JP2001220998A - シールドトンネル覆工体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダクトをセグメントに埋設する際、簡単に所
定形状に配置することができると共に、ダクトにＰＣ鋼
材を容易に挿通することができるシールドトンネル覆工
体を提供する。 【解決手段】 周方向に分割された複数の鉄筋コンクリ
ートからなるセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ
を周方向に組み立て、その周方向に前記セグメントを貫
通するダクト２にＰＣ鋼材を挿通し、該ＰＣ鋼材を緊張
することによりその周方向にプレストレスを導入して一
体化されたリング状のセグメント組立体を、その軸線方
向に複数組を連結して構成されるシールドトンネル覆工
体において、前記ダクト２は、合成樹脂製可撓管からな
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、複数のセグメント
を周方向及び軸線方向に組み立てて構築されるシールド
トンネル覆工体に係り、特にセグメントが鉄筋コンクリ
ートからなり、少なくとも周方向にプレストレスが導入
されるシールドトンネル覆工体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シールドトンネルの覆工体は、
工場生産されたセグメントを坑内で組み立てることによ
って構築される。組み立てられた覆工体はトンネルの周
囲の地盤から作用する土圧および水圧に耐え得るように
充分な強度を有している必要があり、特にセグメントの
継手部において過度の変形が生じないものとしなければ
ならない。このような覆工体を構成するセグメントは、
鉄筋コンクリートからなるものが従来から広く用いられ
ている。このようなセグメントの継手部は、例えば、鋼
材の継手ボックスが固着されており、接合される二つの
セグメントの継手ボックスをボルトによって相互に緊結
する構造となっている。そして、周方向に連結されたセ
グメントはトンネルの軸線方向に順次配列して連結され
るが、周方向の継手部が設けられる位置が軸線方向に配
列された各組のセグメント毎に異なるようになってい
る。これにより、周方向にほぼ均等な剛性を有するもの
とされる。

【０００３】しかし、上記のような継手構造をそれぞれ
のセグメントに設けることによってセグメントの製造に
多くの費用が必要となる。また、このような継手構造で
は組立時の変形が大きく組立精度が低いという欠点があ
る。また、継手構造を簡易なものとすると継手部の曲げ
変形が大きくなり、軟弱地盤中のシールドトンネルのよ
うに周方向の軸力に比べて、曲げモーメントが卓越する
ような条件では、覆工体に過大な変形が生じてしまう。

【０００４】このような欠点を克服する構造として、覆
工体の周方向にプレストレスを導入するものがある。こ
のような覆工体のセグメントには、周方向に埋め込まれ
た鋼製のダクトが設けられており、周方向に組み立てが
完了した後、上記ダクトにＰＣ鋼材を挿通し、緊張力が
導入される。上記プレストレスを導入するためのＰＣ鋼
材は、覆工体の断面内において、セグメントの内面から
一定の深さで円周方向に配置される場合、又は中心から
の偏心量が変化するように配置される場合があり、覆工
体の各部に適切なプレストレスを導入するようになって
いる。

【０００５】上記のようにプレストレスが導入される場
合には、セグメントは端面を突き合わせるように接合さ
れており、曲げモーメントが作用したときにも接合面の
全域に圧縮応力が作用するようにプレストレスが導入さ
れる。つまり、いわゆるフルプレストレス状態となって
おり、これによって接合されたセグメントは一体とな
り、連続した部材のように挙動する。

【０００６】また、軸線方向に配列されたセグメント
も、上記と同様にボルトとナットとで連結するか、又は
プレストレスによって上記セグメントの組立体を締め付
けて一体化する必要がある。特に地盤条件が変動する部
分や、地震動によって軸線方向の大きな引張力又は曲げ
モーメントが作用するおそれがある場合にはプレストレ
スによって緊張しておくのが望ましい。つまり、セグメ
ントの接合端面に圧縮応力を常に作用させておくことに
よって引張力や大きな曲げ変形が生じた場合にも、セグ
メントの接合部で隙間が生じるのを低減することがで
き、漏水等を有効に抑止することが可能となる。

