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技術 外郭躯体及び外郭躯体構築方法

出願人 鹿島建設株式会社
発明者 橋本勇米沢実小坂琢郎肌勢弘章
出願日 2019年10月24日 (1年2ヶ月経過) 出願番号 2019-193647
公開日 2020年1月23日 (11ヶ月経過) 公開番号 2020-012370
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術
主要キーワード 合流領域 支持桁 半径方向中央 カッター部分 連結路 コンクリート打設領域 外周側領域 半径方向外周側
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

強固な外郭躯体構築する。

解決手段

地下構造物1の外郭躯体12は、先行外殻13Aを有する先行シールドトンネル13と、先行シールドトンネル13の先行外殻13Aが切削された状態で先行シールドトンネル13に重ねられた、後行外殻14Aを有する後行シールドトンネル14と、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14に打設されて、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aの一部に形成された開口34を通じ一体化している第一コンクリートと、先行シールドトンネル13内に設置された、型鋼を有する支持ユニット40と、先行外殻13Aと第一コンクリートとの間に配置された第二コンクリートと、を備える。

概要

背景

特許文献1及び2には、本線シールドトンネル支線シールドトンネルとの合流領域等に、大断面トンネル施工する方法が記載されている。この方法は、まず、先行シールドトンネルを構築した後、先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築する。次に、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルを連結してなる外郭躯体を構築する。外郭躯体の構築では、後行シールドトンネルを構築する前に先行シールドトンネル内にコンクリート打設しておき、後行シールドトンネルが構築された後に後行シールドトンネル内にコンクリートを打設する。これにより、先行シールドトンネル内に打設したコンクリートと後行シールドトンネル内に打設したコンクリートとを接続して、外郭躯体としている。その後、外郭躯体の内周側領域を掘削して地下空洞を形成する。

概要

強固な外郭躯体を構築する。地下構造物1の外郭躯体12は、先行外殻13Aを有する先行シールドトンネル13と、先行シールドトンネル13の先行外殻13Aが切削された状態で先行シールドトンネル13に重ねられた、後行外殻14Aを有する後行シールドトンネル14と、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14に打設されて、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aの一部に形成された開口34を通じ一体化している第一コンクリートと、先行シールドトンネル13内に設置された、型鋼を有する支持ユニット40と、先行外殻13Aと第一コンクリートとの間に配置された第二コンクリートと、を備える。

目的

本発明は、強固な外郭躯体及び強固な外郭躯体を構築することができる外郭躯体構築方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

地下構造物外郭躯体であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルと、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻が切削された状態で前記先行シールドトンネルに重ねられた、後行外殻を有する後行シールドトンネルと、前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルに打設されて、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部に形成された開口を通じ一体化している第一コンクリートと、前記先行シールドトンネル内に設置された、型鋼を有するユニットと、前記先行外殻と前記第一コンクリートとの間に配置された第二コンクリートと、を備える、外郭躯体。

請求項2

前記ユニットは、前記第一コンクリートと前記第二コンクリートとを区画する遮蔽板と、前記遮蔽板の前記第一コンクリート側に配置された型鋼からなる支持桁と、を有する、請求項1に記載の外郭躯体。

請求項3

地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、前記先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルに第一コンクリートを打設してなる前記外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、前記先行シールドトンネル構築工程では、前記先行外殻内の、前記外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、型鋼を有するユニットを設置するとともに、前記先行外殻と前記外郭躯体予定領域との間の領域に、第二コンクリートを打設し、前記後行シールドトンネル構築工程では、前記先行シールドトンネルの前記先行外殻を切削して前記後行シールドトンネルを構築し、前記外郭躯体構築工程では、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部を撤去して、前記先行シールドトンネルの前記外郭躯体予定領域と前記後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化する、外郭躯体構築方法。

請求項4

前記ユニットは、前記第一コンクリートと前記第二コンクリートとを区画する遮蔽板と、前記遮蔽板の前記第一コンクリート側に配置された型鋼からなる支持桁と、を有する、請求項3に記載の外郭躯体構築方法。

請求項5

地下構造物の外郭躯体であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルと、前記先行シールドトンネルと重なるとともに後行外殻を有する後行シールドトンネルと、前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルに打設されて、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化しているコンクリートと、前記先行シールドトンネル内に設置された、型鋼を有するユニットと、前記開口を通じて先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡されている鉄筋と、を備える、外郭躯体。

請求項6

前記ユニットは、内周側支持桁と、前記内周側支持桁よりも前記外郭躯体の外周側に配置される外周側支持桁と、を有する、請求項5に記載の外郭躯体。

請求項7

地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、前記先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、前記先行シールドトンネル及び前記後行シールドトンネルにコンクリートを打設してなる前記外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、前記先行シールドトンネル構築工程では、前記先行外殻内の、前記外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、型鋼を有するユニットを設置するとともに、前記後行シールドトンネルの前記後行外殻の一部を撤去して形成した開口を通じて鉄筋を先行シールドトンネルと前記後行シールドトンネルとに架け渡し、前記外郭躯体構築工程では、前記先行シールドトンネルの前記外郭躯体予定領域と前記後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化する、外郭躯体構築方法。

請求項8

前記ユニットは、内周側支持桁と、前記内周側支持桁よりも前記外郭躯体の外周側に配置される外周側支持桁と、を有する、請求項7に記載の外郭躯体構築方法。

技術分野

0001

本発明は、地下構造物外郭躯体及び地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1及び2には、本線シールドトンネル支線シールドトンネルとの合流領域等に、大断面トンネル施工する方法が記載されている。この方法は、まず、先行シールドトンネルを構築した後、先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築する。次に、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルを連結してなる外郭躯体を構築する。外郭躯体の構築では、後行シールドトンネルを構築する前に先行シールドトンネル内にコンクリート打設しておき、後行シールドトンネルが構築された後に後行シールドトンネル内にコンクリートを打設する。これにより、先行シールドトンネル内に打設したコンクリートと後行シールドトンネル内に打設したコンクリートとを接続して、外郭躯体としている。その後、外郭躯体の内周側領域を掘削して地下空洞を形成する。

先行技術

0003

特開2015−105513号公報
特開2016−153601号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1及び2に記載された方法では、先行シールドトンネル内に打設するコンクリートと後行シールドトンネル内に打設するコンクリートとが別のタイミングで打設されるため、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に、コンクリートの打継目(界面)が形成される。打継目は、地下水等の通り道となりやすく、耐久性を低下させる要因となることから、打継目には、水密性及び耐久性を向上させる処理を行う必要がある。このため、打継目が多くなるほど、工数及び工費が増大するという問題がある。

