JP2013083075A - トンネルのインバート構造及びインバートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品運搬重量を低減でき、運搬中の割れ欠けがなく、トンネル曲線にも対応可能なトンネルのインバート構造及びインバートの製造方法を提供する。
【解決手段】トンネル内円周の円弧３７と円弧３７の両端を結ぶ弦３９とによって輪郭が形成され弦３９に凹状切欠部を有する埋設仕切板２９と、トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの埋設仕切板２９を連結する連結板３１と、隣接する２枚の埋設仕切板２９における凹状切欠部のそれぞれの底辺部に架橋される底板３３と、隣接する２枚の埋設仕切板２９における凹状切欠部のそれぞれの側辺部に当接される側壁板３５と、で枠組構造体２５が組み立てられ、底板３３と側壁板３５とによって凹状切欠部への打設が堰き止められたコンクリート２７によりトンネル軸線方向に複数並べた枠組構造体２５を埋設して枠組構造体２５とコンクリート２７とがトンネル底部１５に一体に構築される。
【選択図】図１

Description

本発明は、雨水道用、上下水道用、地下河川用、鉄道用、自動車道用、海底トンネル用などのシールドトンネルに用いて好適なトンネルのインバート構造及びインバートの製造方法に関する。

シールドトンネル内には、内面底部にインバートが形成される。このインバートは、トンネル施工中において、資材などを運搬するための搬送設備の車輌の通行のガイドとなり、凹溝部分がレールの代わりとなる。この運搬には、トンネル掘削中でのセグメントの搬入や、掘削による掘削土の排出（搬出）も含まれる。ところで、径の大きなトンネル内にインバートを設ける場合には、資材や機器が搬入容易な現場打ちコンクリート構築法が採用されるが、比較的小径なトンネルでは、プレキャスト品が用いられる（例えば特許文献１，２参照）。

従来使用されるプレキャスト品は、例えば３分割ブロック構造となっており、中央部と大幅部と小幅部とでなる。それぞれに、長手方向両端で、幅長が異なるよう形成され、例えば４ｍｍずつ幅長を異ならすことで、３つで１２ｍｍの幅長の違いが得られる。従って、プレキャスト品は、小幅同士、大幅同士を隣接して並べれば、インバートをトンネル曲線に沿った湾曲形状に構成できる。また、プレキャスト品の小幅と大幅とを大小大小と交互に並べることで、インバートを真直なトンネルに沿った直線状に構成できた。

特許４７０７４１０号公報 特開２００１−２８８９９２号公報

しかしながら、インバートに用いられるプレキャスト品は、３分割構造であるが製品運搬重量が大きく、運搬に多大な労力が必要になるとともに、運搬中の割れ欠け等の損傷の心配もあった。また、予め幅長が決定されていることから、種々のトンネル曲線に対応したり、トンネル径に対応したりすることができない。これらの解消に、プレキャスト品同士を密着させずに隙間をあけて配置する必要があり、容易に構築できなかった。

また、プレキャスト品であるインバートブロックは、隣接セグメントリング間に跨ることがないようにする必要がある。その理由は、インバートブロックが隣接セグメントリング間に跨ると、組立誤差により生じる目違いや目開きによる段差やテーパーセグメントの接合により生じる設計上避けられない上下方向の傾斜などにより、インバートブロックの脚部底面とトンネル内面とが接触しない箇所が生じる。その結果、上を人が歩いた場合や搬送台車、ズリ台車が走行した場合に、がたつきや、局所的な応力の発生によりインバートブロックにひび割れなどの損傷をきたす不具合があるためである。

このことから、インバートブロックの長手方向（トンネル軸方向）の接合面間には１０ｍｍ程度の隙間を設け、セグメント間の目開きなどの施工誤差を吸収したり、曲線部に使用するテーパーセグメントに設置するインバートブロックを直線部に使用する普通セグメントに設置するインバートと同一形状として設置可能なように配慮している（特許文献１、段落００６５、段落００６６参照）。

ところが、その隙間によって、ズリ搬出車輌、セグメント搬入車輌の移動時に振動が起き、割れ、欠けの生じる虞がある。このため隙間にはコーキング材を充填することも提案される（特許文献２、段落００２６、図６参照）。

