JP2006291652A - Tunnel inner surface protecting/reinforcing segment, tunnel inner surface protecting/reinforcing structure and construction method for protecting/reinforcing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル内面のコンクリート剥落やトンネルの変状に対する補修・補強構造に係り、特に、老朽化した、または健全な既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止し、万一、覆工コンクリートの剥落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、更には地山の緩みあるいは塑性圧等の外力による変状に対して補強することを目的とした既設トンネル内面の保護構造に関するもので、特に道路トンネル内面の保護・補強用のセグメントおよびトンネル内面保護・補強構造並びに保護・補強構造の構築方法に関する。 The present invention relates to a repair / reinforcement structure against concrete peeling or tunnel deformation on the inner surface of a tunnel, and in particular, prevents the lining concrete from collapsing / falling in an old or healthy existing tunnel. , Even if the lining concrete is peeled off, the purpose is to protect the peeled pieces from falling into the tunnel and to reinforce against deformation due to loosening of the natural ground or external pressure such as plastic pressure The present invention relates to a protective structure for the inner surface of an existing tunnel, and more particularly to a segment for protecting and reinforcing a road tunnel inner surface, a tunnel inner surface protective and reinforcing structure, and a method for constructing the protective and reinforcing structure.
トンネル内面に薄肉のセグメントを千鳥組みで1リング(アーチリングの意)毎に組立てて、トンネル内面の保護・補強構造を構築することが知られている(例えば、特開2004−150072号公報[特許文献1参照])。このような、薄肉のセグメントを用いたトンネル内面の保護・補強構造は、薄肉でトンネル内面への張り出しが少なく、迅速施工が可能な補強構造であることを特徴としている。 It is known to construct a protection / reinforcement structure for the inner surface of the tunnel by assembling thin segments on the inner surface of the tunnel for each ring (meaning arch ring) in a staggered manner (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-150072 [ Patent Document 1]). Such a protective / reinforcing structure for the inner surface of the tunnel using a thin segment is characterized in that it is a thin structure that does not protrude to the inner surface of the tunnel and can be quickly constructed.
一方、供用中の道路トンネル等において保護・補強等の工事を行う場合、道路交通を可能な限り妨げずに施工することが望ましい。そのため道路の片側車線を通行止めにして他方の車線を供用しながら施工することが一般に実施されている。 On the other hand, when carrying out construction such as protection and reinforcement in a road tunnel that is in service, it is desirable to perform construction without hindering road traffic as much as possible. For this reason, it is generally practiced that the road is closed on one side of the road while the other lane is in service.
老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工コンクリート等の崩落・剥落を未然に防止し、万一、コンクリート等の崩落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、さらには地山の緩みあるいは塑性圧等の荷重による変状に対して補強することを目的としたトンネル覆工内面補修・補強構造とその構築方法とこれに使用するセグメントに関しては、本出願人が先に特開2004−150072号(特許文献1)として提案している。 In existing tunnels such as aging or sound railway tunnels and road tunnels, lining concrete etc. are prevented from collapsing / peeling, and even if concrete etc. collapsible, they will fall off in the tunnel. Tunnel lining inner surface repair / reinforcement structure and its construction method and its construction method, which are intended to protect against falling, and to reinforce against deformation due to loosening of natural ground or plastic pressure Regarding the segment, the present applicant has previously proposed as Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-150072 (Patent Document 1).
特開2004−150072号の内容を図16〜図25によって説明すると、図16〜図18に示すように、略矩形板状の補修・補強用セグメント(以下セグメントという)1におけるトンネル周方向をなす各辺4、5の複数箇所に、トンネル軸方向に隣合うセグメントリング7相互を接続するための継手材として、周方向に間隔をおいてシアキー3をトンネル軸方向に張り出すように備えているセグメント1である。(なお、シアキーとは、セグメントに設けられて、少なくともトンネル半径方向のせん断力を隣接するセグメントに伝達させる継手材で、トンネル軸方向あるいはトンネル周方向に接続するセグメント相互はシアキーにより、少なくともトンネル半径方向のせん断力が伝達可能に接続される。)
The contents of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-150072 will be described with reference to FIGS. 16 to 25. As shown in FIGS. 16 to 18, the circumferential direction of the tunnel in a substantially rectangular plate-shaped repair / reinforcement segment (hereinafter referred to as a segment) 1 is formed. As a joint material for connecting the
さらに、図24および図25に示すように、前記の補修・補強用セグメント1におけるトンネル軸方向をなす各辺24,25の両方または一方に、トンネル周方向に隣り合うセグメント相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に間隔をおいてシアキー52をトンネル周方向に張り出すように設けて、このようなトンネル覆工内面補修・補強用のセグメント1をトンネル覆工内面に沿って配置し、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルの床版コンクリートに固定されている。
Further, as shown in FIG. 24 and FIG. 25, the segments adjacent to each other in the tunnel circumferential direction are connected to both or one of the
トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー3は、トンネル軸方向の既設側(前部側)のシアキー3(3a)の位置と、新設側(後部側)のシアキー3(3b)の位置とは、トンネル周方向(補修・補強用セグメント本体2の弧状周方向)に位置をずらして設けられている。
The male
前記のシアキー3(3a)とシアキー3(3b)はトンネル周方向に位置をずらして設けられているため、トンネル半径方向の正負何れの向きのせん断力も伝達することが可能でありトンネル半径方向のせん断力伝達部材として機能させることができる。 Since the shear key 3 (3a) and the shear key 3 (3b) are provided with their positions shifted in the circumferential direction of the tunnel, it is possible to transmit a shearing force in either the positive or negative direction in the tunnel radial direction. It can function as a shearing force transmission member.
補修・補強用のセグメント本体2には、突っ張り部材8が設けられ、この部材8はトンネル半径方向に貫通する雌ねじ孔9と、この雌ねじ孔9に螺合された突っ張りねじ軸10とにより構成されている。この突っ張り部材8は、その先端部をトンネル半径方向に補修・補強用セグメント本体2の裏面側に突出させ、既設トンネル覆工内壁面41に押し付けることにより、周方向に直列に連続されたセグメント1によるセグメントアーチリング7(以下、単にセグメントリング7ともいう)をトンネル半径方向に縮径させるように作用することにより、補修・補強用セグメントリング7にトンネル周方向に軸力を導入させて、セグメントリングによるアーチの形状が変形するのを拘束し、アーチを安定させるものである。前記突っ張りねじ軸10のトンネル内空側の基端部には、回動工具係合用凹部13が設けられている。
The
また、図16(または図19〜図21)に示すように、補修・補強用セグメント本体2の裏面におけるトンネル軸方向(前後方向)両端部のトンネル周方向をなす前部側(既設側)の弧状辺4および後部側(新設側)の弧状辺5の近傍には、トンネル軸方向に隣り合うセグメント1相互(すなわち、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング7相互)を固定するためのリング間固定治具14(図19参照)用の治具16、17と、同じセグメントリング7におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント1相互を連結固定するための周方向のセグメント固定治具15(図19参照)用の治具19、20が設けられている。
Further, as shown in FIG. 16 (or FIGS. 19 to 21), the front side (existing side) of the tunnel circumferential direction at both ends in the tunnel axial direction (front-rear direction) on the back surface of the repair /
トンネル軸方向に順次構築されるセグメントリング7(7a、7b)の両端側(図22a参照)の下端部(図22の左端、右端側)に位置する各セグメント1を支持するための端部部材としての固定金具35が、コンクリート床版34上に設置されている。
End members for supporting each
固定金具35としては、例えば、図22(b)に示すように、一対の腕片36、37により形成されたトンネル軸方向に延長する上向き開口の受け溝38を有する固定金具35で、その金具35の受け溝38に、端部の補修・補強用のセグメント1が既設覆工40の内面に間隔をおいて配置され、その下端部を前記受け溝38を有する固定金具35に必要に応じてスペーサ等を介在させて嵌合させ、適宜受け溝38を有する固定金具35におけるトンネル内空側の一方の腕片36に螺合した押し付けボルト39を調整して、下端部のセグメント1の下部が固定されている。なお、下端部のセグメント1におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー3は、セグメント1の裏面(トンネル覆工内壁面41に対向するセグメントの面)に当接して係合されている。
For example, as shown in FIG. 22B, the
周方向に隣り合うセグメント1相互は、セグメント間固定治具15により固定されている。さらに、図19〜図21によって説明すると、セグメントリング7を構築するべく新設のセグメント1の周方向一端側(既設側)は、端部部材としての固定金具35に配置固定されるか、または、周方向の既に組み込まれたセグメント1の新設側に配置されている。
The
そして、周方向に直列に隣り合う一方(新設)のセグメント1における既設側に位置するボルト挿通孔を有する鋼製ブラケット30からなる治具19と、周方向他方(既設)のセグメント1における新設側に位置するナット33を有する雌型治具20とに渡ってボルト21を挿通螺合し、周方向に隣り合う、新設および既設のセグメント1相互の治具19、20が連結固定され、周方向に隣り合うセグメント1相互の連結固定が図られている。
And the jig |
トンネル内面の補修・補強用セグメント1を図19〜図21に示す工程でトンネル軸方向に隣接するセグメントリング7に千鳥に組み立て、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されているトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキー3によってトンネル軸方向に隣接するセグメント1の裏面に係合して、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、トンネル周方向に張り出すように突出するシアキー52により、トンネル周方向に隣接するセグメント裏面に係合してせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面補修・補強構造とすることができるので、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持でき、安定した補修・補強構造とすることができる。
19 to 21, the tunnel inner surface repair /
また、トンネル軸方向に適宜のセグメントリング7が構築された時点で、予めセグメント本体2にグラウト注入孔を設けられたセグメント1から、セグメントリング7の裏面に直接あるいはグラウト袋にグラウト42(図23参照)を充填すると、セグメントリング7と既設覆工内面41を密着させて、セグメント1の既設覆工面41側への変形を拘束し、セグメントリング7を高強度・高剛性の補強構造とすることができる。
Further, when an
また、前記のようなセグメントにさらに、トンネル周方向に張り出すシアキー52を設けておくと、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達可能なことも知られている。
