特許 6874375 トンネル躯体の構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874375

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】トンネル躯体の構築方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20210510BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/04 F

   E21D9/06 301D

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-760(P2017-760)

(22)【出願日】2017年1月5日

(65)【公開番号】特開2018-109328(P2018-109328A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2019年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】宮元 克洋

(72)【発明者】

【氏名】足立 邦靖

(72)【発明者】

【氏名】磐田 吾郎

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 直弘

(72)【発明者】

【氏名】屋代 勉

【審査官】 田島 拳士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３０３１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００２１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１３７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３１９６６４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／００−９／１４

Ｅ２１Ｄ １１／１４−１１／３６

Ｅ２１Ｄ １３／００−１３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの構築予定領域を、並列に配置した複数の外殻トンネルで囲繞し、該外殻トンネルの内空を利用してトンネル躯体を構築するトンネル躯体の構築方法であって、
前記外殻トンネルの内空に、該外殻トンネルの軸線方向に間隔を設けて複数の支保工を設置し、隣り合う前記外殻トンネル各々で対向するセグメントの一部を撤去し、相互に連通する連通空間を設ける第１の工程と、
前記トンネル躯体を構成する鋼殻分割体を前記連通空間に跨って設置するための鋼殻分割体設置領域を、前記支保工の一部を撤去することにより確保する第２の工程と、
該鋼殻分割体設置領域に、前記鋼殻分割体を挟持しつつ前記外殻トンネルを補剛可能な開口補強柱を用いて、前記鋼殻分割体を設置する第３の工程と、
接続された複数の前記鋼殻分割体に、充填コンクリートを充填する第４の工程と、
を備え、
前記開口補強柱は、同軸上に設けられる内側柱及び外側柱と両者の間に設けられる中間柱とにより構成され、前記中間柱が前記鋼殻分割体の中空部に配置されることを特徴とするトンネル躯体の構築方法。

【請求項2】

請求項１に記載のトンネル躯体の構築方法であって、
前記第４の工程の前に、前記第２の工程および第３の工程を前記外殻トンネルの軸線方向に順次繰り返し、前記連通空間に跨る前記鋼殻分割体を、前記外殻トンネルの軸線方向に順次接続することを特徴とするトンネル躯体の構築方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載のトンネル躯体の構築方法であって、
前記第１の工程から前記第４の工程を一対の隣り合う前記外殻トンネルごとに実施することを特徴とするトンネル躯体の構築方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のトンネル躯体の構築方法であって、
前記トンネルの構築予定領域を軸線方向で複数の区画に区割りし、該区画ごとに前記第１の工程から前記第４の工程を実施することを特徴とするトンネル躯体の構築方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル躯体の構築方法であって、
前記第１の工程において、前記連通空間を設けた後の前記外殻トンネル各々における隣り合う前記支保工の間に、新たな支保工を追加設置することを特徴とするトンネル躯体の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの構築予定領域を複数の外殻トンネルで囲繞し、外殻トンネルの内空を利用してトンネル躯体を構築するトンネル躯体の構築方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、地中に大断面トンネルの覆工体を構築する方法として、例えば特許文献１では、地中空洞の構築予定領域を囲むように複数のルーフシールドトンネルを構築し、ルーフシールドトンネルのセグメントを一部撤去してその外側の地山を掘削し、ルーフシールド間にルーフシールドトンネルと連通する空間を設ける。この後、この空間とルーフシールド内にコンクリートを充填して一連の覆工コンクリートを構築している。そして、これら覆工コンクリートは、防水性能を確保するべく、その外周側であって地山と接触する範囲に防水シートを設置し、防水シートの両縁部をルーフシールドトンネルにおけるセグメントを撤去した開口部の周縁部に連結している。

