JP2007321450A - Installation structure of lining pc slab and its pc slab - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば既設トンネルの補修または補強等する際に、トンネルの内面に据え付ける補修用または補強用の覆工用PC版の取付け構造及びそのPC版に関する。 The present invention relates to a mounting structure for a PC plate for lining for repair or reinforcement installed on the inner surface of a tunnel, for example, when repairing or reinforcing an existing tunnel, and the PC plate.
従来、トンネルとして、例えば地山を掘削しながら覆工コンクリートでアーチ型のトンネルを構築して地山の荷重を支えるようにしたものがある。また、他のトンネルとして地山をトンネル状に掘削して、そのアーチ型の壁面にロックボルトを放射状に打ち込み、更にこの壁面に吹き付けコンクリートを施工して荷重を支えると共に、吹き付けコンクリートの内面に無筋の覆工コンクリートを化粧コンクリートとして施工したトンネル等が知られている。
これらの既設のトンネルは雨、風、水漏れ、土圧などにより損傷し経時的にクラックや欠けなどを生じて、トンネルの強度が劣化する。この場合、補修方法として、例えば特許文献1に記載されたように複数スパン分の覆工用PC版(プレキャストコンクリート版)をヒンジ部を介してトンネルの内面にアーチ型の組み立て覆工版を形成し、トンネル内面と組み立て覆工版との空隙にモルタルなどの裏込め材を充填して一体化した覆工工法がある。
このようなトンネル覆工工法に用いられるPC版は略円弧状の版状をなしていて内部に主筋と配力筋とを組み込んだ鉄筋構造をコンクリートで被せて形成されており、円弧形状の方向に全長に亘って例えば140mm程度の同一厚みで形成されている。そしてトンネルの周方向において両側に打設した側壁上に二分割されているPC版をヒンジで連結した組み立て覆工版をアーチ状に建て込んで覆工する。
These existing tunnels are damaged by rain, wind, water leakage, earth pressure, etc., and cracks and chips are generated over time, and the strength of the tunnel deteriorates. In this case, as a repair method, for example, as described in Patent Document 1, a PC plate for lining (precast concrete plate) for a plurality of spans is formed on the inner surface of the tunnel via a hinge portion, and an arch-shaped assembly lining plate is formed. However, there is a lining method in which a gap between a tunnel inner surface and an assembled lining plate is filled with a backfill material such as mortar and integrated.
The PC plate used in such a tunnel lining method has a substantially arc-shaped plate shape, and is formed by covering a steel bar with a reinforcing bar structure that incorporates main bars and distribution bars inside, and the direction of the arc shape. For example, it is formed with the same thickness of about 140 mm over the entire length. Then, an assembly lining plate in which the PC plates divided into two on the side walls placed on both sides in the circumferential direction of the tunnel are connected by hinges is built in an arch shape to perform the lining.
ところで、補修に際して、トンネル内面に組み立て覆工版を据え付けることでトンネルの両側肩部はPC版と裏込め材の厚み分だけ狭められてしまうという欠点がある。さらに、PC版には、部材自体の自重や充填中における固化前の裏込め材の荷重などの力が周方向に作用する。このため、PC版に曲げモーメントが発生することから、これらの荷重に耐えられる強度を有するPC版の厚さを確保する必要がるため、車が通過する際に車両建築限界を侵してしまうという問題があった。
そして、車両建築限界を侵してしまう場合のPC版によるトンネル補強工事では、トンネル内の車両建築限界を確保するために盤下げ工事を行い、路盤を掘り下げていた。すると、トンネルの出口と入り口とで路面に段差が生じるため、傾斜面を形成してトンネル外の路面との段差を解消しなければならず、大がかりな工事になる欠点があった。このような盤下げ工事は手間がかかり、施工期間を延ばしコストを増大させるという欠点があった。
By the way, at the time of repair, there is a defect that the shoulders on both sides of the tunnel are narrowed by the thickness of the PC plate and the back-filling material by installing the assembly lining plate on the inner surface of the tunnel. Furthermore, forces such as the weight of the member itself and the load of the back-filling material before solidification during filling act on the PC plate in the circumferential direction. For this reason, since a bending moment is generated in the PC plate, it is necessary to ensure the thickness of the PC plate having a strength capable of withstanding these loads, so that the vehicle construction limit is violated when the vehicle passes. There was a problem.
And in the tunnel reinforcement work by the PC version when the vehicle building limit is violated, a board lowering work is performed to secure the vehicle building limit in the tunnel, and the roadbed is dug down. As a result, there is a step on the road surface between the exit and the entrance of the tunnel. Therefore, it is necessary to eliminate the step with the road surface outside the tunnel by forming an inclined surface, resulting in a large construction. Such panel lowering work is troublesome and has the disadvantage of extending the construction period and increasing costs.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、部材の強度を向上させる構造により、車両建築限界を侵すことなく、トンネルの補修や補強等を行えるようにした覆工用PC版の取付け構造及びそのPC版を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. A PC plate for lining that can repair and reinforce a tunnel without violating the vehicle construction limit by a structure that improves the strength of the member. An object is to provide a mounting structure and a PC version thereof.
