JP2010229749A

JP2010229749A - トンネル用函体

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Publication number: JP2010229749A
Application number: JP2009079836A
Authority: JP
Inventors: Taiji Morita; 泰司森田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】ＣＯ_２の排出量の低減化を可能としたトンネル用函体を提案する。
【解決手段】並設された複数本のトンネルを連結して大断面の地下構造物を構築する場合において、軸方向に連設されることでトンネルを形成するトンネル用函体１０であって、地下構造物の構造部の一部を構成する残置部１１と、地下構造物の構造部に係らない部分を構成する撤去部１２と、残置部１１と撤去部１２とを連結する連結部１３とを備え、残置部１１および撤去部１２がコンクリート部材により構成されており、連結部１３が鋼製部材により構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、並設された複数本のトンネル同士を連結して大断面の地下構造物を構築する場合に使用するトンネル用函体に関する。

並設された複数本のトンネルを組み合わせることで大断面の地下構造物を構築する場合がある。
この地下構造物は、その横断面の全てを包含する複数本のトンネルを縦横に並べて構築し、その後、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成することにより築造される。

各トンネルの覆工は、筒状の鋼製函体を順次地中に配置することにより構成されている。そして、大断面地下構造物の空間を形成する際は、本設の覆工コンクリートを打設した後、鋼製函体の不要な部分を切断して撤去している。一方、地山に残置された部分は、本設の覆工コンクリートを打設する際に、埋め殺しされる。

つまり、トンネルの覆工を構成する鋼製函体は仮設部材としての機能しか有しておらず、本設工としては別途新たに構築する必要があるため、不経済であった。

そのため、特許文献１には、本設の覆工コンクリートの一部を兼用することを可能としたトンネル用函体として、大断面地下構造物の構造部に対応する部分を鉄筋コンクリート部材で構成し、大断面地下構造物の構造部に係らない部分を鋼製部材で構成したトンネル用函体が開示されている。

かかるトンネル用函体は、大断面地下構造物の覆工の一部を構成するため、材料費の低減を図ることを可能としている。

特開２００１−１１５７９４号公報

ところが、特許文献１に記載のトンネル用函体は、トンネル用函体の半分以上を占める、撤去される部分については鋼製部材により構成しているため、トンネル用函体製造時のＣＯ_２排出量の低減化の妨げとなっていた。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、ＣＯ_２の排出量の低減化を可能としたトンネル用函体を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のトンネル用函体は、並設された複数本のトンネルを連結して大断面の地下構造物を構築する場合において、軸方向に連設されることで前記トンネルを形成するトンネル用函体であって、前記地下構造物の構造部の一部を構成する残置部と、前記地下構造物の構造部に係らない部分を構成する撤去部と、前記残置部と前記撤去部とを連結する連結部と、を備え、前記残置部および前記撤去部がコンクリート部材からなり、前記連結部が鋼製部材からなることを特徴としている。

かかるトンネル用函体は、連結部以外が、ＣＯ_２排出数量が少ないコンクリート部材により構成されているため、環境に配慮した構成である。
また、連結部において撤去部を取り外すことで、撤去部をそのまま転用することが可能となるため、経済的にも環境的にも優れている。

また、残置部や撤去部を構成するコンクリート部材は、繊維を全体の体積に対して５％未満混入して得られる繊維補強コンクリートであって、繊維が、金属繊維と有機繊維とを含むものであってもよい。

かかるトンネル用函体によれば、繊維補強コンクリートにより構成することでトンネル用函体の曲げじん性が向上し、トンネル用函体の薄肉化が可能となるとともに、掘削断面積の小断面化が可能となるため、作業性および経済性の向上が可能となる。

本発明のトンネル用函体によれば、ＣＯ_２の排出量の低減化が可能となる。

本発明の好適な実施の形態に係る地下構造物を示す断面図である。同地下構造物の一部を構成するトンネルのトンネル用函体を示す斜視図である。（ａ）はトンネル用函体の連結部を示す拡大断面図であって、（ｂ）および（ｃ）は変形例を示す拡大断面図である。（ａ）〜（ｄ）は同地下構造物の施工手順を示す断面図である。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明のトンネル用函体１０は、図１に示すように、並設された複数本（本実施形態では６本）のトンネルＴ，Ｔ，…を連結して大断面の地下構造物１を構築する場合において、軸方向に連設されることでトンネルＴを形成するものである。

