JP2009270330A - 異種トンネル接合構造及び方法、複合セグメントリング構造 - Google Patents

異種トンネル接合構造及び方法、複合セグメントリング構造 Download PDF

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Abstract

【課題】異種トンネルを接合する際において、シールドジャッキからかかる異種トンネルの接合部に発生する応力集中を緩和する。
【解決手段】広幅セグメントリング2を構築するとともに、その内側における一の部位37から他の部位38にかけてセグメント35を連結することにより、広幅セグメントリング2の内側に補強用セグメントリング35’を構築した複合セグメントリング構造39を形成し、広幅セグメントリング2と接合すべき狭幅セグメントリング3との間に、補強用セグメントリング35’と広幅セグメントリング2との断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版42を当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設け、隔壁版42からトンネル軸方向に向けて狭幅セグメントリング3を順次構築する。
【選択図】図2

Description

トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造及び方法、複合セグメントリング構造に関するものである。
シールドトンネルを構築する際に、途中で非常駐車帯を設ける個所や分岐合流部の建設工事量の縮減を図る特殊工法を採用する場合、事後的に構造物が築造される予定のある個所等では、シールドトンネルの断面形状を変化させる必要がある。立坑の構築や地上からの補助工法を必要とせずにトンネル断面を変化させるシールド工法として、トンネル断面を一部拡縮する工法や、トンネル内部に仮設隔壁を施工するための工法、施工装置が提案されている。
特に従来においては、例えば特許文献1に示すように、既存のシールド機を用いて、シールド坑の断面を任意の形状に縮幅することができるトンネル断面変更方向が提案されている。
この工法においては、先ず図14(a)に示すように、トンネル95における通常断面部分についてシールド機61を用いて構築する。そして、通常断面セグメント91−nの構築を終了させた後に、掘削を一度停止する。次に図14(b)に示すように、通常断面セグメント91−(n−1)に特殊セグメント87を設置し、通常断面セグメント91−nの内側に反力受け85を設置する。反力受け85及び特殊セグメント87は、通常断面セグメント91に伝達できる形状及び構成としている。この図14(b)に示す状態から、シールドジャッキ65と、増設シールドジャッキ73とを、それぞれ通常断面セグメント91−nと反力受け85とに押し付けて伸張しつつ、地山62を掘削してシールド機61を前進させる。次に図14(c)に示すように、増設シールドジャッキ73を新断面セグメント85−1に押し付けて地山62を掘削し、シールド機61を順次前進させていく。これにより、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合されたトンネル断面を変更することが可能となる。
特開2004−169396号公報
ところで、このような特許文献1に開示されるトンネル断面変更構造は、図15に示すように、増設シールドジャッキ73により押圧したときに、図中矢印に示される方向に力が流れることになる。しかしながら、この特殊セグメント87の形状は、図14に示すように断面が略直角二等辺三角形状とされている。このため、この増設シールドジャッキ73からの力は、この特殊セグメント87において略45°に亘り急激に曲げられ、ひいてはこの特殊セグメント87に応力が集中してしまうことにもなる。その結果、増設シールドジャッキ73による押圧力により、この反力受け85及び特殊セグメント87が不安定になり、図中点線に示すように大きく変形してしまうことになる。
また、この特殊セグメント87は、断面三角形状とされているため、増設シールドジャッキ73からの押圧力に対する剛性、即ち変形抑制効果が小さいという問題点があった。
更にこの特許文献1の開示技術では、反力受け85や特殊セグメント87の架設等に長時間を要し、施工期間の短縮化を図ることが困難になる。また、この反力受け85や特殊セグメント87を設置する際において別途重機が必要となるところ、施工コストが増大するとともに施工期間がさらに長期化してしまうという問題点があった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、異種トンネルを接合する際において、シールドジャッキからかかる異種トンネルの接合部に発生する応力集中を緩和するとともに、当該箇所におけるジャッキ推力に対する剛性(変形抑制効果)を確保し、更に施工工程の簡素化並びに工期短縮を図ることが可能な異種トンネル接合構造及び方法、複合セグメントリング構造を提供することにある。
