JP2004092075A - 開削トンネルの構造と構築方法 - Google Patents

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稲岡俊助
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Abstract

【課題】従来よりも短い工期で良好な品質の開削トンネルを構築することができる開削トンネルの構造と構築方法を提供することを目的とする。
【解決手段】プレキャストコンクリートで製造した擁壁ユニット1と、仕切り壁ユニット2と、リブ付き頂版ユニット3とによって構成する。道路縦断方向の仕切り壁ユニット2間は水平方向のPC鋼材で緊張して、多径間ラーメンとして構成する。道路横断方向のリブ付き頂版ユニット3間は、PC鋼材を緊張して連続桁として構成する。連続桁リブ付き頂版ユニット3の両端と、擁壁ユニット1とは鉛直方向のPC鋼材で緊張してラーメン構造として構成する。リブ付き頂版ユニット3の上には負の曲げモーメントに抵抗する部分を上側に厚くした床版コンクリート5を一体で打設して合成桁として構成する。
【選択図】    図6

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開削トンネルの構造と構築方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一度地盤を開削し、開削部分に場所打ちコンクリートでトンネルを構築し、その後にコンクリートのトンネルを埋め戻して行う、開削トンネルの構築方法が知られている。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】
そのような従来の現場打ちコンクリートで構築するトンネルは、現場でコンクリートが硬化するまで次の作業に着手することができず、工期が長くなるという問題があった。
またコンクリート型枠の支持のために支保工が必要であり、この支保工が工事用車両の交通の障害となり、工期に影響を与えるという問題があった。
【0004】
【本発明の目的】
本発明はそのような従来の問題を解決するためになされたもので、従来よりも短い工期で良好な品質の開削トンネルを構築することができる開削トンネルの構造と構築方法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】
上記のような目的を達成するために、本発明の開削トンネルの構造は、開削トンネルの両側に、道路縦断方向に並べて配置した擁壁ユニットと、擁壁ユニットの間に、道路縦断方向に並べて配置した仕切り壁ユニットと、擁壁ユニットと、仕切り壁ユニットの上部に、道路横断方向に架設したリブ付き頂版ユニットとによって構成する開削トンネルであって、各ユニットはプレキャストコンクリートで製造し、隣接する仕切り壁ユニット間は水平方向でかつ道路縦断方向に配置したPC鋼材で緊張して道路縦断方向の多径間ラーメンとして構成し、擁壁ユニットと仕切り壁ユニットの上部に架設したリブ付き頂版ユニット間は、道路横断方向に配置したPC鋼材で緊張して、道路横断方向の連続桁として構成し、連続桁として構成したリブ付き頂版ユニットの端と、擁壁ユニットとは、鉛直方向に配置したPC鋼材で緊張して道路横断方向のラーメン構造として構成し、リブ付き頂版ユニットの上には、負の曲げモーメントに抵抗する部分を上側に厚くした床版コンクリートを一体で打設して合成桁として構成した、開削トンネルの構造。を特徴としたものである。
【0006】
また本発明の開削トンネルの構築方法は、開削トンネルの両側に、擁壁ユニットを道路縦断方向に並べて配置し、擁壁ユニットの間に、仕切り壁ユニットを道路縦断方向に並べて配置し、擁壁ユニットと、仕切り壁ユニットの上部に、道路横断方向にリブ付き頂版ユニットを架設して構築する開削トンネルの構築方法であって、各ユニットはプレキャストコンクリートで製造し、
