JP2000220400A

JP2000220400A - 地下構造物の構築工法

Info

Publication number: JP2000220400A
Application number: JP11022277A
Authority: JP
Inventors: 正 ▼吉▲川; Tadashi Yoshikawa; Takashi Mitsui; 隆三井; Koichi Tanaka; 耕一田中; Masahiro Fukuda; 昌弘福田; Izuru Kuronuma; 出黒沼; Takeshi Kadota; 健門田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】単線トンネルのような小規模なものから地下
鉄の駅舎のような大規模なものまで、きわめて効率的に
かつ安全に地下構造物を構築できる地下構造物の構築工
法を提供する。【解決手段】単体トンネルａ₁〜ａ₅を互いに接触さ
せながら掘進して地下鉄の駅舎などの大規模な地下構造
物を構築する。その際、単体トンネルａ₁〜ａ₅を複数
の鋼殻１３でそれぞれ覆工し、その後、鋼殻１３の内側
に地下構造物Ａの一階床版部１、一階および二階の側壁
部２、頂版部３、そして二階床版部４をＲＣ構造で構築
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の小断面の
シールドトンネルを互いに隣接して掘進することによ
り、電車や車が通るトンネルとして利用される他に下水
道や通信ケーブル等を通す共同こう、さらには地下鉄の
駅舎などとしても利用される地下構造物をきわめて効率
的に構築するための地下構造物の構築工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都心部のトンネル構造物としては、電車
や車が通るトンネルとして利用される他に、下水道や通
信ケーブル等を通す共同こうなどがあるが、近年これら
のトンネル構造物はシールド工法で構築されることが多
い。

【０００３】ところで、シールド工法はシールド機（図
省略）で円形空洞のトンネルを掘進し、同時にシールド
機のテール部でセグメント等でトンネルの内周を覆工し
て円形中空断面のトンネル構造物を構築するものであ
る。

【０００４】また最近では、例えば図１２（ａ）に図示
するように、一台のシールド機で電車や車を２車線通せ
るような大口径のトンネルの掘進を可能にした大口径シ
ールド工法、さらには２枚の切り羽を有する一台のシー
ルド機で、図１２（ｂ）に図示するように２本の円形ト
ンネルを組み合わせた形状に掘進する多円形シールド工
法も実用化されつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、大口径シール
ド工法は、形状的にトンネル空間が大きい割りには利用
されない無駄な空間が多いだけでなく、掘削土量が大量
に発生しその処理などのために工事費が大幅に嵩む等の
課題があった。

【０００６】また、まゆ型シールド工法は、掘削土量は
かなり低減できるものの、セグメントの形状が複雑化す
る等の理由により地下構造物としての力学的な安定性に
欠ける等の課題があった。

【０００７】さらに、いずれのシールド工法によって
も、地下鉄の駅舎などのようなきわめて大規模な地下構
造物の施工はきわめて困難で、この種の地下構造物は地
上から行う開削工法で行わざるをえないものであった。

【０００８】この発明は、以上の課題を解決するために
なされたもので、単線トンネルのような小規模なものか
ら地下鉄の駅舎のような大規模なものまで、きわめて効
率的にかつ安全に地下構造物を構築できる地下構造物の
構築工法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、この発明に係る地下構造物の構築工法は、単体ト
ンネルを複数、互いに接触させながら掘進して任意大断
面の地下構造物を構築する。

【００１０】請求項２記載の地下構造物の構築工法は、
請求項１において、単体トンネルを複数の鋼殻でそれぞ
れ覆工し、次にこの鋼殻の内側に地下構造物の本体構造
をコンクリート構造、ＲＣ構造またはＳＲＣ構造によっ
て構築する。

【００１１】請求項３記載の地下構造物の構築工法は、
請求項２おいて、鋼殻を本体構造の一部とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１は、地
下鉄の駅舎として構築された地下構造物の一例を示し、
地下構造物Ａは一階床版部１、その両側に一階および二
階の側壁部２、この両側の側壁部２，２の上端部間と中
間部間に頂版部３と二階床版部４、そして一階床版部１
と二階床版部４間、二階床版部４と頂版部３間に複数の
柱５をそれぞれ配置し、横に偏平な断面略矩形状に構築
されている。

【００１３】また、地下構造物Ａは二階床版部４によっ
て１階部分と２階部分とに分けられ、さらに一階部分は
所定間隔に配置された複数の柱５によって中央部分の空
間ａとその両側部分の空間ｂに分けられている。

【００１４】そして、二階部分は、例えば駅のターミナ
ル等として利用され、一階中央部分の空間ａは、例えば
プラットホーム等として、その両側部分の空間ｂは電車
が通る軌道としてそれぞれ利用されている。

