JP2003184494A - 易切削性トンネルセグメント構造 - Google Patents
易切削性トンネルセグメント構造Info
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/40—Devices or apparatus specially adapted for handling or placing units of linings or supporting units for tunnels or galleries
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/08—Lining with building materials with preformed concrete slabs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21D3/00—Raising shafts, i.e. working upwards from the bottom
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Civil Engineering (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本線洞道坑内から分岐状にシールド掘進機を
発進または到達させる場合に用いられる新規な易切削性
トンネルセグメント構造に関する。 【解決手段】 少なくとも切削予定範囲３が易切削性の
補強材を配筋したコンクリート７からなり、かつ少なく
とも切削予定範囲３における延長方向の継手には易切削
性の連結構造が用いられてなる易切削性トンネルセグメ
ント片２をトンネル延長方向に相互に連結し、複数のセ
グメント片２にわたって切削予定範囲３が形成される易
切削性トンネルセグメント構造１。
発進または到達させる場合に用いられる新規な易切削性
トンネルセグメント構造に関する。 【解決手段】 少なくとも切削予定範囲３が易切削性の
補強材を配筋したコンクリート７からなり、かつ少なく
とも切削予定範囲３における延長方向の継手には易切削
性の連結構造が用いられてなる易切削性トンネルセグメ
ント片２をトンネル延長方向に相互に連結し、複数のセ
グメント片２にわたって切削予定範囲３が形成される易
切削性トンネルセグメント構造１。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本線洞道坑内から
分岐状にシールド掘進機を発進または到達させる場合に
用いられる新規な易切削性トンネルセグメント構造に関
する。
分岐状にシールド掘進機を発進または到達させる場合に
用いられる新規な易切削性トンネルセグメント構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】本線洞道坑内から分岐する支線洞道を構
築しようとする場合において、従来のシールド発進到達
立坑の坑口で行なわれるような、地盤改良および、本線
洞道部における開孔部壁体の取り壊し作業では、大深度
になるほど施工、安全上のリスクが増大する。とりわ
け、上向きにシールド掘進機を発進させようとする場合
は背面地盤の自立が不利になるため、鏡切り工が非常に
困難かつ危険であった。
築しようとする場合において、従来のシールド発進到達
立坑の坑口で行なわれるような、地盤改良および、本線
洞道部における開孔部壁体の取り壊し作業では、大深度
になるほど施工、安全上のリスクが増大する。とりわ
け、上向きにシールド掘進機を発進させようとする場合
は背面地盤の自立が不利になるため、鏡切り工が非常に
困難かつ危険であった。
【０００３】また、従来技術として、本線洞道を施工す
るトンネル掘進機内に支線洞道を施工する掘進機を内蔵
し、本線洞道坑内からシールド掘進機を発進させる分岐
シールド工法が存在する。しかし、この方法では坑内ス
ペースが制限され、且つ１箇所の枝管施工に限定されて
いた。
るトンネル掘進機内に支線洞道を施工する掘進機を内蔵
し、本線洞道坑内からシールド掘進機を発進させる分岐
シールド工法が存在する。しかし、この方法では坑内ス
ペースが制限され、且つ１箇所の枝管施工に限定されて
いた。
【０００４】ここで、易切削性のセグメントを用いて本
線洞道を構築後、シールド掘進機を本線洞道から直接発
進もしくは本線洞道に直接到達させる場合の先行技術と
して、特許第２７５１６３６号には、切削可能なカーボ
ン、アラミド、ガラス、ビニロン等の短繊維または、こ
れらの長繊維を樹脂に含浸した繊維強化樹脂の筋材をコ
ンクリートの補強材として用いることで、シールド掘進
機の直接発進または直接到達が可能なシールドトンネル
用セグメントの発明が開示されている。しかし、上記特
許公報では、実用化のために不可欠な部分、つまり複数
のセグメントを接合して一体化するための具体的な構造
や手段の提案は一切なされておらず、あくまで基本的概
念に留まるものであった。
線洞道を構築後、シールド掘進機を本線洞道から直接発
進もしくは本線洞道に直接到達させる場合の先行技術と
して、特許第２７５１６３６号には、切削可能なカーボ
ン、アラミド、ガラス、ビニロン等の短繊維または、こ
れらの長繊維を樹脂に含浸した繊維強化樹脂の筋材をコ
ンクリートの補強材として用いることで、シールド掘進
機の直接発進または直接到達が可能なシールドトンネル
用セグメントの発明が開示されている。しかし、上記特
許公報では、実用化のために不可欠な部分、つまり複数
のセグメントを接合して一体化するための具体的な構造
や手段の提案は一切なされておらず、あくまで基本的概
念に留まるものであった。
【０００５】一方、上述の切削可能な繊維補強材を用い
たシールド掘進機の直接発進もしくは直接到達に供する
構造体は、連続地中壁をはじめＳＭＷやケーソン等、種
々の土留壁にすでに広く用いられている。ところが、か
かる用途に予め製作済みのコンクリート製品を適用する
場合には、一般にこれらを所定の間隔で杭材として配列