一方、小径なトンネルでは、セグメントとインバートとが一体成形のもの（インバート付セグメント）もある（特許文献２参照）。しかし、小径な場合は、セグメント数が少なく構成され、例えば４分割のセグメントでのトンネル壁面形成では、勾配やカーブなどがあると、インバートの位置が真下（トンネルの底位置）にならないことがあり、実用性に問題があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、プレキャスト品を使用した場合に比べ、製品運搬重量を低減でき、運搬中等の割れ欠けの心配もなく、しかも、トンネル曲線にも対応可能なトンネルのインバート構造及びインバートの製造方法を提供することにある。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載のトンネル１１のインバート構造は、トンネル内円周の円弧３７と該円弧３７の両端を結ぶ弦３９とによって輪郭が形成され前記弦３９に凹状切欠部４１を有する埋設仕切板２９と、
トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの前記埋設仕切板２９を連結する連結板３１と、
隣接する前記埋設仕切板２９における前記凹状切欠部４１のそれぞれの底辺部４１ａに架橋される底板３３と、
隣接する前記埋設仕切板２９における前記凹状切欠部４１のそれぞれの側辺部４１ｂに当接される側壁板３５と、
で枠組構造体２５が組み立てられ、
前記底板３３と前記側壁板３５とによって前記凹状切欠部４１への打設が堰き止められたコンクリート２７によりトンネル軸線方向に複数並べた前記枠組構造体２５を埋設して前記枠組構造体２５と前記コンクリート２７とが前記トンネル底部１５に一体に構築されたことを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、従来、搬入重量の大きなプレキャスト品であったインバート１７が、例えば樹脂板からなる軽量の埋設仕切板２９，連結板３１，底板３３，及び側壁板３５と、打設時のコンクリート２７とに分けて搬入可能となる。埋設仕切板２９，連結板３１，底板３３，及び側壁板３５を組み立てた枠組構造体２５がトンネル底部１５に設置され、この枠組構造体２５が埋設可能な仮枠となって、コンクリート２７が打設される。これにより、所定形状にインバート１７が成型可能になるとともに、種々のトンネル曲線への対応も容易に可能となる。

本発明の請求項２記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項１記載のトンネル１１のインバート構造であって、
隣接する２枚の前記埋設仕切板２９のそれぞれに形成される仕切板切込み４３と、
それぞれの前記連結板３１に形成される平行な２つの連結板切込み４５と、
を相互に噛み合わせて前記枠組構造体２５が井桁状となることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、埋設仕切板２９に形成された仕切板切込み４３に、連結板３１に形成された連結板切込み４５が噛み合わされることで、埋設仕切板２９と連結板３１とが相互に固定し合って、高精度かつ高強度な井桁状の枠組構造体２５が得られる。

本発明の請求項３記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項１または２に記載のトンネル１１のインバート構造であって、
前記埋設仕切板２９には、前記凹状切欠部４１の底辺部４１ａを延長して切り欠いて前記底板３３の底板両側縁４９を挿入する底板係止溝５１が形成されることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、離間した埋設仕切板同士の凹状切欠部４１における底辺部４１ａに底板３３が載置される際、底板両側縁４９が、埋設仕切板２９の底板係止溝５１に係止され、底板両側縁４９が底板係止溝５１を介して埋設仕切板２９に固定される。これにより、底板３３下面と埋設仕切板同士の間にコンクリート２７が打設された際の底板３３の浮上が防止される。

本発明の請求項４記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項１，２，３のいずれか１つに記載のトンネル１１のインバート構造であって、
前記埋設仕切板２９には、仕切板貫通部５７が形成されることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、埋設仕切板同士の間にコンクリート２７が打設されると、打設されたコンクリート２７が仕切板貫通部５７を通って隣の埋設仕切板同士の間に流れ込む。すなわち、隣接する枠組構造体２５の全てに打設したコンクリート２７を均一に流入させることができる。

本発明の請求項５記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項１，２，３，４のいずれか１つに記載のトンネル１１のインバート構造であって、
前記埋設仕切板２９，前記連結板３１，前記底板３３，及び前記側壁板３５が樹脂板からなり、かつ前記埋設仕切板２９，前記連結板３１，前記底板３３，及び前記側壁板３５の前記コンクリート２７の打設される打設面には複数の平行なリブ６７が打設面全面に形成されていることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、埋設仕切板２９，連結板３１，底板３３，及び側壁板３５の打設面に多数のリブ６７が一体に並設されることで、平板が構造体となり、変形しにくくなる。インバート１７の凹状切欠部４１で表出する底板３３と側壁板３５が樹脂板となり、平滑性、耐摩耗性が高まるとともに、下水中の硫酸イオンや微生物などに対する耐腐食性も高まる。また、リブ同士の間で固化したコンクリート２７が、リブ６７並設方向のリブ６７の移動を阻止する障壁となる。

本発明の請求項６記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項５記載のトンネル１１のインバート構造であって、
前記リブ６７の先端に膨出形状部が形成されていることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、リブ６７の先端に形成される膨出形状部がコンクリート２７に埋設されるので、コンクリート２７が固化した後には、コンクリート２７からリブ６７が抜けにくくなり、コンクリート２７と各板２９，３１，３３，３５とが一体化される。