【0003】

一方、特許文献２では、特許文献１と同様に、ルーフシールドトンネル間にルーフシールドトンネルと連通する空間を設けた後、この空間とルーフシールドトンネルの内空において、補剛材を組み立てるとともに鉄筋および型枠を設置する。そして、型枠の内部に覆工コンクリートを打設充填し、隣り合うルーフシールドトンネルどうしを連結する態様の覆工体を施工する。この覆工体を、すべてのルーフシールドトンネル間に相互に連結しつつ形成していき、リング状断面の一連の本設覆工壁を構築している。このような型枠を用いた本設覆工壁では、その外面側全体に防水シートを敷設することにより、防水性能を確保する方法を採用することが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１７４１６９号公報

【特許文献2】特許第４９５８０３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１および特許文献２のいずれの方法であっても、大断面トンネルの覆工体を鉄筋コンクリート造で構築する場合、採用する鉄筋は鉄筋径が大きく重量があるため、配筋作業が煩雑となりやすい。また、狭隘なルーフシールドトンネル内ではスペースが限られていることから作業性に劣るため、配筋作業だけでなく、型枠の設置やコンクリートの打設等に係る作業に、多大な労力と時間を要する。

【0006】

さらに、特許文献２のような型枠を用いる方法では、セグメントを一部撤去したルーフシールドを補剛するための補剛材が、地中空洞の断面からみて略放射方向に延在するよう設置され、また、隣り合うルーフシールドを連結するように配置される型枠が、地中空洞の周方向に延在するよう設置される。これにより、補剛材と型枠は互いに干渉しあう態様となり、例えば、型枠に孔を設けて補剛材を貫通させるなどして取り合いを納める必要が生じる。このため、取り合いの納まり部分が水みちとなりやすく、止水性能に課題が生じていた。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、高い止水性能を確保しつつ作業効率のよい、トンネルの覆工体となるトンネル躯体の構築方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

かかる目的を達成するため本発明のトンネル躯体の構築方法は、トンネルの構築予定領域を、並列に配置した複数の外殻トンネルで囲繞し、該外殻トンネルの内空を利用してトンネル躯体を構築するトンネル躯体の構築方法であって、前記外殻トンネルの内空に、該外殻トンネルの軸線方向に間隔を設けて複数の支保工を設置し、隣り合う前記外殻トンネル各々で対向するセグメントの一部を撤去し、相互に連通する連通空間を設ける第１の工程と、前記トンネル躯体を構成する鋼殻分割体を前記連通空間に跨って設置するための鋼殻分割体設置領域を、前記支保工の一部を撤去することにより確保する第２の工程と、該鋼殻分割体設置領域に、前記鋼殻分割体を挟持しつつ前記外殻トンネルを補剛可能な開口補強柱を用いて、前記鋼殻分割体を設置する第３の工程と、接続された複数の前記鋼殻分割体に、充填コンクリートを充填する第４の工程と、を備え、前記開口補強柱は、同軸上に設けられる内側柱及び外側柱と両者の間に設けられる中間柱とにより構成され、前記中間柱が前記鋼殻分割体の中空部に配置されることを特徴とする。

【0009】

また、本発明のトンネル躯体の構築方法は、前記第４の工程の前に、前記第２の工程および第３の工程を前記外殻トンネルの軸線方向に順次繰り返し、前記連通空間に跨る前記鋼殻分割体を、前記外殻トンネルの軸線方向に順次接続することを特徴とする。

【0010】

さらに、本発明のトンネル躯体の構築方法は、前記第１の工程から前記第４の工程を一対の隣り合う前記外殻トンネルごとに実施することを特徴とする。

【0011】

加えて、本発明のトンネル躯体の構築方法は、前記トンネルの構築予定領域を軸線方向で複数の区画に区割りし、該区画ごとに前記第１の工程から前記第４の工程を実施することを特徴とする。

【0012】

本発明のトンネル躯体の構築方法によれば、トンネル躯体を、トンネルの構築予定領域を囲繞する複数の外殻トンネルの内空に鋼殻分割体を設置し、鋼殻分割体に充填コンクリートを充填して構築する、いわゆるＳＣ構造により構築する。これにより、型枠工および鉄筋工等の作業手間を大幅に省力化できるため、狭小な外殻トンネルの内空であっても、施工性を向上することができるとともに、施工時間を大幅に短縮することが可能となる。