する形態で使われており、杭間隙には通常、現場打ちの
コンクリートやモルタルを充填して施工されている。つ
まり、予め製作済みの繊維補強材入りコンクリート片同
士が互いに隙間なく接合されて、これらのみにて連続し
てシールド開口面全体を構成する構造には至っていなか
った。そのため、かかる従来技術をそのままで、本線洞
道内からシールド掘進機を発進もしくはこれに到達させ
る場合に適用するのは困難であった。
たシールド掘進機の直接発進もしくは直接到達に供する
構造体は、連続地中壁をはじめＳＭＷやケーソン等、種
々の土留壁にすでに広く用いられている。ところが、か
かる用途に予め製作済みのコンクリート製品を適用する
場合には、一般にこれらを所定の間隔で杭材として配列
する形態で使われており、杭間隙には通常、現場打ちの
コンクリートやモルタルを充填して施工されている。つ
まり、予め製作済みの繊維補強材入りコンクリート片同
士が互いに隙間なく接合されて、これらのみにて連続し
てシールド開口面全体を構成する構造には至っていなか
った。そのため、かかる従来技術をそのままで、本線洞
道内からシールド掘進機を発進もしくはこれに到達させ
る場合に適用するのは困難であった。
【０００６】そのため、易切削性のセグメントを用いて
直接セグメント構造本体を切削することで、本線洞道を
構築後において壁体取り壊し作業を伴わずに、シールド
掘進機を本線洞道から直接発進もしくは本線洞道に直接
到達させるという目的を達成するには、従来の発明のみ
では具体的手段を提供するに至らなかった。特に上向き
にシールド掘進機を発進させようとする場合には、これ
らの従来技術ではその施工が非常に困難であった。
直接セグメント構造本体を切削することで、本線洞道を
構築後において壁体取り壊し作業を伴わずに、シールド
掘進機を本線洞道から直接発進もしくは本線洞道に直接
到達させるという目的を達成するには、従来の発明のみ
では具体的手段を提供するに至らなかった。特に上向き
にシールド掘進機を発進させようとする場合には、これ
らの従来技術ではその施工が非常に困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ここで、トンネルセグ
メント構造に易切削部分を設けて、分岐状にシールド掘
進機を発進または到達させる場合には、以下の解決すべ
き課題が存在した。
メント構造に易切削部分を設けて、分岐状にシールド掘
進機を発進または到達させる場合には、以下の解決すべ
き課題が存在した。
【０００８】＜１．複数のセグメントの接合について＞
一般にシールド施工においては、洞道の壁体を構成する
曲面を円周方向および延長方向に細分化したセグメント
片を、トンネル掘進機の後段で組立てて施工する。そし
て、本線洞道の壁体に支線洞道の発進もしくは到達を目
的とした切削可能な構造体を適用するためには、支線洞
道を掘削するトンネル掘進機の直径より幾分大きい範囲
について、切削可能な構成材料からなるセグメントを配
置する必要がある。
一般にシールド施工においては、洞道の壁体を構成する
曲面を円周方向および延長方向に細分化したセグメント
片を、トンネル掘進機の後段で組立てて施工する。そし
て、本線洞道の壁体に支線洞道の発進もしくは到達を目
的とした切削可能な構造体を適用するためには、支線洞
道を掘削するトンネル掘進機の直径より幾分大きい範囲
について、切削可能な構成材料からなるセグメントを配
置する必要がある。
【０００９】ところが、通常、セグメントの延長方向長
さは標準的に１．０〜１．５ｍ程度の長さであるのに対
し、支線洞道用のトンネル掘進機の外径は一般的に２ｍ
を超えている。したがって、本線洞道に敷設する支線洞
道発進到達用の切削可能セグメントの配置範囲は複数リ
ングにまたがり、セグメントリング間の接合を必ず伴う
構造とならざるを得ない。
さは標準的に１．０〜１．５ｍ程度の長さであるのに対
し、支線洞道用のトンネル掘進機の外径は一般的に２ｍ
を超えている。したがって、本線洞道に敷設する支線洞
道発進到達用の切削可能セグメントの配置範囲は複数リ
ングにまたがり、セグメントリング間の接合を必ず伴う
構造とならざるを得ない。
【００１０】このセグメントリング間の接合部分も、セ
グメント本体と同様にすべてトンネル掘進機で切削可能
な構造としなければならない。しかも、支線洞道が切削
開口されるまでの期間は、永久構造物となる一般部のセ
グメントと同様、本線洞道の壁体として、前後のセグメ
ント同士が間隙なく接合されていなければならないとい
う条件をともに満たす必要がある。また、非切削部分に
ついては、永久構造物としての強度を有する必要があ
る。
グメント本体と同様にすべてトンネル掘進機で切削可能
な構造としなければならない。しかも、支線洞道が切削
開口されるまでの期間は、永久構造物となる一般部のセ
グメントと同様、本線洞道の壁体として、前後のセグメ
ント同士が間隙なく接合されていなければならないとい
う条件をともに満たす必要がある。また、非切削部分に
ついては、永久構造物としての強度を有する必要があ
る。
【００１１】＜２．止水性について＞また、シールド掘
削機の発進時あるいは到達時に背面地山からの地下水浸
入を防ぐためには、シールド掘削機の面板からスキンプ
レートの前段部までが貫入できるエントランス部分を設
ける必要がある。
削機の発進時あるいは到達時に背面地山からの地下水浸
入を防ぐためには、シールド掘削機の面板からスキンプ
レートの前段部までが貫入できるエントランス部分を設
ける必要がある。
【００１２】しかし、このエントランス部分は、本洞の
易切削性セグメント組立施工時の空間的制約から、予め
セグメントに連結しておくことができない。したがっ
て、セグメント組立て施工後に、エントランス部分を接
合できるように、予めセグメント側に接合の基底部とな
る構造を設けることが望ましい。
易切削性セグメント組立施工時の空間的制約から、予め
セグメントに連結しておくことができない。したがっ
て、セグメント組立て施工後に、エントランス部分を接
合できるように、予めセグメント側に接合の基底部とな