【００１５】一階床版部１、一階および二階の側壁部
２、頂版部３、二階床版部４および柱５はいずれも、鉄
筋コンクリート（以下「ＲＣ」という）構造または鉄骨
鉄筋コンクリート（以下「ＳＲＣ」という）構造などに
よって構築されている。

【００１６】符号Ｂは共同こうとして構築された地下構
造物で、床版部６、側壁部７、頂版部８、さらに床版部
６と頂版部８間に間仕切り壁９を配置し、地下構造物Ａ
と同様にＲＣ構造またはＳＲＣ構造などによって断面略
矩形状に構築されている。

【００１７】このような構成において、次に地下構造物
ＡとＢの構築工法を図２〜図９に基いて説明する。最初に、シールド機の発進・到達基地として使用す
る立坑１０と１１をそれぞれ在来工法によって構築する
（図２（ａ））。

【００１８】次に、この立坑１０と立坑１１間に複数の
単体シールドトンネル（以下「単体トンネル」いう）ａ
₁〜ａ₅をシールド機１２によって接触させながら順に
掘進し、同時にシールド機１２のテール部において単体
トンネルａ₁〜ａ₅の内周を、例えば図５に図示するよ
うな複数の鋼殻１３によってそれぞれ覆工する（図２
（ａ）〜（ｅ））。

【００１９】詳しくは、最初に立坑１０内にシールド機
１２を設置する。そして、シールド機１２で立坑１０か
ら立坑１１に向かって単体トンネルａ₁を掘進し、同時
にシールド機１２のテール部において単体トンネルａ₁
の内周を複数の鋼殻１３によって覆工する（図２
（ａ））。

【００２０】シールド機１２が立坑１１に到達し、
立坑１０から立坑１１まで単体トンネルａ₁を掘進でき
たら、立坑１１内でシールド機１２の向きを立坑１０側
に変え、今度は立坑１１から立坑１０に向かって単体ト
ンネルａ₂を単体トンネルａ₁に接触させながら掘進
し、同時に単体トンネルａ₂の内周を複数の鋼殻１３で
覆工する（図２（ｂ））。

【００２１】こうして、立坑１０と立坑１１間に複数の
単体トンネルａ₁〜ａ₅を上下・左右に接触させながら
順に掘進する（図２（ａ）〜（ｅ））。その際、隣接す
る単体トンネルａ₁〜ａ₅どうしは、後施工シールドの
影響低減あるいは内部の大断面の躯体構築時の土圧・水
圧に抵抗するために単体トンネルの鋼殻相互を強固に連
結する。

【００２２】その方法としては、例えば図６〜図８に図
示するように、先行の単体トンネルａのコーナ部に設置
した鋼殻１３に連結部材１４を単体トンネルａの軸方向
に連続して突設する一方、後行の単体トンネルａのコー
ナ部に設置した鋼殻１３に連結部材１４を係合可能な係
合溝部１５を単体トンネルａの軸方向に連続して設け
る。

【００２３】そして、後行の単体トンネルａの掘進と同
時に連結部材１４と係合溝部１５を係合して接触する単
体トンネルａどうしを強固に連結する方法などがある。
連結部材１４としては、例えば図９（ａ）に図示するよ
うな断面略Ｈ形状をなすものの他に、図９（ｂ），
（ｃ）に図示するような断面形状の形鋼を使用するもの
とし、いずれのタイプのものも上下両端のフランジ部１
４ａを鋼殻１３の係合溝部１５に係合して単体トンネル
ａどうしを連結する。

【００２４】また、フランジ部１４ａの裏側にゴムや樹
脂などからなるシール材１６を取り付けて係合溝部１５
から単体トンネルａ内に地下水が漏れるのを防止するも
のとする。こうして、立坑１０と立坑１１間に複数の単体トン
ネルａ₁〜ａ₅を掘進したら、隣接する単体トンネルａ
₁〜ａ₅どうしを複数の連結鋼材１７でさらに強固に連
結する（図３，４）。

【００２５】また、単体トンネルａ₁とａ₂間、単体ト
ンネルａ₂とａ₄間、単体トンネルａ₃とａ₄間、単体
トンネルａ₁とａ₃間の各間隙に対して止水工１８を行
う（図３，４）。次に、上下単体トンネルａ₁とａ₃間、単体トンネ
ルａ₂とａ₄間、および左右単体トンネルａ₁とａ₂、
単体トンネルａ₃とａ₄間をそれぞれ仕切る鋼殻１３の
スキンプレート１３ｄをそれぞれ撤去する（図１０参
照）。