しかし、道路トンネルに前記セグメントを用いた前記補修・補強構造を適用しようとすると、前記セグメントを用いた補修・補強構造は千鳥組であるため、1リング毎に組み立てていくと片側交互通行により交通規制や重機、セグメントの設置スペースの配置換え等を半リング毎に実施する必要がある。その度に全面通行止めが必要となるので、多数回の片側交互通行の切り替え作業の度に全面通行止めを必要とするため、施工能率が著しく低下し、工期が長くなる弊害があると共に施工コストも高くなる、さらに道路通行上も大きな障害となるという問題があった。 However, if the repair / reinforcement structure using the segment is applied to a road tunnel, the repair / reinforcement structure using the segment is a staggered group. Regulations, heavy equipment, relocation of segment installation space, etc. must be carried out every half ring. Every time a full road closure is required, so a full road closure is required every time one-side alternate traffic is switched, resulting in a significant reduction in construction efficiency, a long construction period, and high construction costs. In addition, there is a problem that road traffic becomes a major obstacle.
一方、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを備えたセグメントのみによる既存の施工法・セグメント構造では、およそ半リングずつトンネル軸方向に施工すべき全長に渡って組み立てた後、残りの半リングを構築すべき天頂部の新設セグメントを組み立てようとすると、セグメントが千鳥組みになっているため、既設側の天頂部の接続部がトンネル周方向に突出した部分と凹んだ部分がトンネル軸方向に交互に生じた凹凸接続部となり、凹状接続部の部分に、これに接続する天頂部用の新設のセグメントの挿入が困難になり、施工性が悪いという問題があった。 On the other hand, in the existing construction method / segment structure with only a male shear key projecting in the tunnel axial direction, the remaining half rings are assembled after the entire length to be constructed in the tunnel axial direction is approximately half a ring. If you try to assemble a new zenith segment to construct the zenith, because the segments are staggered, the connecting portion of the zenith on the existing side protrudes in the tunnel circumferential direction and the recessed portion in the tunnel axial direction As a result, the concave and convex connection portions were alternately formed, and it was difficult to insert a new segment for the zenith portion connected to the concave connection portion, resulting in poor workability.
また、これを避けるため、トンネル天頂部分のみを、トンネル軸方向に一直線状の継手構造とする芋継構造とすることも可能であるが、千鳥状配置と異なり、トンネル軸方向に一直線状の継手部が構造上弱点となり、継手部の補強効果が低下する問題があった。 In order to avoid this, it is possible to adopt a relay structure in which only the tunnel zenith part has a straight joint structure in the tunnel axis direction, but unlike the staggered arrangement, the straight joint in the tunnel axis direction. The part became a weak point in structure, and there was a problem that the reinforcing effect of the joint part was lowered.
本発明は、前記従来の問題点を有利に解決し、補強効果を低下させないで、かつ片側交互通行等の道路巾方向の一部で交互交通可能な状態で効率よくトンネル内面の補強施工可能なトンネル内面保護・補強用のセグメントおよびそのセグメントを用いたトンネル内面保護・補強構造ならびに保護・補強構造の構築方法を提供することを目的とする。 The present invention advantageously solves the above-mentioned conventional problems, and can efficiently reinforce the inner surface of the tunnel without reducing the reinforcement effect and in a state where alternate traffic is possible in a part of the road width direction such as alternate traffic on one side. An object of the present invention is to provide a tunnel inner surface protection / reinforcement segment, a tunnel inner surface protection / reinforcement structure using the segment, and a construction method of the protection / reinforcement structure.
本発明は前記の課題を有利に解決するために、第1発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿ってトンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造とするために使用されるトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、板状のセグメント本体におけるトンネル周方向をなす各辺の複数箇所に、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、シアキーがセグメント裏面に周方向に間隔をおいてトンネル軸方向に張り出すように設けられている第1のセグメントと対となって組み立てられる第2のセグメントであって、前記第1のセグメントのトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となるシアキーと係合するセグメントリング間継手となる前記第2のセグメントにおけるシアキーが、相対する前記第1のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように前記第2のセグメントの裏面内に収まるように設けられていることを特徴とする。 In order to advantageously solve the above-mentioned problems, the present invention provides a tunnel inner surface protecting / reinforcing segment according to the first aspect, in which a thin segment divided in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction is formed on the tunnel lining inner surface. Tunnel inner surface protection used to create a tunnel inner surface protection / reinforcement structure that protects and reinforces the inner surface of the tunnel by installing each segment ring adjacent to the tunnel axis along the tunnel circumferential direction in a staggered pattern -In the reinforcing segment, shear key is circumferentially connected to the back side of the segment as a joint material for connecting segment rings adjacent to each other in the tunnel axis direction at multiple locations on each side of the plate-shaped segment body in the circumferential direction of the tunnel Assembling paired with the first segment provided to project in the tunnel axis direction at intervals The second segment is a shear key in the second segment which is a segment ring joint that engages with a shear key that is a ring joint provided so as to project in the tunnel axis direction of the first segment. It is provided so that it may fit in the back surface of the said 2nd segment so that it may not protrude in the tunnel axial direction on the back surface of said 1st segment which opposes.
また、第2発明では、第1発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、前記第2のセグメント裏面には、トンネル軸方向に隣接する2つのセグメントの裏面にそれぞれトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる雄型のシアキーを嵌合するための雌型のシアキーが複数設けられ、前記各雌型のシアキーは、セグメント裏面に基端部が固定された脚部と、その脚部の先端部にセグメント裏面から離れた状態でトンネル周方向または軸方向に延長するように設けられたアーム部とを備えていることを特徴とする。 In the second invention, in the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment according to the first invention, the second segment back surface protrudes in the tunnel axis direction on the back surfaces of two segments adjacent to each other in the tunnel axis direction. A plurality of female shear keys for fitting male shear keys to be ring joints provided on the base are provided, and each female shear key includes a leg portion having a base end fixed to the segment back surface, It is characterized in that an arm portion is provided at the distal end portion of the leg portion so as to extend in the tunnel circumferential direction or the axial direction in a state of being separated from the rear surface of the segment.
また、第3発明では、第1発明または第2発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、第2のセグメントにおける雌型のシアキーは、第1のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状部材または板状部材からなる雄型のシアキーと平行に、第2のセグメントの裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする。 In the third invention, in the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment of the first invention or the second invention, the female shear key in the second segment protrudes in the tunnel axial direction on the back surface of the first segment. Inverted L-shape that becomes a ring joint provided so as not to protrude in the tunnel axis direction on the back surface of the second segment in parallel with the male shear key made of a rod-like member or plate-like member that becomes a provided ring joint It is a female-type shear key.
また、第4発明では、第1発明または第2発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、第2のセグメントにおける雌型のシアキーは、第1のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状または板状の雄型のシアキーと直角に係合するアーム部を有し、かつセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする。 In the fourth invention, in the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment of the first invention or the second invention, the female shear key in the second segment protrudes in the tunnel axial direction on the back surface of the first segment. Inverted L-shape that forms a ring joint that has an arm part that engages at right angles with a rod-shaped or plate-shaped male sheer key that forms a ring joint, and that does not protrude in the tunnel axis direction on the back of the segment It is characterized by being a female sheer key in shape.