上記目的を達成するため、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造は、トンネルの内面から一定の間隔をもって内面に沿ってアーチ型に形成され、天端で二分割されてなる一対の覆工用PC版であって、覆工用PC版の各々は、トンネルに向けて突出させた支持部材を備え、支持部材の先端部をトンネルの内面に当接させるようにしたことを特徴としている。
本発明によれば、一対の覆工用PC版の各々に支持部材を備えることで、トンネルの内面に支持部材の先端部を当接させてトンネルに反力をとることができる。そして、覆工用PC版の自重や裏込め圧などの荷重によって覆工用PC版の周方向に作用している圧縮力(円弧形状をなすPC版を内周側に曲げる力)を低下させることができ、圧縮側の曲げに対抗することができる。そして、支持部材を設けることにより、覆工用PC版に新たな支点が形成されて支点間隔が小さくなるため、各覆工用PC版における曲げモーメントを、支持部材を備えていない従来の覆工用PC版に比べて小さくできる。
In order to achieve the above-mentioned object, the mounting structure of the PC plate for lining according to the present invention is formed in an arch shape along the inner surface with a certain distance from the inner surface of the tunnel, and is divided into two at the top end. Each of the lining PC plates is provided with a support member that protrudes toward the tunnel, and the tip of the support member is brought into contact with the inner surface of the tunnel. .
According to the present invention, the support member is provided in each of the pair of PC plates for lining, so that the tip of the support member can be brought into contact with the inner surface of the tunnel and a reaction force can be applied to the tunnel. And the compressive force (force which bends the PC plate which makes a circular arc shape to the inner circumference side) which acts on the circumferential direction of the PC plate for lining by the load such as the weight of the PC plate for lining and backfilling pressure is reduced. And can resist bending on the compression side. By providing the support member, a new fulcrum is formed on the PC plate for lining, and the fulcrum interval becomes small. Therefore, the bending moment in each PC plate for lining is changed to the conventional lining with no support member. It can be smaller than the PC version.
また、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造では、支持部材は、二分割された覆工用PC版が連結される連結部又は連結部付近に第二支持部材を備えていることが好ましい。
本発明によれば、覆工用PC版が連結される連結部又は連結部付近に第二支持部材を備えることで、トンネルの内面に第二支持部材の先端部を当接させてトンネルに反力をとることができる。そして、一対の覆工用PC版が天端を押し上げる力(以下、引張力とする)を作用させる場合に、各覆工用PC版の周方向に圧縮力を作用させる。これは、いわゆるコンクリートにプレストレス(圧縮応力が残留した状態)を作用させた状態と同じとなるため、引張力を低下させて、各覆工用PC版の部材強度を向上させることができる。
Moreover, in the mounting structure of the PC plate for lining according to the present invention, the support member may include a second support member at or near the connecting portion to which the divided PC plate for lining is connected. preferable.
According to the present invention, the second support member is provided at or near the connection portion to which the PC plate for lining is connected, so that the tip of the second support member is brought into contact with the inner surface of the tunnel and is against the tunnel. Can take power. Then, when a pair of lining PC plates exerts a force for pushing up the top end (hereinafter referred to as a tensile force), a compressive force is applied in the circumferential direction of each lining PC plate. Since this is the same as a state in which pre-stress (a state in which compressive stress remains) is applied to so-called concrete, the tensile force can be reduced and the member strength of each lining PC plate can be improved.
また、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造では、支持部材は、外周面に雄ネジを形成して内周面にメネジを形成した円筒形状をなす第一ボルトと、第一ボルトの内周面に螺合させてトンネル側に突出可能に設けられた第二ボルトとからなり、内周面にメネジを形成して覆工用PC版の厚さ方向に貫通してなるボルト孔に第一ボルトを螺合させて、覆工用PC版に収容させるようにすることが好ましい。
本発明によれば、トンネル側に突出可能な第一ボルトに螺合している第二ボルトがさらにトンネル側に突出可能な二段式のボルト構造からなる支持部材を覆工用PC版に備えることで、トンネルに支持部材を突出させて反力を取ることができる。覆工用PC版の厚さ方向に収容される支持部材は、約二倍の長さの突出量でトンネル側に突出させることができる。このため、トンネルと覆工用PC版との隙間が覆工用PC版の厚さより大きい場合でも、この二段式のボルト構造により突出量を調整して反力をとれる。
Moreover, in the mounting structure of the PC plate for lining according to the present invention, the support member includes a first bolt having a cylindrical shape in which a male screw is formed on the outer peripheral surface and a female screw is formed on the inner peripheral surface; A bolt hole is formed by a second bolt that is screwed to the inner peripheral surface so as to be able to protrude toward the tunnel side, and has a female screw formed on the inner peripheral surface and penetrating in the thickness direction of the PC plate for lining. It is preferable that the first bolt is screwed and accommodated in the PC plate for lining.