0005

そこで、本発明は、強固な外郭躯体及び強固な外郭躯体を構築することができる外郭躯体構築方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る外郭躯体構築方法は、地下構造物の外郭躯体を構築する外郭躯体構築方法であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルを構築する先行シールドトンネル構築工程と、先行シールドトンネルの一部を切削しながら、後行外殻を有する後行シールドトンネルを構築する後行シールドトンネル構築工程と、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルにコンクリートを打設してなる外郭躯体を構築する外郭躯体構築工程と、を備え、先行シールドトンネル構築工程では、先行外殻内の、外郭躯体構築工程でコンクリートを打設する外郭躯体予定領域に、当該外郭躯体予定領域を後行シールドトンネル構築工程で切削する切削予定領域を含む側部と切削予定領域を含まない中央部とに区分する隔壁と、隔壁を支持する支柱と、を設置するとともに、外郭躯体予定領域内の、隔壁で区分された切削予定領域側の領域に、後行シールドトンネル構築工程で切削可能な切削可能充填材を打設し、後行シールドトンネル構築工程では、先行シールドトンネルの先行外殻及び切削可能充填材を切削して後行シールドトンネルを構築し、外郭躯体構築工程では、後行シールドトンネルの後行外殻の一部、先行シールドトンネル内の切削可能充填材、及び隔壁を撤去して、先行シールドトンネルの外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化する。

0007

この外郭躯体構築方法では、外郭躯体構築工程で、後行外殻の一部、切削可能充填材、及び隔壁を撤去すると、隣り合う先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとが連通するため、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとにコンクリートを打設して一体化することができる。これにより、シールドトンネル毎にコンクリートを打設して外郭躯体を構築する場合に比べて、外郭躯体に形成される打継目を少なくすることができるため、工数及び工費を低減することができる。

0008

支柱は先行外殻を内周側から支持してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、先行シールドトンネルの先行外殻内に当該先行外殻を内周側から支持する支柱を設置するため、後行シールドトンネル構築工程で先行外殻を切削しても、先行外殻が変形するのを抑制することができる。

0009

先行シールドトンネル構築工程では、先行外殻内の、支柱の一端部と先行外殻との間の領域にコンクリートを打設してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、支柱の一端部と先行外殻との間の領域にコンクリートを打設するため、先行シールドトンネルの剛性を高めつつ、支柱により先行外殻を効率的に支持することができる。

0010

後行シールドトンネル構築工程では、先行シールドトンネルの両側において、当該先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネルの両側において当該先行シールドトンネルの一部を切削しながら後行シールドトンネルを構築するため、外郭躯体構築工程で、先行シールドトンネルに打設されるコンクリートとその両側に配置される後行シールドトンネルに打設されるコンクリートとを一体化することができる。これにより、外郭躯体に形成される打継目を更に少なくすることができる。

0011

先行シールドトンネル構築工程では、隔壁として、一方の切削予定領域を含む側部を区分する第一隔壁と、他方の切削予定領域を含む側部を区分する第二隔壁と、を設置し、支柱として、第一隔壁を支持する第一支柱と、第二隔壁を支持する第二支柱と、を設置してもよい。この外郭躯体構築方法では、先行シールドトンネル構築工程で、第一支柱に支持された第一隔壁と第二支柱に支持された第二隔壁との間に空洞が形成されるため、外郭躯体構築工程で、後行外殻の一部、切削可能充填材、及び隔壁を撤去することで、先行シールドトンネルとその両側に配置される後行シールドトンネルとを連通することができる。しかも、先行シールドトンネル構築工程におけるコンクリート及び切削可能充填材の打設量を低減することができる。

0012

後行外殻は、後行シールドトンネルの周方向に延びる主桁と、主桁に支持されて後行外殻の内外を区分するスキンプレートと、を有し、外郭躯体構築工程では、スキンプレートを取り外すことで、先行シールドトンネル内の外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとを連通してもよい。この外郭躯体構築方法では、後行外殻のスキンプレートを取り外すことで先行シールドトンネル内の外郭躯体予定領域と後行シールドトンネルとを連通する開口を形成することができるため、この開口を通じて、先行シールドトンネルに打設されるコンクリートと後行シールドトンネルに打設されるコンクリートとを一体化させることができる。

0013

本発明に係る外郭躯体は、地下構造物の外郭躯体であって、先行外殻を有する先行シールドトンネルと、先行シールドトンネルと重なるとともに後行外殻を有する後行シールドトンネルと、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルに打設されて一体化したコンクリートと、を備え、先行シールドトンネルの先行外殻が切削された状態で先行シールドトンネルに後行シールドトンネルが重ねられており、先行シールドトンネルに打設されたコンクリートと後行シールドトンネルに打設されたコンクリートとは、後行シールドトンネルの後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化している。この外郭躯体では、互いに重ねられた先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されたコンクリートが、後行シールドトンネルの後行外殻の一部に形成された開口を通じて一体化しているため、シールドトンネル毎にコンクリートが打設されてなる外郭躯体に比べて、外郭躯体に形成される打継目を少なくすることができる。これにより、外郭躯体を構築するための工数及び工費を低減することができる。また、一体性に優れた強固な外郭躯体を構築できる。

発明の効果

0014

本発明によれば、強固な外郭躯体を構築することができる。

図面の簡単な説明

0015

実施形態に係る地下構造物の概略構成を示す斜視図である。
図1に示すII−II線における断面図である。
図1に示すIII−III線における断面図である。
シールドトンネルの外殻の構造を示す図である。
図4に示すV−V線における断面図である。
先行外殻の後行シールドトンネルと重なる部分の構造を示す断面図である。
外郭躯体の一部を示す断面図である。
発進基地構築工程を説明するための模式図である。
図8に示すIX−IX線における断面図である。
先行シールドトンネル延伸工程を説明するための模式図である。
図10に示すXI−XI線における断面図である。
図10に示すXII−XII線における断面図である。
先行シールドトンネル内の領域を説明するための断面図である。
先行シールドトンネル充填工程を説明するための断面図である。
先行シールドトンネルの内部構造を示す断面図である。
支持ユニットを示す斜視図である。
図16に示すXVII−XVII線における断面図である。
図17に示すXVIII−XVIII線における断面図である。
支持ユニットの配置を説明するための断面図である。
切削された先行シールドトンネルの内部構造を示す断面図。
後行シールドトンネル構築工程を説明するための模式図である。
図21に示すXXII−XXII線における断面図である。
図21に示すXXII−XXIII線における断面図である。
外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。
外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。
支持ユニットの隔壁を取り外した状態を示す断面図である。
外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。
外郭躯体構築工程を説明するための断面図である。
褄壁構築工程を説明するための模式図である。
掘削工程を説明するための模式図である。

