特許 6906411 トンネル

(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】6906411

(24)【登録日】2021年7月1日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】トンネル

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/04 20060101AFI20210708BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/04 F

   E21D9/04 C

【請求項の数】5

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-182825(P2017-182825)

(22)【出願日】2017年9月22日

(65)【公開番号】特開2019-56287(P2019-56287A)

(43)【公開日】2019年4月11日

【審査請求日】2020年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金丸 太郎

(72)【発明者】

【氏名】小坂 琢郎

【審査官】 富士 春奈

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１４１５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４３９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９００１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５９７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１５０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１３２６００４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ１／００−１９／０６

２３／００−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、
トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、
前記トンネル覆工体の前記表面には、前記状態検出線を収容する凹部が設けられ、
前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、
前記セグメントピースは、
トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、
トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、
一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、を有し、
前記凹部の底面は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、他方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、によって構成され、
前記凹部の一対の側面の一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、前記凹部の一対の側面の他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成される、トンネル。

【請求項2】

掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、
トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、
前記トンネル覆工体の前記表面には、前記状態検出線を収容する凹部が設けられ、
前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、
前記セグメントピースは、
トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、
トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、
一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、
一対の前記主桁の一方から他方に向かって延在する縦リブと、を有し、
前記凹部の底面は、前記縦リブの地山側の端面によって構成され、
前記凹部の一対の側面は、前記スキンプレートに形成される、トンネル。

【請求項3】

掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、
トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、
前記トンネル覆工体の前記表面に設けられた凹部の底面には、前記状態検出線が配置される溝が形成され、
前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、
前記セグメントピースは、
トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、
トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、
一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、を有し、
前記凹部の底面は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、他方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、によって構成され、
前記凹部の一対の側面の一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、前記凹部の一対の側面の他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、
前記凹部には、前記溝に配置された前記状態検出線を覆う保護板が設置され、
前記スキンプレートの周方向端部には、保護板係止部が設けられ、
周方向に隣接する一対の前記セグメントピースの前記保護板係止部同士は、端面が互いに対向するように配置され、対向して配置される一対の前記保護板係止部の隙間は、前記保護板の幅よりも短く、かつ、前記状態検出線が挿通可能な寸法に設定される、トンネル。

【請求項4】

掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、
トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、
前記状態検出線は、前記トンネル覆工体の内周側の前記表面に設けられ、
前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、
前記セグメントピースは、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板を有し、
前記連結板は、
前記状態検出線が挿通する開口部と、
前記トンネル覆工体の外側から前記開口部を通じて前記トンネル覆工体の内側に水が侵入することを防止するシール部材と、を有する、トンネル。

【請求項5】

前記状態検出線は、光の反射波に基づいて線上の任意の位置における温度を検出する光ファイバケーブルである、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のトンネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル及びトンネルの施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シールド工法によりシールドトンネルを施工する際の地盤改良工法の一つに、シールドトンネルのトンネル覆工体に取り付けた凍結管に冷媒を循環させて地下水を含む土を凍らせることにより地盤を固める地盤凍結工法が知られている（特許文献１，２参照）。地盤凍結工法では、凍結土壌（凍土）が所定の厚みに到達したことを判断するために凍土の温度が測定される。また、凍土の温度は、凍土が所定の厚みに到達してからトンネル覆工体内部の工事が完了するまでの間、その厚みが適切に維持されていることを判断するためにも用いられる。

【0003】

特許文献１には、トンネル覆工体を構成する鋼管の内部から凍土に向けて温度計を挿入し、凍土の温度を測定することが記載されている。温度計は、鋼管の軸方向（延在方向）に複数個所設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２１５０２５号公報

【特許文献2】特開２０１６−１５３６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の発明では、鋼管の軸方向に所定の間隔で温度計を配置するので、軸方向に隣り合う温度計間の凍土の温度の推定精度を上げるためには、温度計の配置間隔を狭くする必要がある。したがって、トンネルの規模が大きい程、温度計の数が増加してしまうという問題がある。

【0006】

また、凍土の温度管理とは別に、シールドトンネルの施工中にトンネル覆工体に加わる荷重の変化を監視するために複数のひずみ計を配置する場合、上記と同様、トンネルの規模が大きい程、ひずみ計の数が増加してしまうという問題がある。

【0007】

このように、シールド工法によりシールドトンネルを施工する際に、トンネルの施工管理のために多数の検出装置（温度計、ひずみ計等）を配置する場合、これらの検出装置の設置に手間がかかり施工工数が増加するので、施工コストが増加してしまうという問題がある。

【0008】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トンネルを施工する際の施工コストを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るトンネルは、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、トンネル軸方向に沿ってトンネル覆工体の表面に設けられトンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、前記トンネル覆工体の前記表面には、前記状態検出線を収容する凹部が設けられ、前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、前記セグメントピースは、トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、を有し、
前記凹部の底面は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、他方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、によって構成され、前記凹部の一対の側面の一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、前記凹部の一対の側面の他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成される。

【0010】

本発明に係るトンネルは、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、前記トンネル覆工体の前記表面には、前記状態検出線を収容する凹部が設けられ、前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、前記セグメントピースは、トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、一対の前記主桁の一方から他方に向かって延在する縦リブと、を有し、前記凹部の底面は、前記縦リブの地山側の端面によって構成され、前記凹部の一対の側面は、前記スキンプレートに形成される。

