JP2002097898A - アーチトンネルおよびアーチトンネルの施工方法および底版ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーチトンネルを短期に効率良く施工するた
めのアーチトンネル用底版の開発が求められていた。 【解決手段】 湾曲版状の底版ブロック１４を対向配置
し現場打ちコンクリート１５で一体化して、下に凸の逆
アーチ状の底版１１を構築し、この底版１１の湾曲の周
方向両端の両上端部１４ｂ上に、湾曲版１２をアーチ状
に据え付けてアーチ部１３を構築してなるアーチトンネ
ル１０、その施工方法、このアーチトンネル１０の底版
１１を構成する底版ブロック１４を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開削工法等によっ
て構築されるアーチトンネルおよびアーチトンネルの施
工方法および底版ブロックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】開削工法等により構築されるアーチトン
ネルとしては、例えば図４に示すように、現場打ちコン
クリートにより構築された基礎１上に左右１対の湾曲版
２を起立状態に設置し、両湾曲版２の上端同士を接合し
てアーチ状に据え付け、この据え付け後の湾曲版２の隣
にトンネル長手方向（軸方向）に連続するようにして同
様に湾曲版２をアーチ状に据え付けるとともに、トンネ
ル長手方向（軸方向）に隣り合う湾曲版２同士間を連結
することで、アーチ部３を構築したものが知られてい
る。基礎１と湾曲版２との間は、継手金物（図示略）に
より強固に接合、固定される。また、両湾曲版２の上端
同士も継手金物により接合、固定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようなアーチトンネルでは、現場打ちコンクリートから
なる基礎１では、コンクリートの硬化までアーチ部３を
施工できないから、工期の短縮が困難であるといった問
題点があった。これに鑑みて、基礎１に代えて、例え
ば、アーチ部の底部にプレキャストコンクリート製の底
版を用い、この底版上にアーチ部３を組み立てて筒状壁
体のアーチトンネルを構築することが検討される。しか
しながら、この場合、底版としては、アーチ部３の荷重
等を負担するために充分な強度を確保する必要があり、
大型化、重量の増大、コストの上昇、重量の増大による
搬送性や施工性の低下といった問題を生じる懸念があ
る。このため、大型化、重量の増大、コストの上昇を抑
えることができる底版の開発が求められていた。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、軽量化、低コスト化、軽量化による搬送性や施工
性の向上を実現できるアーチトンネルおよびアーチトン
ネルの施工方法および底版ブロックを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のアーチト
ンネルは、下に凸の逆アーチ状に形成された底版の湾曲
の周方向両端に位置する両上端部上に湾曲版が起立状態
に据え付けられ、前記湾曲版の上端部同士を接合するこ
とで上に凸に湾曲されたアーチ部が前記底版上に構築さ
れてなるアーチトンネルであって、前記底版は、湾曲版
状の底版ブロック同士を該底版の湾曲の周方向両側に対
向配置して現場打ちコンクリートによって一体化したも
のであることを特徴とする。請求項２記載の発明は、請
求項１記載のアーチトンネルにおいて、前記底版ブロッ
クには、地盤上に設置された該底版ブロックを所望の姿
勢に支持する脚部が突設されていることを特徴とする。
請求項３記載のアーチトンネルの施工方法は、湾曲版状
の底版ブロックをその湾曲の周方向に連続するようにし
て配置し現場打ちコンクリートによって一体化すること
で下に凸の逆アーチ状の底版を構築した後、この底版の
湾曲の周方向両端に位置する上端部上に起立状態に据え
付けた湾曲版の上端部同士を接合して上に凸に湾曲され
たアーチ部を前記底版上に構築することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のアーチトンネル
の施工方法において、前記底版を構成する前記底版ブロ
ック間に確保した隙間に配筋した鉄筋を現場打ちコンク
リートによって埋設することで前記底版ブロック同士を
一体化して前記底版を構築することを特徴とする。請求
項５記載の発明は、請求項３または４記載のアーチトン
ネルの施工方法において、前記底版ブロックに突設され
た脚部と前記底版ブロックが設置される地盤上面との間
に、楔状のレベル出しライナーを打ち込んで前記底版ブ
ロックの設置位置をレベル出しすることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のアーチトンネル
に用いられる底版ブロックであって、前記底版の湾曲の
周方向端部を構成する湾曲版状に形成され、地盤上に設
置した下端部同士を現場打ちコンクリートによって一体
化することで前記底版を構成し、前記下端部から前記ア
ーチ部を構成する湾曲版が据え付けられる上端部側に離
間した位置から突設された脚部と前記下端部とを地盤上
に設置することで、前記上端部が前記下端部に対して上
方に突出された姿勢が確保されるようになっていること
を特徴とする。

