JP2010116676A - インバートセグメントの施工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバートセグメントの設置精度を確保しながらTMBで高速施工することを可能にしたインバートセグメントの施工方法を提供する。
【解決手段】後続台車よりもトンネル掘進方向前方側の掘削面T1上に介装部材8を配設する介装部材配設工程と、掘削面T1との間に介装部材8が介装されるように、掘削面T1上の所定位置にインバートセグメント1をトンネル掘進方向に並べて設置するインバートセグメント設置工程と、介装部材8によって形成されたインバートセグメント1と掘削面T1の隙間H1にグラウト材を充填するグラウト材充填工程とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】後続台車よりもトンネル掘進方向前方側の掘削面T1上に介装部材8を配設する介装部材配設工程と、掘削面T1との間に介装部材8が介装されるように、掘削面T1上の所定位置にインバートセグメント1をトンネル掘進方向に並べて設置するインバートセグメント設置工程と、介装部材8によって形成されたインバートセグメント1と掘削面T1の隙間H1にグラウト材を充填するグラウト材充填工程とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えばTBMを用いて長大水路トンネルを施工する際に、後続台車を走行させるレールを敷設するためのインバートセグメントを施工する方法に関する。
従来、中口径TBM(Tunnel Boring Machine:掘進機)で長大水路トンネルなどのトンネルを施工する際には、後続台車(資機材運搬用の運搬台車を含む)をTBMの掘進に応じてトンネル内で移動(走行)させるためのレールを敷設している。また、TBMで地山を掘削するとともに、後続台車のトンネル掘進方向前方側のトンネル底部に枕木を設置し、レールを前方に延出させるように敷設している。そして、この場合には、レールの敷設とインバート施工が別工程で行われ、水路トンネル掘削完了後に、インバートコンクリートを打設してインバート施工を行っている。
一方、レール敷設のための枕木とインバートコンクリートに替えてインバートセグメントをトンネル底部に並べて設置し、これらインバートセグメントにレールを直接敷設する方法が採用される場合もある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−13394号公報
しかしながら、上記のインバートセグメントを用いてレールを直接敷設する方法では、トンネル全周に覆工セグメントを設置する場合と異なり、隣り合うインバートセグメント間のボルト固定などは必要ないが、インバートセグメントの背面と掘削面(トンネル底部の地山面)の間にグラウト材を充填して、インバートセグメントを地山に固定することが必要になる。
そして、このようなインバートセグメントの設置、固定作業を行い、インバートセグメントの設置精度を確保しながらTBMで高速施工した事例はなく、これを可能にするインバートセグメントの施工方法が強く求められていた。
本発明は、上記事情に鑑み、インバートセグメントの設置精度を確保しながらTMBで高速施工することを可能にしたインバートセグメントの施工方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明のインバートセグメントの施工方法は、掘進機で地山を掘削してトンネルを施工する際に後続台車を走行させるレールを敷設するためのインバートセグメントを施工する方法であって、前記後続台車よりもトンネル掘進方向前方側の掘削面上に介装部材を配設する介装部材配設工程と、前記掘削面との間に前記介装部材が介装されるように、前記掘削面上の所定位置にインバートセグメントをトンネル掘進方向に並べて設置するインバートセグメント設置工程と、前記介装部材によって形成されたインバートセグメントと前記掘削面の隙間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程とを備えていることを特徴とする。
この発明においては、インバートセグメントと掘削面の間に介装部材を介装させることで、所定厚(設計グラウチング厚)の隙間を確保することが可能になる。また、掘削面の不陸に応じて介装部材の厚さを適宜調整することによって、インバートセグメントの設計計画高(レールを敷設する上面位置の精度)を確保することが可能になる。これにより、インバートセグメントの背面と掘削面の隙間にグラウト材を充填してインバートセグメントと地山を固定し、インバートセグメントを高精度で設置することが可能になる。
また、本発明のインバートセグメントの施工方法においては、インバートセグメントと前記掘削面の間に介装する介装部材が、不織布と、トンネル掘進方向前方側及び後方側のインバートセグメントの両端部側にそれぞれ配設される端部シール材であることが望ましい。
