JP2000096994A - トンネル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、二次覆工を省略でき、トンネ
ルの剛性を一様と評価でき、漏水のない接合部にし得る
高強度レジン材料によるトンネル構造を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、筒状に組み立てられるレジン材
料の複数のセグメントよりなるトンネル覆工体２１と、
この複数のセグメントよりなるトンネル覆工体２１を筒
状に組み立てるように各セグメントよりなるトンネル覆
工体２１を接着する接着剤２２とを具備することを特徴
とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、相互に複数接合
することにより掘削穴の軸方向に筒状壁体を構成するシ
ールド工法により構築されたトンネル構造に関するもの
であり、特にレジン製覆工体をトンネル内で組み立てた
後、覆工体を接着材で固化したトンネル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネルを構築する方法として
は、スチール製セグメントあるいは鉄筋コンクリート製
セグメントを用いるいわゆるシールド工法が一般的であ
る。従来のシールド工法のセグメント相互の接合方法と
して、例えば実開平７−４５９７号に示されるように鋼
製ボルトボックスをセグメント内に設置し、ボルト締結
を行っている。この場合、周方向と軸方向に隣接したセ
グメントへの応力の伝達はボルトを介して行っている。
よって応力の伝達性を高めるためにボルト性能を上げる
ことや、ボルト本数の増加を行っており、結果的にセグ
メント桁厚を厚くしなければならない場合等により、コ
スト高を招いている。また従来のボルトボックスを用い
たセグメントではリングの変形が大きくなる。このため
セグメントリングを千鳥組し、添接効果による補剛を行
って変形を小さく抑えるように努めている。

【０００３】図２は従来のトンネル構造を示す一部切欠
斜視図である。すなわち、一次覆工体１１は複数のスチ
ール製セグメントあるいは鉄筋コンクリート製セグメン
トを相互にボルト締結で接合することにより掘削穴の軸
方向に筒状壁体を構成するシールド工法により構築され
る。この場合、図３に示すように、Ａセグメント、Ｂセ
グメントおよびＫセグメントのように形状の異なったセ
グメントを組み合わせてリング形成を行っていた。前記
一次覆工体１１の内面には二次覆工体１２が一次覆工体
１１と同様にして構築される。

【０００４】図２に示すような従来のセグメントによる
トンネル構造において、止水対策を行うために、通常は
止水シールを用いて行っているが、止水シールだけで
は、シール材の劣化、セグメントの変形によるズレ、シ
ール材の貼付不良等により十分な止水機能が発揮されな
いので、二次覆工を施すことでトンネルの品質を保証し
ているのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術ではセグメ
ント接合部を千鳥組にして添接効果による補剛を行って
リング変形を抑えるよう努めているが、セグメントを千
鳥組しても、変形は剛性一様リングに比べて大きい。ま
たセグメント接合部は若干ヒンジ的挙動を示すため、周
方向に発生する応力は、すべてが周方向に隣接されたセ
グメント接合部を通じて伝達はされず、その一部は接合
部のせん断抵抗により千鳥に組まれた軸方向に接合され
た隣接セグメントに伝達される。この添接効果を定量的
に評価することは困難である。また従来のボルト締結等
の接合部は、地下水のトンネル内への流入の原因にもな
っており、二次覆工を施さざるを得ないため、トンネル
外径の増大等によりトンネル工事のコスト高を招く欠点
があった。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、二次覆工を省略でき、トンネルの剛性を一様と評価
でき、漏水のない接合部にし得る高強度レジン材料によ
るトンネル構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のトンネル構造は、筒状に組み立てられるレジ
ン材料の複数のセグメントよりなるトンネル覆工体と、
この複数のセグメントよりなるトンネル覆工体を筒状に
組み立てるように各セグメントよりなるトンネル覆工体
を接着する接着剤とを具備することを特徴とするもので
ある。

【０００８】また本発明のトンネル構造は、高曲げ引張
・圧縮強度を有することで引張・圧縮応力に対し、断面
の応力分布が全断面有効である特性を持つ高強度レジン
材料を用いた周方向ならびに軸方向に連続した剛性一様
なトンネル構造であり、施工上セグメント化されたプレ
キャスト製の円弧状レジン製トンネル覆工体を、トンネ
ル覆工体以上の接合強度を発揮する接着剤により接合す
ることによって、接合部全断面で隣接したトンネル覆工
体へ応力を確実に伝達させることが可能となり連続一体
構造物となることを特徴とするものである。