【０００６】本発明では、アーチトンネルの底部に、下
に凸の逆アーチ状の底版を構築し、この底版の湾曲の周
方向両端の両上端部上に据え付けた湾曲版により、上に
凸に湾曲されたアーチ部を構築する。下に凸の逆アーチ
状の底版は、アーチ部の荷重に対して該湾曲版部の湾曲
の周方向の軸力が導入されやすく、アーチ部の荷重を湾
曲の周方向への圧縮力として効果的に支持することがで
きる。例えば、プレキャストコンクリート製の底版は、
曲げ荷重等に比べて、圧縮荷重に対する変形耐力に優れ
るため、アーチ部の荷重を軸力によって負担する構成で
あれば、アーチ部の荷重を効果的に支持することができ
る。これにより、この底版であれば、小型化、低コスト
化、軽量化を実現できる。また、アーチ部に作用する変
形力に対する変形耐力も充分に確保できる。さらに、前
記底版を、複数の底版ブロックを一体化して形成される
構成とすることで、一層の搬送性、施工性の向上を実現
できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
を参照して説明する。図１は、本実施の形態のアーチト
ンネル１０を示す正面図、図２は前記アーチトンネル１
０の底版１１を構成する底版ブロック１４を示す図であ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【０００８】図１、図２（ａ）、（ｂ）において、アー
チトンネル１０は、下に凸の逆アーチ状に形成された底
版１１をトンネル軸方向に複数接合し、この底版１１上
に起立状態に据え付けた湾曲版１２の上端部１２ａ同士
を接合して、上に凸に湾曲されたアーチ部１３を構築し
た構成になっている。

【０００９】前記底版１１は、湾曲の周方向両端に対向
配置した湾曲版状のプレキャストコンクリート製の底版
ブロック１４同士を現場打ちコンクリート１５によって
一体化して構成されている。図２（ａ）、（ｂ）に示す
ように、前記底版ブロック１４は、湾曲の周方向一端で
ある下端部１４ａと、該底版ブロック１４の湾曲の周方
向で前記下端部１４ａに対向する端部である上端部１４
ｂ近傍から下方に突出された脚部１４ｃとを地盤Ｔ上に
設置することで、前記上端部１４ｂが前記下端部１４ａ
に対して上方に突出された姿勢で地盤Ｔ上に配置され
る。前記脚部１４ｃは、前記上端部１４ｂにおける底版
ブロック１４の湾曲の接線方向に沿って突出されてお
り、前記底版ブロック１４は、前記脚部１４ｃの延在方
向が上下となるようにして設置される。これにより、ア
ーチ部１３から作用する荷重等が、脚部１４ｃによって
効率良く支持される。

【００１０】前記底版ブロック１４は、円周の４分の１
程度の大きさであり、下端部１４ａ同士を現場打ちコン
クリート１５によって連結、一体化することで、丁度、
下に凸に湾曲する逆アーチ状の底版１１を構成する。両
側の底版ブロック１４の上端部１４ｂは、底版１１の湾
曲の両端の上端部を構成する（以下、底版１１の上端部
１４ｂと称する場合がある）。この上端部１４ｂの向き
（上端部１４ｂの接線の方向）は、地盤Ｔに対してほぼ
垂直とされる。アーチ部１３からの荷重は、上端部１４
ｂにほぼ垂直下方に作用するが、脚部１４ｃが軸力（圧
縮応力）によって底版ブロック１４を支持することで、
底版ブロック１４は所定の姿勢が安定に保たれる。

【００１１】前記脚部１４ｃは、Ｈ形鋼等の鋼材のほ
か、例えば、底版ブロック１４とプレキャストコンクリ
ートにより一体成形されたもの等、アーチ部１３から作
用する荷重等を支持し得る充分な強度を有するものであ
れば良く、各種構成が採用可能である。また、Ｈ形鋼等
の脚部１４ｃでは、現場にて底版ブロック１４に取り付
けられるものであっても良い。

【００１２】なお、底版ブロック１４を設置する地盤Ｔ
は、例えば、地盤Ｔ上に打設された捨てコンクリートや
コンクリート製基礎等、該底版ブロック１４の下端部１
４ａや脚部１４ｃの下端部が設置（載置）される部分に
設けられた各種構成をも含んで、「地盤」と称するもの
とする。