また、第5発明では、第3発明または第4発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、リング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーにおけるアーム部の下面に、奥部側に向かって漸次セグメント裏面に接近する傾斜面が設けられていることを特徴とする。 In the fifth invention, in the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment of the third or fourth invention, on the lower surface of the arm portion of the inverted L-shaped female sheer key to be a ring joint, toward the back side. An inclined surface that gradually approaches the rear surface of the segment is provided.
また、第6発明では、第1発明〜第5発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、前記第2のセグメントにおけるトンネル周方向に沿ういずれか一方または両方の辺の先端部から中央に向かってテーパー状ガイド部が設けられていることを特徴とする。 In the sixth invention, in the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment of any one of the first to fifth inventions, from the tip of either or both sides along the tunnel circumferential direction in the second segment. A taper-shaped guide portion is provided toward the center.
第7発明のトンネル内面保護・補強構造においては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネル内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造において、第1発明〜第6発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントが、トンネル内面保護・補強用アーチリングを構成する弧状アーチ部相互の接続部に使用され、かつ周方向に隣接する弧状アーチ部相互の接続部における一方の端部セグメントとして用いられ、さらに前記弧状アーチ部は、複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられていることを特徴とする。
なお、前記弧状アーチ部とは、複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられたものと定義される。
In the tunnel inner surface protecting / reinforcing structure of the seventh invention, the thin-walled segments divided in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction are staggered along the tunnel inner surface for each segment ring adjacent in the tunnel axial direction. In the tunnel inner surface protection / reinforcement structure that protects and reinforces the tunnel inner surface by installing in pairs, the tunnel inner surface protection / reinforcement segment of any one of the first to sixth inventions is provided for tunnel inner surface protection / reinforcement. The arc-shaped arch portion constituting the arch ring is used as a connecting portion between the arc-shaped arch portions and is used as one end segment in the connecting portion between the arc-shaped arch portions adjacent to each other in the circumferential direction. Is assembled in the circumferential direction of the tunnel.
The arcuate arch portion is defined as a plurality of segments assembled in the tunnel circumferential direction.
また、第8発明のトンネル内面保護・補強構造の構築方法においては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強方法において、アーチリングの一部である複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられて構成される弧状アーチ部を、トンネル軸方向に連続的に組立てて、トンネル軸方向連続弧状アーチ部構成し、かつ前記トンネル軸方向連続弧状アーチ部を先行して構築し、そのトンネル軸方向連続弧状アーチ部とこれにトンネル周方向に後から構築されて接続するトンネル軸方向連続弧状後続アーチ部との接続部であって、トンネル軸方向に一つ置きの弧状アーチ部相互の接続部に、第1発明〜第6発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントを用いてトンネル軸方向連続アーチを築造することを特徴とする。
なお、前記のトンネル軸方向連続弧状アーチ部とは、前記弧状アーチ部がトンネル軸方向に連続的に組み立てられたものと定義される。
In the tunnel inner surface protecting / reinforcing structure construction method according to the eighth aspect of the present invention, the thin segment divided in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction is divided into each segment ring adjacent to the tunnel axial direction along the tunnel inner surface. In a tunnel inner surface protection / reinforcement method that protects and reinforces the inner surface of the tunnel by installing it in a staggered pattern in the tunnel circumferential direction, multiple segments that are part of the arch ring are assembled in the tunnel circumferential direction. Are continuously assembled in the tunnel axis direction to form a tunnel axis direction continuous arc arch portion, and the tunnel axis direction continuous arc arch portion is constructed in advance, and the tunnel axis direction continuous arc arch portion is constructed. And a tunnel axial direction continuous arc-shaped subsequent arch portion connected to and constructed later in the circumferential direction of the tunnel, The tunnel axial direction continuous arch is constructed by using the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment according to any one of the first to sixth aspects of the invention in the connection part between every other arc arch part in the tunnel axial direction. And
In addition, the said tunnel axial direction continuous arc-shaped arch part is defined as the said arc-shaped arch part being continuously assembled in the tunnel axial direction.
第1発明によると、第2のセグメントの裏面に設けられるシアキーが、トンネル軸方向に張り出さないように設けられているので、第1のセグメントを千鳥状配置とし、トンネル周方向の1/4アーチまたは半アーチ等のアーチリング築造途中の状態の未完全な弧状アーチリングをトンネル軸方向に連続して築造した状態(トンネル軸方向連続弧状アーチの状態)のトンネル周方向端部の凹凸状の接続部に、後から簡単に接続できる挿入設置可能なトンネル内面保護・補強用のセグメントとすることができ、また、第2のセグメントが先に設置された場合には、後から雄型のシアキーを有する第1のセグメントを容易に設置でき、そのため、セグメント配置をトンネル軸方向に千鳥状配置とすると共に、1/4アーチあるいは1/2アーチ等の適宜の弧状アーチをトンネル軸方向に連続して施工し、従来の雄型のシアキーのみの第1のセグメントによる場合に比べて、車線替えを格段に少なくして施工効率を格段に高めることができ、また、交通障害を格段に少なくし、施工工期および施工コストを著しく低減することができる。さらに、トンネル軸方向に隣接する第1のセグメントが、そのセグメント本体からトンネル軸方向新設側に張り出す雄型のシアキーがあっても、前記第2のセグメントの雄型のシアキーにより容易に組み合わせてトンネル内面の所定の位置に組み合わせることができる。 According to the first invention, since the shear key provided on the back surface of the second segment is provided so as not to protrude in the tunnel axis direction, the first segment is arranged in a staggered manner and is 1/4 of the tunnel circumferential direction. Incomplete arc-shaped arch ring in the middle of construction of arch or half-arch, etc., in the middle of the tunnel axis (continuous arc-shaped arch in the tunnel axial direction) It can be a tunnel inner surface protecting / reinforcing segment that can be easily connected to the connecting part later, and if the second segment is installed first, the male shear key Can be easily installed, so that the segment arrangement is staggered in the tunnel axis direction, and 1/4 arch or 1/2 arch, etc. By constructing an appropriate arc-shaped arch continuously in the tunnel axis direction, the lane change can be significantly reduced compared to the case of the first segment with only a male-type shear key. In addition, traffic obstacles can be remarkably reduced, and the construction period and construction cost can be significantly reduced. Further, even if the first segment adjacent in the tunnel axis direction has a male type shear key that projects from the segment main body to the tunnel axis direction new side, it can be easily combined with the male segment of the second segment. It can be combined at a predetermined position on the inner surface of the tunnel.
また、本発明の雌型のシアキーを有する第2のセグメントを、アーチリング築造途中の状態のトンネル軸方向連続弧状アーチリングにおける周方向端部の凹凸部の接続部に用いても、トンネル軸方向に隣接しセグメント裏面からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキーを有する第1のセグメントを後から組み込む場合でも、前記と同様な作用効果を得ることができる。したがって、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを有する第1のセグメントが設置された状態で、トンネル軸方向に隣接する雌型のシアキーを有する第2のセグメントを後から組み立てる施工法でも、あるいは雌型のシアキーを有する第2のセグメントが設置された状態で、トンネル軸方向に隣接するトンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを有する第1のセグメントを後から組み立てる施工法でもよいので、施工の自由度を高めることができる。また、前記セグメントからなるアーチリングを築造した後で、経時硬化性の充填材からなるグラウト材を、既設覆工とアーチリングの間に充填することで、既設コンクリート覆工の崩落による剥落荷重などにも耐える強固なアーチ構造とすることができる。 Further, even if the second segment having the female sheer key of the present invention is used for the connecting portion of the uneven portion at the circumferential end of the tunnel arc direction continuous arc arch ring in the middle of the arch ring construction, the tunnel axis direction Even when a first segment having a male shear key that is adjacent to the segment and protrudes in the tunnel axis direction from the back surface of the segment is incorporated later, the same effect as described above can be obtained. Accordingly, in the construction method in which the second segment having the female shear key adjacent in the tunnel axis direction is assembled after the first segment having the male shear key extending in the tunnel axis direction is installed, or Since the second segment having the female-type shear key is installed, the first segment having the male-type shear key that projects in the tunnel axis direction adjacent to the tunnel axis direction may be assembled later. Can increase the degree of freedom. In addition, after building the arch ring composed of the segments, by filling the grout material composed of a curable filler over time between the existing lining and the arch ring, a peeling load due to the collapse of the existing concrete lining, etc. The arch structure can withstand
第2発明によると、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成する複数のセグメントの各雄型のシアキーに係合する雌型のシアキーを有するトンネル内面・保護補正用のセグメントとすることができ、また、これを用いて容易に既設側のセグメントに接続するように係合することができ、しかもセグメント裏面に脚部と、その先端にトンネル周方向または軸方向に延長するように設けられた雌型のシアキーを備えたセグメントとするだけで、トンネル軸方向に隣接するセグメントの雄型のシアキーに少なくともトンネル半径方向の係合あるいはこれにトンネル軸方向の係合に係合することでアーチリングに作用した荷重をこれに隣接するアーチリングに伝達するためのトンネル半径方向のせん断力伝達を図ることができ、いわゆる千鳥効果を発揮することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a tunnel inner surface / protection correction segment having a female shear key that engages with each male shear key of a plurality of segments constituting a segment ring adjacent in the tunnel axis direction, In addition, it is possible to easily engage with an existing segment using this, and a leg portion is provided on the back surface of the segment, and a female provided so as to extend in the tunnel circumferential direction or the axial direction at the tip thereof. A segment with a type shear key can be used for arching by engaging at least the tunnel radial engagement with the male shear key of the adjacent segment in the tunnel axial direction or the tunnel axial engagement with this. It is possible to transmit the shearing force in the tunnel radial direction to transmit the applied load to the adjacent arch ring. It can be effective.
