JP2003120194A - トンネル床版構築方法およびトンネル - Google Patents

トンネル床版構築方法およびトンネル

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JP2003120194A
JP2003120194A JP2001321708A JP2001321708A JP2003120194A JP 2003120194 A JP2003120194 A JP 2003120194A JP 2001321708 A JP2001321708 A JP 2001321708A JP 2001321708 A JP2001321708 A JP 2001321708A JP 2003120194 A JP2003120194 A JP 2003120194A
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Seijiro Matsumoto
清治郎 松本
Tadashi Yoshikawa
正 吉川
Toshiharu Tanaka
利春 田中
Takeshi Nishikawa
武志 西川
Hisaya Nakada
久也 中田
Hiroyuki Yamanaka
宏之 山中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済性あるいは施工性に優れ、工期を短縮で
きるトンネル床版構築方法およびトンネルを提供するこ
と。 【解決手段】 トンネル3を掘削しつつ、トンネル3内
に設置されたセグメント15a、15b、15c、15
dの内側に、最下部18を基準として複数に分割された
円弧形H鋼17を連続して配置し、固定する。円弧形H
鋼17の両端部には、ブラケット19が固定され、中央
付近には2つの基礎部25が形成される。さらに、基礎
部25の上端面に門型プレキャスト部材27を、切欠き
30とブラケット19の上端面に水平プレキャスト部材
29を設置してトンネル床版を形成する。先行して形成
されたトンネル床版に作業台車13を載せ、掘削方向前
方のトンネル床版を順次形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル床版構築
方法およびトンネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、シールド機で地盤を掘削してトン
ネルを構築する場合には、掘削孔内部にセグメントを設
置して一次覆工とした後、一次覆工の内部にH鋼等で作
業用床組を仮設し、ずり出しや資材の運搬に使用してい
た。この場合、トンネル全線の掘削終了後に仮設の作業
用床組を撤去し、その後、新たに本設用の路盤を形成す
るため工期が長くなる。工期を短縮する方法として、プ
レキャスト部材で構築した本設用の路盤を作業用床組と
して使用する場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トンネ
ル内に先行して設置されたセグメントの位置に多少のず
れがある場合、プレキャスト部材で路盤を構築する際、
固定治具の設置位置の調整が困難となったり、セグメン
トに複雑な加工が必要となる場合がある。
【0004】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、経済性あるいは施
工性に優れ、工期を短縮できるトンネル床版構築方法お
よびトンネルを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための第1の発明は、トンネル下半部に設置されたセグ
メントに、受け部が設けられた支持部材を設置する工程
と、プレキャスト部材の床版を、前記受け部を介して設
置する工程とを具備することを特徴とするトンネル床版
構築方法である。
【0006】支持部材とは、例えば、トンネル下半部の
セグメントの形状に沿った、円弧形のH鋼等であり、固
定手段を用いてセグメントに固定される。支持部材の設
置位置は、測量により求めた基準点を基準として決定さ
れる。基準点は、例えば、トンネル最下点とする。ま
た、支持部材には、受け部として、水平部と鉛直部とで
形成されるブラケットが設けられる。
【0007】第1の発明では、トンネル下半部のセグメ