【0011】

本発明に係るトンネルは、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、前記トンネル覆工体の前記表面に設けられた凹部の底面には、前記状態検出線が配置される溝が形成され、前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、前記セグメントピースは、トンネル軸方向に互いに離間して配置され、トンネル周方向に延在する円弧状の一対の主桁と、トンネル周方向に互いに離間して配置され、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板と、一対の主桁及び一対の連結板によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐスキンプレートと、を有し、前記凹部の底面は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、他方のセグメントピースの前記連結板の外周面と、によって構成され、前記凹部の一対の側面の一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、前記凹部の一対の側面の他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピースの前記スキンプレートの端面によって構成され、前記凹部には、前記溝に配置された前記状態検出線を覆う保護板が設置され、前記スキンプレートの周方向端部には、保護板係止部が設けられ、周方向に隣接する一対の前記セグメントピースの前記保護板係止部同士は、端面が互いに対向するように配置され、対向して配置される一対の前記保護板係止部の隙間は、前記保護板の幅よりも短く、かつ、前記状態検出線が挿通可能な寸法に設定される。
また、本発明に係るトンネルは、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿って設けられるトンネル覆工体と、トンネル軸方向に沿って前記トンネル覆工体の表面に設けられ前記トンネル覆工体の状態を検出する状態検出線と、を備え、前記状態検出線は、前記トンネル覆工体の内周側の前記表面に設けられ、前記トンネル覆工体は、複数のセグメントピースを有し、前記セグメントピースは、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板を有し、前記連結板は、前記状態検出線が挿通する開口部と、前記トンネル覆工体の外側から前記開口部を通じて前記トンネル覆工体の内側に水が侵入することを防止するシール部材と、を有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、トンネルを施工する際の施工コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本線とランプとが分岐・合流する分岐合流部の平面図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】分岐合流部の施工方法を説明するための模式図である。

【図4】凍土管理システムの構成を示す図である。

【図5】外殻シールドを構成するセグメントリングの正面図である。

【図6】外殻シールドを構成するセグメントリングの展開図である。

【図7A】Ａ型セグメントの横断面図であり、図７ＢのＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿う断面を示す。

【図7B】図７ＡのＶＩＩｂ方向から見たＡ型セグメントの背面図である。

【図8】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であり、本発明の第１実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示す。

【図9】図６のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図であり、本発明の第１実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示す。

【図10】シールド掘削機の概略構成図である。

【図11】光ファイバケーブルの設置方法を説明するための模式図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示すトンネルの横断面図であり、トンネル周方向に隣接するセグメントの連結部を拡大して示す。

【図13】本発明の第３実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示すトンネルの横断面図であり、光ファイバケーブルの収容部を拡大して示す。

【図14】本発明の第４実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示すトンネルの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングの連結部を拡大して示す。

【図15】本発明の第５実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブルの設置位置を示すトンネルの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングの連結部を拡大して示す。

【図16A】本発明の実施形態の変形例１に係るトンネルにおける外殻シールドの横断面模式図であり、光ファイバケーブルの設置位置を示す。

【図16B】本発明の実施形態の変形例１に係るトンネルにおける外殻シールドの平面模式図であり、光ファイバケーブルの設置位置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル及びその施工方法について説明する。

【0015】

＜第１実施形態＞
図１は、本線とランプ（傾斜路）とが分岐・合流する分岐合流部１の平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、分岐合流部１の施工方法を説明するための模式図である。本発明の第１実施形態において、本発明が適用されるトンネルは、分岐合流部１の外殻体１０を形成する過程で形成される外殻シールドトンネル１１（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）である。

【0016】

図１に示すように、本線シールドトンネル１５１及びランプシールドトンネル１５２は、それぞれシールド工法によって地中に掘削された断面が円形のシールドトンネルである。

【0017】

図１及び図２に示すように、本線１５１ａとランプ（傾斜路）１５２ａとが分岐・合流する分岐合流部１では、本線１５１ａとランプ１５２ａの外周を覆う外殻体１０が設けられる。本実施形態に係る分岐合流部１は、周知の工法（特許文献２参照）により形成される。以下、図３を参照して、分岐合流部１の施工方法について簡単に説明する。図３に示すように、分岐合流部１の施工方法は、先行シールドトンネル形成工程（図３（ａ）参照）と、後行シールドトンネル形成工程（図３（ｂ）参照）と、凍土造成工程（図３（ｃ）参照）と、外殻体形成工程（図３（ｄ）参照）と、凍土解凍工程（図３（ｅ）参照）と、外殻体内掘削工程（図３（ｆ）参照）と、を備える。

【0018】

−先行シールドトンネル形成工程−
図３（ａ）を参照して、先行シールドトンネル形成工程について説明する。先行シールドトンネル形成工程では、本線シールドトンネル１５１またはランプシールドトンネル１５２からシールド掘削機（不図示）を発進させる。シールド掘削機により地中（地山）を掘削することで先行掘削坑１６１を形成する。シールド掘削機は、掘削した先行掘削坑１６１の内周面に沿って複数のセグメントピース１０２を組み立てて周方向に閉合された所定幅（例えば１ｍ）のセグメントリング１０１（図５参照）を形成する。シールド掘削機の掘進とセグメントリング１０１の組立を繰り返して、トンネル軸方向に複数のセグメントリング１０１を連結することで、外殻シールド１００（図６参照）としての先行シールド１００ａを形成する。これにより、先行シールドトンネル（外殻シールドトンネル１１）が形成される。

【0019】

−後行シールドトンネル形成工程−
図３（ｂ）を参照して、後行シールドトンネル形成工程について説明する。後行シールドトンネル形成工程では、上記先行シールドトンネル形成工程と同様に、シールド掘削機（不図示）により、掘進とセグメントリング１０１（図５参照）の組立を繰り返して、外殻シールド１００（図６参照）としての後行シールド１００ｂを形成する。これにより、後行シールドトンネル（外殻シールドトンネル１１）が形成される。先行シールド１００ａと後行シールド１００ｂとは周方向に交互に配置され、複数の先行シールド１００ａと複数の後行シールド１００ｂとにより環状の外殻枠体１０ａが形成される。

【0020】

先行シールドトンネル形成工程及び後行シールドトンネル形成工程では、光ファイバケーブルの設置作業が実施される。光ファイバケーブルの設置作業の詳細については、後述する。

【0021】

−凍土造成工程−
図３（ｃ）を参照して、凍土造成工程について説明する。凍土造成工程では、凍結管（不図示）に冷媒を流すことにより、地盤を固める周知の地盤凍結工法（特許文献２参照）により、外殻枠体１０ａの外側に凍結土壌（凍土）１７０を造成する。これにより、次の外殻体形成工程（図３（ｄ）参照）において、外殻シールド１００の内部への水の侵入を防止することができる。なお、凍土１７０の造成が完了したか否かは、光ファイバケーブル１４１（図４参照）で検出した温度に基づいて判断する。光ファイバケーブル１４１による温度検出に基づく凍土１７０の造成管理の詳細については、後述する。