【０００９】また本発明のトンネル構造は、不透水性を
有する高強度レジン製トンネル覆工体本体と、不透水性
を有する接着剤により接合された接合部により、地下水
の流入を無くしたトンネル構造であり、トンネル内面が
平滑であり防食性が高いことで二次覆工を不要とするこ
とが可能なことを特徴とするものである。

【００１０】本発明では、トンネル内に搬入されたレジ
ン製覆工体を組み立てた後、覆工体接合部を接着剤を用
いて固化させることによって、接合強度がレジン製覆工
体本体構造物以上に発揮され、隣接する覆工体間を十分
一体化することができ、円弧状に組み立てた覆工体の周
方向ならびに軸方向の接合部全断面で応力を伝達するこ
とが可能となり、連続一体構造物となるトンネル構造が
形成される。また止水性に関してもレジン製覆工体本体
の不透水性と、接着剤等により接合された接合部の不透
水性により、構造として十分に不透水性のトンネルがで
き、地下水の流入を無くしたトンネルが提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態
例を示す斜視図である。すなわち、トンネル覆工体（一
次覆工）２１は筒状に組み立てられる高強度レジン材料
の複数のセグメントよりなり、この複数のセグメントよ
りなるトンネル覆工体２１を筒状に組み立てるように各
セグメントよりなるトンネル覆工体２１を接着剤２２に
より接着する。

【００１２】図１において、トンネル覆工体２１は、鉄
筋補強のないプレキャスト性の円弧状レジン材料で作成
され、各トンネル覆工体２１の継手面は接着剤２２で定
着されている。レジン材料は、骨材としての砕石、砂、
珪砂が、結合材として不飽和ポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂等で結合されたものである。トン
ネル覆工体２１はこのようなレジン材料を用意された型
枠に流し込むことで、あらかじめ形成されている。この
ような素材によるトンネル覆工体２１は、外力に対して
弾性変形すると共にその耐荷重および変形量は一般のセ
メントコンクリートに対して大きい。また、レジン材料
は耐食性に優れ、内面を平滑にできることから、二次覆
工を省略することが可能になる。

【００１３】トンネル覆工体２１が相互に圧着される場
合には、接着剤２２が継手面の全面に押し広げられ、継
手面の全面に接着剤が広がって固着することになる。こ
のため、トンネル覆工体２１の接続が強固になると共
に、トンネル覆工体２１の全面に応力が均一に働き、ト
ンネルがあたかも一枚のレジン構造体で作成されたよう
に応力分散ができる。本実施形態例の構造によれば、ト
ンネル覆工体２１には継手やボックスを設ける必要がな
くなるので、作業が極めて簡単になる。なお、接着剤２
２としてはレジン同士の接着に適したもので、硬化時間
の短いものが良い。

【００１４】図４（ａ）は鉄筋コンクリート製セグメン
トの覆工体の耐応力特性を説明するための説明図であ
り、図４（ｂ）は本発明の一実施形態例に係るレジン製
セグメントのトンネル覆工体の耐応力特性を説明するた
めの説明図である。図において、２１はレジン製セグメ
ントのトンネル覆工体、２２は接着剤、３１は鉄筋コン
クリート製セグメントの覆工体、３２は接着剤、３３は
主鉄筋である。すなわち、図４（ａ）に示すように、鉄
筋コンクリート製セグメントの覆工体３１では、応力を
主鉄筋３３で持たせているが、覆工体３１同士の主鉄筋
３３同士を繋ぐことが不可能でありため、構造力学的に
は不連続な構成となる。一方、図４（ｂ）に示すよう
に、本発明の一実施形態例に係るレジン製セグメントの
トンネル覆工体２１では、接着面が継手面全面であるの
で、応力が継手面全面に分散するため強固な構造体を得
ることができる。したがって、鉄筋コンクリート製セグ
メントの覆工体３１に比べてレジン製セグメントのトン
ネル覆工体２１が耐応力特性が優れているなお本発明の
トンネル構造は、高曲げ引張・圧縮強度を有することで
引張・圧縮応力に対し、断面の応力分布が全断面有効で
ある特性を持つ高強度レジン材料を用いた周方向ならび
に軸方向に連続した剛性一様なトンネル構造であり、施
工上セグメント化されたプレキャスト製の円弧状レジン
製トンネル覆工体を、トンネル覆工体以上の接合強度を
発揮する接着剤により接合することによって、接合部全
断面で隣接したトンネル覆工体へ応力を確実に伝達させ
ることが可能となり連続一体構造物となる。