本発明を適用した異種トンネル接合構造は、上述した課題を解決するために、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとが互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造において、上記狭幅セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版が当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設けられ、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に更に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造が形成されていることを特徴とする。
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせてトンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、上記広幅セグメントリングを構築するとともに、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造を形成し、上記広幅セグメントリングと接合すべき上記狭幅セグメントリングとの間に、上記補強用セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設け、更に上記隔壁版からトンネル軸方向に向けて上記狭幅セグメントリングを順次構築することを特徴とする。
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、上記狭幅セグメントリングを順次構築し、上記狭幅セグメントリングに対して接合すべき上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を上記狭幅セグメントリングに設け、上記隔壁版からトンネル軸方向へ上記広幅セグメントリングを構築するとともに、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造を形成し、上記複合セグメント構造を構築した後、上記広幅セグメントリングを順次構築することを特徴とする。
本発明を適用した二重セグメントリング構造は、トンネル幅の広い広幅セグメントリングと、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、トンネル軸方向への重複部分を持たせて連結すべき狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築したことを特徴とする。
本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造を有する。即ち、セグメントからなる補強用セグメントリングを、広幅トンネルの内側において、特にトンネル接合部近傍において構築している。このため、広幅トンネル又は狭幅トンネルを構築する際において、シールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合に、応力の流れをスムーズにすることが可能となり応力集中を緩和することが可能となる。
また、複合セグメントリング構造とするための補強用セグメントリングを特に複数リングに亘って構築し、その後シールドジャッキ設置用部材をシフトさせることによる、ジャッキ押圧位置を変更する施工方法により、ジャッキ推力に対する剛性そのものを向上させることができ、ひいては変形抑制効果を向上させることが可能となる。
特に本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造を補強用セグメントリングにより構成しているため、特殊な重機を用いることなく、シールド機のみで構築を終始することができる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となり、施工コストの低減化を図ることも可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として、トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとがトンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明を適用した異種トンネル接合構造1は、例えば図1に示すように、トンネル幅の広い広幅セグメントリング2を軸方向に接合することにより構成される広幅トンネル20と、トンネル幅の狭い狭幅セグメントリング3を軸方向に接合することにより構成される狭幅トンネル30からなる。これら広幅トンネル20と狭幅トンネル30とは互いにトンネル接合部9において接合されている。
