JP2003176696A - プレハブトンネル及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現場環境への対応性を向上させたプレハブトン
ネル及びその構築方法を提供すること目的とする。 【解決手段】相対向して立設したプレキャストコンクリ
ート製の側壁１０と、この側壁１０の頂部１３間に架設
した場所打ちコンクリート製の天版２０とでプレハブト
ンネル１を構築する。天版１０と側壁１０とを場所打ち
コンクリート２５で一体構造物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレキャスト版を
用いたプレハブトンネル及びその構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、従来のプレハブトン
ネルａは、円弧形を呈する２枚のプレキャスト版ｂより
なり、相対向してもたれさせて立設して略半円形や馬蹄
形のトンネルスパンを組み立てる。この工程を繰り返し
てトンネル軸方向へ延長してプレハブトンネルａを構築
する。このようにして構築したプレハブトンネルａの周
囲を埋め戻して所定のトンネルを得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来のプレハブトンネルａには、次のような問題があ
った。 ＜イ＞従来のプレハブトンネルａは規格品で、そのトン
ネル高さや裾幅、曲率に応じて数パターンが存在するの
みである。そのため、規格品のプレハブトンネルａの寸
法に合わせて、現場で据付面の高さ調整などをしなけれ
ばならず、手数がかかる。 ＜ロ＞従来のプレキャスト版は、鉄筋コンクリート製あ
るいはＰＣコンクリート製である。そのため、コンクリ
ートの躯体厚が厚くなって重くなり、運搬コストや施工
コストが増大する。 ＜ハ＞アーチ形状の場合、建築限界に対して上方に余分
な空間が生じやすく、無駄である。また、これにより浅
い土被り条件では、対応が難しく、接合したクラウン部
の撓み量が大きくなり、ひび割れを生じやすい。 ＜ニ＞接合面の剛性が確保しにくく、ヒンジに近い挙動
を示すため構造安定性に乏しい。 ＜ホ＞１スパン毎にトンネル軸方向の接合面をボルト等
で連結しており、連結作業に多くの労力と時間を要す
る。 ＜ヘ＞２枚のプレートをもたれさせるためには、２台の
トラッククレーンを必要とし、施工コストが増大する。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、以上の点に鑑みてなされたも
ので、現場環境への対応性を向上させたプレハブトンネ
ル及びその構築方法を提供すること目的とする。また、
本発明は、高強度構造を可能としたプレハブトンネル及
びその構築方法を提供すること目的とする。また、本発
明は、現地での施工性を向上させるとともに施工コスト
の安いプレハブトンネル及びその構築方法を提供するこ
と目的とする。本発明は、上記目的のうち少なくとも一
つを達成するようにしたものである。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記のような目的を達
成するために、本発明のプレハブトンネルは、相対向し
て立設したプレキャストコンクリート製の側壁と、前記
側壁の頂部間に架設した場所打ちコンクリート製の天版
と、からなり、前記天版と前記側壁とをコンクリートの
一体構造物としたことを特徴とするものである。

【０００６】また本発明のプレハブトンネルは、天版が
鋼板と場所打ちコンクリートによる合成構造物であるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また本発明のプレハブトンネルは、鋼板の
上面に、トンネル横断方向に向けて有孔構造の補強板を
突設し、前記補強板をトンネル軸方向に沿って並設した
ことを特徴とするものである。

【０００８】また本発明のプレハブトンネルは、天版が
ハーフプレキャスト版と、該ハーフプレキャスト版内に
打設する場所打ちコンクリートとからなることを特徴と
するトものである。

【０００９】また本発明のプレハブトンネルは、側壁と
天版との間をＰＣ材で緊結したことを特徴とするもので
ある。

【００１０】また本発明のプレハブトンネルの構築方法
は、前記のプレハブトンネルを構築する方法であって、
プレキャストコンクリート製の側壁を相対向させて立設
し、前記側壁の頂部間に鋼板を載置し、前記鋼板の上面
にコンクリートを現場で打設して前記側壁上端と一体構
造のコンクリート製の天版を構築することを特徴とする
ものである。

【００１１】また本発明のプレハブトンネルの構築方法
は、前記のプレハブトンネルを構築する方法であって、
プレキャストコンクリート製の側壁を相対向させて立設
し、前記側壁の頂部間にハーフプレキャスト版を載置
し、前記ハーフプレキャスト版にコンクリートを現場で
打設して前記側壁上端と一体構造のコンクリート製の天
版を構築することを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態１】以下、図面を参照しながら本発
明に係る一実施の形態について説明する。

