JP2020090819A - Reaction force receiving structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールドトンネルの初期掘進時のための反力受け構造に関する。 The present invention relates to a reaction force receiving structure for initial excavation of a shield tunnel.
シールドトンネルの初期掘進時には、シールド機の後方に形成された反力受け構造から反力を取るのが一般的である。このような反力受け構造としては、シールド機の後方に組み立てられた仮組セグメントにより形成するのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
初期掘進時に推進ジャッキの推力が仮組セグメントに作用すると、シールド機に比べて軽量な仮組セグメントが浮き上がるおそれがある。仮セグメントが浮き上がると、シールド機による掘進方向がズレてしまう。
そのため、従来の反力受け構造では、両端部がアンカー等により固定された線材(例えばPC鋼線)を仮組セグメントの上半部分の外面に周設することで、仮組セグメントが浮き上がるのを防止する場合がある。
また、特許文献2には、坑口部に設置したケーシング内に設けられたシールド機により、ケーシングの後方に配備する仮組セグメントから反力を取って初期掘進をする場合において、仮組セグメントに装備されたストッパーにより、仮組セグメントのズレを防止するシールド機発進機構が開示されている。特許文献2のストッパーは、仮組ケーシングの外面から突出して先端をケーシング内に設けられた支持架台に押し当てることにより仮組セグメントのズレを防止している。
During the initial excavation of the shield tunnel, it is common to take the reaction force from the reaction force receiving structure formed behind the shield machine. Such a reaction force receiving structure is generally formed by a temporary assembly segment assembled at the rear of the shield machine (see, for example, Patent Document 1).
If the thrust of the propulsion jack acts on the temporary assembly segment during the initial excavation, the temporary assembly segment, which is lighter than the shield machine, may rise. If the temporary segment floats up, the excavation direction of the shield machine will shift.
Therefore, in the conventional reaction force receiving structure, a wire rod (for example, a PC steel wire) whose both ends are fixed by anchors or the like is provided around the outer surface of the upper half of the temporary assembly segment to prevent the temporary assembly segment from rising. May be prevented.
Further, in
シールド工法により大断面トンネルを施工する場合において、線材のみでセグメントの浮き上がりを防止しようとすると、太径の線材を使用する必要がある。太径の線材は高価であるとともに、重量があるため、大断面の仮組セグメントの周囲に太径の線材を設置するには手間がかかる。また、大断面トンネルの仮組セグメントを上方から抑えつけることにより浮き上がりを防止しようとすると、仮組セグメントが楕円形状に変形するおそれがある。仮組セグメントが変形すると、シールド機のテールシールが損傷したり、掘進方向に影響を及ぼすおそれがある。
また、特許文献2のシールド機発進機構では、シールド機を内挿するケーシングを設ける必要があるが、大断面トンネルの施工において、シールド機を内挿するケーシングを設置するためには、多大な労力と費用を要する。
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易な構成で、かつ、比較的安価に、初期掘進を高精度に行うことを可能とした反力受け構造を提案することを課題とする。
In the case of constructing a large cross-section tunnel by the shield method, it is necessary to use a wire rod having a large diameter in order to prevent the segment from being lifted only by the wire rod. Since a large-diameter wire rod is expensive and heavy, it takes time and effort to install the large-diameter wire rod around the temporary assembly segment having a large cross section. Further, if it is attempted to prevent the temporary assembly segment of the large-section tunnel from rising by suppressing the temporary assembly segment from above, the temporary assembly segment may be deformed into an elliptical shape. If the temporary assembly segment is deformed, the tail seal of the shield machine may be damaged or the excavation direction may be affected.
Further, in the shield machine starting mechanism of
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and proposes a reaction force receiving structure that has a simple structure and is capable of performing initial excavation with high accuracy at a relatively low cost. The task is to do.
