JP2000230396A - トンネル外殻体の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏込め材の充填が省略できるか、または、最
小限で済み、なおかつ、裏込め材を充填するまでの間に
生じる地山のゆるみを抑制できるようなトンネル外殻体
の構造を提供する。 【解決手段】 外殻体本体１１と、外殻体本体１１に取
り付けられて、外殻体本体１１がトンネルの周面に沿っ
て配置された場合に、地山に対向して位置するように設
けられた突出ブロック１２とを備えた構成において、突
出ブロック１２の外殻体本体１１から地山側への突出長
を調整可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルを構築す
る際に用いられて、前記トンネルの周面に沿って組み立
てられるとともに、該トンネルの外殻をなすトンネル外
殻体の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ボーリングマシンを用いてトンネ
ルを掘削する工法（以下、ＴＢＭ工法と呼ぶ。）によ
り、トンネルを施工する事例が増加している。ＴＢＭ工
法のメリットとしては、 施工速度が速い。（特に、健全な地山がトンネル延
長で長く続く場合） 機械掘削のため、地山を痛めることが少ない。 従って、地山のゆるみも少なく、軽量な支保材料で
トンネルを支えられる。 が挙げられる。

【０００３】一方、ＴＢＭ工法は、地山変化に対する臨
機応変な支保変更が難しいという問題点を有している。
特に我が国の山岳部では、地山の変化が激しく、１０ｍ
単位で支保構造を替える必要がある場合も珍しくない。

【０００４】このような我が国の地山条件に適合するべ
く、全地質対応型のＴＢＭ工法が開発されている。この
ＴＢＭ工法は、全体をシールドシェルによりシールドし
た掘削装置を用い、装置の先端に設けられたカッタヘッ
ドにより地山の掘削を行うものであり、地質の悪い地山
に遭遇した場合には、シールドシェル内において、トン
ネルの外殻を構成するライナー（トンネル外殻体）を組
み立て、その後、シールドジャッキを用いてライナーか
ら推進反力を確保しながらカッターヘッドを回転させて
地山を掘進する。これにより、ライナーを地山に残しつ
つ、トンネル掘進を行うことができる。

【０００５】この場合、ライナーとしては、例えば、図
３および４に示すような構造のものが用いられていた。
これらの図に示すライナー１は、シールドシェル内にお
いて組み立てた場合に、他のライナーに対して接するこ
ととなる外枠材２と、外枠材２の内部に配置されて外枠
材２を補強する内枠材３と、これら外枠材２および内枠
材３により支持されて、ライナー１が組み立てられた場
合に地山側に位置することとなるスキンプレート４とを
備えた構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のライナー１を組
み立ててトンネルの外殻を構成するようにした場合、地
山とライナー１のスキンプレート４との間には、空隙が
生じる。この空隙は、掘削外径とライナー外径との間の
差により生じるものであり、その寸法は、シールドシェ
ルの厚みとライナー組立余裕代の和に相当する。通常
は、この空隙には、裏込め材を充填するが、この場合、 ・裏込め材の材料費と施工手間が必要であること、 ・ある程度の長さをまとめて施工するため、その時間内
に、ますます地山のゆるみを増長させること、 等の問題が発生する。

【０００７】このような事情に鑑み、本発明において
は、裏込め材の充填が省略できるか、または、最小限で
済み、なおかつ、裏込め材を充填するまでの間に生じる
地山のゆるみを抑制できるようなトンネル外殻体の構造
を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項１記載のトンネル外殻体の構造は、トンネルを構
築する際に用いられて、前記トンネルの周面に沿って組
み立てられるとともに、該トンネルの外殻をなすトンネ
ル外殻体の構造であって、外殻体本体と、該外殻体本体
に取り付けられて、該外殻体本体が前記トンネルの周面
に沿って配置された場合に、地山に対向して位置するよ
うに設けられた突出ブロックとを備えてなり、前記突出
ブロックは、前記外殻体本体から前記地山側への突出長
が調整可能とされていることを特徴としている。

【０００９】このような構成とされているため、このト
ンネル外殻体の構造によれば、トンネル外殻体を組み立
てた後、裏込め材を充填するまでの間に、外殻体から突
出ブロックを地山側に突出させて、地山のゆるみを抑え
ることができる。また、この場合、従来、裏込め材が充
填されていた部位を、突出ブロックが占めることになる
ために、裏込め材の充填を省略できるか、あるいは、最
小限とすることができる。