実施例

0016

以下、図面を参照して、外郭躯体構築方法及び外郭躯体の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係る外郭躯体構築方法を、既設の本線シールドトンネルに新設の支線シールドトンネルを合流させるために、本線シールドトンネルと支線シールドトンネルとの合流領域に本線シールドトンネル及び支線シールドトンネルの双方を囲む大断面トンネルを施工する方法に適用したものである。また、本実施形態に係る外郭躯体は、このような方法により施工された大断面トンネルの外郭躯体である。但し、本発明の外郭躯体構築方法及び外郭躯体は、このような大断面トンネルの施工方法及び大断面トンネルに適用されるものに限定されない。全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

0017

まず、地下構造物について説明する。図1図3に示すように、本実施形態に係る地下構造物1は、本線シールドトンネル2と支線シールドトンネル3との合流領域に施工された、本線シールドトンネル2及び支線シールドトンネル3の双方を囲む大断面トンネルである。地下構造物1の内部には、地下構造物1の軸線方向に延びる地下空洞4が形成されており、地下構造物1は、複数のシールドトンネル11を連結してなる地下空洞4の外郭躯体12を備えている。

0018

シールドトンネル11は、公知のシールド掘進工法又はシールド推進工法により施工されたトンネルである。すなわち、シールドトンネル11は、シールド掘進機地中を掘進しながら、シールド掘進機の後方でトンネルの壁面となるセグメントを組み立てていくことや、シールド掘進機を推進管により推力を得て掘進して、推進管を組み立てていくことにより構築されるトンネルである。つまり、シールドトンネル11は、シールド掘進機を掘進して組み立てられたセグメントや掘進に伴い組み立てられた推進管によりトンネル覆工体またはトンネル躯体を構築することで延伸される。シールド掘進機を掘進して組み立てられたセグメント及び掘進に伴い組み立てられた推進管は、シールドトンネル11の外殻11Aとなる。地下構造物1では、地下構造物1の一方端部1a(図1における右上側の端部)と他方端部1b(図1における左下側の端部)との間において、軸方向に延伸される複数のシールドトンネル11が、本線シールドトンネル2及び支線シールドトンネル3の双方を囲むように、周方向に配置されている。

0019

図4及び図5に示すように、外殻11Aは、複数のセグメント30を周方向にリング状に組立てたセグメントリングトンネル軸方向複数連結されたものにより構築される。外殻11Aを構成するセグメント30は、主桁31と、継手板32と、スキンプレート33と、を備える。主桁31は、シールドトンネル11の周方向に延びる部材であり、シールドトンネル11の軸方向に所定の長さを有する。主桁31は、例えば型鋼等の鋼材により構成されており、外殻11Aの構造物として機能する。継手板32は、シールドトンネル11の軸方向に延びる部材であり、シールドトンネル11の軸方向に所定の長さを有する。隣り合うセグメント30の継手板32は互いに接続可能で、周方向に複数のセグメント30が接続されて周方向に閉じたリング状のセグメントリングとなる。継手板32は、例えば板状の鋼材により構成されている。継手板32の間には、継手板と平行に延びる1又は複数のリブが設けられている。スキンプレート33は、シールドトンネル11の外周面をなす部材である。スキンプレート33は、主桁31の外周側に連結されて、シールドトンネル11の内空側と地山とを区分している。セグメントリングの主桁31と隣り合うセグメントリングの主桁31とは互いに接続可能で、トンネル軸方向に複数のセグメントリングが接続されてシールドトンネル11を構成する。主桁31と隣り合う主桁31、継手板32と隣り合う継手板32との接続は、例えば、ボルト締めにより行うことができる。スキンプレート33は、例えば円弧状断面を有する曲板状の鋼材により構成されており、外殻11Aと地山を区分する隔壁として機能する。

0020

図1図3に示すように、複数のシールドトンネル11は、複数のシールドトンネル11のうちの一部のシールドトンネル11である先行シールドトンネル13と、複数のシールドトンネル11のうちの残りのシールドトンネル11である後行シールドトンネル14と、により構成される。先行シールドトンネル13の外殻11Aを、先行外殻13Aといい、後行シールドトンネル14の外殻11Aを、後行外殻14Aという。なお、先行外殻13A及び後行外殻14Aは、図4及び図5に示すように、複数のセグメント30により構築される。

0021

先行シールドトンネル13は、一方端部1aから他方端部1bまで延伸されている。後行シールドトンネル14は、一方端部1aから他方端部1bまで延伸されている。つまり、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14の両端は、一方端部1a及び他方端部1bに至っている。後行シールドトンネル14は、先行シールドトンネル13を延伸した後に延伸されるシールドトンネルである。後行シールドトンネル14は、隣り合う先行シールドトンネル13の間に配置されており、先行シールドトンネル13の先行外殻13Aが切削された状態で、先行シールドトンネル13に後行シールドトンネル14が重ねられている。隣り合う先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とは、一方端部1aから他方端部1bの全域において重なっている。先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とが重なる部分では、先行シールドトンネル13の先行外殻13Aは削り取られており、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aは、図6に示すように、主桁31から継手板32、リブ及びスキンプレート33が取り外されて開口34が形成されている。

0022

そして、隣り合う先行シールドトンネル13の中心軸線と後行シールドトンネル14の中心軸線との間隔が一方端部1aから他方端部1bに向けて狭くなることで、地下空洞4が本線シールドトンネル2及び支線シールドトンネル3の外形に沿うように、地下空洞4の断面積が一方端部1aから他方端部1bに向けて小さくなっている。また、地下空洞4の断面積が一方端部1aから他方端部1bに向けて小さくなるように、隣り合う先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14との重なり度合いが大きくなっている。

0023

後行シールドトンネル14は、他方端部1bに向けて延伸された第一後行シールドトンネル141と、第一後行シールドトンネル141の先端と他方端部1bとの間に延伸された第二後行シールドトンネル142と、により構成されている。第一後行シールドトンネル141は、先行シールドトンネル13と同径のシールドトンネルであり、第二後行シールドトンネル142は、第一後行シールドトンネル141よりも小径のシールドトンネルである。第一後行シールドトンネル141は、一方端部1aから他方端部1bに向けて延伸されており、第二後行シールドトンネル142は、第一後行シールドトンネル141の先端から他方端部1bまで延伸されている。このため、一本の後行シールドトンネル14のうち、一方端部1a側の部分が大径の第一後行シールドトンネル141となり、他方端部1b側の部分が小径の第二後行シールドトンネル142となる。

