JP2007016506A

JP2007016506A - トンネルの覆工方法

Info

Publication number: JP2007016506A
Application number: JP2005199901A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takamizawa; 計夫高見沢; Kenichi Kaneko; 研一金子; Hideaki Adachi; 英明足立; Satoshi Hirotomi; 聡廣冨; Yuzuru Yoshida; 譲吉田; Takashi Nakane; 隆中根; Masaya Ozaki; 雅也尾崎
Original assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Current assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】大径のトンネルを低コストで構築できるトンネルの覆工方法を提供する。
【解決手段】シールド掘進機１で掘進しながらセグメント２を組み立ててトンネル３を構築するトンネル３の覆工方法において、シールドフレーム４内でセグメント２を組み立てたのち、そのセグメント２に横桁５、トラス６を組み付けてトンネル３にかかる土荷重を受けるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法に関するものである。

図６に示すように、道路トンネル４０を構築する場合、空間として利用する有効断面幅Ｗを設定した後、その有効断面幅Ｗを確保できる円形トンネルの内径Ｄを設定し、この内径Ｄの円形トンネルが土荷重に耐えられるようにトンネル４０の桁厚（トンネル壁の厚さ）Ｔを決定している。これによれば、シールド掘進機（図示せず）内で所定の桁厚Ｔのセグメント４１を組み立てるだけで十分な強度のトンネル４０を構築できる。

特開２００１−２９５５９６号公報

しかしながら、大きな有効断面幅Ｗを確保するためにトンネル４０の内径Ｄを大きく設定すると、その分だけトンネル４０の桁厚Ｔが厚くなってしまい、セグメント４１が厚くなると共に重くなり、建設コストが高くなってしまうという課題があった。また、トンネル４０の桁厚Ｔが厚くなると、その分だけトンネル４０の外径が大きくなってしまい、大径のシールド掘進機が必要となり、建設コストをさらに高くしていた。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、大径のトンネルを低コストで構築できるトンネルの覆工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、シールドフレーム内でセグメントを組み立てたのち、そのセグメントに横桁、トラスを組み付けてトンネルにかかる土荷重を受けるようにしたものである。

シールドフレーム内でセグメントを組み立てたのち、そのセグメントがシールドフレームを抜ける前に上記セグメントに横桁、トラスを組み付けるとよい。

また、シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、セグメントを一時的に土荷重を受ける程度の桁厚でトンネルを形成したのち、このトンネルに横桁、トラスを組み付けてトンネルにかかる土荷重を受けるようにしたものである。

セグメントは、桁厚が薄く形成され、そのセグメントで組み立てたリングに上下に水平に横桁を組み付け、上下の横桁とその上下のリング間にそれぞれトラスを組み付けるとよい。

このとき、上下の横桁の間のリングは、横桁間に設けた柱材で補強されるとよい。

また、横桁とトラスが、トンネルの軸方向に間隔を隔てて複数組み付けられるとよい。

上記セグメントには予め横桁、トラスを組み付けるための取付部材が設けられるとよい。

また、シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、セグメントを組み立ててトンネルを形成したのち、そのトンネルの内周に環状のフレームを配置すると共に、その環状フレームとトンネルとの間にトンネルの内周面に沿ってトラスを組み付けたものである。

本発明によれば、大径のトンネルを低コストで構築できる。

図１は、本件発明の好適実施の形態を示すトンネルの正面断面図であり、図２はシールド掘進機で構築しているトンネルの側面説明図である。

図１及び図２に示すように、シールド掘進機１で掘進しながらセグメント２を組み立ててトンネル３を構築するとき、シールドフレーム４内でセグメント２を組み立てたのち、セグメント２に横桁５、トラス６を組み付けてトンネル３にかかる土荷重を受けるようにする。具体的には、セグメント２を組み立てたのち、そのセグメント２がシールドフレーム４を抜ける前にセグメント２に横桁５、トラス６を組み付ける。横桁５は、トンネル３の両側の内周面７間に掛け渡すようにして組み付ける。トラス６は、トンネル３の内周面７と横桁５を束材８で鉛直に連結すると共に、束材８の一端と横桁５を斜材９で斜めに連結する。

このようにして構築するトンネル３は、土荷重を主に横桁５、トラス６で受けるようになっており、セグメント２は桁厚ｔが十分薄く形成されている。すなわち、セグメント２は、地山から受ける力を横桁５、トラス６に伝える必要最小限の桁厚ｔに形成されている。これにより、セグメント２の製造コストを下げることができると共に、セグメント２を軽量化でき、セグメント２の搬送コストを下げることができる。特に、セグメント２が軽くなることで、トンネル３内外の搬送設備（図示せず）を簡易なものにでき、コストを大幅に低減できる。

