JP2019002202A - プレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく施工誤差を吸収することで施工効率を向上させることができ、しかも製造にかかるコストの低減を図ることができる。【解決手段】円形断面のコンクリート製のセグメント２０と、セグメント２０の内壁面２０ａに接続される避難通路用プレキャスト部材３の下部ブロック３０Ａ及び上部ブロック３０Ｂと、の接続部分を構成し、下部ブロック３０Ａの第１横壁３２及び上部ブロック３０Ｂの第２横壁３５の張出し端３２ａ、３５ａは、セグメント２０の内壁面２０ａから離間した位置に設けられ、各横壁３２、３５の接続端部は、セグメント２０の内壁面２０ａに固定された支持ブラケット４によって下方から支持されるとともに、支持ブラケット４に対してボルト４４により固定され、各横壁３２、３５の張出し端３２ａ、３５ａと、セグメント２０との離間部分Ｓ１、Ｓ２に充填モルタル６が設けられたプレキャスト部材の函体接続構造を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、プレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法に関する。

従来、道路トンネル等では、車両の走行路の他に、この走行路と仕切られて独立した避難用通路が設置されている。このような道路トンネル用の避難用通路として、例えば特許文献１に示されるように避難通路部と加圧用送風路部に上下に分割された２階建て構造のものが知られている。
一方、都市部では、道路トンネルをシールド工法により施工し、セグメントの内周面にプレキャストコンクリート（ＰＣ）製の避難通路部材を組み立てて設置する方法がある。

特開平１１−２００７６２号公報

しかしながら、従来のプレキャスト部材から構成される避難通路の構造では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１のように従来、現場打ちにより構築される構造をＰＣ化したＰＣ部材を用いた構造とすると、シールドトンネルのセグメント（接続函体）とＰＣ部材との間の施工誤差の吸収代を設ける必要が生じるという問題があった。
また、その函体がセグメント等の円形断面の場合には、ＰＣ部材とセグメントとを面で当接させて接続させる必要があり、ＰＣ部材の端面をセグメントの内面の曲面に合わせて斜めに切断したものを使用し、双方をボルト接続する構造となるため、製作性および施工性が低下するとともに、製造コストも増大するといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率よく施工誤差を吸収することで施工効率を向上させることができ、しかも製造にかかるコストの低減を図ることができるプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプレキャスト部材の函体接続構造では、円形断面のコンクリート製の函体と、前記函体の内面に接続されるプレキャスト部材と、の接続部分を構成するプレキャスト部材の函体接続構造であって、前記プレキャスト部材の接続端は、前記函体の内面から離間した位置に設けられ、前記プレキャスト部材の接続端部は、前記函体の内面に固定された支持ブラケットによって下方から支持され、前記接続端と、前記函体との離間部分に充填モルタルが設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る函体接続構造の施工方法は、上述したプレキャスト部材の函体接続構造の施工方法であって、前記函体の内面から所定間隔をあけて離間した位置に前記プレキャスト部材の前記接続端を配置する工程と、前記函体の内面に前記支持ブラケットを固定し、該支持ブラケットによって前記プレキャスト部材の接続端部を下方から支持する工程と、前記接続端と前記函体との離間部分に充填モルタルを充填する工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、プレキャスト部材がその接続端を円形断面のコンクリート製の函体の内面から離間した位置となるように設けられ、それらの離間部分に充填モルタルが充填されることにより構築される構造となっている。このようにプレキャスト部材の接続端と函体の内面との間に積極的に離隔を設けることにより、上記離間部分で函体及びプレキャスト部材の施工誤差による吸収代を確保することができる。そのため、函体及びプレキャスト部材をボルト等で直接、接続する場合のように、互いに干渉したり、双方間に隙間が形成されるといった不具合に対応する必要がなく、施工効率を向上させることができる。
また、本発明では、プレキャスト部材の接続端の形状を函体の内面形状（内面の曲面）に合わせて斜めに切断するといった手間のかかる製造も不要になり、製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明に係るプレキャスト部材の函体接続構造は、前記プレキャスト部材の接続端部は、前記支持ブラケットに対して固定手段により固定されていることが好ましい。

本発明では、地震時においてプレキャスト部材が函体側に近接する方向に変位する場合（プレキャスト部材に圧縮が作用する場合）は充填モルタルで抵抗し、プレキャスト部材が函体から離間する方向に変位する場合（プレキャスト部材に引張が作用する場合）は固定手段を介して支持ブラケットで抵抗する構造となり、合理的な構造を実現することができる。

