JP2013167080A

JP2013167080A - トンネル急曲線部の覆工方法

Info

Publication number: JP2013167080A
Application number: JP2012030347A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Kitamura; 昌文北村; Masaaki Masuda; 昌昭増田
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】セグメントリングの組み立てが容易となるとともに覆工体の線形を調整できるトンネル急曲線部の覆工方法を提供する。
【解決手段】幅が２００ｍｍ〜５００ｍｍで、かつ、幅が異なる複数種類の鋼製のＡ型テーパセグメント３を用意しておき、急曲線部１の内周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅広のＡ型テーパセグメント３を組み込むことによって、急曲線部１の内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリング２を組み立てる工程と、急曲線部１の内周側ほど幅広のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込むことによって、急曲線部１の内周側の方が幅の広い逆テーパセグメントリング２ａを組み立てる工程とを有するので、セグメントリング２の組み立てが容易となるとともに逆セングメントリング２ａによって覆工体の線形を調整できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、シールド機によって掘削されたトンネルの急曲線部を覆工するトンネル急曲線部の覆工方法に関する。

シールド機を用いてトンネルの急曲線に沿ったトンネルを掘削する急曲線掘削工法の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。
この急曲線掘削工法は、シールド機の掘進中に、外周部に形成される余堀部に高粘性の非硬化充填材をシールド機の機内から充填するとともに、後方に形成されるテールボイド部に遅硬性裏込め材を注入してシールド機周辺の地山の緩みを抑制し、次いで前記シールド機の停止時に、前記テールボイド部において速硬性注入材を膨出袋に注入することによりその膨出袋を突出させてシールドジャッキの反力を確保することを特徴としている。
この急曲線掘削工法によれば、余堀部に高粘度の非硬化性充填材を充填することで、余堀部を保護して肌落ちおよび地盤沈下を防止するという従来の効果を奏しつつ、余堀部における充填材の硬化およびそれに伴う余堀部閉塞を防止することができる。そのため、シールド機に何らかのトラブルが発生し、運転を停止した場合であっても、何等問題無く急曲線掘削を再開することができる。

ところで、シールド工法に使用されるセグメントには、鋼製や鉄筋コンクリート製などがあるが、これらセグメントは１リング（セグメントリング）毎に組立てられ、シールド機の掘進に応じてトンネルの長さ方向にこのセグメントリングが接続されていく。１つのセグメントリングを構成するもセグメントとしては、一般には標準型セグメント（Ａ型セグメント）と、キー隣接型セグメント（Ｂ型セグメント）と、キー型セグメント（Ｋ型セグメント）の３種類のセグメントがある（例えば特許文献２参照）。
直線部に設置されるセグメントは、全て等しい幅（トンネル軸方向の長さ）を有しているが、急曲線部においては、そこに設置されるセグメントとして、異なる幅を有するテーパセグメントを複数種類用意しておき、急曲線部の内周側ほど幅狭のテーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅広のテーパセグメントを組み込んで、内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリングを組み立てることによって急曲線部の覆工を行っている。

特開２００４−２３８８３１号公報特開平０６−１９３３９２号公報

上記のように、従来は急曲線部ではテーパセングメントを使用しているため、トンネルの左カーブ用と右カーブ用とで、Ｂ型セグメントおよびＫ型セグメントはそれぞれ転用できない。このため、セグメントの種類が多くなってコスト高を招くとともに、セグメントを組み込む際に、セグメントを左右のカーブ用で取り違えるおそれもあった。
また、Ｋ型セグメントを最後に組み込むため、テールクリアランスが少ない箇所にてＫ型セグメントを組み込まなければならない場合がある。特に急曲線部では、トンネルの左右でテールクリアランスが異なるので、テールクリアランスの値が小さくなる傾向にある。この結果、セグメントの組み込みが困難となる場合がある。
さらに、Ａ型セグメント、Ｂ型セグメント、Ｋ型セグメントの３種類のセグメントを用意する必要があり、この点においてもコスト高を招くことになる。
また、トンネルの急曲線部において、覆工体の線形を調整したいという要望もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、セグメントとして左カーブ用と右カーブ用とを兼用できるとともにセグメントリングの組み立てが容易となり、さらにコスト低減を図ることができ、また、トンネルの急曲線部において、覆工体の線形を調整できるトンネル急曲線部の覆工方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、シールド機によって掘削されたトンネルの急曲線部を、トンネルの軸方向に隣接して設置されるセグメントリングによって覆工するトンネル急曲線部の覆工方法であって、
幅が２００ｍｍ〜５００ｍｍで、かつ、幅が異なる複数種類の鋼製のＡ型テーパセグメントを用意しておき、
前記急曲線部の内周側ほど幅狭の前記Ａ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅広の前記Ａ型テーパセグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリングを組み立てる工程と、
前記急曲線部の内周側ほど幅広の前記Ａ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅狭の前記Ａ型テーパセグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側の方が幅の広い逆テーパセグメントリングを組み立てる工程とを有することを特徴とする。

