JP2617418B2

JP2617418B2 - 地下大空間構造物の築造方法

Info

Publication number: JP2617418B2
Application number: JP5326056A
Authority: JP
Inventors: 豊加島
Original assignee: 大豊建設株式会社
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH07150899A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下に例えば道路の分
岐部あるいは合流部、又は地下駐車場等を造るのに適し
た地下大空間構造物の築造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大都市では既に地上の至るところに種々
の構造物が密集して建設済みでスペース確保が困難のた
め、例えば自動車道路，駐車場，鉄道等を新たに建設す
る場合、地下にそれらを建設する方向にあり、これらの
地下構造物は大型化している。

【０００３】これらの地下構造物の建設方法として、従
来では例えばケーソン工法、あるいはシールド工法がそ
の時の状況に応じて採択されている。

【０００４】すなわち、前者のケーソン工法により地下
に大型の空間を有する構造物を作る場合、まず、地上に
ケーソンを構築し、この下部に設けた作業室に人力また
は機械力で地盤を掘削し、掘削に伴いケーソンをその自
重により沈下させ、所定の深さまで沈設する。しかる
後、沈設後ケーソンの上部に蓋板を構築し、地下構造物
を完成する。

【０００５】また、後者のシールド工法は、地下に下水
道，地下鉄道，共同溝などの大型構造物を築造する方法
として多く採用されている。そして、このシールド工法
により、例えば３車線用道路トンネルを築造する場合、
シールド掘削機は直径２０ｍ程度の大断面シールドが必
要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のケー
ソン工法の場合、掘削時に作業室に圧縮空気を使用して
地盤の地下水の噴出を抑えるのて、作業室内で掘削作業
を行う作業員が潜函病に罹る危険がある。また、ケーソ
ンの沈下に伴い、地上でケーソンを構築して継ぎ足して
いくので、地上がケーソンの工事期間中占拠されるの
で、他の目的に使用できないなどの問題がある。

【０００７】また、シールド工法ではその実施にあた
り、シールド掘削機を使用するが、次のような問題点が
ある。ａ．シールド掘削機は工場で作られるが、直径２０ｍの
大断面のシールド掘削機は、約３年程度の製作期間が必
要とされている。ｂ．製作価格も非常に高い。ｃ．工場で製作されたシールド掘削機は、大型であるた
め輸送可能な大きさに分割され、現場まで輸送され、地
中に設けられた発進立坑で再び組立られるもので、作業
が煩雑であり、かつ組立も長期間を必要とするなどの問
題がある。ｄ．また、地下道路の場合、車線の合流や分岐があるの
で、掘削断面の幅員が変化する部分があるが、この掘削
断面の変化に対してこれまでのシールド掘削機やセグメ
ントは断面（幅員）を変える事がほとんど不可能であ
る。ｅ．さらに、大断面泥水シールドや泥土圧シールドの場
合、カッタやシールドジャッキ，排土設備などに必要な
所用馬力が大きく、莫大な電力を必要とする。ｆ．また、シールドの掘進に伴い泥水や泥土が一度に大
量に排出するため、これの処理に広い処理用地や費用が
必要となる。

【０００８】本願発明は、このようなことに鑑み提案さ
れたもので、その目的とするところは、ケーソン工法の
ように潜函病に罹るおそれがなく、かつ地上を他の目的
で使用可能であり、また、従来のシールド工法のように
大断面のシールド掘削機を製作することの弊害がなく、
さらに、地下構造物が道路であって途中で掘削断面が変
化するものでも容易に対応できる、地下大空間構造物の
築造方法およびその地下大空間構造物を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、発進側の立坑
１より地中に縦行トンネル３を一定の距離離して複数本
掘進し立坑２へ到達させて縦行トンネル３を構築し、し
かる後縦行トンネル３の内部から略直角方向に各縦行ト
ンネル間を連結する横行トンネル４Ａ，４Ｂをシールド
工法あるいは推進工法により隣接状態で構築し、所要構
造物の壁体３２を構成し、その後、内部地盤Ｇ’を掘削
して地下空間を得るようにし、上記目的を達成してい
る。