トンネル用函体１０は、図２に示すように、残置部１１と撤去部１２と連結部１３とを備えて構成されている。図２に示すトンネル用函体１０は、図１における下部中央のトンネルＴを構成するものである。

トンネル用函体１０は、残置部１１と撤去部１２と連結部１３とを組み合わせることにより、断面矩形に形成されている。なお、トンネル用函体１０の形状寸法は限定されるものではなく、地下構造物１の形状、トンネルＴの本数や配置等に応じて適宜設定することが可能である。

残置部１１は、地下構造物１の構造部の一部を構成する部材である。本実施形態では、残置部１１を繊維補強コンクリートにより構成している。なお、残置部１１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリートや合成構造であってもよい。

残置部１１は、平板状に形成されており、端部に連結部１３が立設されている。残置部１１と連結部１３との接続は、残置部１１から上向きに突設されたボルトＢにナットＮを螺着することにより行う。なお、残置部１１と連結部１３との固定方法は限定されるものではない。

なお、残置部１１の形状は、平板状に限定されるものではなく、トンネル用函体１０が構成するトンネルＴの配置に応じて適宜形成すればよい。例えば、地下構造物１の角部に配置されるトンネルＴ（Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６）を構成するトンネル用函体１０の場合は、残置部１１は断面Ｌ字状を呈している（図４（ｂ）参照）。

残置部１１を構成する繊維補強コンクリートとして、本実施形態では、全体の体積に対して５％未満の繊維をコンクリートに混入して得られるものを使用する。

本実施形態では、繊維として鋼繊維（金属繊維）と有機繊維とを１：１の割合で使用する。なお、鋼繊維と有機繊維の比率は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、繊維は鋼繊維または有機繊維のいずれか一方でもよい。

また、コンクリートは、セメントと、ポゾラン質微粉末や高炉スラグ微粉末などの混和材と、細骨材と、粗骨材と、減水剤などの混和剤と、水とを含んだ配合物により構成する。なお、コンクリートを構成する材料および各材料の配合等は適宜設定することが可能である。

鋼繊維には、直径が０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの断面円形であって、長さが１５ｍｍ〜６０ｍｍのものを使用する。
なお、鋼繊維の形状寸法はこれに限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、本実施形態では、鋼繊維を使用するものとしたが、鋼繊維の代わりに他の公知の金属繊維を使用することも可能である。

有機繊維としては、ポリプロピレン繊維からなり、その断面形状が長方形状からなるものであって、その長さが１５ｍｍ〜６０ｍｍのものを使用する。
また、有機繊維は、その断面積が７８×１０^−６ｍｍ^２〜０．７８ｍｍ^２、つまり、断面形状を円とみなした場合の直径が１０μｍ〜１ｍｍとなる断面寸法に形成されている。

なお、本実施形態では、有機繊維としてポリプロピレン繊維を使用するものとしたが、有機繊維として使用可能な材料はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ビニロン繊維等の有機繊維が使用可能である。
また、本実施形態では、有機繊維として、断面形状が長方形のものを使用するものとしたが、有機繊維の断面形状は限定されるものではなく、例えば正方形であってもよい。

トンネル用函体１０の撤去部１２は、図１に示すように、地下構造物１の構造部に係らない部分であって、複数のトンネルＴを連結して地下構造物１を形成した際には撤去される部分を構成している。本実施形態では、撤去部１２を繊維補強コンクリートにより構成するが、撤去部１２を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリートであってもよい。なお、撤去部１２に使用する繊維補強コンクリートは、残置部１１で使用するものと同様なため、詳細な説明は省略する。

撤去部１２は、図２に示すように、断面コ字状に形成されており、両端が連結部１３に固定されている。撤去部１２と連結部１３との接続は、ボルトＢとナットＮを介して行う。なお、撤去部１２と連結部１３との固定方法は限定されるものではない。

撤去部１２の形状は限定されるものではなく、トンネル用函体１０が構成するトンネルＴの配置に応じて適宜形成すればよい。例えば、地下構造物１の角部に配置されるトンネルＴ（Ｔ２，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６）を構成するトンネル用函体１０の場合は、撤去部１２は断面Ｌ字状を呈している（図４（ｂ）参照）。

