JP2003041900A

JP2003041900A - セグメントリング構造

Info

Publication number: JP2003041900A
Application number: JP2001227991A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Ishida; 宗弘石田; Masato Miyake; 正人三宅; Kei Toyoshima; 径豊島
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP4050882B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル拡幅部の施工を妨げることなく、ト
ンネル各部位の必要性能を満足するとともに経済的なト
ンネル覆工用セグメントリング構造を提供する。【解決手段】隣接する２つ以上の既設トンネルセグメ
ントの相互に面する一部を撤去し、新たに構築する内部
構造と残置部セグメントを接続して構築するトンネル拡
幅部断面において、前記セグメントリング構造が同一セ
グメントリング内において複数のセグメントから構成さ
れ、撤去部セグメント１と、残置部セグメント２とはそ
の構造が異なるとともに、セグメントリングの形成時に
各セグメントがトンネル部位に応じた適切な耐力を有す
るようにしたことを特徴とするセグメントリング構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、隣接する既設トン
ネルセグメント構造の間に内部空間を構築し、既設トン
ネルセグメント構造の内部空間に面するセグメントを撤
去し、内部空間に構築した内部構造と既設トンネルセグ
メントとを接合することでトンネル断面を拡大する際の
トンネル拡幅部のセグメントリング構造に関する技術で
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すような隣接する２つ以上の既
設トンネル断面を拡幅して、図４に示すような拡幅部ト
ンネル断面を完成させる場合、以下の工程で行われる。

【０００３】（１）複数の既設セグメントトンネル６の
間に新たに空間９を構築する。既設トンネルセグメント
６間の空間９の構築は、図２に示すように、地表面より
鋼矢板等の土留め壁７と支保工材８ａおよび腹起こし材
８ｂを構築しながら既設トンネルセグメント６で挟まれ
た部分の土砂を排除し掘り下げる開削工法や、図３に示
すように、既設トンネルセグメント６内より構築しよう
とする空間９を囲むように凍結管を地中に挿入して、周
辺の地盤を凍土１０としておき、囲まれた土砂を排除す
る非開削工法などが一般的である。

【０００４】（２）構築した空間に面する既設トンネル
セグメント６の撤去部セグメント１を撤去する。その場
合、残置部セグメント２には内部空間構築による偏荷重
が作用するため、予めトンネル内に支保工（図示を省略
する）を配置するなど残置部セグメント２を補強する措
置を施しておく。

【０００５】（３）そして、構築した内部空間に鉄筋コ
ンクリート製あるいは鋼製あるいは鉄骨鉄筋コンクリー
ト製等の床４ａおよび中柱４ｂ等よりなる内部構造４を
構築するとともに、残置部セグメント２と内部構造４と
を連結部３にて確実に接合することで図４に示すような
拡幅部トンネル断面が完成する。

【０００６】ここで、既設トンネルセグメント６に使用
するセグメントは、通常、セグメントの現場組立管理を
簡略化するため、セグメント構造およびセグメント仕様
を同一セグメントリング内の部位に拘わらず統一してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】隣接する２つ以上の既
設トンネル断面の拡幅は、地表面あるいはトンネル断面
内より既設トンネルセグメント６間の地盤を掘削し、内
部構造４を新たに形成するとともに、内部構造４に面す
る撤去部セグメント１を撤去し、内部構造４と残置部セ
グメント２とを相互に連結することによって行う。従っ
て、施工面・性能面の観点から撤去部のセグメント構造
としてはセグメント解体が容易であり製品重量が軽い鋼
製セグメントが適している。

【０００８】ところが、上記した一般的なセグメントリ
ング構造では、同一セグメントリング内においてセグメ
ント構造およびセグメント仕様の統一化を図ることか
ら、トンネル拡幅部セグメントは全て鋼製セグメントに
てリングを構成するとともにトンネル断面において最も
厳しい設計条件でセグメント仕様を決定することとな
る。