【００１０】請求項２記載のトンネル外殻体の構造は、
請求項１記載のトンネル外殻体の構造であって、前記外
殻体本体の前記外周面が複数の領域に区画され、前記領
域のそれぞれに、前記突出ブロックが配置されているこ
とを特徴としている。

【００１１】このような構成とされるために、このトン
ネル外殻体の構造によれば、トンネル外殻体の外周面と
地山との間の空隙の大きさが場所によって異なる場合に
は、各領域の突出ブロックを、突出寸法を異ならせて突
出させることにより対応できる。

【００１２】請求項３記載のトンネル外殻体の構造は、
請求項１または２記載のトンネル外殻体の構造であっ
て、前記外殻体本体は、前記トンネルの周面に沿って組
み立てられた場合に、前記トンネルの軸線と平行方向ま
たは前記トンネルの周方向に平行に配置される補強材を
備えた構成とされ、前記突出ブロックの前記トンネル中
心側の位置に、固定板が、前記補強材に固定された状態
で前記突出ブロックの外周面と略平行に配置され、該固
定板には、前記トンネルの半径方向に貫通するボルト孔
が設けられ、該ボルト孔には、ボルトが螺着され、該ボ
ルトの先端が、前記突出ブロックを前記トンネルの中心
側から押圧する構成とされていることを特徴としてい
る。

【００１３】このような構成とされるために、このトン
ネル外殻体の構造によれば、簡易な構成により、突出ブ
ロックを地山に対して押圧できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１および図２は、本発明の一
実施の形態であるライナーピース（トンネル外殻体）１
０を示したものであり、図１は、ライナーピース１０を
その内周面１０ａ側から示した図、図２は、ライナーピ
ース１０をその外周面１０ｂ側から示した図である。

【００１５】このライナーピース１０は、全地質対応型
のＴＢＭ工法によりトンネルを構築する際に用いられる
ものである。すなわち、全体をシールドシェルによりシ
ールドした掘削装置を用いて、装置の先端に設けられた
カッタヘッドにより地山を掘削するとともに、地質の悪
い地山に遭遇した場合には、シールドシェル内におい
て、ライナーピース１０をリング状に組み立てて、これ
らライナーピース１０によりトンネルの外殻を構成す
る。この場合、ライナーピース１０の内周面１０ａがト
ンネルの内壁を形成することとなり、また、ライナーピ
ース１０の外周面１０ｂは、トンネルの構築対象の地山
に面して位置することとなる。

【００１６】また、この後、さらにトンネルを掘進する
際には、シールドジャッキを用いて、ライナーピース１
０により構成されたトンネルの外殻から推進反力を確保
しながらカッターヘッドを回転させて地山を掘進する。

【００１７】図中に示すように、ライナーピース１０
は、外殻体本体１１と、外殻体本体１１に取り付けられ
た突出ブロック１２とを備えた構成となっている。外殻
体本体１１は、シールドシェル内において組み立てた際
に、他のライナーに対して接することとなる外枠材１３
と、外枠材１３の内部に配置されて外枠材１３を補強す
る内枠材１４とを備えた構成となっている。

【００１８】外枠材１３は、他のライナーピース１０に
対してトンネル軸線方向に接する主桁板１６，１６と、
他のライナーピース１０に対してトンネルの周方向に接
する継手板１７，１７とにより形成されている。

【００１９】一方、突出ブロック１２，…は、外枠材１
３および内枠材１４によって区画された各領域Ｒ，…に
対して、外枠材１３および内枠材１４と接合されること
なく、一つずつはめ込まれた構成となっている。また、
この突出ブロック１２は、その外周面１２ａが、主桁板
１６および継手板１７の外縁端１６ａおよび１７ａのな
す曲面と同一形状とされている。

【００２０】また、外殻体本体１１の主桁板１６，１６
間には、固定リブ（補強材）１８，…が架設されてい
る。固定リブ１８は、主桁板１６の内縁端１６ｂおよび
継手板１７の内縁端１６ｂのなす曲面上に位置するよう
に設けられて、トンネルの軸線方向と平行に配置されて
おり、二本一組のものが、トンネルの周方向に計三組配
列されている。