ントに、受け部が固定された支持部材を設置し、受け部
を介してプレキャスト部材の床版を設置する。支持部材
は、受け部を介して床版の荷重を支持する。
【0008】第2の発明は、トンネル下半部に設置され
たセグメントに、仮設受け部を設置する工程と、プレキ
ャスト部材の床版を、前記仮設受け部を介して設置する
工程と、前記セグメントに設けられた固定手段と、本設
受け部に設けられた孔とを用い、前記本設受け部を前記
セグメントに固定する工程と、前記仮設受け部を撤去
し、前記本設受け部で前記床版を支持する工程とを具備
することを特徴とするトンネル床版構築方法である。
【0009】仮設および本設の受け部には、それぞれの
用途に適した形状・材質のブラケットを使用する。仮設
受け部は、セグメントのボルトボックスを使用して設置
され、本設受け部を設置する前にプレキャスト部材の床
版を仮に支持する。本設受け部設置用のセグメントに
は、インサートが設けられ、例えば鉄筋等が埋め込まれ
る。本設受け部は、水平部と鉛直部、およびセグメント
の形状に沿った円弧部から形成され、円弧部には、周方
向に長い形状の孔が設けられる。本設受け部設置用のセ
グメントに埋め込まれた鉄筋等を本設受け部の孔に挿入
し、孔の長さを利用して本設受け部の設置位置を調整す
る。
【0010】第2の発明では、トンネル下半部に設置さ
れたセグメントに、仮設受け部を固定した後、仮設受け
部を介してプレキャスト部材の床版を設置する。そし
て、本設受け部設置用セグメントに設けられた固定手段
と、本設受け部に設けられた孔とを用い、本設受け部を
セグメントに固定した後、仮設受け部を撤去する。
【0011】第3の発明は、トンネル下半部に設置され
たセグメントの固定手段の位置に合わせて受け部に孔を
設け、前記受け部を前記セグメントに固定する工程と、
プレキャスト部材の床版を前記受け部を介して設置する
工程とを具備することを特徴とするトンネル床版構築方
法である。
【0012】受け部設置用のセグメントには、インサー
トが設けられ、ボルト等が埋め込まれる。受け部とは、
水平部と鉛直部、およびセグメントの形状に沿った円弧
部から形成されるブラケットである。受け部設置用のセ
グメントを設置した後、ボルト等の位置に合わせて受け
部の円弧部に孔を設けることにより、受け部の設置位置
を調整する。
【0013】第3の発明では、トンネル下半部に設置さ
れたセグメントの固定手段の位置に合わせて受け部に孔
を設け、受け部をセグメントに固定する。そして、プレ
キャスト部材用の床版を、受け部を介して設置する。
【0014】第4の発明は、第1から第3の発明のいず
れかのトンネル床版構築方法を用いて床版が構築された
トンネルである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図1は、トンネル
3の軸方向の断面図、図2は、トンネル3のA−A方向
の断面図(作業台車13は図示せず)、図3、図4は円
弧形H鋼17が設置されたトンネル3の断面図を示す。
【0016】図1に示すように、地山1をシールド機5
で掘削し、トンネル3を形成する。シールド機5は後方
にセグメント供給装置7を有する。セグメント供給装置
7は、掘削したトンネル3の孔壁にセグメント15を設
置する。セグメント供給装置7の後方には、マシン台車
9、後続台車11、作業台車13等が続く。
【0017】図2に示すように、トンネル3のA−Aの
位置では、一次覆工16が円筒形に形成される。一次覆
工16は、複数のセグメント15で構成される。一次覆
工16の、下半部のセグメント15a、15b、15
c、15dの内側には、円弧形H鋼17が設置される。
【0018】円弧形H鋼17は、セグメント15a、1
5b、15c、15dに沿った円弧形状の連続部材であ
る。円弧形H鋼17は、例えば、図3に示すように、同
等の長さを有する4つの円弧形H鋼17−1a、17−
2a、17−3a、17−4aで構成される。または、
図4に示すように、同等の長さを有する5つの円弧形H
鋼17−1b、17−2b、17−3b、17−4b、
17−5bで構成される。
【0019】円弧形H鋼17には、両端に受け部として
ブラケット19が固定され、中央部付近に2つの基礎部
25が形成される。ブラケット19は、鋼製等の材質
で、水平部18と鉛直部20とで構成される。
