JPH08199970A - 大断面トンネルの施工方法および分割セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大断面で任意の断面形状のトンネルの構築を
可能とする。 【構成】 複数の小断面シールドトンネルを近接して施
工し、隣接する小断面シールドトンネル間を連結する。
小断面シールドトンネルによって囲まれた内部を掘削し
て大断面のトンネルを構築する。隣接する小断面シール
ドトンネルどうしの連結位置にあるセグメントとして、
中央の残置ユニット１２ａの両側に、取り外し可能な転
用ユニット１２ｂをボルト２０で止め付け、トンネル軸
方向に分割可能とした開口部分割セグメント１２を用い
る。シールド工法により小断面シールドトンネルのセグ
メントリングを組み立てた後、ボルト２０を外して、転
用ユニット１２ｂを撤去する。隣接する小断面シールド
トンネルとの連結作業を行い、大断面トンネルの覆工を
構築して、内部の掘削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、小断面シールドトン
ネルを複数近接して施工し、各小断面シールドトンネル
間を連結して一体化し、その内側を掘削することにより
大断面のトンネルを構築する大断面トンネルの施工方法
およびその施工方法に用いるための分割セグメントに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】大断面のトンネルの施工方法として、シ
ールド工法が広く用いられており、大型のシールド機を
用いたシールド工法、多円形シールド工法、矩形断面の
掘削を行う四角形シールド工法等、大断面の掘削あるい
は任意の断面形状の掘削を可能とする種々のシールド工
法が開発されている（例えば、特開平２−３５１９０号
公報、特公平３−７８９１７号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
大きな断面のトンネルを効率良く、経済的に構築しよう
とする場合、シールド機の大型化にも限度がある。

【０００４】そのため、例えば図４に示すように、小断
面シールドトンネル１ａを近接させて多数施工し、各小
断面シールドトンネル１ａ間を連結した後、連結した内
側を掘削することで、大断面トンネル１Ａを施工するこ
とが検討されている。なお、図中、符号３は後掘削部分
を示している。また、シールド機２のカッター部分は種
々の形式、構造のものが利用可能であり、図示を省略し
ている。

【０００５】しかし、小断面シールドトンネル１ａを複
数連結して行う大断面トンネル１Ａの施工実績は皆無で
あり、特に近接させて施工した小断面シールドトンネル
１ａどうしをどのように連結するか等、施工の実現のた
めには解決しなければならない課題が残っている。

【０００６】例えば、各小断面シールドトンネルの連結
終了後、連結した小断面シールドトンネルの内部にコン
クリートを充填する等して、大断面トンネル覆工部材と
して機能させることが考えられるが、その場合、隣接す
る小断面シールドトンネルどうしの連結位置にあるセグ
メント（以下、開口部セグメントと呼ぶ）は、シールド
施工の際の裏込め注入が終了した時点でその必要性がな
くなる。

【０００７】したがって、開口部セグメントは施工終了
後、撤去、回収し、再利用できなければ、非常に不経済
となる。

【０００８】また、小断面シールドトンネルどうしの連
結位置の施工時には、通常、補助工法としてその部分に
部分的な地盤改良を行うが、開口部セグメントと一般部
が同幅である場合（従来のセグメントリングは同幅のセ
グメントを継手により周方向に連結してなり、通常、セ
グメントリング間でセグメントが千鳥配置になるように
している）、開口部セグメント取外し時に、支持点がな
くなるため、接合部地盤改良体等にひずみが生じて、施
工時の止水性および安全性が損なわれる恐れが生じる。

【０００９】本願発明は、このような並列する小断面シ
ールドトンネルどうしの連結方法および連結位置のセグ
メントの構造を工夫することで、大断面で任意の断面形
状を有するトンネルの構築を可能とすることを目的とし
たものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る大
断面トンネルの施工方法は、シールド機を用いて複数の
小断面シールドトンネルを近接して施工し、隣接する小
断面シールドトンネル間を連結し、連結されたこれらの
小断面シールドトンネルによって囲まれた内部を掘削す
ることで、大断面のトンネルを構築するものである。

【００１１】また、本発明では、隣接する小断面シール
ドトンネルどうしの連結位置の開口部セグメントとし
て、トンネル軸方向に複数のユニットに分割され、一部
のみ取り外し可能とした分割セグメント（請求項４に対
応）を用いる。