【0013】

また、鋼殻分割体を外殻トンネルの内空に、鋼殻分割体を挟持しつつ外殻トンネルを補剛可能な開口補強柱を用いて設置する。これにより、鋼殻分割体に貫通孔を設けることなく、開口補強柱にて外殻トンネルを補剛しながら、鋼殻分割体を外殻トンネルの内空に設置することができる。このため、鋼殻分割体における開口補強柱が干渉する部位に水みちとなるような隙間を生じることがなく、トンネル躯体の内空への漏水を防止することが可能となる。

【0014】

さらに、鋼殻分割体の側周面に止水材を備えることから、複数の鋼殻分割体を接続させることにより形成される目地部には、止水材が配置されることとなる。したがって、トンネル躯体の外周側に位置する地盤より湧水が生じた場合にも、止水材により目地部の隙間が封止されて水みちが形成されることがないため、トンネル躯体により高い止水性を確保することが可能となる。

【0015】

本発明のトンネル躯体の構築方法は、前記第１の工程において、前記連通空間を設けた後の前記外殻トンネル各々における隣り合う前記支保工の間に、新たな支保工を追加設置することを特徴とする。

【0016】

本発明のトンネル躯体の構築方法によれば、外殻トンネルの内空に新たな支保工を複数追加設置することから、１体の支保工に対する荷重負担を軽減できるため、鋼殻分割体設置領域を確保するべく、支保工の一部を撤去した場合にも安全に作業を実施することが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、複数の接続された鋼殻分割体に充填コンクリートを充填することでトンネル躯体を構築するため、作業効率を大幅に向上できるとともに、鋼殻分割体に水みちとなる隙間が存在せず、トンネル躯体に高い止水性能を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の大断面トンネルの概略を示す図である。

【図2】本発明の大断面トンネル構築予定領域の断面を示す図である。

【図3】本発明のトンネル躯体の詳細を示す図である。

【図4】本発明の鋼殻分割体の詳細を示す図である。

【図5】本発明のトンネル躯体の構築方法のフローを示す図である。

【図6】本発明のトンネル躯体を構築する際の区画を示す図である。

【図7】本発明のトンネル躯体の構築方法を示す図である（その１）。

【図8】本発明のトンネル躯体の構築方法を示す図である（その２）

【図9】本発明のトンネル躯体の構築方法を示す図である（その３）

【図10】本発明のトンネル躯体の構築方法を示す図である（その４）

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明は、トンネルの構築予定領域を、並列に配置した複数の外殻トンネルで囲繞し、これら外殻トンネルの内空を利用してトンネル躯体を構築するためのトンネル躯体の構築方法に関するものである。本実施の形態では、構築予定のトンネルとして、本線シールドトンネルの一部分に構築される大断面トンネルを事例とし、大断面トンネルの本設覆工体となるトンネル躯体を構築する方法を、以下に図１〜図１０を用いて説明する。

【0020】

大断面トンネル３は、例えば図１の概略図で示すように、本線シールドトンネル１における支線トンネル２との分岐合流部を設けるべく構築されるもので、断面が円形状の略円筒状をなして構築される。なお、大断面トンネル３の形状は必ずしもこれに限定されるものではなく、断面が楕円形状や矩形状の筒状をなすものや錐台状のものであってもよい。

【0021】

この大断面トンネル３を構築するにあたっては、まず、図２（ａ）の断面図で示すように、大断面トンネル構築予定領域４の周囲を、並列配置した複数の外殻トンネル５にて取り囲む。なお、外殻トンネル５は、シールド工法や推進工法等いずれの施工方法により構築されるトンネルでもよいが、本実施の形態では、シールドトンネルを採用している。

【0022】

次に、図２（ｂ）で示すように、外殻トンネル５の内空を利用して、大断面トンネル構築予定領域４を囲繞するトンネル躯体９を構築する。トンネル躯体９は、平面視矩形形状の躯体分割体６を、図３の側面視で示すように、長さ方向に複数接続し、さらには、幅方向に複数接続することにより構築する。

