｂを設置しながら改良土等を充填するようにしてもよい。
【００１０】
＜ロ＞分合流部
分合流部２０は、分合流部トンネル２１とランプ部２２とからなる。
図２及び図３には、上り線（道路トンネル１０Ａ）についてランプ部２２を示し、下り線のランプ部を省略している。
入口ランプ３１及び出口ランプ３２は、Ｕ字開削して構築したＵ字擁壁部３０からなる。
Ｕ字擁壁部３０を構築して施工するものであるから、路上部３３で工事基地として占用するのは、Ｕ字開削部のみであり、従来のように幅、長さともに広範囲になることはない。
入口ランプ３１からランプ部２２を通って自動車(図３で矢印で示す)が進入し、分合流部トンネル２１で上り線１０Ａに合流する。
また、上り線１０Ａを進行している自動車が、分合流部トンネル２１でランプ部２２を通ってランプ出口３２から路上３３へ抜ける。
本発明は、二つの道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの間を矩形シールド２３で掘削すると同時に前記した掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを掘削し、補強セグメント１３Ａを取り外し、接続工５０を行って上り線１０Ａのランプ部２２を構築する(図１参照)。
【００１１】
次に、図２、図４乃至図７を参照して道路トンネルの分合流部の構築方法について説明する。
【００１２】
＜イ＞道路トンネルの構築（図４）
公知のシールドで道路トンネル１０Ａと道路トンネル１０Ｂを、互いに所定の間隔を開けて平行に掘削し、上り線と下り線を構築する。
ここで所定の間隔とは、後述するランプ部２２を構築することのできる間隔である。
二つの道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの間を矩形シールド２３で掘削できるように道路トンネル１０Ａ、１０Ｂが互いに対向する側面に掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを配置しておく。
前記したように掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂは、掘削可能なコンクリートや改良土等の複合材料からなる。
そして道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの坑内に補強セグメント１３Ａ、１３Ｂと改良土等を一体化した掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを構築する。
この方法として、補強セグメント１３Ａ、１３Ｂに改良土を予め一体化してセグメント１２Ａ、１２Ｂを製作しておいてこれを現場で配置してもよいし、あるいは現場で補強セグメント１３Ａ、１３Ｂを構築しながら改良土を充填してセグメント１２Ａ、１２Ｂを配置するようにしてもよい。
なお、補強セグメント１３Ａ、１３Ｂは後述する分合流部２０を構築する際の補強材の役目をもつ。
【００１３】
また、路上３３のランプ入口３１及びランプ出口３２にＵ字擁壁部３０を構築する。
Ｕ字擁壁部３０は、プレキャスト版または現場施工のどちらでもよい。プレキャスト版で施工する場合は、工期短縮につながる。
構築した一方のＵ字擁壁部３０からランプ部２２を掘削するとき、ランプ部２２の掘削と並行して、または掘削前に他方のＵ字擁壁部３０をランプ部２２の掘削完了までに構築する。
Ｕ字擁壁部３０の構築で開削されるのは、Ｕ字開削部のみであり、開削範囲は出入ランプ開業後と何ら変わることなく、路上部３３で工事基地として占用する面積は最小限である。
【００１４】
＜ロ＞矩形シールドによるランプ部の掘削（図２、図５）
Ｕ字擁壁部３０を構築した出口ランプ３２から矩形シールド２３を道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの間に向けて掘進し、ランプ部２２を掘削する。
矩形シールド２３は、Ｕ字擁壁部３０からの斜め低土被り発進のため、開削区間が小規模となる利点がある。
矩形シールド２３が道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの間に到達すると、矩形シールド２３は道路トンネル１０Ａ、１０Ｂ間を掘削すると同時に掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを掘削する。
そのまま掘削し、図５の状態に至る。
その後、矩形シールド２３の向きを道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの向きと一致するように水平状態にする。
【００１５】
＜ハ＞矩形シールドによる分合流部トンネルの掘削（図２、図５）
水平状態となった矩形シールド２３を、そのまま所定距離を水平掘進する。
ここで所定距離とは、図２及び図３に示す分合流部トンネル２１の長さと一致する距離である。
このようにして矩形シールド２３が道路トンネル１０Ａ、１０Ｂ間を掘削すると同時に掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを掘削しながら水平掘進し、分合流部トンネル２１を掘削する。
掘削後、分合流部２０の底版２０１、天井部２０２、側壁(鉛直方向支持部材)２０３等の構造物を道路トンネル１０Ａ、１０Ｂの坑内に跨って構築しておく(図６参照)。
側壁２０３及び補強セグメント１３Ａ、１３Ｂが道路トンネル１０の補強を兼ねており、矩形シールド２３が掘削可能なセグメント１２Ａ、１２Ｂを掘削しても問題はなく、道路トンネル１０を暫定開業しながら分合流部２０の施工が可能である。
後述する接続工５０を施工する前に、道路トンネル１０と分合流部２０の接続部周辺の地盤に必要に応じて地盤改良４０を行っておく。
地盤改良４０は、例えば注入管４１からモルタルなどの地盤改良剤を注入して行う(図５参照)。