この発明においては、インバートセグメントと掘削面の間に介装される介装部材に不織布と端部シール材を用いることで、インバートセグメントと掘削面の間に所定厚の隙間を確保でき、インバートセグメントの設計計画高を容易に確保することが可能になる。そして、インバートセグメントの両端部(前端部と後端部)側に端部シール材を配設することにより、インバートセグメントと掘削面の隙間にグラウト材を注入した際に、このグラウト材がトンネル掘進方向の前後方向に漏出することを防止できる。また、介装部材として不織布を用いることにより、注入したグラウト材を不織布に浸透させることができる。これにより、確実にグラウト材をインバートセグメントと掘削面の間に密充填することができ、より確実にインバートセグメントを地山に固定することが可能になる。よって、インバートセグメントを確実に高精度で設置することが可能になる。
さらに、本発明のインバートセグメントの施工方法においては、インバートセグメントには、前記レールを固定するためのナットが一体に設けられていることがより望ましい。
この発明においては、インバートセグメントの設置精度が確保されるため、インバートセグメント上に直接載置したレールをナットにボルトを螺合して固定するという簡便な操作で精度よく敷設することが可能になる。
本発明のインバートセグメントの施工方法によれば、インバートセグメントと掘削面の間に介装部材を介装することで、所定厚(設計グラウチング厚)の隙間を確保することが可能になる。また、掘削面の不陸に応じて介装部材の厚さを適宜調整することによって、インバートセグメントの設計計画高(レールを敷設する上面位置の精度)を確保することが可能になる。これにより、インバートセグメントと掘削面の隙間にグラウト材を充填してインバートセグメントと地山を固定し、インバートセグメントを高精度で設置することが可能になる。
そして、このようなインバートセグメントの施工を掘進機(TBM)で地山を掘削しながら後続台車のトンネル掘進方向前方側で行い、グラウト材に例えば速硬性を有するセメント系グラウト材などを用いることで、後続台車の前方に早期に且つ精度よくレールを敷設することが可能になる。これにより、掘進機で地山を掘削しながら後続台車を前進させることが可能になる。よって、インバートセグメントの設置精度ひいてはレールの敷設精度を確保しながら掘進機(TMB)で高速施工することが可能になる。
以下、図1から図4を参照し、本発明の一実施形態に係るインバートセグメントの施工方法について説明する。本実施形態は、例えばオープン型TBM(掘進機)を用いて長大水路トンネルを施工する際に後続台車を走行させるレールを敷設するためのインバートセグメントを施工する方法に関するものである。
本実施形態のインバートセグメント1は、図1から図3に示すように、平面視矩形状に形成されるとともに、上面(内面)1aを平面、下面(背面)1bをトンネルTの掘削岩盤面(掘削面)T1と略同等の曲率の円弧状の曲面として形成されている。また、インバートセグメント1には、上面1a側の幅B方向(長手方向)の中央に、上面1aから下面1bに向けて凹み、中心軸O1方向(短手方向)の一端部(前端部)1cから他端部(後端部)1dまで延びる断面略矩形状の凹部1eが形成されている。また、この凹部1eの底面から下面1bに貫通してグラウト孔1fが形成されている。さらに、図2から図4に示すように、インバートセグメント1には、中心軸O1方向中央に、レール3を固定するための袋ナットなどの複数の埋込ナット(ナット)2が上面1aに開口して埋設されている。また、これら複数の埋込ナット2は、幅B方向の所定位置にそれぞれ配設されている。
このように形成したインバートセグメント1は、図1から図3に示すように、中心軸O1方向をトンネル掘進方向(トンネル軸O2方向)に一致させ、トンネル底部にトンネル掘進方向O2に並べて設置される。また、並設した複数のインバートセグメント1の上面1aにトンネル掘進方向O2に沿ってレール3(後続台車用レール3a、運搬台車用レール3b)が敷設される。
ついで、上記構成からなるインバートセグメント1を設置してレール3を敷設する方法(インバートセグメント1の施工方法)について説明するとともに、本実施形態のインバートセグメント1の施工方法の作用及び効果について説明する。
本実施形態のインバートセグメント1の施工方法では、TBM4の掘進機構5を伸長駆動してTBM本体6で地山Gを掘削しながら(TBM4で地山Gを掘削すると同時に)、インバートセグメント1の設置作業が行われる。そして、このようにインバートセグメント1を施工する際には、はじめに、図1に示すTBM本体6の後方側、且つ複数のインバートセグメント1を積載して後方の所定位置に配置された後続台車7よりもトンネル掘進方向O2前方側の掘削岩盤面T1を清掃する。この掘削岩盤面T1の清掃作業は、TBM本体6で地山Gを掘削する1掘進スパンSに応じた後続台車7の手前の範囲の掘削岩盤面T1に対して行う。