ここで、Ａ型テーパセグメントの幅を２００ｍｍ〜５００ｍｍとしたのは、２００ｍｍ未満では、幅が小さくなり過ぎてテーパセグメントリングの個数が多くなり過ぎてリングどうしの接合に手間がかかるからであり、幅が５００ｍｍを超えると、テールクリアランスの小さいところでＡ型テーパセグメントを組み込むことが非常に困難になるからである。

請求項１に記載の発明によれば、テーパセグメントリングおよび逆テーパセグメントリングを構成するセグメントが全てＡ型テーパセグメントであるので、トンネルの周方向のどの位置でも最後にＡ型テーパセグメントを組み込むことができる。したがって、シールド機のテールクリアランスの大きなところで幅が（２００ｍｍ〜５００ｍｍ）の最後のＡ型テーパセグメントを組み込むことができるので、セグメントリング（テーパセグメントリング）の組立が容易となる。
また、Ａ型テーパセグメントの端面（トンネルの軸方向を向く端面）の向きを反対にして組み込むことによって、テーパセグメントリングの向きを反対に変えることができるので、Ａ型テーパセグメントとして、左カーブ用、右カーブ用の２種類を製作する必要がなく、左カーブ用と右カーブ用とを兼用でき、さらに、Ａ型テーパセグメントだけで急曲線部のテーパセグメントリングを組み立てることができるので、コスト低減を図ることができる。
さらに、急曲線部に、当該急曲線部の内周側ほど幅広のＡ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメントを組み込むことによって逆向きの逆テーパセグメントリングを組み立てるので、この逆テーパセグメントリングの部分で、覆工体の向きを逆向きに変更して覆工体の線形を調整できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネル急曲線部の覆工方法において、
前記急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しいＡ型セグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しい同幅セグメントリングを組み立てる工程をさらに有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、急曲線部に、当該急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しいＡ型セグメントを組み込むことによって、急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しい同幅セグメントリングを組み立てるので、この同幅セグメントリングの部分で、覆工体の向きを真っすぐに変更して覆工体の線形を調整できる。

本発明によれば、トンネルの周方向のどの位置でも最後にＡ型テーパセグメントを組み込むことができるので、セグメントリング（テーパセグメントリング）の組立が容易となる。
また、Ａ型テーパセグメントとして、左カーブ用、右カーブ用の２種類を製作する必要がなく、左カーブ用と右カーブ用とを兼用でき、さらに、Ａ型テーパセグメントだけで急曲線部のテーパセグメントリングを構成できるので、コスト低減を図ることができる。
さらに、急曲線部の内周側ほど幅広のＡ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメントを組み込むことによって逆向きの逆テーパセグメントリングを組み立てるので、この逆テーパセグメントリングの部分で、覆工体の向きを逆向きに変更して覆工体の線形を調整できる。