第3発明によると、トンネル軸方向に隣接する第1のセグメントにおける雄型のシアキーと、前記第1のセグメントに隣接する第2のセグメントにおける雌型のシアキーとが平行であるので、第1のセグメントのシアキーに第2のセグメントの雌型のシアキーを組み立てた場合に、既設側の雄型のシアキーと雌型のシアキーとを同じ位置に重ねることができ、シアキーを介してトンネル半径方向のせん断力を伝達することができる。また、既設側の雄型のシアキーと雌型のシアキーとを同じ位置に重ねることができため、第2のセグメント裏面が既設側のシアキーによって占められる部分が自己の雌型シアキーの部分に収まるので、第2のセグメントの裏面にデッドスペースを生じないので、第2のセグメント裏面に架設時の付属装置を設ける場合の設置位置の自由度を高めることができる。 According to the third invention, since the male shear key in the first segment adjacent in the tunnel axis direction and the female shear key in the second segment adjacent to the first segment are parallel, When the female shear key of the second segment is assembled to the shear key of the segment, the male shear key on the existing side and the female shear key can be overlapped at the same position, and the shear radial in the tunnel can be passed through the shear key. Can transmit power. In addition, since the existing male shear key and the female shear key can be overlapped at the same position, the portion occupied by the second segment back surface by the existing shear key fits in the portion of the own female shear key. Since no dead space is generated on the back surface of the second segment, the degree of freedom of the installation position when an attachment device is installed on the back surface of the second segment can be increased.
第4発明によると、第1のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状または板状の雄型のシアキーと直角に係合するアーム部を有し、かつセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされているので、組み合わされる隣接のセグメントのトンネル軸方向に張り出すシアキーのトンネル周方向の取り付け位置が多少ずれても、雌型のシアキーによって確実に係合させて、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達することができ、また、既設のセグメントの製造が容易になる。 According to the fourth aspect of the present invention, the arm has an arm portion that engages at right angles with a rod-shaped or plate-shaped male sheer key that becomes a ring joint provided so as to project in the tunnel axis direction on the back surface of the first segment, and the segment Since it is an inverted L-shaped female shear key that becomes a ring joint provided so as not to project on the back surface in the tunnel axis direction, the shear key of the shear key that projects in the tunnel axis direction of adjacent segments to be combined Even if the mounting position is slightly deviated, the shearing force in the tunnel radial direction can be reliably transmitted by being surely engaged by the female shear key, and the existing segment can be easily manufactured.
第5発明によると、逆L字形状の雌型のシアキーにおけるアーム部の下面に、奥部側に向かって漸次セグメント裏面に接近する傾斜面が設けられているので、雌型のシアキーの傾斜した下面により、これに係合する雄型のシアキーを確実に狭い溝奥部側にガイドして、確実に雄型のシアキーと雌型のシアキーを係合させて、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達することができ、セグメントの組立作業が容易になる。また、セグメント組み立て後のがたつきをなくして、強度・剛性の高いアーチ構造を得ることができる。 According to the fifth aspect of the invention, since the inclined surface that gradually approaches the rear surface of the segment toward the back side is provided on the lower surface of the arm portion of the inverted L-shaped female shear key, the female shear key is inclined. The lower surface of the male sheer key that engages with this is surely guided to the back of the narrow groove, and the male sheer key and female sheer key are securely engaged to ensure shearing force in the tunnel radial direction. Thus, the assembly work of the segments becomes easy. Further, it is possible to obtain an arch structure having high strength and rigidity by eliminating rattling after assembling the segments.
第6発明によると、セグメントのトンネル周方向に沿ういずれか一方または両方の辺の先端部から中央に向かってテーパー状ガイド部が設けられているので、既設側のセグメントに隣接してトンネル周方向にセグメントを差込み設置する場合に、セグメント相互がせることなく、またテーパー状ガイド部により容易にガイドさせて差込み設置することができる。 According to the sixth aspect of the invention, since the tapered guide portion is provided from the tip portion of one or both sides along the tunnel circumferential direction of the segment toward the center, the tunnel circumferential direction is adjacent to the existing segment. When the segments are inserted and installed, the segments can be inserted and installed without being interlinked with each other and easily guided by the tapered guide portion.
第7発明によると、第1発明〜第6発明のいずれかのセグメントが弧状アーチ部相互の接続部における一方の端部セグメントとして用いられているので、既設側のアーチ部に容易にかつ確実にトンネル周方向に接続して、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達でき、またはトンネル半径方向のせん断力およびトンネル周方向の軸力を伝達できる接続部構造のトンネル内面保護・補強構造となるため、トンネル軸方向に直線状に継手部が連続する芋継手構造とすることなくセグメントを千鳥状配置としながら強固な継手部とすることができる。 According to the seventh invention, since any one of the segments of the first to sixth inventions is used as one end segment in the connection part between the arcuate arch parts, it can be easily and reliably added to the existing arch part. It can be connected in the tunnel circumferential direction to reliably transmit the shearing force in the tunnel radial direction, or to be a tunnel inner surface protection / reinforcement structure with a connection structure that can transmit the shearing force in the tunnel radial direction and the axial force in the tunnel circumferential direction. In addition, it is possible to obtain a strong joint portion while arranging the segments in a staggered manner without using a saddle joint structure in which the joint portions are linearly arranged in the tunnel axis direction.
第8発明によると、雄型のシアキーを有するトンネル軸方向のセグメント間に後から雌型のシアキーを有するセグメントを設置したり、雌型のシアキーを有するトンネル軸方向のセグメント間に雄型のシアキーを有するセグメントを後から設置することができるので、セグメントの千鳥配置を維持しながら、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続弧状アーチ部を順次周方向に構築することができ、また、トンネル軸方向連続弧状アーチ部を築造している部分だけの全面通行止めですむため、トンネル内におけるトンネル軸方向連続弧状アーチ部を構築していない弧状アーチ部分あるいは部分構築がすんだ弧状アーチ部分の下を全面交通可能な部分とすることができる、すなわち、車線規制はセグメントの組み立てを行う車線だけでよいため、セグメントの組み立て中であっても、組み立てを行っていない車線では車の通行ができ、片側交互通行が可能である。また全面通行止めが必要となる車線替えを極めてすくなく最小限にすることができ、施工工期を短縮して、施工コストを低減できるばかりでなく、交通障害を少なくすることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, a segment having a female shear key is installed between the tunnel axial segments having a male shear key, or a male shear key is interposed between the tunnel axial segments having a female shear key. Can be installed later, while maintaining the staggered arrangement of the segments, it is possible to construct a continuous axial arc arch portion in the tunnel axis direction in the circumferential direction sequentially, and the tunnel axis Because only the part where the continuous arc arch part is constructed is closed, the entire area under the arc arch part where the tunnel continuous axial arc arch part in the tunnel is not constructed or under construction It can be a transportable part, i.e. the lane restrictions are only on the lanes where the segments are assembled. Therefore, even during assembly of the segment, the lane is not performed the assembly can car traffic, it is possible on one side alternating way. In addition, it is possible to minimize and minimize the number of lane changes that require full road closure, shorten the construction period, reduce construction costs, and reduce traffic obstacles.