【００１０】なお、上記において、縦行トンネルはシー
ルドにより構築している。

【００１１】さらに、横行トンネル４Ａ，４Ｂの構築に
用いる推進機１４は矩形断面となっており、そのシール
ド筒１８および組み込まれる推進管１５の一方の側辺に
ガイド爪２４，２５を突出せしめ、かつ前記推進管１５
の他方の側辺に前記ガイド爪２４，２５と係合可能なガ
イド２６を設け、推進機１４の掘進工程に際し各横行ト
ンネル４Ａ，４Ｂ相互を隣接状態で構築するようにし、
上記目的を達成している。

【００１２】また、発進側の立坑１，到達側の立坑２
と、これら立坑１，２間を結ぶ複数の縦行トンネル３
と、これらの縦行トンネル３間を連結し、かつ隣接状態
で構築された横行トンネル４Ａ，４Ｂとで構成された壁
体３２を備え、かつこの壁体３２により囲まれた内部地
盤Ｇ′を掘削して得られた地下空間３３を構成し、上記
目的を達成している。

【００１３】

【作用】地下構造物の種類に応じ、発進側の立坑１や到
達側の立坑２の長さを容易に設定できるため、各種規模
の地下構造物の構築に対応でき、かつ更に断面が変化す
るような場合でも容易に対応することができる。

【００１４】トンネル工法としては比較的断面の小さい
シールド工法または推進工法を採用し、排土量を少なく
し、作業性を良くしている。

【００１５】また、推進工法に用いる推進機１４のシー
ルド筒１８や、推進管１５にガイド爪２４，２５やガイ
ド２６を設け、推進機１４が掘進する際に両者が係合す
るようにしたため、横行トンネル４Ａ，４Ｂ相互を簡単
に隣接して間隙を生ずることなく構築できるようにして
いる。

【００１６】そして、立坑１，２、縦行トンネル３、横
行トンネル４Ａ，４Ｂ等によって造られた構造体の内部
地盤Ｇ′を掘削して得られた地下空間３３を必要に応じ
更に手を加えるなどして種々の用途に利用できるように
している。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の基本概念を示す施工横断面
図、図２はその施工平面図を示す。

【００１８】本発明においては、図２に示すように、ま
ず、発進側の立坑１と到達側の立坑２とを構築する。つ
ぎに、地中に設けた発進側の立坑１より到達側の立坑２
に向かって所定の断面を持つ地中構造物の断面の偶角部
や主要部材の交点などの位置にトンネル工法により縦行
トンネル３を構築する。しかる後、各縦行トンネル３間
を結ぶべくほぼ水平，垂直方向に横行トンネル４Ａ，４
Ｂをそれぞれ構築して地下大空間構造物の壁体を築造
し、かつその内部地盤を掘削して所望の地下空間を得る
ようにしている。

【００１９】すなわち、図３は本発明の具体的一実施例
の横断面図、図４は図３中Ａ−Ａ断面平面図、図５は立
坑部分の断面図を示す。以下、これらの図を参照しつつ
本発明の地下大空間構造物の築造方法について説明す
る。

【００２０】地下大空間構造物の構築にあたり、まず、
図５に示すように、地表Ｓから地盤Ｇを所定の深さまで
掘削してゆき、発進側の立坑１を構築する。また、到達
側の立坑２を構築する。この立坑１，２の掘削に用いる
掘削工法としては連続壁工法など周知の技術を用いれば
良い。なお、立坑１，２の幅や長さは、必要とされる地
下大空間構造物の規模に応じたものとすることは勿論で
ある。

【００２１】しかして、図４および図５において、５は
立坑１，２を構成する土留壁、６は土留壁５内に設けら
れた隔壁部、７は立坑１の底板である。

【００２２】立坑１，２を構築した後は、各立坑１，２
間を貫通すべく、図３ないし図５に示すように、ほぼ同
方向かつ、ほぼ水平方向に縦行トンネル３を複数構築す
る。図４および図５において８は縦行トンネル３の坑口
である。なお、図示の例では、各立坑１，２の上下両側
部分に矩形断面の縦行トンネル３をそれぞれ構築し、縦
行トンネル３は計４本となっているが、大規模なものの
場合、その間にも構築するなどしても良く、また、断面
形状は円形断面、その他の形状であっても良い。この縦
行トンネル３は、シールド掘進機（図示せず）を発進側
の立坑１から到達側の立坑２に向かって発進させ、掘進
に伴ってセグメント９を組立ててゆくといった一般的な
シールド工法を採用すれば良く、この工法によれば、地
上での使用面積が少なく、地上の建造物の制約を受けに
くく好ましい。