【００１２】この分割セグメントは、全体として各小断
面シールドトンネルのセグメントリングの一部を構成す
るセグメントであり、隣接する小断面シールドトンネル
どうしの連結に際し、分割セグメントを構成する一部の
ユニットを取り外し、残りのユニットを残置した状態
で、小断面シールドトンネル間の掘削および小断面シー
ルドトンネルどうしの連結を行い、複数の小断面シール
ドトンネルどうしを一体化する。

【００１３】分割セグメントの残置されたユニットによ
り、施工中における小断面シールドトンネルのたわみが
抑制され、セグメント端部の変形に起因する周囲からの
漏水（注入剤等で連結位置の地盤改良を行っている場合
には、その部分のひび割れ等から漏水する）を防止し、
安全性を確保することができる。

【００１４】また、取り外したユニットについては、転
用が可能であり、新たに施工される分割セグメントの一
部として再利用することで、経済性の向上が図れる。

【００１５】本願の請求項２は、各小断面シールドトン
ネルの断面が矩形である場合を規定したものであり、矩
形断面の場合、大断面トンネル覆工部材としての小断面
シールドトンネルの連結体の厚さを均一にできるという
利点があるが、矩形に限らず、円形、楕円形、その他特
に限定されない。

【００１６】本願の請求項３は、小断面シールドトンネ
ルどうしを連結した後、小断面シールドトンネル内にコ
ンクリートを打設することを規定したもので、大断面ト
ンネル覆工部材として非常に高い強度の覆工が形成され
る。コンクリートの打設に際しては、必要に応じ、各小
断面シールドトンネル内に鉄筋や鉄骨を配置する。

【００１７】

【実施例】図１〜図３は、本願発明に係る大断面トンネ
ルの施工方法および分割セグメントの一実施例を示した
ものである。

【００１８】図３は、大断面トンネル１Ａの覆工部分を
複数の小断面シールドトンネル１ａで構成する場合の配
置例を示したもので、この例では１４台のシールド機で
矩形断面の１４個の小断面シールドトンネル１ａを施工
し、これらを連結して一体化することで長方形断面の覆
工（通常、この小断面シールドトンネル１ａによる覆工
内部には鉄筋を配筋する等してコンクリートを打設す
る）を構築し、その後、内部を掘削することで、大断面
トンネル１Ａが形成される。

【００１９】図２は、図３の大断面トンネル１Ａの覆工
下部を構成する小断面シールドトンネル１ａを示したも
ので、上下の６個の平板状の鋼製セグメント１１と左右
２個の開口部分割セグメント１２とでセグメントリング
が形成され、さらに上下の鋼製セグメント１１間をトン
ネル軸方向に所定間隔で設置した柱部材１３で連結して
剛性を確保している。

【００２０】なお、上下の鋼製セグメント１１はセグメ
ントリング周方向の継手１１ａ位置がトンネル軸方向に
連続しないように、すなわち千鳥配置になるように左右
非対称としている。

【００２１】図３中、Ｅで示される部分が小断面シール
ドトンネル１ａどうしの連結位置であり、この部分にお
いて後述する分割セグメント１２の転用ユニット１２ｂ
（図１(a) 参照）を取り外して、掘削および小断面シー
ルドトンネル１ａどうしの連結作業を行う。

【００２２】なお、各小断面シールドトンネル１ａに
は、通常、鉄筋等を配筋してコンクリートを充填する。

【００２３】図１は、開口部分割セグメント１２の詳細
を示したもので、全体としては、周方向の継手板１４ａ
とセグメントどうしをトンネル方向に接合するための継
手板１４ｂ（継手板１４ａ，１４ｂにはボルト接合のた
めのボルト孔を設けてある）、および周方向の主桁１
５、トンネル軸方向の縦リブ１６、スキンプレート１
７、グラウト注入孔１８、吊手金具１９等を備えた鋼製
セグメントを構成している。

【００２４】分割セグメント１２は、このような構成に
おいて、トンネル軸方向に複数のユニットに分割できる
ようにしたものであり、本実施例では、中央の残置ユニ
ット１２ａの両側に、取り外し可能な転用ユニット１２
ｂをボルト２０で止め付けた構成となっている。