According to the present invention, the lining PC plate is provided with a support member having a two-stage bolt structure in which the second bolt screwed to the first bolt that can protrude toward the tunnel side can further protrude toward the tunnel side. Thus, it is possible to take the reaction force by projecting the support member into the tunnel. The supporting member accommodated in the thickness direction of the PC plate for lining can be projected to the tunnel side with a projecting amount that is approximately twice as long. For this reason, even when the gap between the tunnel and the PC plate for lining is larger than the thickness of the PC plate for lining, the reaction force can be obtained by adjusting the protruding amount by this two-stage bolt structure.
また、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造では、支持部材は、トンネルと覆工用PC版との間隔に合わせて支持部材の突出量を調節させることが好ましい。
本発明によれば、支持部材の突出量を調節することで、トンネルの内面と覆工用PC版との間隔の変化に対応することができ、支持部材をトンネルに当接させることができる。
In the mounting structure of the PC plate for lining according to the present invention, it is preferable that the support member adjusts the protruding amount of the support member in accordance with the interval between the tunnel and the PC plate for lining.
According to the present invention, by adjusting the protrusion amount of the support member, it is possible to cope with a change in the distance between the inner surface of the tunnel and the PC plate for lining, and the support member can be brought into contact with the tunnel.
また、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造では、第二支持部材は、一対の覆工用PC版同士に挟持されて固定されていることが好ましい。
本発明によれば、一対の覆工用PC版同士の連結部を使用して、この両者に挟持させて第二支持部材を固定することができるため、覆工用PC版に取付けるための加工を省略できる。
Moreover, in the attachment structure of the PC plate for lining according to the present invention, the second support member is preferably sandwiched and fixed between a pair of PC plates for lining.
According to the present invention, since the second support member can be fixed by using a connecting portion between a pair of PC plates for lining, the second support member can be fixed to both of them. Can be omitted.
また、本発明に係る覆工用PC版の取付け構造は、覆工用PC版の内周面には、部分的にトンネル側に凹んだ凹陥部をなす薄肉構造が形成され、建築限界が確保されていることが好ましい。
本発明によれば、覆工用PC版に凹陥部を設けることで部分的な薄肉構造とし、覆工用PC版の厚さを小さくしてトンネルの内側に設置することで、トンネルの内空側に建築限界を確保することができる。
The lining PC plate mounting structure according to the present invention has a thin-walled structure formed on the inner peripheral surface of the lining PC plate that is partially recessed on the tunnel side, thereby ensuring the building limit. It is preferable that
According to the present invention, a concave structure is provided in the PC plate for lining, so that a partially thin structure is formed, and the thickness of the PC plate for lining is reduced and installed inside the tunnel. The building limit can be secured on the side.
また、本発明に係る覆工用PC版では、トンネルの内面から一定の間隔をもって内面に沿ってアーチ型に形成され、天端で二分割されてなる一対の覆工用PC版であって、一方の覆工用PC版は、他方の覆工用PC版と連結するための連結部と、一方の覆工用PC版の中央にトンネルに向けて突出可能に設けた支持部材とを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、一対の覆工用PC版の各連結部同士を天端部で接合してアーチ型の覆工用PC版を構成できる。覆工用PC版にはトンネルに向けて突出可能な支持部材が収容されていることから、例えば覆工用PC版にトンネル内空側からトンネル側に向けて力が作用した場合に、この支持部材をトンネルに当接させることで反力をとることができる。
Further, the PC plate for lining according to the present invention is a pair of PC plates for lining that are formed in an arch shape along the inner surface at a certain interval from the inner surface of the tunnel, and are divided into two at the top, One lining PC plate includes a connecting portion for connecting to the other lining PC plate, and a support member provided at the center of the one lining PC plate so as to protrude toward the tunnel. It is characterized by being.
According to the present invention, it is possible to configure an arched lining PC plate by joining the connecting portions of the pair of lining PC plates at the top end portions. Since the PC plate for lining contains a support member that can protrude toward the tunnel, for example, when a force acts on the PC plate for lining from the inside of the tunnel toward the tunnel side, this support is provided. The reaction force can be taken by bringing the member into contact with the tunnel.
