JP2001107685A

JP2001107685A - トンネル構造

Info

Publication number: JP2001107685A
Application number: JP28381599A
Authority: JP
Inventors: Ryoda Sato; 亮拿佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄筋コンクリートからなる既存のトンネルの
崩落事故や内壁剥離事故等を防止するために、そのトン
ネルを短い工期で強固に補強する。【構成】鉄筋コンクリートからなるトンネル本体１０
の内側にその内面に沿って金属製の壁体２０を設ける。
壁体２０は、２枚の平板２１，２１間に横波型の波板２
２と縦波型の波板２３を挟んだサンドイッチ構造の面梁
パネルからなる。面梁パネルからなる壁板２０は、トン
ネル本体１０を内側から強固に補強する。また、工場で
の量産が可能であることから、施工が簡単であり、経済
性にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上や土中、水中
にトンネル状の連続した空間を形成するためのトンネル
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】数年前に北海道の余市で発生したトンネ
ルの崩壊は痛ましい事故であった。岩石の巨大な重圧は
予想を遙に上回るものである。

【０００３】トンネル事故としては、最近、発生した新
幹線のトンネル内壁剥離も大きな問題であり、将来の大
事故に対する教訓として考える必要がある。このトンネ
ル内壁剥離事故の原因も、予測していなかった酸性雨水
による鉄筋コンクリートの脆化や砂利質の低下等とされ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】いずれのトンネル事故
も予測不可能な不測の事態とされているが、そうである
ならば、従来の鉄筋コンクリートによるトンネル構造が
根本的に強度不足であることが考えられる。

【０００５】また、新幹線のトンネル内壁剥離事故に対
しては、早急な点検が行われ、異常のおそれのある箇所
が３７７箇所も見つかり、応急処置が進められている
が、新幹線の運行を停止することができない制約のた
め、その措置の内容は糊塗的であり、糊塗的な対策では
年月の経過と共に事故多発に向かうことが強く懸念され
る。

【０００６】これらから分かるように、従来の鉄筋コン
クリートによるトンネル構造は、本質的に強度が不十分
であり、しかも、そのトンネルの補強に対しては、効果
的な対策が存在しないのが現状である。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、施工が簡単で、それ自体、機械構造的強度に
優れると共に、鉄筋コンクリートによる従来のトンネル
構造と組み合わせて、そのトンネルを短期間で高強度に
効果的に補強できるトンネル構造を提供するこを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るトンネル構造は、２枚の平板間に１枚
又は複数枚の波板を挟んで形成されたサンドイッチ構造
の面梁パネルからなるアーチ状又は筒状の壁体を地上、
土中又は水中に施設して、地上、土中又は水中にトンネ
ル状の連続した空間を形成するものである。

【０００９】面梁パネルからなるアーチ状又は筒状の壁
体は、薄型で高強度であり、且つ工場で簡単に量産で
き、経済性に優れる。

【００１０】この壁体は、単体で地上、土中又は水中に
トンネル状の連続した空間を簡単に形成できる他、コン
クリートからなるアーチ状又は筒状のトンネル本体の内
側に設けることにより、その本体を簡単かつ強固に補強
できる。特に工期が短く、しかも、薄型で内面が平滑で
あるため、新幹線のトンネル補強に好適である。

【００１１】壁体を形成する面梁パネルは、２枚の平板
間に波の方向が交差する２枚の波板、好ましくは縦波型
の波板と横波型の波板を挟んだ複層サンドイッチ構造の
ものが、強度的に好ましい。

【００１２】施工性、運搬性の点から、壁体は長手方向
に直角な方向で複数に分割された分割構造、通常は両側
に２分割された分割構造であることが好ましい。分割構
造によれば、アーチ状又は筒状のトンネル本体の内側に
特に簡単に設けることができる。組み合わされた複数の
部分は、突き合わせ部を結合することにより、一体化さ
れる。