【0022】

−外殻体形成工程−
図３（ｄ）を参照して、外殻体形成工程について説明する。外殻体形成工程では、外殻シールドトンネル（先行シールドトンネル及び後行シールドトンネル）１１の内部において、鉄筋１０ｂを組み立て、コンクリート１０ｃを打設することにより、複数の外殻シールド１００が環状に一体とされた外殻体１０が形成される。

【0023】

−凍土解凍工程−
図３（ｅ）を参照して、凍土解凍工程について説明する。凍土解凍工程では、凍結管（不図示）内に流れる冷媒の循環を停止し、外殻体１０の外側に造成された凍土１７０の解凍を行う。

【0024】

−外殻体内掘削工程−
図３（ｆ）を参照して、外殻体内掘削工程について説明する。外殻体内掘削工程では、外殻体１０の内側が掘削される。この掘削工程では、上部から下部に向かって徐々に掘削を行う。また、掘削作業と平行して、分岐合流部１における褄部（トンネル軸方向端部）においてコンクリートが打設され、褄壁１５３が形成される。

【0025】

以上の工程を経て、図１及び図２に示す分岐合流部１が完成する。

【0026】

凍土造成工程では、凍土１７０が所定の厚みに到達したことを判断するために凍土１７０の温度が測定される。また、凍土１７０の温度は、凍土１７０が所定の厚みに到達し、凍土造成工程（図３（ｃ）参照）が完了してから外殻体形成工程（図３（ｄ）参照）が完了するまでの間、その厚みが適切に維持されていることを判断するためにも用いられる。

【0027】

本実施形態に係る外殻シールドトンネル（先行シールドトンネル及び後行シールドトンネル）１１は、凍土１７０の造成、維持を管理するために、図４に示す凍土管理システム１４０を備える。図４は、凍土管理システム１４０の構成を示す図である。

【0028】

凍土管理システム１４０は、外殻シールド１００に敷設される光ファイバケーブル１４１と、制御装置１４９と、を備える。制御装置１４９は、光ファイバケーブル１４１へ光を入射する光源装置１４２と、光源装置１４２から出射された光を透過し、光ファイバケーブル１４１からの散乱光（反射波）を検出器１４４に向けて反射するビームスプリッタ１４３と、光ファイバケーブル１４１からの散乱光（反射波）を受信して温度を検出する検出器１４４と、光源装置１４２の動作を制御するとともに、検出器１４４で検出された温度分布情報が入力されるコントローラ１３０と、コントローラ１３０からの信号に基づいて、所定の情報を報知する報知装置１３９と、を備える。

【0029】

報知装置１３９は、音声を出力するスピーカや表示画像を表示する表示装置等により構成される。

【0030】

光ファイバケーブル１４１は、光ファイバを外被で覆った線状部材である。シールド掘削機１１０内にはケーブル繰出し機１７２（図１０参照）が設置されており、光ファイバケーブル１４１はケーブル繰出し機１７２のドラムに巻回された状態でシールド掘削機１１０内に収容される。

【0031】

光源装置１４２は、所定のパルス幅のレーザ光（パルス光）を一定の周期で出力する。光源装置１４２は、コントローラ１３０からの制御信号に基づいて制御される。レーザ光は、レンズ１４５、ビームスプリッタ１４３及びレンズ１４６を通って光ファイバケーブル１４１の光源側端部から光ファイバケーブル１４１内に進入する。

【0032】

光ファイバケーブル１４１内に進入した光の一部は、光ファイバを構成する分子により後方散乱される。後方散乱光には、レイリー（Rayleigh）散乱光と、ブリルアン（Brillouin）散乱光と、ラマン（Raman）散乱光とが含まれる。レイリー散乱光は入射光と同一波長の光であり、ブリルアン散乱光及びラマン散乱光は入射波長からシフトした波長の光である。

【0033】

ラマン散乱光には、入射光よりも長波長側にシフトしたストークス光と、入射光よりも短波長側にシフトした反ストークス光とがある。ストークス光及び反ストークス光の強度はいずれも温度により変化する。ストークス光は温度による変化量が小さく、反ストークス光は温度による変化量が大きい。すなわち、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きい。

【0034】

後方散乱光は、光ファイバケーブル１４１を戻って光源側端部から出射される。光ファイバケーブル１４１から出射された後方散乱光は、レンズ１４６を透過し、ビームスプリッタ１４３により反射されて、波長分離フィルタ１４７に進入する。

【0035】

波長分離フィルタ１４７は、入力された後方散乱光を反ストークス光とストークス光とに分離する。反ストークス光とストークス光は検出器１４４に入力され、検出器１４４において時系列的に記録される。

【0036】

上述したように、反ストークス光とストークス光は、温度感受性が異なる。このため、検出器１４４は、反ストークス光とストークス光の強度比に基づいて、温度を検出する。検出器１４４は、光ファイバケーブル１４１にパルス光を入射してから、後方散乱光が光源側端部に戻ってくるまでの往復時間を測定することにより、散乱光が発生した位置（距離）を演算する。

【0037】

つまり、検出器１４４は、光ファイバに沿った温度分布を検出することができる。換言すれば、光ファイバケーブル１４１は、光の反射波に基づいて、線上の任意の位置における温度を検出することができる。

【0038】

コントローラ１３０は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１３０は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

【0039】

コントローラ１３０は、検出器１４４で検出された温度に基づいて、凍土１７０の厚みを推定する厚み推定部１３１と、推定した凍土１７０の厚みに基づいて、凍土１７０の造成が完了したか否かを判定する造成完了判定部１３２と、推定した凍土１７０の厚みが維持されているか否かを監視する凍土監視部１３３と、を備える。

【0040】

光ファイバケーブル１４１は、外殻シールド１００の外周側の表面（以下、外周面と記す）に沿って敷設される。本実施形態では、光ファイバケーブル１４１は、トンネル軸方向（延在方向）に沿って敷設され、トンネル覆工体としての外殻シールド１００の温度を検出する。なお、光ファイバケーブル１４１は、先行シールド１００ａ及び後行シールド１００ｂに同様に敷設される。