0024

上述したように、隣り合う先行シールドトンネル13の間隔は、一方端部1a側よりも他方端部1b側の方が狭くなるため、一方端部1aから他方端部1bまでの全域において後行シールドトンネル14が同径であると、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14との重なる量が過大となる。そこで、一方端部1a側では後行シールドトンネル14を大径の第一後行シールドトンネル141とし、他方端部1b側では後行シールドトンネル14を小径の第二後行シールドトンネル142とすることで、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14との重なる量を小さくして、後行シールドトンネル14構築時の、先行シールドトンネル13の切削量を低減している。

0025

具体的に説明すると、シールドトンネル11は、18本の先行シールドトンネル13と、18本の後行シールドトンネル14と、の合計36本により構成される。つまり、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とは、同数である。地下構造物1は、地下構造物1の一方端部1aから他方端部1bに向けて第一領域A1及び第二領域A2の2領域に分けられている。先行シールドトンネル13は、第一領域A1と第二領域A2とで、同じ径となっている。後行シールドトンネル14は、第一領域A1では大径の第一後行シールドトンネル141となっており、第二領域A2では小径の第二後行シールドトンネル142となっている。そして、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とが交互に配置されており、後行シールドトンネル14が、隣り合う先行シールドトンネル13の間に配置されている。

0026

図1図3及び図7に示すように、外郭躯体12は、地下空洞4の外郭を構成する略円弧状の躯体となる。外郭躯体12は、隣り合うシールドトンネル11を連結してなる。具体的には、外郭躯体12は、隣り合う先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14に打設された鉄筋コンクリートによりなる。そして、先行シールドトンネル13に打設された鉄筋コンクリートと後行シールドトンネル14に打設された鉄筋コンクリートとは、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aの一部に形成された開口34(図6参照)を通じて一体化されている。

0027

図1図3に示すように、地下構造物1の一方端部1aには、外郭躯体12の一方側面を封止止水)する一方側褄壁15が構築されており、地下構造物1の他方端部1bには、外郭躯体12の他方側面を封止(止水)する他方側褄壁16が構築されている。

0028

そして、一方側褄壁15及び他方側褄壁16に挟まれた外郭躯体12の内周側領域の一部又は全部の土砂が掘削除去されることで、地下構造物1の内部に地下空洞4が形成されている。

0029

次に、上述した地下構造物1の施工方法について説明する。本実施形態に係る地下構造物の施工方法は、発進基地構築工程(S1)と、先行外殻13Aを有する先行シールドトンネル13を構築する先行シールドトンネル構築工程(S2)と、先行シールドトンネル13の一部を切削しながら、後行外殻14Aを有する後行シールドトンネル14を構築する後行シールドトンネル構築工程(S3)と、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14にコンクリートを打設してなる外郭躯体12を構築する外郭躯体構築工程(S4)と、褄壁構築工程(S5)と、掘削工程(S6)と、を備える。

0030

発進基地構築工程(S1)では、図8及び図9に示すように、シールドトンネル11を延伸させるための発進基地21を構築する。発進基地21は、支線シールドトンネル3から支線シールドトンネル3の半径方向外周側に延びる発進坑口22と、本線シールドトンネル2及び支線シールドトンネル3の双方を囲むように発進坑口22から円周状に延びる円周シールドトンネル23と、を備える。発進坑口22は、周知のシールド掘進機により施工することができ、円周シールドトンネル23は、周知の円周シールド掘進機により施工することができる。

0031

先行シールドトンネル構築工程(S2)では、図1及び図10に示すように、地下構造物1の施工予定領域である地下構造物予定領域(不図示)の一方端部1aと他方端部1bとの間において、軸方向に延伸する複数の先行シールドトンネル13を周方向に構築する。なお、地下構造物予定領域の一方端部1a及び他方端部1bは、地下構造物1の一方端部1a及び他方端部1bと同じである。

0032

なお、隣り合う先行シールドトンネル13が構築されていれば、全ての先行シールドトンネル13の延伸が終了する前に後行シールドトンネル構築工程(S3)を開始して、構築されている隣り合う先行シールドトンネル13の間に後行シールドトンネル14を延伸してもよい。

0033

先行シールドトンネル構築工程(S2)では、先行シールドトンネル延伸工程(S21)と、先行シールドトンネル充填工程(S22)と、を行う。

0034

先行シールドトンネル延伸工程(S21)では、図10図12に示すように、一方端部1aに施工された発進基地21から他方端部1bまで先行シールドトンネル13を延伸する。具体的には、先行シールドトンネル延伸工程(S21)では、18本の先行シールドトンネル13を、一方端部1aに施工された発進基地21から他方端部1bまで延伸する。このとき、隣り合う先行シールドトンネル13を同時に延伸せずに、隣り合う先行シールドトンネル13のうち、一方の先行シールドトンネル13を先行して延伸した後に、他方の先行シールドトンネル13を後行して延伸することが好ましい。また、先行シールドトンネル13の掘進には、2機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。2機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の先行シールドトンネル13を並行して延伸できる。

0035

また、先行シールドトンネル延伸工程(S21)では、一方端部1aから他方端部1bに向かうに従い、隣り合う先行シールドトンネル13の中心軸線が近接して行くように、複数の先行シールドトンネル13を延伸する。

0036

ここで、先行シールドトンネル13は、後行シールドトンネル14を延伸するシールド掘進機等により切削可能である部分を含む必要がある。このため、先行シールドトンネル13の先行外殻13Aのうち、少なくとも後行シールドトンネル14の延伸により切削される部分のセグメント又は推進管は、切削可能なものとする。切削可能なセグメント又は推進管としては、例えば、特許文献1、特許文献2、特許第4851133号、特許第4939803号等に記載されたような繊維強化樹脂製の切削可能セグメント又は切削可能推進管を用いる。

0037

先行シールドトンネル充填工程(S22)では、後行シールドトンネル14を延伸するシールド掘進機が先行シールドトンネル13と重なりながら掘進できるように、先行シールドトンネル13の内部を充填する。

0038

ここで、図13に示すように、先行シールドトンネル13のうち後行シールドトンネル構築工程(S3)で切削する領域を切削予定領域13E及び切削予定領域13Fとする。切削予定領域13E及び切削予定領域13Fは、先行シールドトンネル13の両側に形成される。先行外殻13A内の領域のうち、外郭躯体構築工程(S4)でコンクリートを打設する領域を外郭躯体予定領域13Bとする。外郭躯体予定領域13Bの一端部は、切削予定領域13Eと重なり、外郭躯体予定領域13Bの他端部は、切削予定領域13Fと重なる。先行外殻13A内の領域のうち、切削予定領域13E、切削予定領域13E及び外郭躯体予定領域13B以外の領域であって、外郭躯体予定領域13Bに対して外郭躯体12の内周側に位置する領域を内周側領域13Cとする。また、先行外殻13A内の領域のうち、切削予定領域13E、切削予定領域13E及び外郭躯体予定領域13B以外の領域であって、外郭躯体予定領域13Bに対して外郭躯体12の外周側に位置する領域を外周側領域13Dとする。