ついで、清掃した掘削岩盤面T1上に不織布(介装部材)8と端部シール材9(介装部材)を配設する(介装部材配設工程)。このとき、図2及び図3に示すように、インバートセグメント1を設置した際に、インバートセグメント1の下面1bと掘削岩盤面T1の間に介装されるように、掘削岩盤面T1の所定位置に不織布8と端部シール材9を配設する。具体的に、端部シール材9は、インバートセグメント1を設置した際に、このインバートセグメント1のトンネル掘進方向前方側の一端部1c側と後方側の他端部1d側にそれぞれ配されるように設置し、不織布8は、両端部シール材8の間に配されるように設置する。また、例えば不織布8を重ねて設置するなどして不織布8全体の厚さを調整したり、掘削岩盤面T1の不陸に応じた厚さの端部シール材9を適宜選択的に用いるなどして、掘削岩盤面T1の不陸に応じ、介装部材8、9の厚さを調整しながら配設する。
不織布8及び端部シール材9を配置した段階で、図1に示すように、ホイストなどを備えた搬送装置によって後続台車7から1つのインバートセグメント1を吊り上げ、トンネル掘進方向O2前方側に搬送して、清掃した掘削岩盤面T1上の所定位置に設置する(インバートセグメント設置工程)。また、図1及び図3に示すように、順次後続台車7からインバートセグメント1を搬送して、清掃した掘削岩盤面T1上に設置してゆき、1掘進スパンSに応じた範囲の掘削岩盤面T1上に複数のインバートセグメント1をトンネル掘進方向O2に並べて設置する。
また、インバートセグメント1は、清掃した掘削岩盤面T1と下面1bの間に不織布8と端部シール材9が介装されるように設置する。このように掘削岩盤面T1との間に不織布8と端部シール材9を介装して設置したインバートセグメント1は、掘削岩盤面T1の不陸に応じて不織布8と端部シール材9の厚さが適宜調整されているため、先行して設置したインバートセグメント1と互いの中心軸O1が同軸上に配されて設置される。そして、不織布8と端部シール材9が介装されていることで、図2に示すように、掘削岩盤面T1の所定位置に設置したインバートセグメント1と掘削岩盤面T1との間には、所定厚(設計グラウチング厚)の隙間H1が確保される。また、隣り合うインバートセグメント1の上面1a同士が互いに同一水平面上に配され、各インバートセグメント1の設計計画高が確保される。
なお、本実施形態においては、図3に示すように、隣り合うインバートセグメント1の互いに対向する端部1c、1d同士の間に所定幅(1cm程度)の隙間H2を設けるようにして、インバートセグメント1が設置される。
ついで、このようにインバートセグメント1を設置した段階で、図2及び図3に示すように、グラウトポンプを用いてグラウト孔1fから速硬性を有するセメント系注入材などのグラウト材を注入し、不織布8と端部シール材9によって形成された各インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の隙間H1にグラウト材を充填する(グラウト材充填工程)。
このとき、各インバートセグメント1のトンネル掘進方向前方側と後方側の両端部1c、1d側にそれぞれ、介装部材として端部シール材9が配設されているため、グラウト材が隣り合うインバートセグメント1側(前方側と後方側)に漏出することがない。そして、インバートセグメント1のトンネル周方向の両側部側から漏出するまでグラウト材を注入し、インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の隙間H1にグラウト材を密充填させる。また、介装部材として不織布8を用いているため、グラウト材を注入するとともに不織布8に浸透することになり、確実にグラウト材がインバートセグメント1と掘削岩盤面T1の隙間H1に密充填される。
また、このようにインバートセグメント1と掘削岩盤面T1の隙間H1にグラウト材を充填した後に、隣り合うインバートセグメント1の隙間H2にも同様にグラウト材を充填する。
そして、インバートセグメント1は、不織布8と端部シール材9によって掘削岩盤面T1との間の設計グラウチング厚(隙間H1)、及び設計計画高が確保されているため、グラウト材が硬化するとともに確実に地山Gに固定され、また、隣り合うインバートセグメント1の間の隙間H2に充填したグラウト材によって隣り合うインバートセグメント1同士が固定されて、精度よく設置されることになる。
このように1掘削スパンS分のインバートセグメント1を設置、固定した段階で、後方のインバートセグメント1に敷設されているレール3をトンネル掘進方向O2前方に延出させるように、設置したインバートセグメント1の上面1aの所定位置にレール3を載置する。このとき、図3及び図4に示すように、インバートセグメント1上に直接載置したレール3は、各インバートセグメント1に埋設された埋込ナット2にボルト11を螺合し、レール固定金具12で締め付けるという簡便な操作でインバートセグメント1上に固定される。そして、インバートセグメント1の設置精度が確保されているため、レール3が精度よく敷設されることになる。これにより、TBM本体6で1掘進スパンS分の地山Gを掘削しながら、新たに敷設したインバートセグメント1上のレール3によって後続台車7の前進が行える。