【０００７】従来、シールドトンネル覆工体の軸線方向
にプレストレスを導入する場合には、セグメントを軸線
方向に貫通するように埋め込まれた鋼製のダクトに、Ｐ
Ｃ鋼材を挿通し、これをジャッキにより緊張し、定着し
ている。そして、セグメントをリング状に建て込む毎に
ＰＣ鋼材を接続し、さらに緊張することによってセグメ
ントの組立体は順次連結される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上記のようにＰＣ鋼材を挿通するダクトが鋼製であるた
め、鋼製パイプを折り曲げてセグメント内に周方向に円
弧状に配置し、各ダクトを連続的に円状に連通させるよ
うにするのが難しいという問題がある。また、ダクトに
ＰＣ鋼材を挿通する際、摩擦抵抗が大きく円滑に挿入す
ることが困難であるという問題がある。また、ダクトが
鋼製であると、出荷までのストック期間に錆が発生する
ために、ダクトに防錆処理を施す必要がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、ダクトをセグメントに埋設する際、簡単に所定形状
に配置することができると共に、ダクトにＰＣ鋼材を容
易に挿通することができるシールドトンネル覆工体を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載のシールドトンネル覆工体は、周方
向に分割された複数の鉄筋コンクリートからなるセグメ
ントを周方向に組み立て、その周方向に前記セグメント
を貫通するダクトにＰＣ鋼材を挿通し、該ＰＣ鋼材を緊
張することによりその周方向にプレストレスを導入して
一体化されたリング状のセグメント組立体を、その軸線
方向に複数組を連結して構成されるシールドトンネル覆
工体において、前記ダクトは、合成樹脂製可撓管からな
ることを特徴とする。

【００１１】これにより、ダクトが合成樹脂製可撓管か
らなるので、折り曲げてセグメント内に周方向に円弧状
に配置し、各ダクトを連続的に円状に連通させるように
することを簡単に精度良く行うことができる。また、ダ
クトの摩擦係数が小さいため、ダクトにＰＣ鋼材を容易
に挿入することができる。また、ダクトが合成樹脂製可
撓管であるので、防錆処理を施さなくても錆びることが
ない。

【００１２】また、請求項２に記載のシールドトンネル
覆工体は、請求項１において、前記リング状のセグメン
ト組立体は、その軸線方向に前記セグメントを貫通する
合成樹脂製可撓管からなるダクトにＰＣ鋼材を挿通し、
該ＰＣ鋼材を緊張することによりその軸線方向にプレス
トレスが導入されていることを特徴とする。これによ
り、ダクトが合成樹脂製可撓管からなるので、摩擦抵抗
少ないため、ダクトにＰＣ鋼材を容易に挿入することが
でき、作業効率を向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
シールドトンネルの覆工体を、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、シールドトンネル覆工体を示す横断面図で
ある。また、図２は、このシールドトンネル覆工体の縦
断面図である。このシールドトンネル覆工体は、円形の
断面を有しており、周方向に５分割されたセグメント１
ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅをリング状に組み立てると
ともに、リングとなったセグメント組立体を軸線方向に
多数配列することによって構成されている。

【００１４】上記セグメントのうち、四つのセグメント
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは円周方向の中心角が約８４°
となっており、一つのセグメント１ｅは中心角が２４°
であり、これらによって円形に閉合される。上記中心角
が約２４°のセグメント１ｅは最終組み立てセグメント
となっており、図３に示すように、トンネルの軸線方向
に寸法が縮小され両端で周方向の寸法が異なっている。
この最終組み立てセグメント１ｅは、他のセグメント
（中心角が約８４°のセグメント）１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄを建て込んだ後、切羽側から軸線方向に移動させて
くさびを打ち込むように両側で隣接するセグメント１
ａ、１ｄと当接され、５つのセグメントを円形に閉合す
るものである。