【００１５】また本発明のトンネル構造は、不透水性を
有する高強度レジン製トンネル覆工体本体と、不透水性
を有する接着剤により接合された接合部により、地下水
の流入を無くしたトンネル構造であり、トンネル内面が
平滑であり防食性が高いことで二次覆工を不要とするこ
とが可能となる。

【００１６】本発明により、連続一体化されたトンネル
が構築できることで、定量化されていなかった接合部の
評価方法を考慮しなくてもよい剛性一様評価なトンネル
が実現すること、また漏水防止・防錆のため施していた
二次覆工の省略が可能となることで、二次覆工コストと
ともにトンネル外径を縮小することができ、マシン外径
の縮小・掘削土砂の減少によるコストダウンも図れる。
また従来Ａ・Ｂ・Ｋ型に形状の異なったセグメントを組
み合わせリング形成を行っていたものを、等分割すなわ
ち１種類の形状のセグメントとすることも可能となり、
型枠の製作コストを低減することができる。さらに従来
セグメント接合部を千鳥組にして添接効果を期待してい
たが、本発明により曲げ剛性の高い剛性一様と評価可能
なトンネルが構築できるため、イモ継手でも可能となる
ことから、トンネル下部のインバートを先行して形成し
ておくことにより、コストダウンが図れる。セグメント
よりなるトンネル覆工体接合を接着剤にて行うことよ
り、従来のボルトボックスの設置を省けることから発生
する作用として、製作上に関する点では、従来の鉄筋コ
ンクリート製セグメントでは、継手ボックスがあるため
セグメント内に埋め込まれる鉄筋加工が煩雑となってい
るが、本発明により製作工程の簡略化が図れること、な
らびにテーパーセグメント製作の場合、セグメント幅が
短くなることで、従来の継手ボックスをセグメント内に
埋め込むことが困難となり、製作上の間題で急曲線部で
の適用に制約があったが、本発明により解消される。施
工面に関する点では、セグメント組立時のボルト締結作
業の削減、施工能率の向上が可能となりコストダウンが
図れる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、特殊
な工程や材料を用いることなく、継手構造のないトンネ
ル構造体を実現できる。また、トンネル覆工体の接合面
は、全面で応力を伝達することが出来るので、接合部分
の応力集中を緩和できる。更に、レジン材料で形成する
ことで、コンクリート製やスチール製のセグメントを使
用したトンネル構造体に比べて軽量化が達成でき、運搬
が容易になると共に、厚さの薄いトンネル覆工体を形成
することが出来る。また、内面を平滑にすることができ
ることから、二次覆工を省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す斜視図である。

【図２】従来のトンネル構造を示す一部切欠斜視図であ
る。

【図３】従来のトンネル構造のセグメントリング構成を
示す断面図である。

【図４】（ａ）は鉄筋コンクリート製セグメントの覆工
体の耐応力特性を説明するための説明図であり、（ｂ）
は本発明の一実施形態例に係るレジン製セグメントのト
ンネル覆工体の耐応力特性を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１１ 一次覆工体 １２ 二次覆工体 ２１ レジン製セグメントのトンネル覆工体 ２２ 接着剤 ３１ 鉄筋コンクリート製セグメントの覆工体 ３２ 接着剤 ３３ 主鉄筋

フロントページの続き (72)発明者 日野 英則 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 北川 英晃 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 BB01 CA01 GC02 KB11 LA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状に組み立てられるレジン材料の複数
   のセグメントよりなるトンネル覆工体と、 この複数のセグメントよりなるトンネル覆工体を筒状に
   組み立てるように各セグメントよりなるトンネル覆工体
   を接着する接着剤とを具備することを特徴とするトンネ
   ル構造。
2. 【請求項２】 高曲げ引張・圧縮強度を有することで引
   張・圧縮応力に対し、断面の応力分布が全断面有効であ
   る特性を持つ高強度レジン材料を用いた周方向ならびに
   軸方向に連続した剛性一様なトンネル構造であり、施工
   上セグメント化されたプレキャスト製の円弧状レジン製
   トンネル覆工体を、トンネル覆工体以上の接合強度を発
   揮する接着剤により接合することによって、接合部全断
   面で隣接したトンネル覆工体へ応力を確実に伝達させる
   ことが可能となり連続一体構造物となることを特徴とす
   るトンネル構造。
3. 【請求項３】 不透水性を有する高強度レジン製トンネ
   ル覆工体本体と、不透水性を有する接着剤により接合さ
   れた接合部により、地下水の流入を無くしたトンネル構
   造であり、トンネル内面が平滑であり防食性が高いこと
   で二次覆工を不要とすることが可能なことを特徴とする
   トンネル構造。