本発明に係るトンネル急曲線部の覆工方法を説明するためのもので、トンネルの急曲線部を含んで覆工した状態を示す覆工体の要部の平面図である。同、トンネルの急曲線部を含んで覆工した状態を示す覆工体の要部の斜視図である。同、トンネルの急曲線部の横断面図である。同、テーパセグメントを示す断面図である。同、テーパセグメントを示す正面図である。同、左カーブ用のテーパセグメントリングを示す斜視図である。同、右カーブ用のテーパセグメントリングを示す斜視図である。同、急曲線部に逆向きのテーパセグメントリングを設けた覆工体を示す平面図である。同、急曲線部に直線状のセグメントリングを設けた覆工体を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るトンネル急曲線部の覆工方法の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、シールド機によって掘削されたトンネルの急曲線部を、トンネルの軸方向に隣接して設置されるセグメントリングによって覆工する。
図１はトンネルの急曲線部１を含んで覆工した状態を示す覆工体の要部の平面図、図２は同要部の斜視図である。この急曲線部１は、曲率半径Ｒ＝３０ｍ程度に円弧状に屈曲しており、複数のテーパセグメントリング２・・・をトンネルの軸方向に接合するとによって覆工されている。また、急曲線部１以外の通常の直線部は、通常の円筒状のセグメントリング１０・・・をトンネルの軸方向に接合するとによって覆工されている。なお、このセグメントリング１０は、鉄筋コンクリート製の５個のＡ型セグメントと、鉄筋コンクリート製の２個のＢ型セグメントと、鉄筋コンクリート製の１個のＫ型セグメントを周方向に接合することによって構成されている。

前記テーパセグメントリング２は、図３および図６に示すように、４種類８個のＡ型テーパセグメント３をトンネルの周方向に接合することによって組み立てられている。Ａ型テーパセグメント３は鋼製のものであり、湾曲した矩形板状で、かつ、周方向（湾曲方向）の端部に向かうに従って漸次細くなるテーパ状に形成されている。
図４に示すように、Ａ型テーパセグメント３の外周面は円弧板状のスキンプレート３ａで構成され、このスキンプレート３ａの内周面には、複数の補強リブ３ｂがＡ型テーパセグメント３の長手方向に所定間隔で形成されている。また、図５に示すように、Ａ型テーパセグメント３の両端面は端面板３ｃ，３ｃで構成されている。なお、図４および図６において、符号３ｄはグラウト孔を示しており、このグラウト３ｄからテーパセグメントリング２とトンネル内壁との間の隙間にグラウト材を充填するようになっている。
前記Ａ型テーパセグメント３は４種類ある。すなわち、図６に示すように、第１のＡ型テーパセグメント３１、第２のＡ型テーパセグメント３２、第３のＡ型テーパセグメント３３、第４のＡ型テーパセグメント３４の４種類がある。これら第１〜第４のＡ型テーパセグメント３１〜３４は、トンネルの周方向における長さと、トンネルの半径方向における厚さとが等しくなっている。

第１のＡ型テーパセグメント３１は、幅（トンネル軸方向における幅）が最も大きいものであり、一方の端部３１ａの幅が他方の端部３１ｂの幅より大きくなっている。
第２のＡ型テーパセグメント３２は、次に幅が大きいものであり、一方の端部３２ａの幅が他方の端部３２ｂの幅より大きくなっている。この第２のＡ型テーパセグメント３２は第１のＡ型テーパセグメント３１の他方の端部３１ｂに接合されるため、一方の端部３２ａの幅が端部３１ｂの幅と等しくなっている。
第３のＡ型テーパセグメント３３は、次に幅が大きいものであり、一方の端部３３ａの幅が他方の端部３３ｂの幅より大きくなっている。この第３のＡ型テーパセグメント３３は第２のＡ型テーパセグメント３２の他方の端部３２ｂに接合されるため、一方の端部３３ａの幅が端部３２ｂの幅と等しくなっている。
第４のＡ型テーパセグメント３４は、最も幅が小さいものであり、一方の端部３４ａの幅が他方の端部３４ｂの幅より大きくなっている。この第４のＡ型テーパセグメント３４は第３のＡ型テーパセグメント３３の他方の端部３３ｂに接合されるため、一方の端部３４ａの幅が端部３３ｂの幅と等しくなっている。