【００１３】アーチ部１３を構成する湾曲版１２として
は、周知のもので良く、鉄筋コンクリート製湾曲版や、
鋼殻にコンクリートを詰めたコンクリート中詰め鋼製湾
曲版等が採用可能である。この湾曲版１２は、底版１１
の両上端部１４ｂ上に起立状態に設置して、その下端部
１２ｂをボルトとナットの締結等により前記底版上端部
１４ｂに接合、固定するとともに、その上端部１２ａ同
士をボルトとナットの締結等により接合、固定すること
で、上に凸のアーチ状のアーチ部１３に組み立てられ
る。図２（ｂ）では、アーチ部１３は、トンネル軸方向
に接合された複数の底版１１上に跨るように設置した湾
曲版１２を組み立てたものになっているが、アーチ部１
３としてはこれに限定されず、１つの底版１１に対して
１対１となるようにアーチ状に据え付けた湾曲版１２
を、トンネル軸方向に連続するようにして接合して構築
したものであっても良い。

【００１４】底版１１は、下に凸の逆アーチ状の湾曲形
状により、湾曲の周方向への軸力が導入されやすい構造
であり、前記アーチ部１３からの荷重を該底版１１の湾
曲の周方向への圧縮力として負担することで、アーチ部
１３の荷重に対して優れた強度を発揮する。図３に示す
ように、平版状の底版１８を採用した場合（平版状の底
版上にアーチ部１３を組み立てた場合）との比較では、
本発明に係る底版１１の厚さ寸法ｔ（図１参照）を、底
版１８の厚さ寸法ｔ１に比べて薄くすることができるか
ら、コンクリート等の材料使用量の減少による軽量化、
低コスト化を実現できる。図３に示す底版１８では、ア
ーチ部１３から作用する荷重等を、該底版１８の曲げ耐
力に負担するようになっており、充分な強度を確保する
には厚さ寸法ｔ１を充分に確保する必要がある。また、
このアーチトンネル１０では、アーチ部１３と底版１１
とが連続するリング状の強固な壁体を構築することで、
優れた変形耐力を確保できる。

【００１５】また、この底版１１は、複数の底版ブロッ
ク１４を現場に搬入、設置し、現場打ちコンクリート１
５で一体化して構成されるから、底版ブロック１４に分
割された状態で効率良く搬送することができ、現場の所
定位置への設置等、施工も容易である。

【００１６】次に、前記アーチトンネル１０の施工方法
の一例を説明する。まず、湾曲版状の１対の前記底版ブ
ロック１４をその湾曲の周方向に連続するようにして配
置し、現場打ちコンクリート１５によって一体化するこ
とで、下に凸の逆アーチ状の底版１１を構築する。底版
１１は、湾曲の軸方向を連続させるようにして、施工す
る目的のアーチトンネル１０の軸方向に連続的に構築さ
れる。

【００１７】前記底版ブロック１４は、脚部１４ｃと地
盤Ｔ上面との間に楔状のレベル出しライナー１６を打ち
込むことでレベル出しされ、所望の姿勢が確保される。
この作業は、底版１１よりも軽量の底版ブロック１４の
位置決めとなるから、例えば、底版１１全体に相当する
形状のコンクリートブロックの位置決めに比べて、非常
に容易に行うことができる。

【００１８】各底版ブロック１４は、底版１１の湾曲の
両端の位置に設置するが、各底版ブロック１４の下端部
１４ａ同士が隙間Ｄを介して向き合うようにする。そし
て、前記隙間Ｄに配筋した鉄筋１７を現場打ちコンクリ
ート１５によって埋設することで、両底版ブロック１４
が一体化され、底版１１が構築される。各底版ブロック
１４の下端部１４ａ端面に突設された接合用突起１４ｄ
を利用することで、下端部１４ａ間の隙間Ｄへの鉄筋１
７の配筋を効率良く行うことができるとともに、前記鉄
筋１７とともに前記接合用突起１４ｄをも埋設するよう
にして現場打ちコンクリート１５を打設することで、底
版ブロック１４同士（下端部１４ａ同士）の間の接合強
度を向上できる。

【００１９】次に、構築された底版１１の湾曲の周方向
両端に位置する上端部１４ｂ上に湾曲版１２を起立状態
に据え付け、左右の湾曲版１２の上端部１２ａ同士を接
合して、上に凸に湾曲されたアーチ部１３を前記底版１
１上に構築する。以下、底版１１やアーチ部１３を、前
記トンネル軸方向に連続するようにして構築していくこ
とで、連続する筒状の壁体であるアーチトンネル１０が
構築される。