【００１３】＜イ＞ 全体の構成 図１に本発明のプレキャスト版を用いたプレハブトンネ
ル１(以下、トンネル１という)の全体構造を示し、図２
及び図３に側壁１０と天版２０との接合部を断面した側
面図を示す。トンネル１は、相対向して立設した側壁１
０と、この側壁１０の頂部間に架設した場所打ちコンク
リート製の天版２０とからなり、この天版２０と側壁１
０とを場所打ちコンクリート２５により一体に接合し、
一体構造物としたものである。

【００１４】＜ロ＞ 側壁 側壁１０は、プレキャストコンクリート版からなり、相
対向して立設し、トンネル１の側壁を構成する。側壁１
０の下部にフーチング基礎１１を形成し、側壁１０の対
向面の頂部１３に受部１２を形成する。受部１２の上面
を側壁１０の頂部１３と同一平面で連続するように形成
し、この受部１２に後述する鋼板２１を載置する。側壁
１０の内部に鉄筋１４を組み込んで頂部１３から突出さ
せておいてもよい(図４参照)。側壁１０はプレキャスト
コンクリート製であるから、予め製造環境の整った工場
などで製作し、現場へ運び込み、施工現場の設置条件に
応じて任意の間隔をもって相対向させることができる。
また、側壁１０の高さ、フーチング基礎１１は施工現場
の設置条件に応じて任意に設定する。

【００１５】＜ハ＞天版 天版２０は、前記した相対向して立設された側壁１０の
頂部１３の間に架設するものである。天版２０は、鋼板
２１、補強板２２、鉄筋２４、場所打ちコンクリート２
５などからなる(図１、図２及び図３参照)。鋼板２１
は、相対向する受部１２に載置できるに十分な幅を有
し、また複数の側壁１０、１０に跨って架設可能な長さ
(トンネル軸方向に沿った長さ)を有する大きさとする。
鋼板２１の上面に補強板２２を設置する。補強板２２
は、鋼板２１の幅に略一致した長さを有しており、例え
ばＴ形鋼等の形鋼に孔２３を適宜開口した有孔構造の板
体である。補強板２２は、鋼製のものに限らず、強度が
大きく、耐食性にすぐれ、また軽量な材料である繊維強
化プラスチック(炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維)
等で構成してもよい。

【００１６】このように構成した補強板２２を、鋼板２
１の上面にトンネル横断方向に向けて突設するように設
置する。また、この補強板２２をトンネル軸方向に沿っ
て所定の間隔をもって、鋼板２１の略全面にわたって多
数並設する。天版２０に、補強板２２をトンネル横断方
向へ向けて設置したのは、鋼板２１に、トンネル横断方
向へ沿った曲げ強度を高め、天版２０を高強度に設計し
て、躯体の薄肉化を図るためである。なお、天版２０
は、若干のアーチ形状としてもよい。

【００１７】＜ニ＞側壁と天版の接合手段 側壁１０の頂部１３と天版２０との接合手段は、側壁１
０と天版２０に跨って打設する場所打ちコンクリート２
５の付着力による。

【００１８】次に、プレハブトンネル１の構築方法につ
いて説明する。

【００１９】＜イ＞側壁の立設 プレキャスト製の側壁１０を現地へ運搬する。側壁１０
を、トンネル構築予定の基礎地盤２上に任意の間隔をも
って相対向させて立設する。従来は、１スパン単位でト
ンネルを組み立てていたが、本発明では予め複数の側壁
１０をトンネル軸方向へ沿って立設する。

【００２０】＜ロ＞鋼板の載置 相対向して立設した複数の側壁１０の頂部１３間に、補
強板２２付きの鋼板２１を載置する。本例では受部１２
間に載置する。次に、鉄筋２４を組み立てる(図２(ａ)
参照)。

【００２１】＜ハ＞コンクリートの打設及び天版の構築 側壁１０と鋼板２１の周囲に型枠３０を組み立てた後、
現場にてコンクリート２５を打設して天版２０を構築す
る。天版２０用のコンクリート２５が、側壁１０の頂部
１３と天版２０とを一体に接合するとともに、複数の側
壁１０間を天版２０が一体に連結する(図２(ｂ)参照)。

【００２２】また、補強板２２が孔２３を適宜開口した
有孔構造であるため、補強板２２の両側に位置する場所
打ちコンクリート２５を遮断することなく、補強板２２
の両側のコンクリート２５が連続した一体構造となる。
さらに、打設したコンクリート２５が、補強板２２の孔
２３内に位置して天版２０の剪断強度が高くなる。

