JP2000104492A

JP2000104492A - シールドトンネルの接続部の構造

Info

Publication number: JP2000104492A
Application number: JP10275055A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamanaka; 宏之山中
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP3698564B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の単体トンネルで大断面トンネルを構築
する際に、単体トンネル同士を確実かつ容易に接続でき
るようにしたシールドトンネルの接続部の構造を提供す
る。【解決手段】複数の単体トンネルａを掘進し、この単
体トンネルａ同士を接続し、かつ内周にコンクリート３
を所定の厚さに打設して一つの空間に連続する大断面ト
ンネルＡを構築する。その際、単体トンネルａ同士を、
両端部に拡径部９を有する１本または複数の接続部材４
で接続する。

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、シールドトンネ
ルの接続部の構造に関し、特に複数の単体シールドトン
ネル（以下「単体トンネル」という）を掘進した後、こ
の単体トンネル同士を接続し、かつ内周に所定の厚さに
コンクリートを打設して大断面トンネルを構築する際、
あるいは複数の単体トンネルを掘進した後、この単体ト
ンネル内にコンクリートを打設して大断面トンネルの外
郭部を構築する際などに適用される。

【０００２】

【従来の技術】これまで当出願人は、例えば図１９
（ｂ）に図示するように、単体トンネルａを横並びに掘
進した後、この二つの単体トンネルａを図１９（ａ）に
図示するように、一つの空間に接続して大断面トンネル
Ａを構築するトンネルの構築工法を開発した。

【０００３】また、図２０に図示するように、最初に矩
形状（または円形状）をなす大断面の外殻部３０を構築
した後、この外殻部３０内の土砂を汎用重機などで掘削
して大断面トンネルＡを構築する大断面トンネルの構築
工法も開発した。

【０００４】これらの工法で、単体トンネルａは鋼製セ
グメント３１で覆工しながら掘進され、掘進後、鋼製セ
グメント３１の内周にはコンクリート３２が所定の厚さ
に打設されている。

【０００５】また、外殻部３０は、最初に単体トンネル
ａを複数の鋼製セグメント３１で覆工しながら掘進した
後、この単体トンネルａ同士を接続部イの一部分または
全て（後述するスキンプレートまたはスキンプレートと
主桁の一部および土砂）を撤去して一つの空間に連続さ
せ、この連続する空間にコンクリート３２を打設するこ
とにより構築されている。

【０００６】さらに、鋼製セグメント３１は、例えば図
２１に図示するように単体トンネルａの周方向に複数の
主桁３３を平行に延在し、この主桁３３間に複数の縦リ
ブ３４を主桁３３の長手方向に所定間隔に取り付けて格
子状枠体を形成し、この格子状枠体の一側にスキンプレ
ート３５を取り付けて形成されている。

【０００７】また特に、単体トンネルａ同士を接続する
方法としては、例えば図１９（ａ）と図２０（ｂ）にそ
れぞれ図示するように、単体トンネルａの接続部イに１
本または複数の接続鉄筋３６を配筋して接続する方法
が、一般に知られている。

【０００８】そして、各単体トンネルａに生じる断面力
は接続鉄筋３６を介して相互に伝達されるものとみな
し、鋼製セグメント３１と接続鉄筋３６間では周囲のコ
ンクリート３２の付着力によって応力の伝達がなされる
ものとして設計されている。

【０００９】

【発明が可決しようとする課題】しかし、このような接
続方法では、鋼製セグメント３１と接続鉄筋３６間の応
力の伝達を確実なものとするには、接続鉄筋３６のコン
クリート３２に対する定着力を確保するために接続鉄筋
３６の定着長さを相当長くする必要があり、そのため鉄
筋の消費量が大幅に増えるだけでなく、接続鉄筋３６の
配筋が困難になって施工性が大幅にダウンする等の課題
があった。

【００１０】また、接続部の断面力がかなり大きい場
合、接続鉄筋３６は多段配筋とする必要があるが、鋼製
セグメント３１と接続鉄筋３６間の応力の伝達が確実に
できないおそれがあった。

