JP2005126917A

JP2005126917A - 鉄骨造竹割り坑門

Info

Publication number: JP2005126917A
Application number: JP2003360857A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Sadohara; 千尋佐土原
Original assignee: Techno Pro KK
Current assignee: Techno Pro KK
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】坑口の構造強度の低下を防止できる鉄骨プレハブ構造を実現して、工期を短縮化できしかも強度も安定した鉄骨造竹割り坑門を提供する。
【解決手段】この鉄骨造竹割り坑門１は、トンネルＴ断面にほぼ相当する内空断面を有する鉄骨製の骨組み部２と、この骨組み部２の径内側に貼り付けられた内側化粧部３とを備えた、坑外側に向かって次第に高さが低くなるように傾斜する坑口５とを有する。前記骨組み部２は、トンネルＴ縦断方向に延びる複数本の水平鉄骨１１と、トンネルＴ周方向に延びる湾曲した複数本の鋼製アーチ１２と、前記坑口５の縁形状に沿うように傾斜状に架設された湾曲した傾斜アーチ１３とを互いに交差状に枠組みすることによって構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄骨造竹割り坑門に関する。

例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すようなトンネルの竹割り坑門（逆竹割り坑門を含む）は、垂直な坑門と比較すると、自動車がトンネルに進入する時、徐々にトンネルの壁が自動車を覆うので、ドライバーに与えるトンネルの壁による圧迫感を緩和することができる。従って、ドライバーは心理的に安心感が得られるので、急な減速をしなくなり、後続車に追突されるなどの危険が減少するとともに、自然渋滞の発生なども減少される。
かかる理由から、竹割り坑門は、道路トンネル坑門工の主流となりつつある。
上記のような竹割り坑門は、一般的に、現場打ちコンクリートによって構築される（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の竹割り坑門は、まず、路面側にインバートを打設し、養生する。次に、工場などで予め組み立てられた小ユニットの内外型枠を現場に運搬する。運搬された各小ユニットの内外型枠をインバート上に組み立て、坑門全体の型枠を構築する。その後、内型と外型との間にコンクリートを打設し、所定の期間養生した後、型枠を全て取り外して完成する。完成した坑門は、インバートと接合されて、馬蹄形の構造体となる。
しかし、上記のコンクリートからなる竹割り坑門を構築するには、施工現場（坑口）で型枠を組み立て、生コンクリートを打設した後、所定期間養生し、型ばらしをする必要があるため、比較的長期間に亘る交通閉鎖を行わなければならない。
そこで、トンネルの縦断方向に延びる複数本の水平鉄骨とトンネル周方向に延びる湾曲した鋼製アーチとを互いに枠組みしてなる骨組み部と、この骨組み部の径内側に貼り付けられた内側化粧部とから、鉄骨プレハブ構造を採用することにより、竹割り坑門の軽量化を図るとともに、現場での型枠の組み立て、コンクリートの養生及び型ばらしを省略し、施工期間の短縮化を図ることが考えられる。

特開２００３−８２９９３号公報

ところが、上記の鉄骨プレハブ構造では、骨組み部が水平鉄骨と鋼製アーチとから構成されているので、竹割り坑門における傾斜した坑口の縁部分が骨組み部で補強されない。このため、当該坑門の坑口の構造強度が不十分となる恐れがある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、坑口の構造強度の低下を防止できる鉄骨プレハブ構造を実現して、工期を短縮化できしかも強度も安定した鉄骨造竹割り坑門を提供することを目的とする。