0039

図13図15に示すように、先行シールドトンネル充填工程(S22)では、先行シールドトンネル13の内部の充填として、支持ユニット40を配置するとともに、コンクリート及び切削可能充填材を打設(充填)する。

0040

支持ユニット40は、先行シールドトンネルの半径方向中央部であって、外郭躯体予定領域13Bに配置する。なお、支持ユニット40の構成については後述する。

0041

コンクリートは、コンクリート打設領域50Aと、コンクリート打設領域50Bと、に打設する。コンクリート打設領域50Aは、内周側領域13C内の領域であって、切削予定領域13E、切削予定領域13E及び外郭躯体予定領域13Bを除く領域である。コンクリート打設領域50Bは、外周側領域13D内の領域であって、切削予定領域13E、切削予定領域13E及び外郭躯体予定領域13Bを除く領域である。コンクリート打設領域50A,50Bは、後行シールドトンネル14(後行外殻14A)の掘削時にコンクリートが切削されないように、切削予定領域13E,13Fの近傍を除外して設定する。つまり、切削予定領域13E,13Fの近傍は、コンクリートを打設しない。

0042

切削可能充填材は、切削可能充填材領域51Aと、切削可能充填材領域51Bと、に打設する。切削可能充填材領域51Aは、切削予定領域13Eを含む領域であって、先行外殻13A、支持ユニット40、及びコンクリート打設領域50A,50Bに囲まれる領域である。切削可能充填材領域51Bは、切削予定領域13Fを含む領域であって、先行外殻13A、支持ユニット40、及びコンクリート打設領域50A,50Bに囲まれる領域である。切削可能充填材領域51A,51Bは、後行シールドトンネル14(後行外殻14A)の掘削時の掘削誤差許容するために、掘削(切削)が予定されている領域である切削予定領域13E,13Fより若干大きく設定する。

0043

ところで、図20に示すように、後工程の後行シールドトンネル構築工程(S3)で先行シールドトンネル13が切削されると、先行外殻13Aを支持する主桁31(図4及び図5参照)も切削されて、先行外殻13Aが第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部13ABとに分離される。また、外郭躯体予定領域13Bにはコンクリートが打設されていない。このため、主桁31は、第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部13ABとの対向方向に作用する土圧を支持することができない。そこで、支持ユニット40を外郭躯体予定領域13Bに配置することで、後工程の後行シールドトンネル構築工程(S3)で先行シールドトンネル13が切削された際に、土圧や切削時の衝撃による荷重で先行シールドトンネル13が変形するのを抑制する。

0044

図15図19に示すように、支持ユニット40は、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bと、第一支柱42A及び第二支柱42Bと、内周側支持桁43A及び外周側支持桁43Bと、内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bと、を備える。

0045

第一隔壁41Aは、外郭躯体予定領域13Bを、切削予定領域13Eを含む側部13Gと切削予定領域13Eを含まない中央部13Jとに区分する。第二隔壁41Bは、外郭躯体予定領域13Bを、切削予定領域13Fを含む側部13Hと切削予定領域13Fを含まない中央部13Jとに区分する。第一隔壁41Aにより区分される側部13Gは、第一隔壁41Aの第二隔壁41Bとは反対側の領域である。第二隔壁41Bにより区分される側部13Hは、第二隔壁41Bの第一隔壁41Aとは反対側の領域である。第一隔壁41A及び第二隔壁41Bにより区分される中央部13Jは、先行シールドトンネル13の半径方向中央部に位置する領域であって、第一隔壁41Aと第二隔壁41Bとの間の領域である。

0046

具体的には、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bは、平板状の鉄板により構成されており、第一隔壁41Aと第二隔壁41Bとを、外郭躯体予定領域13Bの周方向に対向するように配設する。そして、複数枚の第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを、先行シールドトンネル13の軸方向に沿って配設する。

0047

第一支柱42Aは、第一隔壁41Aを支持するとともに先行外殻13Aを内周側から支持する。第二支柱42Bは、第二隔壁41Bを支持するとともに先行外殻13Aを内周側から支持する。

0048

具体的には、第一支柱42A及び第二支柱42Bは、それぞれH型鋼等の鋼材により構成されており、第一支柱42Aと第二支柱42Bとを、外郭躯体予定領域13Bの周方向に並列するように配設する。第一支柱42A及び第二支柱42Bは、後行シールドトンネル構築工程(S3)で分離される第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部予定部との対向方向(コンクリート打設領域50Aとコンクリート打設領域50Bとの対向方向)に向ける。

0049

また、第一支柱42Aに、第一隔壁41Aを着脱可能に接続するとともに、第二支柱42Bに、第二隔壁41Bを着脱可能に接続する。第一支柱42A及び第二支柱42Bに対する第一隔壁41A及び第二隔壁41Bの接続は、例えば、ボルト締めにより、または溶接により行うことができる。そして、複数本の第一支柱42A及び第二支柱42Bを、先行シールドトンネル13の軸方向に沿って配設する。

0050

内周側支持桁43Aは、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50A側の先端を支える、外周側支持桁43Bは、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50B側の先端を支える。

0051

具体的には、内周側支持桁43A及び外周側支持桁43Bは、それぞれH型鋼等の鋼材により構成されており、内周側支持桁43Aと外周側支持桁43Bとを、第一支柱42A及び第二支柱42Bに対応して外郭躯体予定領域13Bの周方向に並列するように配設する。内周側支持桁43Aは、外郭躯体予定領域13Bの周方向に沿って第一支柱42Aと第二支柱42Bとに架け渡して、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50A側の先端に結合する。外周側支持桁43Bは、外郭躯体予定領域13Bの周方向に沿って第一支柱42Aと第二支柱42Bとに架け渡して、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50B側の先端に結合する。

0052

内周側遮蔽板44Aは、支持ユニット40のコンクリート打設領域50A側の遮蔽を行う。外周側遮蔽板44Bは、支持ユニット40のコンクリート打設領域50B側の遮蔽を行う。

0053

具体的には、内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bは、平板状の鉄板により構成されており、内周側遮蔽板44Aと外周側遮蔽板44Bとを、外郭躯体予定領域13Bの半径方向に対向するように配設する。内周側遮蔽板44Aは、外郭躯体予定領域13Bの軸方向に沿って複数の内周側支持桁43Aに架け渡して、内周側支持桁43Aのコンクリート打設領域50A側の先端に結合する。外周側遮蔽板44Bは、外郭躯体予定領域13Bの軸方向に沿って複数の外周側支持桁43Bに架け渡して、外周側支持桁43Bのコンクリート打設領域50B側の先端に結合する。そして、複数枚の内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bを、先行シールドトンネル13の軸方向に沿って配設する。