【００１１】これらの対応措置として、単体トンネルａ
の鋼製セグメント３１同士を鉄筋などの接続部材で直
接、接続する方法もあるが、接続部の構造が複雑かつ大
がかりなものとなりやすい等の課題があった。

【００１２】この発明は、以上の課題を解決するために
なされたもので、特に複数の単体トンネルで大断面トン
ネルを構築する際に、単体トンネル同士を確実かつ容易
に接続できるようにしたシールドトンネルの接続部の構
造を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、この発明に係る請求項１記載のシールドトンネル
の接続部の構造は、複数の単体トンネルを掘進し、この
単体トンネル同士を接続し、かつ内周にコンクリートを
打設して一つの空間に連続する大断面トンネルを構築す
る際に、単体トンネル同士を両端部に拡径部を有する接
続部材で接続する。

【００１４】請求項２記載のシールドトンネルの接続部
の構造は、複数の単体トンネルを掘進し、かつこの単体
トンネル内にコンクリートを打設して大断面トンネルの
外郭部を構築する際に、単体トンネル同士を両端部に拡
径部を有する接続部材で接続する。

【００１５】請求項３記載のシールドトンネルの接続部
の構造は、請求項１または２において、単体トンネル同
士の接続部に補強鋼材を設置する。

【００１６】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１〜図１
２は、偏平な矩形断面形に構築された大断面トンネルの
一例を示し、図において大断面トンネルＡは、図１と図
２に図示するように横並びに隣接して掘進された２本の
単体トンネルａから偏平な矩形断面形をなす一つの連続
する空間に構築されている。

【００１７】単体トンネルａは、図２（ｂ）に図示する
ように複数の鋼製セグメント１で覆工しつつ矩形断面形
にそれぞれ掘進され、かつ掘進後、例えば図１（ａ）に
図示するように、鋼製セグメント１の内側に必要に応じ
て複数の補強鉄筋２が配筋された上にコンクリート３が
所定の厚さに打設されている。

【００１８】また、単体トンネルａとａは、掘進後に図
１（ａ），（ｂ）図示するように接続部イの鋼製セグメ
ント１の一部（後述するスキンプレートまたはスキンプ
レートと主桁の一部）と土砂を撤去し、かつ頂版部ｂと
床板部ｃを複数の接続部材４を介してそれぞれ一体的に
接続することにより一つの偏平な矩形断面形の空間に連
続されている。

【００１９】また、単体トンネルａとａとの接続部イに
柱または壁５がトンネルの軸方向に所定間隔に配置され
ている。こうして、鋼・コンクリート合成構造の大断面
トンネルＡが構築されている。

【００２０】なお、大断面トンネルＡの断面力がかなり
大きいために、接続部イの主桁（後述する主桁６Ａ）を
全て残す必要があるときは、例えば図２（ａ）に図示す
るように主桁６Ａを補強鋼材とする柱または壁５をトン
ネルの軸方向に縦格子状に配置してもよい。

【００２１】鋼製セグメント１は、例えば図３に図示す
るように単体トンネルａの周方向に複数の主桁６を平行
に延在し、この隣接する主桁６，６間に複数の縦リブ７
を主桁６の軸方向に所定間隔に取り付けて長方形状をな
す格子枠体を形成し、かつこの格子枠体の地山側にスキ
ンプレート８を取り付けて形成されている。

【００２２】主桁６と縦リブ７はいずれも、必要な梁成
（高さ）と厚さを有して帯板状に形成され、特に主桁６
は単体トンネルａの断面力（周囲からの土圧による応
力）に抵抗する抵抗部材として、かつ鋼・コンクリート
合成構造の大断面トンネルＡにおける抵抗部材として設
置されている。

【００２３】また特に、単体トンネルａの接続部イに設
置されている鋼製セグメント１の主桁６（以下「主桁６
Ａ」という）は、大断面トンネルＡにおいて主桁６に作
用する軸力（曲げによる圧縮力と引張力）の伝達部材と
しての役割を果たすものである。