る構造を設けることが望ましい。
【００１３】一方、切削可能なセグメントを実用に供し
ようとする際、これがトンネル掘進機で切削される途中
で当該セグメントのコンクリートにクラックがはいる
と、背面地盤の地下水もしくはシールド機チャンバー内
の加圧泥水がこのクラックを経由して本線洞道内に浸入
する恐れがある。したがって、このような事態を防止す
る構造と手段が必要とされる。
ようとする際、これがトンネル掘進機で切削される途中
で当該セグメントのコンクリートにクラックがはいる
と、背面地盤の地下水もしくはシールド機チャンバー内
の加圧泥水がこのクラックを経由して本線洞道内に浸入
する恐れがある。したがって、このような事態を防止す
る構造と手段が必要とされる。
【００１４】本発明は、以上述べた必要条件を満足する
新規な易切削性トンネルセグメント構造とこのセグメン
ト構造を用いた分岐管の施工方法を提供する。
新規な易切削性トンネルセグメント構造とこのセグメン
ト構造を用いた分岐管の施工方法を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】（１）第１の発明は、ト
ンネル延長方向に相互に連結された複数のセグメント片
にわたって切削予定範囲３が形成されるトンネルセグメ
ント構造の一片であって、少なくとも切削予定範囲３が
易切削性の補強材６を配筋したコンクリート７からな
り、かつ少なくとも切削予定範囲３における延長方向の
継手には易切削性の連結構造が用いられてなる易切削性
トンネルセグメント片２である。 （２）第２の発明は、第１の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、一端に雄ねじを切った連結体１
８を一方のセグメントの雌ねじ部１９に螺合した易切削
性の連結雄部２０と、他方のセグメント側にある易切削
性の連結雌部２１とから連結構造が構成されるものであ
る。 （３）第３の発明は、第１または第２の発明の易切削性
トンネルセグメント片２について、セグメント内周面の
切削予定範囲３と非切削範囲５との境界に、エントラン
ス本体を固定可能な埋め込み鋼板２２が前記セグメント
内周面に露出するように突設したものである。 （４）第４の発明は、第１から第３の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、コンクリート７に鋼
製、樹脂製、繊維強化樹脂製の少なくとも１種以上から
なる繊維補強材を混練添加したものである。 （５）第５の発明は、第１から第４の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、非切削範囲５に鋼製の
主桁８、継手板９およびスキンプレート１０を設けたも
のである。 （６）第６の発明は、第５の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、補強材６とセグメント周方向端
部の継手板９とが、補強材６と継手板９に固定された連
結鉄筋１５ａとの重ね継ぎ手構造により連結されるもの
である。 （７）第７の発明は、第５の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、補強材６とセグメント周方向端
部の継手板９とが、継手板９に設けられた鞘管状治具１
６を介して連結されるものである。 （８）第８の発明は、第１から第７の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、切削予定範囲３に位置
する把持装置が易切削性材で形成されているものであ
る。 （９）第９の発明は、第１から第８の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２をトンネル延長方向に複数連結し
て構成された易切削性トンネルセグメント構造１であ
る。 （１０）第１０の発明は、隣接するセグメント片２にお
ける埋め込み鋼板２２の露出部相互が溶接連結され、か
つ埋め込み鋼板２２の露出部にエントランス本体が溶接
固定されてなる第３から第８の発明の易切削性トンネル
セグメント片２を用いた易切削性トンネルセグメント構
造１である。 （１１）請求項１１の発明は、第９または第１０の発明
の易切削性トンネルセグメント構造１をトンネル掘進機
３２の発進用もしくは到達用の坑口に用いた支線洞道の
施工方法である。
ンネル延長方向に相互に連結された複数のセグメント片
にわたって切削予定範囲３が形成されるトンネルセグメ
ント構造の一片であって、少なくとも切削予定範囲３が
易切削性の補強材６を配筋したコンクリート７からな
り、かつ少なくとも切削予定範囲３における延長方向の
継手には易切削性の連結構造が用いられてなる易切削性
トンネルセグメント片２である。 （２）第２の発明は、第１の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、一端に雄ねじを切った連結体１
８を一方のセグメントの雌ねじ部１９に螺合した易切削
性の連結雄部２０と、他方のセグメント側にある易切削
性の連結雌部２１とから連結構造が構成されるものであ
る。 （３）第３の発明は、第１または第２の発明の易切削性
トンネルセグメント片２について、セグメント内周面の
切削予定範囲３と非切削範囲５との境界に、エントラン
ス本体を固定可能な埋め込み鋼板２２が前記セグメント
内周面に露出するように突設したものである。 （４）第４の発明は、第１から第３の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、コンクリート７に鋼
製、樹脂製、繊維強化樹脂製の少なくとも１種以上から
なる繊維補強材を混練添加したものである。 （５）第５の発明は、第１から第４の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、非切削範囲５に鋼製の
主桁８、継手板９およびスキンプレート１０を設けたも