【０００９】そのため、通常ではトンネル断面に発生す
る断面力はトンネル部位によって異なるにもかかわら
ず、本手法によってセグメント構造および仕様を決定す
れば、部位によっては必要耐力を上回るセグメント構造
および仕様となるセグメントが発生し不合理あるいは不
経済な設計となる。例えば、撤去部セグメント１は撤去
作業に適したセグメント構造が要求されるし、残置部セ
グメント２はトンネル拡幅時および拡幅後に渡って安全
でありかつ経済的なセグメント構造が望ましい。

【００１０】一方、特開平９−３１７３９２号公報にト
ンネル断面における中柱部のトンネル軸方向に対する開
口を広くすることを目的として、中柱部およびそれに連
接するセグメント部を耐力の大きい鋼製とし、それ以外
のセグメント部はコンクリート製とした、多連型トンネ
ル構造についての記載がある。この特開平９−３１７３
９２号公報の方法は、複数のトンネルセグメントを連結
部セグメントと中柱によって接合し、あくまでも完成ト
ンネル断面外周部はセグメントのみで構成されるトンネ
ル断面であって、連結用セグメントと中柱を金属製で、
それ以外のセグメントをコンクリート製とすることを特
徴としている。

【００１１】上記公報の場合は、一般的にはシールド掘
進と並行して予め連結部を含めたトンネル連結構造を構
築する場合を対象としている。したがって、複数のトン
ネルセグメントを構築した後、既設トンネルセグメント
の一部を別途撤去し、別途構築した内部構造と接合する
ことで拡幅部トンネル断面を構築する場合には、前提条
件が異なるため上記公報の技術を適用することは困難で
ある。

【００１２】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、トンネル拡幅部の施工を妨げることな
くトンネル各部位の必要性能を満足させるとともに、経
済的なトンネル覆工用セグメントリング構造を提供する
ことを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、第１に
請求項１に記載しているように、隣接する２つ以上の既
設トンネルセグメントの相互に面する一部を撤去し、既
設トンネルセグメント間に形成した内部構造と既設トン
ネルセグメントとを相互に連結することによりトンネル
断面を拡大する際にトンネル拡幅部に使用されるセグメ
ントリング構造であって、前記セグメントリング構造が
同一セグメントリング内において複数のセグメントから
構成され、拡幅時に撤去される撤去部セグメントと、前
記トンネル拡幅部に残置される残置部セグメントとはそ
の構造が異なるとともに、セグメントリングの形成時に
各セグメントがトンネル部位に応じた適切な耐力を有す
るようにしたことを特徴とする点である。

【００１４】本発明の要旨の第２は、請求項２に記載し
ているように、セグメントリング構造の前記撤去部セグ
メントが鉄系セグメントであり、前記残置部セグメント
がコンクリート中詰め鉄系セグメントであることを特徴
とする点である。ここで、鉄系セグメントとは、鋼板を
溶接組立するか、あるいは鋳造等により製造する金属製
セグメントを指す。

【００１５】本発明の要旨の第３は、請求項３に記載し
ているように、セグメントリング構造の撤去部セグメン
トが鉄系セグメントであり、残置部セグメントが鉄筋コ
ンクリートセグメントあるいは鋼コンクリート合成構造
セグメントであることを特徴とする点である。

【００１６】

【発明の実施の形態】トンネル断面に発生する断面力
は、一般的にトンネル周方向部位によって大きく異な
る。特にトンネル拡幅部のような大断面では、部位によ
る発生断面力の差が顕著となる傾向にある。そのため、
本発明は、同一セグメントリング内にてセグメント仕様
を統一せず、撤去部と残置部とでセグメントの構造を変
えるとともに、残置部においてはトンネル拡幅時のトン
ネル各部位における断面力を反映した個々のセグメント
を使用する。

【００１７】図５に本発明による拡幅部のセグメントリ
ング構造例を示す。撤去部セグメント１は、既設トンネ
ル内あるいは内部空間で解体され、解体されたセグメン
トは地上へ搬出する。所定の撤去部に該当するセグメン
トの解体は、締結したセグメント間の継手ボルト１４，
１５を外すとともに、セグメントを所定位置にて切断す
ること等にて行うため、現場作業の点から鉄系セグメン
トが適している。つまり、コンクリート中詰めセグメン
トや鉄筋コンクリート製セグメントの解体作業を行う場
合には、事前にコンクリートを取り除き、その後、鋼板
あるいは鉄筋を切断することとなるため、現場作業が煩
雑となり撤去部には適さない。また、現場ハンドリング
や地上搬出の点からも、重量が嵩張るコンクリートは撤
去作業の弊害となる。