【0023】

躯体分割体６は、長さ方向がトンネル躯体９の周方向と合致し、幅方向がトンネル躯体９の軸線方向と合致するように配置されるもので、いわゆるハーフプレキャスト部材である鋼殻分割体７と、鋼殻分割体７の中空部に充填される充填コンクリート８とにより構成される。

【0024】

鋼殻分割体７は、図４で示すように、トンネル躯体９の内周面を構成する湾曲板形状の内側鋼殻板７１、トンネル躯体９の外周面を構成する湾曲板形状の外側鋼殻板７２、およびせん断補強筋７３とを備える。これらは、図４（ａ）で示すように、内側鋼殻板７１の凸面と外側鋼殻板７２の凹面を間隔を設けて対向させ、中空部を形成した状態で両者を連結するように複数のせん断補強筋７３を配置し、組み立てられる。

【0025】

内側鋼殻板７１は、図４（ｂ）で示すように、長さ方向がトンネル躯体９の内周面をなす円弧状に形成された矩形鋼板よりなるスキンプレート７１１と、スキンプレート７１１の幅方向の両端部各々に設置される一対の主桁７１２と、スキンプレート７１１の長さ方向の両端部各々に設置される一対の継手板７１３と、主桁７１２どうしを連結するようにスキンプレート７１１上に設置される複数の縦リブ７１４と、を備える。

【0026】

主桁７１２、継手板７１３および縦リブ７１４は、いずれも矩形鋼板よりなり、スキンプレート７１１と面どうしが直交するよう設置されるとともに、主桁７１２に対して継手板７１３および縦リブ７１４も面どうしも直交するよう設置されている。また、これら主桁７１２、継手板７１３および縦リブ７１４はいずれも、スキンプレート７１１の凸面側に設置される。

【0027】

一方、図４（ｃ）で示すように、外側鋼殻板７２も内側鋼殻板７１と同様に、スキンプレート７２１、一対の主桁７２２、一対の継手板７２３、および縦リブ７２４を備えるが、スキンプレート７２１は、矩形鋼板の長さ方向がトンネル躯体９の外周面をなす円弧状に形成される。また、主桁７２２、継手板７２３および縦リブ７２４はいずれも、スキンプレート７２１の凹面側に設置される。

【0028】

このような鋼殻分割体７は、１体もしくは複数体を接続しその内方に充填コンクリート８を充填することで、躯体分割体６が形成される。鋼殻分割体７を複数接続する場合、鋼殻分割体７には内側鋼殻板７１の主桁７１２と継手板７１３および外側鋼殻板７２の主桁７２２と継手板７２３による側周面が形成されていることから、側周面どうしを当接させて接続する。

【0029】

具体的には、隣り合う鋼殻分割体７における内側鋼殻板７１の継手板７１３どうし、および外側鋼殻板７２の継手板７２３どうしを当接させて接続すると、リング状をなす。さらに、内側鋼殻板７１の主桁７１２どうし、および外側鋼殻板７２の主桁７２２どうしを当接させて接続すると、筒状をなす。

【0030】

このため、内側鋼殻板７１および外側鋼殻板７２それぞれの継手板７１３、７２３および主桁７１２，７２２には、図４（ｂ）（ｃ）で示すように、接続部材（図示せず）を貫通させるための貫通孔７１５、７２５が複数設けられている。なお、接続部材は、鋼殻分割体７どうしを接続できる部材であれば、高力ボルト等いずれを採用してもよい。

【0031】

さらに、図４（ｃ）で示すように、側周面をなす外側鋼殻板７２の継手板７２３および主桁７２２には、複数の貫通孔７２５を挟むように２体の止水材１０が設置されている。本実施の形態では、止水材１０に水膨潤性の合成ゴムを採用しているが、止水性を確保できるものであれば、いずれの材料を用いてもよい。

【0032】

これにより、複数の鋼殻分割体７を接続させることにより形成される外側鋼殻板７２側の目地部７４には、図４（ａ）で示すように、止水材１０が位置することとなる。したがって、外側鋼殻板７２側から目地部７４に水が流入した場合には、止水材１０が膨潤して目地部７４の隙間を塞ぐ。