【００２４】詳しくは、単体トンネルａの頂版部ｂと床
板部ｃにそれぞれ設置されている鋼製セグメント１の主
桁６に作用する力（曲げによる圧縮力と引張力）は、図
１３に図示するように主桁６Ａを介して頂版部ｂと床板
部ｃの双方の主桁６にそれぞれ伝達されるものとして設
計されている。

【００２５】したがって、大断面トンネルＡにおいて、
各単体トンネルａにそれぞれ発生する断面力は、相互に
影響を与えず、それぞれが独立で連続性がなく、各単体
トンネルａごとに処理されるように設計されている。

【００２６】なお、単体トンネルａ同士を一つの空間に
連続して大断面トンネルＡとする際に、作業スペースを
確保する等の理由により一部の主桁６Ａを一時的に撤去
する場合があるが、その場合には必要に応じて施工後に
主桁６Ａを改めて取り付けたり、新たに補強鋼材を取り
付けたり、補強鉄筋（図省略）を配筋したりして補強す
るものとする。

【００２７】縦リブ７は、単体トンネルａを掘進するシ
ールド機（図省略）の推進力を得る反力受けとして充分
な強度を有し、かつ大断面トンネルＡが構築された際に
主桁６などのシアコネクターとしても有効に働くように
主桁６，６間に最適な間隔に取り付けられ、さらに必要
に応じて補強リブ７ａが突設されている。

【００２８】接続部材４は普通鉄筋（丸鋼）、異形鉄
筋、高強度鉄筋、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線、または鋼材
などから形成され、両端部に定着用の拡径部９が突設さ
れている。

【００２９】拡径部９は、接続部材４の周辺コンクリー
ト３に対する定着力を高めるために突設されるもので、
例えばナット、プレート、あるいは鉄筋の端部に鉄筋と
一体に加工する等して形成されている。

【００３０】また、接続部材４は、単体トンネルａ同士
の接続部イに発生する断面力（主に引張力）を負担でき
るように数、断面積および設置間隔などが設計されてい
る。なお、単体トンネルａ同士の接続部イに発生する断
面力として、曲げによる圧縮力と引張力、さらにせん断
力が考えられるが、接続部材４の設計に際しては主に引
張力が設計応力となる。

【００３１】こうして設置された接続部材４の周囲にコ
ンクリート３が打設されていることで、接続部材４の定
着力によって隣接する単体トンネルａ同士が接続部材４
を介して接続されている。

【００３２】なお特に、引き抜き抵抗に寄与する拡径部
９の周囲にのみ高強度のコンクリート３を打設すれば、
引き抜き抵抗の向上を図ることができるだけでなく、高
価なコンクリートを極力節約できて、きわめて経済的で
ある。

【００３３】図４〜図７は、単体トンネルａ同士の接続
部の構造の詳細を示し、図４（ａ），（ｂ）に図示する
ものは、所定長さに加工した異形鉄筋または高強度鉄筋
の両端部に一個ないし複数個のナットを拡径部９として
突設したもの、あるいはナット形式とせず、あらかじめ
鉄筋の両端部に拡径部９を鉄筋と一体に加工して突設し
たもの（頭付き鉄筋）を、単体トンネルａ，ａ間に接続
部材４として設置したものである。

【００３４】また、図５（ａ）に図示するものは、所定
長さに加工した異形鉄筋または高強度鉄筋などの両端部
に拡径部９として円形板または矩形板状の支圧板を突設
したものを、接続部材４として単体トンネルａ，ａ間に
設置したものである。

【００３５】また、図５（ｂ）に図示するものは、こう
して形成された接続部材４を接続部イの圧縮側と引っ張
り側にそれぞれ二段に設置したものである。図６（ａ）
〜（ｃ）と図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ図示するもの
は、両端部にナットまたはプレート等からなる拡径部９
が一個ないし複数個有する接続部材４を、その両端を鋼
製セグメント１の縦リブ７に形成された凹部１１にそれ
ぞれ挿通して設置したものである。

【００３６】その際、凹部１１は鋼製セグメント１の製
作時に形成しておいてもよいが、縦リブ７がシールド機
の推進力を得る反力受けの働きを有することから、断面
欠損による強度低下を避けるために接続部材４の設置時
に設けるのが望ましい。