【００１８】それに対して残置部セグメント２は、撤去
の対象とはならないので、コンクリートは施工上の弊害
とならない。むしろ、特に鉄系セグメントでは２次覆工
を行う場合はセグメント組立後に現場にてコンクリート
を打設することになり、現場作業の点からは中詰めコン
クリートを事前にセグメント覆工内部に充填したコンク
リート中詰めセグメントが工期短縮面で有利となる。ま
た、残置部セグメント２をコンクリート中詰めセグメン
トとすると、道路トンネル等における防食・耐火対策を
コンクリートで対処する設計手法への対応が可能とな
る。さらに、残置部セグメント２に中詰めコンクリート
を充填することでセグメントの主桁等の鋼重軽減が図れ
る。鉄系セグメントの主桁等の鋼板は面外座屈の影響を
考慮して設計され、そのため所定の幅厚比を満足する様
に鋼板の板厚を設計するので、幅寸法の大きな鋼板は板
厚を厚くする必要がある。しかし、鉄系セグメントに中
詰めコンクリートを充填することで鋼板の面外座屈が抑
制されるので、面外座屈を考慮することなく鋼板の設計
ができ、鋼板の薄肉化が図れる。

【００１９】また、トンネル部位に応じた必要耐力を満
足する様にセグメント仕様を決定することによって、図
６に示すように拡幅部および残置部の主桁板厚等セグメ
ント仕様を適切に変化させることが可能となる。撤去部
の鉄系セグメント１１はトンネル拡幅時段階までに必要
となるセグメント耐力によって主桁板厚等を決定する。
また、拡幅部断面では内部構造４と残置部セグメント２
との連結部２０，２１の近傍（１６，１７）における断
面力が大きく、その他のトンネル部位においては発生断
面力が小さい。従って、残置部セグメント２の内部構造
４との連結部２０，２１近傍のセグメント１６，１７は
セグメント耐力の大きい厚肉主桁等とするが、その他の
セグメント１８は薄肉主桁等のセグメント仕様とするこ
とができる。

【００２０】

【実施例】図５に本発明による拡幅部のセグメントリン
グ構造の実施例を示す。撤去部セグメント１は鉄系セグ
メント１１とし、残置部セグメント２にはコンクリート
中詰め鉄系セグメント１２、あるいは鉄筋コンクリート
セグメント、あるいは鋼コンクリート合成セグメントと
することができる。ここで鉄系セグメントとは、鋼板を
溶接組立するか、あるいは鋳造等により製造する一般的
な金属製セグメントを指す。

【００２１】上記のようにトンネル部位に応じた必要耐
力を満足する様にセグメント仕様を決定することができ
るので、図６に示すように、内部構造と残置部セグメン
トとの接合部近傍は断面力が大きく、トンネル部位１
６，１７は主桁板厚を厚くあるいは主桁鋼板強度を高め
る等で対処し、逆に上記接合部近傍以外のトンネル部位
１８では断面力は小さいため、主桁板厚の薄肉化あるい
は主桁鋼板強度を低くする等を行うことができる。同様
に残置部セグメント２として鉄筋コンクリートセグメン
トを用いる場合は、使用鉄筋径あるいは鉄筋強度あるい
はコンクリート強度等を所定の適切な強度を有するよう
に選定する。

【００２２】図５に示すように、撤去部セグメント１と
残置部セグメント２の境界部１４近傍には、撤去作業が
容易に行えるように、図７および図８に示すようなセグ
メント継手２４を設けてある。撤去部セグメント１の撤
去時は、セグメント継手ボルト孔２６およびリング継手
ボルト孔２５のボルトを外すことでセグメントの解体が
でき、撤去作業が容易となる。