また、図2は、本発明を適用した異種トンネル接合構造1の平面図であり、図3(a)は、狭幅トンネル30に係る図2中A−A’断面図を、また図3(b)は、広幅トンネル20と狭幅トンネル30とのトンネル接合部9に係る図2中B−B’断面図を、図3(c)は、広幅トンネル20に係る図2中C−C’断面図を、図3(d)は、広幅トンネル20に係る図2中D−D’断面図を示している。
ちなみに本発明を適用した異種トンネル接合構造1は、例えば道路地下トンネル中において非常駐車帯を設ける場合等、トンネル断面幅を変化させなければならないケースに適用される。
狭幅トンネル30は、一般走行部を構成するトンネルであって、これを構成する狭幅セグメントリング3は、シールド工法に基づいてトンネル周方向に連結された複数のセグメント31からなる。このセグメント31は、トンネル周方向又はトンネル軸方向に向けて、必要に応じて図示しない継ぎ手等を介してボルト等により連結される。狭幅セグメントリング3は、図3(a)に示すように、セグメント31_1からトンネル周方向へ連続して連結されてセグメント31_7に至るが、このセグメント31_1と、セグメント31_7との間にある、セグメント31_8〜31_10は、内側に曲げられた形状となるように連結されている。このときセグメント31_10は、その内空面側がセグメント31_1に対してボルト接合され、セグメント31_7は、その内空面側がセグメント31_8に対してボルト接合される。
なお、本実施の形態においては、セグメントリング3を、10個のセグメント31で構成する場合を例にとり説明をするが、セグメント31の数はこれに限定されることはない。また、セグメント31_8〜31_10は、内側に曲げられた形状となる場合に限定されるものではなく、いかなる断面形状で構成されていてもよい。
広幅トンネル20は、一般走行部とともに非常駐車帯を並列させて設けるトンネルであって、これを構成する広幅セグメントリング2は、シールド工法に基づいてトンネル周方向に連結された複数のセグメント21からなる。このセグメント21は、トンネル周方向又はトンネル軸方向に向けて図示しない継ぎ手等を介してボルト等により連結される。広幅セグメントリング2は、例えばトンネル周方向に10個のセグメント21を連結させて構成する場合を例にとるとき、図3(c)に示すように、セグメント21_1からトンネル周方向へ連続して連結されてセグメント21_10に至ることになる。この広幅セグメントリング2は、狭幅セグメントリング3とは異なり、断面略円形状で構成されている。広幅セグメントリング2におけるセグメント21_1〜21_7は、狭幅セグメントリング3におけるセグメント31_1〜31_7に対応しており、互いに形状、サイズ、曲率ともに同一で構成されている。この広幅セグメントリング2におけるセグメント21_1〜21_7と、狭幅セグメントリング3におけるセグメント31_1〜31_7は、互いにトンネル軸方向において重複することになる。この広幅セグメントリング2と、狭幅セグメントリング3との間で互いにトンネル軸方向に重複する部分を以下、重複部分という。これに対して、狭幅セグメントリング3において、この重複部分(セグメント31_1〜31_7)以外の部分(セグメント31_8〜31_10)を非重複部分という。
このため、広幅セグメントリング2は、内側に曲げられたセグメント31_8〜31_10を有する狭幅セグメントリング3と比較して、セグメント21_8〜21_10の分だけ拡幅されているということになる。
また、この広幅トンネル20は、さらにその内側において補強用セグメントリング35’が形成されている。この補強用セグメントリング35’は、広幅セグメントリング2の内側における一の部位37から他の部位38にかけてセグメントを連結することにより構成される。図3(c)の例では、セグメント21_1における一の部位37からセグメント21_7における他の部位38に至るまで、補強用セグメントリング35’が連結されている。この補強用セグメントリング35’は、セグメント35_1〜35_3により構成されており、それぞれが狭幅セグメントリング3におけるセグメント31_8〜31_10に対応するものとなる。即ち、この補強用セグメントリング35’(セグメント35_1〜35_3)は、狭幅セグメントリング3の非重複部分(セグメント31_8〜31_10)に対応した位置に配設するものとする。
このときセグメント21_1は、セグメント31_1に対してボルト接合されている。また、セグメント21_7は、セグメント31_7に対してボルト接合されている。
この広幅トンネル20の内側に形成されている補強用セグメントリング35’は、トンネル軸方向Gに向けて最低1リング構成されていればよい。ちなみに、この補強用セグメントリング35’は、後述するように事後的に取り外される場合もあるが、本発明はこの補強用セグメントリング35’が取り外される前の構造を想定するものである。
図3(d)における広幅トンネル20に係るD−D’断面図は、図2に示す複合セグメント構造39の終端部51よりも軸方向G側の断面図である。この図3(d)では、図3(c)における補強用セグメントリング35’が省略されており、セグメント35_1〜35_3が形成されていない、広幅セグメントリング2のみで構成されており、セグメント21_1〜21_10がトンネル周方向へ連続して連結されてなる。