本発明のプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法によれば、効率よく施工誤差を吸収することで施工効率を向上させることができ、しかも製造にかかるコストの低減を図ることができる。

本発明の実施の形態によるトンネル内に設置された避難通路部の構成を示す断面図である。 上部ブロックの第２側壁と第２横壁との接合部分の要部を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態によるプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態による避難通路部１は、シールド工法によって地山内に延設されたリング状のセグメント２０（函体）により構築されたシールドトンネル２の内部空間に設けられ、セグメント２０の内壁面２０ａに対して接続された避難通路用プレキャスト部材３を備えて構成されている。

避難通路用プレキャスト部材３は、トンネル軸方向Ｘ１から見た断面視において、水平方向の断面片側（ここでは紙面の左側）に配置され、複数（ここでは２つ）のプレキャストコンクリート製のブロック３０（３０Ａ、３０Ｂ）から構成されている。そして、避難通路用プレキャスト部材３は、トンネル軸方向Ｘ１に沿って所定の長さに設定されており、複数がトンネル軸方向Ｘ１に接続されることでトンネル内に延在している。
ここで、トンネル軸方向Ｘ１から見る方向を「断面視」として以下、統一して用いる。また、トンネル軸方向Ｘ１に直交する水平な方向を水平方向Ｘ２という。

シールドトンネル２は、トンネル外殻部を形成する上述したセグメント２０と、セグメント２０の底部に設けられるインバート部２３と、インバート部２３上の避難通路部１の領域に配置される高さ調整モルタル部２４と、インバート部２３上の車両走行路２２の領域に配置される路床部２５と、を備えている。さらに、高さ調整モルタル部２４と路床部２５との間には、コンクリート製の側道部２６が構築されている。インバート部２３は、土砂、打設コンクリート、或いはプレキャストコンクリート等が採用される。

避難通路用プレキャスト部材３は、シールドトンネル２内の路盤２１上に設けられ、トンネル断面における片側（図１で紙面左側）に寄った位置に配置されている。すなわち、本シールドトンネル２が道路トンネルの場合には、路盤２１上に避難通路部１と車両走行路２２とが位置することになる。避難通路用プレキャスト部材３は、路盤２１上に立設され、支持ブラケット４を介してセグメント２０に接続されている。

避難通路用プレキャスト部材３は、断面視でＬ字状に形成され互いに上下方向に接続された２つのプレキャストコンクリート製のブロック３０（下部ブロック３０Ａ、及び上部ブロック３０Ｂ）からなる。ここで、ブロック３０Ａ，３０Ｂは、例えば工場等で予めプレキャスト化されて製造され、トンネル内でプレキャスト化されたブロック３０Ａ，３０Ｂを組み立てることにより施工される。なお、ブロック３０Ａ，３０Ｂは、例えば鉄筋コンクリート構造で形成されていてもよい。

下部ブロック３０Ａは、路盤２１（高さ調整モルタル部２４）上でセグメント２０から離間した位置に立設されるとともに上下方向に沿って延びる第１側壁３１と、第１側壁３１の上端部３１ａから水平方向Ｘ２で避難通路部１に位置するセグメント２０の内壁面２０ａに向けて延びる第１横壁３２と、を有している。

第１側壁３１の上端部３１ａには、短ボルト５１が挿入可能で、かつ避難通路部１の内側に開口するボルトボックスを構成したブロック間継手３１ｃが設けられている。
第１横壁３２の張出し端３２ａ（接続端）は、第１側壁３１の下端３１ｂを高さ調整モルタル部２４に接地させた状態で、セグメント２０の内壁面２０ａから所定間隔をあけて離間する位置となるように設定されている。第１横壁３２の張出し端部（接続端部）には、厚さ方向に貫通するボルト孔３２ｂが形成されている。このボルト孔３２ｂに上方から挿入されたボルト４４（固定手段）によってセグメント２０に取り付けられている支持ブラケット４に固定されている。
また、下部ブロック３０Ａのトンネル軸方向Ｘ１を向く端面３０ａには、トンネル軸方向Ｘ１に下部ブロック３０Ａ、３０Ａ同士を連結するための複数の軸接合継手３３が設けられている。