【００３７】図８（ａ）〜（ｄ）も同じく、単体トンネ
ルａ同士の接続部の構造の詳細を示し、いずれも接続部
イの引っ張り側に、両端に拡径部９を有する接続部材４
をそれぞれ設置し、圧縮側には単に接続鉄筋１２を配筋
したり（図（ａ））、Ｈ形鋼などの形鋼からなる圧縮鋼
材１３を設置したり（図（ｂ），（ｃ））、あるいは特
に接続部材を設置しないで単にコンクリート３を充填し
たり（図（ｄ））したものである。

【００３８】なお、圧縮側に圧縮鋼材１３を設置する場
合、圧縮鋼材１３と鋼製セグメント１との間に高強度モ
ルタル１４を充填したり（図（ｂ））、あるいは圧縮鋼
材１３の端部を鋼製セグメント１の端部に接合ボルト１
５で接合したりしてもよい（図（ｃ））。

【００３９】図９〜図１２は、接続部材４の他の例を示
し、図９（ａ），（ｂ）に図示するものは、拡径部９に
テーパ部９ａを形成したものであり、図１０（ａ），
（ｂ）に図示するものは支圧板とナットを所定間隔に突
設して拡径部９を二段に突設したものであり、さらに図
１１（ａ）〜（ｃ）に図示するものは拡径部９の内側に
支圧板１０または鉄筋メッシュ１５を添え付けたもので
り、いずれも定着性能の向上を図るものである。

【００４０】また、図１２（ａ），（ｂ）に図示するも
のは、拡径部９の近傍に位置するスキンプレート８の内
側部分に複数のシアコネクター１６を一定範囲にわたっ
て突設することにより、スキンプレート８とその周囲の
コンクリート３との一体性を図ったものである。こうす
ることで、接続部材４の引き抜き耐力の著しい向上を図
ることができる。発明の実施の形態２．図１４〜図１８は、矩形断面形に
構築された大断面トンネルの他の例を示し、図において
大断面トンネルＡは、鋼・コンクリート合成構造の外殻
部１７によって覆工されている。

【００４１】外殻部１７は、複数の単体トンネルａを隣
接して掘進した後、この単体トンネルａを接続部イに設
置されている鋼製セグメント１のスキンプレート８と土
砂を撤去して連続する一つの空間に接合し、かつこうし
て一つの空間に連続された単体トンネルａ内にコンクリ
ート３を打設して構築されている。

【００４２】また、隣接する単体トンネルａとａは、複
数の接続部材４によってそれぞれ接合されている。図１
５〜図１７は、単体トンネルａ同士の接続部の構造の一
例を示し、いずれも所定長さに加工した異形鉄筋、高強
度鉄筋またはＰＣ鋼棒などの両端部に一個ないし複数個
のナットまたはプレートを拡径部９として突設したも
の、あるいは鉄筋などの端部に拡径部９を鉄筋と一体に
加工して突設したもの（頭付き鉄筋）、さらには鉄筋な
どの端部に拡径部９を突設した上に支圧板を取り付けた
ものを、接続部材４として接続部イに一段ないし複数段
に設置したものである。

【００４３】その詳細は、図４〜図１２で説明した通り
であり、特に各単体トンネルａ内の全ておよび単体トン
ネルａ同士の接続部イの全てにコンクリート３を打設す
る点が、図１〜図１３で説明したものと異なる。

【００４４】なお、図１８は単体トンネルａ同士の接続
部イにおける力の流れを示し、単体トンネルａの頂版部
ｂと床板部ｃにそれぞれ設置されている鋼製セグメント
１の主桁６に作用する力（曲げによる圧縮力と引張力）
は、主桁６Ａを介して頂版部ｂと床板部ｃの双方の主桁
６にそれぞれ伝達される。

【００４５】

【発明の効果】この発明は以上説明した構成からなり、
特に単体トンネル同士が両端部に定着用の拡径部を有す
る複数の接続部材で接合してあるので、接続部材の長さ
をこれまでの接続鉄筋にくらべて大幅に短くでき、これ
によって、接続部材を大幅に節約できてロウコストが図
れるだけでなく、接続部材を容易に設置できて施工性の
大幅な向上が図れる。

