JP2016211339A - シールドトンネルの内部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールドトンネル１において、床面２の下へのアクセスを可能とする。
【解決手段】 床面２は第１及び第２プレキャストコンクリートブロック３、４を含んで構成される。トンネル幅方向端部側のブロック４は、床版部４１と、床版部４１の下面に沿ってトンネル軸方向に延びる根太部４２Ａ、４２Ｂと、トンネル軸方向に間隔をあけて配置され根太部４２Ａ、４２Ｂを介して床版部４１を支持する少なくとも２つの支柱（支持部）４３Ａ、４３Ｂと、を備える。前記２つの支柱の間（４３Ａ、４３Ａ間及び４３Ｂ、４３Ｂ間）が、トンネル幅方向に通行可能な通路部４４を構成する。床版部４１は第１開口部１１を有し、第１開口部１１から通路部４４へアクセス可能である。トンネル幅方向中央部側のブロック３は第２開口部１２を有し、第２開口部１２を介して通路部４４からブロック３の中空部６へアクセス可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シールドトンネルの内部構造に関し、特にトンネルの床面（路面）を形成する床版の下の横断通路構造に関する。

シールドトンネルの施工においては、シールド機により、その先端部で地中を掘削し、後方部でセグメントを円周方向に組み立てて掘削断面を支保する覆工を構築することを１リング毎に繰り返しながら、トンネルを構築する。また、構築したトンネルの底部に床版を設置するなどして、床面を形成する。

特に近年、シールドトンネルの大断面化に伴い、トンネル内部の構造物（床版）としてプレキャスト部材を用いる構造、方法が実施されている（特許文献１、２参照）。

特開２００３−１２０１９４号公報 特許第５４９２３４２号公報

ところで、シールドトンネルの内部構造において、床版下にトンネル軸方向に延びる避難路やライフライン敷設路を設けることがあり、これらへのアクセスのため、床版下をトンネル幅方向に通行できる構造、更には、床版上から床版下へアクセスできる構造が必要とされていた。

しかしながら、複雑な構造はシールドトンネル工事の工程を遅らせる要因となるため、比較的簡単な構造で、しかも十分な強度を維持できる構造が求められている。

本発明は、このような課題を解決できるシールドトンネルの内部構造（特に床版下の横断通路構造）を提供するものである。

本発明では、シールドトンネル内で床面を形成する床版部と、この床版部の下面に沿って該下面と一体又は別体でトンネル軸方向に延びる根太部と、トンネル軸方向に間隔をあけて配置され前記根太部を介して前記床版部を支持する少なくとも２つの支持部と、を備え、前記２つの支持部の間が、トンネル幅方向に通行可能な通路部を構成する。

また、前記床版部は、トンネル幅方向端部の床面に第１開口部を有し、前記第１開口部は、前記通路部と連通していて、前記第１開口部から前記通路部へアクセス可能であるとよい。

また、シールドトンネル内のトンネル幅方向中央部に、トンネル軸方向に延びる中空部を有するプレキャストコンクリートブロックが設置されて、このブロックの上面が中央部の床面を形成し、この中央部の床面が前記床版部により形成される床面とトンネル幅方向につながる構造の場合、次のような構成とするとよい。
前記プレキャストコンクリートブロックは、その側壁に第２開口部を有し、前記第２開口部は、前記通路部と連通していて、前記第２開口部を介して前記通路部から前記プレキャストコンクリートブロック内の中空部へアクセス可能であるとよい。

本発明によれば、比較的簡単で、しかも十分な強度を維持できる構造でありながら、床版部の下の通路部によりトンネル幅方向に通行（横断）可能となる。
また、床版部の上から下の通路部へのアクセスも可能とすることができ、更に、通路部からトンネル幅方向中央部にある中空部（非常時の避難通路として利用可能）へのアクセスも容易とすることができる。
従って、有事の際に有効に利用できるようになる。

本発明の一実施形態として示すシールドトンネルの断面図 アクセス位置でのシールドトンネルの平面図 アクセス位置でのシールドトンネルの断面図（図２のＡ−Ａ断面図） 図２のＢ−Ｂ断面図 要部（床版部、根太部及び支柱）の斜視図 根太部の連結構造を示す図 根太部として凸条を用いる例を示す斜視図 支持部として壁体端部を用いる例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態として示すシールドトンネルの断面図である。