隣接する仕切り壁ユニット間は水平方向でかつ道路縦断方向に配置したPC鋼材で緊張し、擁壁ユニットと仕切り壁ユニットの上部に架設したリブ付き頂版ユニット間は、道路横断方向に配置したPC鋼材で緊張し、連続桁として構成したリブ付き頂版ユニットの端と、擁壁ユニットとは、鉛直方向に配置したPC鋼材で緊張し、リブ付き頂版ユニットの上には、負の曲げモーメントに抵抗する部分を上側に厚くした床版コンクリートを一体で打設して合成桁を構築して行う、開削トンネルの構築方法を特徴としたものである。
【0007】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明の開削トンネルの構造と構築方法の実施例について説明する。
【0008】
<イ>全体の構造。(図6)
本発明の開削トンネルは、両側の擁壁、中間の仕切り壁、および天井部のリブ付き頂版によって構成した開削トンネルであるり、トンネルの下には道路6、鉄道などを通す構造である。
そして、擁壁、仕切り壁、リブ付き頂版ともに複数のユニットに分割し、各ユニットは工場生産したコンクリートブロックで構成する。
【0009】
<ロ>擁壁ユニット。(図1)
擁壁ユニット1は、鉄筋コンクリート製の縦長の製品であり、ポストテンション方式のRC構造として工場生産する。
各擁壁ユニット1は背面の土圧を受ける壁板部11と、壁板部11の中央において開削側に突設した柱部12とより構成する。
擁壁ユニット1の柱部12には鉛直方向にPC鋼材を挿入するシース管13を配置しておき、後述するようにリブ付き頂版ユニット3との剛結を図る。
【0010】
<ハ>仕切り壁ユニット。(図1)
仕切り壁ユニット2も鉄筋コンクリート製の縦長の製品であり、プレテンション方式により工場で製造する。
各仕切り壁ユニット2は、中央の柱部22と、その両側に延長した壁板部21とによって構成する。
さらに各仕切り壁ユニット2には道路縦断方向に複数段の梁を突設し、この水平梁内に水平方向のシース管23を配置し、内部に挿入したPC鋼材にプレストレスを導入し得るように構成する。
【0011】
<ニ>リブ付き頂版ユニット。(図2)
トンネルの天井部を構成するリブ付き頂版ユニット3は、断面がT字状のプレキャストPC版であり、プレテンション方式によって工場で製造する。
工場で製造した段階では単純梁として構成し、架設後に長手方向、すなわち道路横断方向に連続PC鋼材を配置してプレストレスを導入することにより、連続桁構造として機能させる。
リブ付き頂版ユニット3の上面にはジベル筋を突設しておき、後述する場所打ちコンクリートと一体化させて合成桁として機能させる。
なお、上記の擁壁ユニット1、仕切り壁ユニット2、リブ付き頂版ユニット3の道路縦断方向の幅は同一寸法として構成する。
【0012】
<ホ>構築方法。
次に上記の各ユニットを使用した開削トンネルの構築方法について説明する。
【0013】
<ヘ>フーチング4の打設。(図3)
トンネルの両側の擁壁、および中間の仕切り壁の設置予定位置に、道路の縦断方向に沿ってフーチング4を現場打設コンクリートによって構築する。
擁壁のフーチング4にはPC鋼材41の基礎部分を鉛直方向に埋め込んでおく。
仕切り壁のフーチング4にはアンカー筋を鉛直方向に埋め込んでおく。
【0014】
<ト>擁壁ユニット1群の設置。
開削トンネルの両側に構築した擁壁ユニット1用のフーチング4の上には工場生産した擁壁ユニット1を、道路縦断方向に並べて配置する。(図3)擁壁ユニット1の鉛直方向のシース管内にはPC鋼材を配置しておく。
そして、フーチング4に埋め込んであるPC鋼材41の一部と、擁壁ユニット1のPC鋼材の下端とを連結して、擁壁ユニット1をフーチング4の上に配置する。(図8)
【0015】
<チ>仕切り壁ユニット2群の設置。
開削トンネルの両側の擁壁ユニット1用のフーチング4の間には、仕切り壁2用のフーチング4が設置してある。
この仕切り壁2用のフーチング4の上に仕切り壁ユニット2を隣接して並べて設置する。(図3)
仕切り壁フーチング4には鉛直方向に固定用アンカー筋が突設してあるから、このアンカー筋によって仕切り壁ユニット2を仮固定する。
隣接する仕切り壁ユニット2間は、水平方向でかつ道路縦断方向に配置したPC鋼材で緊張する。
そのために、各仕切り壁ユニット2の複数段の水平梁の内部に水平PC鋼材23を配置しておき、これを緊張して水平PC鋼材23にプレストレスを導入する。(図1)