【００１５】これらのセグメントには、周方向に埋め込
まれたポリエチレン等の合成樹脂製可撓管からなるダク
ト２が設けられている。このダクト２は端面で開口して
おり、リング状に組み立てられたときに、周方向に連続
するように配置されている。また、最下部にあるセグメ
ント１ｂには定着具３が埋設されており、ダクト２は両
側からこの定着具に接続されている。この定着具３は鋳
鉄からなり、図４に示すように、ＰＣ鋼材が挿通される
二つの円筒部が斜めに交叉するように一体化された形状
を有するものであり、両側から円筒部の貫通孔３ａ、３
ｂに上記ダクトを接続できるようになっている。また、
この定着具３が埋設されたセグメント１ｂには、定着具
３の円筒部の端面３ｃが露出するように二つの切り欠き
部５が設けられている。そしてこの切り欠き部５の一方
からＰＣ鋼材６を定着具３の貫通孔を通じて上記ダクト
２内に挿入し、リング状となったセグメント内を一周し
て定着具３のもう一方の貫通孔を通って他方の切り欠き
部内に至るように配置することができる。

【００１６】このＰＣ鋼材６は、両端にジャッキを装着
して緊張することにより、又は一方を定着具にくさび４
で固定し、他方にジャッキを装着して緊張することによ
り、リング状となったセグメントに周方向のプレストレ
スが導入される。なお、緊張力が導入されたＰＣ鋼材
は、くさび４によって定着具に定着される。

【００１７】一方、中心角が８４°のセグメント１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄには、シールドトンネルの軸線方向に
もＰＣ鋼材を挿通するためのダクト８が設けられてお
り、軸線方向に隣接するセグメントに設けられたダクト
と連通するようになっている。ダクト８は上記ダクト２
と同様に、ポリエチレン等の合成樹脂製可撓管からなる
もので、セグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ内に埋設さ
れている。上記四つのセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１
ｄのうち対向する二つのセグメント１ｂ、１ｄには、図
５に示すように、上記周方向に配置されたものと同じ定
着具９が埋め込まれ、ダクト８はこの定着具９に接合さ
れ、定着具の反対側の端面はセグメントの内側に設けら
れた切り欠き部１０内に露出している。

【００１８】これら軸線方向のダクト８に定着具９が設
けられた二つのセグメント１ｂ、１ｄと軸線方向に隣接
する後方のセグメント１１ｂ、１１ｄには、定着具は設
けられておらず、他の二つのセグメント１ａ、１ｃと軸
線方向に隣接する後方のセグメント１１ｃには定着具が
埋設されている。したがって、シールドトンネルの軸線
方向に配置されたセグメントには、一つおきに定着具が
埋設されていることになり、このような定着具９及びダ
クト８に、軸線方向のＰＣ鋼材を挿通し、周方向のＰＣ
鋼材と同様に緊張力を導入して、定着具９にくさびで定
着すると、図６に示すように軸線方向に配置された４本
のＰＣ鋼材の２本ずつが交互にリング状のセグメント組
立体で定着されることになる。そして、定着具９の両側
から貫通孔を通して定着されるＰＣ鋼材は、シールドト
ンネルの軸線方向に直列的に配置され、図４に示すよう
な一体型の定着具によって軸線方向に連続し、張力を伝
達できる状態となっている。

【００１９】次に、上記のようなシールドトンネル覆工
体用セグメントを接合して覆工体を組み立てる工程につ
いて説明する。切羽における掘削が進行し、シールド掘
進機が前進してセグメント組立体の切羽側端面とシール
ド掘進機の後端部２０との間にセグメント一枚以上の間
隔ができたときに、上記５つのセグメントを建て込み、
リング状に組み立てる。そして、周方向に連通されたダ
クト２にＰＣ鋼材を挿入し、緊張力を導入した状態で定
着具３に定着して周方向のプレストレスを導入する。