本発明の請求項７記載のトンネル１１のインバート構造は、請求項５または６記載のトンネル１１のインバート構造であって、
複数の前記リブ６７が平行に形成された前記打設面には、前記リブ６７を奥拡がりの形状で切り欠いた凹状切欠溝６９が前記リブ６７の並設方向に沿って形成されていることを特徴とする。

このトンネル１１のインバート構造では、リブ６７を埋設して打設されるコンクリート２７が、リブ６７に形成された奥拡がりの凹状切欠溝６９にも進入して固化することで、凹状切欠溝６９で固化したコンクリート２７が、リブ６７を抜けにくくする。また、凹状切欠溝６９で固化したコンクリート２７が、凹状切欠溝６９に直交方向のリブ６７の移動を阻止する障壁となる。

本発明の請求項８記載のインバート１７の製造方法は、トンネル内円周の円弧３７と該円弧３７の両端を結ぶ弦３９とによって輪郭が形成され前記弦３９に凹状切欠部４１を有する埋設仕切板２９と、トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの前記埋設仕切板２９を連結する連結板３１と、隣接する２枚の前記埋設仕切板２９における前記凹状切欠部４１のそれぞれの底辺部４１ａに架橋される底板３３と、隣接する２枚の前記埋設仕切板２９における前記凹状切欠部４１のそれぞれの側辺部４１ｂに当接される側壁板３５と、で枠組構造体２５を組み立て、
前記底板３３と前記側壁板３５とによって前記凹状切欠部４１への打設を堰き止めながらコンクリート２７によりトンネル軸線方向に複数並べた前記枠組構造体２５を埋設して前記枠組構造体２５と前記コンクリート２７とを前記トンネル底部１５に一体に構築することを特徴とする。

このインバート１７の製造方法では、従来、搬入重量の大きなプレキャスト品であったインバート１７が、例えば樹脂板からなる軽量の埋設仕切板２９，連結板３１，底板３３，及び側壁板３５と、打設時のコンクリート２７とに分けて搬入可能となる。埋設仕切板２９，連結板３１，底板３３，及び側壁板３５を組み立てた枠組構造体２５がトンネル底部１５に設置され、この枠組構造体２５が埋設可能な仮枠となって、コンクリート２７が打設される。これにより、所定形状にインバート１７が成型可能になるとともに、種々のトンネル曲線への対応も容易に可能となる。

本発明の請求項９記載のインバート１７の製造方法は、請求項８記載のインバート１７の製造方法であって、対向配置される一対の前記側壁板３５が、該側壁板３５の間に挟入される支持枠によって、打設時のコンクリート２７による圧力に対して支持されることを特徴とする。

このインバート１７の製造方法では、隣接する埋設仕切板２９の凹状切欠部４１に渡って載置した底板３３に、側壁板３５を立てかけ、対面する側壁板同士の間を支持枠で離反方向に突っ張ることで、側壁板３５を簡便に支持して、打設するコンクリート２７を堰き止めることができる。

本発明に係る請求項１記載のトンネルのインバート構造によれば、搬入した埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板で仮枠となる枠組構造体が組み立てられトンネル底部に設置される。この枠組構造体がコンクリートに埋設されてインバートの一部分となり、プレキャスト品を使用する場合に比べ、製品運搬重量を低減でき、運搬中の割れ欠けも生じさせず、トンネル曲線への対応も可能にする。

本発明に係る請求項２記載のトンネルのインバート構造によれば、仕切板切込みと連結板切込みとを噛み合わせることで、埋設仕切板と連結板とを相互に固定でき、コンクリートの打設空間を有する枠組構造体を簡単に精度良く高強度に組み立てできる。

本発明に係る請求項３記載のトンネルのインバート構造によれば、底板両側縁を、埋設仕切板の底板係止溝に挿入固定することで、コンクリートの打設時における底板の浮き上がりを防止できる。

本発明に係る請求項４記載のトンネルのインバート構造によれば、連続して並べられた隣接する枠組構造体同士の内側に、打設されたコンクリートが仕切板貫通部を通り、コンクリートを良好に流すことができる。すなわち、隣接する枠組構造体の全てに打設したコンクリートを均一に流入させることができる。

本発明に係る請求項５記載のトンネルのインバート構造によれば、複数のリブによって、埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板の強度を高めることができるとともに、コンクリートに対する埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板のリブ並設方向の固定強度、すなわち板面に沿う方向の固定強度を高めることができる。

本発明に係る請求項６記載のトンネルのインバート構造によれば、リブの先端に形成された膨出形状部がコンクリートに埋入し、コンクリートと、埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板との接合強度を高め、剥離を防止することができる。