セグメント２に横桁５、トラス６を組み付けるときは、セグメント２で組み立てたリング１０、すなわち、セグメント２を周方向に組み立てて形成されるリング１０に上下に水平に横桁５を組み付け、上下の横桁５とその上下のリング１０間にそれぞれトラス６を組み付ける。トンネル３の有効断面の上下を横桁５、トラス６で支持でき、トンネル３を簡単な構造で支持できる。また、有効断面の上下に横桁５が配されることから、横桁５に床板や天井板等を設けることで容易に有効断面を区画することができ、トンネル３構築後の内装工事も容易に行うことができる。

図３に示すように、セグメント２には予め横桁５、トラス６を組み付けるための取付部材１１を設けており、横桁５、トラス６を容易に組み付けられるようにしておく。取付部材１１は、ガセットからなり、横桁５又はトラス６のメンバーを溶接するようになっている。

上下の横桁５間には、柱材１２を設け、上下の横桁５の間のリング１０を補強する。柱材１２は、横桁５間のトンネル内周面７に沿うように湾曲された板状に形成されており、トンネル内周面７に沿って一体に設けられる。横桁５、トラス６及び柱材１２の組み付け作業は、エレクタ１３と同様の組付装置１４を用いて行う。組付装置１４は、横桁５上に設けられたレール１５に沿って軸方向に移動できるようになっており、横桁５、トラス６及び柱材１２を把持する把持部１６を有する。レール１５は、シールド掘進機１の掘進に応じて前方に延長するとよい。

また、横桁５とトラス６と柱材１２は、トンネル３の軸方向に間隔を隔てて複数組み付けられる。具体的には、横桁５とトラス６は、セグメント２がリング状に組み立てられる度にそのリング１０に組み付けられ、リング１０毎に組み付けられるようになっている。これにより、それぞれのリング１０を補強し、トンネル３の強度が軸方向の位置によって変わらないようになっている。またさらに、横桁５とトラス６は、軸方向に延びる補強材１７で軸方向に補強される。

このように、シールドフレーム４内でセグメント２を組み立てたのち、そのセグメント２に横桁５、トラス６を組み付けてトンネル３にかかる土荷重を受けるようにしたため、セグメント２の桁厚ｔを薄くでき、シールド掘進機１の径を小さくできると共に、セグメント２を軽量化でき、コストを低減できる。

また、シールドフレーム４内でセグメント２を組み立てたのち、そのセグメント２がシールドフレーム４を抜ける前にセグメント２に横桁５、トラス６を組み付けるものとしたため、セグメント２を組み立てただけのトンネル３に土荷重が作用するのを防ぐことができ、セグメント２の桁厚ｔを十分薄く形成できる。そして、トンネル３を十分な強度にした後でシールドフレーム４外に出すことができ、掘進経路中に断層がある等、土荷重や土圧が位置によって変わる場合であってもトンネル３を安定して構築することができる。

セグメント２は、桁厚ｔが薄く形成され、そのセグメント２で組み立てたリング１０に上下に水平に横桁５を組み付け、上下の横桁５とその上下のリング１０間にそれぞれトラス６を組み付けるものとしたため、セグメント２の軽量化とトンネル３の補強とを容易に行えると共に、有効断面を容易に区画できる。そして、トラス６が配置されるトンネル３の上下部分に空間Ｓを形成でき、この空間Ｓに風管１８等の付帯設備を設置できる。

上下の横桁５の間のリング１０は、横桁５間に設けた柱材１２で補強されるものとしたため、横桁５間のリング１０を簡単な構造で容易に補強できる。

また、横桁５とトラス６が、トンネル３の軸方向に間隔を隔てて複数組み付けられるものとしたため、トンネル３を軸方向に連続的に補強でき、トンネル３の桁厚ｔを軸方向に連続的に薄くすることができる。

セグメント２には予め横桁５、トラス６を組み付けるための取付部材１１が設けられるものとしたため、横桁５、トラス６の組付作業を容易に行うことができる。

なお、シールドフレーム４内でセグメント２を組み立てたのち、そのセグメント２がシールドフレーム４を抜ける前にセグメント２に横桁５、トラス６を組み付けるものとしたが、これに限るものではない。

図４に示すように、セグメント２３を一時的に土荷重を受ける程度の桁厚ｔ’でトンネル２０を形成し、このトンネル２０がシールドフレーム２１外に出たのち、トンネル２０に横桁５、トラス６を組み付けてトンネル２０にかかる土荷重を受けるようにしてもよい。シールドフレーム２１内に横桁５、トラス６の組付スペースを形成する必要がなく、シールド掘進機２２の機長を短くできる。