【0033】

このため、鋼殻分割体７を複数連結して構築した躯体分割体６を接続することにより構築されるトンネル躯体９は、その外周側の地山に湧水があった場合にも、内空に向かう水みちが形成されることがなく、漏水を生じさせることのない高い止水性を有する構造体となる。なお、鋼殻分割体７に止水材１０を設けず、複数の鋼殻分割体７を接続することにより形成される目地部７４を溶接して封止し、止水性を確保してもよい。

【0034】

このような、高い止水性を有するトンネル躯体９の内方を掘削することにより、大断面トンネル構築予定領域４に、大断面トンネル３が構築される。なお、外側鋼殻板７２の継手板７２３および主桁７２２に設けた止水材１０は、外側鋼殻板７２のみでなく、内側鋼殻板７１の継手板７１３および主桁７１２にも設けてもよい。

【0035】

以下に、上述した躯体分割体６を用いたトンネル躯体９の構築方法の詳細を、図５に示すフロー図にしたがって説明する。

【0036】

〈前処理工程〉
トンネル躯体９を構築するのに先立って、複数の外殻トンネル５の周囲地盤には、図７（ａ）で示すような凍結工法もしくは薬液注入工法による地盤改良部１５を構築し、止水対策を施しておく。また、本実施の形態では、図６で示すように、大断面トンネル構築予定領域４を軸線方向で複数の区画Ａ、Ｂ・・に区割りし、この区画ごとに隣り合う外殻トンネル５どうしを連結する躯体分割体６の構築を行う。

【0037】

〈第１の工程：ＳＴＥＰ１〜３〉
隣り合う外殻トンネル５各々の内空に、外殻トンネル５の軸線方向に間隔を設けて複数の支保工１１を設置したうえで、隣り合う外殻トンネル５各々の対向するセグメント５１の一部を撤去して切り開きを行い、相互に連通する連通空間１２を設ける。

【0038】

まず、図７（ａ）で示すように、先付支保工１１１を一対の隣り合う外殻トンネル５各々における内空の適所に設置する。先付支保工１１１は、外殻トンネル５の一部を切り開いた場合にも内空断面を保持することの可能な支保工１１のうちの１つであり、図７（ｂ）で示すように、区画Ａ内における外殻トンネル５の軸線方向に間隔を有して複数設置する。（ＳＴＥＰ１）

【0039】

なお、本実施の形態では、支保工１１として先付支保工１１１のみでなく、後に述べる追加支保工１１２を設置すること、および外殻トンネル５の切り開き工の作業性を考慮し、先付支保工１１１の配置間隔を、外殻トンネル５の一部を切り開いた場合に内空断面を保持できる間隔のうち、最も長い間隔に設定している。しかし、設置間隔は必ずしもこれに限定されるものではなく、必要に応じて、配置間隔を適宜短くしてもよい。

【0040】

また、先付支保工１１１は、外殻トンネル５の内壁面に直接当接させて設置してもよいが、図７（ａ）で示すように、外殻トンネル５の内壁面における先付支保工１１１の設置予定位置にあらかじめ、外殻トンネル５の軸線方向に延在する長尺架台１３を設置しておいてもよい。このように、長尺架台１３を介して支保工１１を設置すると、外殻トンネル５のセグメント５１の目地位置等を考慮することなく、所望の位置に支保工１１を配置できるため、作業性を大幅に向上できる。

【0041】

次に、図７（ｃ）で示すように区画Ａにおいて、一対の隣り合う外殻トンネル５各々で、対向するセグメント５１の一部分を撤去する切り開き工を行うとともに、両者の間に位置する地山を掘削し排土する。さらに、切り開き工により露出した隣り合う外殻トンネル５各々のセグメント５１の端部どうしに架け渡すように止水板１２１を設置し、図８（ａ）で示すように、一対の隣り合う外殻トンネル５を連通する連通空間１２を構築する。（ＳＴＥＰ２）