本発明に係る請求項７記載のトンネルのインバート構造によれば、奥拡がりの凹状切欠溝に充填されたコンクリートが、埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板のコンクリートからの剥離を防止する。また、コンクリートに対する埋設仕切板，連結板，底板，及び側壁板の凹状切欠溝に直交方向の固定強度、板面に沿う方向の固定強度を高めることができる。

本発明に係る請求項８記載のインバートの製造方法によれば、搬入した埋設仕切板、連結板、底板、及び側壁板で枠組構造体をトンネル底部にて組み立て、この枠組構造体をコンクリートに埋設してインバートを構築でき、プレキャスト品を使用した場合に比べ、製品運搬重量を低減でき、運搬中の割れ欠けの心配もなく、しかも、種々のトンネル曲線へも対応できる。

本発明に係る請求項９記載のインバートの製造方法によれば、枠組構造体の構造を複雑にせず、簡単な作業で側壁板を支持できる。

本発明に係る実施形態のインバート構造を備えたトンネルの斜視図である。 図１に示した枠組構造体の分解斜視図である。 図２に示した枠組構造体の組み立てられた状態の斜視図である。 （ａ）は穴の仕切板貫通部が形成された埋設仕切板の正面図、（ｂ）は上縁にＵ溝の仕切板貫通部が形成された埋設仕切板の正面図、（ｃ）は下縁にＵ溝の仕切板貫通部が形成された埋設仕切板の正面図である。 （ａ）は小径トンネルに使用される埋設仕切板の正面図、（ｂ）は大径トンネルに使用される埋設仕切板の正面図である。 埋設仕切板、底板、及び側壁板にリブの形成された枠組構造体の一部分を切り欠いた斜視図である。 一方の板幅が異なる３種類の底板によるトンネル曲線への対応例を表す説明図である。 両端の板幅が異なる底板を用いてトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体の平面図である。 両端の板幅が異なる底板を用いてトンネル直線に合わせて配置された枠組構造体の平面図である。 （ａ）は両端の板幅が異なる底板を用いて半径の小さいトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体の平面図、（ｂ）は両端の板幅が異なる底板を用いて半径の大きいトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体の平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施形態のインバート構造を備えたトンネルの斜視図である。
本実施形態に係るトンネル１１のインバート構造は、複数のセグメント１３を連結してなるシールドトンネルのトンネル底部１５にインバート１７を構築する際に好適に用いることができる。インバート１７は、トンネル底部１５において、トンネル軸線１９に沿って連続する凹状の排水溝２１と、この排水溝２１を挟み左右に形成されて上面が平坦な作業床２３と、を有する。本実施形態のインバート構造では、トンネル軸線１９に沿って複数の枠組構造体２５を設置したトンネル底部１５にコンクリート２７を打設し、その枠組構造体２５を、一部分の埋設される仮枠として利用し、インバート１７を構築する。すなわち、枠組構造体２５は、コンクリート２７に埋設される部分（埋め殺し部分）と、コンクリート２７の表面を覆う部分となる溝内面被覆部分とに分かれて使用されることになる。

図２は図１に示した枠組構造体２５の分解斜視図、図３は図２に示した枠組構造体２５の組み立てられた状態の斜視図である。
枠組構造体２５は、埋設仕切板２９と、連結板３１と、底板３３と、側壁板３５と、からなる。埋設仕切板２９は、トンネル内円周の円弧３７と円弧３７の両端を結ぶ弦３９とによって輪郭が形成され弦３９に凹状切欠部４１を有する。この凹状切欠部４１が排水溝２１を形成する。凹状切欠部４１を挟む左右の弦３９は、作業床２３に沿って直下で埋設される。

連結板３１は、トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの埋設仕切板２９を連結する。隣接する２枚の埋設仕切板２９のそれぞれには、仕切板切込み４３が形成される。また、それぞれの連結板３１には、平行な２つの連結板切込み４５が形成される。埋設仕切板２９と連結板３１とは、相互の仕切板切込み４３と連結板切込み４５とを噛み合わせて、図３に示す井桁状に枠組構造体２５を組み立てる。埋設仕切板２９に形成された仕切板切込み４３に、連結板３１に形成された連結板切込み４５が噛み合わされることで、埋設仕切板２９と連結板３１とが相互に固定し合って、高精度かつ高強度な井桁状の枠組構造体２５が得られる。これにより、枠組構造体２５は、コンクリート２７の打設圧力に耐え得る打設空間４７を、簡単な構造で形成可能にしている。