【００２６】この部分のスキンプレート１３ｄを撤去す
ることにより、上下単体トンネルａ ₁とａ₃間、ａ₂と
ａ₄間、および左右単体トンネルａ₁とａ₂、ａ₃とａ
₄間には、図１０に図示するように鋼殻１３の主桁１３
ａと縦リブ１３ｂと継手板が格子状に露出し、単体トン
ネルａ₁〜ａ₅は空間的に連通している。

【００２７】また、単体トンネルａ₁〜ａ₅の地山側は
複数の鋼殻１３からなる鋼壁で全周にわたって完全に覆
工されている。次に、地山側の鋼殻１３を仮設材として利用し、そ
の内側に必要量の補強鉄筋を配筋し、さらに必要に応じ
て補強鋼材を設置し、その後からコンクリートを打設す
る等して地下構造物Ａの本体構造、すなわち一階床版部
１、一階および二階の側壁部２、頂版部３をそれぞれコ
ンクリート構造、ＲＣ構造またはＳＲＣ構造によって一
体的に構築する。

【００２８】また、二階床版部４は主桁１３ａ、縦リブ
１３ｂおよび継手板１３ｃを補強鋼材とするＳＲＣ構造
で構築する。さらに、柱５もＲＣ構造またはＳＲＣ構造
によって構築する。

【００２９】この場合の施工順序であるが、最初に一階
床版部１と一階の側壁部２を構築し、次に二階床版部４
と一階の柱５を構築し、そして最後に二階の側壁部２、
頂版部３、そして二階の柱５を構築する。

【００３０】なお、鋼殻１３を本体構造（躯体の一部）
として利用し、その内側にコンクリート構造、ＲＣ構造
またはＳＲＣ構造の二次覆工を行うことによっても一階
床版部１、一階および二階の側壁部２さらに頂版部３を
構築することができる。

【００３１】この場合には、鋼殻１３の内側にシャコネ
クター等のせん断補強筋を多数突設して後から打設され
るコンクリートとの完全一体化を図るものとする。ま
た、施工中、単体トンネルａ₁〜ａ₅のそれぞれに支保
工として鋼材などからなる仮設柱１９を設置するが、左
右単体トンネルａ₁とａ₂、単体トンネルａ ₃とａ₄間
の主桁１３ａを支保工として利用できる。こうして、一階床版部１、一階および二階の側壁部
２、頂版部３、二階床版部４、そして柱５の全ての施工
が完了したら、左右単体トンネルａ₁とａ₂、ａ ₃とａ
₄間の主桁１３ａと仮設柱１９を撤去する。

【００３２】なお、地下構造物Ｂの床版部６、側壁部
７、頂版部８および間仕切り壁９も地下構造物Ａと同様
に、単体トンネルａ₅の鋼殻１３の内側にコンクリート
構造、ＲＣ構造またはＳＲＣ構造などによって構築す
る。

【００３３】ここで、単体トンネルａ、ａ₁〜ａ₅は一
台のシールド機１２で掘進できる規模の小断面のシール
ドトンネルをいい、またここで使用されるシールド機１
２は正面視して矩形状をなし、かつ切り羽側に回転式ま
たは揺動式の面板を有し、単体トンネルａ₁〜ａ₅を矩
形断面形に掘進できるマシンである。

【００３４】さらに、鋼殻１３は在来の鋼製セグメント
に類似するもので、図５に図示するように、複数の主桁
１３ａを単体トンネルａの周方向に平行に設置し、この
隣接する主桁１３ａ，１３ａ間に複数の縦リブ１３ｂを
所定間隔に設置し、かつ主桁１３ａの両端部に継手板１
３ｃをそれぞれ設置し、さらにこれらの部材からなる骨
組の地山側にスキンプレート１３ｄを取り付けて単体ト
ンネルａの周方向に細長い矩形板状に形成されている。

【００３５】主桁１３ａと継手板１３ｃはいずれも、必
要な梁成（高さ）と厚さを有して帯板状に形成され、特
に主桁１３ａは、単体トンネルａの掘進時は単体トンネ
ルａの断面力（周囲からの土圧や水圧などによる応力）
に曲げ材として抵抗し、地下構造物ＡにおいてはＲＣ構
造の引張鉄筋または圧縮鉄筋に相当する部材として設計
されている。

【００３６】また、縦リブ１３ｂと継手板１３ｃは、単
体トンネルａの断面力に対し充分な強度を有し、かつシ
ールド機１２の推進力を得る反力受けとしても充分な強
度を有するように充分な厚さと梁成を有して形成されて
いる。