ここで、例えばインバートセグメント1の施工開始から約2〜3時間後に、レール1m当たり0.6〜1.2tonの線荷重が作用する。このため、インバートセグメント1を固定するためのグラウト材にはこれら時間と荷重を考慮した材料を使用することになる。そして、本実施形態のインバートセグメント1の施工方法を採用することで、1掘進スパンSのインバートセグメント1の施工に要する作業は、レール敷設なしで約35分が見込める。また、レール3の敷設作業がインバートセグメント1に埋設した埋込ナット2にボルト11を螺合し、レール固定金具12でレール3を固定するという簡便な作業であるため、数分間の作業時間でレール3の敷設が行え、その施工性が格段に向上する。
このため、1掘進スパンSのインバートセグメント1の施工に要する作業は、レール敷設ありでも約45分が見込める。これにより、インバートセグメント1の設置、固定作業及びレール敷設作業がTBM4の高速掘進を妨げることはなく、TBM4で地山Gを掘削すると同時に、設置精度を確保しながらインバートセグメント1の設置、固定作業、及びレール3の敷設作業が行える。
したがって、本実施形態のインバートセグメント1の施工方法においては、インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の間に不織布8、端部シール材9(介装部材)を介装させることで、所定厚(設計グラウチング厚)の隙間H1を確保することが可能になる。また、掘削岩盤面T1の不陸に応じて介装部材8の厚さを適宜調整することによって、インバートセグメント1の設計計画高(レール3を敷設する上面1a位置の精度)を確保することが可能になる。これにより、インバートセグメント1の背面と掘削岩盤面T1の隙間H1にグラウト材を充填してインバートセグメント1と地山G、隣り合うインバートセグメント1同士を固定し、インバートセグメント1を高精度で設置することが可能になる。
また、インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の間に介装される介装部材に不織布8と端部シール材9を用いることで、インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の間に所定厚の隙間H1を確保でき、インバートセグメント1の設計計画高を容易に確保することが可能になる。そして、インバートセグメント1の両端部1c、1d側に端部シール材9を配設することにより、インバートセグメント1と掘削岩盤面T1の隙間H1にグラウト材を注入した際に、このグラウト材がトンネル掘進方向の前後方向に漏出することを防止できる。また、介装部材として不織布8を用いることにより、注入したグラウト材を不織布9に浸透させることができる。これにより、確実にグラウト材をインバートセグメント1と掘削岩盤面T1の間に密充填することができ、より確実にインバートセグメント1を地山Gに固定することが可能になる。よって、インバートセグメント1を確実に高精度で設置することが可能になる。
さらに、インバートセグメント1に、レール3を固定するための埋込ナット2が埋設されていることによって、インバートセグメント1上に直接載置したレール3を埋込ナット2にボルト11を螺合して固定するという簡便な操作で精度よく敷設することが可能になる。
よって、本実施形態のインバートセグメント1の施工方法によれば、インバートセグメント1の施工をTBM4で地山Gを掘削しながら後続台車7のトンネル掘進方向O2前方側で行い、後続台車7の前方に早期に且つ精度よくレール3を敷設することが可能になり、TBM4で地山Gを掘削しながら後続台車7を前進させることが可能になる。これにより、インバートセグメント1の設置精度ひいてはレール3の敷設精度を確保しながらTBM4で高速施工することが可能になる。
以上、本発明に係るインバートセグメントの施工方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施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。
1 インバートセグメント
1a 上面(内面)
1b 下面(背面)
1c 一端部
1d 他端部
1e 凹部
1f グラウト孔
2 埋込ナット(ナット)
3 レール
3a 後続台車用のレール
3b 運搬台車用のレール
4 TBM(掘進機)
5 掘進機構
6 TBM本体(掘進機本体)
7 後続台車
8 不織布(介装部材)
9 端部シール材(介装部材)
11 ボルト