底板３３は、隣接する２枚の埋設仕切板２９における凹状切欠部４１のそれぞれの底辺部４１ａに架橋される。埋設仕切板２９には、凹状切欠部４１の底辺部４１ａを延長して切り欠いて底板３３の底板両側縁４９を挿入する底板係止溝５１が形成される。離間した埋設仕切板同士の凹状切欠部４１における底辺部４１ａに底板３３が載置される際、底板両側縁４９が、埋設仕切板２９の底板係止溝５１に係止され、底板両側縁４９が底板係止溝５１を介して埋設仕切板２９に固定される。これにより、底板３３の下面及び埋設仕切板同士の間にコンクリート２７が打設された際の底板３３の浮上が防止される。

側壁板３５は、隣接する２枚の埋設仕切板２９における凹状切欠部４１のそれぞれの側辺部４１ｂに当接される。枠組構造体２５は、少なくとも２枚の埋設仕切板２９が連結板３１によって連結され、埋設仕切板同士によって挟まれる打設空間４７が形成される。この打設空間４７は、外側がトンネル底部１５の内周壁５３（図１参照）に塞がれている。一方、内周壁５３と反対側の打設空間４７は、凹状切欠部４１の底辺部４１ａと、凹状切欠部４１の側辺部４１ｂと、左右の作業床部分で開放されている。このうち、底辺部４１ａは底板３３によって塞がれ、側辺部４１ｂは側壁板３５によって塞がれる。従って、打設空間４７は、トンネル底部１５の内周壁５３と、埋設仕切板２９と、底板３３と、側壁板３５と、によって囲まれ、左右上面の作業床部分のみが開放した空間となる。この左右開放がコンクリート２７若しくはグラウト材やモルタル等の打設開口部５５となる。

打設開口部５５から流し込まれたコンクリート２７は、底板３３と側壁板３５とによって凹状切欠部４１への打設が堰き止められる。これにより、コンクリート２７によりトンネル軸線方向に複数並べた枠組構造体２５を埋設して、枠組構造体２５とコンクリート２７とがトンネル底部１５に一体に構築されるようになされている。

図４（ａ）は穴の仕切板貫通部５７が形成された埋設仕切板２９の正面図、（ｂ）は上縁にＵ溝５９の仕切板貫通部５７が形成された埋設仕切板２９の正面図、（ｃ）は下縁にＵ溝５９の仕切板貫通部５７が形成された埋設仕切板２９の正面図である。
埋設仕切板２９には、仕切板貫通部５７が形成されることが好ましい。仕切板貫通部５７は、図４（ａ）に示す丸穴６１とすることができる。内周が閉じた丸穴６１とすることで、埋設仕切板２９の強度を低下させずに済む。また、仕切板貫通部５７は、図４（ｂ）に示すように、埋設仕切板２９の上縁を切り欠いたＵ溝５９であってもよい。上縁を切り欠いたＵ溝５９によれば、作業床２３の仕上げを容易にすることができる。また、仕切板貫通部５７は、図４（ｃ）に示すように、下縁を切り欠いたＵ溝５９とすることもできる。下縁を切り欠いたＵ溝５９とすることで、コンクリート２７の打設の当初から枠組構造体相互間におけるコンクリート２７の流動を良好にできる。

このようにして、仕切板貫通部５７を埋設仕切板２９に設けることで、埋設仕切板同士の間にコンクリート２７が打設されると、打設されたコンクリート２７が仕切板貫通部５７を通って隣の埋設仕切板同士の間に流れ込む。すなわち、隣接する枠組構造体２５の全てに打設したコンクリート２７を均一に流入させることができる。これに加え、コンクリート２７の固化後には、コンクリート２７が全ての枠組構造体２５の間に渡って結合状態となる。つまり、埋設仕切板２９で隔てられずに一体に成形することができる。

図５（ａ）は小径トンネルに使用される埋設仕切板６３の正面図、（ｂ）は大径トンネルに使用される埋設仕切板６５の正面図である。
埋設仕切板２９は、トンネル内円周の円弧３７に合わせて円弧３７を自在に形成することができる。例えば図３に示した埋設仕切板２９を標準とした場合、それよりも小径のトンネル１１の場合には、図５（ａ）に示すように、半径の小さい円弧の埋設仕切板６３を作成する。また、図３に示した標準の埋設仕切板２９よりも大径のトンネル１１の場合には、図５（ｂ）に示すように、半径の大きい円弧の埋設仕切板６５を作成する。これにより、埋設仕切板を変更するのみで種々の内径のトンネル１１に対応したインバート１７を構築することができる。