これら各セグメント21、31、35は互いに千鳥状に配置する場合もあるが、かかる場合には、互いに軸方向に隣接するセグメントリング間において半セグメント分ずらして考えることになる。
なお上述したように、互いに断面形状が異なる広幅セグメントリング2と、狭幅セグメントリング3とを接合すると、ちょうど図3(b)に示すように、この内側に曲げられた狭幅セグメントリング3におけるセグメント31_8〜31_10と、広幅セグメントリング2におけるセグメント21_8〜21_10とが互いに重複しない、トンネル断面非重複領域41となる。本発明を適用した異種トンネル接合構造1では、このトンネル断面非重複領域41に対して褄壁状の隔壁版42がこれを塞ぐように設けられる。
隔壁版42は、一方の面において、狭幅セグメントリング3におけるセグメント31_8〜31_10が当接される。また、他の面において、広幅セグメントリング2におけるセグメント21_8〜21_10が当接される。即ち、この隔壁版42は、表裏両面においてセグメント21、31が接触することになるところ、その表面は平坦面とされている。また、この隔壁版42は、鋼製又は鋼・コンクリート製で構成されてなる。この隔壁版42は、一体型で構成されていてもよいが、予め分割されているものを組み合わせて設けるようにしてもよい。
このような隔壁版42を図3(b)に示すように、トンネル断面非重複領域41を塞ぐようにして取り付けることにより、当該トンネル断面非重複領域41に基づいて形成されるトンネル内外への開口を塞ぐことが可能となる。
止水ボックス24は、狭幅セグメントリング3の外側において隔壁版42と接するようにして配設される。止水ボックス24は、狭幅セグメントリング3の外周面に接する領域にテールブラシ15を装着した外壁を鋼板で構成したボックス構造としてあり、図2に示すようにこのテールブラシ15がセグメント31に接触するようにして配置させることにより、地中の水分が隔壁版42を介してトンネル内部に浸入するのを防止することが可能となる。
裏込め材25は、地山掘削領域の崩壊を抑止することを目的に用いられるものであって例えばセメント系材料で構成され、狭幅セグメントリング3の外側のトンネル断面非重複領域41に相当する領域において充填される。
次に、本発明を適用した異種トンネル接合方法について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
この異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネルを掘削する際において、トンネル幅の広い広幅トンネル20に対して、トンネル幅の狭いトンネル30を接合するものである。図4(a)に示すように、トンネル掘削に使用するシールド機44は、円筒形状からなるスキンプレート45と、シールドジャッキ設置用部材46と、シールドジャッキ47と、スキンプレート45の端面に固定される面板48とを備えている。シールドジャッキ47は、端部がシールドジャッキ設置用部材46に取り付けられてなり、トンネル軸方向に向けて伸縮自在に構成されている。
先ず、トンネル幅の広い広幅トンネル20をシールド工法に基づいて構築する。このとき、シールド機44を用いて、地山49を掘削し、掘削された坑の内周に沿ってセグメント21を設置する作業を繰り返し実行する。
次に図4(b)に示すように、この広幅トンネル20内部において複合セグメントリング構造39の構築を開始する。外周を構成するセグメント21は、同様にこのシールド機44を用いて接合していくことになるが、これに加えて、複合セグメントリング構造39を構成するセグメント35も同様に構築していく。この複合セグメントリング構造39を構成するセグメント35は、軸方向Gに向けて少なくとも1リング以上連結される必要があるが、複数リングに亘り連結することが望ましい。
次にこの複合セグメントリング構造39の構築を終了させた後に、図4(c)に示すように褄壁状の隔壁版42を、セグメント35、21間で構成されるトンネル断面非重複領域41を塞ぐようにして配設する。この隔壁版42を配設する際においても、同様にシールドジャッキ47による押圧力を付与することとなる。
次にトンネル幅の狭い狭幅トンネル30の構築に移行する。このとき、図5(a)に示すように、シールドジャッキ設置用部材46をトンネル内側に向けてシフトし、シールドジャッキ47を用いてセグメント31に対して押圧力を付与する。セグメント31の一端は、隔壁版42に対して取り付けられることになる。なお、地中の水分がトンネル内部に入り込むのを防止する観点から止水ボックス24を、セグメント31に接触するように、シールドジャッキ設置用部材46に対して取り付けるようにしてもよい。
次に、図5(b)に示すように、このシールド機1を利用してセグメント31の軸方向Gへの接合を繰り返し実行する。このとき、狭幅トンネル30の外側であって、隔壁版42と、止水ボックス24とにより囲まれる領域に裏込め材25を充填する。ちなみに、この段階においては、複合セグメントリング構造39におけるセグメント35は残存させたままとしておく。また、止水ボックス24に取り付けられたテールブラシ15は、セグメント31やセグメント21に接触させることにより、トンネル内部への土水の浸入を強固に防止することが可能となる。