0054

このように構成される支持ユニット40では、第一支柱42A及び第二支柱42Bと内周側支持桁43A及び外周側支持桁43Bとが井桁状枠体を構成する。そして、支持ユニット40の内部に、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bと内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bと囲まれた内部空間45が形成される。なお、内部空間45は、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bにより区分される中央部13Jと同じである。そして、第一隔壁41A、第二隔壁41B、内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bは、内部空間45の隔壁となって内部空間45を囲むため、先行シールドトンネル13の内部に打設されるコンクリート及び切削可能充填材は、内部空間45に入り込まない。このため、内部空間45は、空洞となっている。

0055

また、コンクリートが、先行外殻13A内の、第一支柱42A及び第二支柱42Bの一端部と第一先行外殻部13AAとの間のコンクリート打設領域50Aに打設されるとともに、第一支柱42A及び第二支柱42Bの他端部と第二先行外殻部13ABとの間のコンクリート打設領域50Bに打設される。そして、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50A側の先端が、内周側支持桁43A及び内周側遮蔽板44Aを介して、内周側領域13Cのコンクリート打設領域50Aに打設されるコンクリートに接続され、第一支柱42A及び第二支柱42Bのコンクリート打設領域50B側の先端が、外周側支持桁43B及び外周側遮蔽板44Bを介して、外周側領域13Dのコンクリート打設領域50Bに打設されるコンクリートに接続される。これにより、第一支柱42A及び第二支柱42Bは、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを支持するともに、先行外殻13Aの第一先行外殻部13AA及び第二先行外殻部13ABを内周側から支持する。

0056

先行シールドトンネル13の内部の充填は、例えば、次のように行うことができる。先行シールドトンネル13の延伸が終了すると、シールド掘進機の残置物を先行シールドトンネル13の先端に残置し、シールド掘削機回収物を当該先行シールドトンネル13から一方端部1aの発進基地21に回収する。シールド掘削機の回収物とは、例えば、カッターモータシールドジャッキ電装品などが該当する。シールド掘進機の内、カッター部分、及び外周鋼殻部分等などのシールド掘進機の外郭をなして地中の土砂の流入を防止する機能を有する部分は、地中に残置物として残置する。その際、先行シールドトンネル13の先端から一方端部1aに向かって順に、先行シールドトンネル13の内部を充填して行く。先行シールドトンネル13の内部の充填は、先行シールドトンネル13を複数のスパン区切り、これから充填しようとするスパンの一方端部1a側に隔壁を構築する。そして、当該スパンに、支持ユニット40の配置、コンクリート及び切削可能充填材の打設を行う。

0057

支持ユニット40の配置、コンクリート及び切削可能充填材の打設の順序、支持ユニット40の組み立て順序等は、特に限定されず、施工性等の観点から適宜設定される。また、これらの工程の一部を同時に行ってもよい。なお、コンクリート打設領域50A,50B及び切削可能充填材領域51A,51Bにコンクリート及び切削可能充填材を打設するために、適宜、支持ユニット40と先行外殻13Aとの間に型枠を配設する。

0058

後行シールドトンネル構築工程(S3)では、図1及び図20図23に示すように、一方端部1aに施工された発進基地21から他方端部1bまで後行シールドトンネル14を延伸することで、地下構造物1の施工予定領域である地下構造物予定領域(不図示)の一方端部1aと他方端部1bとの間において、軸方向に延伸する複数の後行シールドトンネル14を周方向に構築する。具体的には、後行シールドトンネル構築工程(S3)では、18本の後行シールドトンネル14を、外郭躯体予定領域において、一方端部1aに施工された発進基地21から他方端部1bまで延伸する。このとき、シールドトンネル上部の土砂が緩みやすい傾向にあることから、上部を後からシールドトンネルで延伸するように、下方に配置される後行シールドトンネル14から順に延伸することが好ましい。また、先行シールドトンネル13の延伸と同様に、後行シールドトンネル14の掘進には、2機以上のシールド掘進機を使用することが好ましい。2機以上のシールド掘進機を使用することで、複数の後行シールドトンネル14を並行して延伸できる。

0059

また、後行シールドトンネル構築工程(S3)では、一方端部1aから他方端部1bに向かうに従い、隣り合う後行シールドトンネル14の中心軸線が近接して行くとともに、隣り合う先行シールドトンネル13の中心軸線と後行シールドトンネル14の中心軸線とが近接して行くように、複数の後行シールドトンネル14を延伸する。これにより、地下空洞の断面積を、一方端部1aから他方端部1bに向けて小さくすることができる。また、後行シールドトンネル構築工程(S3)では、一方端部1aから他方端部1bの全域において、隣り合う先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とが重なるように、先行シールドトンネル13の一部を切削して後行シールドトンネル14を延伸する。

0060

ここで、先行シールドトンネル13の一部を切削すると、先行外殻13Aを支持する主桁31(図4及び図5参照)も切削されて、先行外殻13Aが第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部13ABとに分離される。しかしながら、第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部13ABとの間に配置された支持ユニット40の第一支柱42A及び第二支柱42Bが、内周側支持桁43A及び外周側支持桁43Bと、内周側遮蔽板44A及び外周側遮蔽板44Bと、コンクリート打設領域50A,50Bに打設されたコンクリートと、を介して第一先行外殻部13AA及び第二先行外殻部13ABを内周側から支持している。このため、後行シールドトンネル構築工程(S3)において先行シールドトンネル13の一部を切削しても、先行シールドトンネル13は崩れない。

0061

そして、後行シールドトンネル構築工程(S3)では、第一領域A1の後行シールドトンネル14として、他方端部1bに向けて第一後行シールドトンネル141を延伸する第一後行シールドトンネル構築工程(S31)と、第二領域A2の後行シールドトンネル14として、第一後行シールドトンネル141の先端と他方端部1bとの間に、第一後行シールドトンネル141よりも小径の第二後行シールドトンネル142を延伸する第二後行シールドトンネル構築工程(S32)と、を行う。第一後行シールドトンネル構築工程(S31)では、一方端部1aから第一後行シールドトンネル141を延伸し、第二後行シールドトンネル構築工程(S32)では、第一後行シールドトンネル141の先端から他方端部1bまで第二後行シールドトンネル142を延伸する。これにより、一方端部1aから他方端部1bに至る一本の後行シールドトンネル14を延伸する。

0062

第一後行シールドトンネル141及び第二後行シールドトンネル142の延伸は、例えば、特開2005−194752号公報、特開平10−153083号公報、特開平10−096392号公報に記載された親子シールド機親子シールド掘進機)を用いることで、容易に行うことができる。つまり、第一後行シールドトンネル構築工程(S31)では、親子シールド機の親シールド機により第一後行シールドトンネル141を延伸し、その後、親子シールド機から子シールド機発進させ、この子シールド機により第一後行シールドトンネル141の先端から第二後行シールドトンネル142を延伸する。