のである。 （６）第６の発明は、第５の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、補強材６とセグメント周方向端
部の継手板９とが、補強材６と継手板９に固定された連
結鉄筋１５ａとの重ね継ぎ手構造により連結されるもの
である。 （７）第７の発明は、第５の発明の易切削性トンネルセ
グメント片２について、補強材６とセグメント周方向端
部の継手板９とが、継手板９に設けられた鞘管状治具１
６を介して連結されるものである。 （８）第８の発明は、第１から第７の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２について、切削予定範囲３に位置
する把持装置が易切削性材で形成されているものであ
る。 （９）第９の発明は、第１から第８の発明の易切削性ト
ンネルセグメント片２をトンネル延長方向に複数連結し
て構成された易切削性トンネルセグメント構造１であ
る。 （１０）第１０の発明は、隣接するセグメント片２にお
ける埋め込み鋼板２２の露出部相互が溶接連結され、か
つ埋め込み鋼板２２の露出部にエントランス本体が溶接
固定されてなる第３から第８の発明の易切削性トンネル
セグメント片２を用いた易切削性トンネルセグメント構
造１である。 （１１）請求項１１の発明は、第９または第１０の発明
の易切削性トンネルセグメント構造１をトンネル掘進機
３２の発進用もしくは到達用の坑口に用いた支線洞道の
施工方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は易切削性トンネルセグメン
ト片２が複数連結されて構成された易切削性トンネルセ
グメント構造１を示した図であり、図２は易切削性セグ
メント片２同士の接合関係を示す図である。本発明の易
切削性トンネルセグメント構造１は、複数の易切削性ト
ンネルセグメント片２（以下、セグメント片という）を
トンネル延長方向に相互連結して構成されており、易切
削性トンネルセグメント構造１の切削予定範囲３（支線
洞道掘削用のシールド掘削機３２により掘削される範
囲）は複数のセグメント片２に跨っている。そして、切
削予定範囲３の周囲には鋼製のエントランス固定部４が
環状に形成され、シールド掘削機のエントランス部分３
２ａを溶接固定できるようになっている。
ト片２が複数連結されて構成された易切削性トンネルセ
グメント構造１を示した図であり、図２は易切削性セグ
メント片２同士の接合関係を示す図である。本発明の易
切削性トンネルセグメント構造１は、複数の易切削性ト
ンネルセグメント片２（以下、セグメント片という）を
トンネル延長方向に相互連結して構成されており、易切
削性トンネルセグメント構造１の切削予定範囲３（支線
洞道掘削用のシールド掘削機３２により掘削される範
囲）は複数のセグメント片２に跨っている。そして、切
削予定範囲３の周囲には鋼製のエントランス固定部４が
環状に形成され、シールド掘削機のエントランス部分３
２ａを溶接固定できるようになっている。
【００１７】ここで、図３は易切削性トンネルセグメン
ト構造１を構成するセグメント片２の一部断面斜視図で
ある。また、図４はセグメント片２の補強筋６の配置状
態を示す平面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図であ
る。本発明のセグメント片２は、易切削性の補強筋６を
内部に有するコンクリート構造体である。セグメント片
２の切削予定範囲３は、易切削性の補強筋６を内部に有
するコンクリート７がそのまま露出しているが、セグメ
ント片２の非切削範囲５の表面は、鋼製主桁８、鋼製継
手板９および鋼製スキンプレート１０によりその外周面
が箱状に溶接被覆されている。
ト構造１を構成するセグメント片２の一部断面斜視図で
ある。また、図４はセグメント片２の補強筋６の配置状
態を示す平面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図であ
る。本発明のセグメント片２は、易切削性の補強筋６を
内部に有するコンクリート構造体である。セグメント片
２の切削予定範囲３は、易切削性の補強筋６を内部に有
するコンクリート７がそのまま露出しているが、セグメ
ント片２の非切削範囲５の表面は、鋼製主桁８、鋼製継
手板９および鋼製スキンプレート１０によりその外周面
が箱状に溶接被覆されている。
【００１８】セグメント片２内部の補強筋６は、セグメ
ント縦方向（トンネル周方向）に沿って配置される湾曲
棒状の上弦筋１１および下弦筋１２と、セグメントセグ
メント横方向（トンネル延長方向）に沿って配置され、
かつ上弦筋１１および下弦筋１２と直交するスターラッ
プ１３によって構成されている。これらの補強筋６（上
弦筋１１、下弦筋１２およびスターラップ１３）は、シ
ールド掘進機３２により切削されるため、ガラス、炭
素、アラミドに代表される繊維で強化されたプラスティ
ック（一般にＦＲＰと称されており、以下ＦＲＰと記
す）、特に好ましくはＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）な
どの易切削材で形成されている。
ント縦方向（トンネル周方向）に沿って配置される湾曲
棒状の上弦筋１１および下弦筋１２と、セグメントセグ
メント横方向（トンネル延長方向）に沿って配置され、
かつ上弦筋１１および下弦筋１２と直交するスターラッ
プ１３によって構成されている。これらの補強筋６（上
弦筋１１、下弦筋１２およびスターラップ１３）は、シ
ールド掘進機３２により切削されるため、ガラス、炭
素、アラミドに代表される繊維で強化されたプラスティ
ック（一般にＦＲＰと称されており、以下ＦＲＰと記
す）、特に好ましくはＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）な
どの易切削材で形成されている。
【００１９】図６、図７、図８はセグメント周方向端部
における上弦筋１１および下弦筋１２と鋼製継手板９と
の定着構造の一例を示した図である。鋼製継手板９に
は、周方向に隣接するセグメントと連結するための連結