本発明の覆工用PC版の取付け構造及びそのPC版によれば、一対の覆工用PC版の各々に支持部材を備えることで、トンネルの内面に支持部材の先端を当接させてトンネルに反力をとることができる。そして、自重や裏込め圧などの荷重によって覆工用PC版の周方向に作用している圧縮力(円弧形状をなすPC版を内周側に曲げる力)を低下させることができ、圧縮側の曲げに対抗することができる。そして、支持部材を設けることにより、覆工用PC版に新たな支点が形成されて支点間隔が小さくなるため、各覆工用PC版における曲げモーメントを、支持部材を備えていない従来の覆工用PC版に比べて小さくできる。
このように支持部材の曲げモーメントを小さくできることから、覆工用PC版の厚さを全長に亘って又は部分的に薄くして薄肉構造にできる。そして、車両建築限界を侵すことなくトンネルの内面に覆工用PC版を据え付けることで、トンネルの補修や補強等を行うことができる。また、従来車両建築限界を侵す場合に実施していたトンネルの盤下げ掘削など大掛かりな工事を行う必要がなくなり、工期を短縮でき、施工費を低減できる。
さらに、覆工用PC版に作用する曲げモーメントを小さくできることから、裏込め圧を大きくすることが可能となる。したがって、裏込め材の1回の打ち込み高さを高くすることが可能となり、打ち込み回数を減少させることができるため、施工速度が上がって工期を短縮でき、工事費を低減させることができる。
According to the mounting structure of a PC plate for lining according to the present invention and the PC plate, by providing a support member for each of the pair of PC plates for lining, the tip of the support member is brought into contact with the inner surface of the tunnel. The reaction force can be taken. The compression force acting on the circumferential direction of the PC plate for lining by the load such as its own weight and backfilling pressure (force to bend the PC plate having an arc shape inward) can be reduced, and the compression side Can resist bending. By providing the support member, a new fulcrum is formed on the PC plate for lining, and the fulcrum interval becomes small. Therefore, the bending moment in each PC plate for lining is changed to the conventional lining with no support member. It can be smaller than the PC version.
Since the bending moment of the support member can be reduced in this manner, the thickness of the lining PC plate can be reduced by reducing the thickness of the PC plate for the entire length or partially. The tunnel can be repaired or reinforced by installing the lining PC plate on the inner surface of the tunnel without violating the vehicle construction limit. Moreover, it is not necessary to perform large-scale construction such as tunnel lowering excavation, which has been performed when the vehicle construction limit is violated, and the construction period can be shortened and the construction cost can be reduced.
Further, since the bending moment acting on the PC plate for lining can be reduced, the backfilling pressure can be increased. Accordingly, it is possible to increase the height of one time of the back-filling material and reduce the number of times of driving, so that the construction speed can be increased, the construction period can be shortened, and the construction cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態による取付け構造及びそのPC版について、図1乃至図11に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態による補修後のトンネルの縦断面図、図2はPC版の天端での接続構造を示す図、図3は第一及び第二支持部材の設置状態を示す図、図4は図3に示す第3支持部材の拡大図、図5は図3に示す第二支持部材の拡大図、図6は従来例のPC版における自重作用の説明図であって、(a)はその荷重分布を示す図、(b)はその曲げモーメントを示す図、図7(a)〜(c)は同じく実施例のPC版における自重作用の説明図、図8(a)、(b)は同じく従来例のPC版における裏込め圧作用の説明図、図9(a)、(b)は同じく従来例のPC版における裏込め圧作用の説明図、図10(a)、(b)は同じく実施例のPC版における裏込め圧作用の説明図、図11(a)、(b)は同じく実施例のPC版における裏込め圧作用の説明図である。