【0041】

本実施形態では、凍土１７０の厚みを精度良く推定するために、トンネルの径方向の温度分布を測定する高精度測温部１４１ａが複数設けられる。複数の高精度測温部１４１ａは、トンネルの軸方向（延在方向）に所定の間隔で設置される。高精度測温部１４１ａは、棒状部材に光ファイバケーブル１４１を螺旋状に巻回させることにより形成される。なお、高精度測温部１４１ａは、筒状部材に螺旋状に巻回した光ファイバケーブル１４１を収納することにより形成してもよい。螺旋状に光ファイバケーブル１４１を巻回することにより、光ファイバケーブル１４１による温度検出の分解能を高くすることができる。高精度測温部１４１ａは、外殻シールド１００の外周面から径方向外方に向かって延在する。

【0042】

高精度測温部１４１ａは、トンネル軸方向に敷設される光ファイバケーブル１４１を用いて形成してもよいし、トンネル軸方向に敷設される光ファイバケーブル１４１とは別の光ファイバケーブルを用いて形成してもよい。

【0043】

厚み推定部１３１は、高精度測温部１４１ａの設置点Ｐにおけるトンネル径方向の温度分布に基づいて、設置点Ｐにおける凍土１７０の厚み（トンネル径方向の厚み）を推定する。高精度測温部１４１ａの設置点Ｐにおける外殻シールド１００の外表面の温度と、設置点Ｐにおける凍土１７０の厚みは、コントローラ１３０の記憶装置に記憶される。

【0044】

厚み推定部１３１は、高精度測温部１４１ａの設置点Ｐ間の外殻シールド１００の外周面の温度と、設置点Ｐにおける外殻シールド１００の温度と設置点Ｐにおける凍土１７０の厚みとの関係と、に基づき、設置点Ｐ間の凍土１７０の厚みを推定する。

【0045】

造成完了判定部１３２は、予め設定される所定の判定範囲において、厚み推定部１３１により推定された凍土１７０の厚みが、所定厚み以上になっているか否かを判定する。凍土１７０の厚みが、所定厚み以上になっている場合、造成完了判定部１３２は、造成が完了したことを表す第１報知信号を報知装置１３９に出力する。報知装置１３９は、第１報知信号に基づいて、凍土１７０の造成が完了したことを報知する。

【0046】

凍土監視部１３３は、凍土１７０の造成が完了した後、凍土１７０の厚みが所定の厚み以上に維持されているか否かを判定する。凍土１７０の厚みが所定の厚み未満となった場合、凍土監視部１３３は、凍土１７０の厚みが所定の厚みよりも小さくなったことを表す第２報知信号を報知装置１３９に出力する。報知装置１３９は、第２報知信号に基づいて、凍土１７０の厚みが所定の厚みよりも小さくなったことを報知する。

【0047】

凍土１７０の厚みが所定の厚みよりも小さくなった場合、作業員は、凍結管（不図示）に流れる冷媒の流量等を制御し、凍土１７０の厚みが所定の厚み以上となるように、維持作業を行う。なお、コントローラ１３０が、凍土監視部１３３の判定結果に基づいて、冷媒の流量等を自動で制御するようにしてもよい。

【0048】

図５は外殻シールド１００を構成するセグメントリング１０１の正面図であり、図６は外殻シールド１００を構成するセグメントリング１０１の展開図である。図６には、複数のセグメントリング１０１の展開図が図示されている。すなわち、図６には、外殻シールド１００の展開図が図示されている。図５及び図６に示すように、外殻シールド１００は、複数のセグメントリング１０１がトンネル軸方向に連結されることで構成される。

【0049】

セグメントリング１０１は、鉛直上方に配置される１つのＫ型セグメントピース１０２ｋと、Ｋ型セグメントピース１０２ｋを挟むように配置される一対のＢ型セグメントピース１０２ｂと、一対のＢ型セグメントピース１０２ｂ間に配置される複数のＡ型セグメントピース１０２ａと、を有する。各セグメントピース１０２は、周方向に隣接するセグメントピース１０２に連結される。Ａ型セグメントピース１０２ａ，Ｂ型セグメントピース１０２ｂ，Ｋ型セグメントピース１０２ｋはそれぞれが、セグメントリング１０１を構成する鋼製のセグメントピース１０２となる。

【0050】

図６に示すように、Ａ型セグメントピース１０２ａは、周方向の長さ（弧長）が一定である。Ｋ型セグメントピース１０２ｋは、周方向の長さ（弧長）がトンネルの切羽側（図示左方）から坑口側（図示右方）に向けて漸減する。Ｂ型セグメントピース１０２ｂは、周方向の長さ（弧長）がトンネルの切羽側（図示左方）から坑口側（図示右方）に向けて漸増する。

【0051】

図７ＡはＡ型セグメントピース１０２ａの横断面図であり、図７ＢのＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿う断面を示す。図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩｂ方向から見たＡ型セグメントピース１０２ａの背面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、Ａ型セグメントピース１０２ａは、一対の主桁１０４と、一対の継手板１０３と、一対のスキンプレート（分割スキンプレート）１０６と、複数の縦リブ１０５と、を備える。

【0052】

一対の継手板１０３は、トンネル周方向に互いに離間して配置される。継手板１０３は、トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３に連結される連結板として機能する。継手板１０３には、トンネル周方向に貫通し、隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３同士を締結するボルトが挿通するボルト挿通孔１０３ｈが設けられる。トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３同士を当接させた状態で、ボルト挿通孔１０３ｈにボルトを挿通し、ナットをボルトに螺合することにより、周方向に隣接するセグメントピース１０２が連結される。互いに当接する一対の継手板１０３同士の間には、シール部材１９０が設けられ（図８参照）、シール部材１９０によって、一対の継手板１０３間の隙間が閉塞される。

【0053】

図５に示すように、複数のセグメントピース１０２が環状に配置され、隣接するセグメントピース１０２同士が継手板１０３によって連結されることにより、セグメントリング１０１が形成される。

【0054】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、主桁１０４は、トンネル周方向に延在する円弧状の板状部材である。主桁１０４は、土圧、水圧等を受け持つセグメントピース１０２の側板である。