【００２３】この場合、トンネル断面形状は円形でも矩
形でも良いが、次の工程で縦行トンネル３内より横行ト
ンネル４Ａ，４Ｂが推進されるため、それを施工可能な
空間を持つ断面であることが必要である。なお、地盤Ｇ
を掘削する場合、手掘り，機械掘り，密閉式（泥水式，
泥土圧式）などが土質条件や施工条件により選択され
る。組み込まれるセグメント９としてはダクタイルや鉄
筋コンクリート製でも良いが、作業性と加工性の面から
は鋼製のほうが好ましい。

【００２４】次に、縦行トンネル３よりほぼ水平，垂直
の各方向に横行トンネル４Ａ，４Ｂをそれぞれ隣接状態
で構築する。この横行トンネル４Ａ，４Ｂは、図３の横
断面図の下部に示すように、推進工法によって構築され
る。

【００２５】すなわち、一方の縦行トンネル３内から他
方の縦行トンネル３に向かって架台１０上に設けられた
推進ジャッキ１１，ストラット１２，押輪１３等を介し
横行トンネル構築用推進機１４を押し出す。なお、図中
１６’は反力受である。そして、推進に伴って推進管１
５を発進側の縦行トンネル３側から継ぎ足してトンネル
を構築する。この推進管１５としては、一般的には一体
型の鉄筋コンクリートまたは鋼製管が用いられるが、本
発明の場合、鋼製のセグメントがその加工性と施工性に
有利である。しかして、推進管１５は縦行トンネル３内
て継ぎ足し、推進作業を行うため、銅製のセグメント形
式で分割されたものを坑内で管状に組立てる方式が作業
性が良く好適である。なお、この推進管１５としては、
必要に応じて推進方向に熔接またはボルトなどで継ぎ、
トンネルの一体化を図る場合もある。

【００２６】なお、その他図中１６は横行構築用推進機
の掘進施工において必要に応じ施された発進側の地盤改
良部、１７は到達側の地盤改良部である。

【００２７】この推進機１４および推進工法としては、
図６ないし図８に示す如き、矩形断面のものを用いると
作業性及び最終構造物の剛性の面で好適である。すなわ
ち、図６は推進機１４の正面図、図７はその前方部分を
切欠いた側面図、図８は図７中Ｂ−Ｂ線断面図である。

【００２８】しかして、この推進機１４は、図６に示す
ように、矩形のシールド筒１８を有し、その前方部には
平行リンク的に回動する矩形枠状のカッタ１９が設けら
れている。すなわち、カッタ１９は、図７に示すよう
に、回転体２０に偏心的に連結されている。回転体２０
は隔壁２１を貫通したシャフト２２の前端に連結され、
シャフト２２の後部は駆動モータ２３に連結され、駆動
モータ２３を駆動することによりカッタ１９が平行リン
ク的に回動し、容易に矩形断面を掘削でき、その推進に
伴って推進機１４とほぼ同寸法の矩形の推進管１５を継
ぎ足してゆけば良い。なお、図６および図７中２７は給
水管、２８は掘削土砂を泥水と共に排出する排泥管であ
り、この例では泥水圧式のものを一例としているが、泥
土圧式のものであっても良い。この場合、排土装置とし
てスクリュコンベアなどが採用される。

【００２９】上記において、推進機１４は、図６に示す
ように、シールド筒１８の一方の側辺の上下部にほぼＬ
字状のガイド爪２４が上向き，下向きに設けられ、ま
た、図７および図８に示すように、推進管１５の一方の
側辺にも同様のガイド爪２５が設けられ、推進管１５の
反対側の他方の側辺にはガイド爪２５と係合可能な凹状
であって、かつガイド爪２４，２５と対応した形状、つ
まり、Ｌ字状のガイド２６を形成すると好適である。