孔９ａが複数開孔され、連結孔９ａを裏打ちするように
鞘管体１４が鋼製継手板９のセグメント内部側に固定さ
れている。また、鋼製継手板９のセグメント内部側に
は、鋼製継手板９に直交する補強鋼板片１５が上下並列
して複数溶接されており、これらの補強鋼板片１５には
連結鉄筋１５ａがトンネル周方向に向けて溶接固定され
ている。上弦筋１１および下弦筋１２と連結鉄筋１５ａ
とは重ね継手１５ｂで連結されており、セグメント内の
補強筋と外部構造との間の応力伝達が十分に行われるよ
うになっている。
における上弦筋１１および下弦筋１２と鋼製継手板９と
の定着構造の一例を示した図である。鋼製継手板９に
は、周方向に隣接するセグメントと連結するための連結
孔９ａが複数開孔され、連結孔９ａを裏打ちするように
鞘管体１４が鋼製継手板９のセグメント内部側に固定さ
れている。また、鋼製継手板９のセグメント内部側に
は、鋼製継手板９に直交する補強鋼板片１５が上下並列
して複数溶接されており、これらの補強鋼板片１５には
連結鉄筋１５ａがトンネル周方向に向けて溶接固定され
ている。上弦筋１１および下弦筋１２と連結鉄筋１５ａ
とは重ね継手１５ｂで連結されており、セグメント内の
補強筋と外部構造との間の応力伝達が十分に行われるよ
うになっている。
【００２０】また、図９は、セグメント周方向端部にお
ける上弦筋１１および下弦筋１２と鋼製継手板９との定
着構造の他の例を示した図である。図９の例では、上弦
筋１１および下弦筋１２の端部はボルト付鞘管状治具１
６に挿入され、ボルト付鞘管状治具のボルト１６ａによ
り、鋼製継手板９と隣接セグメント１７のボルトボック
ス１７ａとが連結されている。この場合も、ボルト付鞘
管状治具１６によって上弦筋１１および下弦筋１２がセ
グメント端部の箱状の鋼殻部分と連結されており、セグ
メント内の補強筋と外部構造との間の応力伝達が十分に
行われる。しかも、この場合は定着長を極小化でき、か
つ施工性にも優れている。
ける上弦筋１１および下弦筋１２と鋼製継手板９との定
着構造の他の例を示した図である。図９の例では、上弦
筋１１および下弦筋１２の端部はボルト付鞘管状治具１
６に挿入され、ボルト付鞘管状治具のボルト１６ａによ
り、鋼製継手板９と隣接セグメント１７のボルトボック
ス１７ａとが連結されている。この場合も、ボルト付鞘
管状治具１６によって上弦筋１１および下弦筋１２がセ
グメント端部の箱状の鋼殻部分と連結されており、セグ
メント内の補強筋と外部構造との間の応力伝達が十分に
行われる。しかも、この場合は定着長を極小化でき、か
つ施工性にも優れている。
【００２１】また本発明では複数のセグメント片２に切
削予定範囲３が跨っているため、切削予定範囲３内にも
セグメント片相互の連結構造が設けられるが、切削予定
範囲３に鋼製等の連結構造を配置すると切削性の低下や
場合によっては切削作業に支障をきたすことになる。し
たがって、切削予定範囲３におけるトンネル延長方向継
手は易切削性の連結構造とする必要がある。
削予定範囲３が跨っているため、切削予定範囲３内にも
セグメント片相互の連結構造が設けられるが、切削予定
範囲３に鋼製等の連結構造を配置すると切削性の低下や
場合によっては切削作業に支障をきたすことになる。し
たがって、切削予定範囲３におけるトンネル延長方向継
手は易切削性の連結構造とする必要がある。
【００２２】図１０は、易切削性の連結構造の一例とし
て、一端に雄ねじを切ったＦＲＰ製の棒状接続体１８を
用いた構造を示した図である。一方のセグメント片端部
には、内部に雌ねじを切ったＦＲＰ製の鞘管体１９を埋
設し、この鞘管体１９に棒状接続体１８を螺合すること
で連結雄部２０が構成される。他方のセグメント片端部
には、連結雄部２０に対応する位置に棒状接続体１９の
外径より若干大きい内径の連結雌部２１が設けられてお
り、連結雌部２１に連結雄部２０を嵌合させることでセ
グメント片同士を容易に接合可能なようになっている。
また、連結雄部２０と連結雌部２１との間隙には、硬化
性グラウトを充填して結合するのが好ましい。この方法
は特にセグメント厚さが薄い場合に効用が大きい。
て、一端に雄ねじを切ったＦＲＰ製の棒状接続体１８を
用いた構造を示した図である。一方のセグメント片端部
には、内部に雌ねじを切ったＦＲＰ製の鞘管体１９を埋
設し、この鞘管体１９に棒状接続体１８を螺合すること
で連結雄部２０が構成される。他方のセグメント片端部
には、連結雄部２０に対応する位置に棒状接続体１９の
外径より若干大きい内径の連結雌部２１が設けられてお
り、連結雌部２１に連結雄部２０を嵌合させることでセ
グメント片同士を容易に接合可能なようになっている。
また、連結雄部２０と連結雌部２１との間隙には、硬化
性グラウトを充填して結合するのが好ましい。この方法
は特にセグメント厚さが薄い場合に効用が大きい。
【００２３】もっとも、図１０の連結構造はあくまで例
示であり、易切削性の連結構造の他の例として、例えば
ボルトボックスをＦＲＰで構成し、ＦＲＰボルト・ナッ
トを用いてセグメント片を緊結するようにしてもよい
（図示を省略する）。
示であり、易切削性の連結構造の他の例として、例えば
ボルトボックスをＦＲＰで構成し、ＦＲＰボルト・ナッ
トを用いてセグメント片を緊結するようにしてもよい
（図示を省略する）。
【００２４】セグメント片２に用いられるコンクリート
７は、切削を容易にするため粗骨材を石灰石もしくは軽
量骨材とするのが望ましい。またセグメント片２のコン
クリート７に、鋼製、樹脂製、ガラス製、ＦＲＰ製の少
なくとも１種以上からなる繊維補強材を混練添加する
と、コンクリートの切削性を損なわずに曲げ強度の増大
とコンクリート切削塊の小片化を実現することができる
ため好ましい。
７は、切削を容易にするため粗骨材を石灰石もしくは軽
量骨材とするのが望ましい。またセグメント片２のコン
クリート７に、鋼製、樹脂製、ガラス製、ＦＲＰ製の少
なくとも１種以上からなる繊維補強材を混練添加する
と、コンクリートの切削性を損なわずに曲げ強度の増大
とコンクリート切削塊の小片化を実現することができる
