JP2014231684A - セグメント構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側から、容易に解体することができるシールドトンネルの解体方法を提供することを課題とする。【解決手段】本線シールドトンネル２１のセグメント３０は、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂ同士があらかじめ連結されたセグメント３０であり、連結された部分に継手ボックス３６が配置され、前記継手ボックス３６はスキンプレート３４を介して本線シールドトンネル２１の外側面に露出するよう前記セグメント３０に備わり、前記本線シールドトンネル２１を外部から解体する際に前記継手ボックス３６の位置でボルトナット３２を切断して前記セグメントピース同士を切り離されることにより本線シールドトンネル２１が解体される。【選択図】図７

Description

本発明は、地下構造物の構築におけるシールドトンネルの解体方法に関するものである。さらに詳細には、容易に解体することができるシールドトンネルのセグメント構造を備えたシールドトンネルの解体方法に関するものである。

大都市交通基盤整備事業の一つとして大深度地下に道路トンネルが検討されている。このような大深度地下における地下構造物への分岐合流部（以下、「ランプ部」という場合がある）では、大断面の地下構造物構築技術が要求されるとともに、圧密沈下等の地上への影響や地下水位低下等の環境への配慮等が必要とされている。従来、ランプ部等における大断面の地下構造物として、複数の小断面トンネルを隣接配置して一体化することで、大断面トンネルの外殻覆工体を構築する技術やＮＡＴＭ工法（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）等の山岳工法により大断面トンネルを構築する施工技術が開示されている。

特開２００６―３４８７１８公報

ところで、このようなランプ部における大断面の地下構造物を構築する施工途中の過程において、外殻覆工体が構築され、その内部断面に本線トンネルとランプトンネルが位置する状態がある。この状態から完成させる大断面トンネルとするために、外殻覆工体の内部断面を掘削すると共に、本線トンネル及びランプトンネルのセグメントを解体する必要がある。

図１は、セグメントによって連結されたシールドトンネルの略斜視図であり、図２はそのＡ−Ａ線に沿った略断面図で、セグメントリング間の公知な技術の一例として連結部を示すものである。

図１に示されるように、シールド工法によってシールドトンネルは、第一のセグメント１と、第一のセグメント１に対して、坑口側に位置する第二のセグメント２が、図２に示されるワンパス継手３で連結されることによって構築されている。図２に示されるように、ワンパス継手は第一のセグメント１の坑口側端面に備わるオス型構造と、第二のセグメント２の切羽側の端面に備わるメス型構造とからなる。

図２にワンパス継手の一例を示す。ワンパス継ぎ手３によって、第一のセグメント１の端面１ａと第二のセグメント２の端面２ｂとが固着され、第一のセグメント１と第二のセグメント２が連結されて、セグメント構造体が構築されている。第一のセグメント１内に固着されたワンパス継ぎ手３は袋ナット４によって覆われている。本実施態様においては、ワンパス継ぎ手３としてリング間継ぎ手が用いられており、第一のセグメント１から突出した部分は、ピンボルト５を構成し、その外周面には鋸目状のネジが切られている。
図２に示されるように、ワンパス継ぎ手３は金属枠６によって、第一のセグメント１に固着されており、ワンパス継ぎ手３から伝達される応力を第一のセグメント１に分配するためのアンカー筋７が金属枠６に取り付けられている。

一方、第二のセグメント２には楔状の開口部１０と、ウレタンバネ１１を収納するウレタンケース１２が設けられ、ワンパス継ぎ手３が、ウレタンケース１２内に収納されたウレタンバネ１１によって受け入れられるように構成されている。図２において、参照符号１３で示されているのは、アンカー筋である。

このように構成された第一のセグメント１と第二のセグメント２とを連結する場合には、第一のセグメント１に設けられたワンパス継ぎ手３のピンボルト５が、第二のセグメント２に形成された楔状の開口部１０に挿入され、ウレタンケース１２内に収納されたウレタンバネ１１に係合される。