図1〜図2は、接続部付近に使用される本発明の第1実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメント1Aを示すものであって、このセグメント1Aは、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面にそってトンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組みとなるように設置して、各種トンネル内面またはトンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造に使用され、特に半円アーチ状等のセグメントリング7を構築する場合のその一部をなす弧状アーチ部の端部側に新たに接続するように設置されるセグメントとして使用されるセグメント1Aであって、トンネル周方向に断面弧状で、かつ平面略矩形状の薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント本体2のトンネル円周方向をなす既設側の弧状辺4および新設側の弧状辺5を備えており、前記新設側の弧状辺5は、そのトンネル周方向既設側をセグメント本体2の巾寸法が、中央部から端部に向って漸次狭くなるように傾斜したテーパー状ガイド部となる傾斜弧状辺5aと、既設側の弧状辺4と平行な辺5bとを備えている。(なお、セグメント本体2の平面視では、前記の既設側の弧状辺4,新設側の弧状辺5および傾斜弧状辺5aはいずれも直線状の辺である。)前記の傾斜弧状辺5aを有するセグメント1Aは、これを既設側のセグメントに組み込む場合に、少なくとも既設セグメントと、せることなく設置することができる。
FIGS. 1 and 2 show a tunnel inner surface protecting / reinforcing
前記既設側の弧状辺4には、その近傍に、トンネル周方向に間隔をおいて複数(図示の場合は4つ)の雌型のシアキー6(6a)が設けられ、各雌型のシアキー6(6a)は、セグメント本体2の裏面に固定された脚部6bと、その脚部6bの上部に先端がトンネル周方向既設側に向かって突出すると共にトンネル軸に直角(既設側の弧状辺4に平行)なアーム部6cを備えている。前記アーム部6cはセグメント本体2の裏面から離れており、アーム部6cの下面と脚部6bとセグメント本体2の裏面とによりトンネル周方向既設側に向かって開口する開口溝6dが形成されている。
また、前記の開口溝6dを形成しているアーム部6cの下面は、アーム部6cの基端側から先端側に向かって、漸次セグメント本体2の裏面から離れるように傾斜する傾斜面6eとされ挿入方向にテーパー状であり、また開孔溝6dの奥部側の高さ寸法はこれに嵌合されるシアキーの高さ寸法と同様な寸法とされて、トンネル軸方向に隣接して設置されるセグメントとのトンネル半径方向の位置ずれが生じないようにされ、前記開口溝6dに挿入されるトンネル軸方向既設側のセグメント1のシアキー3(3a)をガイドしながら配置できるようにされている。前記の傾斜面6eの傾斜角θ(図2b参照)は、製作精度・寸法精度勘案の上設計により設定される。
In the vicinity of the
Further, the lower surface of the
また、前記の新設側の弧状辺5における傾斜弧状辺5aの近傍には、前記既設側の雌型のシアキー6(6a)と平行に、また、前記と同様な複数(図示の場合には2つ)の雌型のシアキー6(6f)が設けられている。また、新設側の弧状辺5bの近傍には、トンネル周方向に間隔をおいた複数箇所(図示の場合は2つ)に、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキー3が設けられている。
Further, in the vicinity of the inclined arc-shaped
すなわち、トンネル内面保護・補強用のセグメント本体2におけるトンネル軸方向の既設側の辺4の近傍に雌型のシアキー6(6a)が設けられ、新設側の辺5の近傍に、シアキー3(3b)および雌型のシアキー6(6f)が設けられている。なお、前記の傾斜弧状辺5bはセグメント本体2を挿入する既設側の挿入部が平面視でコ字状であれば、これに合わせてわずかに小さいセグメント巾でよいから、必ずしも既設側に向かって巾が漸次狭くなるようなセグメント本体2である必要はなく、平面視で全体として略矩形状であってもよい。
That is, a female shear key 6 (6a) is provided in the vicinity of the existing
この実施形態では、シアキー3またはシアキー52は、トンネル内面保護・補強用セグメント本体2の裏面に短尺の鋼製板体が立設配置されていると共に、トンネル軸方向またはトンネル周方向に突出するように片持ち式に張り出し配置され、鋼製板体の基端部が溶接によりトンネル内面保護・補強用のセグメント本体2に溶接により固定されて構成されている。
In this embodiment, the
次に、本発明の第1実施形態のトンネル内面保護・補強用セグメント1Aを、弧状アーチ部相互を接続するための端部に使用したトンネル軸方向連続弧状アーチ部を築造するまでの手順について、図3〜図5を参照して説明する。
Next, about the procedure until the tunnel axial direction continuous arc-shaped arch portion used for the end portion for connecting the arc-shaped arch portions to the tunnel inner surface protecting / reinforcing
トンネル内におけるトンネル軸方向連続弧状アーチ部46を構築すべき部分の下方の路面44(図5(b)参照)等を遮断し、反対側の路面45を片側交互交通とした状態で、トンネル周方向の端部に、トンネル軸方向に連続するように、適宜の長さに連続した固定治具35がコンクリート製床版34上にトンネル軸方向に連続するように設置され、次いで、前記固定金具35に図25に示すような端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント1、またはこれにトンネル周方向に張り出すシアキー52を備えた端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント1を準備する。
In the tunnel, the road surface 44 (see FIG. 5B) below the portion where the continuous arc
また、図16に示すようなトンネル内面保護・補強用セグメント1あるいは図24に示すようなトンネル内面保護・補強用セグメント1で、トンネル軸方向の巾寸法の異なる2種類のトンネル内面保護・補強用セグメント1を準備する。前記のトンネル周方向端部側のトンネル内面保護・補強用セグメント1のトンネル軸方向の巾寸法と同じトンネル軸方向の寸法のものは、同様なトンネル軸方向巾のアーチに属するようになるので、充分区別できるようにしておく。
Further, the tunnel inner surface protecting / reinforcing
前記の2種類のトンネル内面保護・補強用セグメント1の構造は、トンネル軸方向の巾寸法が従来の場合と同様か異なる巾寸法のものを使用する以外、同様な構造のセグメントを用いることができる。あるいは図24に示すように周方向の端部にトンネル軸方向に間隔をおいてトンネル周方向に張り出す複数の雄型のシアキー52が設けられているトンネル内面保護・補強用セグメント1も使用することができる。
The two types of tunnel inner surface protecting / reinforcing
前記の端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント1とこれに隣接するトンネル内面保護・補強用セグメント1とのトンネル軸方向の巾寸法はいずれが他方に比べて、狭くても、広くてもよく、場合によっては同じトンネル軸方向の寸法でもよい。
The width dimension in the tunnel axis direction of the tunnel inner surface protecting / reinforcing
図5を参照して、前記のような各種のセグメント1を使用して、セグメントの概略組み立て順序を説明すると、固定金具35の受け溝38の溝底部に、端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント1の下端部を載置した状態で、受け溝付固定金具35における押付ボルト39により腕辺37に押し付けて固定し(図22b参照)、次いで、固定されたセグメント1と同様なトンネル周方向の弧長のトンネル内面保護・補強用セグメント1の周方向端部相互を当接して、適宜の支保手段により仮保持する。また、トンネル周方向に突出する雄型のシアキー52を有する場合には、周方向に隣り合うセグメント裏面に係合するように設置する。以下同様に前記トンネル周方向の長さが同じトンネル内面保護・補強用セグメント1を順次トンネル周方向に直列に接続するように設置して、トンネル周方向に連続した第1の弧状アーチ部12(12a)を構築し、これを適宜の仮支保手段により支持する。
Referring to FIG. 5, the general assembly order of the segments will be described using the
そして、前記の弧状アーチ部12(12a)に隣接して、前記の各セグメント1よりもトンネル軸方向の巾寸法を広くしたセグメント1を組み立てるように、トンネル周方向の弧長を短くした端部の短尺のセグメント1をトンネル軸方向既設側に隣接して接続するように、かつ当接したトンネル周方向をなす辺相互近傍の各セグメント1の雄型のシアキー3を他方のセグメント1の裏面に係合させた状態で、前記セグメント1の端部を固定金具35の受け溝38の溝底部に、前記端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント1の下端部を載置した状態で、受け溝付固定金具35における押付ボルト39により腕辺37に押し付けて固定し、次いで、固定された端部短尺用のセグメント1よりもトンネル周方向の円弧の長さが長く、前記の既設側のセグメント1と同様な弧長のトンネル内面保護・補強用セグメント1の周方向端部を、端部の短尺セグメント1の端部に当接して、適宜の支保手段により仮保持する。
Then, adjacent to the arcuate arch portion 12 (12a), an end portion having a shortened arc length in the tunnel circumferential direction so as to assemble the
なお、トンネル周方向に突出する雄型のシアキー52を有する場合には、周方向に隣り合うセグメント裏面に係合するように設置する。以下、同様に前記トンネル周方向の長さの長いトンネル内面保護・補強用セグメント1を順次トンネル周方向に直列に接続するように設置して、トンネル周方向に連続した第2の弧状アーチ部12(12b)を構築し、これを適宜の仮支保手段により支持する。また、周方向端部のセグメント1として、トンネル周方向に新たに増設する側の少なくともトンネル軸方向既設側の一辺または既設側および新設側の2辺がトンネル周方向既設側に向かって傾斜し、セグメント本体2の巾が狭くなるように先細とされたトンネル内面保護・補強用セグメントで、雄型のシアキー3を有するセグメント1を設置して、第2の弧状アーチ部12(12b)を構築する。
In addition, when it has the male