連結部１３は、図２に示すように、残置部１１と撤去部１２とを連結する部材であって、本実施形態では、鋼材により構成する。

連結部１３は、残置部１１および撤去部１２の端部においてボルトＢとナットＮを介して螺着することで、残置部１１と撤去部１２とを連結している。なお、連結部１３の残置部１１または撤去部１２への固定方法は限定されるものではない。

連結部１３の形状寸法は限定されるものではないが、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、残置部１１の部材厚と連結部１３の高さ（スキンプレート１６の幅）とを合わせた寸法が、地下構造物１の覆工コンクリートＬの厚みよりも大きくなるように構成する。つまり、連結部１３は、後記する覆工コンクリートＬを打設した状態で、覆工コンクリートＬの表面から突出する高さ（大きさ）に形成されている。

なお、連結部１３は、図３（ｂ）に示すように、覆工コンクリートＬの厚みと同等の高さ（大きさ）に形成されていてもよい。また、連結部１３は、図３（ｃ）に示すように、覆工コンクリートＬの厚みよりも低く（小さく）形成されていてもよい。このとき覆工コンクリートＬの連結部１３に対応する個所には箱抜きが行われている。

連結部１３は、残置部１１と撤去部１２との当接面に配置された取付板１４，１４と、取付板１４，１４の間に立設された支持板１５，１５，…と、トンネル用函体１０の外面に沿って配設されたスキンプレート１６とにより構成されている。
連結部１３は、取付板１４，１４とスキンプレート１６とを組み合わせることにより、断面コ字状に形成されている。

取付板１４は、撤去部１２の部材厚と同等の幅に形成された鋼板により構成されている。
取付板１４には、残置部１１または撤去部１２に突設されたボルトＢを挿通可能なボルト孔が形成されている。なお、ボルト孔の配置や形状は適宜設定すればよい。また、ボルト孔は残置部１１または撤去部１２と連結部１３との固定方法に応じて形成すればよく、省略してもよい。

支持板１５は、２枚の取付板１４，１４の間に開設されて、取付板１４同士の間隔を維持する部材である。支持板１５は、地下構造物１の覆工コンクリートＬの厚みに応じて高さが設定されているとともに、土圧等の応力により座屈することがないように、十分な厚みを有している。本実施形態では支持板１５を鋼板により構成する。

スキンプレート１６は、鋼板であって、撤去部１２の外面と面一となるように、配設されている。スキンプレート１６は、連結部１３の外面（地山と当接する面）を覆うことで、トンネルＴの施工時に土砂や地下水の流入を防止している。

また、スキンプレート１６は、覆工コンクリートＬの打設前に切断される。これにより、残置部１１と撤去部１２との間に開口部が形成されて、覆工コンクリートＬの鉄筋Ｒの配筋を行うことが可能となる。

次に、地下構造物１の築造方法の概要を説明する。
地下構造物１を築造するには、まず、図４（ａ）に示すように、地下構造物１の断面内の下部中央に一本目のトンネルＴ１を構築したうえで、この一本目のトンネルＴ１の横隣りに二本目のトンネルＴ２および三本目のトンネルＴ３を構築する。

続いて、図４（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１の縦（上）隣に四本目のトンネルＴ４を構築し、さらに、トンネルＴ２およびトンネルＴ４に隣接する位置に五本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３およびトンネルＴ４に隣接する位置に六本目のトンネルＴ６を構築する。なお、トンネルＴ１〜Ｔ６の構築順序は、図示のものに限らず、適宜変更しても差し支えない。

ここで、隣り合うトンネルＴ同士は、後行して構築されるトンネルＴを構築する際に、適宜図示しない継手を介して互いに連結してもよい。
各トンネルＴは、掘削機Ｋを介して削孔した地山に、随時トンネル用函体１０を配置することにより行う。なお、掘削機Ｋの構成は限定されるものではない。

トンネルＴ１〜Ｔ６の構築が完了したら、図４（ｂ）に示すように、鉄筋Ｒの配筋を行う。鉄筋Ｒの配筋は、連結部材１３のスキンプレート１６を撤去（切断）することで形成された開口部に鉄筋Ｒを挿通させることにより所定の位置に行う。