上記のような４種類のＡ型テーパセグメント３１〜３４は、その最大の幅が４００ｍｍである。つまり、幅が最も大きい第１のＡ型テーパセグメント３１の一方の端部３１ａの幅が４００ｍｍとなっている。第２〜第４のＡ型テーパセグメント３２〜３４は幅が順次小さくなっており、Ａ型テーパセグメント３１の端部３１ｂとＡ型テーパセグメント３２の端部３１ａの幅が等しく、Ａ型テーパセグメント３２の端部３２ｂとＡ型テーパセグメント３３の端部３３ａの幅が等しく、Ａ型テーパセグメント３３の端部３３ｂとＡ型テーパセグメント３４の端部３４ａの幅が等しくなっている。また、前記Ａ型テーパセグメント３２〜３４は全て幅が２００〜４００ｍｍとなっており、一つのＡ型テーパセグメント３においては一方の端部と他方の端部の幅は最大で１８０ｍｍ異なっている。

そして、本実施の形態では、上記のような幅が異なる４種類の鋼製のＡ型テーパセグメント３１〜３４を用意しておき、前記急曲線部１の内周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅広のＡ型テーパセグメント３を組み込むことによって、図２および図６に示すような両端面が平行でなく、急曲線部１の内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリング２を組み立てる。
例えば、急曲線部１の最も内周側にＡ型テーパセグメント３４，３４を隣接接合して組み込み、一方のＡ型テーパセグメント３４にＡ型テーパセグメント３３を隣接接合して組み込み、このＡ型テーパセグメント３３にＡ型テーパセグメント３２を隣接接合して組み込み、このＡ型テーパセグメント３２にＡ型テーパセグメント３１を隣接接合して組み込む。このＡ型テーパセグメント３１は急曲線部１の最も外周側において組み込む。
同様にして、前記急曲線部１の最も内周側に組み込んだ他方のＡ型テーパセグメント３４にＡ型テーパセグメント３３を隣接接合して組み込み、このＡ型テーパセグメント３３にＡ型テーパセグメント３２を隣接接合して組み込み、このＡ型テーパセグメント３２にＡ型テーパセグメント３１を隣接接合して組み込む。このＡ型テーパセグメント３１は急曲線部１の最も外周側において組み込む。
そして、急曲線部の最も外周側に組み込まれたＡ型テーパセグメント３１，３１どうしを接合することによって、図６に示すような両端面が平行でなく、急曲線部１の内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリング２を組み立てる。

上記のようなテーパセグメントリング２を組み立てる工程をシールド機の掘進に伴って当該シールド機のテール部の中で順次行うとともに、隣接するテーパセグメントリング２，２どうしを接合することによって、急曲線部１を覆工していく。
テーパセグメントリング２，２どうしを接合する場合、既設のテーパセグメントリング２に隣接して、Ａ型テーパセグメント３を組み込む際に、当該既設のテーパセグメントリング２を構成するＡ型テーパセグメント３に接合する。
また、Ａ型テーパセグメント３（３１〜３４）を組み込む順番は、任意に設定できるが、急曲線部１の内周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅広の前記Ａ型テーパセグメント３を組み込むようにする。

上記のようにして急曲線部１をテーパセグメントリング２によって覆工していく場合に、シールド機の軌跡如何によって、前記テーパセグメントリング２だけでは、予定どおりに覆工できない場合がある。
この場合、例えば図８に示すように、急曲線部１に設置された複数のセグメントリングのうち、少なくとも一つのセグメントリングを、前記テーパセグメントリング２と逆向きの逆テーパセグメントリング２ａとすることによって、このテーパセグメントリング２ａの部分で、覆工体２０の向きを逆向きに変更して覆工体２０の線形を調整できる。
すなわち、急曲線部１の内周側ほど幅広のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込むことによって、急曲線部１の内周側の方が幅の広い逆テーパセグメントリング２ａを組み立てる。

また、例えば図９に示すように、急曲線部１に設置された複数のセグメントリングのうち、少なくとも一つのセグメントリングを、端面が平行な直線型のセグメントリング５とすることによって、このセグメントリング５の部分で、覆工体２０の向きを真っすぐに変更して覆工体２０の線形を調整できる。
すなわち、急曲線部１の内周側と外周側とで幅が等しい通常のＡ型セグメント６を組み込むことによって、急曲線部１の内周側と外周側とで幅が等しい直線型のセグメントリング５を組み立てる。