本発明の鉄骨造竹割り坑門は、トンネル断面にほぼ相当する内空断面を有する鉄骨製の骨組み部と、この骨組み部の径内側に貼り付けられた内側化粧部とを備えた、坑外側に向かって次第に高さが低くなるように傾斜する坑口を有する鉄骨造の竹割り坑門であって、前記骨組み部は、トンネル縦断方向に延びる複数本の水平鉄骨と、トンネル周方向に延びる湾曲した複数本の鋼製アーチと、前記坑口の縁形状に沿うように傾斜状に架設された湾曲した傾斜アーチとを互いに交差状に枠組みすることによって構成されていることを特徴とする。
上記のように構成された鉄骨造竹割り坑門においては、傾斜アーチが当該坑門の坑口の縁形状に沿うように傾斜状に架設されているので、傾斜した坑口の縁部分が骨組み部の傾斜アーチで補強される。これにより、当該坑口の構造強度の低下を防止することができる。

また、上記の鉄骨造竹割り坑門において、骨組み部の径内側に内側化粧部を取り付けるための取付梁材がトンネルの縦断方向に延びて架設されているのが好ましい。
この場合には、骨組み部の径内側に内側化粧部が取り付けるための取付梁材が、トンネルの縦断方向に延びて架設されているので、坑口から進入する自動車が坑門の内側化粧部に衝突する事故が発生した場合においても、その自動車は取付梁材に沿ってスライドする。このため、自動車が鋼製アーチに引っ掛かって大破損する恐れを低減することができる。

また、上記の鉄骨造竹割り坑門において、トンネルの縦断方向に並ぶように現場打ちされた複数本の鋼製杭と、この鋼製杭の上端部同士を互いに連結するようにトンネルの縦断方向に延設された枕梁とを備えており、骨組み部を構成する鋼製アーチ及び傾斜アーチの下端部が前記枕梁に連結されているのが好ましい。
この場合には、鋼製杭と枕梁とからなる基礎を採用しているので、車幅方向のスペースが少ない場合でも十分な支持力の基礎を構築することができる。このため、法面がすぐ近くまで迫っているような現場（例えば、道路トンネルの中央分離帯側）にも、当該竹割り坑門を施工することができる。

本発明の鉄骨造竹割り坑門によれば、坑口の構造強度の低下を防止できる鉄骨プレハブ構造を実現して、工期を短縮化でき、しかも強度も安定した鉄骨造竹割り坑門を構成することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の鉄骨造竹割り坑門１を既設の面壁型のトンネルＴに設置した状態の正面断面を示し、図２，図３及び図４は、それぞれ上記坑門１の左側面、右側面及び平面を示している。また、図５は、２分割された上記坑門１の左ユニット１Ｌと右ユニット１Ｒとを締結した状態を示している。なお、図２，３は、内外側化粧部３，４などを適宜省略しており、図２においては、右ユニット１Ｒに設けられる外側取付梁材７及び縦桟１４を省略している。
図１〜４に示すように、鉄骨造竹割り坑門１は、既設のトンネルＴ断面にほぼ相当する内空断面を有する鉄骨製の骨組み部２と、この骨組み部２の径内側に貼り付けられた内側化粧部３と、同径外側に貼り付けられた外側化粧部４と、坑外側に向かって次第に高さが低くなるように傾斜する坑口５とを備えている。
トンネルＴの面壁Ｔｗと坑門１の坑内側端部１ａとは、打ち込み式アンカーボルト（図示せず）によって固定されており、この固定部分には、水密性を有するシール部材２７が介在されている。具体的には、シール部材２７として、例えば、ゴムからなる板状の目地材が、トンネルＴの面壁Ｔｗと坑門１の坑内側端部１ａとの間に間挿されている。