Hereinafter, a mounting structure and a PC plate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a tunnel after repair according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a connection structure at the top end of a PC plate, and FIG. 3 is a view showing an installation state of first and
図1は、補修後の既設のトンネル1を示すものであり、トンネル1は所定厚みの鉄筋コンクリートで略アーチ型の覆工が形成されている。そして、トンネル1の路面に起立する左右の側壁部1a、1aの内側に例えば現場打ちコンクリートによる側壁2、2を構築する。そして、左右一対の略円弧形の覆工用PC版3、4(以下、単にPC版という)について、それぞれその上端3a、4aを天端において接合し、下端3b、4bでは埋設した高さ調整ボルト5、5で側壁2、2の上端に位置決め固定する。なお、図1に示す左側のPC版を第一PC版3とし、右側のPC版を第二PC版4として以下説明する。
FIG. 1 shows an existing tunnel 1 after repair. The tunnel 1 is formed of reinforced concrete having a predetermined thickness and a substantially arched lining. And the side walls 2 and 2 made from, for example, cast-in-place concrete are constructed inside the left and
図2に示すように、第一及び第二PC版3、4の各上端3a、4aは凸部と凹部からなる段差部が互い違いに嵌合し、両凸部に設けた2つの貫通孔3c、4c内に長ボルト6を挿通して、その端部6a、6a同士を高ナット7で連結固定する。これによってヒンジ連結される連結部Tが形成される。
また、図1に示すように、下端3b、4bには高さ調整ボルト5、5が側壁2、2の上端面に向けて突出しており、このボルト5、5の突出量を調整することで側壁2、2上に位置決めできる。これによって、一対のPC版3、4は互いに連結されて略半円のアーチ型形状をなして側壁2、2上に建て込みできる。
図1に示すように、トンネル1と据え付けられた一対のPC版3、4との間隙には裏込め材8が充填されている。
As shown in FIG. 2, the upper ends 3 a and 4 a of the first and
Further, as shown in FIG. 1,
As shown in FIG. 1, a
そして、一対のPC版3、4は径方向に見て、図1に示すように例えば略1/4円弧形状に形成されており、そのトンネル1側の外周面3d、4dは単純な略円弧状に形成され、内周面3e、4eは中央領域でトンネル1側(外側)に凹んだ凹陥部9を形成している。そのため、各PC版3、4は凹陥部9の部分が外側に凹んだ肉厚の小さい薄肉部Sを形成し、薄肉部Sの円弧方向両側は薄肉部Sよりも内側に突出した肉厚の大きい側部3f、4fを形成した部分薄肉構造を有している。この両側部3f、4fの肉厚を例えば140mmとした場合、薄肉部S、Sの肉厚は80mmまたはそれ以下に設定されている。
The pair of
図1及び図3に示すように、一対のPC版3、4の凹陥部9、9には、トンネル1側に所定の突出量で突出させてトンネル1の内面に当接させる第一支持部材10、10が内蔵されている。このときの第一支持部材10、10の位置は、PC版3、4の円弧中心から径方向略斜め45°付近の位置となる。また、一対のPC版3、4の連結部Tには、尖形状をなす先端部11aをトンネル1側に向けて突出可能に設けられた第二支持部材11が固定されている。PC版3、4の円弧中心から径方向略斜め45°
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the first support member that protrudes toward the tunnel 1 with a predetermined protrusion amount and contacts the inner surface of the tunnel 1 in the recessed
図4(a)、(b)に示すように、第一支持部材10、10の内蔵位置をなす各PC版3、4には、PC版の厚さ方向に貫通したボルト孔3g、4gが設けられ、そのボルト孔3g、4gの内周面にはメネジが形成されている。第一支持部材10は、外周面に雄ネジを形成して内周面にメネジを形成した円筒形状をなす第一ボルト10bと、第一ボルト10bの内周面に螺合させてなる第二ボルト10cとからなる。この第二ボルト10cのトンネル1側の端部には先端部10aが備えられている。そして、第一ボルト10bの外周面とボルト孔3g(4g)のメネジとが螺合して各PC版3、4に内蔵されている。
このように、第一支持部材10は、トンネル1側に突出可能な第一ボルト10bに螺合している第二ボルト10cが、さらにトンネル1側に突出可能な二段式のボルト構造をなしている。
そして、第一支持部材10は、各PC版3、4の厚さ方向に収容され、約二倍の長さの突出量でトンネル側に突出することができる。このため、トンネル1と各PC版3、4との隙間がPC版3、4の厚さより大きい場合でも、この二段式のボルト構造による第一ボルト10b及び第二ボルト10cの突出量を調整でき、トンネル1の内面1c(図3参照)に先端部10aを当接させて反力をとることができる。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), each
In this way, the
And the
また、図5に示すように、第二支持部材11は、連結部Tにおける両PC版3、4の凸部同士に挟持され長ボルト6を貫通させた状態で固定ナット11bにより固定されたL型鋼材11cと、L型鋼材11cの上面に固着された調整ナット11dと、一端に先端部11aを備え他端が調整ナット11dに螺合されるようにネジが形成されている突出ボルト11eとから構成されている。そして、この突出ボルト11eの突出量を調節することで、トンネル1の天端1bに突出ボルト11eの先端部11aを当接させる。なお、このように連結部Tを使用することで、第二支持部材11をPC版3、4に取付けるための加工を省略できる。
なお、第一及び第二支持部材10、11の先端10a、11aは尖形状であるため、被当接面をなすトンネル1の内面1cは、コンクリートでなくて凹凸部を有する地山であっても確実に当接することができる(図3参照)。
Further, as shown in FIG. 5, the
In addition, since the front-end |
次に、本実施の形態による第一支持部材10及び第二支持部材11を備えた一対のPC版3、4における力の作用について図面に基づいて説明する。
先ず、本実施の形態を示す実施例では、第一及び第二支持部材10、11を備えていない一対のPC版からなる従来例と比較して説明する。従来例では、説明にあたり図6に示す左右を区別するため、左側を第一PC版13とし、図中右側を第二PC版14とする。