その結果、道路縦断方向の多径間ラーメンを構成することができる。
仕切り壁ユニット2は、全枚数を一度に緊張するのではなく、適当な枚数によって1ブロックを形成する。
そして、各ブロックの端ごとに水平PC鋼材23をカーブさせて仕切り壁ユニット2の表面に引き出してジャッキで緊張して定着させる。
その結果、仕切り壁ユニット2のPC鋼材23の緊張作業が、隣接のブロックにおける緊張作業とは独立して行うことができることになり、工程の短縮化を図ることができる。
【0016】
<リ>リブ付き頂版ユニット3の設置。
両側の擁壁ユニット1群、中間の仕切り壁ユニット2群の仮設置が終了した状態で、その上に天井部としてリブ付き頂版ユニット3を設置する。(図4)
このリブ付き頂版3の長さは、擁壁から仕切り壁の間隔、あるいは一つの仕切り壁と隣接する仕切り壁の間隔程度の長さに構成してある。
中間に仕切り壁があるから、一方の擁壁から他方の擁壁までは、単純桁であるリブ付き頂版ユニット3の複数枚を道路横断方向に設置することになる。
この道路横断方向のリブ付き頂版ユニット3の間に、連続PC鋼材を配置して2次プレストレスを導入する。(図4)
その結果、複数径間を一体とした連続桁構造として構成することができる。
【0017】
<ヌ>リブ付き頂版ユニット3と擁壁の剛結。
擁壁の上端には、複数本のPC鋼材が上側に露出している。
リブ付き頂版ユニット3の端を擁壁の上に搭載する際に、この上向きPC鋼材を、リブ付き頂版ユニット3に開孔した挿入孔を貫通させる。(図8)
その場合に、擁壁ユニット1の上面の周囲をスポンジなどによって包囲し、その包囲内に無収縮の液状モルタルを流し込む。
搭載面の周囲だけを包囲するから、上面の面積はそのまま確保されており、断面の欠損が生じない。
この上にリブ付き頂版ユニット3を搭載することにより、その重量によって包囲したスポンジが収縮し、モルタルはリブ付き頂版ユニット3と擁壁ユニット1の上面との間に隙間なく確実に充填される。
そして上向きPC鋼材にプレストレスを導入する。
その結果、連続桁であるリブ付き頂版ユニット3の両端は、トンネル両側の擁壁と剛結合されて、道路横断方向のラーメン構造が構成される。
【0018】
<ル>リブ付き頂版ユニット3と仕切り壁との連結。
リブ付き頂版ユニット3の接合部と仕切り壁の上端とはアンカー筋でヒンジ接合してせん断力に抵抗させる。(図7)
こうして開削トンネルの道路横断方向の1ユニットの架設が完成する。
【0019】
<ヲ>リブ付き頂版ユニット3間の連結。
道路横断方向に連続桁として構成したリブ付き頂版ユニット3は、道路縦断方向に並べて配置してある。
そこで、隣接するリブ付き頂版ユニット3の間に、道路縦断方向の水平PC鋼材を配置する。
そして適宜のリブ付き頂版ユニット3の枚数ごとにプレストレスを導入する。こうしてリブ付き頂版ユニット3間を、道路縦断方向に連結して一体化を図ることができる。
【0020】
<ワ>床版コンクリート5の打設。
リブ付き頂版ユニット3の上に鉄筋を配筋してコンクリートを打設して、鉄筋コンクリート製の床版コンクリート5を形成する。
床版コンクリート5は、強度発現後にリブ付き頂版ユニット3の上面に露出させたジベル筋と一体となり合成連続桁として機能する。
床版コンクリート5は同一厚さに構成するのではなく、負の曲げモーメントに抵抗し得るように厚さを決定する。
その結果、リブ付き頂版ユニット3は擁壁、仕切り壁の位置において、上側に凸状態に厚くなるが、下向きには突設することがない。したがってリブ付き頂版ユニット3下の車両建築限界を損なうことがない。
【0021】
<カ>開削トンネルの完成。(図6)
その後、擁壁の背面は土砂で埋め戻し、床版コンクリート5上の上面は舗装する。
橋梁ではなく、トンネルであるから、その天井面の上に多数の上向きの凹凸部分が存在していても問題はない。
こうして周辺土砂による土圧や地震力などの水平力には両端の擁壁とリブ付き頂版ユニット3によるラーメンによって抵抗し、中間仕切り壁は鉛直力のみを支持する開削トンネルが完成する。
【0022】
【本発明の効果】