最後にトンネルの構築を終了させた後、図5(c)に示すように、複合セグメントリング構造39におけるセグメント35を撤去する。これにより、トンネル幅の広い広幅トンネル20に対する狭幅トンネル30の軸方向への接合が終了することになる。
このような異種トンネル接合方法は、特に図5(a)、(b)に示す段階において有利な効果を発揮する。シールドジャッキ47を用いてセグメント31に対して押圧力を付与した場合に、図6に示す矢印の方向へ力が伝達されることになる。即ち、セグメント31に伝達された押圧力は、そのまま直進してセグメント35を流れていくことになる。しかしながら、このセグメント35に流れた荷重は、広幅セグメントリング21との連結部を通じて点線矢印に示すように少しずつセグメント21側へと伝達されていくことになる。その結果、シールドジャッキ47からの押圧力がセグメント21側において急激に曲げられることもなくなり、セグメント31、35において応力が集中してしまうのを防止することが可能となる。その結果、セグメント31、35が不安定になることもなくなる。図6中、点線で示されているセグメントは、シールドジャッキ47からの押圧力が負荷されたことによる、セグメント31、35の変形形態を示している。セグメント31、35の所定箇所において応力集中を発生させることなく、少しずつセグメント21側へと分散させて伝達することができることから、変形量をごく僅かに抑えることができることが分かる。
次に、本発明を適用した異種トンネル接合方法の他の形態について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
この異種トンネル接合方法は、シールド工法に基づいてトンネルを掘削する際において、トンネル幅の狭い狭幅トンネル30に対して、トンネル幅の広い広幅トンネル20を接合するものである。先ず図7(a)に示すように、狭幅トンネル30をシールド工法に基づいて構築する。このとき、シールド機44を用いて、地山49を掘削し、掘削された坑の内周に沿ってセグメント31を設置する作業を繰り返し実行する。このとき、シールド機1を利用してセグメント31の軸方向Gへの接合を繰り返し実行する。このとき、狭幅トンネル30の外側であって、止水ボックス24により囲まれる領域に裏込め材25を充填する。この裏込め材25を充填する領域は、トンネル断面非重複領域41に対応する領域である。
次に図7(b)に示すように、狭幅トンネル30の構築を終了させた後に、褄壁状の隔壁版42をセグメント31に取り付ける。このとき、止水ボックス24はシールド機44から切り離され、セグメントリング3の外側であって、隔壁版42に接するように取り付けられる。次に、この隔壁版42に対してセグメント35、21をそれぞれ取り付ける。このときも同様にシールド機44におけるシールドジャッキ47による押圧力を付与することにより実行していくことになる。
次に図7(c)に示すように、このセグメント35と、セグメント21の軸方向の連結を連続して実行していく。このようにして、複合セグメントリング構造39が構築されていくことになる。
次に図8(a)に示すように、複合セグメントリング構造39の構築を終了させた後に、セグメント21の軸方向の連結を連続して実行していく。この段階においては、セグメント35の接合は終了していることから、シールドジャッキ設置用部材46をスキンプレート45側にシフトさせた状態として、セグメント21に対してシールドジャッキ47に対して押圧力を付与することにより接合をしていくことになる。
次に図8(b)に示すように、セグメント21の軸方向Gへの接合を繰り返し実行していくことにより、広幅トンネル20の構築を継続して行う。
最後にトンネルの構築を終了させた後、図8(c)に示すように、複合セグメントリング構造39におけるセグメント35を撤去する。これにより、狭幅トンネル30に対する広幅トンネル20の軸方向Gへの接合が終了することになる。
このような異種トンネル接合方法において、特に図8(a)、(b)に示す段階において有利な効果を発揮する。シールドジャッキ47を用いてセグメント21に対して押圧力を付与した場合に、図9に示す矢印の方向へ力が伝達されることになる。即ち、セグメント21に伝達された押圧力は、そのまま直進してセグメント21を流れていくことになる。しかしながら、このセグメント21に流れた荷重は、広幅セグメントリング21との連結部を通じて点線矢印に示すように少しずつセグメント35側へと伝達されていくことになる。その結果、シールドジャッキ47からの押圧力がセグメント21側において急激に曲げられることもなくなり、応力が集中してしまうのを防止することが可能となる。その結果、セグメント21が不安定になることもなくなる。図9中、点線で示されているセグメントは、シールドジャッキ47からの押圧力が負荷されたことによる、セグメント21の変形形態を示している。セグメント21の所定箇所において応力集中を発生させることなく、少しずつセグメント35側へと分散させて伝達することができることから、変形量をごく僅かに抑えることができることが分かる。