シールドトンネル１は、掘削した坑の壁面に円周方向に複数に分割されたセグメントを組み付けることにより１リングずつ構築される。

シールドトンネル（セグメント坑）１内の床面２は、本実施形態では、トンネル底部の幅方向中央部に設置される第１プレキャストコンクリートブロック３と、第１プレキャストコンクリートブロック３と一方（図では右方）のトンネル側壁部１ａとの間に設置される第２プレキャストコンクリートブロック４と、第１プレキャストコンクリートブロック３と他方（図では左方）のトンネル側壁部１ｂとの間に構築される盛土構造体５と、を含んで構成される。
尚、第１及び第２プレキャストコンクリートブロック３、４は、セグメントと同様、トンネル軸方向に所定の長さに分割されて並設され、トンネル軸方向の寸法は、通常、セグメントのトンネル軸方向の寸法（１リングの幅；例えば１〜２ｍ）と一致している。プレキャストコンクリートブロック３、４のトンネル軸方向の寸法と、セグメント幅寸法が一致している場合、または、いずれかの寸法の倍数が他方の寸法と一致している場合は、プレキャストコンクリートブロック３、４の設置は、セグメントの組立の作業サイクルに合わせて実施することが可能となり、作業効率の点で好適である。ただし、必ずしも一致している必要はない。

第１プレキャストコンクリートブロック３は、トンネル軸方向に延びる中空部６を有し、下側が閉じたボックス型の断面形状（一般にボックスカルバートと呼ばれる）をしているが、下側が開いた門型の断面形状であってもよい。
第２プレキャストコンクリートブロック４は、トンネル軸方向に延びる中空部７を有し、扇型の断面形状をしている。

盛土構造体５は、第１及び第２プレキャストコンクリートブロック３、４の設置後、第１プレキャストコンクリートブロック３と前記他方のトンネル側壁部１ｂとの間に、流動化処理土を充填して固化させることにより構築する。
流動化処理土には、例えば現地で大量に発生するトンネル掘削土にセメント、水、流動化剤などを入れて攪拌混合したものを用いることができる。
尚、本実施形態では、床面２の一部を盛土構造体５としたが、ここに第２プレキャストコンクリートブロック４と同様（対称形）の第３プレキャストコンクリートブロックを設置してもよい。

第１及び第２プレキャストコンクリートブロック３、４、及び、盛土構造体５からなる床面２の上には、最終的に、路床８を構築する。これにより路床面８ａが完成する。
路床８は、砕石類を敷設したり、コンクリートを所定の厚さに打設したり、あるいはプレキャストコンクリート版を敷設したりする等、トンネル内の利用目的に応じた方法によって構築することができる。従って、路床８構築前の第１及び第２プレキャストコンクリートブロック３、４、及び、盛土構造体５は、多少の段差を有していてもよい。
路床面８ａが道路となるが、そのトンネル幅方向端部には、仕切壁（ガード壁）９により隔てて、緊急時あるいは点検時用の歩道１０が設定される。

ここにおいて、第１プレキャストコンクリートブロック３の中空部６は、非常時の避難通路として使用できる。また、第２プレキャストコンクリートブロック４の中空部７は、ライフライン敷設空間として使用できる。従って、このような使用を前提とする場合に、トンネル軸方向の所定距離（例えば２５０ｍ）毎にアクセス位置を設定し、前記避難通路及び前記ライフライン敷設空間へのアクセスを可能とするアクセス構造を構築する必要がある。

図２はアクセス位置でのシールドトンネルの平面図、図３はアクセス位置でのシールドトンネルの断面図（図２のＡ−Ａ断面図）、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。尚、図２と図４は路床８を省略した状態で示している。

図２を参照し、アクセス位置にある第２プレキャストコンクリートブロック（以下「アクセス用第２ブロック」という）４の上面に、トンネル側壁部１ａに沿って、第１開口部１１が設けられる。
第１開口部１１は、トンネル軸方向に長く開口されており、トンネル軸方向に並ぶ例えば５つのアクセス用第２ブロック４に跨がって形成される。