【００２３】また、天版２０は、場所打ちコンクリート
２５と鋼板２１の合成構造体であるため、前記した有孔
構造の補強板２２の補強効果と相まって、天版２０の薄
肉化を図ることができる。また、本発明は、一枚ものの
天版２０を複数の側壁１０に跨って配置するとともに、
天版２０と複数の側壁１０間を一体に連結するものであ
る。そのため、トンネル方向へ配置した各側壁１０間の
連結を簡素化することができる。なお、トンネル全長が
長い場合は、鋼板２１を溶接して延長するか、あるいは
鋼板２１単位で天版２０を何回かに分けて構築する。

【００２４】

【発明の実施の形態２】以上は、天版２０を、場所打ち
コンクリート２５と、補強板２２付きの鋼板２１の合成
構造体としたが、天版２０ａをハーフプレキャスト版２
６と、このハーフプレキャスト版２６内に打設する場所
打ちコンクリート２５とにより構築してもよい(図４及
び図５参照)。ハーフプレキャスト版２６は、相対向す
る側壁１０の頂部１３間または受部１２間に載置できる
十分な幅を有し、また複数の側壁１０、１０に跨って架
設可能な長さ(トンネル軸方向に沿った長さ)を有する大
きさとする。ハーフプレキャスト版２６の下部であっ
て、側壁１０の頂部１３に対面する箇所に開口部２６ａ
を開設し、また鉄筋２４を組み込んでおく。ハーフプレ
キャスト版２６の開口部２６ａに、側壁１０の頂部１３
から突出する鉄筋１４を差し込みながらハーフプレキャ
スト版２６を側壁１０の頂部１３に載置する(図４参
照)。

【００２５】ハーフプレキャスト版２６内に、場所打ち
コンクリート２５を打設する。コンクリート２５は、開
口部２６ａから側壁１０の頂部１３に流れ込み、天版２
０ａは、側壁１０と場所打ちコンクリート２５により一
体に接合し(図５参照)、一体構造物となり、高強度構造
を可能としたトンネル１を構築する。また、ハーフプレ
キャスト版２６は、トンネル軸方向に沿った複数の側壁
１０、１０に跨って架設可能な大きさのため、天版２０
ａ用のコンクリート２５が側壁１０の頂部１３と天版２
０ａとを一体に接合するとともに、複数の側壁１０間を
天版２０が一体に連結する。

【００２６】

【発明の実施の形態３】天版２０を、補強板２１を省略
して、鋼板２１と場所打ちコンクリート２５とによる合
成構造物としてもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態４】天版２０は直線形に限定され
ず、例えば天版２０をトンネル外方へ多少湾曲させたア
ーチ状であってもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態５】側壁１０と天版２０との間をＰ
Ｃ材４０で緊結してもよい。ＰＣ材４０は、例えばＰＣ
鋼線、ＰＣ鋼線より線、ＰＣ鋼棒などを使用し、公知の
定着具４２で定着する。側壁１０の頂部１３からＰＣ材
４０を突出し、天版２０を貫通させるか前記した開口部
２６ａを貫通させて配置し、ＰＣ材４０を両端に設けた
支圧板４１に定着具４２を介して定着する。ＰＣ材４０
を緊結することで、前記したコンクリート２５の付着力
にさらに緊結力をもって側壁１０の頂部１３と天版２０
との接合強度を高めることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態６】本発明を地下構造体１ａとして
実施することも可能である。図７は複数の一体構造物を
横方向に隣接させて地下構造体１ａを構築した実施形態
を示している。図１(ｂ)は複数の一体構造物を縦方向に
隣接させて地下構造体１ａを構築した実施形態を示して
いる。図１（ｃ）は複数の一体構造物を縦横方向の両方
に隣接させて地下構造体１ａを構築した実施形態を示し
ている。

【００３０】地下構造体１ａはプレキャストコンクリー
ト製の側壁１０と、場所打ちコンクリート製の天版２０
とからなる地下構造体であって、前記プレキャストコン
クリート製の側壁１０は相対向させて地下構造体の軸方
向に複数立設し、場所打ちコンクリート製の天版２０は
前記側壁１０の頂部間に架設し、前記天版２０と前記側
壁１０とをコンクリートの一体構造物とした後に、該一
体構造物を複数隣接させて構築したことを特徴とする。

【００３１】地下構造体１ａを構成するプレキャストコ
ンクリート製の側壁１０と、場所打ちコンクリート製の
天版２０は前記した発明の実施の形態１〜５と同様であ
るためその説明は省略する。