【0020】円弧形H鋼17を設置するには、図3、図
4に示すように、セグメント15bの設置時にトンネル
3の最下部18にあたる個所につけておいたマークを基
準として、円弧形H鋼17の設置位置を決定する。即
ち、図3のように、円弧形H鋼17が4つの部材で構成
される場合は、最下部18のマークの両側に、円弧形H
鋼17−1a、17−2aを配置し、さらに、その外側
に円弧形H鋼17−3a、17−4aを配置する。
【0021】また、図4のように、円弧形H鋼17が5
つの部材で構成される場合は、最下部18のマークが円
弧形H鋼17−1bの中央部と一致するように円弧形H
鋼17−1bを配置し、その外側に円弧形H鋼17−2
b、17−3bを、さらにその外側に円弧形H鋼17−
4b、17−5bを配置する。図3、図4では、端部の
円弧形H鋼17−3a、17−4aや円弧形H鋼17−
4b、17−5bに、あらかじめブラケット19を設け
ておく。
【0022】トンネル3の最下部18のマークを基準と
して円弧形H鋼17を配置することで、左右の端部に固
定されたブラケット19の水平部18は、同じ水平高さ
となる。円弧形H鋼17の配置終了後、図2に示すよう
に、セグメント15a、15b、15c、15dのボル
トボックス21を使用して、円弧形H鋼17にずれ止め
23を設置していく。また、軸方向に隣り合う円弧形H
鋼17を、タイロッド等でつなぐ。さらに、トンネル3
の底部に、上端面が同じ水平高さとなるように2つの基
礎部25を形成する。
【0023】図5は、図1のトンネル3のB−B方向の
断面図、図6は図1のトンネル3のC−C方向の断面図
を示す。図5に示すように、基礎部25の上には、門型
プレキャスト部材27が設置される。さらに、門型プレ
キャスト部材27と、左右のブラケット19の間には、
水平プレキャスト部材29が設置される。門型プレキャ
スト部材27の鉛直部材26と水平部材28との接合部
には切欠き30が設けられる。
【0024】図6に示すように、ブラケット19と水平
プレキャスト部材29の間には、下から順に、H鋼桁3
3、ゴム沓35が設置される。また、門型プレキャスト
部材27の鉛直部材26と水平部材27の接合部の切欠
き30には、連結部31が設けられる。水平プレキャス
ト部材29は、切欠き30とブラケット19とで支持さ
れる。水平プレキャスト部材29と、門型プレキャスト
部材27の水平部材28は、同じ水平高さに設置され
る。
【0025】門型プレキャスト部材27、水平プレキャ
スト部材29を設置するには、図1、図5に示すよう
に、先行して設置された門型プレキャスト部材27、水
平プレキャスト部材29の上端にレール(図示せず)を
敷設し、作業台車13や他の台車を設置する。これらの
台車をトンネル3の掘削方向に前進させつつ、まず、基
礎部25の上端に門型プレキャスト部材27を設置し、
次に切欠き30とブラケット19の上端に水平プレキャ
スト部材29を設置していく。ブラケット19と水平プ
レキャスト部材29との間には、H鋼桁33とゴム沓3
5とを設置する。門型プレキャスト部材27の水平部材
28と水平プレキャスト部材29との間には連結部31
を形成する。
【0026】図7は、完成後のトンネル3の周方向の断
面図を示す。中詰めコンクリート37は、円弧形H鋼1
7、ブラケット19、水平部25、H鋼桁33、ゴム沓
35等を覆うように打設される。また、門型プレキャス
ト部材27の水平部材28、水平プレキャスト部材29
の上面には、現場打ち合成版コンクリート39が形成さ
れる。さらに、現場打ち合成版コンクリート39の上面
にはアスファルト舗装41が施される。
【0027】このように、第1の実施の形態では、トン
ネル3を掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用の路盤
を形成して作業用の台車を載せ、仮設の作業台車用床組
を設置せずにトンネル3を完成する。
【0028】プレキャスト部材を支持するための円弧状
H鋼17は円弧状の連続部材であるため、例えば、トン
ネル3の最下部18を基準点として配置位置を1箇所決
定すれば、全体の位置決めが行え、短い所要時間で高い
組み立て精度を確保できる。さらに、プレキャスト部材
の自重を、円弧形H鋼17のみで受け持つため、セグメ