図6(a)及び図7(a)に示すように、従来例の13、14及び実施例のPC版3、4は、天端の連結部Tをなす連結点P1と、側壁2上(図1参照)に設置される固定点P2、P3との3点で支持されている。また、実施例において、第二支持部材11が設置されている点を支持点Q1、第一支持部材10、10が設置される各PC版3、4の点を支持点Q2、Q3とする。
Next, the action of force in the pair of
First, in an example showing this embodiment, a description will be given in comparison with a conventional example including a pair of PC plates not provided with the first and
As shown in FIG. 6A and FIG. 7A, the
図6(a)、図7(a)に示すように、従来例の13、14及び実施例のPC版3、4は、トンネル1の所定位置に設置される際、専用の架台(図示省略)によってトンネル内空側から支持されている。そして、設置後に架台を移動すると、トンネル内空側からの支持が取り除かれるため、これらのPC版3、4、13、14には自重G1が作用する。
As shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), the
図6(a)の従来例の荷重分布に示すように、一対のPC版13、14は、固定点P2、P3が固定された状態であるため、自重G1によりヒンジ部をなす連結点P1は鉛直下方(矢印H方向)に力が作用する。そうすると、円弧形状をなす各PC版13、14は、連結点P1付近の端部13a、14aがトンネル内空側に向けて下がるように作用して、円弧形状をなすPC版13、14を内周側に曲げる力が働き、周方向の圧縮力F1(図中I方向)が作用する。このときの曲げモーメントMは、図6(b)に示すように、PC版13、14毎に圧縮側の曲げモーメントM1が分布し、PC版13、14の円弧中心から径方向略斜め45°(以下、単に斜め45°とする)の位置で最大となる。
As shown in the load distribution of the conventional example in FIG. 6A, since the pair of
実施例における一対のPC版3、4では、図7(a)に示すように、支持点Q2、Q3において第一支持部材10、10がトンネル1の内面側に突出して突っ張っている。このため、支持点Q2、Q3では、自重G1によって作用する曲げに対抗する反力(矢印J)が生じて、圧縮力F1を低減させる。このときの曲げモーメントMは、図7(b)に示すように、支持点Q2、Q3を支点として、この両側に圧縮側の曲げモーメントM2が分布する。曲げモーメントM2の大きさは、図6(b)に示す従来例の曲げモーメントM1より小さくなり、最大曲げモーメントM2は、従来例の最大曲げモーメントM1に対して例えば1/2程度に低減できる。
In the pair of
また、図7(a)に示す支持点Q2、Q3における反力(矢印J)は、各PC版3、4に矢印L方向の引張力F2を作用させ、天端の連結点P1を矢印L方向に押し上げる力が作用する。これに対して、支持点Q1において第二支持部材11を設けてトンネル1に反力を取っているため、引張力F2に対抗する反力が作用して、各PC版3、4に圧縮力F1(矢印I)を導入させることができる。図7(c)に示すように、このときの曲げモーメントM3は、図7(b)に示す曲げモーメントM2より導入された圧縮力F1分だけ大きくなる。このように、PC版3、4に圧縮力F1が導入された状態で残留させることで、部材の強度を向上させることができる。
In addition, the reaction force (arrow J) at the support points Q2 and Q3 shown in FIG. A force pushing up in the direction acts. On the other hand, since the
次に、裏込め材8を充填するときの従来例及び実施例における力の作用について説明する。
充填中における固化前の裏込め材8は、充填される高さ分の圧力をPC版で受けている。そして、裏込め材8の供給方法は、片側のPC版に偏荷重がかからないように、所定の打設高さで左右交互に供給していく。なお、1回の供給するトンネル進行方向の供給長は、例えばポンプで圧送可能な200m程度が設定される。
図8(a)に示す従来例は、第一PC版13の下端13bの背面に裏込め材8を供給したときの荷重分布を示し、一対のPC版13、14には裏込め材8による裏込め圧G2と自重G1とが作用している。この裏込め圧G2により、充填側の第一PC版13の下端13bには矢印N方向のトンネル内空側に力が作用し、連結点P1を介して第二PC版14に圧縮力F1が作用する。このときの曲げモーメントMは、図8(b)に示すように、第一PC版13では、引張側の曲げモーメントM4が分布し、第二PC版14では圧縮側の曲げモーメントM5が分布する。
Next, the action of force in the conventional example and the example when filling the
The backfilling
The conventional example shown in FIG. 8A shows the load distribution when the backfilling
図9(a)に示すように、裏込め材8が一定時間を経過して固化すると、充填された裏込め材8の領域には、PC版13の下端13bとトンネル1とが一体化して地盤バネ領域Rが形成される。この地盤バネ領域Rでは、第一PC版13に作用する圧縮側の曲げに対して反力となるため、圧縮側の曲げを減少させる。
次に、この下端13bに対向する第二PC版14の下端14bに裏込め材8が供給されると、裏込め圧G2が作用する。そして、連結点P1を介して第一PC版13の周方向に圧縮力F1が作用し、第一PC版13には圧縮側の曲げが生じる。
このときの曲げモーメントMは、図9(b)に示すように、地盤バネ領域Rで曲げが低減されるため、地盤バネ領域Rより上方で圧縮側の曲げモーメントM6が分布する。
As shown in FIG. 9A, when the backfilling
Next, when the backfilling
As shown in FIG. 9B, the bending moment M at this time is reduced in the ground spring region R, so that the bending moment M6 on the compression side is distributed above the ground spring region R.