このように、ワンパス継ぎ手３は第一のセグメント１内に埋め込まれて、固着されているので、第一のセグメント１と第二のセグメント２との連結を外部からあるいは内部から解除することは不可能であり、また解除するために特別の解体機が必要になるという問題があった。

また、ワンパス継ぎ手３がトンネルの内部にも外部にも露出していないので、第一のセグメント１と第二のセグメント２との連結を溶断によって切断することも不可能であり、したがって、このようにして組み立てられ、地中内に構築されるシールドトンネルを解体するということ自体、行われていなかった。

したがって、本発明は、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるセグメント構造を備えたシールドトンネルを解体する方法を提供することを目的とするものである。

本発明の他の目的は、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルを構成するセグメント構造体を提供することにある。

本発明のかかる目的は、シールドトンネルのセグメントは、セグメントピース同士があらかじめ継手部で連結されており、前記継手部はスキンプレートを介してシールドトンネル外側面に露出させ、前記シールドトンネルの外部から解体する際に前記継手部を境にして前記セグメントピース同士を切り離すことを特徴とするシールドトンネルの解体方法によって達成される。

本発明によれば、シールドトンネルを外側から解体することができ特別な装置を用いることがなく互いに連結されたセグメントを分離し、容易にシールドトンネルが解体可能になる。

また、本発明によれば、シールドトンネルの外側で作業するのでシールドトンネル内部に対する火花養生の必要がない。

本発明によれば、特別な装置を用いることなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することを提供することが可能になる。

また、本発明によれば、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルのセグメント構造体を提供することが可能になる。

図１は、従来のワンパスセグメントによって連結されたシールドトンネルの略斜視図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った略断面図で、セグメントリング間の連結部が示されている。 図３は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルのランプ部を示す略斜視図である。 図４は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルのランプ部の略横断面図である。 図５は、本発明の好ましい実施態様にかかるセグメント構造体によって構築されたシールドトンネルの略斜視図である。 図６は、セグメントピースの略斜視図である。 図７は、図６のセグメントピースが分割された略斜視図である。 図８は、図５においてＢ−Ｂ線に沿った略断面図で、互いに連結されたセグメントを解体するプロセスを示す概略図である。（ａ）解体前の状態である。（ｂ）３０ｂを取り外した状態である。（ｃ）はさらに取り外した状態である。 図９は、解体の略斜視図である。（ａ）は３０ｂを取り外した状態である。（ｂ）３０ｂと３０ａ一体に取り外した状態である。

図３は、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２のランプ部５０の完成を示す略斜視図であり、図４は、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２のランプ部５０の横断面図である。図３および図４において、破線で示しているのは、ランプ部５０が完成する前にセグメント３０、セグメント３１があった状態のことを示している。

図３および図４に示されるように、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２は、外殻覆工体２０によって画定された空間内を延びている。
図３および図４に示されるように、外殻覆工体２０は、公知の施工方法によって、中空エレメント２５を円周方向に沿って、連結し、中空エレメント２５にコンクリートを充填することによって構築される。

図３に示されるように、外殻覆工体２０の内面を掘削した後は、参照符号２７で示される防水シートおよび覆工コンクリートによって覆われている。

本線シールドトンネル２１は、本線シールドトンネル２１が延びる方向に、多数のセグメント３０をトンネル周方向に、リング状に連結して形成し、トンネル方向の端面を連結することによってつくられるセグメント構造体であり、ランプシールドトンネル２２も、同様にランプシールドトンネル２１が延びる方向に多数のセグメント３１をトンネル周方向に、リング状に連結して形成し、トンネル方向の端面を連結することによってつくられるセグメント構造体である。