【００３０】そして、横行トンネル４Ａ，４Ｂの構築に
あたっては、図４および図５に示すように、各横行トン
ネル４Ａ，４Ｂは推進機１４を相対する縦行シールドト
ンネルの間を掘進せしめ、かつ隣接して構築し、この
際、ガイド爪２４，２５をガイド２６に係合させて構築
してゆけば、各横行トンネル４Ａ，４Ｂを容易に整合状
態でもって間隙を生ずることなく隣接させることがで
き、この横行トンネル４Ａ，４Ｂによって水密性の高い
所要構造物の壁体またはその一部分が構築される。

【００３１】なお、横行トンネル４Ａ，４Ｂの構築にあ
たり、上記推進工法に代え、シールド工法を採用するこ
とも可能である。このシールド工法の場合、セグメント
の外径はシールド外径より小さいので、横行トンネル４
Ａ，４Ｂのシールド同志は隣接して掘進していても、そ
れぞれのセグメントトンネルの間は間隙を生ずる。この
ため、この間隙が生じた場合、横行トンネル４Ａ，４Ｂ
が完成した後、横行トンネル４Ａ，４Ｂ間の間隙を地盤
改良して止水性を図り、セグメントトンネルの側部を開
き、間隙部の土砂を除去し、横行トンネル４Ａ，４Ｂの
横断面方向に鉄骨などで繋ぎコンクリートを充填するな
どの作業を行い、水密性と剛性を保つことができる。

【００３２】前述の推進工法の場合には隣接推進施工が
でき、シールド工法の場合のような間隙が生ずることが
殆どないため、隣接施工に対して有利である。また、ガ
イド爪２４，２５、ガイド２６を介し推進管１５相互が
噛み合った状態で隣接可能となり、トンネルの水密性や
構造的補強が十分可能となる。なお、この推進機１４は
複数使用しても良く、複数用いれば作業性が向上し、横
行トンネル構築の時間が短縮される。

【００３３】横行トンネル構築後には、横行トンネル４
Ａ，４Ｂの内部に、図９に示すように、例えば鉄筋２９
を配設するなどし、横行トンネル４Ａ，４Ｂの推進管１
５からなる外郭管体またはトンネル内部を利用して、こ
の所要構造物の力学的補強や水密性を図ることができ
る。なお、図９において、３０は内部地盤Ｇ’を一部掘
削した後に所要構造物の内側の角部に設けられた型枠で
ある。

【００３４】図１０は縦行トンネル３や横行トンネル４
Ａ，４Ｂの内部にコンクリート３１を打設して、所要構
造体の堅固な壁体３２を構築した状態を示す。

【００３５】この壁体３２の構築後は、前述の図９およ
び図１０に示すように、壁体３２によって区画形成され
た内部地盤Ｇ′を発進側および／もしくは到達側の立坑
１，２側から適宜の手段により掘削して除去し、地下空
間３３を形成し、この内部地盤Ｇ’をすべて除去するこ
とにより地下大空間構造物３４を築造することができ
る。なお、内部地盤Ｇ’の掘削に伴い適宜壁体３２を保
持するために支保工を設置する事は勿論である。

【００３６】ところで、上述のように、、縦行トンネル
３と横行トンネル４Ａ，４Ｂとにより区画形成された内
部地盤Ｇ′が周知技術により掘削されるが、この時、地
中の土水圧力などの外力や部材の自重を考慮して縦行ト
ンネル３や横行トンネル４Ａ，４Ｂに鉄骨や鉄筋コンク
リート３１で補強する。内部地盤Ｇ′は、立坑１，２の
前壁を適宜取り壊しにより始め、順次内部土砂が掘削さ
れる。この時、立坑１，２の前壁と前壁の直前方の横行
トンネル４Ａ，４Ｂとの間に間隙部分ｇが生ずる場合
は、この間隙部分ｇは予め凍結あるいは薬液注入などに
より地盤の土水圧に対して防護対策が施されていること
は勿論である。このようにして地下に所要の断面を有す
る地下大空間構造物３４が完成することができる。