12 レール固定金具
B 幅
G 地山
H1 インバートセグメントの下面と掘削面の隙間
H2 隣り合うインバートセグメントの隙間
O1 インバートセグメントの中心軸
O2 掘進方向(トンネル軸方向)
T トンネル
T1 掘削岩盤面(掘削面)
1a 上面(内面)
1b 下面(背面)
1c 一端部
1d 他端部
1e 凹部
1f グラウト孔
2 埋込ナット(ナット)
3 レール
3a 後続台車用のレール
3b 運搬台車用のレール
4 TBM(掘進機)
5 掘進機構
6 TBM本体(掘進機本体)
7 後続台車
8 不織布(介装部材)
9 端部シール材(介装部材)
11 ボルト
12 レール固定金具
B 幅
G 地山
H1 インバートセグメントの下面と掘削面の隙間
H2 隣り合うインバートセグメントの隙間
O1 インバートセグメントの中心軸
O2 掘進方向(トンネル軸方向)
T トンネル
T1 掘削岩盤面(掘削面)
Claims (3)
- 掘進機で地山を掘削してトンネルを施工する際に後続台車を走行させるレールを敷設するためのインバートセグメントを施工する方法であって、
前記後続台車よりもトンネル掘進方向前方側の掘削面上に介装部材を配設する介装部材配設工程と、
前記掘削面との間に前記介装部材が介装されるように、前記掘削面上の所定位置にインバートセグメントをトンネル掘進方向に並べて設置するインバートセグメント設置工程と、
前記介装部材によって形成されたインバートセグメントと前記掘削面の隙間にグラウト材を充填するグラウト材充填工程とを備えていることを特徴とするインバートセグメントの施工方法。 - 請求項1記載のインバートセグメントの施工方法において、
インバートセグメントと前記掘削面の間に介装する介装部材が、不織布と、トンネル掘進方向前方側及び後方側のインバートセグメントの両端部側にそれぞれ配設される端部シール材であることを特徴とするインバートセグメントの施工方法。 - 請求項1または請求項2に記載のインバートセグメントの施工方法において、
インバートセグメントには、前記レールを固定するためのナットが一体に設けられていることを特徴とするインバートセグメントの施工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008288674A JP2010116676A (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | インバートセグメントの施工方法 |
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JP2008288674A JP2010116676A (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | インバートセグメントの施工方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102996143A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-27 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种隧道仰拱整幅浇筑的施工方法 |
KR101399787B1 (ko) | 2012-04-27 | 2014-06-27 | 강릉건설 주식회사 | 세그먼트링용 저판 세그먼트 |
JP2021006703A (ja) * | 2020-10-22 | 2021-01-21 | 鹿島建設株式会社 | トンネル内部構造の構築方法 |
-
2008
- 2008-11-11 JP JP2008288674A patent/JP2010116676A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101399787B1 (ko) | 2012-04-27 | 2014-06-27 | 강릉건설 주식회사 | 세그먼트링용 저판 세그먼트 |
CN102996143A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-27 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种隧道仰拱整幅浇筑的施工方法 |
CN102996143B (zh) * | 2012-11-19 | 2015-07-08 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种隧道仰拱整幅浇筑的施工方法 |
JP2021006703A (ja) * | 2020-10-22 | 2021-01-21 | 鹿島建設株式会社 | トンネル内部構造の構築方法 |
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