また、ガセットに横桁５、トラス６を溶接にて組み付けるものとしたが、ボルトやリベット等の留め具にて組み付けるものとしてもよいのは勿論である。

横桁５、トラス６はセグメント１リング毎に組み付けるものとしたが、１リング又は複数リングおきに組み付けてもよい。この場合、セグメント２の桁厚ｔを必要に応じて適宜厚くするとよい。横桁５、トラス６の組付工事の手間を加減できる。

また、セグメント２には予め取付部材１１を設けておくものとしたが、セグメント２を組み立てた後にセグメント２の適宜の位置に取り付けるものとしてもよい。この場合、横桁５、トラス６の軸方向の間隔を自由に設定することができる。

トラス６は束材８、斜材９からなるメンバーに軸方向の力のみが作用するものであればよく、メンバーの組み合わせで形成される形状は適宜変更してよいのは勿論である。

また、トンネル３は断面円形である場合について説明したが、断面楕円状であってもよく、他の非円形状であってもよい。

横桁５とトラス６で十分な強度を得られる場合、軸方向に延びる補強材１７は省略してもよい。補強材１７を組み付ける手間を省くことができる。

柱材１２は、湾曲した板状に形成するものとしたが、横桁５間のトンネル内周面７に沿うように湾曲した棒状であってもよく、上下に直線的に延びる棒状であってもよい。

また、柱材１２は軸方向に間隔を隔てて複数設けるものとしたが、軸方向に複数連ねて設けてもよい。

次に他の実施の形態について述べる。

図５に示すように、シールド掘進機（図示せず）で掘進しながらセグメント２を組み立ててトンネル３を構築するとき、セグメント２を組み立ててトンネル３を形成したのち、そのトンネル３の内周に環状のフレーム３０を配置すると共に、その環状フレーム３０とトンネル３との間にトンネル３の内周面７に沿ってトラス３１を組み付ける。環状フレーム３０は、複数の弧状のフレーム（図示せず）を組み立てて形成され、トンネル内周面７との間隔を全周に渡って等しくするようにトンネル３内に同軸上に配置される。トラス３１は、トンネル３と環状フレーム３０との間を複数の斜材３２でジグザグに連結するようにして組み付けられる。

このように、トンネル３の内周に環状のフレーム３０を配置すると共に、その環状フレーム３０とトンネル３との間にトンネル３の内周面７に沿ってトラス３１を組み付けても、セグメント２の桁厚ｔを薄くすることができ、セグメント２の製造コストや搬送コストを低減することができる。

本発明の好適実施の形態を示すトンネルの正面断面図である。シールド掘進機で構築しているトンネルの側面説明図である。セグメントの概略斜視図である。他の実施の形態を示すトンネルの側面説明図である。他の実施の形態を示すトンネルの正面断面図である。従来のトンネル覆工方法を示す説明図である。

符号の説明

１シールド掘進機
２セグメント
３トンネル
４シールドフレーム
５横桁
６トラス
７内周面
１０リング
１１取付部材
１２柱材
２０トンネル
２２シールド掘進機
２３セグメント
３０環状フレーム
３１トラス
ｔ桁厚
ｔ’ 桁厚

Claims

シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、シールドフレーム内でセグメントを組み立てたのち、そのセグメントに横桁、トラスを組み付けてトンネルにかかる土荷重を受けるようにしたことを特徴とするトンネルの覆工方法。
シールドフレーム内でセグメントを組み立てたのち、そのセグメントがシールドフレームを抜ける前に上記セグメントに横桁、トラスを組み付ける請求項１記載のトンネルの覆工方法。
シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、セグメントを一時的に土荷重を受ける程度の桁厚でトンネルを形成したのち、このトンネルに横桁、トラスを組み付けてトンネルにかかる土荷重を受けるようにしたことを特徴とするトンネルの覆工方法。
セグメントは、桁厚が薄く形成され、そのセグメントで組み立てたリングに上下に水平に横桁を組み付け、上下の横桁とその上下のリング間にそれぞれトラスを組み付けた請求項１〜３いずれかに記載のトンネルの覆工方法。
上下の横桁の間のリングは、横桁間に設けた柱材で補強される請求項４記載のトンネルの覆工方法。
横桁とトラスが、トンネルの軸方向に間隔を隔てて複数組み付けられる請求項１〜５いずれかに記載のトンネルの覆工方法。
上記セグメントには予め横桁、トラスを組み付けるための取付部材が設けられる請求項１〜６いずれかに記載のトンネルの覆工方法。
シールド掘進機で掘進しながらセグメントを組み立ててトンネルを構築するトンネルの覆工方法において、セグメントを組み立ててトンネルを形成したのち、そのトンネルの内周に環状のフレームを配置すると共に、その環状フレームとトンネルとの間にトンネルの内周面に沿ってトラスを組み付けたことを特徴とするトンネルの覆工方法。