前記課題を解決するための本発明の反力受け構造は、シールド機の後方に組み立てられた仮組セグメントと、前記仮組セグメントを上載する支持架台と、前記仮組セグメントの側面を支持する横ズレ防止機構とを備える反力受け構造であって、前記横ズレ防止機構は、前記シールド機の掘進方向と交差する方向に進退可能であることを特徴としている。
また、前記仮組セグメントは、注入孔を挿通させた治具を介して前記支持架台に固定されていても良い。
かかる反力受け構造によれば、横ズレ防止機構により仮組セグメントが横方向にずれることが防止されているとともに、仮組セグメントが楕円形状に変形することも防止されている。また、仮組セグメントが治具を介して支持架台に固定されているため、仮組セグメントの浮き上がりが防止されている。そのため、シールドトンネルの初期掘進時に掘進方向のズレが抑制されて、高精度に施工を行うことができる。また、大断面の線材を使用する必要がないため、簡易に構成することができ、施工性に優れている。支持架台に固定することで浮上がりが防止されているため、線材を使用する場合であっても、小断面化が可能である。
The reaction force receiving structure of the present invention for solving the above-mentioned problems is a temporary assembly segment assembled at the rear of a shield machine, a support frame on which the temporary assembly segment is mounted, and a lateral support for supporting the side surface of the temporary assembly segment. In the reaction force receiving structure including a displacement prevention mechanism, the lateral displacement prevention mechanism is capable of advancing and retracting in a direction intersecting with the excavation direction of the shield machine.
Further, the temporary assembly segment may be fixed to the support frame via a jig having an injection hole inserted therethrough.
According to this reaction force receiving structure, the temporary displacement segment is prevented from shifting laterally by the lateral displacement prevention mechanism, and the temporary configuration segment is also prevented from being deformed into an elliptical shape. Moreover, since the temporary assembly segment is fixed to the support frame via the jig, the temporary assembly segment is prevented from rising. Therefore, when the shield tunnel is initially excavated, the displacement in the excavation direction is suppressed, and the construction can be performed with high accuracy. Further, since it is not necessary to use a wire material having a large cross section, it can be simply configured and is excellent in workability. Since it is prevented from rising by being fixed to the support frame, it is possible to reduce the cross section even when using a wire rod.
本発明の反力受け構造によれば、簡易な構成で、かつ、比較的安価に、初期掘進を高精度に行うことが可能となる。 According to the reaction force receiving structure of the present invention, it is possible to perform the initial excavation with high accuracy with a simple configuration and at a relatively low cost.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<全体構成>
図1に図2のB−B矢視図であり、本発明の反力受け構造を含むシールド機の発進設備平面図を示す。
本実施形態におけるシールド機の発進設備は、地盤Gに構築された立坑1内に設けられている。立坑1はグラウンドアンカー12より支保されている土留め壁11よりなる平面視矩形形状を呈している。一方の面の土留め壁11に設置された発進エントランス3に対向するように、他方の面に反力設備5が設けられている。土留め壁11は、SMW工法(ソイルミキシングウォール工法)にて構築されている。SMW工法とは、不図示の多軸混練オーガー機で原地盤を削孔し、その先端よりセメントスラリーを吐出して削孔した地山と混練することで、SMW壁体(ソイルセメント壁体)を造るものである。本実施形態では、各削孔ごとにH形鋼である芯材が埋設された状態でSMW壁体を硬化させることで、芯材の周囲をSMW壁体が覆った状態で一体化されるので、止水性を兼ねた備えた剛性の高い土留め壁11が構築される。
シールド機Sは、立坑1内に発進エントランス3内を通過できるように組立て・配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Overall structure>
FIG. 1 is a BB arrow view of FIG. 2 and shows a plan view of starting equipment of a shield machine including a reaction force receiving structure of the present invention.