ント15への特別な加工や補強が不要となり、容易に品
質を向上できる。
【0029】なお、第1の実施の形態では、ブラケット
19があらかじめ円弧形H鋼17の左右の端部に設置さ
れていたが、円弧形H鋼17を一次覆工16の内側に設
置した後、ブラケット19を取り付けてもよい。円弧形
H鋼17の設置位置を決定するための基準点は、トンネ
ル3の最下部18に限らず、測量により容易に求められ
る点とできる。また、図3、図4では円弧形H鋼17は
4つ、または5つの部材で構成されたが、部材数はこの
限りではない。円弧形H鋼17が偶数個の部材で構成さ
れる場合は、図3と同様の方法で組み立て、奇数個の部
材で構成される場合は、図4と同様の方法で組み立て
る。
【0030】次に、第2の実施の形態について説明す
る。図8は、トンネル周方向の断面図のうち、セグメン
ト51a付近の拡大図を示す。セグメント51aは、第
1の実施の形態のトンネル3のセグメント15aに相当
する位置に配置される。セグメント51aには、4つの
鉄筋定着用インサート(図示せず)が設けられ、それぞ
れに、端部が折り曲げられた鉄筋53が埋めこまれる。
【0031】図9は、本設受け部である本設ブラケット
55の斜視図を示す。本設ブラケット55は、板状の水
平部59、鉛直部61、円弧部63で構成される。水平
部59と鉛直部61とは直角を成し、円弧部63は、セ
グメント51aの内側に沿うような円弧状である。円弧
部63は、トンネル3の周方向に長い複数の孔57を有
する。
【0032】本設ブラケット55をセグメント51aに
設置するには、まず、第1の実施の形態と同様にして、
トンネル内に複数のセグメント51を円筒状に設置す
る。第1の実施の形態のセグメント15aの位置には、
図8に示すように、鉄筋定着用インサートを有するセグ
メント51aを配置する。第1の実施の形態のセグメン
ト15dの位置には、セグメント51aを反転させた形
状のセグメントを配置する。
【0033】次に、適切な位置のセグメント51のボル
トボックス(図示せず)を使用して、本設ブラケットの
設置位置の上方に、仮設受け部である仮設ブラケット
(図示せず)を設置する。仮設ブラケットには、可とう
性のある材質を使用する。形状は、例えば、図9に示す
本設ブラケット55のようなものとする。さらに、第1
の実施の形態と同様にトンネル底部に設けた基礎部25
の上端に門型プレキャスト部材27を設置する。そし
て、仮設ブラケット上に水平プレキャスト部材29を設
置する。
【0034】図10は、本設ブラケット55を設置した
セグメント51aの断面図である。図9に示す状態か
ら、セグメント51aの外側に露出している鉄筋53の
端部を伸ばし、本設ブラケット55の孔57に挿入す
る。そして、トンネル3の左右に取り付ける本設ブラケ
ット55の水平部59の水平高さが一致するように、孔
57の遊びを利用してトンネル周方向に位置を調整し、
本設ブラケット55の内部にコンクリート65を打設す
る。次に、仮設ブラケット上に設置した水平プレキャス
ト部材29を本設ブラケット55上に盛替える。すなわ
ち、門型プレキャスト部材27に設けられた切欠き30
と本設ブラケット55との間に水平プレキャスト部材2
9を設置する。
【0035】コンクリート65で本設ブラケット55の
位置を固定して、水平プレキャスト部材29を支持させ
た後、不要となる仮設ブラケットを撤去する。さらに、
第1の実施の形態と同様に中詰めコンクリート37、現
場打ち合成版コンクリート39、アスファルト舗装41
を形成し、トンネルを完成する。
【0036】第2の実施の形態においても、トンネルを
掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用の路盤を形成し
て作業用の台車を載せ、仮設の作業台車用床組を設置せ
ずにトンネルを完成する。
【0037】第2の実施の形態では、セグメントの所定
の位置に埋め込まれた鉄筋53を本設ブラケット55の
孔57に挿入し、孔57の遊びを利用して設置位置を決
める。また、水平プレキャスト部材を設置した後に、狭
い場所で鉄筋53の組み立てやコンクリート65の打設
を行う。そのため、第1の実施の形態と比較すると、レ
ベル調整の必要箇所が多数となり、作業性に劣るが、円
弧形H鋼17のように連続した部材で荷重を受け持つの