【0042】

止水板１２１を用いて隣り合う外殻トンネル５の間から覗く地山を被覆することで、地山から連通空間１２への漏水を抑止している。このような連通空間１２を区画Ａ全長で連続するように構築した後、後述する鋼殻分割体設置領域Ｗを確保するための準備工として、図８（ｂ）で示すように、隣り合う先付支保工１１１の間に長尺架台１３を介して追加支保工１１２を設置して、支保工１１を増設する。（ＳＴＥＰ３）。

【0043】

〈第２の工程：ＳＴＥＰ４〉
支保工１１の一部を撤去して、外殻トンネル５の内空と連通空間１２に跨る領域に鋼殻分割体７を設置するための鋼殻分割体設置領域Ｗを確保する。

【0044】

鋼殻分割体設置領域Ｗは、図９（ａ）で示すように、鋼殻分割体７を、一対の隣り合う外殻トンネル５を連結するように連通空間１２に跨って設置するための作業領域である。本実施の形態では、支保工１１のうち先付支保工１１１もしくは追加支保工１１２のいずれか１体を撤去することで、鋼殻分割体７を設置することができるよう、鋼殻分割体７の幅方向の長さ（トンネル躯体９の軸線方向の長さ）を、外殻トンネル５の軸線方向に隣り合う先付支保工１１１の間隔の１／２に設定している。

【0045】

したがって、一対の隣り合う外殻トンネル５各々で、支保工１１のうち先付支保工１１１もしくは追加支保工１１２のいずれか一体を撤去して、鋼殻分割体設置領域Ｗを確保する。（ＳＴＥＰ４）

【0046】

なお、支保工１１として追加支保工１１２を追加設置することで、１体の支保工１１に対する荷重負担を軽減しているため、鋼殻分割体設置領域Ｗを確保するべく、支保工１１の一部を撤去した場合にも安全に作業を実施することが可能となる。

【0047】

〈第３の工程：ＳＴＥＰ５〜６〉
鋼殻分割体７を鋼殻分割体設置領域Ｗに搬送し、開口補強柱１４を介して鋼殻分割体７を外殻トンネル５に設置する。

【0048】

図９（ｂ）で示すように、隣り合う一対の外殻トンネル５のうちの一方を資材搬送用通路とし、鋼殻分割体７を構成する内側鋼殻板７１、外側鋼殻板７２、およびせん断補強筋７３を別途搬送して、図９（ｃ）で示すように、鋼殻分割体設置領域Ｗにて鋼殻分割体７に組立てる。（ＳＴＥＰ５）

【0049】

鋼殻分割体７は、内側鋼殻板７１および外側鋼殻板７２にそれぞれ備えた、主桁７１２、７２２が主筋として機能するとともに、縦リブ７１４、７２４が配力筋として機能する。これにより、配筋作業は、せん断補強筋７３のみでよいことから、鋼殻分割体７を組み立てる際に複雑な配筋作業を行う必要がなく、設置作業を大幅に省力化することが可能となる。

【0050】

なお、本実施の形態では、図４（ｂ）（ｃ）で示すように、内側鋼殻板７１および外側鋼殻板７２に中主桁７１２’、７２２’を追加して設置している。これら追加設置する中主桁７１２’、７２２’は、鋼殻分割体７に必要とされる耐力に応じて適宜増減すればよい。

【0051】

組立てた鋼殻分割体７を外殻トンネル５に設置するにあたっては、一部を切り開いた外殻トンネル５の補剛を兼ねて、開口補強柱１４を採用する。開口補強柱１４は、図１０（ａ）で示すように、内側鋼殻板７１と外殻トンネル５との間に配置される内側柱１４１、外側鋼殻板７２と外殻トンネル５との間に配置される外側柱１４２、および内側鋼殻板７１と外側鋼殻板７２との間にそれぞれ配置される中間柱１４３の３つの部材を備える。