The starting equipment of the shield machine in the present embodiment is provided in the
The shield machine S is assembled and arranged in the
仮組セグメント4は、シールド機S内で複数のセグメントピースをリング状に組み立てることで形成されたセグメントリング41を、シールド機S内に装備された油圧ジャッキS1にてシールド機Sの後方に順次押し出すことで複数のセグメントリング41,41・・・が継手により連結されて形成されている。
最初に組み立てられたセグメントリング41が反力設備5に当接されることで、油圧ジャッキS1から付与される推力が仮組セグメント4から反力設備5に伝達され、反力設備5の背面に存在する地盤Gに伝達されることで、シールド機Sを前方に推進させるための反力が確保できる。反力設備5は、鋼材の骨組みやコンクリート壁等の公知の構成からなり、ここでの説明は省略する。
ここで、仮組セグメント4には、シールド機S側から油圧ジャッキS1による推力と、反力設備5側からその反力とがそれぞれ作用するため、例えば仮組セグメント4の下方に偏心荷重が作用する場合、仮組セグメント4が上方に弓なりに膨らむように浮き上がる可能性がある。
この現象によって、仮組セグメント4自体が損傷を受けたり、仮組セグメント4の一部を内包するシールド機Sの後胴部が仮組セグメント4に突き上げられるように浮き上がる可能性もある。係る現象の発生を許容することは、施工品質管理上、安全管理上ともに好ましくないので、仮組セグメント4の浮き上がりを規制する対策が必要となる。つまり、仮組セグメント4の浮き上がりによって生じる反力を受ける構造を仮組セグメント4の所定の位置に設けることで対応することができる。
そこで本実施形態では、仮組セグメント4の浮き上がり防止措置としての反力受け構造として、以下の対策を採用している。
仮組セグメント4の水平方向の変動を規制するための横ズレ防止機構6と、仮セグメント4の下部を下方からの引張り力で上下方向の変動を規制するための支持架台固定治具7の2つである。
In the
When the
Here, since the thrust by the hydraulic jack S1 from the shield machine S side and the reaction force from the
Due to this phenomenon, the
Therefore, in the present embodiment, the following measures are adopted as the reaction force receiving structure as a lifting prevention measure for the
A horizontal
図2に図1のA−A矢視であり、本発明の反力受け構造の断面図を、図3に図2のC部であり、本発明の反力受け構造である横ズレ防止機構の構造断面図を、図4に図2のD部であり、本発明の反力受け構造であるセグメントの支持架台固定の構造断面図をそれぞれ示す。
以降、反力受け構造の各構造について、図2〜図4を用いて説明する。
2 is a cross-sectional view of the reaction force receiving structure of the present invention taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a C portion of FIG. 2 showing the lateral displacement prevention mechanism which is the reaction force receiving structure of the present invention. 4 is a structural cross-sectional view of the portion D of FIG. 2 for fixing the support frame of the segment, which is the reaction force receiving structure of the present invention, in FIG.
Hereinafter, each structure of the reaction force receiving structure will be described with reference to FIGS.
<横ズレ防止機構>
図2より、本実施形態の横ズレ防止機構6,6は、仮組セグメント4の側方に立設する土留め壁11,11に固定されている。横ズレ防止機構6,6は、仮組セグメント4を左右外側から挟むように配置されており、理想的には仮組セグメント4の設計上の中心点を通過するスプリングラインSL上(水平線上)で、かつ設計上の仮組セグメント4の外面に当接するように配置されていることが望ましい。しかし、実際に組み立てられた仮組セグメント4は、施工誤差や製造誤差等の様々な要因により、必ずしも真円ではなく、設計上の所望する位置に配置されていないことの方が多い。
したがって、本実施形態における横ズレ防止機構6,6は、組み立てられた仮組セグメント4の凡そのスプリングラインSL上の外面から許容変位量に相当する10mm程度の隙間δを設けて当接するように配置されている(図3参照のこと。)。
<Horizontal misalignment prevention mechanism>
As shown in FIG. 2, the lateral
Therefore, the lateral
図3より、1組の横ズレ防止機構6は、H形鋼である当接材61、梁材62,62、接続材63,63、及びジャッキ64,64とからなる。
当接材61は、フランジ面が仮組セグメント4に当接するように鉛直に配置され、当接材61に直交するように、当接材61の背面フランジの上下に、梁材62,62、ジャッキ64,64、接続材63,63の順に溶接により一体に接続されている。πの字を紙面反時計回りに90度回転させたような形状である。
横ズレ防止機構6は、接続材63,63の端部を土留め壁11の芯材に溶接して固定されている。ジャッキ64を調整することによって、仮組セグメント4の外面からの配置を微調整するとともに、油圧ジャッキを採用すれば、仮組セグメント4が当接材61に当接した場合であっても、油圧により、仮組セグメント4に過度な集中荷重が作用することを抑制し、セグメントの損壊を緩和できる。
また、同じ理由から、当接材61の当接面にゴム製の板材であるパッド65を貼り付けておくことが望ましい。
As shown in FIG. 3, one set of the lateral
The abutting
The lateral