0063

なお、本実施形態では、他方端部1bに一方端部1aの発進基地21に対応する到達基地内部空洞)が構築されていないが、他方端部1bに一方端部1aの発進基地21に対応する到達基地が構築されている場合は、他方端部1bに到達したシールド掘進機を、他方端部1bから一方端部1aに向けて掘進してもよい。この場合、シールド掘進機を他方端部1bから一方端部1aに移動する必要がなくなる。また、他方端部1bに一方端部1aの発進基地21に対応する到達基地が構築されている場合は、第二後行シールドトンネル構築工程(S32)において、他方端部1bの到達基地から第一後行シールドトンネル141の先端に向けて第二後行シールドトンネル142を延伸させてもよい。この場合、第一後行シールドトンネル141の延伸が終了する前に第二後行シールドトンネル142の延伸を開始することができる。

0064

ところで、図24に示すように、先行シールドトンネル13の構築により、先行シールドトンネル13の内部の外郭躯体予定領域13Bには、支持ユニット40が配設されているとともに、切削可能充填材が打設されている。また、後行シールドトンネル14の構築により、隣り合う先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とが重なり合っているが、この重なり合う部分において、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aが、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とを隔てている。

0065

外郭躯体構築工程(S4)では、まず、図25に示すように、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aの一部を撤去して、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とを連通させる。具体的には、図5及び図6に示すように、後行シールドトンネル14の後行外殻14Aのうち、先行シールドトンネル13と重なり合う部分において、主桁31は残置しておき、継手板32、リブ及びスキンプレート33を取り外す。継手板32、リブ及びスキンプレート33の取り外しは、後行シールドトンネル14側から行う。これにより、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とを連通させる開口34が形成される。なお、本実施形態では、主桁31は残置しておき、継手板32及びリブは撤去したが、主桁31も取り外して撤去してもよく、継手板32及びリブを残置してもよい。先行外殻13Aと後行外殻14Aとの一体化を図るために、スキンプレート33は取り外し撤去することが好ましい。

0066

外郭躯体構築工程(S4)では、次に、先行シールドトンネル13の内部の切削可能充填材領域51A,51Bに打設された切削可能充填材を撤去する。切削可能充填材の撤去は、例えば、シールド掘進機のカッターにより開口34に相当する部分の切削可能充填材を切削することにより行う。この切削屑は、シールド掘進機による掘削残土とともに先行シールドトンネル13から排出される。

0067

外郭躯体構築工程(S4)では、次に、図25及び図26に示すように、支持ユニット40の第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを撤去する。第一隔壁41A及び第二隔壁41Bの撤去は、開口34側から第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを第一支柱42A及び第二支柱42Bから取り外すことにより行うことができる。支持ユニット40の内部空間45は空洞になっているため、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを撤去することで、先行シールドトンネル13の外郭躯体予定領域13Bが、隣り合う後行シールドトンネル14の内部空間と一体的に連通される。なお、このときも、第一支柱42A及び第二支柱42Bは撤去しない。支持ユニット40の第一支柱42A及び第二支柱42Bが第一先行外殻部13AA及び第二先行外殻部13ABを内周側から支持しているため、先行シールドトンネル13の変形は防止できる。

0068

外郭躯体構築工程(S4)では、次に、図27及び図28に示すように、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とにコンクリート62を打設して一体化する。具体的には、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とに、開口34を通って先行シールドトンネル13と後行シールドトンネルとに架け渡された鉄筋61を配設する(図27参照)。そして、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とに、コンクリート62を打設する(図28参照)。なお、図28では、コンクリート62の打設を分かりやすくするために、コンクリート打設領域50A,50Bに打設されたコンクリートの図示を省略している。これにより、先行シールドトンネル13に打設されたコンクリート62と後行シールドトンネル14に打設されたコンクリート62とは、開口34を介して直接的に一体的化するとともに、開口34を通って架け渡された鉄筋61を巻き込むことにより一体化され、強固な外郭躯体が構築される。

0069

そして、このように一体化されるコンクリート62(鉄筋コンクリート)を全てのシールドトンネル11に打設することで、外郭躯体12が形成される。このとき、全てのシールドトンネル11に一気にコンクリート62を打設して一体化させれば、外郭躯体12の周方向に打継目が形成されないため好適である。但し、コンクリート材料搬送性打設作業性等を考慮して、全てのシールドトンネル11を複数のグループに分けて、この分けられたグループ毎に、コンクリート62を打設して一体化させてもよく、これにより、コンクリートの打継目の少ない外郭躯体12を構築できる。

0070

なお、外郭躯体構築工程(S4)では、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14内に地下水等が入り込まないように、凍結工法等により先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14の周囲に凍土造成し、先行シールドトンネル13及び後行シールドトンネル14の周囲を凍結止水することが好ましい。

0071

褄壁構築工程(S5)では、図29に示すように、地下構造物1の一方端部1aに、外郭躯体12の一方側面を封止(止水)する一方側褄壁15を構築し、地下構造物1の他方端部1bに、外郭躯体12の他方側面を封止(止水)する他方側褄壁16を構築する。一方側褄壁15及び他方側褄壁16の構築は、例えば、地下構造物1の一方端部1a及び他方端部1bを凍結止水し、一方側褄壁15及び他方側褄壁16を構築する領域を掘削して鉄筋コンクリートを打設する。これにより、一方側褄壁15及び他方側褄壁16を構築することができる。

0072

掘削工程(S6)では、図30に示すように、一方側褄壁15及び他方側褄壁16に挟まれた外郭躯体12の内周側領域の一部又は全部を掘削して地下空洞4を形成する。つまり、一方側褄壁15及び他方側褄壁16に挟まれた外郭躯体12の内周側領域の一部又は全部を掘削し、掘削した土砂を排出することで、外郭躯体12の内周側に地下空洞4を形成する。そして、掘削した土砂を、本線シールドトンネル2や支線シールドトンネル3から排出する。

0073

以上説明したように、本実施形態では、先行シールドトンネル構築工程(S2)で、先行シールドトンネル13の先行外殻13A内に当該先行外殻13Aを内周側から支持する第一支柱42A及び第二支柱42Bを設置するため、後行シールドトンネル構築工程(S3)で先行外殻13Aを切削しても、先行外殻13Aが変形するのを抑制することができる。そして、外郭躯体構築工程(S4)で、後行外殻14Aの一部、切削可能充填材、及び第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを撤去すると、隣り合う先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とが連通するため、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14とにコンクリートを打設して一体化することができる。これにより、シールドトンネル毎にコンクリートを打設して外郭躯体を構築する場合に比べて、外郭躯体12に形成される打継目を少なくすることができるため、工数及び工費を低減することができる。また、一体性に優れた強固な外郭躯体12を構築できる。