上部ブロック３０Ｂは、下部ブロック３０Ａの第１側壁３１の上端部３１ａに接合される第２側壁３４と、第２側壁３４の上端部から水平方向Ｘ２で避難通路部１に位置するセグメント２０の内壁面２０ａに向けて延びて接続される第２横壁３５と、を有している。第２側壁３４と第２横壁３５同士は、第２横壁３５を上下方向に貫通する長ボルト５２によって接合されている。

第２側壁３４の下端部には、上述した短ボルト５１に螺合するナット５３が挿入可能で、かつ避難通路部１の内側に開口するボルトボックスを構成したブロック間継手３４ａが設けられている。
第２側壁３４の上端面（接合面３４ｂ）には、上述した長ボルト５２が螺合される雌ねじ孔３６が設けられている。具体的に雌ねじ孔３６としては、インサートナット等がプレキャストコンクリートに埋め込まれたものが採用することができる。

第２横壁３５は、水平方向Ｘ２に延びる水平部３５Ａと、水平部３５Ａの内空側端部から下方に向けて突出する接合部３５Ｂと、を有している。水平部３５Ａの張出し端３５ａ（接続端）は、第２側壁３４が下部ブロック３０Ａの上端部３１ａに接合された状態で、セグメント２０の内壁面２０ａから所定間隔をあけて離間する位置となるように設定されている。第２横壁３５の張出し端部（接続端部）には、厚さ方向に貫通するボルト孔３５ｂが形成されている。このボルト孔３５ｂに上方から挿入されたボルト４４（固定手段）によってセグメント２０に取り付けられている支持ブラケット４に固定されている。
また、上部ブロック３０Ｂのトンネル軸方向Ｘ１を向く端面３０ａには、トンネル軸方向Ｘ１に上部ブロック３０Ｂ、３０Ｂ同士を連結するための複数の軸接合継手３３が設けられている。なお、軸接合継手３３は、下部ブロック３０Ａと上部ブロック３０Ｂで共通である。

第２横壁３５の接合部３５Ｂには、長ボルト５２が挿入可能な上下方向に貫通する長ボルト孔３７が形成されている。接合部３５Ｂの高さは、少なくとも水平部３５Ａの厚さよりも大きく、本実施の形態では水平部３５Ａの厚さの略３倍である。すなわち、長ボルト５２の長さも接合部３５Ｂの高さとほぼ同等の寸法となる。

図１及び図２に示すように、支持ブラケット４は、セグメント２０の内壁面２０ａに固定される固定部材４１と、固定部材４１に接続されトンネル内に向けて水平方向Ｘ２に延びる水平部材４２と、水平部材４２を下方から支える斜材４３と、を有している。水平部材４２には、下部ブロック３０Ａ及び上部ブロック３０Ｂのそれぞれのボルト孔３２ｂ、３５ｂに挿入されるボルト４４が挿通可能なボルト穴（図示省略）が形成されている。すなわち、水平部材４２には上方から第１横壁３２及び第２横壁３５が載置され、それぞれボルト４４で固定されている。そして、水平部材４２のボルト穴を水平部材４２の延在方向に長い長穴とすることで、水平部材４２とブロック３０Ａ，３０Ｂとのトンネル幅方向Ｘ２の位置調整が可能である。

また、下部ブロック３０Ａの第１横壁３２の張出し端３２ａとセグメント２０の内壁面２０ａとの間の離間部分Ｓ１、及び上部ブロック３０Ｂの第２横壁３５の張出し端３５ａとセグメント２０の内壁面２０ａとの間の離間部分Ｓ２には、充填モルタル６が充填されている。

次に、上述したプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１に示すように、セグメント２０を円周方向に組み立ててシールドトンネル２を構築した後、トンネル底部にインバート部２３を設置し、さらにインバート部２３上に高さ調整モルタル部２４、路床部２５、側道部２６を施工する。

次に、高さ調整モルタル部２４上に避難通路用プレキャスト部材３を設置する。具体的には、先ずセグメント２０の内壁面２０ａにおける各ブロック３０Ａ、３０Ｂの横壁３２、３５が配置される所定位置に支持ブラケット４を取り付けておく。そして、トンネル内に断面視でＬ字の下部ブロック３０Ａを搬入し、第１横壁３２の張出し端部を支持ブラケット４に載置させた状態で、第１側壁３１の側面方向が上下方向に向くようにしてその下端３１ｂを高さ調整モルタル部２４上に例えばアンカーや固定材等を使用して固定する。