図６は埋設仕切板２９、底板３３、及び側壁板３５にリブ６７の形成された枠組構造体２５の一部分を切り欠いた斜視図である。
埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５は、樹脂板からなる。樹脂板には、ノルボルネン系モノマーとメタセシス触媒系を主材とする反応射出成形材料を好適に用いることができる。なお、樹脂板の材質としては、この他、押出成形された塩化ビニル樹脂製の板を用いることもできる。埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５のコンクリート２７の打設される打設面には、複数の平行なリブ６７が打設面全面に形成されている。埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５は、リブ６７を一体に形成した射出成形品として製作される。リブ６７は２〜３ｃｍおきに略等間隔となって形成されている。

埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５の打設面に多数のリブ６７が一体に並設されることで、平板が構造体となり、変形しにくくなる。インバート１７の凹状切欠部４１で表出する底板３３と側壁板３５が樹脂板となり、平滑性、耐摩耗性が高まるとともに、下水中の硫酸イオンや微生物などに対する耐腐食性も高まる。また、リブ同士の間で固化したコンクリート２７が、リブ６７並設方向のリブ６７の移動を阻止する障壁となる。すなわち、埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５は、コンクリート２７に対するリブ６７の並設方向の固定強度、板面に沿う方向の固定強度が高められている。

なお、図示は省略するが、リブ６７の先端には、膨出形状部が形成されている構成としても良い。リブ６７の先端に形成される膨出形状部がコンクリート２７に埋設されるので、コンクリート２７が固化した後には、コンクリート２７からリブ６７が抜けにくくなる。このように、膨出形状部を設けたリブ６７によれば、リブ６７をコンクリート２７に埋入し、コンクリート２７と、埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５との接合強度を高め、剥離を防止することができる。

また、複数のリブ６７が平行に形成された打設面には、リブ６７を奥拡がりの形状で切り欠いた凹状切欠溝６９がリブ６７の並設方向に沿って形成されている。リブ６７を埋設して打設されるコンクリート２７は、リブ６７に形成された奥拡がりの凹状切欠溝６９にも進入して固化する。これにより、凹状切欠溝６９で固化したコンクリート２７が、リブ６７を抜けにくくする。また、凹状切欠溝６９で固化したコンクリート２７が、凹状切欠溝６９に直交方向のリブ６７の移動を阻止する障壁となる。このように、凹状切欠溝６９を設けたリブ６７によれば、奥拡がりの凹状切欠溝６９に充填されたコンクリート２７が、埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５のコンクリート２７からの剥離を防止する。また、コンクリート２７に対する埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５の凹状切欠溝６９に直交方向の固定強度、板面に沿う方向の固定強度を高めることができる。

図７は一方の板幅が異なる３種類の底板３３によるトンネル曲線への対応例を表す説明図である。
インバート構造では、底板３３の大きさを複数種類用意することで、所望のトンネル曲線、所謂カーブ部分に対応する間隙の無いインバート部が形成可能となる。例えば、底板３３は、一端の幅が同一であり、他端の幅が異なる小テーパー底板７１と、中テーパー底板７３と、大テーパー底板７５と、の３種類を形成しておく。これら３種類の小テーパー底板７１、中テーパー底板７３、大テーパー底板７５を組み替えて使用することで、トンネルカーブ半径の異なる種々のトンネル曲線に対応可能とすることができる。なお、この際、側壁板３５の幅長も合せたものにする。

次に、上記したインバート１７の製造方法を説明する。
図８は両端の板幅が異なる底板を用いてトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体２５の平面図、図９は両端の板幅が異なる底板を用いてトンネル直線に合わせて配置された枠組構造体２５の平面図である。
インバート１７の製造方法は、例えばトンネル１１の内径が約１．８ｍの下水用のシールドトンネルに好適に用いることができる。インバート１７の製造は、シールドトンネルを掘りながら、埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５がトンネル内に搬入されて進められる。

インバート１７を構築するには、先ず、埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５を組み立てる。初めに図２に示した埋設仕切板２９に対して底板３３を嵌め込むが、リブ６７を備える場合には、底板３３に対して両側から埋設仕切板２９を嵌めるように組み立て、次に連結板３１を嵌め込んで井桁状の枠組構造体２５とする。なお、底板３３の差込み方向となる側縁のリブ６７は、埋設仕切板２９に形成される底板係止溝５１と干渉しないように切削などを予め行い取り除かれることが好ましい。この枠組構造体２５を例えば３組位トンネル底部１５に設置する。設置は、既設側（トンネル入口側）から順に並べ、奥方（掘削側）の埋設仕切板２９には仕切板貫通部５７のないものを使用する。