【００３７】図１１はこの地下大空間構造物３４の内部
の地下空間３３を利用して構成した地下道路の一例を示
す。内部には例えば水平隔壁３５，垂直隔壁３６等を形
成して内部空間を分割し、水平隔壁３５や床壁３７の上
面に路面３８を形成すれば、容易に道路とすることがで
きる。３８ａは端部に形成した監視員道路である。ま
た、３９は垂直隔壁３６を利用して形成した換気通路例
である。なお、水平隔壁３５や垂直隔壁３６等は内部地
盤Ｇ’が全て掘削されなくても、途中の段階でこれらが
構築されても良い事は勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の本発明に
よれば、発進側の立坑１より地中にシールド工法により
縦行トンネル３を一定の距離離して複数本掘進し立坑２
へ到達させて縦行トンネル３を構築し、しかる後縦行ト
ンネル３の内部から略直角方向に各縦行トンネル間を連
結する横行トンネル４Ａ，４Ｂをシールド工法あるいは
推進工法により隣接状態で構築し、所要構造物の壁体３
２を構成し、その後、内部地盤Ｇ’を掘削して地下空間
を得るようにしており、比較的簡単な工法によって必要
に応じた規模の地下大空間構造物３４を築造することが
でき、ケーソン工法と異なるため、作業員が潜函病にか
かるおそれがなく、かつ更に断面が変化するような場合
でも容易に対応することができる。

【００３９】さらに、請求項２記載のように、推進工法
の推進機１４のシールド筒１８や推進管１５にガイド爪
２４，２５やガイド２６を設けてあるため、横行トンネ
ル４Ａ，４Ｂを整合状態でもって隣接し、間隙を生ずる
ことなく構築でき、作業性、仕上がり等が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成の一例の施工横断面図。

【図２】同上の施工平面図。

【図３】本発明の具体的一実施例の施工横断面図。

【図４】図３中Ａ−Ａ線断面図。

【図５】本発明の立坑からの縦行トンネル、縦行トンネ
ルからの横行トンネルを構築する状態を示す説明図。

【図６】本発明の工法実施に用いると好適な推進機の正
面図。

【図７】同上の推進機を用いた工法の一部切欠き側面説
明図。

【図８】図７中Ｂ−Ｂ線断面図。

【図９】本発明工法によって構築中の所要構造物の横断
面図。

【図１０】同上の所要構造物であって壁体を構成し、か
つ内部地盤を掘削している状態を示す横断面図。

【図１１】本発明の地下大空間構造物の一利用例を示
す。

【符号の説明】

１発進側立坑２到達側立坑３縦行トンネル４Ａ水平方向の横行トンネル４Ｂ垂直方向の横行トンネル５土留壁６切梁材７底板８坑口９セグメント１０架台１１推進ジャッキ１２ストラット１３押輪１４推進機１５推進管１６地盤改良部１７地盤改良部１８シールド筒１９カッタ２０回転体２１隔壁２２シャフト２３駆動モータ２４ガイド爪２５ガイド爪２６ガイド２７給水管２８排泥管２９鉄筋３０型枠３１鉄筋コンクリート３２壁体３３地下空間３４地下大空間構造物Ｓ地表Ｇ地盤Ｇ′ 内部地盤ｇ間隙部分

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発進側の立坑（１）より地中にシールド
工法により縦行トンネル（３）を一定の距離離して複数
本掘進し立坑（２）へ到達させて縦行トンネル（３）を
構築し、しかる後縦行トンネル（３）の内部から略直角方向に各
縦行トンネル間を連結する横行トンネル（４Ａ），（４
Ｂ）をシールド工法あるいは推進工法により隣接状態で
構築し、所要構造物の壁体（３２）を構成し、その後、
内部地盤（Ｇ’）を掘削して地下空間を得ることを特徴
とした地下大空間構造物の築造方法。
【請求項２】前記横行トンネル（４Ａ），（４Ｂ）の
構築に用いる掘進機（１４）は矩形断面となっており、
そのシールド筒（１８）および掘進機（１４）に連結さ
れる推進管（１５）の一方の側辺にガイド爪（２４），
（２５）を突出せしめ、かつ前記推進管（１５）の他方
の側辺に前記ガイド爪（２４），（２５）と係合可能な
ガイド（２６）を設け、掘進機（１４）の推進工程に際
し各横行トンネル（４Ａ），（４Ｂ）相互を隣接状態で
構築することを特徴とした請求項１記載の地下大空間構
造物の築造方法。