一方、図10(a)、図11(a)の荷重分布に示すように、裏込め材8を充填したときの実施例では、従来例と同様に自重G1と裏込め圧G2とが作用している。
実施例における一対のPC版3、4では、図10(a)に示すように、第一PC版3の下端3bに裏込め圧G2がかかり、第二PC版4に圧縮側の曲げが作用すると、支持点Q3における第一支持部材10により曲げに対抗する反力(矢印J)が作用し、圧縮力F1が低減される。
この支持点Q3における反力は、第二PC版4に引張力F2を作用させ、天端の連結点P1を矢印L方向に押し上げる力が作用する。これに対して、支持点Q1における第二支持部材11により引張力F2に対抗する反力が作用して、第二PC版4に圧縮力F1を導入させることができる。このときの曲げモーメントMは、図10(b)に示すように、曲げモーメントMを発生しない支持点Q3を支点として圧縮側の曲げモーメントM7が分布する。
On the other hand, as shown in the load distributions of FIGS. 10A and 11A, in the embodiment when the backfilling
In the pair of
The reaction force at the support point Q3 causes a tensile force F2 to act on the
また、図11(a)、(b)は、第二PC版4側に裏込め圧G2が作用した場合であるが、図9の従来例で説明した地盤バネ領域Rの作用に、図10の実施例で説明した第一及び第二支持部材10、11の作用を加えた作用となるため説明を省略する。
図10(b)、図11(b)に示す実施例の曲げモーメントM7及びM8の大きさは、それぞれ図8(b)、図9(b)に示す従来例の曲げモーメントM5及びM6より小さくなる。
FIGS. 11A and 11B show the case where the backfilling pressure G2 acts on the
The magnitudes of the bending moments M7 and M8 in the embodiment shown in FIGS. 10B and 11B are smaller than the bending moments M5 and M6 in the conventional example shown in FIGS. 8B and 9B, respectively. Become.
上述したように実施の形態による取付け構造及びそのPC版では、一対のPC版3、4の支持点Q2、Q3に第一支持部材10を設けることにより、トンネル1に反力をとることができ、自重G1や裏込め圧G2によって作用する圧縮力F1を低下させて、圧縮側の曲げに対抗することができる。そして、各PC版3、4に新たな支点が形成されて支点間隔が小さくなるため、各PC版3、4における曲げモーメントMを、第一支持部材10を備えていない従来のPC版13、14に比べて小さくできる。
このように第一支持部材10の曲げモーメントMを小さくできることから、各PC版3、4の厚さを、周方向で全長に亘って又は部分的に薄くして薄肉構造にできる。例えば図1に示す凹陥部9の厚さは80mmに設定できる。したがって、PC版3、4を薄肉構造とすることで、車両建築限界K(図1参照)を侵すことなくトンネル1の内面にPC版3、4を据え付けることで、トンネルの補修や補強等を行うことができる。また、従来車両建築限界Kを侵す場合に実施していたトンネルの盤下げ掘削など大掛かりな工事を行う必要がなくなり、工期を短縮でき、施工費を低減できる。
さらに、覆工用PC版に作用する曲げモーメントを小さくできることから、逆にその分の裏込め圧G2を大きくすることが可能となる。したがって、裏込め材8の1回の打ち込み高さを高くすることが可能となり、打ち込み回数を減少させることができるため、施工速度が上がって工期を短縮でき、工事費を低減させることができる。とくに、活線条件下における補修工事のように、例えば片側車線を規制して工事を実施する場合では、施工速度を上げることが要求されることがあり、その効果は大きくなる。
As described above, in the mounting structure according to the embodiment and the PC plate, the reaction force can be applied to the tunnel 1 by providing the
Since the bending moment M of the
Furthermore, since the bending moment acting on the PC plate for lining can be reduced, the backfill pressure G2 can be increased correspondingly. Therefore, it is possible to increase the height of the back-filling
また、実施の形態による取付け構造では、一対のPC版3、4に引張力F2が作用して連結点P1に押し上げる力が作用するときに、天端部の支持点Q1に第二支持部材11を設けてトンネル1に反力をとることによって、第一及び第二PC版3、4の周方向に圧縮力F1を作用させることができる。これは、これは、いわゆるコンクリートにプレストレス(圧縮応力が残留した状態)を作用させた状態と同じとなるため、引張力F2を低下でき、各PC版3、4の部材強度を向上させることができる。
Further, in the mounting structure according to the embodiment, when the tensile force F2 acts on the pair of
以上、本発明による覆工用PC版の取付け構造及びそのPC版の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明による実施の形態では第二支持部材11の取り付け位置を天端の連結部Tとしているが、これに限定されることはなく、連結部T又は連結点P1付近であればよい。また、第一支持部材10を最大曲げモーメントMとなる斜め45°の位置としているが、必ずしもこの斜め45°の位置に限定されることはない。
さらに、本発明による実施の形態では第一及び第二支持部材10、11の設置数を3箇所としているが、この設置数に限定されることはない。例えば、第二支持部材10を、連結点P1を挟んで両側に二箇所設けてもよく、また第一支持部材10を第一及び第二PC版3、4の夫々二箇所ずつ設けてもかまわない。