【００３２】本実施の形態によれば、一般に用いられて
いる周囲にシートパイルを打設して仮締め切りを行い地
下構造体の躯体を構築する方法や、周囲に連続地中壁を
構築して開削を行い地下構造体の躯体を構築する方法等
と異なり、地下構造体をプレキャストコンクリート製の
側壁と場所打ちコンクリート製の天板とから構成してな
るから、工場出荷前に品質管理された高品質な地下構造
体とすることができる。また、プレキャストコンクリー
ト製の側壁と場所打ちコンクリート製の天版とからなる
から、現地での施工性を向上させるとともに施工コスト
の安い地下構造体とすることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようになるから
次のような効果を得ることができる。 ＜イ＞ プレキャストコンクリート製の側壁の上端間に
場所打ちコンクリート製の天版を架設してなるから、幅
員変化の対応性がよく、現場の設置条件に容易に合わせ
ることができ、現場環境への対応性を向上させたプレハ
ブトンネルとすることができる。 ＜ロ＞ 天版と側壁とを場所打ちコンクリートによる一
体構造物としてなるから、従来のようなヒンジ構造と異
なり、高強度構造及び不静定次数の大きい安全な構造と
することができる。また、天版をコンクリートと鋼板を
組み合わせた合成構造体とした場合は、天版の薄肉化を
図ることができる。 ＜ハ＞ プレキャストコンクリート製の側壁と場所打ち
コンクリート製の天版とからなるから、現地での施工性
を向上させるとともに施工コストの安いプレハブトンネ
ルとすることができる。 ＜ニ＞ プレキャストコンクリート製の側壁の上端間に
場所打ちコンクリート製の天版を架設してなるから、高
低差のある現場でも問題なく構築することができる。 ＜ホ＞ トンネル軸方向に沿った複数の側壁に跨って天
版を架設し、場所打ちコンクリートが側壁頂部と天版と
を一体に接合するとともに、複数の側壁間を天版が一体
に連結し、トンネル軸方向の連結の手間を省くことがで
きる。 ＜ヘ＞ アーチ形状と異なり、上方に余分な空間が生じ
ないため、浅い土被りに対応が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレハブトンネルの全体構造を示す斜
視図。

【図２】側壁に天版を載置した状態を断面した側面図。

【図３】側壁と天版との接合部を断面した側面図。

【図４】本発明の他の実施例で、側壁に天版を載置した
状態を断面した側面図。

【図５】本発明の他の実施例で、側壁と天版との接合部
を断面した側面図。

【図６】本発明の他の実施例で、側壁と天版との接合部
を断面した側面図。

【図７】本発明の他の実施例で、地下構造体を構築した
状態の簡略説明図。

【図８】従来のプレハブトンネルを示す説明図。

【符号の説明】

１・・・プレハブトンネル １ａ・・地下構造体 ２・・・基礎地盤 １０・・側壁 １２・・受部 １３・・頂部 ２０・・天版 ２１・・鋼板 ２２・・補強板 ２３・・孔 ２５・・場所打ちコンクリート ２６・・ハーフプレキャスト版 ３０・・形枠 ４０・・ＰＣ材 ４１・・支圧板 ４２・・定着具

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対向して立設したプレキャストコンクリ
   ート製の側壁と、 前記側壁の頂部間に架設した場所打ちコンクリート製の
   天版と、からなり、 前記天版と前記側壁とをコンクリートの一体構造物とし
   たことを特徴とする、 プレハブトンネル。
2. 【請求項２】請求項１に記載するプレハブトンネルにお
   いて、天版が鋼板と場所打ちコンクリートによる合成構
   造物であることを特徴とする、プレハブトンネル。
3. 【請求項３】請求項２に記載するプレハブトンネルにお
   いて、前記鋼板の上面に、トンネル横断方向に向けて有
   孔構造の補強板を突設し、前記補強板をトンネル軸方向
   に沿って並設したことを特徴とする、プレハブトンネ
   ル。
4. 【請求項４】請求項１に記載するプレハブトンネルにお
   いて、前記天版がハーフプレキャスト版と、該ハーフプ
   レキャスト版内に打設する場所打ちコンクリートとから
   なることを特徴とする、プレハブトンネル。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載す
   るプレハブトンネルにおいて、前記側壁と天版との間を
   ＰＣ材で緊結したことを特徴とする、プレハブトンネ
   ル。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載す
   るプレハブトンネルを構築する方法であって、 プレキャストコンクリート製の側壁を相対向させて立設
   し、 前記側壁の頂部間に鋼板を載置し、 前記鋼板の上面にコンクリートを現場で打設して前記側
   壁上端と一体構造のコンクリート製の天版を構築するこ
   とを特徴とする、プレハブトンネルの構築方法。
7. 【請求項７】請求項１または請求項４に記載するプレハ
   ブトンネルを構築する方法であって、 プレキャストコンクリート製の側壁を相対向させて立設
   し、 前記側壁の頂部間にハーフプレキャスト版を載置し、 前記ハーフプレキャスト版にコンクリートを現場で打設
   して前記側壁上端と一体構造のコンクリート製の天版を
   構築することを特徴とする、プレハブトンネルの構築方
   法。