【0052】

これら３つの部材を同軸となるよう配置して、第１の工程で撤去した支保工１１の設置位置に設置する。つまり、中間柱１４３を鋼殻分割体７の中空部保持手段として機能させつつ、中間柱１４３と内側柱１４１の一方の端部とにより内側鋼殻板７１とを挟持するとともに、中間柱１４３と外側柱１４２の一方の端部とにより外側鋼殻板７２を挟持する。この態様で、内側柱１４１の他方の端部および外側柱１４２の他方の端部それぞれにて、外殻トンネル５を押圧する。

【0053】

これにより、鋼殻分割体７は開口補強柱１４を介して外殻トンネル５に設置され、開口補強柱１４は、セグメントの一部が撤去されて切り開かれている外殻トンネル５の補剛材としても機能する。なお、開口補強柱１４は、上記の構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、開口補強柱１４のうち中間柱１４３に、内側鋼殻板７１と外側鋼殻板７２の間隔を保持する間隔保持材を流用してもよい。

【0054】

このように、鋼殻分割体７は、外殻トンネル５を補剛可能な開口補強柱１４にて挟持された状態で外殻トンネル５に支持される。このため、鋼殻分割体７に支保工を貫通する孔を設ける必要がなく、鋼殻分割体７を用いたトンネル躯体３は、水みちが形成されることなく、高い止水性能を保持することが可能となる（ＳＴＥＰ６）。

【0055】

なお、本実施の形態では、図９（ａ）（ｂ）で示すように、鋼殻分割体設置領域Ｗに対して鋼殻分割体７を長さ方向（トンネル躯体９の周方向）に２体設置させているが、その数量は、１体でもよいし２体以上でもよい。鋼殻分割体７を複数設置する際には、内側鋼殻板７１の継手板７１３どうし、および外側鋼殻板７２の継手板７２３どうしを当接させ、締結部材を介して連結する。

【0056】

また、鋼殻分割体７の幅方向の長さは、必ずしも外殻トンネル５の軸線方向に隣り合う先付支保工１１１の間隔の１／２でなくてもよい。例えば、上記の長さより短く形成し、鋼殻分割体設置領域Ｗにおいて、外殻トンネル５の軸線方向に複数体接続する構成としてもよい。この場合には、内側鋼殻板７１の主桁７１２どうし、および外側鋼殻板７２の主桁７２２どうしを当接させ、締結部材を介して接続する。

【0057】

〈第２の工程および第３の工程の繰り返し〉
鋼殻分割体設置領域Ｗを確保する工程（ＳＴＥＰ４）、鋼殻分割体７を組み立てる工程（ＳＴＥＰ５）、開口補強柱１４を用いて鋼殻分割体７を設置する工程（ＳＴＥＰ６）を、区画Ａ内において外殻トンネル５の軸線方向に順次繰り返し、連通空間１２に跨る鋼殻分割体７を、外殻トンネル５の軸線方向に順次接続する。

【0058】

これにより、図１０（ｂ）で示すように、区画Ａ内において支保工１１がすべて撤去され、区画Ａの全長に開口補強柱１４に支持された複数の鋼殻分割体７が設置される。

【0059】

なお、区画Ａ内に設置した鋼殻分割体７は、隣接する他の区画において先行して設置した鋼殻分割体７’どうしとも、締結部材を介して接続しておく。また、区画Ａ内において、必ずしも鋼殻分割体７を軸線方向に複数設ける必要は無く、１体のみの場合には、第２の工程および第３の工程を繰り返すことなく、第４の工程に移行する。

【0060】

<第４の工程：ＳＴＥＰ７>
この後、図１０（ｃ）で示すように、区画Ａの全長に組立てた鋼殻分割体７に適宜妻枠を取り付けたうえで、中空部に充填コンクリート８を充填し、一対の隣り合う外殻トンネル５の内空と連通空間１２とに跨るようにして、躯体分割体６を構築する（ＳＴＥＰ７）。

【0061】

なお、先にも述べたように、鋼殻分割体７は、せん断補強筋７３を備えるものの、主筋および配力筋が不要な構造となっている。これにより、鋼殻分割体７への充填コンクリート８の充填性もよく、品質の良い躯体分割体６を構築することができる。