【００２１】また、互いに対をなす固定リブ１８，１８
同士の間は、固定板１９，１９により連結されている。
固定板１９は、各突出ブロック１２の内周面１２ｂに対
向する位置に、それぞれ一箇所ずつ設けられており、突
出ブロック１２の外周面１２ａと略平行に配置されてい
る。また、固定板１９には、トンネルの半径方向に貫通
するボルト孔２０が設けられており、このボルト孔２０
には、ボルト２２が螺着される。

【００２２】ボルト２２の先端２２ａは、突出ブロック
１２の内周面１２ｂ，…に当接することが可能な構成と
なっており、ボルト２２を回転させることにより、突出
ブロック１２を内周面１２ｂ側から押圧することができ
る。これにより、ライナーピース１０を組み立ててトン
ネルを構築した際に、突出ブロック１２を、トンネルの
中心側から押圧して、外殻体本体１１から地山側に突出
させることができる。また、この際に、ボルト２２の回
転を調整することにより、突出ブロック１２の外殻体本
体１１から地山側への突出長を調整できるようになって
いる。

【００２３】このライナーピース１０を用いて、トンネ
ルを構築する際には、上述のように、トンネル掘削機の
シールドシェル内において、ライナーピース１０をリン
グ状に組み立て、これにより、トンネルの外殻を構成す
る。また、この後、さらにトンネルを掘進する際には、
シールドジャッキを用いて、ライナーピース１０により
構成されたトンネルの外殻から推進反力を確保しながら
カッターヘッドを回転させて地山を掘進する。

【００２４】この場合、ライナーピース１０の外周面１
０ｂと地山との間には、空隙が生じることとなるが、こ
の際に、ボルト２２をボルト孔２０にねじ込むことによ
り、ボルト２２の先端２２ａにより突出ブロック１２を
押圧し、突出ブロック１２を外殻体本体１１から地山側
に突出させて地山を押圧するようにする。これにより、
地山のゆるみを抑制することができる。また、この場
合、ライナーピース１０と地山との間の空隙を、突出ブ
ロック１２により埋めることができるので、裏込め材の
充填を不要または最小限とすることができる。また、ラ
イナーピース１０の外周面１０ｂと地山との間の空隙の
寸法に場所的な差がある場合には、各突出ブロック１２
ごとに突出長を異ならせることにより対処する。突出長
の調整は、ボルト２２の回転を調整することにより行
う。

【００２５】以上述べたように、本実施の形態のライナ
ーピース１０によれば、突出ブロック１２の外殻体本体
１１からの突出長が調整可能となっているために、ライ
ナーピース１０と地山との間の空隙に合わせて、突出ブ
ロック１２を突出させ、これにより、裏込め材の充填を
待つことなく、地山を早期に支保することができる。し
たがって、従来に比較し、地山のゆるみ荷重を減少させ
ることができ、より確実なトンネル施工を可能とするこ
とができるとともに、支保部材の軽減も可能となる。ま
た、このような構成により、崩落が進んでいる箇所にお
いても、良好に適用可能となる。さらに、裏込め材の充
填の手間を不要とするか、あるいは、最小限とすること
ができるために、トンネル施工の容易化および材料費・
施工費の軽減化を図ることができる。

【００２６】また、上述のライナーピース１０によれ
ば、外殻体本体１１の外周面が外枠材１３および内枠材
１４によって領域Ｒ，…に区画され、これら各領域Ｒ，
…に突出ブロック１２が配置されることとなるために、
ライナーピース１０と地山との間の空隙の場所的な寸法
差に対処可能であり、より確実に地山を支保することが
できる。

【００２７】さらに、上述のライナーピース１０によれ
ば、固定リブ１８，１８に取り付けられた固定板１９に
ボルト孔２０が設けられ、ボルト孔２０に螺着されたボ
ルト２２の先端２２ａが、突出ブロック１２の内周面１
２ｂに当接して、突出ブロック１２を地山に押圧するこ
ととなるため、ボルト２２の回転を調整するのみで突出
ブロック１２の突出長を調整できる。これにより、簡易
な操作により、ライナーピース１０が、トンネル掘削機
のシールドシェルから地山にでたら直ちに、しかも、小
さな力で突出ブロック１２の位置を拡張することができ
る。