以下、第2の弧状アーチ部12(12b)に隣接して前記第1の弧状アーチ部12(12a)と同様な第3の弧状アーチ部12(12c)およびこれに接続する第4の弧状アーチ部12(12d)と順次、トンネル軸方向に交互に繰り返して構築して、図5に示すような、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続弧状アーチ部46を構築する。なお、個々のセグメント1(本願発明のセグメント1Aも同様)には、図15〜図18に示すような突っ張りボルト螺杆10を付属させて、トンネル内面への押し付けによりセグメント1の位置規制、あるいは既設あるいは新設側間での治具16,17あるいは治具19,20相互のボルトによる連結をして、新設セグメント1の既設側セグメント1あるいはセグメントリング7の仮保持を容易にすることができる。なお、図示省略するが、第1の弧状アーチ部12(12a)を構築する前に、事前にトンネル内面に沿ってリングの形状を規定するゲージとなるリング、すなわちゲージリングを組み立てておいても良い。また、このゲージリングにセグメントと同様のシアキーで嵌合するようにしておくことで、第1の弧状アーチ部12(12a)をさらに精度良く組み立てられるとともに、組み立て性の良い施工法とすることもできる。
Hereinafter, a third arcuate arch part 12 (12c) similar to the first arcuate arch part 12 (12a) adjacent to the second arcuate arch part 12 (12b) and a fourth arcuate arch connected thereto As shown in FIG. 5, a tunnel axis direction continuous arc-shaped
前記のようにトンネル軸方向に連続した、トンネル軸方向連続アーチ部46が構築された状態では、トンネル軸方向連続弧状アーチ部46のトンネル周方向新設側端部を支持しておけば、弧状アーチ部12の崩壊を防止でき、従って、個々の弧状アーチ部12の増設側端部で、トンネル内面等に固定するアンカー材を、端部セグメントに付属させておくようにして、弧状アーチ部の崩壊を阻止するようにしてもよい。またこれに代えて、図示を省略するが、仮設支保工により支持しておくこともできる。
In the state where the tunnel axial direction continuous
次に、前記のように、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続アーチ部46の周方向の両端部を除く下方の仮設材を撤去して交通障害とならないようにした状態で、そのトンネル軸方向連続アーチ部46の下方を通行させ、トンネル軸方向連続アーチ部46に接続する次に補修または補強するトンネル周方向の一部の下方路面等を交通止めにする車線切り替えを行なう。
Next, as described above, in the state where the lower temporary material except for both ends in the circumferential direction of the tunnel-axis-direction continuous
前記のよう車線切り替えをした状態で、図6に示すように、前記のトンネル軸方向連続アーチ部46における最初に架設した弧状アーチ部12(12a)におけるトンネル軸方向の狭巾のセグメント1のトンネル周方向新設側端部に、およびこれにトンネル軸方向に隣接する広幅のセグメント1の傾斜面47に当接するように、前記第1実施形態で示す図1の既設側辺近傍に雌型のシアキー6(6a)を有するセグメント1Aにおける前記雌型のシアキー6を、これに係合すべき既設側の雄型のシアキー3と、その雄型のシアキー3に周方向において隣り合う雄型のシアキー3との間に位置させた状態で、雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aをトンネル周方向既設側に向かって移動させて、既設側の各セグメント1の雄型のシアキー3を雌型のシアキー6,6fの傾斜ガイド下面6eにより溝内に案内して、既設側の雄型のシアキー3と新設側の雌型のシアキー6,6f相互を係合させる。
この場合、トンネル周方向に新たに新設するセグメント1における既設側のセグメント1に当接する辺4,5(5a)は、いずれの辺にも、その辺からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキー3ではなく、前記辺4,5(5a)からトンネル軸方向に突出しない雌型のシアキー6,6fを備えたセグメント1Aであるので、シアキー3,6(6f)相互が干渉して、セグメント1Aの挿入が困難になることはない。
In the state where the lane is switched as described above, as shown in FIG. 6, the tunnel of the
In this case, the
なお、前記の各セグメント1Aには、図示を省略するが、トンネル内面との間隔を保持するための突っ張り螺杆10あるいは既設側のセグメントとの仮固定するための治具16,19を付属させておくことにより、ボルト18,21等により既設側に支持させて架設することができる。
Although not shown, each
なお、前記の雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aは、図1〜図4あるいは後記する図10または図13および図14に図示するように、トンネル軸方向に面する新設側の辺5(5b)には、その辺5(5b)からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキー3であっても差し支えない。
The
前記の雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aのトンネル周方向後部側(新設側)は、トンネル軸方向の巾が広くなっているので、これに後続するセグメント1は、トンネル軸方向の巾が広いセグメントが使用されて、前記雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aのトンネル周方向の後端部に、雄型のシアキー3およびシアキー52を有し、トンネル軸方向が巾広の新設のセグメント1が接続するように配置され、両セグメント1A,1のトンネル周方向の端部から周方向に突出する雄型のシアキー52相互を互いのセグメント裏面に係合させ、以下同様に、トンネル軸方向巾広の雄型のシアキー3およびシアキー52を有するセグメント1をトンネル周方向後端部に接続するように配置する。そして最後のセグメント1は、トンネル周方向の後端部にトンネル周方向端部側にセグメント裏面からトンネル周方向に突出したシアキー52を備えていないトンネル周方向の長さの短いセグメント1が使用されて、その後端部を、他端側の固定金具35における受け溝38に配置すると共に適宜受け溝底部に調整板が介在されて押付ボルト39により腕辺37に押し付けて固定して弧状後続アーチ48(48a)を構築し、一つのアーチリング7(7a)を構築する。
Since the rear side (new side) in the tunnel circumferential direction of the
次いで、前記の弧状後続アーチ48にトンネル軸方向に隣接し、既設側のトンネル軸方向連続弧状アーチ46における接続端部をトンネル軸方向狭巾としたセグメント1の端部と同じ幅で、かつトンネル周方向の長さの長いセグメントで、トンネル軸方向およびトンネル周方向にセグメント本体2から突出するシアキー3を有するセグメント1が、トンネル軸方向およびトンネル周方向にセグメント本体2から突出する雄型のシアキー52を有する既設側のセグメント裏面にシアキー3相互が係合するように配置され、以下同様なセグメント1がトンネル周方向に順次設置され、最後にトンネル周方向端部に雄型のシアキー52を備えていないセグメント1の端部を固定金具35に固定し、第2のトンネル軸方向狭巾の弧状後続アーチ48(48b)を構築し、さらにトンネル軸方向に隣接するアーチリング7(7b)を構築する。
Next, the arcuate trailing
以下、同様に、トンネル軸方向新設側で、すでに架設したトンネル軸方向連続弧状アーチ部46の接続部に、雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aの組み込み、これにトンネル周方向に接続するシアキーが雄型シアキー3のみのセグメント1の組み込みを順次行なって、第3のトンネル軸方向広幅の弧状後続アーチ48(48c)を構築し、同様に、第3のトンネル軸方向広幅の弧状後続アーチ48(48c)にトンネル軸方向に隣接する第4のトンネル軸方向セグメント巾が狭巾の弧状後続アーチ48(48d)および第5の弧状後続アーチ48(48e)を構築して、トンネル軸方向に連続するようにアーチリング7を順次構築する。
以下、前記のような工程を繰り返して、図6に矢印Bで示すように、トンネル軸方向連続弧状後続アーチ49を構築することにより、アーチリング7がトンネル軸方向に連続するようにしてトンネル内面を覆うトンネル軸方向連続アーチ50を構築して完成させる。なお、最後に、その連続アーチ50とトンネル内面との間に硬化性充填材(グラウト42)を充填・硬化して、連続アーチ50の形状安定性を付与してもよい。
Hereinafter, similarly, on the new tunnel axial direction side, the
Thereafter, the above-described steps are repeated, and as shown by an arrow B in FIG. 6, the tunnel axial direction continuous arc-shaped
なお、片側3車線(全6車線)あるいは片側4車線(全8車線)等の道路(あるいは軌道)を備えたトンネル(43)内周面の補修・補強では、例えば、2車線ごとにトンネル軸方向連続弧状アーチ部46を構築することにし、雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Aを備えた接続部を、2車線ごとのトンネル軸方向弧状アーチ部に対応して設け、2車線ごとの弧状アーチ部下方の交通の開放および次に施工する弧状アーチ部の通行止めの、車線切り替えすることにより、全6車線なら3回、全8車線なら4回の交通車線切り替え作業で、薄肉セグメントを用いた、トンネル内面の補修・補強作業をトンネル軸方向に連続して施工して、格段に少ない車線切り替え作業および交通障害で、しかもセグメントの千鳥状配置を確保し、芋継手による剛性低下もなく、短工期で経済的にトンネル内面の補修・補強施工を行なうことができる。
In the repair and reinforcement of the inner peripheral surface of the tunnel (43) having a road (or track) such as three lanes on one side (6 lanes on all sides) or 4 lanes on one side (all 8 lanes), Directional continuous arc-shaped
(概略施工手順)
前記した本発明のトンネル内面補強構造の概略施工手順は、以下の(1)から(3)の順ようになる。
A.例えば、左半リング(左の弧状アーチ部)または右半リング(図示省略)から組み立てる場合。
(1)左半リング(または右半リング)をトンネル周方向上に向かって1リングずつ組み立てる。これをトンネル軸方向に繰り返す。
(2)次に、車線替えを行い、右半リング(または左半リング)をトンネル周方向上から下に向かって1リングずつ組み立てる。これをトンネル軸方向に繰り返す。
(3)なお、必要に応じて最後に、グラウトを充填する。グラウトは、(1)セグメント裏面に予め設置した袋体を使用しても、(2)セグメントと既設覆工等のトンネル内面との間に直接充填してもよい。
(General construction procedure)
The general construction procedure of the tunnel inner surface reinforcing structure of the present invention described above is in the order of the following (1) to (3).