【００２３】図７に撤去部用の鉄系セグメント１１を、
図８に残置部用のコンクリート中詰め鉄系セグメント１
２の実施例を示す。撤去部用の鉄系セグメント１１は、
シールド掘進時のシールドマシン推進反力に耐えられる
ように適切な枚数の縦リブ２３を設置する。また、主桁
２２の板厚はトンネル拡幅時までの荷重に耐えられるよ
うに設計する。

【００２４】残置部用のコンクリート中詰め鉄系セグメ
ント１２には、中詰めコンクリート２７がセグメント主
桁高さを覆う高さ以上充填してある。シールド掘進時の
シールドマシン推進反力は中詰めコンクリート２７にて
伝達するので、鉄系セグメントとした場合に比べて縦リ
ブ枚数を少なくするかあるいは板厚を薄くすることがで
きる。

【００２５】なお、本発明を実施する場合、従来のセグ
メント組立管理と異なり、各トンネル部位に対して適切
な仕様のセグメントを選定して確実に所定の部位に設置
するようにしなければならない。そのため、トンネル各
部位とセグメント仕様種類をセグメント製品に明記し、
現場で適切に組立管理を行う等の簡便な工夫が望まれ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明によって、トンネル拡幅部の施工
を妨げることなく、セグメントリング構造をトンネル部
位によって必要とされる要求性能を満足させかつ、セグ
メントリングにおいて構成されるセグメント構造を異な
る構成としたことと、各トンネル部位に応じたセグメン
ト仕様とすることでセグメントリング構造の鋼重軽減が
図れることとなり、トンネル全体構築費削減の効果が現
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル拡幅部の断面図である。

【図２】トンネル拡幅部の開削工法による施工図であ
る。

【図３】トンネル拡幅部の非開削工法による施工図であ
る。

【図４】トンネル拡幅部の完成図である。

【図５】トンネル拡幅部のセグメントリング構造の実施
例を示す図である。

【図６】トンネル拡幅部のセグメントリング構造の実施
例を示す図である。

【図７】鉄系セグメントの構造を示す図である。

【図８】コンクリート中詰め鉄系セグメントの構造を示
す図である。

【符号の説明】

１撤去部セグメント２残置部セグメント３連結部４内部構造４ａ床４ｂ中柱６既設トンネルセグメント７土留め材８ａ支保工材８ｂ腹起こし材９空間（内部空間）１０凍土１１鉄系セグメント１２コンクリート中詰め鉄系セグメント１４撤去部および残置部セグメント間継手１５セグメント間継手１６上部残置部厚肉主桁コンクリート中詰め鉄系セグ
メント１７下部残置部厚肉主桁コンクリート中詰め鉄系セグ
メント１８残置部薄肉主桁コンクリート中詰め鉄系セグメン
ト２０上部連結部セグメント２１下部連結部セグメント２２主桁２３縦リブ２４セグメント継手２５リング継手ボルト孔２６セグメント継手ボルト孔２７中詰めコンクリート２８網状鉄筋２９継手ボルトボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊島径富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 2D055 AA01 AA10 BA07 BA09 BB06 CA06 CA08 EB00 KB04 KB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隣接する２つ以上の既設トンネルセグメ
ントの相互に面する一部を撤去し、既設トンネルセグメ
ント間に形成した内部構造と既設トンネルセグメントと
を相互に連結することによりトンネル断面を拡大する際
にトンネル拡幅部に使用されるセグメントリング構造で
あって、前記セグメントリング構造が同一セグメントリング内に
おいて複数のセグメントから構成され、拡幅時に撤去さ
れる撤去部セグメントと、前記トンネル拡幅部に残置さ
れる残置部セグメントとはその構造が異なるとともに、
セグメントリングの形成時に各セグメントがトンネル部
位に応じた適切な耐力を有するようにしたことを特徴と
するセグメントリング構造。
【請求項２】前記撤去部セグメントが鉄系セグメント
であり、前記残置部セグメントがコンクリート中詰め鉄
系セグメントであることを特徴とする請求項１記載のセ
グメントリング構造。
【請求項３】前記撤去部セグメントが鉄系セグメント
であり、前記残置部セグメントが鉄筋コンクリートセグ
メントあるいは鋼コンクリート合成構造セグメントであ
ることを特徴とする請求項１記載のセグメントリング構
造。