JP2005105758A

JP2005105758A - シールドトンネルの構築方法

Info

Publication number: JP2005105758A
Application number: JP2003343896A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Miyoshi; 俊康三好; Osamu Kawakami; 治川上
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】
セグメント成型用の型枠の数量を低減し、安価に施工が出来るようにするシールドトンネルの構築方法の提供。
【解決手段】
複数のセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２を周方向に連結して形成されるセグメントリング１０を軸方向に順次連結延長して構築するシールドトンネルの構築方法において、セグメントリングには、リング幅が直径方向で連続的に変化し、一方又は両端面がテーパ状に形成されたテーパリング１０ａ，１０ｂを使用し、テーパリング１０ａ，１０ｂを中心軸が直線になるようにテーパ面を互いに当接させて軸方向に順次連結することによりトンネルの直線部Ｓを構築できるようにし、テーパリング間の周方向の接合角度をずらして複数のテーパリング１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを順次連結することによってトンネルの曲線部Ｃを構築できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド工法により構築されるシールドトンネルの構築方法に関する。

従来、トンネルの構築方法として、シールド工法によるシールドトンネルの構築方法が広く知られている。

このシールドトンネルの構築方法では、シールド掘削機により地盤を掘削しながら、シールド掘削機の後方に、複数のセグメントを周方向に連結したリング幅が一定の円筒状の直線部用セグメントリングを軸方向に順次連結延長することによりトンネル覆工の直線部を構築するようになっている。

一方、このようなトンネル覆工の曲線部を構築するには、直径方向でリング幅が連続して変化し、一方又は両方の端面がテーパ状に形成されたテーパリングを順次連結することによって、所望の曲率半径を有する曲線部を構築するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−４７８５号公報（図７，図８）

しかし、上述の如き従来の技術では、トンネルの直線部を構成する直線部用セグメントリングを構成する各セグメントを成型するための型枠とトンネルの曲線部を構成するテーパリングを構成する各セグメントを成型するための型枠とを必要とし、例えば、直線部用セグメントリングを構成するセグメントの数がｎ、テーパリングを構成するセグメントの数がｎであり、それぞれにｎ基の型枠が必要とすると、全体で２ｎ基の型枠を必要とする。即ち、従来の技術では、セグメント成型用の型枠を多く必要とするため、施工費用が嵩みコスト高になるという問題があった。

そこで本発明は、上述の従来技術の問題を鑑み、セグメント成型用の型枠の数量を低減し、安価に施工が出来るようにするシールドトンネルの構築方法の提供を目的とする。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項１に記載の発明は、複数のセグメントを周方向に連結して形成されるセグメントリングを軸方向に順次連結延長して構築するシールドトンネルの構築方法において、前記セグメントリングには、リング幅が直径方向で連続的に変化し、一方又は両端面がテーパ状に形成されたテーパリングを使用し、該テーパリングを中心軸が直線になるようにテーパ面を互いに当接させて軸方向に順次連結することによりトンネルの直線部を構築できるようにし、前記テーパリングの周方向の接合角度をずらして複数のテーパリングを順次連結することによってトンネルの曲線部を構築できるようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加え、テーパリングは、一方の端面のみがテーパ状に形成され、該一対のテーパリングのテーパ面を互いに当接させて円筒状のリングユニットとなし、該リングユニットを軸方向に順次連結延長することによりトンネルの直線部が構築できるようにし、テーパ面同士又はテーパ面と平端面とを周方向で接合角度をずらして連結することによりトンネルの曲線部が構築できるようにした請求項１に記載のシールドトンネルの構築方法。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成に加え、テーパリングは、周方向側端部に軸方向でスライド可能で互いに嵌り込む嵌合部を有する一対の軸方向挿入用テーパセグメントを備えたことを特徴とする。

本発明に係るシールドトンネルの構築方法は、テーパリングを構成するセグメントを成型する為の一組の型枠、即ちテーパリングがｎ個のセグメントから構成されている場合、ｎ基の型枠があればよく、全体として型枠の数量を減らすことができ、費用の低減がなされる。