【0055】

一対の主桁１０４は、トンネル軸方向（トンネルの延在方向）に互いに離間して配置される。一対の主桁１０４は、互いに平行に配置される。主桁１０４は、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４に連結される連結板として機能する。主桁１０４には、トンネル軸方向に貫通し、隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４同士を締結するボルトが挿通するボルト挿通孔１０４ｈが設けられる。トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４同士を当接させた状態で、ボルト挿通孔１０４ｈにボルトを挿通し、ナットをボルトに螺合することにより、軸方向に隣接するセグメントピース１０２が連結される。互いに当接する一対の主桁１０４同士の間には、シール部材（不図示）が設けられ、シール部材（不図示）によって、一対の主桁１０４間の隙間が閉塞される。

【0056】

これにより、図６に示すように、隣接するセグメントリング１０１同士が連結される。複数のセグメントリング１０１は、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１が周方向にずれた状態となるように、すなわち各セグメントピース１０２が千鳥状に配置されるように位置決めされる。これにより、トンネル軸方向に継手板１０３の位置が揃うことが防止される。

【0057】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、スキンプレート１０６は、一対の主桁１０４及び一対の継手板１０３によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐ板であり、トンネルの内部に土砂、水が侵入することを防止する。スキンプレート１０６は、主桁１０４及び継手板１０３に溶接により接続される。

【0058】

縦リブ１０５は、シールド掘削機１１０の推進力を受け持つ支持部材である。セグメントリング１０１は、隣接する一方のセグメントリング１０１の縦リブ１０５（図７Ａ、図７Ｂ参照）が、他方のセグメントリング１０１の縦リブ１０５または継手板１０３の位置と揃うように配置される。このように配置することで、軸力をトンネル軸方向に沿って配置される各セグメントリング１０１に適切に伝えることができる。

【0059】

本実施形態では、縦リブ１０５は、Ｌ字状の断面形状を有するが、Ｉ字状、Ｔ字状など種々の断面形状とすることができる。縦リブ１０５は、一対の主桁１０４の一方から他方に向かって延在し、一対の主桁１０４及びスキンプレート１０６に溶接により固定される。

【0060】

図６において二点鎖線で示すように、光ファイバケーブル１４１は、トンネル軸方向に沿って敷設される。本実施形態では、トンネル周方向に沿って、所定の間隔を空けて４本の光ファイバケーブル１４１が敷設される。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であり、図９は、図６のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図であり、図７ＡのＩＸ部を拡大して示す。図８及び図９を参照して、本実施形態に係る外殻シールドトンネル１１に敷設される光ファイバケーブル１４１の設置位置について説明する。図８及び図９に示すように、光ファイバケーブル１４１は、外殻シールド１００の外周面に当接するように敷設される。

【0061】

なお、外殻シールド１００と光ファイバケーブル１４１とは、必ずしも当接している必要はなく、外殻シールド１００の外表面と光ファイバケーブル１４１との間に隙間が設けられていてもよい。光ファイバケーブル１４１は、外殻シールド１００の温度状態を検出できるように配置されていればよい。

【0062】

トンネル軸方向に沿って配置される複数のセグメントリング１０１は、上述したように、周方向に所定距離ずれて配置される。このため、本実施形態では、セグメントリング１０１に形成される２種類の凹部１２０ａ，１２０ｂに光ファイバケーブル１４１を収容する。

【0063】

図８及び図９に示すように、光ファイバケーブル１４１は、外殻シールド１００の外周面に設けられた凹部１２０ａ，１２０ｂに収容される。凹部１２０ａ，１２０ｂは、底面１２１ａ，１２１ｂと、底面１２１ａ，１２１ｂから立ち上がる一対の側面１２２ａ，１２２ｂと、を有する。

【0064】

図８に示すように、凹部１２０ａの底面１２１ａは、周方向に隣接する一方のセグメントピース１０２の継手板１０３の外周面（地山側の端面）と、他方のセグメントピース１０２の継手板１０３の外周面（地山側の端面）と、によって構成される。凹部１２０ａの一対の側面１２２ａの一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピース１０２のスキンプレート１０６の端面によって構成される。凹部１２０ａの一対の側面１２２ｂの他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピース１０２のスキンプレート１０６の端面によって構成される。

【0065】

図９に示すように、凹部１２０ｂの底面１２１ｂは、縦リブ１０５の地山側の端面によって構成される。凹部１２０ｂの一対の側面１２２ｂは、隣接する一対のスキンプレート１０６の互いに対向する端面によって構成される。なお、本実施形態では、所定のセグメントピース１０２のスキンプレートを分割した一対のスキンプレート１０６によって凹部１２０ｂを形成したが、凹部１２０ｂの形成方法はこれに限らない。例えば、単一のスキンプレート１０６の外周面を切削加工するなどして、所定深さの凹部１２０ｂを形成してもよい。

【0066】

光ファイバケーブル１４１が収容される凹部１２０ａ，１２０ｂの幅、すなわち一対の側面１２２ａ，１２２ｂ間の寸法をできるだけ小さくすることで、光ファイバケーブル１４１の周方向の位置ずれを抑制することができる。このため、凹部１２０ａ，１２０ｂの幅は、光ファイバケーブル１４１の直径の２倍以下とすることが好ましい。

【0067】

光ファイバケーブル１４１は、シールド掘削機１１０により、地中を掘削するとともに掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体としての外殻シールド１００を組み立てる際に、外殻シールド１００に沿うように設置される。

【0068】

図１０は、シールド掘削機１１０の概略構成図である。図１０に示すように、シールド掘削機１１０は、掘削機本体１１１の後方に設けられる円筒状のテール部１１２の内部に、セグメント組立装置としてのエレクタ１７１を備えている。テール部１１２の内部に運ばれたセグメントピース１０２は、エレクタ１７１に把持されてトンネル内周面に運ばれて、周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３同士を連結して組み立てられる。

【0069】

光ファイバケーブル１４１は、セグメントピース１０２を組み立てる過程で、テール部１１２の内側でセグメントピース１０２に取り付けられる。以下、光ファイバケーブル１４１の設置方法について詳しく説明する。なお、光ファイバケーブル１４１が収容される凹部１２０ａ及び凹部１２０ｂについては、凹部１２０と総称して説明する。