【００２５】転用ユニット１２ｂはセグメントリングを
組み立てた後、隣接する小断面シールドトンネルとの連
結作業を行う際、ボルト２０を外すことで、残置ユニッ
ト１２ａから取り外し、再利用することができる。

【００２６】また、本実施例において残置ユニット１２
ａは転用ユニット１２ｂを取り外した後も、図２におけ
る上下のセグメント１１端部間を支持する必要があるた
め、両端部を除く中央部分を角管状の閉鎖断面としてい
る。

【００２７】各ユニット１２ａ，１２ｂの数および外形
は、設計、施工条件により規定される。ただし、転用ユ
ニット１２ｂは形状を単一にした方が転用に便利であ
り、経済性に優れる。

【００２８】図１を基に、寸法の一例を挙げると、開口
部分割セグメント１２は長さ（小断面シールドトンネル
の高さ方向）が約３１００mm、幅（トンネル軸方向）が
約２０００mm（このうち、中央の残置ユニット１２ａ部
分の幅は約４００mm）、両端部の除く中央部の厚さが約
２５０mmとなる。

【００２９】

【発明の効果】 小断面シールドトンネルどうしを連結する際に、開
口部セグメント全体を取り外すのではなく、開口部セグ
メントとしての分割セグメントの一部を残置するため、
小断面シールドトンネル変形を抑制し、連結施工時にお
ける止水性、安全性を確保することができる。

【００３０】 分割セグメントの取り外した部分は、
再利用できるため、経済的である。

【００３１】 以上により、小断面シールドトンネル
を利用した大断面トンネルの安全、かつ経済的な施工が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明に係る分割セグメントの一実施例を
示したもので、(a)は小断面シールドトンネル内空側か
らみた正面図、(b) はそのＡ−Ａ断面図、(c) はＢ−Ｂ
断面図、(d) はＣ−Ｃ断面図、(e) はＤ−Ｄ断面図であ
る。

【図２】 ２つの分割セグメントを含む６個のセグメン
トからなる小断面シールドトンネルのセグメントリング
の例を示したトンネル直角方向の断面図である。

【図３】 大断面トンネルの覆工部分を構成する小断面
シールドトンネルの配置例を示すトンネル直角方向の断
面図である。

【図４】 小断面シールド工法を利用した大断面トンネ
ルの構築方法の概要を示す斜視図である。

【符号の説明】

１Ａ…大断面トンネル、１ａ…小断面シールドトンネ
ル、２…シールド機、３…後掘削部分、１１…鋼製セグ
メント、１１ａ…継手、１２…開口部分割セグメント、
１２ａ…残置ユニット、１２ｂ…転用ユニット、１３…
柱部材、１４ａ，１４ｂ…継手板、１５…主桁、１６…
縦リブ、１７…スキンプレート、１８…グラウト注入
孔、１９…吊手金具、２０…ボルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の小断面シールドトンネルを近接し
   て施工し、隣接する小断面シールドトンネル間を連結
   し、前記小断面シールドトンネルによって囲まれた内部
   を掘削して大断面のトンネルを構築する大断面トンネル
   の施工方法であって、隣接する小断面シールドトンネル
   どうしの連結位置にあるセグメントとして、前記小断面
   シールドトンネルのセグメントリングの一部を構成する
   セグメントであって、トンネル軸方向に複数のユニット
   に分割され、一部のみ取り外し可能とした分割セグメン
   トを用い、前記隣接する小断面シールドトンネルどうし
   の連結に際し、分割セグメントを構成する一部のユニッ
   トを取り外し、残りのユニットを残置した状態で、前記
   小断面シールドトンネル間の掘削および小断面シールド
   トンネルどうしの連結を行い、前記複数の小断面シール
   ドトンネルどうしを一体化することを特徴とする大断面
   トンネルの施工方法。
2. 【請求項２】 各小断面シールドトンネルの断面が矩形
   である請求項１記載の大断面トンネルの施工方法。
3. 【請求項３】 小断面シールドトンネルどうしを連結し
   た後、小断面シールドトンネル内にコンクリートを打設
   する請求項１または２記載の大断面トンネルの施工方
   法。
4. 【請求項４】 シールドトンネルのセグメントリングの
   一部を構成するセグメントであって、トンネル軸方向に
   複数のユニットに分割され、一部のみ取り外し可能とし
   たことを特徴とする分割セグメント。