0074

また、先行シールドトンネル構築工程で、第一支柱42A及び第二支柱42Bの一端部と第一先行外殻部13AAとの間のコンクリート打設領域50Aと第一支柱42A及び第二支柱42Bの他端部と第二先行外殻部13ABとの間のコンクリート打設領域50Bとにコンクリートを打設するため、先行シールドトンネル13の剛性を高めつつ、第一支柱42A及び第二支柱42Bにより先行外殻13Aを効率的に支持することができる。なお、本実施形態では、第一支柱42A及び第二支柱42Bはコンクリートを介して、第一先行外殻部13AAと第二先行外殻部13ABを支持しているが、第一支柱42Aまたは第二支柱42Bは、コンクリートを介さず第一先行外殻部13AAまたは第二先行外殻部13ABを直接支持してもよい。

0075

また、先行シールドトンネル13の両側において当該先行シールドトンネル13の一部を切削しながら後行シールドトンネル14を構築するため、外郭躯体構築工程(S4)で、先行シールドトンネル13に打設されるコンクリート62とその両側に配置される後行シールドトンネル14に打設されるコンクリート62とを一体化することができる。これにより、外郭躯体12に形成される打継目を更に少なくすることができる。

0076

また、先行シールドトンネル構築工程(S2)で、第一支柱42Aに支持された第一隔壁41Aと第二支柱42Bに支持された第二隔壁41Bとの間の内部空間45に空洞が形成されるため、外郭躯体構築工程(S4)で、後行外殻14Aの一部、切削可能充填材、第一隔壁41A及び第二隔壁41Bを撤去することで、先行シールドトンネル13とその両側に配置される後行シールドトンネル14とを連通することができる。しかも、先行シールドトンネル構築工程(S2)におけるコンクリート及び切削可能充填材の打設量を低減することができる。

0077

また、後行外殻14Aのスキンプレート33を取り外すことで先行シールドトンネル13内の外郭躯体予定領域13Bと後行シールドトンネル14とを連通する開口34を形成することができるため、この開口34を通じて、先行シールドトンネル13と後行シールドトンネル14の間に鉄筋61が架け渡して配置される。これにより、先行シールドトンネル13に打設されるコンクリート62と後行シールドトンネル14に打設されるコンクリート62とを一体化することができる。

0078

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

0079

例えば、先行シールドトンネルの一方側にのみ後行シールドトンネルを重ねて構築してもよい。この場合、互いに重なり合って隣接する先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートは一体化されて打継面が形成されない。互いに重なり合わずに隣接する先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとは、例えば、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に連結路を構築し、この連結路に鉄筋コンクリートを打設することで、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートとを連結することができる。

0080

また、一方端部から他方端部までの間の一部において、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとが重なっていなくてもよい。この場合も、例えば、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとの間に連結路を構築し、この連結路に鉄筋コンクリートを打設することで、先行シールドトンネルと後行シールドトンネルとに打設されるコンクリートとを連結することができる。

0081

また、支持ユニットは、必ずしも二つの隔壁及び支柱を備える必要は無く、少なくとも一つの隔壁及び支柱を備えればよい。この場合、支持ユニット内に内部空間が形成されないが、支柱から隔壁を取り外すことで、外郭躯体予定領域を連通させることができ、支柱により、第一先行外殻部と第二先行外殻部とを支持することができる。

0082

また、後行シールドトンネルの後行外殻は、必ずしも主桁、継手板、リブ及びスキンプレートにより構成される必要は無く、後行シールドトンネルを構築した後に、先行シールドトンネルと連通する開口を形成できる構成であれば如何なる構成であってもよい。

0083

また、各工程の一部を並行して行ってもよい。例えば、先行シールドトンネル構築工程が終了する前に後行シールドトンネル構築工程を開始してもよい。つまり、全ての先行シールドトンネルの構築が終了する前に後行シールドトンネルの構築を開始してもよい。また、第一後行シールドトンネル構築工程が終了する前に第二後行シールドトンネル構築工程を開始してもよい。つまり、全ての第一後行シールドトンネルの構築が終了する前に第二後行シールドトンネルの構築を開始してもよい。また、シールドトンネル構築工程が終了する前に外郭躯体構築工程を開始してもよい。つまり、全てのシールドトンネルの構築が終了する前に外郭躯体の構築を開始してもよい。また、外郭躯体構築工程が終了する前に掘削工程を開始してもよい。

0084

また、外郭躯体は、後行シールドトンネルの後行外殻内の全領域に打設されたコンクリートにより形成されてもよく、後行シールドトンネルの後行外殻内のうち、先行シールドトンネルの外郭躯体予定領域から続く略円周状(略円弧状)の内周面及び外周面により形成される領域に打設されたコンクリートにより形成されてもよい。この場合、後行シールドトンネルの後行外殻内に、コンクリートを打設する領域に型枠を設置し、当該型枠の外側に切削可能充填材等を打設し、当該型枠の内側に外郭躯体となるコンクリートを打設してもよい。

0085

また、シールドトンネルの断面形状、シールドトンネル、先行シールドトンネル及び後行シールドトンネルの本数等は特に限定されるものではない。

0086

1…地下構造物、1a…一方端部、1b…他方端部、2…本線シールドトンネル、3…支線シールドトンネル、4…地下空洞、11…シールドトンネル、11A…外殻、12…外郭躯体、13…先行シールドトンネル、13A…先行外殻、13AA…第一先行外殻部、13AB…第二先行外殻部、13B…外郭躯体予定領域、13C…内周側領域、13D…外周側領域、13E…切削予定領域、13F…切削予定領域、13G…側部、13H…側部、13J…中央部、14…後行シールドトンネル、14A…後行外殻、15…一方側褄壁、16…他方側褄壁、21…発進基地、22…発進坑口、23…円周シールドトンネル、30…セグメント、31…主桁、32…継手板、33…スキンプレート、34…開口、40…支持ユニット、41A…第一隔壁、41B…第二隔壁、42A…第一支柱、42B…第二支柱、43A…内周側支持桁、43B…外周側支持桁、44A…内周側遮蔽板、44B…外周側遮蔽板、45…内部空間、50A…コンクリート打設領域、50B…コンクリート打設領域、51A…切削可能充填材領域、51B…切削可能充填材領域、61…鉄筋、62…コンクリート、141…第一後行シールドトンネル、142…第二後行シールドトンネル、A1…第一領域、A2…第二領域。

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