このように、本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造39を有する。即ち、セグメント35からなる補強用セグメントリング35’を、広幅トンネル20の内側において、特にトンネル接合部9近傍において構築している。このため、広幅トンネル20又は狭幅トンネル30を構築する際において、シールドジャッキ47を用いてセグメント21又はセグメント31に対して押圧力を付与した場合に、応力の流れをスムーズにすることが可能となり応力集中を緩和することが可能となる。
また、複合セグメントリング構造39とするための補強用セグメントリング35’を特に複数リングに亘って構築し、その後シールドジャッキ設置用部材46をシフトさせることによる、ジャッキ押圧位置を変更する施工方法により、ジャッキ推力に対する剛性そのものを向上させることができ、ひいては変形抑制効果を向上させることが可能となる。
特に本発明を適用した異種トンネル接合方法は、複合セグメントリング構造39を補強用セグメントリング35’により構成しているため、特殊な重機を用いることなく、シールド機1のみで構築を終始することができる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となり、施工コストの低減化を図ることも可能となる。
なお、上述した異種トンネル接合方法では、あくまで複合セグメントリング構造39を構成する補強用セグメントリング35’を複数リングに亘って配設する場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではなく、少なくとも1リングで構成されていてもよい。但し、応力を効果的に分散させて、セグメント21等への応力集中を緩和させるためには、補強用セグメントリング35’を複数リングに亘って配設し、段階的に応力を分散させていくことが望ましい。
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば図10(a)に示すように、狭幅トンネル30を構成する狭幅セグメントリング3におけるセグメント31の鋼殻内側に補強縦リブ54を形成させるようにしてもよい。このとき補強縦リブ54は、セグメント31の地山側から内空面側に向けて突出するように配設されている。ちなみに、この縦リブ54は、その長手方向が軸方向へ配向されており、セグメント周方向に所定間隔をおいて複数列に亘り配設されている。図10(b)は、この補強縦リブ54が配設されたセグメント31の斜視図を示している。縦リブ54は、長手方向が軸方向Gとなるように、周方向に向けて所定間隔で配列されている。この補強縦リブ54は通常の縦リブに比べて上端には、平板状のフランジ56が形成され、さらには縦リブ断面高さを大きく設定する、さらには板厚を厚く設定することで断面性能を高く構成されている。ちなみに、このセグメント31を構成する鋼殻には、それぞれリングボルト孔17やピースボルト孔18が形成されている。
なお、このような補強縦リブ54は、広幅セグメントリング2におけるセグメント21においても同様に形成されていてもよい。
このような補強縦リブ54が形成された狭幅セグメントリング3においては、トンネルの軸方向G(図10中紙面直角方向)へ向けた部材耐力を向上させる効果を奏し、トンネル断面から偏芯したジャッキの押圧合力による偏芯モーメントにより引き起こされるトンネル断面の横倒れ変形を抑制することが可能となる。このトンネル断面の横倒れ変形はトンネルセグメントに大きな応力を発生させ、ジャッキ推力に対する剛性を確保することを困難にする。ちなみに図中の押圧位置55は、シールドジャッキ47により押圧力が負荷される位置である。
なお、補強縦リブ54は、上述したように狭幅セグメントリング3を構成する全てのセグメント31において設けられていてもよいが、一部のセグメント31のみにおいて設けられていてもよいし、また一のセグメント31における一部分のみに選択的に設けられていてもよい。
図11は、図2中C−C’断面を例にとり、補強縦リブ54を選択的に形成した場合について示している。この例では、狭幅セグメントリング3の両脇に形成されたトンネル中心を通る線分P、Qにより挟まれる領域のみにおいて、トンネル軸方向補強部材としての補強縦リブ54を形成させており、この領域以外では通常の縦リブが配設されている(図示せず)。即ち、補強縦リブ54は、トンネル断面非重複領域及び/又は上記トンネル断面非重複領域のトンネル断面反対側領域に設けられていることを意味する。かかる領域において補強縦リブ54を選択的に設けておくことにより、上述のトンネル断面に発生する偏芯モーメントに対して効果的かつ経済的に抵抗させることが可能となる。
図12は、図2中C−C’断面を例にとり、補強縦リブ54を全周に亘って形成した場合を示している。補強縦リブ54を全周に亘って形成しておくことにより、水平方向のみならず、あらゆる方向に向けて負荷される応力に対する部材耐力を増強させることが可能となり、トンネル断面の横倒れ変形を抑制する効果が更に大きく発現する。