または、置換工法や凍結工法によって地盤改良を行ってもよい。
【００１６】
＜ニ＞矩形シールドによるランプ部の掘削（図２）
分合流部トンネル２１の掘削後、矩形シールド２３の向きをランプ入口３１のＵ字擁壁部３０へ向ける。
再び、矩形シールド２３を路上部３３のランプ入口３１のＵ字擁壁部３０へ向けて掘進する(図２参照)。
矩形シールド２３によってランプ部２２を掘削し、ランプ入口３１のＵ字擁壁部３０へ連絡する。
本例では、矩形シールド２３がランプ出口３２から発進し、入口ランプ３１まで掘進したが、逆に入口ランプ３１から発進し、ランプ出口３２まで掘進してもよい。
【００１７】
＜ホ＞道路トンネルと分合流部の接続工（図６、図７）
道路トンネル１０Ａと分合流部２０の接続工５０は、道路トンネル１０Ａのセグメント補強工５１と分合流部補強工５２とからなる。
セグメント補強工５１は、図６に示すように先ず道路トンネル１０Ａのセグメント１１Ａを巻き込み、コンクリートなどを打設して行う。
分合流部補強工５２は、図７に示すように側壁（鉛直方向支持部材）２０３を残して、底版２０１及び天版２０２を巻き込み、コンクリートなどを打設して行う。
これによって、セグメント補強工５１と分合流部補強工５２のコンクリートが一体化し、道路トンネル１０Ａと分合流部２０を接続する接続工５０が施工される。
コンクリートの養生後、補強セグメント１３Ａと側壁（鉛直方向支持部材）２０３を取り外し、道路トンネル１０Ａと分合流部２０を連絡させて分合流部２０の構築が完了する。
本発明では、矩形シールド２３がランプ出入口（３１、３２）から掘削し、道路トンネル１０Ａ、１０Ｂ間を掘削して、分合流部トンネル２１を掘削し、再びランプ出入口（３１、３２）まで掘削するので、分合流部２０を非開削工法で、１台の矩形シールドで連続して構築することができる。
なお、本発明は、これまで道路トンネル１０について説明したが、地下鉄が地上の鉄道と相互乗り入れするような場合の鉄道トンネルについても適用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態２】
以上は、矩形シールド２３が一方のランプ部２２から掘削し、分合流部トンネル２１を掘削し、再び他方のランプ部２２まで掘削して道路トンネル１０の分合流部２０を構築する方法について説明したが、本実施の形態で説明するように分合流部トンネル２１から夫々ランプ部２２を構築するようにしてもよい(図８参照)。
【００１９】
路上部３３のランプ入口３１とランプ出口３２を結ぶ途上に立坑３５を構築し、この立坑３５から、例えば分合流部トンネル２１の幅を掘削するに十分なシールド２６を水平掘進させ、分合流部トンネル２１を掘削する。
分合流部トンネル２１を構築したら、ランプ部２２を掘削する矩形シールド２５と道路トンネル１０を掘削するシールド２７とに分離する。
矩形シールド２５を路上部３３のランプ出口３２に構築したＵ字擁壁部３０へ向けて掘進するとともに、シールド２７を水平掘進して分合流部トンネル２１を道路トンネル１０とランプ部２２とに分岐する。
矩形シールド２５によってランプ部２２を掘削し、ランプ出口３２のＵ字擁壁部３０へ連絡する。
矩形シールド２５をＵ字擁壁部３０の開削部で解体し、立坑３５へ再投入し、組立後、矩形シールド２５を路上部３３のランプ入口３１のＵ字擁壁部３０へ向けて掘進して行う。
なお、道路トンネル１０を掘削するシールド２７は、反対側から掘進してくるシールド２８と地中接合する。または所定の立坑に到達する。
本例も１台の矩形シールド２５を転用しながら、ランプ部２２を掘削し、分合流部２０を構築する。
また、本例も道路トンネル１０に限らず、地下鉄が地上の鉄道と相互乗り入れするような場合の鉄道トンネルについても適用することができる。
【００２０】
【本発明の効果】
本発明は、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＞分合流部の掘削は、Ｕ字擁壁部からの斜め低土被り発進または到達のため、開削区間が小規模であり、分合流部構築に関し占用する路上部の工事基地は、Ｕ字開削部だけの狭い範囲を使用するだけである。
したがって、交通渋滞のネックとなることが少なく、また工事公害を大幅に減少させることができる。
＜ロ＞トンネル坑内に分合流部構造物と補強セグメントを構築しているため、トンネルを暫定開業しながら分合流部の構築が可能であり、工期短縮とコストダウン、及び交通渋滞の緩和につながる。
＜ハ＞矩形シールドの転用が可能であるため、出入分合流部を非開削工法で、しかも１台の矩形シールドで連続して分合流部を構築することができる。このため、シールドに要する費用を削減することができる。
＜ニ＞ランプ部施工において、開削区間が短いため、地下埋設物の移設等施工の支障となることが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】道路トンネルと分合流部の関係を示す説明図。
【図２】道路トンネルと分合流部の構築概要図。
【図３】道路トンネルと分合流部の関係を示す説明図。
【図４】分合流部の施工手順を示す説明図。
【図５】分合流部の施工手順を示す説明図。
【図６】分合流部の施工手順を示す説明図。
【図７】分合流部の施工手順を示す説明図。
【図８】分合流部の他の構築方法を示す説明図。
【符号の説明】
１０・・・道路トンネル
１２・・・掘削可能セグメント
１３・・・補強セグメント
２０・・・分合流部
２１・・・分合流部トンネル
２２・・・ランプ部
２０３・・側壁（鉛直方向支持部材）
２３・・・矩形シールド
３０・・・Ｕ字擁壁部
３１・・・入口ランプ
３２・・・出口ランプ
３３・・・路上
【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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