ため好ましい。
【００２５】また、セグメント片２の内周面における切
削予定範囲３と非切削範囲５との境界には、シールド掘
進機３２の外周に沿った形状の埋め込み鋼板２２がセグ
メント片２の内周面表面に若干突出した状態で配置され
ている。この埋め込み鋼板２２は、セグメント片２の非
切削範囲５を箱状被覆している鋼製スキンプレート１０
などと溶接により一体化されている。
削予定範囲３と非切削範囲５との境界には、シールド掘
進機３２の外周に沿った形状の埋め込み鋼板２２がセグ
メント片２の内周面表面に若干突出した状態で配置され
ている。この埋め込み鋼板２２は、セグメント片２の非
切削範囲５を箱状被覆している鋼製スキンプレート１０
などと溶接により一体化されている。
【００２６】なお、易切削性トンネルセグメント構造１
を構成する際には、隣接するセグメント片２の埋め込み
鋼板２２の突出部同士が溶接連結され、さらにその上か
ら鋼製のエントランス本体が溶接されることで、シール
ド掘削機のエントランス部分３２ａを全溶接するための
エントランス固定部４が形成されるようになっている。
を構成する際には、隣接するセグメント片２の埋め込み
鋼板２２の突出部同士が溶接連結され、さらにその上か
ら鋼製のエントランス本体が溶接されることで、シール
ド掘削機のエントランス部分３２ａを全溶接するための
エントランス固定部４が形成されるようになっている。
【００２７】この埋め込み鋼板２２は、コンクリート内
への埋め込み量が深すぎる場合、切削予定範囲３と非切
削範囲５とでセグメント内部のコンクリート７が分断さ
れることになり好ましくない。したがって、埋め込み鋼
板２２とコンクリート７との定着については、埋め込み
鋼板２２のコンクリート７への埋め込み量を浅くする代
わりに、埋め込み鋼板２２にアンカー鉄筋２３の一端を
溶接し、アンカー鉄筋２３の他端を非切削範囲５のコン
クリート７内に深く挿入した構造とするのが好ましい
［図５参照］。
への埋め込み量が深すぎる場合、切削予定範囲３と非切
削範囲５とでセグメント内部のコンクリート７が分断さ
れることになり好ましくない。したがって、埋め込み鋼
板２２とコンクリート７との定着については、埋め込み
鋼板２２のコンクリート７への埋め込み量を浅くする代
わりに、埋め込み鋼板２２にアンカー鉄筋２３の一端を
溶接し、アンカー鉄筋２３の他端を非切削範囲５のコン
クリート７内に深く挿入した構造とするのが好ましい
［図５参照］。
【００２８】なお従来のセグメント片２の把持装置とし
ては、ねじ加工を施した鋼管や鋳鉄製の金物をセグメン
ト片２に埋設しておき、セグメント片をシールド掘進機
のエレクターにより吊り上げ、所定の位置に移動させて
組立てていた。しかし、連結構造の場合と同様に、切削
予定範囲３に鋼製の把持装置等を配置すると切削性の低
下や場合によっては切削作業に支障をきたすことにな
る。そのため、把持装置が切削予定範囲３に位置する場
合には、把持装置をＦＲＰ等の易切削材で形成し、セグ
メント片２の吊り上げ時の安全性を確保するのが好まし
い（図示を省略する）。
ては、ねじ加工を施した鋼管や鋳鉄製の金物をセグメン
ト片２に埋設しておき、セグメント片をシールド掘進機
のエレクターにより吊り上げ、所定の位置に移動させて
組立てていた。しかし、連結構造の場合と同様に、切削
予定範囲３に鋼製の把持装置等を配置すると切削性の低
下や場合によっては切削作業に支障をきたすことにな
る。そのため、把持装置が切削予定範囲３に位置する場
合には、把持装置をＦＲＰ等の易切削材で形成し、セグ
メント片２の吊り上げ時の安全性を確保するのが好まし
い（図示を省略する）。
【００２９】以上のように構成される本発明のセグメン
ト片２は、内部の補強筋６がＣＦＲＰなどの易切削材で
形成されており、かつ切削予定範囲３における各セグメ
ント間の連結部材等も易切削材で形成されている。すな
わち、セグメント片の切削予定範囲３は、シールド掘削
機での易掘削性と構造物としての強度とを兼ね備えてい
る。
ト片２は、内部の補強筋６がＣＦＲＰなどの易切削材で
形成されており、かつ切削予定範囲３における各セグメ
ント間の連結部材等も易切削材で形成されている。すな
わち、セグメント片の切削予定範囲３は、シールド掘削
機での易掘削性と構造物としての強度とを兼ね備えてい
る。
【００３０】一方、セグメント片の非切削範囲５では、
切削予定範囲２と同様のコンクリート構造が鋼材により
箱状に包囲被覆されており、地山面、洞道内面、セグメ
ント継手面のいずれにもコンクリート７が露出しない状
態となっている。さらに、エントランス固定部４もセグ
メント片の非切削範囲５を箱状被覆している鋼材と溶接
で一体化されている。すなわち、シールド掘削機により
支線洞道を掘削する際には、加圧水が洞道内面に漏出し
ないようになっている。なお、この箱状被覆した鋼材部
には、当該セグメントのトンネル延長方向の継手を止水
するための溶接が施される。また、非切削範囲５には、
鋼製主桁８、スキンプレート１０を設置しているため、
支線洞道掘削後においても、支線洞道施工箇所以外のセ
グメントと同等の強度を有する。
切削予定範囲２と同様のコンクリート構造が鋼材により
箱状に包囲被覆されており、地山面、洞道内面、セグメ
ント継手面のいずれにもコンクリート７が露出しない状
態となっている。さらに、エントランス固定部４もセグ
メント片の非切削範囲５を箱状被覆している鋼材と溶接
で一体化されている。すなわち、シールド掘削機により
支線洞道を掘削する際には、加圧水が洞道内面に漏出し
ないようになっている。なお、この箱状被覆した鋼材部
には、当該セグメントのトンネル延長方向の継手を止水
するための溶接が施される。また、非切削範囲５には、
鋼製主桁８、スキンプレート１０を設置しているため、
支線洞道掘削後においても、支線洞道施工箇所以外のセ
グメントと同等の強度を有する。
【００３１】次に、図１１から図１４を参照しつつ、本
発明の易切削性トンネルセグメント構造を用いた支線洞
道の施工方法例を順を追って説明する。本実施形態では
上向きにシールド掘進機３２を発進させるが、これは従