また、鉄骨造竹割り坑門１には、骨組み部２の径内側に内側化粧部３を取り付けるべくトンネルＴの縦断方向に延びて架設された内側取付梁材６と、骨組み部２の径外側に外側化粧部４を取り付けるべくトンネルＴの縦断方向に延びて架設された外側取付梁材７とが設けられている。また、上記の鉄骨造竹割り坑門１は、既設のトンネルＴの坑口Ｔｋ前における幅方向両側に独立して設けられた基礎部８によって支持されている。
図５に示すように、上記の鉄骨造竹割り坑門１は、骨組み部２に内側化粧部３及び外側化粧部４が設けられた状態で、トンネルＴの幅方向ほぼ中央部で左ユニット１Ｌと右ユニット１Ｒとに２分割されている。左右のユニット１Ｌ，１Ｒの上端部同士は、プレート９を介してボルト１０によって締結されており、この固定部分には、シール性を有するシール部材２７が介在されている。具体的には、シール部材２７として、例えば、ゴムからなる板状の目地材が、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの上端部同士の間に間挿されている。

骨組み部２は、トンネルＴの縦断方向に延びる複数本の水平鉄骨１１と、トンネルＴの周方向に延びる湾曲した複数本の鋼製アーチ１２と、坑口５の縁形状に沿うように傾斜状に架設されるとともに湾曲した傾斜アーチ１３と、トンネルＴの縦断方向に延びる湾曲した複数本の縦桟１４とを有している。これらの部材は、例えば、Ｈ形鋼からなるものである。
本実施形態では、２本の鋼製アーチ１２がトンネルＴの縦断方向に並設されており、傾斜アーチ１３の頂部が、坑外側に配置される鋼製アーチ１２の頂部と連結されている。また、水平鉄骨１１は、坑門１の周方向における頂部に２本配置され、同周方向の中間部に２本配置されている。これら４本の水平鉄骨１１によって、２本の鋼製アーチ１２と傾斜アーチ１３とが水平方向に連結されている。

図６は、鉄骨造竹割り坑門１の右ユニット１Ｒの部分断面を示している。
図６に示すように、内側取付梁材６及び外側取付梁材７は、例えば、複数本のＨ形綱からなるもので、坑門１の周方向に所定の間隔を設けて骨組み部２の内径側及び外径側にそれぞれ配置されている。各内側取付梁材６及び各外側取付梁材７は、ボルト１５によって鋼製アーチ１２及び縦桟１４にそれぞれ締結されている。

内側化粧部３は、例えば、金属からなる複数枚の内側化粧プレート１６から構成されており、各内側化粧プレート１６は、坑門１の周方向に隣り合う内側取付梁材６同士に亘って設けられている。また、内側化粧プレート１６同士は、坑門１の周方向に内側取付梁材６の部分で重畳されるとともに、重畳された内側化粧プレート１６が、ボルト１７によって内側取付梁材６に締結されている。

同様に、外側化粧部４は、例えば、金属からなる複数枚の外側化粧プレート１８から構成されており、各外側化粧プレート１８は、坑門１の周方向に隣り合う外側取付梁材７同士に亘って設けられている。また、外側化粧プレート１８同士は、坑門１の周方向に外側取付梁材７の部分で重畳されており、この重畳された外側化粧プレート１８が、ボルト１７によって外側取付梁材７に締結されている。
なお、重畳された外側化粧プレート１８の重なり代には、伸縮自在の防水シール剤１９が塗布されており、坑門１外部側から内部側への雨水などの浸入が防止されている。

図７及び図８は、坑門１を支持する基礎部８の部分断面を示している。図７及び図８に示すように、基礎部８は、左ユニット１Ｌを支持する左基礎８Ｌと、右ユニット１Ｒを支持する右基礎８Ｒとを有している。左基礎８Ｌは、トンネルＴの縦断方向に延びるように現場打ちされた左基礎コンクリート２０と、左基礎コンクリート２０のトンネルＴの縦断方向に延設された左枕梁２１とを具備している。左枕梁２１は、例えば、Ｈ形鋼からなるもので、左基礎コンクリート２０の上端部に一部が埋設されている。