このようにトンネル軸方向に補強部材を設けることでトンネル断面に発生する偏芯モーメントに対して効果的に対処することが可能となるが、この補強部材は上述の補強縦リブ54に限定するものではなく、鉄筋などの補強材でも同様の効果を発揮する。
図13(a)、(b)は、補強用セグメントリング35’と、広幅トンネル20との接続点において補強部材59を設けた例を示している。即ち、この補強部材59は、複合セグメントリング構造39における軸方向端部において設けられている。この補強部材59は、広幅トンネル20を構成する広幅セグメントリング2の内側で、且つ当該広幅セグメントリング2を構成する鋼殻の外側における一の部位37及び/又は他の部位38において設けられることになる。この補強部材59は、鋼製又は鋼・コンクリート製で構成されていてもよい。
このような補強部材59を設けることにより、図13(a)に示すようにシールドジャッキ47による押圧力が負荷された場合において、特にこの補強用セグメントリング35’と、広幅トンネル20との接続点において応力が集中してしまう。当該接続点において、補強部材59を設けることにより、この応力集中に対する耐久力を増強させることが可能となる。
本発明を適用した異種トンネル接合構造の斜視図である。 本発明を適用した異種トンネル接合構造の平面図である。 本発明を適用した異種トンネル接合構造の断面図である。 本発明を適用した異種トンネル接合方法について、広幅トンネルに狭幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための図である。 本発明を適用した異種トンネル接合方法について、広幅トンネルに狭幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための他の図である。 シールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合の挙動について説明するための図である。 本発明を適用した異種トンネル接合方法について、狭幅トンネルに広幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための図である。 本発明を適用した異種トンネル接合方法について、狭幅トンネルに広幅トンネルを接合する場合を例にとり説明するための他の図である。 シールドジャッキを用いてセグメントに対して押圧力を付与した場合の挙動について説明するための他の図である。 セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを形成させる例を示す図である。 セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを選択的に形成させる例を示す図である。 セグメントリングにおけるセグメントの鋼殻内側に縦リブを全周に亘り形成させる例を示す図である。 狭幅セグメントリングと、広幅トンネルとの接続点において補強部材を設けた例を示す図である。 従来技術について説明するための図である。 従来技術の問題点について説明するための図である。
符号の説明
1 異種トンネル接合構造
2 広幅セグメントリング
3 狭幅セグメントリング
9 トンネル接合部
15 テールブラシ
20 広幅トンネル
21、31、35 セグメント
24 止水ボックス
25 裏込め材
30 狭幅トンネル
35’ 補強用セグメントリング
37、38 部位
39 複合セグメントリング構造
41 トンネル断面非重複領域
42 隔壁版
44 シールド機
45 スキンプレート
46 シールドジャッキ設置用部材
47 シールドジャッキ
48 面板
49 地山
54 補強縦リブ
55 突出部
56 フランジ
59 補強部材

Claims (12)

  1. トンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとが互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合される異種トンネル接合構造において、
    上記狭幅セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版が当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設けられ、
    上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に更に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に、補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造が形成されていること
    を特徴とする異種トンネル接合構造。
  2. 上記複合セグメントリング構造は、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成されていること