複数並べられた枠組構造体２５に対し、側壁板３５を組み付け、側壁板３５の対向面に、支持枠を組み込む。その後、コンクリート２７を打設する。コンクリート２７は、既設側から充填する。打設完了の後、養生を行う。コンクリート２７の固化後に、支持枠を外す。未充填隙間がある場合には、コーキング処理を行い、インバート１７の製造方法を完成する。なお、コンクリート２７の強度向上のために、鉄筋を配する構造としても良く、図示しないが、例えば対となる埋設仕切板２９の所定箇所に貫通孔を複数設け、これら貫通孔を貫き両埋設仕切板２９に架設されるように鉄筋を配設させ、打設されるコンクリート２７に埋設状態となるよう構成したり、或いは複数の枠組構造体２５に亘って鉄筋を配して埋設する構成とする。

上記したインバート１７の製造方法において、トンネル曲線に合わせた構築を行う場合、図７に示した左右端の幅が異なる例えば中テーパー底板７３を使用する。この場合、図８に示すように、トンネル曲線の半径方向内側に、短辺が位置し、半径方向外側に、長辺が位置するように、中テーパー底板７３を突き合わせて、枠組構造体２５を並べて行く。このように、短辺同士、長辺同士を隣り合わせて並べることで、カーブ半径の曲線路に対応することができる。この場合、従来と同様に長辺と短辺との寸法差を、例えば数ｍｍ程度とすることで、埋設仕切板２９の両端での差が約１２ｍｍ程度となる。

一方、トンネル直線部分では、図９に示すように、中テーパー底板７３の短辺と長辺とを交互に並べて枠組構造体２５を設置する。これにより、交互に短辺と長辺の寸法差が相殺されて直線状のインバート１７が構築される。

このようにして、設置された枠組構造体２５に対し、コンクリート２７を打設開口部５５（図１参照）から打設空間４７（図１参照）に打設する。これにより、底板３３と側壁板３５とによって凹状切欠部４１への打設を堰き止めながら、トンネル軸線方向に複数並べた枠組構造体２５をコンクリート２７に埋設して、枠組構造体２５とコンクリート２７とをトンネル底部１５に一体に構築する。

なお、対向配置される一対の側壁板３５は、側壁板３５の間に挟入される支持枠によって、打設時のコンクリート２７による圧力に対して支持される。隣接する埋設仕切板２９の凹状切欠部４１に渡って載置した底板３３に、側壁板３５を立てかけ、対面する側壁板同士の間を支持枠で離反方向に突っ張ることで、側壁板３５を簡便に支持して、打設するコンクリート２７を堰き止めることができる。これにより、枠組構造体２５の構造を複雑にせず、簡単な作業で側壁板３５を支持できる。

上記のトンネル１１のインバート構造及びインバート１７の製造方法では、従来、搬入重量の大きなプレキャスト品であったインバート１７が、例えば樹脂板からなる軽量の埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５と、打設時のコンクリート２７とに分けて搬入可能となる。埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５を組み立てた枠組構造体２５がトンネル底部１５に設置され、この枠組構造体２５が埋設可能な仮枠となって、コンクリート２７が打設される。これにより、所定形状にインバート１７が成型可能になるとともに、種々のトンネル曲線への対応も容易に可能となる。

図１０（ａ）は両端の板幅が異なる底板を用いて半径の小さいトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体２５の平面図、（ｂ）は両端の板幅が異なる底板を用いて半径の大きいトンネル曲線に合わせて配置された枠組構造体２５の平面図である。
なお、インバート１７の製造方法では、上記した小テーパー底板７１や大テーパー底板７５で対応できない小径や大径のカーブ半径となったトンネル曲線でも対応を可能にすることができる。すなわち、大テーパー底板７５を連結して得られるカーブ半径よりも小さいトンネル曲線の場合、例えば半径５０ｍ以下の場合には、図１０（ａ）に示すように、長辺同士の部分に隙間７７を設けて構築する。また、小テーパー底板７１を連結して得られるカーブ半径よりも大きいトンネル曲線の場合、例えば半径５０ｍ以上の場合には、図１０（ｂ）に示すように、短辺同士の部分に隙間７７を設けて構築する。

従って、本実施形態に係るトンネル１１のインバート構造によれば、搬入した埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５で仮枠となる枠組構造体２５が組み立てられる。この枠組構造体２５がコンクリート２７に埋設されてインバート１７の一部分となり、プレキャスト品を使用する場合に比べ、製品運搬重量を低減でき、運搬中の割れ欠けも生じさせず、トンネル曲線への対応も可能にする。

また、本実施形態に係るインバート１７の製造方法によれば、搬入した埋設仕切板２９、連結板３１、底板３３、及び側壁板３５で枠組構造体２５を組み立て、この枠組構造体２５をコンクリート２７に埋設してインバート１７を構築でき、プレキャスト品を使用した場合に比べ、製品運搬重量を低減でき、運搬中の割れ欠けの心配もなく、しかも、トンネル曲線へも対応できる。