右基礎８Ｒは、トンネルＴの縦断方向に並ぶように現場打ちされた、例えば、７本のＨ形鋼からなる鋼製杭２２と、鋼製杭２２の上端部同士を互いに連結するようにトンネルＴの縦断方向に延設された右枕梁２３とを具備している。鋼製杭２２及び右枕梁２３は、例えば、Ｈ形綱からなるもので、鋼製杭２２の上端部及び右枕梁２３の下端部とが溶接されるとともに、右基礎コンクリート２４に一部が埋設されている。
上記のように構成された基礎部８は、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの鋼製アーチ１２、傾斜アーチ１３及び縦桟１４の各下端部が、左右の枕梁２１，２３にＬ字状の接続具２５を介してボルト２６によって締結されている。

図９は、上記のように構成された鉄骨造竹割り坑門１を設置する工程を示している。
図９（ａ）に示すように、第一工程では、既設のトンネルＴの坑口Ｔｋ前における幅方向両側に左右の基礎８Ｌ，８Ｒを構築する。左基礎８Ｌは、同坑口Ｔｋ前の幅方向左側の下面を掘削し、独立基礎の鉄筋を組み立て、左枕梁２１を設置し、型枠を組み立てる。この型枠内にコンクリートを打設し、養生期間をおいて左基礎８Ｌを構築する。右基礎８Ｒは、同坑口Ｔｋ前の幅方向右側の下面を掘削し、鋼製杭２２を打ち込む。鋼製杭２２の上端部と右枕梁２３の下端部とを溶接によって結合し、独立基礎の鉄筋を組み付け、型枠を組み立てる。この型枠内にコンクリートを打設し、養生期間をおいて右基礎８Ｒを構築する。

図９（ｂ）に示すように、第二工程では、トンネルＴをほぼ左右対称状に分割した内空断面を有する左右一対のユニット１Ｌ，１Ｒをそれぞれ左右の基礎８Ｌ，８Ｒ上に搬入する。具体的には、左右のユニット１Ｌ，１Ｒを構成する各部材を、工場から現場に近い高速道路のパーキングエリア又はサービスエリアへ運搬する。そして、運ばれた部材を組み付け、左右のユニット１Ｌ，１Ｒをそれぞれ組み立てる。組み立てられた左右のユニット１Ｌ，１Ｒは、現場までトレーラなどによって搬送する。現場に搬送した左右のユニット１Ｌ，１Ｒは、２台のクレーンなどによってそれぞれ吊り下げ、左ユニット１Ｌを左基礎８Ｌの左枕梁２１上に仮置きし、右ユニット１Ｒを右基礎８Ｒの右枕梁２３上に仮置きする。仮置きした左右のユニット１Ｌ，１Ｒは、互いの上端部同士が締結できるように、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの位置決めを行う。

図９（ｃ）に示すように、第三工程では、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの下端部をそれぞれ左右の基礎８Ｌ，８Ｒに固定し、同左右のユニット１Ｌ，１Ｒの坑内側端部１ａをトンネルＴの面壁Ｔｗに固定し、かつ、当該左右のユニット１Ｌ，１Ｒの上端部同士を突き合わせて連結する。具体的には、位置決めした後、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの鋼製アーチ１２、傾斜アーチ１３及び縦桟１４の各下端部と左右の枕梁２１，２３とを、接続具２５を介してボルト２６によって固定するとともに、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの上端部同士を、プレート２５を介してボルト２６によって締結する。そして、トンネルＴの面壁Ｔｗと坑門１の坑内側端部１ａとの間に目地材２７を間挿するとともに、面壁Ｔｗと坑内側端部１ａとを打ち込み式アンカーボルトによって固定する。
このように、上記の一連の工程によって、既設のトンネルＴに鉄骨造竹割り坑門１を構築することができる。