第１開口部１１の一部が設けられるアクセス用第２ブロック４は、通常の第２プレキャストコンクリートブロック４と同じ型枠を用いて形成されるが、型枠内に間詰め材を配置することで、通常の第２プレキャストコンクリートブロック４に対しその一部に切欠き部を有している。そして、その切欠き部を鋼材で補強し、コンクリートと鋼材とのハイブリッド構造をなしている。

アクセス用第２ブロック４は、図５の斜視図に示されるように、シールドトンネル１内で床面を形成するコンクリート製の床版部４１と、この床版部４１の下面でトンネル幅方向の各端部に設けられトンネル軸方向に延びる２本の鋼製の根太部４２Ａ、４２Ｂと、根太部４２Ａ、４２Ｂを介して床版部４１を支持する鋼製の支柱（支持部）４３Ａ、４３Ｂと、を含んで構成される。

根太部４２Ａ、４２Ｂは、トンネル軸方向に延びる鋼材（Ｈ形鋼）により形成され、図２からわかるように、トンネル軸方向に並設される複数のアクセス用第２ブロック４に跨がる。従って、１本の鋼材では取り扱いにくいため、トンネル軸方向に複数に分割されていて、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、連結用部材５０を介して連結される。連結用部材５０としては、３方向からあてがわれてボルト固定される３枚の連結用プレートなどが用いられる。但し、根太部４２Ａ（又は４２Ｂ）の連結位置はアクセス用第２ブロック４のトンネル軸方向の連結位置とずらすとよい。

つまり、シールドトンネルで床面を形成する床版部４１は、トンネル軸方向に所定の長さを有する複数の床版部材に分割されて並設される。根太部４２Ａ（又は４２Ｂ）は分割された複数の床版部材に跨がる。根太部４２Ａ（又は４２Ｂ）もトンネル軸方向に複数に分割されていることが、取り扱う上で好ましく、連結用部材５０を介して連結される。ここにおいて、根太部４２Ａ（又は４２Ｂ）の連結位置ｃ１とトンネル軸方向に複数に分割された床版部材の接続位置ｃ２とは位置をずらすとよい（図４参照）。位置が同じである場合、床版部材に加わる荷重に対して強度的に弱点となるからである。

尚、本実施形態では、根太部４２Ａ、４２Ｂとして、床版部４１と別体の鋼製部材を用いたが、図７に示す根太部４２’Ａ、４２’Ｂのように、コンクリート製の床版部４１の下面と一体でリブ状に突出する補強用の凸条であってもよい。
また、補強用の凸条（リブ）を設けた上で、根太部として、鋼製部材を用いるようにすることもできる。

前記支柱４３Ａは、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、トンネル軸方向の前後の支柱４３Ａ、４３Ａ間にトンネル幅方向に通行（横断）可能な通路部４４が形成される。
また、前記支柱４３Ｂについても同様で、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、トンネル軸方向の前後の支柱４３Ｂ、４３Ｂ間にトンネル幅方向に通行（横断）可能な通路部４４が形成される。

尚、図２では、支柱４３Ａ、４３Ｂをトンネル軸方向に延びる根太部４２Ａ、４２Ｂの両端部と中間部とに計３本設けているが、その数は任意であり、トンネル軸方向に並設されるアクセス用ブロック４ごとに設けるなどしてもよい。

また、本実施形態では、根太部４２Ａ、４２Ｂを介して床版部４１を支持する支持部として、支柱４３Ａ、４３Ｂを用いたが、トンネル軸方向に所定の間隔をあけることができればよく、２つの壁体端部として、これらの間に通路部が形成されるような構成としてもよい。
このようにした例を図８に示す。図８は図２のＢ−Ｂ断面図に相当する図で、図４とは異なり、根太部４２Ａの端部を壁体端部４５で支持している。
支持部を支柱にした場合、床版部に加わる荷重に対する座屈等を注意する必要があるが、壁体端部とした場合、座屈等のおそれは低減できる。

アクセス用第２ブロック４の床版部４１は、トンネル幅方向端部の床面に第１開口部１１を有しているが、この第１開口部１１は、前記通路部４４と連通している。従って、第１開口部１１から前記通路部４４へアクセス可能である。
尚、第１開口部１１には、図示は省略したが、トンネル軸方向に降りていくことができる階段あるいは滑り台を設置する。

アクセス位置にある第１プレキャストコンクリートブロック（以下「アクセス用第１ブロック」という）３の上面は、アクセス位置での中央部の床面を形成し、この中央部の床面はアクセス用第２ブロック４（床版部４１）により形成される床面とトンネル幅方向につながる。つながり部は多少の段差を有していてもよい。