本線シールドトンネル２１はランプシールドトンネル２２に対して先行して構築されても良く、その逆でもよい。

図４で示される外殻覆工体２０の掘削予定区域２３の掘削において、図４で示されていないが本線シールドトンネル２１のセグメント３０およびランプシールドトンネル２２のセグメント３１が各々のトンネル２１、２２の外側から取り除かれ解体されることが行われる。同時に外殻覆工体２０の掘削予定区域２３の土砂も掘削されて取り除かれランプ部５０が構築される。

図５は、本発明の実施態様にかかる本線シールドトンネル２１あるいはランプシールドトンネル２２を示すセグメント構造体によって構築されたシールドトンネルの略斜視図であり、図６は、そのセグメント３０あるいはセグメント３１の略斜視図である。ここでセグメント３０とセグメント３１の構成上の違いは無く、ただ単に寸法、重量だけが違うだけであるため以下の説明では、本線シールドトンネルのセグメント３０について実施形態の説明を行う。

図６ないし図７には、セグメント３０を分割可能にする継手ボックス３６が図示されている。

図７に示されるように、セグメント３０の製造時にセグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂがトンネル軸方向にボルトナット３２で締結されることによって一つのセグメント３０が製造される。セグメント３０に連結されるべき他のセグメント３０も同様である。

図７に示されるように、セグメント３０には、継手ボックス３６が、セグメント３０の外側面３９に露出するようにセグメント本体に埋め込まれている。ここで、セグメント３０の外側面３９とは、セグメント３０がリング状に形成されて構築された本線シールドトンネル２１の地山に向いた面を指している。その継手ボックス３６は、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂが合わさる端側に固着されており、継ぎ手ボックス３６の露出部はスキンプレート３４によって覆われている。

スキンプレート３４は、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂをボルトナット３２で締結した後、溶接によって継手ボックス３６の開口を覆う様に取付けられる。
さらにはセグメントピース３０ａ、セグメントピース３０ｂが連結され合わされる端面には、ほぞと凸部が円周方向に設けられ、図示されていないがほぞに沿って止水用シールが取り付けられている。

図６ないし図７に示されるように、リング間継手となる公知のワンパス継ぎ手３はセグメントピース３０の両端面に設けられ、図２で示される構造を備えている。図６で示すようにワンパス継ぎ手３のピンボルト３５及び開口部１０の位置は、セグメント３０の内側面の厚さ方向における略中央部に位置している。

以上のように構成されたセグメントピース３０は、図４で示されるように本線シールドトンネル２１を構築している。

次に外殻覆工体２０の内部を掘削して本線シールドトンネル２１およびランプシールドトンネル２２を解体させる手順を述べる。

図４には示されていないが、まず本線シールドトンネル２１の上半分側のセグメント３０およびランプシールドトンネル２２の上半分側のセグメント３１を各々のシールドトンネル２１あるいは２２の外側から解体するために本線シールドトンネル２１あるいはランプシールドトンネル２２から外殻覆工体２０の掘削予定区域２３へ向かってトンネルを切欠く。

続けて土留め支保工を用いて掘削を行い、作業が可能な作業空間を本線シールドトンネル２１あるいはランプシールドトンネル２２の外側の掘削予定区域２３に設ける。その作業空間から本線シールドトンネル２１及びランプシールドトンネル２２のセグメント３０あるいはセグメント３１の外側面が露出されるようにトンネル延長方向に向かって掘削を行い、この作業空間を拡張していく。

図８は、互いに連結されたセグメント３０を解体するプロセスを示す概略図である。
まず、継手ボックス３６の露出部を覆っている図８（ａ）に示されるスキンプレート３４が剥離される。
その結果、継手ボックス３６に固定しているボルトナット３２が外部から目視可能な状態になる。

次いで、図８（ｂ）に示されるように、こうして目視可能になったボルトナット３２が溶断器などによって切断される。
その結果、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂ間の連結が解除され、図８（ｂ）に示されるように、連結されていたセグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂを分離させることができる。