【００３７】こうして形成された鋼殻１３は、単体トン
ネルａの周方向と軸方向に互いに隣接させて設置すると
ともに、単体トンネルａの周方向と軸方向に隣接する鋼
殻１３どうしをそれぞれ連結する。

【００３８】その際、単体トンネルａの周方向に隣接す
る鋼殻１３どうしは、双方の主桁１３ａどうしまたは継
手板１３ｃどうし、あるいはその両部材どうしを高力ボ
ルト接合することにより接合する。

【００３９】また、単体トンネルａの軸方向に隣接する
鋼殻１３どうしは、双方の主桁１３ａどうしを高力ボル
ト接合することにより接合する。なお、単体トンネルａ
の内周を覆工する覆工材としては、図示するような鋼殻
１３の他に、在来の鋼製セグメントやコンクリートセグ
メント等も使用することができることは言うまでもな
い。

【００４０】図１１（ａ）〜（ｃ）は、この発明に係る
地下構造物の構築工法によって構築可能な地下構造物の
他の例を示し、例えば図１１（ａ）は、２本の単体トン
ネルａを上下に接触させ、かつ横並びに所定の間隔に掘
進して構築された複々線の地下鉄のトンネルを示したも
のである。

【００４１】また、図１１（ｂ）は、５本の単体トンネ
ルａを上下・左右に互いに接触させて掘進して構築され
た地下三階建ての地下街を示し、さらに図１１（ｃ）
は、複々線の地下鉄のトンネルの分岐・合流部を示し、
いずれの地下構造物もこの発明に係る地下構造物の構築
工法によりきわめて効率的に構築できる。

【００４２】

【発明の効果】この発明は以上説明した構成からなり、
構築される地下構造物の規模に応じて必要数の単体トン
ネルを互いに接触させながら掘進することにより、単線
トンネルのような小規模の地下構造物から地下鉄の駅舎
のような大規模な地下構造物まで、種々の形状の地下構
造物をきわめて効率的に構築できる効果がある。

【００４３】また、複数の単体トンネルを掘進する際、
後行の単体トンネルを先行の単体トンネルに接触させな
がら掘進するので、多数の単体トンネルからなる大規模
な地下構造物でもきわめて高精度に構築できる。

【００４４】さらに地下構造物を施工する間中、各単体
トンネルの鋼殻やＲＣセグメントなどの覆工材を山留め
壁や支保工として利用するので、単体トンネルがいく層
に重なっても崩落する等のおそれはなく、きわめて安全
に施工することができる。

【００４５】しかも、山留め壁や支保工を新たに設ける
必要がないため、きわめて経済的に施工することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】地下構造物の一例を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は単体トンネルの掘進方法を示
す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は地下構造物の施工方法を示す
断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は地下構造物の施工方法を示す
断面図である。

【図５】鋼殻の一例を示す一部斜視図である。

【図６】（ａ）は連結鋼材の取り付け状態を示す鋼殻の
一部斜視図、（ｂ）は単体トンネルどうしの連結状態を
示す鋼殻の一部斜視図である。

【図７】（ａ）は連結鋼材の取り付け状態を示す一部斜
視図、（ｂ）は単体トンネルどうしの連結状態を示す鋼
殻の一部斜視図である。

【図８】単体トンネルどうしの連結状態を示す鋼殻の一
部断面図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は連結鋼材の一例を示す断面図
である。

【図１０】スキンプレートを取った状態の鋼殻の一部斜
視図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は地下構造物の他の例を示す
斜視図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は従来のシールド工法の一例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１一階床版部２側壁部３頂版部４二階床版部５柱６床版部７側壁部８頂版部９間仕切り壁１０立坑１１立坑１２シールド機１３鋼殻１４連結部材１５係合溝部１６シール材１７連結鋼材１８止水工１９仮設柱Ａ地下構造物ａ，ａ₁〜ａ₅ 単体トンネル（小断面のシールドトン
ネル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中耕一東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者福田昌弘東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者黒沼出東京都調布市飛田給２丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者門田健東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 AA01 AA05 BA01 BB03 BB04 KB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単体トンネルを複数、互いに接触させな
がら掘進して任意大断面の地下構造物を構築することを
特徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項２】単体トンネルを複数の鋼殻でそれぞれ覆
工し、次にこの鋼殻の内側に地下構造物の本体構造をコ
ンクリート構造、ＲＣ構造またはＳＲＣ構造で構築する
ことを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築工
法。
【請求項３】鋼殻を本体構造の一部とすることを特徴
とする請求項２記載の地下構造物の構築工法。