    を特徴とする請求項1記載の異種トンネル接合構造。
  3. 上記広幅セグメントリング及び/又は上記狭幅セグメントリングにおけるセグメントの内部に、トンネル軸方向補強部材が設けられていること
    を特徴とする請求項1又は2記載の異種トンネル接合構造。
  4. 上記トンネル軸方向補強部材が上記トンネル断面非重複領域及び/又は上記トンネル断面非重複領域のトンネル断面反対側領域に設けられていること
    を特徴とする請求項3記載の異種トンネル接合構造。
  5. 上記複合セグメントリング構造におけるトンネル軸方向端部における、上記広幅セグメントリングの内側で且つ当該広幅セグメントリングを構成する鋼殻の外側における上記一の部位及び/又は上記他の部位に補強部材が設けられていること
    を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載の異種トンネル接合構造。
  6. シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせてトンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、
    上記広幅セグメントリングを構築するとともに、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造を形成し、
    上記広幅セグメントリングと接合すべき上記狭幅セグメントリングとの間に、上記補強用セグメントリングと上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を当該トンネル断面非重複領域を塞ぐように設け、
    更に上記隔壁版からトンネル軸方向に向けて上記狭幅セグメントリングを順次構築すること
    を特徴とする異種トンネル接合方法。
  7. 上記複合セグメントリング構造を、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成すること
    を特徴とする請求項6記載の異種トンネル接合方法。
  8. 上記補強用セグメントリングを構築するに当たり、上記広幅セグメントリングのその内側における一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記複合セグメントリング構造を形成し、上記隔壁版から更にトンネル軸方向に向けて狭幅セグメントリングを順次構築した後、上記補強用セグメントリングを撤去すること
    を特徴とする請求項6又は7記載の異種トンネル接合方法。
  9. シールド工法に基づいてトンネル幅の広い広幅セグメントリングとトンネル幅の狭い狭幅セグメントリングとを互いにトンネル軸方向への重複部分を持たせて、トンネル軸方向に接合する異種トンネル接合方法において、
    上記狭幅セグメントリングを順次構築し、
    上記狭幅セグメントリングに対して接合すべき上記広幅セグメントリングとの断面のトンネル断面非重複領域に応じた形状からなる隔壁版を上記狭幅セグメントリングに設け、
    上記隔壁版からトンネル軸方向へ上記広幅セグメントリングを構築するとともに、上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記広幅セグメントリングの内側に、上記狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の非重複部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築した複合セグメントリング構造を形成し、
    上記複合セグメント構造を構築した後、上記広幅セグメントリングを順次構築すること
    を特徴とする異種トンネル接合方法。
  10. 上記複合セグメントリング構造を、トンネル軸方向に向けて複数リングに亘り形成すること
    を特徴とする請求項9記載の異種トンネル接合方法。
  11. 上記補強用セグメントリングを構築するに当たり、上記広幅セグメントリングのその内側における一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、上記複合セグメントリング構造を形成し、
    上記複合セグメントリング構造から更にトンネル軸方向に向けて上記広幅セグメントリングを順次構築した後、上記補強用セグメントリングを撤去すること
    を特徴とする請求項9記載の異種トンネル接合方法。
  12. トンネル幅の広い広幅セグメントリングと、
    上記広幅セグメントリングの一の部位から他の部位にかけてセグメントを連結することにより、トンネル軸方向への重複部分を持たせて連結すべき狭幅セグメントリングにおける上記重複部分以外の部分に対応した位置に補強用セグメントリングを構築したこと
    を特徴とする複合セグメントリング構造。
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