来技術では施工が非常に困難なものである。なお、マシ
ンの分割、エントランス取り付けの時期は現場により異
なるので、本文の内容はあくまで一例である。
発明の易切削性トンネルセグメント構造を用いた支線洞
道の施工方法例を順を追って説明する。本実施形態では
上向きにシールド掘進機３２を発進させるが、これは従
来技術では施工が非常に困難なものである。なお、マシ
ンの分割、エントランス取り付けの時期は現場により異
なるので、本文の内容はあくまで一例である。
【００３２】（Ａ）本発明の易切削性トンネルセグメン
ト構造を支線洞道の施工箇所（本実施形態では上側）に
配置して、本線洞道のトンネルセグメント３０を形成す
る。易切削性トンネルセグメント構造を構成する際に
は、隣接する易切削トンネルセグメント片の埋め込み鋼
板の突出部同士を溶接し、さらにエントランス本体を溶
接することでエントランス固定部４を形成する。その他
の点については通常のセグメントと同様に組立てること
ができる。また、支線洞道の施工箇所以外の本線洞道の
セグメントには、通常のセグメント（鋼製セグメントま
たはダクタイルもしくはＲＣセグメント、もしくは合成
セグメント）を使用する。そして、本線洞道内の支線洞
道の施工箇所に反力受け架台３１を設置し、その上にシ
ールド掘進機３２の前胴部を据え付ける［図１１参
照］。
ト構造を支線洞道の施工箇所（本実施形態では上側）に
配置して、本線洞道のトンネルセグメント３０を形成す
る。易切削性トンネルセグメント構造を構成する際に
は、隣接する易切削トンネルセグメント片の埋め込み鋼
板の突出部同士を溶接し、さらにエントランス本体を溶
接することでエントランス固定部４を形成する。その他
の点については通常のセグメントと同様に組立てること
ができる。また、支線洞道の施工箇所以外の本線洞道の
セグメントには、通常のセグメント（鋼製セグメントま
たはダクタイルもしくはＲＣセグメント、もしくは合成
セグメント）を使用する。そして、本線洞道内の支線洞
道の施工箇所に反力受け架台３１を設置し、その上にシ
ールド掘進機３２の前胴部を据え付ける［図１１参
照］。
【００３３】（Ｂ）次にシールド掘進機３２の前胴部を
ジャッキアップして、シールド掘進機３２の中胴部を組
み立てて、シールドジャッキ３３を正規の位置に付け替
える［図１２参照］。
ジャッキアップして、シールド掘進機３２の中胴部を組
み立てて、シールドジャッキ３３を正規の位置に付け替
える［図１２参照］。
【００３４】（Ｃ）そして、シールド掘進機のエントラ
ンス部分３２ａと易切削性トンネルセグメント構造のエ
ントランス固定部４を溶接固定した後、シールドジャッ
キ３３のジャッキアップを行い、易切削性トンネルセグ
メント構造の切削予定範囲３を切削する［図１３参
照］。
ンス部分３２ａと易切削性トンネルセグメント構造のエ
ントランス固定部４を溶接固定した後、シールドジャッ
キ３３のジャッキアップを行い、易切削性トンネルセグ
メント構造の切削予定範囲３を切削する［図１３参
照］。
【００３５】（Ｄ）さらに、シールド掘進機３２で土砂
３４を掘進して仮セグメント３５をシールドジャッキ３
３の下に構築する。そして、テールシール３２ｂを仮セ
グメント３５の外側に取り付けてシールド掘進機３２の
設置が完了する［図１４参照］。
３４を掘進して仮セグメント３５をシールドジャッキ３
３の下に構築する。そして、テールシール３２ｂを仮セ
グメント３５の外側に取り付けてシールド掘進機３２の
設置が完了する［図１４参照］。
【００３６】以上のようにして本発明の支線洞道の施工
方法を説明してきたが、本発明は実施形態の上向きの場
合に限定されるものではない。すなわち、本発明の易切
削性トンネルセグメント構造を用いて支線洞道の施工を
する場合は、すべて本発明の技術的範囲に含まれる。
方法を説明してきたが、本発明は実施形態の上向きの場
合に限定されるものではない。すなわち、本発明の易切
削性トンネルセグメント構造を用いて支線洞道の施工を
する場合は、すべて本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の易切削性トンネルセグメント構
造を使用したシールドまたは推進工法の発進・到達方法
は、坑内でのセグメント取り壊しや補助工法を必要とし
ないため安全性が高く、かつ工期短縮が可能となる。特
に大深度になるほど、施工の確実性、工費の面でもメリ
ットが大きくなる。さらに、上向きシールドトンネルの
施工においては、その効果はより顕著である。
造を使用したシールドまたは推進工法の発進・到達方法
は、坑内でのセグメント取り壊しや補助工法を必要とし
ないため安全性が高く、かつ工期短縮が可能となる。特
に大深度になるほど、施工の確実性、工費の面でもメリ
ットが大きくなる。さらに、上向きシールドトンネルの
施工においては、その効果はより顕著である。
【００３８】また、既設のシールドトンネルより発進す
るシールドまたは推進工法で枝管や立坑を構築する場
合、本発明の易切削性トンネルセグメント構造を事前に
設置することにより、複数箇所での施工が可能となる点
でも有利である。
るシールドまたは推進工法で枝管や立坑を構築する場
合、本発明の易切削性トンネルセグメント構造を事前に
設置することにより、複数箇所での施工が可能となる点
でも有利である。
【図１】易切削性トンネルセグメント片が複数連結され
て構成された易切削性トンネルセグメント構造を示した
図である。
て構成された易切削性トンネルセグメント構造を示した
図である。
【図２】易切削性セグメント片同士の接合関係を示す図
である。
である。
【図３】易切削性トンネルセグメント構造を構成する易
切削性セグメント片の一部断面斜視図である。
切削性セグメント片の一部断面斜視図である。
【図４】切削性セグメント片における補強筋の配置状態
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】セグメント周方向端部における上弦筋および下
弦筋と鋼製継手板との定着構造の一例を示した図であ
る。