【0070】

−ケーブル固定工程−
図１１（ａ）に示すように、光ファイバケーブル１４１の一端部（先端部）は、所定のセグメントピース１０２の凹部１２０に、テール部１１２の内部でエレクタ１７１によってセグメントピース１０２が組み立てられる際に固定される。光ファイバケーブル１４１は、例えば、直接、凹部１２０に結束バンドや接着剤等を使用して固定される。

【0071】

−セグメントピース組み立て工程−
図１１（ｂ）に示すように、光ファイバケーブル１４１が固定されたセグメントピース１０２を含む、複数のセグメントピース１０２が組み立てられ、所定のセグメントリング１０１Ａが完成する。

【0072】

−掘進工程−
図１１（ｃ）に示すように、完成した既設セグメントリング１０１Ａにシールドジャッキ１２２を当接させ、シールドジャッキ１２２によりシールド掘削機１１０に推進力を付与し、シールド掘削機１１０を前進させる。シールド掘削機１１０は、前進しながら地山を掘削する（すなわち掘進する）。シールド掘削機１１０により、セグメントリング１０１の軸方向距離だけ掘進が行われると、掘進が終了する。なお、シールド掘削機１１０を掘進させると、シールド掘削機１１０を基準としてシールド掘削機１１０からセグメントリング１０１を見た場合に、トンネル覆工体を構成するセグメントリング１０１は相対的に後方へ押し出されることになる。

【0073】

テール部１１２の後部の内周面には、シールド掘削機１１０の外側から内側に水等が侵入することを防止するテールブラシ（テールシール）１２８が、前後方向に複数段設けられている。テールブラシ１２８は、テール部１１２を構成する円筒状の外殻の内周面に環状に設けられ、テール部１１２の外殻の内周面とセグメントリング１０１の外周面との間をシールする。したがって、掘進工程では、光ファイバケーブル１４１が収容されたセグメントリング１０１Ａは、テールブラシ１２８にシールされ、止水性が確保された状態で、シールドジャッキ１２２によってテール部１１２の後方へ押し出される。掘進終了後、シールドジャッキ１２２を収縮する。

【0074】

−ケーブル取り付け工程−
図１１（ｄ）に示すように、完成した既設セグメントリング１０１Ａの凹部１２０からトンネルの切羽側に延在する光ファイバケーブル１４１を新たなセグメントピース１０２の凹部１２０に取り付ける。例えば、凹部１２０に光ファイバケーブル１４１を収容した後、凹部１２０の開口部を部分的に塞ぐ複数の固定部材１７３（図８、図９参照）をトンネル軸方向に所定の間隔で接着する。これにより、光ファイバケーブル１４１が、凹部１２０から外れないように取り付けられる。なお、取り付けられた光ファイバケーブル１４１は、新たなセグメントピース１０２の凹部１２０内でトンネル軸方向に移動可能である。

【0075】

−セグメントピース組み立て工程−
図１１（ｅ）に示すように、エレクタ１７１によって、新たなセグメントピース１０２を既設セグメントリング１０１Ａに取り付け可能な位置に配置する。新たなセグメントピース１０２を移動させている間、光ファイバケーブル１４１に適度な張力を付与し、新たなセグメントピース１０２と既設セグメントリング１０１Ａとの間で光ファイバケーブル１４１が挟まることを防止する。

【0076】

この状態で、新たなセグメントピース１０２をボルト、ナットにより既設セグメントリング１０１Ａに取り付ける。新たなセグメントピース１０２を含む、複数のセグメントピース１０２が組み立てられ、新たなセグメントリング１０１Ｂが完成する。

【0077】

−掘進工程−
図１１（ｆ）に示すように、完成した新たなセグメントリング１０１Ｂにシールドジャッキ１２２を当接させ、シールドジャッキ１２２によりシールド掘削機１１０に推進力を付与し、シールド掘削機１１０を前進させる。これにより、光ファイバケーブル１４１が収容されたセグメントリング１０１Ｂは、テールブラシ１２８にシールされ、止水性が確保された状態で、シールドジャッキ１２２によってテール部１１２の後方へ押し出される。

【0078】

上記ケーブル取り付け工程（図１１（ｄ）参照）、セグメントピース組み立て工程（図１１（ｅ）参照）、掘進工程（図１１（ｆ）参照）を繰り返し行うことで、トンネル軸方向（外殻シールド１００の延在方向）に沿って光ファイバケーブル１４１が外殻シールド１００の外周面に敷設されることになる。

【0079】

このように、本実施形態に係る光ファイバケーブル１４１の設置方法では、光ファイバケーブル１４１が、シールド掘削機１１０の内側で予めセグメントピース１０２の凹部１２０に取り付けられ（図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｄ）、図１１（ｅ）参照）、シールドジャッキ１２２により、光ファイバケーブル１４１の取り付けられたセグメントリング１０１をシールド掘削機１１０の後方に押し出すようにした（図１１（ｃ）、図１１（ｆ）参照）。

【0080】

このため、上述したように、光ファイバケーブル１４１が収容されたセグメントリング１０１は、テールブラシ１２８に接してシールされ、止水性が確保された状態で、シールドジャッキ１２２によりテール部１１２の後方に押し出されることになる。これにより、光ファイバケーブル１４１を設置する過程で、シールド掘削機１１０の内側に地下水等が流入することを防止できる。

【0081】

また、光ファイバケーブル１４１は凹部１２０に収容されている。このため、光ファイバケーブル１４１がセグメントリング１０１とともにシールド掘削機１１０の後方に押し出される際、光ファイバケーブル１４１がテールブラシ１２８や地山との接触に起因して損傷することが防止される。光ファイバケーブル１４１とテールブラシ１２８との接触に起因したテールブラシ１２８の損傷も防止される。

【0082】

さらに、本実施形態によれば、光ファイバケーブル１４１がシールド掘削機１１０の後方に送り出されるときに、光ファイバケーブル１４１がテールブラシ１２８に接触することで隙間が形成されることが防止される。このため、光ファイバケーブル１４１が送り出されるときに、テールブラシ１２８のシール機能（止水機能）が損なわれるおそれが少ない。

【0083】

なお、光ファイバケーブル１４１の設置方法は、これに限定されるものではない。

【0084】

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

【0085】

光ファイバケーブル１４１は、トンネル覆工体としての外殻シールド１００の延在方向、すなわちトンネル軸方向に沿って敷設される。したがって、本実施形態では、凍土１７０の造成管理に用いる温度計を多数設ける必要がない。このため、トンネルを施工する際の施工コストを低減することができる。