【００４６】また、接続部材の端部に拡径部を有するこ
とにより、定着部分のコンクリートのひびわれや繰り返
し荷重に対しても、充分な引き抜き抵抗を有し、靱性の
きわて高い接続部の構造を実現できる。さらに、接続部
材を多段に配置しても、拡径部の働きでより確実な定着
力を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は偏平な矩形断面形に構築され
た大断面トンネルの一例を示す一部斜視図である。

【図２】（ａ）は偏平な矩形断面形に構築された大断面
トンネルの一例を示す一部斜視図、（ｂ）は大断面トン
ネルを構築するために掘進された単体トンネルの一部斜
視図である。

【図３】鋼製セグメントの一部斜視図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部の
構造を示す断面図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部の
構造を示す断面図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部の
構造を示す断面図、（ｃ）は（ａ）におけるニ−ニ線断
面図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部の
構造を示す断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は単体トンネル同士の接続部の
構造を示す断面図である。

【図９】単体トンネル同士を接続する接続部材の一例を
示し、（ａ）はその一部側面図、（ｂ）は（ａ）におけ
るロ−ロ線断面図である。

【図１０】単体トンネル同士を接続する接続部材の一例
を示し、（ａ）はその一部側面図、（ｂ）は（ａ）にお
けるロ−ロ線断面図である。

【図１１】単体トンネル同士を接続する接続部材の一例
を示し、（ａ），（ｂ）はその一部側面図、（ｃ）は
（ａ），（ｂ）におけるロ−ロ線断面図である。

【図１２】鋼製セグメントと接続部材との配置関係を示
し、（ａ）その一部縦断面図、（ｂ）は（ａ）における
ハ−ハ線断面図である。

【図１３】単体トンネルの接続部における力のながれを
示す断面図である。

【図１４】大断面トンネルの一例を示す断面図である。

【図１５】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部
の構造を示す断面図である。

【図１６】（ａ），（ｂ）は単体トンネル同士の接続部
の構造を示す断面図である。

【図１７】（ａ）〜（ｄ）は単体トンネル同士の接続部
の構造を示す断面図である。

【図１８】単体トンネルの接続部における力のながれを
示す断面図である。

【図１９】（ａ）は従来の大断面トンネルの一例を示す
一部斜視図、（ｂ）は大断面トンネルを構築するために
掘進された単体トンネルの一部斜視図である。

【図２０】（ａ）は従来の大断面トンネルの一例を示す
断面図、（ｂ）は単体トンネル同士の接続部の構造を示
す断面図である。

【図２１】鋼製セグメントの一例を示す一部斜視図であ
る。

【符号の説明】

１鋼製セグメント２補強鉄筋３コンクリート４接続部材５柱または壁６主桁６Ａ主桁７縦リブ８スキンプレート９拡径部９ａテーパ部１０支圧板１１凹部１２接続鉄筋１３圧縮鋼材１４高強度モルタル１５鉄筋メッシュ１６シアコネクター１７外殻部Ａ大断面トンネルａ単体トンネル（単体シールドトンネル）ｂ頂版部ｃ底版部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単体シールドトンネルを掘進し、
この単体シールドトンネル同士を接続し、かつ内周にコ
ンクリートを打設して大断面トンネルを構築する際の単
体シールドトンネル同士の接続部の構造であり、単体シ
ールドトンネル同士を両端部に拡径部を有する接続部材
で接続してあることを特徴とするシールドトンネルの接
続部の構造。
【請求項２】複数の単体シールドトンネルを掘進し、
この単体シールドトンネル内にコンクリートを打設して
大断面トンネルの外郭部を構築する際の単体シールドト
ンネル同士の接続部の構造であり、単体トンネル同士を
両端部に拡径部を有する接続部材で接続してあることを
特徴とするシールドトンネルの接続部の構造。
【請求項３】単体シールドトンネル同士の接続部に補
強鋼材を有することを特徴とする請求項１または２記載
のシールドトンネルの接続部の構造。