また、テーパリングは、周方向側端部に軸方向でスライド可能で互いに嵌り込む嵌合部を有する一対の軸方向挿入用テーパセグメントを備えたことによって、キーセグメントを軸方向のどちらからでも挿入することができ、また、半径方向挿入型のキーセグメントと異なり、セグメントの落ち込みといった問題がない。

次に、本発明に係るシールドトンネルの構築方法について説明する。

図１は、本発明方法により構築されたシールドトンネルであり、このシールドトンネルは、シールド掘削機により地盤を掘削しつつ、シールド掘削機の後方に複数のセグメントを周方向に連結したセグメントリングを形成し、そのセグメントリングを軸方向に順次連結延長することにより構築されるようになっている。

セグメントリングは、リング幅が周方向で連続して変化し、一方の端面がテーパ状に形成されたテーパリング１０となっている。

このテーパリング１０は、そのテーパリングを周方向で均等５分割した５種類のテーパセグメント、即ち３種の通常テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３及び２種類の軸方向挿入用テーパセグメントＢ１，Ｂ２をもって構成され、各テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２を周方向で連結することにより形成されている。

各通常テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３は、図２に示すように、鉄筋コンクリートをもって円弧状に形成され、それぞれ軸方向側端面には、テーパリングに組み立てられた際のテーパ面Ｔに合わせてそれぞれテーパＴ１，Ｔ２，Ｔ３が形成されている。

また、各通常テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３の周方向両側部及び軸方向両側部にはそれぞれ連結用凹部１１，１１…が形成され、この凹部１１の端面側には、継手板１２が端面側に露出した状態に埋設されている。

軸方向挿入用テーパセグメントＢ１，Ｂ２は、それぞれ図３、図４に示すように、鉄筋コンクリートをもって円弧状に形成され、それぞれ軸方向側端面には、テーパリングに組み立てられた際のテーパ面Ｔに合わせてテーパＴ４，Ｔ５が形成されている。

また、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１，Ｂ２の隣接する周方向側端部には、軸方向に傾斜したテーパ状に形成され、軸方向でスライド可能で互いに嵌り込む嵌合部ｂ１，ｂ２を備え、互いに接合するようになっている。

また、各軸方向挿入用テーパセグメントＢ１，Ｂ２の周方向両側部及び軸方向両側部にはそれぞれ連結用凹部１１，１１…が形成され、この凹部１１の端面側には、継手板１２が端面側に露出した状態に埋設されている。

継手板１２の中央部には、ボルト１３が挿通されるボルト挿通孔１４が形成され、各テーパリング１０，１０間又は各テーパセグメント間は、図５に示すように、各接合端面を突き合わせて対向する継手板１２，１２のボルト挿通孔１４，１４にボルト１３を通し、ボルト１３にナット１５を締め付けることにより接合されるようになっている。

また、このテーパリング１０は、継手部を対向する継手板１２，１２の挿通孔１４，１４にボルト１３を通し、ボルト１３にナット１５を締め付ける構造としたことで、軸方向の方向性が問題にならず、テーパ面を切羽側又は坑口側のどちらに向けても設置することができるようになっている。

この各テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２を使用して、シールドトンネルの直線部Ｓを構築するには、まず、通常テーパセグメントＡ２を切羽側にテーパ面Ｔ２が向くように設置し、周方向の両側部に通常テーパセグメントＡ２に合わせて、それぞれ通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２の両側にテーパセグメントＡ１、Ａ３を順次連結する。

次に、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１の周方向側部に配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１に連結する。

このとき、図６（ｂ）に示すように、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２の通常テーパセグメントＡ１とは反対側の嵌合部ｂ２は、切羽側から坑口側に向かって広がったテーパ状に形成されているので、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入することができるようになっている。

そして、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に連結し、リング幅が直径方向で連続的に変化し、切羽側の端面がテーパ状に形成された第１のテーパリング１０ａが構築される。

次に、第１のテーパリングの切羽側に、テーパ面Ｔ２を坑口側に向けて通常テーパセグメントＡ２を、第１のテーパリングのテーパセグメントＡ１，Ａ２に亘って当接させ、互いに対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット締めすることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２を第１のテーパリング１０ａのテーパセグメントＡ１，Ａ２の切羽側に連結する。

そして、通常テーパセグメントＡ２の周方向の両側部に通常テーパセグメントＡ２に合わせて、それぞれ通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２の両側に通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を順次連結するとともに、通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を第１のテーパリング１０ａの切羽側に連結する。