なお、実施の形態では支持点Q1をなす支持方法として、連結部Tを使用して第二支持部材11のL型鋼材11cを挟持させて固定させる方法としているが、この方法に示すように限定されることはない。例えば、PC版に内蔵される第一支持部材10を使用し、連結分TでなくPC版3、4の端部3a又は4aのどちらか一方に設けるようにしてもよい。
そして、支持部材は、実施の形態による第一及び第二支持部材10、11に限定されることはなく、例えば長ボルトなどをPC版3、4の厚さ方向に貫通させて支持部材としてもかまわない。
As mentioned above, although the mounting structure of the PC plate for lining by this invention and embodiment of the PC plate were demonstrated, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it is appropriate. It can be changed.
For example, in the embodiment according to the present invention, the mounting position of the
Furthermore, in the embodiment according to the present invention, the number of the first and
In the embodiment, the support method for forming the support point Q1 is a method in which the L-shaped
The support member is not limited to the first and
1 トンネル
2 側壁
3、13 第一PC版
4、14 第二PC版
8 裏込め材
9 凹陥部
10 第一支持部材
10b 第一ボルト
10c 第二ボルト
11 第二支持部材
G1 自重
G2 裏込め圧
F1 圧縮力
F2 引張力
M 曲げモーメント
R 地盤バネ領域
T 連結部
K 車両建築限界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel 2
Claims (7)
前記覆工用PC版の各々は、前記トンネルに向けて突出させた支持部材を備え、前記支持部材の先端部を前記トンネルの内面に当接させるようにしたことを特徴とする覆工用PC版の取付け構造。 A mounting structure for a pair of lining PC plates formed in an arch shape along the inner surface at a certain interval from the inner surface of the tunnel and divided into two at the top end,
Each of the PC plates for lining includes a support member that protrudes toward the tunnel, and the tip portion of the support member is brought into contact with the inner surface of the tunnel. Plate installation structure.
外周面に雄ネジを形成し、内周面にメネジを形成した円筒形状をなす第一ボルトと、
前記第一ボルトの内周面に螺合させて、前記トンネル側に突出可能に設けられた第二ボルトと、
からなり、
内周面にメネジを形成して前記覆工用PC版の厚さ方向に貫通してなるボルト孔に、前記第一ボルトを螺合させて、前記覆工用PC版に収容させるようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の覆工用PC版の取付け構造。 The support member is
A first bolt having a cylindrical shape in which a male screw is formed on the outer peripheral surface and a female screw is formed on the inner peripheral surface;
A second bolt that is screwed into the inner peripheral surface of the first bolt and is provided so as to protrude toward the tunnel side;
Consists of
An internal thread is formed on the inner peripheral surface, and the first bolt is screwed into a bolt hole penetrating in the thickness direction of the lining PC plate so as to be accommodated in the lining PC plate. The mounting structure for a PC plate for lining according to claim 1 or 2.
一方の前記覆工用PC版は、他方の前記覆工用PC版と連結するための連結部と、前記一方の覆工用PC版の中央に前記トンネルに向けて突出可能に設けた支持部材とを備えていることを特徴とする覆工用PC版。 A pair of lining PC plates formed in an arch shape along the inner surface at a certain interval from the inner surface of the tunnel and divided into two at the top,
One lining PC plate has a connecting portion for connecting to the other lining PC plate, and a support member provided at the center of the one lining PC plate so as to protrude toward the tunnel. A PC version for lining, characterized by comprising:
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