さらに、第１横壁３２のボルト孔３２ｂと支持ブラケット４の水平部材４２のボルト穴を合致させてボルト孔３２ｂにボルト４４を挿入し、ナットを螺合することにより支持ブラケット４に第１横壁３２が固定されて下部ブロック３０Ａが設置されることになる。その後、第１横壁３２の張出し端３２ａとセグメント２０の内壁面２０ａとの離間部分Ｓ１に不図示の型枠を使用して充填モルタル６を充填し、硬化させる。具体的には、トンネル軸方向Ｘ１に間隔をあけて設置される支持ブラケット４の水平部材４２同士を架け渡すようにして、充填モルタル６が充填される領域の底面を塞ぐ型枠を設けてから充填モルタル６を充填する。

なお、下部ブロック３０Ａのトンネル軸方向Ｘ１の接合は、既設の下部ブロック３０Ａに対して互いの端面３０ａの軸接合継手３３、３３同士を当接させボルト接合する。設置された下部ブロック３０Ａは、第１側壁３１が側道部２６の外面に当接した状態で設けられ、第１側壁３１とセグメント２０との間には路盤コンクリート２７が打設される。

次いで、トンネル内に断面視でＬ字の上部ブロック３０Ｂを、第２側壁３４と第２横壁３５とが分割された状態で搬入する。そして、上部ブロック３０Ｂの第２側壁３４を、側面方向が上下方向に向くようにしてその下端を下部ブロック３０Ａの上に接合する。具体的には、第２側壁３４の下端を下部ブロック３０Ａの第１側壁３１の上端部３１ａ上にそれぞれのブロック間継手３１ｃ、３４ａを突き合わせてボルト接合する。

その後、第２側壁３４上に第２横壁３５を接続する。具体的には、第２横壁３５の水平部３５Ａの張出し端部を支持ブラケット４に載置させた状態で、接合部３５Ｂの接合面３５ｃを第２側壁３４の接合面３４ｂ上に載置させる。そして、第２横壁３５の水平部３５Ａのボルト孔３５ｂと支持ブラケット４のボルト穴４２ａを合致させてボルト孔３５ｂにボルト４４を挿入し、ナットを螺合することにより支持ブラケット４に水平部３５Ａが固定される。

続いて、接合部３５Ｂの長ボルト孔３７に長ボルト５２を挿入しつつ、雌ねじ孔３６にボルト締結することで、第２横壁３５を第２側壁３４に対して回転バネ構造により回転可能に支持された状態で接続される。その後、第２横壁３５の張出し端３５ａとセグメント２０の内壁面２０ａとの離間部分Ｓ２に不図示の型枠を使用して充填モルタル６を充填し、硬化させる。なお、具体的な型枠を使用した充填方法は、下部ブロック３０Ａと同様である。
なお、上部ブロック３０Ｂのトンネル軸方向Ｘ１の接合は、既設の上部ブロック３０Ｂに対して互いの端面の軸接合継手３３、３３同士を当接させボルト接合する。

このような工程を繰り返すことで、トンネル軸方向Ｘ１に連続的に延在する避難通路用プレキャスト部材３を構築することができる。これにより、避難通路用プレキャスト部材３により構成される避難通路部１をトンネル内に設けることができ、トンネル内において避難通路用プレキャスト部材３の外側に車両走行路２２を確保することができ、避難通路部１が車両走行路２２側の空間に対して仕切られた状態で独立した空間を形成することができる。

次に、上述したプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、下部ブロック３０Ａの第１横壁３２、及び上部ブロック３０Ｂの第２横壁３５がそれぞれの張出し端３２ａ、３５ａを円形断面のセグメント２０の内壁面２０ａから離間した位置となるように設けられ、それらの離間部分Ｓ１、Ｓ２に充填モルタル６が充填されることにより構築される構造となっている。
このようにブロック３０Ａ、３０Ｂの張出し端３２ａ、３５ａとセグメント２０の内壁面２０ａとの間に積極的に離隔を設けることにより、上記離間部分Ｓ１、Ｓ２でセグメント２０及びブロック３０Ａ、３０Ｂの施工誤差による吸収代を確保することができる。そのため、セグメント２０及びブロック３０Ａ、３０Ｂをボルト等で直接、接続する場合のように、互いに干渉したり、双方間に隙間が形成されるといった不具合に対応する必要がなく、施工効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、ブロック３０Ａ、３０Ｂの張出し端３２ａ、３５ａの形状をセグメント２０の内面形状（内壁面２０ａの曲面）に合わせて斜めに切断するといった手間のかかる製造も不要になり、製造コストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、地震時において避難通路用プレキャスト部材３がセグメント２０側に近接する方向に変位する場合（避難通路用プレキャスト部材３に圧縮が作用する場合）は充填モルタル６で抵抗し、避難通路用プレキャスト部材３がセグメント２０から離間する方向に変位する場合（避難通路用プレキャスト部材３に引張が作用する場合）はボルト４４を介して支持ブラケット４で抵抗する構造となり、合理的な構造を実現することができる。