次に、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３の周方向側部に配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３に連結するとともに、第１のテーパリング１０ａの切羽側端面に連結する。

このとき、図７（ｂ）に示すように、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１の通常テーパセグメントＡ３とは反対側の嵌合部ｂ１は、切羽側から坑口側に向かって広がったテーパ状に形成されているので、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１と軸方向挿入用テーパセグメントＢ１との間に軸方向切羽側より挿入することができるようになっている。

即ち、このテーパリング１０は、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１，Ｂ２の連結順を変更することにより、テーパ端面側及び平端面側のどちらからでもテーパセグメントＡ１，Ｂ１（Ａ３、Ｂ２）間に軸方向より軸方向挿入用テーパセグメントＢ１（Ｂ２）を挿入できるようになっている。

そして、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１と軸方向挿入用テーパセグメントＢ１との間に軸方向切羽側より挿入し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１と軸方向挿入用テーパセグメントＢ１との間に連結し、リング幅が直径方向で連続的に変化し、坑口側の端面がテーパ状に形成された第２のテーパリング１０ｂが構築される。

このようにすることにより、第１のテーパリング１０ａと第２のテーパリング１０ｂとが互いにテーパ面Ｔ，Ｔを対向させた配置で連結され、中心軸が直線形をなす円筒状のリングユニット１６が構築される。

このリングユニット１６の切羽側端面に反力を取って、シールド掘削機を前進させ、上述の作業を繰り返し、リングユニット１６，１６…を順次連結延長することによりトンネルの直線部Ｓを構築することができる。

次に、テーパセグメントＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２を用いてトンネルの曲線部Ｃを構築する方法について説明する。

まず、通常テーパセグメントＡ２を切羽側にテーパ面が向くように設置し、周方向の両側部に通常テーパセグメントＡ２に合わせて、それぞれ通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２の両側に通常テーパセグメントＡ１、Ａ３を順次連結する。

このとき、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２のテーパセグメントＡ１とは反対側の嵌合部ｂ２は、切羽側から坑口側に向かって広がったテーパ状に形成されているので、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入することができるようになっている。

そして、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に連結し、リング幅が直径方向で連続的に変化し、切羽側の端面がテーパ状に形成された第１のテーパリング１０ｃが構築される。

次に、第１のテーパリング１０ｃの切羽側端面（テーパ面）に第２のテーパリング１０ｄをテーパ面を切羽側に向け、第１のテーパリング１０ｃに対し周方向の接合角度をずらした位置、即ち第１のテーパリング１０ｃを構成する各テーパセグメントと、第２のテーパリング１０ｄを構成する各テーパセグメントとが千鳥配置となるように連結する。

まず、通常テーパセグメントＡ２を坑口側にテーパ面を向け、第１のテーパリングの通常テーパセグメントＡ２，Ａ３間に亘って当接させ、互いに対向した継手板にボルトを通してナット締めすることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２を第１のテーパリング１０ｃの通常テーパセグメントＡ２，Ａ３の切羽側に連結する。

そして、通常テーパセグメントＡ２の周方向の両側部に通常テーパセグメントＡ２に合わせて、それぞれ通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合し、通常テーパセグメントＡ２の両側に通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を順次連結するとともに、通常テーパセグメントＡ１，Ａ３を第１のテーパリング１０ｃの切羽側端面に連結する。

次に、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１の周方向側部に配置し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ２を通常テーパセグメントＡ１に連結するとともに、第１のテーパリング１０ｃの切羽側端面に連結する。

このとき、軸方向挿入用テーパセグメントＢ２の通常テーパセグメントＡ１とは反対側の嵌合部ｂ２は、切羽側から坑口側に向かって広がったテーパ状に形成されているので、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入することができるようになっている。

そして、軸方向挿入用テーパセグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に軸方向切羽側より挿入し、対向した継手板１２，１２間にボルト１３を通してナット１５で締め付けることにより接合して、軸方向挿入用セグメントＢ１を通常テーパセグメントＡ３と軸方向挿入用テーパセグメントＢ２との間に連結し、リング幅が直径方向で連続的に変化し、切羽側の端面がテーパ状に形成された第２のテーパリングが構築される。