本発明の開削トンネルの構造と構築方法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>フーチングを除くほとんどの部材がプレキャスト部材として工場生産することができる。したがって現場作業と平行して進行することができるから工期を大幅に短縮することができる。
<ロ>支保工が不要であるから、工事中にトンネルの内部を走行する工事用車両の通行の障害とならない。
<ハ>当該ブロックの緊張作業にかかわりなく、他のブロックの緊張を行うことができ、工程の短縮化を図ることができる。
<ニ>床版コンクリートは、擁壁、仕切り壁の位置において、上側に凸状態に厚くなるが、下向きには突設することがないから、リブ付き頂版ユニット下の車両建築限界を損なうことがない。
<ホ>擁壁上とリブ付き頂版の間のモルタルは、後に充填するのではなく、先行してモルタルを打設しておき、その上にリブ付き頂版を設置するためにその充填が確実である。その場合に、擁壁ユニットの上面の周囲をスポンジなどによって包囲し、その包囲内に無収縮の液状モルタルを流し込むために、上面の面積はそのまま確保されており、断面の欠損が生じない。
<ヘ>プレキャスト部材の採用によって、鉄筋工、型枠工などの熟練工が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の開削トンネルの擁壁ユニットと仕切り壁ユニットの配置状態の実施例の説明図。
【図2】リブ付き頂版ユニットの実施例の説明図。
【図3】開削トンネルの構築順序の説明図。
【図4】開削トンネルの構築順序の説明図。
【図5】開削トンネルの構築順序の説明図。
【図6】開削トンネルの完成状態の説明図。
【図7】擁壁とリブ付き頂版との剛結状態の説明図。
【図8】擁壁とフーチングの剛結状態の説明図。
【符号の説明】
1:擁壁ユニット
2:仕切り壁ユニット
3:リブ付き頂版ユニット
4:フーチング
5:床版コンクリート

Claims (2)

  1. 開削トンネルの両側に、道路縦断方向に並べて配置した擁壁ユニットと、
    擁壁ユニットの間に、道路縦断方向に並べて配置した仕切り壁ユニットと、
    擁壁ユニットと、仕切り壁ユニットの上部に、道路横断方向に架設したリブ付き頂版ユニットとによって構成する開削トンネルであって、
    各ユニットはプレキャストコンクリートで製造し、
    道路縦断方向に隣接する仕切り壁ユニット間は、水平方向でかつ道路縦断方向に配置したPC鋼材で緊張して道路縦断方向の多径間ラーメンとして構成し、
    擁壁ユニットと仕切り壁ユニットの上部に架設したリブ付き頂版ユニット間は、道路横断方向に配置したPC鋼材で緊張して、道路横断方向の連続桁として構成し、
    連続桁として構成したリブ付き頂版ユニットの端と、擁壁ユニットとは、鉛直方向に配置したPC鋼材で緊張して道路横断方向のラーメン構造として構成し、リブ付き頂版ユニットの上には、負の曲げモーメントに抵抗する部分を上側に厚くした床版コンクリートを一体で打設して合成桁として構成した、
    開削トンネルの構造。
  2. 開削トンネルの両側に、擁壁ユニットを道路縦断方向に並べて配置し、
    擁壁ユニットの間に、仕切り壁ユニットを道路縦断方向に並べて配置し、
    擁壁ユニットと、仕切り壁ユニットの上部に、道路横断方向にリブ付き頂版ユニットを架設して構築する開削トンネルの構築方法であって、
    各ユニットはプレキャストコンクリートで製造し、
    道路縦断方向に隣接する仕切り壁ユニット間は、水平方向でかつ道路縦断方向に配置したPC鋼材で緊張し、
    擁壁ユニットと仕切り壁ユニットの上部に架設したリブ付き頂版ユニット間は、道路横断方向に配置したPC鋼材で緊張し、
    連続桁として構成したリブ付き頂版ユニットの端と、擁壁ユニットとは、鉛直方向に配置したPC鋼材で緊張し、
    リブ付き頂版ユニットの上には、負の曲げモーメントに抵抗する部分を上側に厚くした床版コンクリートを一体で打設して合成桁を構築して行う、
    開削トンネルの構築方法。
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