A. For example, when assembling from the left half ring (left arc-shaped arch) or the right half ring (not shown).
(1) Assemble the left half ring (or right half ring) one by one toward the circumferential direction of the tunnel. This is repeated in the tunnel axis direction.
(2) Next, the lanes are changed, and the right half ring (or the left half ring) is assembled one ring at a time from the top to the bottom in the tunnel circumferential direction. This is repeated in the tunnel axis direction.
(3) Finally, if necessary, the grout is filled. The grout may be (1) a bag body previously set on the back side of the segment, or (2) directly filled between the segment and the tunnel inner surface such as an existing lining.
次に、図8から図10を参照して、本発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントの第2実施形態について説明すると、この形態と前記第1実施形態とで相違する部分は、雌型のシアキー6の配置状態が異なるので、この点を主に説明し、同様な部分は同様な符号を付している。
Next, a second embodiment of the tunnel inner surface protecting / reinforcing segment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10. The difference between this embodiment and the first embodiment is a female type. Since the arrangement state of the
既設側の弧状辺4および傾斜弧状辺5aの近傍に設けられている雌型のシアキー6のアーム部6cが、トンネル軸方向に平行に延長するように、かつ既設側の弧状辺4および傾斜弧状辺5aから突出しないようにセグメント本体2の裏面内に収まるように設けられ、アーム部6cの下面は、そのアーム部6cのトンネル周方向の部材巾(板厚)全体に、トンネル周方向既設側の端縁からトンネル周方向新設側の端縁に向かって漸次低くなるような傾斜面6eとされたセグメント1Bとされ、すなわちセグメント1Bの挿入方向にテーパー状であり、また、アーム部6cの下面におけるトンネル周方向新設側の端縁は、アーム部6cの下面に係合するトンネル軸方向に隣接するセグメントのシアキー3の高さよりも低くされてシアキー3の周方向既設側への抜け出しを防止している。
The
なお、前記アーム部6cの下面に係合する既設側セグメント1のシアキー3のトンネル周方向の上端形状としては、図10(a)左に示すように、トンネル半径方向に直角な形状でもよく、図10(b)左に示すように、前記シアキー3の上端部形状が、トンネル周方向既設側の端縁が、トンネル周方向新設側端縁に比べて漸次高くなるように傾斜する傾斜面3fとしてもよく、いずれの場合も、雌型のシアキー6、6fをトンネル周方向既設側に向かってセグメントを配設する時に、前記アーム部6cの傾斜下面6eによりガイドされるか、アーム部6cの傾斜下面6eと既設側の雄型のシアキー3の傾斜上面3fとがガイド部として機能して、新設のセグメント1Bの設置作業を容易にしていると共に、既設セグメント1に対して新設セグメント1Bの本体2のトンネル半径方向の位置を所定の位置に配置することを可能にし、また、トンネル半径方向のせん断力の伝達を可能にしている。
The upper end shape in the tunnel circumferential direction of the
雌型のシアキー6,6fのアーム部6c下面および雄型のシアキー3の上面が同じ傾斜角の傾斜面とされていると、雄雌シアキー3,6(6f)相互の傾斜面を面接触させて、応力集中の少ない状態でトンネル半径方向のせん断力あるいはトンネル周方向の軸力を伝達する部材として機能させることができる。
If the lower surface of the
前記のような雌型のシアキー6,6fを有するセグメント1Bを、トンネル軸方向連続弧状後続アーチ部46の先頭接続端に組み込む直前の状態が図11に示され、組み込んだ状態が図12に示されている。なお、これらの図は、トンネル軸方向連続弧状アーチ部46のトンネル軸方向最終端の弧状後続アーチ部48を構築すべく、雌型のシアキー6,6fを組み込む状態図である。施工手順は前記実施形態の場合と同様である。
FIG. 11 shows a state immediately before the
前記のような雌型のシアキー6,6fのアーム部6c下面と、雄型のシアキー3の上面とを重合させるように係合させる形態では、重合した状態では、セグメント裏面の雌・雄シアキー6(3)の配置がシンプルになり、グラウトを充填する場合の充填性が向上する。
In the form in which the lower surface of the
なお、他の形態として、図14に示すように、トンネル周方向の既設側の弧状アーチ部12の接続端部に、トンネル軸方向に一つおきに、トンネル周方向の新設側の端部に向かってトンネル周方向をなす両辺が接近するように傾斜するテーパー状ガイド部となる傾斜辺51を有し、かつ雄型のシアキー3を有するセグメント1が組み込まれたトンネル軸方向連続アーチ46である場合には、図13に示すような、トンネル周方向の既設側の端部に向かってトンネル周方向をなす両辺が接近するように傾斜する傾斜辺5aを有し、その近傍に雌型のシアキー6(6a,6f)を有するセグメント1Cを設置するようにしてもよい。施工手順等は前記実施形態の場合と同様である。この図13に示す形態の場合は、トンネル周方向の既設側のトンネル周方向をなす両辺(傾斜弧状辺4a,5a)が既設側に向かって先細状であるので、新設のセグメントを既設セグメントに対してせることなく設置することができると共に、トンネル軸方向の傾斜した両辺5aによりトンネル軸方向にガイドさせながら設置することができるので、前記実施形態の場合よりも既設側への挿入設置作業が容易である。
As another form, as shown in FIG. 14, at the connection end of the arcuate
図示の実施形態では、自動車用トンネルの形態で説明したが、本発明を実施する場合、鉄道用トンネルあるいはその他のトンネルにも適用して、トンネル内面の補修あるいは補強を行なうようにしてもよい。 Although the illustrated embodiment has been described in the form of an automobile tunnel, when the present invention is implemented, it may be applied to a railway tunnel or other tunnels to repair or reinforce the tunnel inner surface.
なお、セグメント裏面へのグラウトの充填に関しては、弧状アーチ部あるいはトンネル軸方向連続アーチ部の築造段階で充填するよりは、トンネル軸方向に連続した半円状の連続アーチが完成した段階で裏込充填するのが好ましい。 In addition, regarding the filling of the grout on the back of the segment, it will be performed when the semicircular continuous arch continuous in the tunnel axial direction is completed rather than filling in the construction stage of the arc arch or tunnel axial continuous arch. Filling is preferred.