同様に、第２のテーパリング１０ｄの切羽側に第３のテーパリング１０ｅをテーパ面を切羽側に向け、第２のテーパリング１０ｄに対し周方向の接合角度をずらした位置、即ち、第２のテーパリング１０ｄを構成する各テーパセグメントと、第３のテーパリング１０ｅを構成する各テーパセグメントとが千鳥配置となるように連結する。

このように第１〜第３のテーパリング１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを連結することにより、内径側が外径側に比べて短い曲線部ユニット１７をなし、この曲線部ユニット１７，１７…を順次連結延長することによってトンネルの曲線部Ｃを構築することができる。

尚、トンネル曲線部Ｃを構築する場合は、各テーパリング１０，１０間の接合が真円端面（坑口側）と楕円端面（切羽側）との接合となるが、テーパリング１０の直径が十分大きく、各テーパリングのテーパの傾斜角度も小さいため、好適に接合できるようになっている。

上述の実施例では、一方の端面のみをテーパ面としたテーパリングを使用した例について説明したが、両端面がテーパ状に形成されたテーパリングを用いても良い。

また、テーパリングを構成するセグメントは、周方向に連結することによりテーパリングを形成するものであればよい。

上述の実施例では、各テーパセグメントをＲＣセグメント（鉄筋コンクリート製）とした例について説明したが、その他鉄鋼製のセグメント等でもよい。

地下鉄やケーブル類の埋設用等のトンネルに適用することができる。

本発明に係るシールドトンネルの構築方法により構築されたシールドトンネルの一例を示す平面図である。（ａ）は図１中の通常テーパセグメントの一例を示す正面図、（ｂ）は同底面図である。（ａ）は一方の軸方向挿入用テーパセグメントを示す正面図、（ｂ）は同底面図である。（ａ）は他方の軸方向挿入用テーパセグメントを示す正面図、（ｂ）は同底面図である。同上のセグメント間及びテーパリング間の継手部分を示す部分拡大断面図である。（ａ）はトンネルの直線部の第１のテーパリングの構築方法を示す切羽側から見た正面図、（ｂ）は同平面図である。（ａ）はトンネルの直線部のリングユニットの構築方法を示す切羽側から見た正面図、（ｂ）は同平面図である。（ａ）はトンネルの曲線部を構成する曲線部ユニットの第１のテーパリングを切羽側から見た正面図、（ｂ）は第２のテーパリングを切羽側から見た正面図、（ｃ）は同第３のテーパリングを切羽側から見た正面図である。

符号の説明

Ｓトンネル直線部
Ｃトンネル曲線部
Ａ１〜Ａ３通常テーパセグメント
Ｂ１，Ｂ２軸方向挿入用テーパセグメント
１０テーパリング
１１連結用凹部
１２継手板
１３ボルト
１４ボルト挿通孔
１５ナット
１６リングユニット
１７曲線部ユニット

Claims

複数のセグメントを周方向に連結して形成されるセグメントリングを軸方向に順次連結延長して構築するシールドトンネルの構築方法において、
前記セグメントリングには、リング幅が直径方向で連続的に変化し、一方又は両端面がテーパ状に形成されたテーパリングを使用し、該テーパリングを中心軸が直線になるようにテーパ面を互いに当接させて軸方向に順次連結することによりトンネルの直線部が構築できるようにし、前記テーパリングの周方向の接合角度をずらして複数のテーパリングを順次連結することによってトンネルの曲線部が構築できるようにしたことを特徴としてなるシールドトンネルの構築方法。
テーパリングは、一方の端面のみがテーパ状に形成され、該一対のテーパリングのテーパ面を互いに当接させて円筒状のリングユニットとなし、該リングユニットを軸方向に順次連結延長することによりトンネルの直線部が構築できるようにし、テーパ面同士又はテーパ面と平端面とを周方向で接合角度をずらして連結することによりトンネルの曲線部が構築できるようにした請求項１に記載のシールドトンネルの構築方法。
テーパリングは、周方向側端部に軸方向でスライド可能で互いに嵌り込む嵌合部を有する一対の軸方向挿入用テーパセグメントを備えた請求項１又は２に記載のシールドトンネルの構築方法。