【0062】

また、鋼殻分割体７の内側鋼殻板７１および外側鋼殻板７２において、少なくとも、主桁７１２、７２２、中主桁７１２’、７２２’、および縦リブ７１４、７２４、にスタッドジベル等のずれ止め部材を設置しておくと、充填コンクリート８との一体性を高める構造とすることができる。

【0063】

<第５の工程：第１から第４の工程の繰り返し>
大断面トンネル構築予定領域４を区割りした複数の区画Ａ内において、一対の隣り合う外殻トンネル５のすべてに上記の第１の工程から第４の工程を順次繰り返して実施し、隣り合う躯体分割体６どうしを接続していく。これにより、区画Ａ内には大断面トンネル構築予定領域４の周囲を囲繞するように、躯体分割体６よりなる筒状体が構築される。

【0064】

<第６の工程：第１から第５の工程の繰り返し>
上記のような、区画Ａ内において構築した躯体分割体６よりなる筒状体を構築する第１から第５の工程を、大断面トンネル構築予定領域４を軸線方向で区割りした複数の区画Ａ、Ｂ・・すべてに対して順次繰り返して実施する。これにより、区画ごとに構築された躯体分割体６よりなる筒状体が連続し、大断面トンネル構築予定領域４の周囲すべてを囲繞する、トンネル躯体９が構築される。

【0065】

なお、これらの作業と併せて、図３で示すように、鋼殻分割体７を構成する外側鋼殻板７２と外殻トンネル５の内周面との間を、充填材１６にて充填しておくとよい。

【0066】

このように、トンネル躯体９を、鋼殻分割体７に充填コンクリート８を充填して構築した躯体分割体６を接続する、いわゆるＳＣ構造により構築することで、型枠工および鉄筋工等の作業手間を大幅に省力化できるため、狭小な外殻トンネル５の内空および連通空間１２であっても、施工性を向上することができるとともに、施工時間を大幅に短縮することが可能となる。

【0067】

本発明のトンネル躯体９の構築方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0068】

例えば、本実施の形態では、第３の工程（ＳＴＥＰ５）において、内側鋼殻板７１、外側鋼殻板７２、およびせん断補強筋７３を別途搬送して、鋼殻分割体設置領域Ｗにて鋼殻分割体７に組立てたが、必ずしもこれに限定されるものではない。あらかじめ地上等の作業エリアにてこれらを鋼殻分割体７に組み立てておき、外殻トンネル５を介して鋼殻分割体設置領域Ｗに搬送してもよい。

【0069】

また、本実施の形態では第１から第５の工程までを、一対の隣り合う外殻トンネル５どうしを対象として実施した。しかし、必ずしも外殻トンネル５は一対でなくてもよく、隣り合う複数体の外殻トンネル５を対象として第１から第５の工程までを実施する工程を、順次繰り返し実施してもよい。

【0070】

さらに、大断面トンネル３は、必ずしも仕上がり断面が５０ｍ²を超えるようなトンネルでなくてもよく、いずれの断面径を有するトンネルであってもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 本線シールドトンネル
２ 支線シールドトンネル
３ 大断面トンネル
４ 大断面トンネル構築予定領域
５ 外殻トンネル
５１ セグメント
６ 躯体分割体
７ 鋼殻分割体
７１ 内側鋼殻板
７１１ スキンプレート
７１２ 主桁
７１３ 継手板
７１４ 縦リブ
７１５ 貫通孔
７２ 外側鋼殻板
７２１ スキンプレート
７２２ 主桁
７２３ 継手板
７２４ 縦リブ
７２５ 貫通孔
７３ せん断補強筋
７４ 目地部
８ 充填コンクリート
９ トンネル躯体
１０ 水膨潤性止水材
１１ 支保工
１１１ 先付支保工
１１２ 追加支保工
１２ 連通空間
１２１ 止水板
１３ 長尺架台
１４ 開口補強柱
１４１ 内側柱
１４２ 外側柱
１４３ 中間柱
１５ 地盤改良部
１６ 充填材

Ａ 区画
Ｂ 区画
Ｗ 鋼殻分割体設置領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】