なお、前記の実施形態のように、トンネル周方向に張り出すシアキー52を設けておくと、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達可能で、シアキー52が設けられていない場合に対して、トンネル周方向の剛性・強度に優れたリングとすることができる。
In addition, when the
次に、図15を参照して、本発明において使用される弧状アーチ部中間部(または端部)に使用されるトンネル軸方向に突出するシアキーが雄型のシアキー3であるセグメント1(図15b参照)の形態または弧状アーチ接続部に使用される雄型のシアキー3のみを有するセグメント1(図15a参照)の形態について説明すると、トンネル周方向に断面弧状で、かつ平面略矩形形状をした薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント本体2のトンネル円周方向をなす既設側の弧状辺4および新設側の弧状辺5各辺の近傍に、周方向に間隔をおいた複数箇所に、前記と同様なトンネル軸方向に張り出すシアキー3が設けられている。
図15(a)のセグメント1では、既設側弧状辺4のトンネル周方向の新設側先端部から中央に向かって、傾斜弧状辺4aが設けられて、セグメント1の新設側端部がテーパー状とされて、雌型のシアキー6(6a)を有するセグメント1Aの傾斜弧状辺5aをガイドできるようにされている。
また、トンネル内面保護・補強用のセグメント本体2の周方向の両端部のトンネル軸方向をなす辺(トンネル周方向端部の既設側辺24,トンネル周方向端部の新設側辺25)に直角に周方向に突出するように、複数のシアキー52がトンネル軸方向に間隔をおいて設けられている。
なお、リング間固定治具を構成するための治具16,17は前記従来の場合と同様であり、また、周方向のセグメント間固定治具を構成するための治具19,20も前記従来の場合と同様である。
Next, referring to FIG. 15, a segment 1 (FIG. 15 b) in which the shear key protruding in the tunnel axial direction used in the arcuate arch middle part (or end part) used in the present invention is a
In the
Also, it is perpendicular to the sides (the existing
Note that the
ここで、前記の各セグメント1,1Aにおけるトンネル軸方向に張り出す雄型のシアキー3の作用について説明すると、複数のトンネル内面保護・補強用のセグメント1が、既設のトンネル内面に沿ってトンネル周方向に直列に設置されてアーチを構成するトンネル内面保護・補強用のセグメントリング7(7a,7b)相互間において、トンネル内壁コンクリート等の崩落時、(1)少なくともトンネル半径方向のせん断力を伝達するために用いられ、そして(2)曲げモーメントを伝達し、トンネル軸方向の複数のトンネル内面保護・補強用セグメントリング7(7a,7b)に伝達し、全体に伝達分散するために設けられる。
Here, the operation of the
また、トンネル周方向に張り出すシアキー52を設けるようにすると、前記のように同じトンネル内面保護・補強用のセグメントリング7における周方向に隣り合うセグメント1間で、せん断力を伝達させることも可能となり、シアキー3を設けない場合に比べて剛性・強度が大きいトンネル内面保護・補強構造とすることができる。
Further, when the
また、セグメント本体裏面から突出しないように設けられる雌型のシアキー6は、これが雄型のシアキー3に係合することにより、雄型のシアキー3と同様にトンネル半径方向のせん断力の伝達することができる。
Further, the
前記実施形態では、トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー3としているために、トンネル軸方向の既設側(前部側)のシアキー3(3a)の周方向の位置と、新設側(後部側)の周方向のシアキー3(3b)の位置とは、トンネル周方向(トンネル内面保護・補強用のセグメント本体2の弧状周面方向)に位置がずらされて設けられている。
In the embodiment, since the male
このように周方向の位置をずらす理由は、トンネル軸方向に千鳥状配置とすることによりトンネル半径方向のせん断力を伝達し、結果としてトンネル周方向の曲げモーメントを隣接リングに伝達するために、トンネル半径方向の正負両方向のせん断力を伝達可能にする必要がある点、同時に、トンネル内空断面を広く確保するために、薄肉のトンネル内面の保護・補強構造とするためシアキーの重なりをなくすことで薄肉化を計るようにする点、トンネル内空側に突出物を設けないで内面平滑で防食上・美観上優れたリングを形成する点を全て満たすように工夫されたものである。 The reason for shifting the circumferential position in this way is to transmit the shearing force in the tunnel radial direction by arranging in a staggered arrangement in the tunnel axis direction, and as a result to transmit the bending moment in the tunnel circumferential direction to the adjacent ring, It is necessary to be able to transmit the shearing force in both the positive and negative directions in the tunnel radial direction, and at the same time, in order to secure a wide cross section in the tunnel, it is necessary to eliminate the overlap of shear keys in order to provide a protective and reinforcing structure for the thin tunnel inner surface. It is devised to satisfy all the points of thinning the wall and forming a ring that is smooth on the inner surface and excellent in anticorrosion and aesthetics without providing a protrusion on the inner side of the tunnel.
セグメント1における前記トンネル周方向をなす各辺4,5側に配置される各シアキー3は、トンネル周方向に位置をずらして設けられており、トンネル内面保護・補強用のセグメントリング7によるアーチの中間部では、同じトンネル内面保護・補強用のセグメント1を使用することができ、また、トンネル軸方向に隣り合うトンネル内面保護・補強用のセグメントリング7の既設側セグメントリング7aと、新設側のセグメントリング7b間で、トンネル内面保護・補強用の各セグメント1が相互にシアキー3によって、各セグメント本体2の裏面に係合している。
The
前記の薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント1,1Aを構成する材料としては、トンネル内空側の建築限界を超えないようにするために、例えば、板厚30mm以内の厚鋼板,FRP板状材,鋳鋼製面板状材等としてもよい。シアキー3,6、52はセグメント本体に一体形成されていても、溶接あるいはボルト等の固定手段により固定されていても良い。
As a material constituting the thin-walled plate-shaped tunnel inner surface protecting / reinforcing
なお、図示を省略するが、各図に示すセグメント本体2の周側面部(前後面および左右側面)には、適宜、止水用シール材が固着されて、トンネル軸方向あるいは、トンネル周方向に隣り合うセグメント相互が密着されて、セグメント相互の止水連結が図られる。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the sealing material for water stop is suitably fixed to the peripheral side surface part (front-and-rear surface and right and left side surfaces) of the segment
本発明を実施する場合、接続部におけるセグメントの平面形状としては、矩形形状、図1あるいは図8に示すような傾斜辺5aを有する5角形形状のセグメント、図14に示すような先細状のセグメントあるいは、図示を省略するが、先細状のセグメントで傾斜角度の異なる形態も可能であり、さらには、傾斜部が複数の傾斜角度の異なる屈折あるいは曲線状の傾斜辺でも可能である。
When carrying out the present invention, the planar shape of the segment in the connecting portion is a rectangular shape, a pentagonal segment having an
1 トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
1A トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
1B トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
1C トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
2 トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体
3 シアキー
3a 既設側シアキー(トンネル軸方向に張り出すシアキー)
3b 新設側シアキー(トンネル軸方向に張り出すシアキー)
3c 雄型のシアキー(トンネル軸方向に張り出すシアキー)
3d 一辺
3e 他辺
3f 傾斜面
4 既設側の弧状辺
4a 傾斜弧状辺
5 新設側の弧状辺
5a 傾斜弧状辺
6(6a) 雌型のシアキー
6b 脚部
6c アーム部
6d 開口溝
6e 傾斜面
6(6f) 雌型のシアキー
7 セグメントリング
7a 既設側のセグメントリング
7b 新設側のセグメントリング
8 突っ張り部材
9 雌ねじ孔
10 突っ張り螺杆
11 透孔
12 トンネル軸方向弧状アーチ部
13 回動工具係合用凹部
14 リング間固定治具
15 周方向のセグメント間固定治具
16 治具
17 治具
18 ボルト
19 治具
20 治具
21 ボルト
24 トンネル周方向既設側辺
25 トンネル周方向新設側辺
30 ブラケット
33 ナット
34 コンクリート製床版
35 固定金具
36 腕辺
37 腕辺
38 受け溝
39 押し付けボルト
40 既設覆工
41 内壁面
42 グラウト
43 トンネル
44 路面
45 路面
46 トンネル軸方向連続弧状アーチ部
47 傾斜面
48 弧状後続アーチ
49 トンネル軸方向連続弧状後続アーチ
50 トンネル軸方向連続アーチ
51 傾斜辺
52 トンネル周方向に張り出すシアキー
1 Tunnel lining inner surface protection /
3b New Shear Key (Shear key protruding in the tunnel axis direction)
3c Male shear key (Shear key protruding in the tunnel axis direction)
3d One side 3e
34
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