次に、図示しない型枠を設置して、地下構造物１の覆工コンクリートＬを打設する（図４（ｃ）参照）。

覆工コンクリートＬを養生し、所望の強度が発現したら、図４（ｄ）に示すように、各トンネル用函体１０の撤去部１２を撤去して、大きな空間を形成する。

撤去部１２の撤去は、ボルトＢを切断し、坑内に配置されたクレーン等により引き出すことにより行う。撤去部１２を撤去した後、連結部１３の突出部分は切断することで、覆工コンクリートＬの表面（地下構造物１の内壁面）を平坦にする。このとき、連結部１３の露出部分には止水処理や防錆処理等を行う。なお、撤去部１２に搬出方法は限定されるものではなく、適宜公知の方法により行えばよい（図３（ａ）参照）。

なお、図３（ｂ）に示すように、連結部１３の高さが、覆工コンクリートＬと同等の場合には、ボルトＢを切断して撤去部１２を搬出した後、連結部１３の露出部分の止水処理や防錆処理等をするのみで作業が完了する。

また、図３（ｃ）に示すように、連結部１３が覆工コンクリートＬの厚みよりも小さい場合には、ボルトＢを切断して撤去部１２を撤去した後、箱抜き部分に充填材を充填することで作業が完了する。なお、連結部１３の突出部分は必要に応じて切断してもよい。

残置部１１と覆工コンクリートＬとにより、地下構造物１の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃが形成される。
なお、撤去部１２は、覆工コンクリートＬを打設する前に撤去してもよいし、撤去部１２を部分的に撤去しつつ、覆工コンクリートＬの打設を行ってもよい。

以上、本実施形態のトンネル用函体１０によれば、トンネル用函体１０の大部分をコンクリート部材により構成しているため、従来の鋼製部材からなるトンネル用函体と比較して、製造時のＣＯ_２排出量が少なく、環境保護の面で優れている。

また、撤去部１２が連結部材１３を介して残置部１１に連結されているため、撤去時に撤去部１２が破損することがないため、転用することが可能である。したがって、材料費を大幅に削減することができる。

また、残置部１１と撤去部１２として、同じ材料を使用することで、トンネル用函体１０の強度が一定である。そのため、トンネル用函体１０の圧入時の圧力や土圧等により、部分的に応力が集中することがなく、破損が生じることを抑制することができる。

また、残置部１１と撤去部１２として、繊維補強コンクリートを使用することで、部材の薄肉化が可能となる。これにより、掘削断面積を削減し、発生土量の削減も可能となる。また、部材厚の薄肉化により、撤去部の軽量化が実現されて、撤去時の手間を提言することができる。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、トンネル用函体１０は、例えば、シールド工法のセグメントとして使用してもよいし、推進工法の推進管として使用してもよく、本発明のトンネル用函体１０が適用可能なトンネル工法は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、トンネル用函体１０として、残置部１１と撤去部１２と連結部材１３，１３との４ピースにより構成するものとしたが、トンネル用函体１０の分割数はトンネルＴの断面形状に応じて適宜設定することが可能である。

また、前記実施形態では、残置部１１と撤去部１２として、同一の材料により構成するものとしたが、残置部１１を繊維補強コンクリート、撤去部１２を鉄筋コンクリートにより構成するなど、それぞれに異なる材料を使用してもよい。

１地下構造物
１０トンネル用函体
１１残置部
１２撤去部
１３連結部
Ｔトンネル

Claims

並設された複数本のトンネルを連結して大断面の地下構造物を構築する場合において、軸方向に連設されることで前記トンネルを形成するトンネル用函体であって、
前記地下構造物の構造部の一部を構成する残置部と、
前記地下構造物の構造部に係らない部分を構成する撤去部と、
前記残置部と前記撤去部とを連結する連結部と、を備え、
前記残置部および前記撤去部がコンクリート部材からなり、前記連結部が鋼製部材からなることを特徴とするトンネル用函体。
前記コンクリート部材が、繊維を全体の体積に対して５％未満混入して得られる繊維補強コンクリートであって、
前記繊維が、金属繊維と有機繊維とを含むことを特徴とするトンネル用函体。