ではなく、局部で対処するため、支持構造として必要な
資材は少なくなり、経済性に優れる。
【0038】なお、第2の実施の形態では、鉄筋53、
孔57をそれぞれ4本、4個としたが、鉄筋と孔の数量
はこの限りではない。
【0039】次に、第3の実施の形態について説明す
る。図11は、ブラケット73を設置したセグメント7
1aの断面図である。セグメント71aは、第2の実施
の形態のセグメント51aに相当する位置に配置された
セグメントである。セグメント71aには、6つのボル
ト定着用インサート(図示せず)が設けられ、それぞれ
にボルト75が埋めこまれる。
【0040】受け部であるブラケット73は、第2の実
施の形態の本設ブラケット55とほぼ同様の形状を有
し、板状の水平部81、鉛直部83、円弧部85で構成
される。施工誤差に対処するため、ブラケット73に
は、可とう性のある材質を使用する。水平部81と鉛直
部83とは直角を成し、円弧部85は、セグメント71
aの内側に沿うような円弧状である。円弧部85には、
6本のボルト75を挿入するための孔79が設けられ
る。ボルト75は、ブラケット73の孔79に挿入さ
れ、ナット77で締着される。
【0041】ブラケット73をセグメント71aに設置
するには、まず、第1の実施の形態と同様にして、トン
ネル内に複数のセグメント71を円筒状に設置する。第
1の実施の形態のセグメント15aの位置には、図11
に示すように、ボルト定着用インサートに埋めこまれた
ボルト75を有するセグメント71aを配置する。第1
の実施の形態のセグメント15dの位置には、セグメン
ト71aを反転させた形状のセグメントを配置する。
【0042】ボルト75の位置に合わせて、トンネルの
左右に配置されるブラケット73の水平部81の水平高
さが一致するように、ブラケット73に孔79をあけ
る。そして、孔79にボルト75を挿入してナット77
で締め付ける。次に、第1の実施の形態と同様に基礎部
25の上端に門型プレキャスト部材27を設置し、門型
プレキャスト部材27に設けられた切欠き30と仮設ブ
ラケットの間に水平プレキャスト部材29を設置する。
さらに、同様に中詰めコンクリート37、現場打ち合成
版コンクリート39、アスファルト舗装41を形成し、
トンネルを完成する。
【0043】このように、第3の実施の形態において
も、トンネルを掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用
の路盤を形成して作業用の台車を載せ、仮設の作業台車
用床組を設置せずにトンネルを完成する。
【0044】第3の実施の形態では、セグメントの所定
の位置に埋め込まれたボルト75の位置にあわせてブラ
ケット73に孔79を設ける。そのため、第1の実施の
形態と比較すると作業性に劣るが、円弧形H鋼17のよ
うに連続した部材で荷重を受け持つのではなく、局部で
対処するため、支持構造として必要な資材は少なくな
り、経済性に優れる。
【0045】なお、第3の実施の形態では、ボルト7
5、孔79をそれぞれ6本、6個としたが、ボルトと孔
の数量はこの限りではない。
【0046】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、経済性あるいは施工性に優れ、工期を短縮でき
るトンネル床版構築方法およびトンネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネル3の軸方向の断面図
【図2】トンネル3のA−A方向の断面図
【図3】円弧形H鋼17が設置されたトンネル3の断面
【図4】円弧形H鋼17が設置されたトンネル3の断面
【図5】トンネル3のB−B方向の断面図
【図6】トンネル3のC−C方向の断面図
【図7】完成後のトンネル3の周方向の断面図
【図8】セグメント51a付近の拡大図
【図9】本設ブラケット55の斜視図
【図10】本設ブラケット55を設置したセグメント5
1aの断面図
【図11】ブラケット73を設置したセグメント71a
の断面図
【符号の説明】
3………トンネル 5………シールド機 13………作業台車 15、15a、15b、15c、15d、51、51