弦筋と鋼製継手板との定着構造の一例を示した図であ
る。
【図７】図６のセグメント周方向断面図である。
【図８】図６のセグメント平面図である。
【図９】セグメント周方向端部における上弦筋および下
弦筋と鋼製継手板との定着構造の他の例を示した図であ
る。
弦筋と鋼製継手板との定着構造の他の例を示した図であ
る。
【図１０】セグメント延長方向における易切削性の連結
構造の一例を示した図である。
構造の一例を示した図である。
【図１１】本発明の易切削性トンネルセグメント構造を
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
【図１２】本発明の易切削性トンネルセグメント構造を
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
【図１３】本発明の易切削性トンネルセグメント構造を
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
【図１４】本発明の易切削性トンネルセグメント構造を
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
用いた支線洞道の施工方法を示した図である。
１ 易切削性トンネルセグメント構造
２ 易切削性トンネルセグメント片（セグメント片）
３ 切削予定範囲
４ エントランス固定部
５ 非切削範囲
６ 補強筋
７ コンクリート
８ 鋼製主桁
９ 鋼製継手板
９ａ 連結孔
１０ 鋼製スキンプレート
１１ 上弦筋
１２ 下弦筋
１３ スターラップ
１４ 鞘管体
１５ 補強鋼板片
１５ａ 連結鉄筋
１５ｂ 継手部分
１６ ボルト付鞘管状冶具
１６ａ ボルト
１７ 隣接セグメント
１７ａ ボルトボックス
１７ｂ ナット
１８ 棒状接続体
１９ 鞘管体
２０ 連結雄部
２１ 連結雌部
２２ 埋め込み鋼板
２３ アンカー鉄筋
３０ トンネルセグメント（本線洞道）
３１ 反力受け架台
３２ シールド掘進機
３２ａ エントランス部分
３２ｂ テールシール
３３ シールドジャッキ
３４ 土砂
３５ 仮セグメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 那珂 亮一
東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本
製鐵株式会社内
(72)発明者 吉住 俊彦
東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本
製鐵株式会社内
(72)発明者 中田 愼一
東京都新宿区西新宿１−25−１ 大成建設
株式会社内
(72)発明者 近藤 文夫
東京都新宿区西新宿１−25−１ 大成建設
株式会社内
(72)発明者 佐藤 誠一
東京都新宿区西新宿１−25−１ 大成建設
株式会社内
(72)発明者 石田 修
東京都新宿区西新宿１−25−１ 大成建設
株式会社内
(72)発明者 藤野 豊
東京都港区芝４−２−３ ジオスター株式
会社内
(72)発明者 千葉 司
東京都港区芝４−２−３ ジオスター株式
会社内
Ｆターム(参考） 2D054 AA03 AC02 EA07 EA09
2D055 BA01 BB01 CA01 KB04 KB11
KB13
Claims (11)
- 【請求項１】 トンネル延長方向に相互に連結された複
数のセグメント片にわたって切削予定範囲が形成される
トンネルセグメント構造の一片であって、少なくとも切
削予定範囲が易切削性の補強材を配筋したコンクリート
からなり、かつ少なくとも切削予定範囲における延長方
向の継手には易切削性の連結構造が用いられてなる易切
削性トンネルセグメント片。 - 【請求項２】 一端に雄ねじを切った連結体を一方のセ
グメントの雌ねじ部に螺合した易切削性の連結雄部と、
他方のセグメント側にある易切削性の連結雌部とから連
結構造が構成される請求項１に記載の易切削性トンネル
セグメント片。 - 【請求項３】 セグメント内周面の切削予定範囲と非切
削範囲との境界に、エントランス本体を固定可能な埋め
込み鋼板が前記セグメント内周面に露出するように突設
されてなる請求項１または請求項２に記載の易切削性ト
ンネルセグメント片。 - 【請求項４】 コンクリートに鋼製、樹脂製、繊維強化
樹脂製の少なくとも１種以上からなる繊維補強材を混練
添加してなる請求項１から請求項３のいずれか１項に記
載の易切削性トンネルセグメント片。 - 【請求項５】 非切削範囲に鋼製の主桁、継手板および
スキンプレートを設けてなる請求項１から請求項４のい
ずれか１項に記載の易切削性トンネルセグメント片。 - 【請求項６】 補強材とセグメント周方向端部の継手板
とが、前記補強材と前記継手板に固定された連結鉄筋と
の重ね継ぎ手構造により連結されてなる請求項５に記載
の易切削性トンネルセグメント片。 - 【請求項７】 補強材とセグメント周方向端部の継手板
とが、前記継手板に設けられた鞘管状治具を介して連結
してなる請求項５に記載の易切削性トンネルセグメント
片。 - 【請求項８】 切削予定範囲に位置する把持装置が易切
削性材で形成されてなる請求項１から請求項７に記載の
易切削性トンネルセグメント片。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれか１項に
記載の易切削性トンネルセグメント片をトンネル延長方
向に複数連結して構成された易切削性トンネルセグメン
ト構造。 - 【請求項１０】 隣接するセグメント片における埋め込
み鋼板の露出部相互が溶接連結され、かつ前記埋め込み
鋼板の露出部にエントランス本体が溶接固定されてなる
請求項３から請求項８のいずれか１項に記載のセグメン
ト片を用いた易切削性トンネルセグメント構造。 - 【請求項１１】 請求項９または請求項１０に記載の易
切削性トンネルセグメント構造をトンネル掘進機の発進
用もしくは到達用の坑口に用いた支線洞道の施工方法。
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