For the same reason, it is desirable to attach the
<支持架台固定治具>
図2より、仮組セグメント4は、多数の形鋼から形成される支持架台2上にトンネル軸方向に平行に固定された複数のレール材21,21・・・の上に、複数のキャンバー22,22・・・を介して載置されている。支持架台固定治具7は、後述するPC鋼棒を主材として、仮組セグメント4の内面側から支持架台2に定着させることで、仮セグメント4の上方への浮き上がりを抑制している。
<Supporting platform fixing jig>
As shown in FIG. 2, the
図4より、1組の支持架台固定治具7は、PC鋼棒71と、C形鋼材72,72・・・と、座金73,73・・・と、ナット74,74とからなり、仮組セグメント4のレールに近傍する箇所に位置するセグメントピースに予め設けられた注入孔42を挿通して支持架台2に固定される。
具体的には、PC鋼棒71は、セグメントの注入孔42に挿通し、セグメントの内面側からPC鋼棒71を挟むように対向する2つのC形鋼材72,72を配置し、C形鋼材72,72の頭部を跨ぎ、係止するようにPC鋼棒71の上部から座金73を挿通し、ナット74で螺合されている。注入孔42を挿通されたPC鋼棒71は、支持架台2のフランジ面に設けられた貫通孔23に挿通され、セグメントの内面側と同様に、該フランジ面に係止するように、該フランジ面の背面側から挿通されたPC鋼棒71を挟むように2つのC形鋼材72,72を配置し、C形鋼材72,72の頭部を跨ぎ、係止するようにPC鋼棒71の上部から座金73を挿通し、ナット74で螺合されている。
As shown in FIG. 4, one set of support
Specifically, the
以上より、本実施形態に係る反力受け構造によれば、横ズレ防止機構により仮組セグメントが横方向にずれることが防止されているとともに、仮組セグメントが楕円形状に変形することも防止されている。また、仮組セグメントが治具を介して支持架台に固定されているため、仮組セグメントの浮き上がりが防止されている。そのため、シールドトンネルの初期掘進時に掘進方向のズレが抑制されて、高精度に施工を行うことができる。また、大断面の線材を使用する必要がないため、簡易に構成することができ、施工性に優れている。支持架台に固定することで浮上がりが防止されているため、線材を使用する場合であっても、小断面化が可能である。 As described above, according to the reaction force receiving structure of the present embodiment, the lateral displacement prevention mechanism prevents the temporary assembly segment from shifting in the lateral direction, and also prevents the temporary assembly segment from deforming into an elliptical shape. ing. Moreover, since the temporary assembly segment is fixed to the support frame via the jig, the temporary assembly segment is prevented from rising. Therefore, when the shield tunnel is initially excavated, the displacement in the excavation direction is suppressed, and the construction can be performed with high accuracy. Further, since it is not necessary to use a wire material having a large cross section, it can be simply configured and is excellent in workability. Since it is prevented from rising by being fixed to the support frame, it is possible to reduce the cross section even when using a wire rod.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
G 地盤
S シールド機
S1 油圧ジャッキ
SL スプリングライン
δ 隙間
1 立坑
11 土留め壁
12 グラウンドアンカー
13 基礎コンクリート
14 底版
2 支持架台
21 レール材
22 キャンバー
23 貫通孔
3 発進エントランス
4 仮組セグメント
41 セグメントリング
42 注入孔
5 反力設備
6 横ズレ防止機構
61 当接材
62 梁材
63 接続材
64 ジャッキ
65 パッド
7 支持架台固定治具
71 PC鋼棒
72 C形鋼材
73 座金
74 ナット
G Ground S Shielding machine S1 Hydraulic jack SL Spring
Claims (2)
前記仮組セグメントを上載する支持架台と、
前記仮組セグメントの側面を支持する横ズレ防止機構と、を備える反力受け構造であって、
前記横ズレ防止機構は、前記シールド機の掘進方向と交差する方向に進退可能であることを特徴とする、反力受け構造。 A temporary assembly segment assembled behind the shield machine,
A support platform on which the temporary assembly segment is mounted,
A reaction force receiving structure including a lateral displacement prevention mechanism that supports a side surface of the temporary assembly segment,
The reaction force receiving structure, wherein the lateral displacement prevention mechanism is capable of advancing and retreating in a direction intersecting the excavation direction of the shield machine.
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