これに加え、本実施形態によれば、施工時の搬入重量が大幅に減り施工性が向上する。また、軽量となることで車輌の簡素化が可能となる。さらに取り扱いが容易であり輸送中の損傷が無い。軽量であることで、現場での作業に煩雑さが減る。
さらに、形状の変更も可能であることから種々のトンネル底部１５の曲率に対応可能となる。排水溝２１の両側及び底面が樹脂板にて形成され、水はけが良くなる。トンネル内径にも各種対応可能となるなどの効果を奏する。

１１…トンネル
１５…トンネル底部
１７…インバート
２５…枠組構造体
２７…コンクリート
２９…埋設仕切板
３１…連結板
３３…底板
３５…側壁板
３７…円弧
３９…弦
４１…凹状切欠部
４１ａ…底辺部
４１ｂ…側辺部
４３…仕切板切込み
４５…連結板切込み
４９…底板両側縁
５１…底板係止溝
５７…仕切板貫通部
６７…リブ
６９…凹状切欠溝

Claims (9)

1. トンネル内円周の円弧と該円弧の両端を結ぶ弦とによって輪郭が形成され前記弦に凹状切欠部を有する埋設仕切板と、
   トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの前記埋設仕切板を連結する連結板と、
   隣接する前記埋設仕切板における前記凹状切欠部のそれぞれの底辺部に架橋される底板と、
   隣接する前記埋設仕切板における前記凹状切欠部のそれぞれの側辺部に当接される側壁板と、
   で枠組構造体が組み立てられ、
   前記底板と前記側壁板とによって前記凹状切欠部への打設が堰き止められたコンクリートによりトンネル軸線方向に複数並べた前記枠組構造体を埋設して前記枠組構造体と前記コンクリートとが前記トンネル底部に一体に構築されたことを特徴とするトンネルのインバート構造。
2. 請求項１記載のトンネルのインバート構造であって、
   隣接する２枚の前記埋設仕切板のそれぞれに形成される仕切板切込みと、
   それぞれの前記連結板に形成される平行な２つの連結板切込みと、
   を相互に噛み合わせて前記枠組構造体が井桁状となることを特徴とするトンネルのインバート構造。
3. 請求項１または２に記載のトンネルのインバート構造であって、
   前記埋設仕切板には、前記凹状切欠部の底辺部を延長して切り欠いて前記底板の底板両側縁を挿入する底板係止溝が形成されることを特徴とするトンネルのインバート構造。
4. 請求項１，２，３のいずれか１つに記載のトンネルのインバート構造であって、
   前記埋設仕切板には、仕切板貫通部が形成されることを特徴とするトンネルのインバート構造。
5. 請求項１，２，３，４のいずれか１つに記載のトンネルのインバート構造であって、
   前記埋設仕切板，前記連結板，前記底板，及び前記側壁板が樹脂板からなり、かつ前記埋設仕切板，前記連結板，前記底板，及び前記側壁板の前記コンクリートの打設される打設面には複数の平行なリブが打設面全面に形成されていることを特徴とするトンネルのインバート構造。
6. 請求項５記載のトンネルのインバート構造であって、
   前記リブの先端に膨出形状部が形成されていることを特徴とするトンネルのインバート構造。
7. 請求項５または６記載のトンネルのインバート構造であって、
   複数の前記リブが平行に形成された前記打設面には、前記リブを奥拡がりの形状で切り欠いた凹状切欠溝が前記リブの並設方向に沿って形成されていることを特徴とするトンネルのインバート構造。
8. トンネル内円周の円弧と該円弧の両端を結ぶ弦とによって輪郭が形成され前記弦に凹状切欠部を有する埋設仕切板と、トンネル軸線方向に所定間隔を有して対面させた少なくとも２つの前記埋設仕切板を連結する連結板と、隣接する２枚の前記埋設仕切板における前記凹状切欠部のそれぞれの底辺部に架橋される底板と、隣接する２枚の前記埋設仕切板における前記凹状切欠部のそれぞれの側辺部に当接される側壁板と、で枠組構造体を組み立て、
   前記底板と前記側壁板とによって前記凹状切欠部への打設を堰き止めながらコンクリートによりトンネル軸線方向に複数並べた前記枠組構造体を埋設して前記枠組構造体と前記コンクリートとを前記トンネル底部に一体に構築することを特徴とするインバートの製造方法。
9. 請求項８記載のインバートの製造方法であって、
   対向配置される一対の前記側壁板が、該側壁板の間に挟入される支持枠によって、打設時のコンクリートによる圧力に対して支持されることを特徴とするインバートの製造方法。

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