【００１３】本発明に係るトンネル構造は、新幹線のト
ンネルを始めとする各種の既存トンネルの補強に使用す
ることかできる。また、トンネルの新造時に使用するこ
とができる。更に、トンネル以外の連続空間の形成、例
えば各種配管、緊急時の仮設通路を含む各種通路（いず
れも地上、土中、水中を問わない）等に使用することが
できる。なお、筒状は断面が円形だけでなく、角形等も
含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示すトン
ネルの断面構造図、図２は図１のＡ−Ａ線矢示図、図３
は図１のＢ部拡大図、図４は図１のＢ部底面図である。

【００１５】本実施形態に係るトンネル構造は、図１及
び図２に示すように、鉄筋コンクリートからなるアーチ
状のトンネル本体１０と、トンネル本体１０の内側にそ
の内面に沿って設けられたアーチ状で金属製の壁体２０
との組み合わせからなる。トンネル本体１０は、例えば
既存の鉄道用トンネルであり、金属製の壁体２０は、こ
の既存トンネルの補強に使用されている。

【００１６】金属製の壁体２０は、左右に２分割されて
いる。左側部分２０Ａと右側部分２０Ｂは、上端の突き
合わせ部で結合され、これによりアーチ状の壁体２０を
形成している。この壁体２０は、左右両部分とも、サン
ドイッチ構造の面梁パネルによって形成されている。

【００１７】面梁パネルは、２枚の平板２１，２１間に
２種類の波板２２，２３を挟んだ複層サンドイッチ構造
である。一方の波板２２は、アーチの湾曲方向に波が連
続する横波型の波板であり、他方の波板２３は、アーチ
の湾曲方向に直角なトンネル長手方向に波が連続する縦
波型の波板である。縦波型の波板と横波型の波板は接触
部でスポット溶接されて結合されている。２枚の平板２
１，２１との結合も、接触部でのスポット溶接により行
われている。

【００１８】このような面梁パネルは、４枚の金属製帯
板をコイルから隙間をあけて重ねた状態に同時に引き出
し、上下の帯板に挟まれた２枚の帯板に縦波加工と横波
加工を施して４枚を重ね合わせ、接触部でスポット溶接
を行った後、所定長に切断することにより工場で簡単に
製造される。また、この工場での製造段階又は製造後に
パネル端部に曲げ加工を加えることにより、壁体２０の
左側部分２０Ａと右側部分２０Ｂが簡単に製造される。
面梁パネルを更に補強するめに、２枚の平板２１，２１
間に軽量な発泡コンクリートを充填することも可能であ
る。

【００１９】製造された左側部分２０Ａと右側部分２０
Ｂは、既存のトンネル内、即ちトンネル本体１０の内側
にトンネル内のレール４０，４０を使って運び込まれ、
上端の突き合わせ部で結合されてアーチ状の壁体２０を
形成すると共に、複数本の埋め込みボルト３０，３０・
・によりトンネル本体１０の内面に固定される。

【００２０】左側部分２０Ａと右側部分２０Ｂの結合部
は、図３及び図４に示すように、左側部分２０Ａと右側
部分２０Ｂの各上端部に設けられたアングル状の端部補
強材２４，２４を当て板２５で連結してトンネル本体１
０に固定する構造になっている。即ち、側部分２０Ａと
右側部分２０Ｂの突き合わせ部に設けられる端部補強材
２４，２４は、いずれも面梁パネルの平板２１，２１の
端部間に溶接等により固定されている。一方、連結部材
である当て板２５は、トンネル本体１０の長手方向に複
数の壁体２０，２０・・に跨がって長く連続している。
そして、左側部分２０Ａと右側部分２０Ｂの突き合わせ
部にシール材２６を挟むと共に、この突き合わせ部に内
側から当て板２５を当て、当て板２５の両側部分を埋め
込みボルト３０，３０により端部補強材２４，２４を貫
通して壁体１０に固定することにより、左側部分２０Ａ
と右側部分２０Ｂは上端部で相互連結され、トンネル本
体１０に固定されている。