【００２８】なお、上記実施の形態において、ボルト２
２に台形ネジを用いるようにすれば、高い耐力を期待す
ることができる。また、固定リブ１８は、シールドジャ
ッキの掘進反力も受けられるようにトンネル周上で絶え
ず同一場所になるように計画すれば、兼用も可能であ
る。また、上記のライナーピース１０を、シールドトン
ネルを施工する際のセグメントとして利用するようにし
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るト
ンネル外殻体の構造によれば、突出ブロックの外殻体本
体からの突出長が調整可能となっているために、トンネ
ル外殻体と地山との間の空隙に合わせて、突出ブロック
を突出させ、これにより、裏込め材の充填を待つことな
く、地山を早期に支保することができる。したがって、
従来に比較し、地山のゆるみ荷重を減少させることがで
き、より確実なトンネル施工を可能とすることができる
とともに、支保部材の軽減も可能となり、さらに、崩落
が進んでいる箇所においても、良好に適用可能となる。
また、それに加えて、裏込め材の充填の手間を不要とす
るか、あるいは、最小限とすることができるために、ト
ンネル施工の容易化および材料費・施工費の軽減化を図
ることができる。

【００３０】請求項２に係るトンネル外殻体の構造によ
れば、外殻体本体の外周面が複数の領域に区画され、こ
れら各領域に突出ブロックが配置されることとなるため
に、トンネル外殻体と地山との間の空隙の場所的な寸法
差に対処が可能となり、より確実に地山を支保すること
ができる。

【００３１】請求項３に係るトンネル外殻体の構造によ
れば、補強材に取り付けられた固定板にボルト孔が設け
られ、ボルト孔に螺着されたボルトの先端が、突出ブロ
ックの内周面に当接して、突出ブロックを地山に押圧す
ることとなるため、ボルトの回転を調整するのみで突出
ブロックの突出長を調整できることとなり、トンネル施
工時には、簡易な操作により、トンネル外殻体が、トン
ネル掘削機のシールドシェルから地山にでたら直ちに、
しかも、小さな力で突出ブロックの位置を拡張するよう
にすることができる。これにより請求項１または２の発
明を良好に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を模式的に示すライナ
ーピース（トンネル外殻体）の内周面の斜視図である。

【図２】 同、外周面の斜視図である。

【図３】 従来のライナーの内周面の斜視図である。

【図４】 同、外周面の斜視図である。

【符号の説明】

１０ ライナーピース（トンネル外殻体） １０ａ 内周面 １０ｂ 外周面 １１ 外殻体本体 １２ 突出ブロック １２ａ 外周面 １２ｂ 内周面 １８ 固定リブ（補強材） ２０ ボルト孔 ２２ ボルト ２２ａ 先端

フロントページの続き (72)発明者 千葉 隆 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 和田 利彦 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 木内 勉 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 河野 重行 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 矢吹 信二 東京都江東区越中島２丁目３番９号 日建 技術開発株式会社内 (72)発明者 大渕 恒雄 東京都江東区越中島２丁目３番９号 日建 技術開発株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 CA01 GB12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルを構築する際に用いられて、前
   記トンネルの周面に沿って組み立てられるとともに、該
   トンネルの外殻をなすトンネル外殻体の構造であって、 外殻体本体と、該外殻体本体に取り付けられて、該外殻
   体本体が前記トンネルの周面に沿って配置された場合
   に、地山に対向して位置するように設けられた突出ブロ
   ックとを備えてなり、 前記突出ブロックは、前記外殻体本体から前記地山側へ
   の突出長が調整可能とされていることを特徴とするトン
   ネル外殻体の構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトンネル外殻体の構造で
   あって、 前記外殻体本体の外周面が複数の領域に区画され、 前記領域のそれぞれに、前記突出ブロックが配置されて
   いることを特徴とするトンネル外殻体の構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のトンネル外殻体
   の構造であって、 前記外殻体本体は、前記トンネルの周面に沿って組み立
   てられた場合に、前記トンネルの軸線と平行方向または
   前記トンネルの周方向に平行に配置される補強材を備え
   た構成とされ、 前記突出ブロックの前記トンネル中心側の位置に、固定
   板が、前記補強材に固定された状態で、前記突出ブロッ
   クの外周面と略平行に配置され、 該固定板には、前記トンネルの半径方向に貫通するボル
   ト孔が設けられ、 該ボルト孔には、ボルトが螺着され、 該ボルトの先端が、前記突出ブロックを前記トンネルの
   中心側から押圧する構成とされていることを特徴とする
   トンネル外殻体の構造。