以上のように本実施の形態によれば、テーパセグメントリング２を構成するセグメントが全てＡ型テーパセグメント３（３１〜３４）であるので、トンネルの周方向のどの位置でも最後にＡ型テーパセグメント３を組み込むことができる。したがって、シールド機のテールクリアランスの大きなところで幅が２００〜４００ｍｍの最後のＡ型テーパセグメント３を組み込むことができるので、セグメントリング（テーパセグメントリング）２の組立が容易となる。
また、本実施の形態では、テーパセグメントリング２が左カーブの急曲線部に設置される左カーブ用のものであり、このテーパセグメントリング２を構成するＡ型テーパセグメント３も左カーブ用のものであるが、右カーブの急曲線部に設置される右カーブ用のテーパセグメントリング２ａは、図７に示すように、Ａ型テーパセグメント３の端面（トンネルの軸方向を向く端面）の向きを反対にして組み込むことによって組み立てることができる。
このように、Ａ型テーパセグメント３の端面の向きを反対にして組み込むことによって、テーパセグメントリング２の向きを反対に変えることができるので、Ａ型テーパセグメント３として、左カーブ用、右カーブ用の２種類を製作する必要がなく、左カーブ用と右カーブ用とを兼用でき、さらに、Ａ型テーパセグメント３だけで急曲線部１のテーパセグメントリング２を構成でき、従来要していたＢ型、Ｋ型のセグメントが必要ないので、コスト低減を図ることができる。

さらに、急曲線部１に、当該急曲線部１の内周側ほど幅広のＡ型テーパセグメント３を組み込み、外周側ほど幅狭のＡ型テーパセグメント３を組み込むことによって逆向きの逆テーパセグメントリング２ａを組み立てるので、この逆テーパセグメントリング２ａの部分で、覆工体の向きを逆向きに変更して覆工体の線形を調整できる。
また、急曲線部１に、当該急曲線部１の内周側と外周側とで幅が等しいＡ型セグメント３を組み込むことによって、急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しい同幅セグメントリング５を組み立てるので、この同幅セグメントリング５の部分で、覆工体の向きを真っすぐに変更して覆工体の線形を調整できる。

なお、本実施の形態では、急曲線部１を、等しい大きさ、形状の複数のテーパセグメントリング２を接合することによって覆工したが、これに限ることはない。例えば、急曲線部１において接合する複数のテーパセグメントリングのうち、少なくとも一部のテーパセグメントリングをテーパセグメントリング２より幅の小さいものとしてもよい。この場合、前記Ａ型テーパセグメント３より幅の小さいＡ型テーパセグメントによって、幅の小さいテーパセグメントリングを組み立てればよい。

１急曲線部
２テーパセグメントリング
３（３１〜３４）Ａ型テーパセグメント
５同幅セグメントリング
６Ａ型セグメント

Claims

シールド機によって掘削されたトンネルの急曲線部を、トンネルの軸方向に隣接して設置されるセグメントリングによって覆工するトンネル急曲線部の覆工方法であって、
幅が２００ｍｍ〜５００ｍｍで、かつ、幅が異なる複数種類の鋼製のＡ型テーパセグメントを用意しておき、
前記急曲線部の内周側ほど幅狭の前記Ａ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅広の前記Ａ型テーパセグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側の方が幅の狭いテーパセグメントリングを組み立てる工程と、
前記急曲線部の内周側ほど幅広の前記Ａ型テーパセグメントを組み込み、外周側ほど幅狭の前記Ａ型テーパセグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側の方が幅の広い逆テーパセグメントリングを組み立てる工程とを有することを特徴とするトンネル急曲線部の覆工方法。
前記急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しいＡ型セグメントを組み込むことによって、前記急曲線部の内周側と外周側とで幅が等しい同幅セグメントリングを組み立てる工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のトンネル急曲線部の覆工方法。