【００２０】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れず、各種変更が可能であることは言うまでも無い。例
えば、底版の具体的形状等は、適宜変更可能である。底
版には、所謂ＰＣ鋼材等の抗張力体を導入して、プレス
トレスを与えるようにしても良い。これにより、底版の
強度を向上できるから、底版の厚さ寸法、底版ブロック
の厚さ寸法を一層小さくすることができ、コンクリート
等の材料使用量の減少による、一層の軽量化、低コスト
化を実現できる。底版ブロックは、一層の軽量化によ
り、搬送性、施工性を向上できる。底版に導入する抗張
力体は、例えば底版の湾曲にほぼ沿って湾曲させて底版
に貫設させることが、プレストレスによる底版の強度向
上の点で有利である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下に凸の逆アーチ状の底版には、アーチ部の荷重に対し
て該底版の湾曲の周方向の軸力が導入されやすく、アー
チ部の荷重を底版の湾曲の周方向への圧縮力として効果
的に支持することができるから、小型化、材料使用量の
減少による低コスト化、軽量化を実現できる。また、ア
ーチ部に作用する変形力に対する変形耐力も充分に確保
できる。さらに、軽量化により、搬送性、施工性を向上
できる。底版は、湾曲の周方向両端を構成する底版ブロ
ックを現場打ちコンクリートにより一体化して構築され
る構成であるから、底版ブロック単位で容易に搬送する
ことができ、施工も容易であるといった優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態のアーチトンネルを示
す正面図である。

【図２】 図１のアーチトンネルの底版を構成する底版
ブロックを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図である。

【図３】 比較例のアーチトンネル用底版を適用して構
築されたアーチトンネルを示す正面図である。

【図４】 従来例のアーチトンネルを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０…アーチトンネル、１１…底版、１２…湾曲版、１
２ａ…上端部、１２ｂ…下端部、１３…アーチ部、１４
…底版ブロック、１４ａ…下端部、１４ｂ…上端部、１
４ｃ…脚部、１５…現場打ちコンクリート、１６…レベ
ル出しライナー、１７…鉄筋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 國藤 崇 東京都千代田区有楽町一丁目12番１号 石 川島建材工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BB02 CA08 EB01 GB01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下に凸の逆アーチ状に形成された底版の
   湾曲の周方向両端に位置する両上端部上に湾曲版が起立
   状態に据え付けられ、前記湾曲版の上端部同士を接合す
   ることで上に凸に湾曲されたアーチ部が前記底版上に構
   築されてなるアーチトンネルであって、 前記底版は、湾曲版状の底版ブロック同士を該底版の湾
   曲の周方向両側に対向配置して現場打ちコンクリートに
   よって一体化したものであることを特徴とするアーチト
   ンネル。
2. 【請求項２】 前記底版ブロックには、地盤上に設置さ
   れた該底版ブロックを所望の姿勢に支持する脚部が突設
   されていることを特徴とする請求項１記載のアーチトン
   ネル。
3. 【請求項３】 湾曲版状の底版ブロックをその湾曲の周
   方向に連続するようにして配置し現場打ちコンクリート
   によって一体化することで下に凸の逆アーチ状の底版を
   構築した後、この底版の湾曲の周方向両端に位置する上
   端部上に起立状態に据え付けた湾曲版の上端部同士を接
   合して上に凸に湾曲されたアーチ部を前記底版上に構築
   することを特徴とするアーチトンネルの施工方法。
4. 【請求項４】 前記底版を構成する前記底版ブロック間
   に確保した隙間に配筋した鉄筋を現場打ちコンクリート
   によって埋設することで前記底版ブロック同士を一体化
   して前記底版を構築することを特徴とする請求項３記載
   のアーチトンネルの施工方法。
5. 【請求項５】 前記底版ブロックに突設された脚部と前
   記底版ブロックが設置される地盤上面との間に、楔状の
   レベル出しライナーを打ち込んで前記底版ブロックの設
   置位置をレベル出しすることを特徴とする請求項３また
   は４記載のアーチトンネルの施工方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載のアーチトンネルに用いら
   れる底版ブロックであって、 前記底版の湾曲の周方向端部を構成する湾曲版状に形成
   され、地盤上に設置した下端部同士を現場打ちコンクリ
   ートによって一体化することで前記底版を構成し、前記
   下端部から前記アーチ部を構成する湾曲版が据え付けら
   れる上端部側に離間した位置から突設された脚部と前記
   下端部とを地盤上に設置することで、前記上端部が前記
   下端部に対して上方に突出された姿勢が確保されるよう
   になっていることを特徴とする底版ブロック。