【００２０】新たに建て込まれたセグメント組立体に
は、軸線方向の定着具９が埋め込まれて内側に切り欠き
部１０が設けられたセグメントが二枚含まれており、こ
れらの切り欠き部１０から定着具９及び後方に続くダク
ト８内にＰＣ鋼材を挿入する。そして、隣接する一組の
セグメントを隔てた後方のセグメントに埋設された定着
具１９から覆工体の内側に引き出す。

【００２１】このＰＣ鋼材は、後方のセグメントに埋設
された定着具１９にくさびで一端を定着し、他端には、
図２に示すように、ジャッキチェア１３を介してジャッ
キ１４を装着する。このジャッキ１４によりＰＣ鋼材に
所定の緊張力を導入し、この状態でくさびにより定着具
１９に固定する。このように二本のＰＣ鋼材の緊張力に
よって新たなセグメント組立体は後方のセグメント組立
体と緊結される。

【００２２】さらに切羽での切削が進み、次のセグメン
ト組立体が建て込まれて周方向のプレストレスが導入さ
れた後、このセグメント組立体に設けられた軸線方向の
定着具からＰＣ鋼材が後方に挿入される。この定着具と
連続するダクトは、先のセグメント組立体を軸線方向に
貫通するように設けられたダクトと連続し、さらに後方
で隣接するセグメント内の定着具から覆工体の内側に引
き出される。そして、このＰＣ鋼材に緊張力を導入する
ことにより、この最新のセグメント組立体は先のセグメ
ントと緊結され、この先のセグメントは後方に隣接する
セグメント組立体とさらに強く結合される。このような
作業を順次くり返し、シールドトンネル覆工体の軸線方
向にほぼ均一にプレストレスが導入される。

【００２３】なお、上記実施の形態では、ＰＣ鋼材を軸
線方向に配置された３つのセグメントに渡って配置し、
これらを緊結するようにプレストレスを導入したが、こ
れに代えて、前述したように、ＰＣ鋼材をセグメント毎
に接続し、緊張する等の手段を採用することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合成樹脂製可撓管からなるダクトを用いることにより、
ダクトをセグメントに埋設する際、簡単に所定形状に精
度良く配置することができ、またダクトにＰＣ鋼材を容
易に挿通することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシールドトンネル覆
工体の横断面図である。

【図２】図１に示すシールドトンネル覆工体の縦断面図
である。

【図３】図１に示すシールドトンネル覆工体の最終組み
立てセグメントの形状及び建て込み方法を示す図であ
る。

【図４】図１に示すシールドトンネル覆工体で用いられ
るＰＣ鋼材の定着具の正面図及び縦断面図である。

【図５】図１に示すシールドトンネル覆工体を構成する
セグメントであって周方向及び軸線方向の定着具が埋設
されたセグメントの平面図である。

【図６】図１に示すシールドトンネル覆工体の軸線方向
に配置されるＰＣ鋼材及びその定着具の位置を断面上及
び覆工体の展開図上で示す図である。

【符号の説明】

１ セグメント ２ ダクト ６ ＰＣ鋼材 ８ ダクト １１ 後方のセグメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に分割された複数の鉄筋コンクリ
   ートからなるセグメントを周方向に組み立て、その周方
   向に前記セグメントを貫通するダクトにＰＣ鋼材を挿通
   し、該ＰＣ鋼材を緊張することによりその周方向にプレ
   ストレスを導入して一体化されたリング状のセグメント
   組立体を、その軸線方向に複数組を連結して構成される
   シールドトンネル覆工体において、 前記ダクトは、合成樹脂製可撓管からなることを特徴と
   するシールドトンネル覆工体。
2. 【請求項２】 前記リング状のセグメント組立体は、そ
   の軸線方向に前記セグメントを貫通する合成樹脂製可撓
   管からなるダクトにＰＣ鋼材を挿通し、該ＰＣ鋼材を緊
   張することによりその軸線方向にプレストレスが導入さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載のシールドト
   ンネル覆工体。