この状態は図９（ａ）で示されるように、連結が解除される位置は、セグメントリング間の連結位置３８となり、本線シールドトンネル２１を構築する際に連結されたリング間の位置３７と違う場所になる。

すなわちセグメント３０の製造時にセグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂがボルトナット３２によって締結された連結位置３８が分離される位置となる。継手ボックス３６を境にしてセグメント３０を分離することが可能となる。

同様にして、図８（ｃ）や図９（ｂ）に示されるように他のセグメントも同様に、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂの間の連結位置３８で分離され、シールドトンネル方向に沿って解体を行うことができる。

分離されるセグメント３０は、本線シールドトンネル２１を構築する際に用いたワンパス継手３で締結された状態で分離され、本線シールドトンネル２２が解体されることになる。

本実施態様によれば、継手ボックス３６は、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂの外側面に露出するように、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂの端面の縁部に固着され、金属製の継手ボックス３６の露出部はスキンプレート３４によって覆われているから、スキンプレート３４を剥離することによって、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂを連結しているボルトナット３２を目視することができ、したがって、溶断器などを用いて、ボルトナット３２を切断することが可能になり、セグメントピース３０ａとセグメントピース３０ｂがセグメント３０の製造時に連結した位置３８で外部から解体することができる。

また、本実施態様によれば、継手ボックス３６の外部に露出されている部分は、セグメント３０の外側面のみであるから、溶断器によって、ボルトナット３２を切断しても、火花が本線シールドトンネル２１の内部に散乱することを効果的に防止することができ、火花養生の必要はない。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、前記実施態様においては、継ぎ手として、ワンパス継ぎ手３が用いられているが、一旦、セグメントを他のセグメントに押し付けると、分離することが不可能になる機構を備えたものであれば、本発明の継ぎ手として用いることができる。

さらに、前記実施態様においては、いずれも、金属製の継ぎ手ボックス３６が、セグメント３０、すなわち、セグメントピース３０ａ、３０ｂの外側面に露出するように固着され、シールドトンネルの外部から、互いに連結されているセグメント３０を解体するように構成されているが、金属製の継ぎ手ボックス３６を、セグメント３０すなわち、セグメントピース３０ａ、３０ｂの内側面に露出するように固着することによって、シールドトンネルの外部から、互いに連結されているセグメント３０を解体するように構成することもできる。

１１ 第一のセグメント
１ａ 第一のセグメントの端面
２ 第二のセグメント
２ａ 第二のセグメントの端面
３ ワンパス継ぎ手（リング間継ぎ手）
４ 袋ナット
５ ピンボルト
６ 金属枠
７ アンカー筋
１０ 第二のセグメントの開口部
１１ ウレタンバネ
１２ ウレタンケース
１３ アンカー筋
２０ 外殻覆工体
２１ 本線シールドトンネル
２２ ランプシールドトンネル
２３ 掘削予定区域
２５ 中空エレメント
２７ 防水シートおよび覆工コンクリート
３０ 本線シールドトンネルのセグメント
３１ ランプシールドトンネルのセグメント
３０ａ、３０ｂ セグメントピース
３２ ボルトナット
３４ スキンプレート
３５ ピンボルト
３６ 継手ボックス
３７ シールドトンネル２１（２２）構築時の連結位置
３８ セグメント３０（３１）製造時の連結位置
３９ セグメントの外側面
５０ ランプ部

Claims (2)

1. 大断面トンネルを構築するために設けられた外殻覆工体によって囲まれた断面内に位置するシールドトンネルを、シールドトンネルの外部から解体することを特徴としたシールドトンネルの解体方法。
2. 前記シールドトンネルのセグメントは、セグメントピース同士があらかじめ継手部で連結されており、前記継手部はスキンプレートを介してシールドトンネル外側面に露出させ、前記シールドトンネルの外部から解体する際に前記継手部を境にして前記セグメントピース同士を切り離すことを特徴とする請求項１に記載のシールドトンネルの解体方法。

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