【００２１】また、上端部以外の部分でも、左側部分２
０Ａと右側部分２０Ｂは適当箇所で埋め込みボルト３
０，３０・・によりトンネル本体１０の内面に固定され
ている。

【００２２】本実施形態に係るトンネル構造の特徴は以
下の通りである。

【００２３】金属製の壁体２０は、工場で量産され、且
つトンネル本体１０内にレール４０，４０を使って簡単
に運び込まれる。特に、この壁体２０は左側部分２０Ａ
と右側部分２０Ｂに分割されているので、現場への運搬
及び現場でのトンネル内への搬入が容易である。

【００２４】トンネル本体１０内に搬入された左側部分
２０Ａと右側部分２０Ｂは、所定位置にセットされ、そ
のセット位置で簡単に結合されてドーム状の壁体２０を
形成する。しかも、左側部分２０Ａと右側部分２０Ｂは
トンネル本体１０との固定も簡単である。即ち、壁体２
０は既存のトンネル内にその内面に沿って簡単に施工さ
れる。従って、新幹線の補修工事のような夜間の限られ
た時間内でも、その施工を急ピッチで進めることができ
る。

【００２５】トンネル本体１０内に施工された壁体２０
は、複層サンドイッチ構造の面梁パネルからなるので、
トンネル本体１０を内側から強固に補強する。このた
め、トンネル本体１０の崩落事故や内壁の剥離事故を将
来の長期間にわたって防止する。しかも、この壁体２０
は厚みが薄く、トンネル本体１０の内面に密着するため
に、トンネル内の有効空間を実質的に犠牲にしない。更
に、内面が平滑であるため、トンネル内を車両が高速で
走行するときの空気抵抗に悪影響を与えない。従って、
新幹線のトンネルにさえも適用可能である。

【００２６】鉄道用トンネルの補強工事では、補強体の
強度が高いことが求めるられるのは当然であるが、これ
以外にも、厚みが薄いこと、内面が平滑なことが求めら
れるが、本実施形態に係るトンネル構造は、これら全て
を高次元で満足させるものである。

【００２７】図５は本発明の別の実施形態を示すトンネ
ルの断面構造図である。

【００２８】本実施形態に係るトンネル構造は、アーチ
状の壁体２０を形成する面梁パネルの構造が相違する。
即ち、ここに使用されている面梁パネルは、２枚の平板
２１，２１間に１種類の波板２２を挟んだ単層のサンド
イッチ構造である。その波板２２は縦波型のものでも横
波型のものでもよい。外側からの圧壊強度は縦波型の方
が高いが、用途や要求される条件等によって適宜使い分
けることが可能である。

【００２９】アーチ状の壁体２０は又、両側に分割され
ていない一体構造であるが、運搬、搬入等に問題があけ
れば、このような一体構造の壁体の使用も可能である。

【００３０】図６は本発明の更に別の実施形態を示すト
ンネルの断面構造図である。

【００３１】本実施形態に係るトンネル構造では、壁体
２０は円筒形状である。このような円筒形状の壁体２０
を使用することによっても、地上、土中又は水中に連続
する空間を簡単に形成することができる。即ち、円筒形
状の壁体２０を地上に施設すれば、緊急時の架設通路、
油送管等としての使用が可能であり、土中や水中に施設
すれば、共同溝、海底トンネル等としての使用が可能で
ある。そして、壁体２０内に水平な仕切り部材２７を設
ければ、その上方を人や車の通行スペース、下方を配管
スペース等として使用することができる。仕切り部材２
７も面梁パネルで形成するのが望ましい。

【００３２】図７は本発明の更に別の実施形態を示すト
ンネルの断面構造図で側面図、図８は図７のＣ−Ｃ線矢
示図である。

【００３３】本実施形態に係るトンネル構造では、角筒
形状の壁体５０，６０，６０を繋いで臨時の歩道用陸橋
が構成されている。即ち、水平な角筒形状の壁体５０の
両側に、傾斜した角筒形状の壁体６０，６０を繋ぎ、こ
れらを支持体７０，７０で陸橋形状に支持している。