ここにおいて、アクセス用第１ブロック３には、その側壁部（アクセス用第２ブロック４側）に、第２開口部１２が形成される。
第２開口部１２は、前記通路部４４と連通していて、前記通路部４４から前記第２開口部１２を介してアクセス用第１ブロック３内の中空部６へアクセス可能である。

アクセス用第１ブロック３の第２開口部１２の上縁には、トンネル軸方向に延びる鋼製の根太部３２が設けられる。そして、第２開口部１２の左右の縁部に沿って、更には第２開口部１２のトンネル軸方向の中間部に、根太部３２を支持するように、複数の鋼製の支柱（支持部）３３が設けられる。
アクセス用第１ブロック３の根太部３２及び支柱３３は、アクセス用第２ブロック４の根太部４２Ａ、４２Ｂ及び支柱４３Ａ、４３Ｂと同様に形成すればよい。
但し、第２開口部１２は、人が通り抜けることができればよいので、１〜複数のアクセス用ブロック３に個別に形成してもよい。このようにする場合、第２開口部１２の１つ１つの大きさは小さいので、補強の重要度は低くなる。

本実施形態によれば、トンネル床面の第１開口部１１から床版部４１の下の通路部４４へアクセス可能であり、この通路部４４により、トンネル幅方向に通行（横断）できる。そして、第２開口部１２を介して、トンネル幅方向中央部にある中空部６（非常時の避難通路として利用可能）へのアクセスも容易となる。従って、有事の際に有効に利用できるようになる。しかも、比較的簡単な構造でありながら、十分な強度を維持でき、アクセス構造の構築のために工事が遅れるのも抑制できる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ シールドトンネル（セグメント坑）
２ 床面
３ 第１プレキャストコンクリートブロック（アクセス用第１ブロック）
４ 第２プレキャストコンクリートブロック（アクセス用第２ブロック）
５ 盛土構造体
６ 中空部（避難通路）
７ 中空部（ライフライン敷設空間）
８ 路床
８ａ 路床面
９ 仕切壁（ガード壁）
１０ 歩道
１１ 第１開口部
１２ 第２開口部
３２ 根太部
３３ 支柱
４１ 床版部
４２Ａ、４２Ｂ 根太部（鋼製部材）
４２’Ａ、４２’Ｂ 根太部（凸条）
４３Ａ、４３Ｂ 支柱（支持部）
４４ 通路部
４５ 壁体端部
５０ 連結用部材

Claims (5)

1. シールドトンネル内で床面を形成する床版部と、この床版部の下面に沿って該下面と一体又は別体でトンネル軸方向に延びる根太部と、トンネル軸方向に間隔をあけて配置され前記根太部を介して前記床版部を支持する少なくとも２つの支持部と、を備え、
   前記２つの支持部の間が、トンネル幅方向に通行可能な通路部を構成することを特徴とする、シールドトンネルの内部構造。
2. 前記床版部は、トンネル幅方向端部の床面に第１開口部を有し、
   前記第１開口部は、前記通路部と連通していて、前記第１開口部から前記通路部へアクセス可能であることを特徴とする、請求項１記載のシールドトンネルの内部構造。
3. シールドトンネル内のトンネル幅方向中央部に、トンネル軸方向に延びる中空部を有するプレキャストコンクリートブロックが設置されて、このブロックの上面が中央部の床面を形成し、この中央部の床面が前記床版部により形成される床面とトンネル幅方向につながる構造であり、
   前記プレキャストコンクリートブロックは、その側壁に第２開口部を有し、
   前記第２開口部は、前記通路部と連通していて、前記第２開口部を介して前記通路部から前記プレキャストコンクリートブロック内の中空部へアクセス可能であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のシールドトンネルの内部構造。
4. 前記根太部は、トンネル軸方向に延びる鋼材により形成され、該鋼材はトンネル軸方向に複数に分割されていて、連結用部材を介して連結されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のシールドトンネルの内部構造。
5. 前記支持部は、鋼製の支柱であり、前記床版部のトンネル幅方向の両端部のそれぞれに、トンネル軸方向に間隔をあけて複数配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のシールドトンネルの内部構造。