上述のように本実施の形態によるプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法では、効率よく施工誤差を吸収でき、施工効率を向上させることで、施工にかかるコストの低減を図ることができる。

以上、本発明によるプレキャスト部材の函体接続構造、及び函体接続構造の施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、函体接続構造として避難通路部１を対象としているが、このような用途の通路構造であることに限定されることはない。例えば、換気坑、通信や電力ケーブル等を敷設するための共同溝を適用対象としてもよい。そのため、各ブロック３０（３０Ａ、３０Ｂ）の形状、寸法、大きさ等の構成は、適用するトンネルの断面形状、大きさ、用途等に対応して適宜設定すればよい。

また、本実施の形態では、円形に配置されるセグメント２０を備えたシールドトンネル２を函体の対象としているが、シールドトンネルではなく山岳トンネルであってもよい。つまり、函体として、円形断面でコンクリート製であれば良いのであって、セグメントである必要はなく、現場打ちしたコンクリートやプレキャストコンクリート製の部材であってもかまわない。

また、本実施の形態では、上下２段のブロック３０（下部ブロック３０Ａ、上部ブロック３０Ｂ）からなる避難通路用プレキャスト部材３としているが、このように複数のブロックから構成されるプレキャスト部材に制限されることはなく、一体で１つのプレキャスト部材のみが設けられる構成であってもかまわない。

さらに、本実施の形態では、上部ブロック３０Ｂにおいて、第２側壁３４と第２横壁３５とが分離され長ボルト５２で接合された構造としているが、第２側壁３４と第２横壁３５が一体化されたプレキャスト部材であってもかまわない。

さらにまた、本実施の形態では、各ブロック３０Ａ、３０Ｂの横壁３２、３５において、ボルト４４で支持ブラケット４に固定されているが、固定手段としてこのようなボルト４４であることに限定されることはない。また、支持ブラケット４上に横壁３２、３５が載置されただけの構成であってもかまわないし、ピン形状のものであってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 避難通路部
２ シールドトンネル
３ 避難通路用プレキャスト部材
４ 支持ブラケット
６ 充填モルタル
２０ セグメント（函体）
２０ａ 内壁面
２１ 路盤
３０ ブロック
３０Ａ 下部ブロック
３０Ｂ 上部ブロック
３１ 第１側壁
３２ 第１横壁
３４ 第２側壁
３４ｂ 接合面
３５ 第２横壁
３５Ａ 水平部
３５Ｂ 接合部
３５ｃ 接合面
４１ 固定部材
４２ 水平部材
４４ ボルト（固定手段）
Ｓ１、Ｓ２ 離間部分
Ｘ１ トンネル軸方向
Ｘ２ 水平方向

Claims (3)

1. 円形断面のコンクリート製の函体と、前記函体の内面に接続されるプレキャスト部材と、の接続部分を構成するプレキャスト部材の函体接続構造であって、
   前記プレキャスト部材の接続端は、前記函体の内面から離間した位置に設けられ、
   前記プレキャスト部材の接続端部は、前記函体の内面に固定された支持ブラケットによって下方から支持され、
   前記接続端と、前記函体との離間部分に充填モルタルが設けられていることを特徴とするプレキャスト部材の函体接続構造。
2. 前記プレキャスト部材の接続端部は、前記支持ブラケットに対して固定手段により固定されていることを特徴とする請求項１に記載のプレキャスト部材の函体接続構造。
3. 請求項１又は２に記載のプレキャスト部材の函体接続構造の施工方法であって、
   前記函体の内面から所定間隔をあけて離間した位置に前記プレキャスト部材の前記接続端を配置する工程と、
   前記函体の内面に前記支持ブラケットを固定し、該支持ブラケットによって前記プレキャスト部材の接続端部を下方から支持する工程と、
   前記接続端と前記函体との離間部分に充填モルタルを充填する工程と、
   を有することを特徴とする函体接続構造の施工方法。

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