a、71、71a………セグメント 17………円弧形H鋼 18、59、81………水平部 19、73………ブラケット 20、61、83………鉛直部 27………門型プレキャスト部材 29………水平プレキャスト部材 53………鉄筋 55………本設ブラケット 57、79………孔 63、85………円弧部 65………コンクリート 75………ボルト 77………ナット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 正 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 田中 利春 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 西川 武志 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 中田 久也 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 山中 宏之 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 Fターム(参考) 2D055 BB01 CA03 CA08 GB01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル下半部に設置されたセグメント
    に、受け部が設けられた支持部材を設置する工程と、 プレキャスト部材の床版を、前記受け部を介して設置す
    る工程と、 を具備することを特徴とするトンネル床版構築方法。
  2. 【請求項2】 前記支持部材は円弧状の鋼材であり、前
    記セグメントに沿って設置されることを特徴とする請求
    項1記載のトンネル床版構築方法。
  3. 【請求項3】 前記支持部材の設置位置を、測量により
    求めた基準点を基準として決定することを特徴とする請
    求項1記載のトンネル床版構築方法。
  4. 【請求項4】 前記受け部は、水平部と鉛直部とで構成
    されることを特徴とする請求項1記載のトンネル床版構
    築方法。
  5. 【請求項5】 トンネル下半部に設置されたセグメント
    に、仮設受け部を設置する工程と、 プレキャスト部材の床版を、前記仮設受け部を介して設
    置する工程と、 前記セグメントに設けられた固定手段と、本設受け部に
    設けられた孔とを用い、前記本設受け部を前記セグメン
    トに固定する工程と、 前記仮設受け部を撤去し、前記本設受け部で前記床版を
    支持する工程と、 を具備することを特徴とするトンネル床版構築方法。
  6. 【請求項6】 前記本設受け部は、円弧部と水平部と鉛
    直部とで構成されることを特徴とする請求項5記載のト
    ンネル床版構築方法。
  7. 【請求項7】 前記孔は、前記円弧部に設けられ、前記
    円弧部の周方向に長い形状であることを特徴とする請求
    項5記載のトンネル床版構築方法。
  8. 【請求項8】 前記固定手段は、 前記セグメントに設けられたインサートと、 前記インサートに埋め込んだ鉄筋であり、 前記孔に前記鉄筋を挿入し、前記本設受け部内に設置し
    たコンクリートで埋め固めることを特徴とする請求項5
    記載のトンネル床版構築方法。
  9. 【請求項9】 トンネル下半部に設置されたセグメント
    の固定手段の位置に合わせて受け部に孔を設け、前記受
    け部を前記セグメントに固定する工程と、 プレキャスト部材の床版を前記受け部を介して設置する
    工程と、 を具備することを特徴とするトンネル床版構築方法。
  10. 【請求項10】 前記受け部は、円弧部と水平部と鉛直
    部とで構成されることを特徴とする請求項9記載のトン
    ネル床版構築方法。
  11. 【請求項11】 前記固定手段は、 前記セグメントに設けられたインサートと、 前記インサートに埋め込まれたボルトであり、 前記孔に前記ボルトを挿入してナットで締め付けること
    を特徴とする請求項9記載のトンネル床版構築方法。
  12. 【請求項12】 請求項1から請求項11記載のいずれ
    かのトンネル床版構築方法を用いて床版が構築されたこ
    とを特徴とするトンネル。
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