【0086】

さらに、光ファイバケーブル１４１で検出される温度に基づいて、凍土１７０の厚みを推定することができるので、凍土１７０の造成管理を適切に行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。

【0087】

本実施形態に係るトンネルの施工方法では、シールド掘削機１１０により、地中を掘削するとともに掘削坑の内周面に沿って外殻シールド１００を組み立てる際に、光ファイバケーブル１４１を外殻シールド１００に沿うように設置する方法を採用した。本実施形態に係る光ファイバケーブル１４１の設置方法では、光ファイバケーブル１４１をシールド掘削機１１０の内側においてセグメントリング１０１の凹部１２０に取り付けた後、シールド掘削機１１０を掘進させることにより、シールド掘削機１１０から見て光ファイバケーブル１４１が取り付けられたセグメントリング１０１をシールド掘削機１１０の後方へ押し出すようにした。これにより、外殻シールド１００を形成してから光ファイバケーブル１４１を設置する場合に比べて、効率的に光ファイバケーブル１４１を設置できる。

【0088】

本実施形態では、外殻シールド１００のスキンプレート１０６の外周面に対して形成される凹部１２０に光ファイバケーブル１４１が収容される。このため、光ファイバケーブル１４１は、セグメントリング１０１とともにシールド掘削機１１０から押し出される際にテールブラシ１２８や地山との接触により損傷することを低減できる。さらに、テールブラシ１２８の止水（シール）機能を損なうおそれも少ない。

【0089】

＜第２実施形態＞
図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係るトンネルについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１２は、本発明の第２実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブル１４１の設置位置を示すトンネルの横断面図であり、トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の連結部を拡大して示す。

【0090】

第１実施形態では、光ファイバケーブル１４１が地山側に露出する構成とされていた。これに対して、第２実施形態では、外殻シールド１００の外周面に沿って敷設される光ファイバケーブル１４１を覆って保護する保護板２６０が設けられる。

【0091】

図１２は、図８と同様の図である。第２実施形態では、上記第１実施形態で説明した凹部１２０ａの底面１２１ａに溝２２５が形成され、この溝２２５の内側に光ファイバケーブル１４１が配置される。溝２２５の径方向外方に位置する凹部１２０ａには、保護板２６０が設置される。保護板２６０は、凹部１２０ａの開口を塞ぎ、光ファイバケーブル１４１を覆う。

【0092】

スキンプレート１０６の周方向端部には、保護板係止部２６１が設けられる。保護板係止部２６１は板状部材からなり、スキンプレート１０６に溶接により固定される。隣接する一対のセグメントピース１０２の保護板係止部２６１同士は、端面が互いに対向するように配置される。互いに対向して配置される一対の保護板係止部２６１間の隙間は、保護板２６０の幅よりも短くなるように設定される。これにより、凹部１２０ａに設置される保護板２６０は、保護板係止部２６１によって、径方向外方に移動することが規制される。

【0093】

一対の保護板係止部２６１間の隙間は、光ファイバケーブル１４１を挿通可能な寸法に設定される。このため、光ファイバケーブル１４１を、セグメントピース１０２の径方向外側から一対の保護板係止部２６１間を通過させて溝２２５に配置することができる。保護板２６０は、光ファイバケーブル１４１が溝２２５に配置された後、光ファイバケーブル１４１と保護板係止部２６１との間の凹部１２０ａにトンネル軸方向外方から挿入される。保護板２６０も第１実施形態と同様に、掘削機後方のテール部１１２の内部でセグメント組立装置であるエレクタ１７１によってセグメントピース１０２が組み立てられる際に、取り付けられる（図１１（ｄ）参照）。なお、第２実施形態では、凹部１２０の開口部を部分的に塞ぐ固定部材１７３（図８、図９参照）は不用となる。

【0094】

また、第２実施形態では、凹部１２０ａと同様、凹部１２０ｂ（図９参照）の底面１２１ｂにも溝（不図示）が形成され、この溝（不図示）の内側に光ファイバケーブル１４１が配置される。凹部１２０ｂには、保護板（不図示）が設置され、光ファイバケーブル１４１を覆う。

【0095】

このように、第２実施形態に係るトンネルは、光ファイバケーブル１４１を覆って保護する保護板２６０を備えている。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態と比べて、光ファイバケーブル１４１が、テールブラシ１２８や地山に直接接触することがさらに回避されるので、断線等の損傷のリスクをさらに低減できるという作用効果を奏する。

【0096】

＜第３実施形態＞
図１３を参照して、本発明の第３実施形態に係るトンネルについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１３は、本発明の第３実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブル１４１の設置位置を示すトンネルの横断面図であり、光ファイバケーブル１４１の収容部を拡大して示す。

【0097】

第３実施形態では、スキンプレート１０６の外周面に、断面がコ字状の溝形鋼３６０が溶接により固定される。溝形鋼３６０は、トンネル軸方向に延在し、溝形鋼３６０の内周面とスキンプレート１０６の外周面とによって、光ファイバケーブル１４１を収容する収容空間が画成される。

【0098】

第３実施形態では、光ファイバケーブル１４１を溝形鋼３６０に挿通させてから、セグメントピース１０２をエレクタ１７１によって他のセグメントピース１０２に組み付ける。

【0099】

このように、第３実施形態に係るトンネルは、光ファイバケーブル１４１を覆って保護する保護部材としての溝形鋼３６０を備えている。これにより、第１実施形態及び第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0100】

＜第４実施形態＞
図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係るトンネルについて説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１４は、本発明の第４実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブル１４１の設置位置を示すトンネルの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１の連結部を拡大して示す。

【0101】

第１実施形態では、光ファイバケーブル１４１を外殻シールド１００の外周側の表面である外周面に敷設する例について説明した。これに対して、第４実施形態では、光ファイバケーブル１４１が外殻シールド１００の内周側の表面である内周面に敷設される。主桁１０４には、光ファイバケーブル１４１が挿通する挿通開口部４０４ａが形成される。