【００３４】水平な角筒形状の壁体５０は、面梁パネル
からなる両側の側板５１，５１と、同じく面梁パネルか
らなる床板５２と、同じく面梁パネルからなる天板５３
とを、突き合わせ角部でアングル５４により連結するこ
とで構成されている。両側の傾斜した角筒形状の壁体６
０，６０も同様に面梁パネルで構成されており、その床
板には階段が取付けられている。

【００３５】更に、支持体７０，７０も面梁パネルから
なり、壁体５０，６０の繋ぎ部８０も面梁パネルからな
る。

【００３６】このような歩道用陸橋は、構造的に高強度
であることは勿論、面梁パネルを用いて現地で半日又は
１日程度の短い工期で組立を終えることができる。従っ
て、災害時等の緊急を要するときの臨時の架設構造物と
しての利用価値が極めて大きい。

【００３７】図９は本発明の更に別の実施形態を示すト
ンネルの断面構造図である。

【００３８】本実施形態に係るトンネル構造では、角筒
形状の壁体５０の内側に円筒形状の壁体２０が組み込ま
れている。内側の円筒形状の壁体２０内は歩道、車道等
として利用可能である。外側の角筒形状の壁体５０の天
板５３上も車道や歩道等に利用可能である。このような
二重のトンネル構造も災害時等の緊急を要するときの臨
時の橋、歩道、車道等に広く有意義に利用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明に係るトン
ネル構造は、２枚の平板間に１枚又は複数枚の波板を挟
んで形成されたサンドイッチ構造の面梁パネルからなる
アーチ状又は筒状の壁体を地上、土中又は水中に施設す
ることにより、地上、土中又は水中に各種用途の連続し
た空間を簡単に形成することができ、それ自体を災害時
等の緊急を要するときの臨時の架設構造物として広く有
意義に利用できる。

【００４０】また、鉄筋コンクリートによる既存のトン
ネルと組み合わせることにより、そのトンネルを短期間
で高強度に効果的に補強することができる。その結果、
北海道のトンネル崩壊事故のような痛ましい災害の再発
や、新幹線のトンネル内壁剥離事故から懸念される将来
の大事故を未然に防止できるという多大の効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すトンネルの断面構造図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢示図である。

【図３】図１のＢ部拡大図である。

【図４】図１のＢ部底面図である。

【図５】本発明の別の実施形態を示すトンネルの断面構
造図である。

【図６】本発明の更に別の実施形態を示すトンネルの断
面構造図である。

【図７】本発明の更に別の実施形態を示すトンネルの断
面構造図で側面図である。

【図８】図７のＣ−Ｃ線矢示図である。

【図９】本発明の更に別の実施形態を示すトンネルの断
面構造図である。

【符号の説明】

１０トンネル本体２０壁体２１平板２２，２３板板２４端部補強材２５当て板２６仕切り部材３０埋め込みボルト４０レール５０，６０壁体５１側板５２床板５３天板７０支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の平板間に１枚又は複数枚の波板を
挟んで形成されたサンドイッチ構造の面梁パネルからな
るアーチ状又は筒状の壁体を地上、土中又は水中に施設
して、地上、土中又は水中にトンネル状の連続した空間
を形成することを特徴とするトンネル構造。
【請求項２】前記面梁パネルは、２枚の平板間に波の
方向が交差する２枚の波板を挟んだ複層サンドイッチ構
造である請求項１に記載のトンネル構造。
【請求項３】前記壁体は、コンクリートからなるアー
チ状又は筒状のトンネル本体の内側に設けられた補強用
構造体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
トンネル構造。
【請求項４】前記壁体は、長手方向に直角な方向で複
数に分割された分割構造であることを特徴とする請求項
１、２又は３に記載のトンネル構造。