上記のように構成された鋼製竹割り坑門１によれば、傾斜アーチ１３が坑口５の縁形状に沿うように傾斜状に架設されているので、傾斜した坑口５の縁部分が骨組み部２の傾斜アーチ１３で補強され、これにより、当該坑口５の構造強度の低下を防止することができる。また、骨組み部２の径内側に内側化粧部３が取り付けるための内側取付梁材６がトンネルＴの縦断方向に延びて架設されているので、坑口５から進入する自動車が坑門１の内側化粧部３に衝突する事故が発生した場合においても、その自動車は内側取付梁材６に沿ってスライドする。このため、自動車が鋼製アーチ１２に引っ掛かって大破損する恐れを低減することができ、万が一の事故における安全性にも寄与する。さらに、鋼製杭２２と右枕梁２３とからなる基礎を採用しているので、車幅方向のスペースが少ない場合でも十分な支持力の基礎を構築することができる。このため、法面がすぐ近くまで迫っているような現場（例えば、道路トンネルの中央分離帯側）にも、当該竹割り坑門１を施工することができる。

また、本実施形態の施工方法によれば、坑口Ｔａ前における幅方向両側に基礎を構築するようにしたので（第一工程）、例えば、インバートを設置する場合と比較して、交通に与える影響はない。その後の現場での施工では、左右のユニット１Ｌ，１Ｒの搬入（第二工程）と、その左右のユニット１Ｌ，１Ｒ同士の連結及び各所への固定（第三工程）だけで済むので、施工現場において型枠工事を行わずに短期間で坑門１を構築することができる。さらに、左右一対のユニット１Ｌ，１Ｒが、鉄骨部材よりなる骨組み部２の表裏両側を金属製の化粧プレート１６，１８で被覆することによって構成されているので、プレキャストコンクリートよりなる竹割り坑門に比べて軽量化でき、施工現場における取り付け作業も容易になる。また、左右のユニット１Ｌ，１Ｒ同士の連結及び面壁との固定部分にシール部材２７が介在されているので、トンネルＴ内への漏水を未然に防止することができる。

なお、本発明の方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、左基礎８Ｌは、鋼製杭２２と右枕梁２３とからなる右基礎８Ｒと同様の基礎を採用しても良い。

本発明に係る鉄骨造竹割り坑門が設置された状態を正面から見た断面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の平面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の左側面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の右側面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の左ユニットと右ユニットとの締結状態を示す断面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の右ユニットの部分断面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の左ユニットを支持する左基礎の部分断面図である。上記鉄骨造竹割り坑門の右ユニットを支持する右基礎の部分断面図である。上記鉄骨造竹割り坑門をトンネルに設置する工程を示す概略工程図である。トンネルの竹割り坑門を示す斜視図である。

符号の説明

１鉄骨造竹割り坑門
２骨組み部
３内側化粧部
５坑口
６内側取付部梁材
７外側取付部梁材
１０水平鉄骨
１１鋼製アーチ
１２傾斜アーチ
２０鋼製杭
２１右枕梁（枕梁）
Ｔトンネル

Claims

トンネル断面にほぼ相当する内空断面を有する鉄骨製の骨組み部と、この骨組み部の径内側に貼り付けられた内側化粧部とを備えた、坑外側に向かって次第に高さが低くなるように傾斜する坑口を有する鉄骨造の竹割り坑門であって、
前記骨組み部は、トンネルの縦断方向に延びる複数本の水平鉄骨と、トンネル周方向に延びる湾曲した複数本の鋼製アーチと、前記坑口の縁形状に沿うように傾斜状に架設された湾曲した傾斜アーチとを互いに交差状に枠組みすることによって構成されていることを特徴とする鉄骨造竹割り坑門。
骨組み部の径内側に内側化粧部を取り付けるための取付梁材がトンネルの縦断方向に延びて架設されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨造竹割り坑門。
トンネルの縦断方向に並ぶように現場打ちされた複数本の鋼製杭と、この鋼製杭の上端部同士を互いに連結するようにトンネル縦断方向に延設された枕梁とを備えており、
骨組み部を構成する鋼製アーチ及び傾斜アーチの下端部が前記枕梁に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨造竹割り坑門。