【0102】

光ファイバケーブル１４１は、結束バンド等の固定具４８０により、スキンプレート１０６の内周面に固定される。光ファイバケーブル１４１は、第１実施形態と同様、トンネル軸方向に延在している。光ファイバケーブル１４１は、主桁１０４の近傍において、主桁１０４に近づくにつれてスキンプレート１０６の内周面から遠ざかるように撓んでいる。光ファイバケーブル１４１は、主桁１０４に設けられた挿通開口部４０４ａを挿通する。

【0103】

挿通開口部４０４ａは、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２を連結する一対の主桁１０４間に設置されるシール部材１９１よりも、トンネル中心軸側に設けられる。シール部材１９１は、一対の主桁１０４間の隙間を閉塞するように設けられ、外殻シールド１００の外側から外殻シールド１００の内側に水等が侵入することを防止する。

【0104】

このように、第４実施形態では、外殻シールド１００の内周面に光ファイバケーブル１４１が敷設される。したがって、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、光ファイバケーブル１４１が地山に直接接触することが回避され、断線のリスクを低減することができるという作用効果が得られる。

【0105】

光ファイバケーブル１４１が挿通する挿通開口部４０４ａは、シール部材１９１よりも内側に設けられる。このため、シール部材１９１によって、外殻シールド１００の外側から挿通開口部４０４ａを通じて外殻シールド１００の内側に水等が侵入することが防止される。これにより、水漏れに起因して、外殻体形成工程が中断してしまうといった不具合を防止できる。

【0106】

＜第５実施形態＞
図１５を参照して、本発明の第５実施形態に係るトンネルについて説明する。以下では、上記第４実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第４実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１５は、本発明の第５実施形態に係るトンネルの光ファイバケーブル１４１の設置位置を示すトンネルの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１の連結部を拡大して示す。

【0107】

第４実施形態では、挿通開口部４０４ａがシール部材１９１よりも径方向内側に配置される例について説明した。これに対して、第５実施形態では、挿通開口部５０４ａがシール部材１９１よりも径方向外側に配置される。

【0108】

第５実施形態では、挿通開口部５０４ａの径方向外方に環状のシールリング５９１が設けられる。主桁１０４のトンネル軸方向の外側端面には環状のシール溝が設けられ、このシール溝にシールリング５９１が設けられる。

【0109】

このように、第５実施形態では、ボルト、ナットにより締結される一対の主桁１０４間の隙間をシールするシールリング５９１が、挿通開口部５０４ａを囲むように設置される。これにより、上記第４実施形態と同様、外殻シールド１００の外側から挿通開口部５０４ａを通じて外殻シールド１００の内側に水等が侵入することが防止される。

【0110】

このような第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0111】

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

【0112】

（変形例１）
上記実施形態では、光ファイバケーブル１４１がトンネル軸方向（外殻シールド１００の延在方向）に敷設される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、トンネル周方向、すなわち外殻シールド１００の周方向に沿って光ファイバケーブル１４１を敷設してもよい。このような場合であっても、凍土１７０の造成管理に用いる温度計を多数設ける必要がない。このため、トンネルを施工する際の施工コストを低減することができる。

【0113】

上記第４及び第５実施形態では、トンネル軸方向に延在する光ファイバケーブル１４１が、主桁１０４の挿通開口部４０４ａ，５０４ａを挿通していた。これに対して、本変形例１では、外殻シールド１００の内周面に敷設される光ファイバケーブル１４１は、継手板１０３の挿通開口部（不図示）を挿通することになる。なお、本変形例１においても第４、第５実施形態と同様、シール部材１９０、シールリング（不図示）によって、継手板１０３の挿通開口部を通じて水等が外殻シールド１００内に侵入することを防止することが好ましい。

【0114】

また、光ファイバケーブル１４１は、トンネル軸方向及びトンネル周方向に沿って、外殻シールド１００の外周面または内周面に螺旋状に敷設してもよい。

【0115】

（変形例２）
上記実施形態では、光ファイバケーブル１４１が、線上の任意の位置における温度を検出する状態検出線として機能する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光ファイバケーブル１４１が、線上のひずみの変化を検出する状態検出線として機能する場合も本発明の範囲内である。

【0116】

光ファイバケーブル１４１を外殻シールド１００の外周面または内周面に沿って敷設することにより、トンネルの施工中に外殻シールド１００に加わる荷重の変化を監視することができる。例えば、地震等の外圧に起因して外殻シールド１００が変形した場合、その変形が大きい位置を特定することができる。このように、光ファイバケーブル１４１が、線上のひずみを検出する状態検出線として機能する場合、ひずみ計を多数設ける必要がない。このため、トンネルを施工する際の施工コストを低減することができる。

【0117】

（変形例３）
上記実施形態では、状態検出線として、光ファイバケーブル１４１を採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、トンネル覆工体の状態を検出する種々の状態検出線を敷設するトンネルに適用することができる。

【0118】

（変形例４）
上記実施形態では、外殻シールド１００を構成するセグメントピース１０２が、鋼製である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。主にコンクリートからなるＲＣセグメントや、主にコンクリートと鋼材とからなる合成セグメントを用いて外殻シールド１００を形成してもよい。

【0119】

（変形例５）
分岐合流部１の形成方法は、上記実施形態に限定されない。また、上記実施形態では、外殻シールドトンネル１１に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本線シールドトンネル１５１やランプシールドトンネル１５２に本発明を適用してもよい。

【0120】

（変形例６）
上記実施形態では、シールド掘削機１１０により形成されるシールドトンネルに本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）により形成されるトンネルに本発明を適用してもよい。

【0121】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0122】

１００・・・外殻シールド（トンネル覆工体）、１０１・・・セグメントリング（トンネル覆工体）、１０２・・・セグメントピース、１０３・・・継手板（連結板）、１０４・・・主桁（連結板）、１１０・・・シールド掘削機（掘削機）、１４１・・・光ファイバケーブル（状態検出線）、１６１・・・先行掘削坑（掘削坑）、１６２・・・後行掘削坑（掘削坑）、１９０，１９１・・・シール部材、２６０・・・保護板（保護部材）、３６０・・・溝形鋼（保護部材）、４０４ａ，５０４ａ・・・挿通開口部（開口部）、５９１・・・シールリング（シール部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】