JP2021050505A - Tunnel support structure and tunnel support structure constructing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル支保構造及びトンネル支保構造の構築方法に関する。 The present invention relates to a tunnel support structure and a method for constructing a tunnel support structure.
NATM(New Austrian Tunneling Method)工法等で山岳トンネルを掘削する際には、トンネル掘削によって露出した地山を鋼製部材及び吹付けコンクリートにより支持してトンネルの安定化を図る。高土被りトンネルや膨張性地山では、地山から吹付けコンクリートに大きな圧力が作用するおそれがある。 When excavating a mountain tunnel by the NATM (New Austrian Tunneling Method) method or the like, the ground exposed by the tunnel excavation is supported by steel members and sprayed concrete to stabilize the tunnel. In high-covered tunnels and expansive grounds, large pressures may be applied from the grounds to the sprayed concrete.
特許文献1には、圧縮変形容易部を吹付けコンクリートに隣接して設けた支保構造が開示されている。圧縮変形容易部は、中空ガラス微粒子等の中空殻又は体積率で10%以上の気泡を含むコンクリートブロックである。地山から支保構造に大きな圧力が作用すると、圧縮変形容易部の中空殻又は気泡が潰れ、圧縮変形容易部が変形する。中空殻又は気泡が潰れ圧縮変形容易部の変形が収束した後には、圧縮変形容易部は、所要の耐荷重性能を発揮し地山を支持する。
特許文献1に開示された支保構造において、地山を適切に支持するためには、地山の変形特性に応じて圧縮変形容易部の強度特性を調節することが好ましい。特許文献1における圧縮変形容易部の強度特性は、中空殻又は気泡の割合によって主に決定されるため、地山の変形特性に応じて中空殻又は気泡の割合を決定する必要がある。
In the support structure disclosed in
しかしながら、地山の変形特性を事前に把握することは難しく、トンネルの掘削時に把握するのが通常である。トンネルを掘削して地山の変形特性を把握した後で中空殻又は気泡の割合を決定し圧縮変形容易部を製造していたのでは、支保構造を効率よく構築することができない。 However, it is difficult to grasp the deformation characteristics of the ground in advance, and it is usual to grasp it when excavating a tunnel. If the hollow shell or the ratio of air bubbles is determined after excavating the tunnel and grasping the deformation characteristics of the ground to manufacture the easily compressive deformation part, the support structure cannot be constructed efficiently.
本発明は、トンネル支保構造を効率よく構築することを目的とする。 An object of the present invention is to efficiently construct a tunnel support structure.
本発明に係るトンネル支保構造は、トンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて掘削坑内に設けられ、トンネル周方向に延在する複数の鋼製支保部と、複数の鋼製支保部の間に設けられるコンクリート構造体と、コンクリート構造体にトンネル周方向に隣接して設けられ、コンクリート構造体と比較してトンネル周方向への圧縮変形が容易である圧縮変形容易部と、を備え、圧縮変形容易部は、複数のプレキャストブロックを有しており、複数のプレキャストブロックは、強度特性が異なる。 The tunnel support structure according to the present invention is provided in the excavation pit at a predetermined distance from each other in the tunnel axial direction, and is between a plurality of steel support portions extending in the tunnel circumferential direction and a plurality of steel support portions. It is provided with a concrete structure to be provided and a compression deformation easy portion which is provided adjacent to the concrete structure in the tunnel circumferential direction and is easy to compress and deform in the tunnel circumferential direction as compared with the concrete structure. The easy part has a plurality of precast blocks, and the plurality of precast blocks have different strength characteristics.
また、本発明は、トンネル支保構造の構築方法であって、トンネル支保構造は、トンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて掘削坑内に設けられトンネル周方向に延在する複数の鋼製支保部と、複数の鋼製支保部の間に設けられるコンクリート構造体と、コンクリート構造体にトンネル周方向に隣接して設けられコンクリート構造体と比較して圧縮変形が容易である圧縮変形容易部と、を備え、圧縮変形容易部は、強度特性が異なる複数のプレキャストブロックを有しており、構築方法は、鋼製支保部を、設置済みの鋼製支保部からトンネル軸方向に所定の間隔を空けて設置する鋼製支保部設置工程と、トンネル軸方向に隣り合う鋼製支保部どうしの間にコンクリート構造体を設けると共に圧縮変形容易部をコンクリート構造体にトンネル周方向に隣接して設けるコンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程と、を備える。 Further, the present invention is a method for constructing a tunnel support structure, wherein the tunnel support structure is provided in a drilling pit at predetermined intervals in the tunnel axial direction and extends in the tunnel circumferential direction. A concrete structure provided between a plurality of steel support portions, and a compression-deformable portion that is provided adjacent to the concrete structure in the tunnel circumferential direction and is easier to compress and deform than the concrete structure. The easily compressible and deformable part has a plurality of precast blocks having different strength characteristics, and the construction method is to leave the steel support part at a predetermined distance in the tunnel axial direction from the installed steel support part. A concrete structure is provided between the steel support part installation process to be installed and the steel support parts adjacent to each other in the tunnel axial direction, and a compression deformable part is provided adjacent to the concrete structure in the tunnel circumferential direction. It is equipped with a body / compression deformation easy part installation process.
本発明によれば、トンネル支保構造を効率よく構築することができる。 According to the present invention, the tunnel support structure can be efficiently constructed.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル支保構造100及びその構築方法について説明する。
Hereinafter, the
図1及び図2に示すように、トンネル支保構造100は、地山の掘削により形成された掘削坑1内に構築される。トンネル支保構造100により、掘削坑1の内壁面が支持され、トンネルTが安定する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
以下において、トンネルTの中心軸に沿う方向を「トンネル軸方向」と称し、トンネルTの中心軸周りの方向を「トンネル周方向」と称し、トンネルTの中心軸を中心とする放射方向を「トンネル径方向」と称する。 In the following, the direction along the central axis of the tunnel T is referred to as "tunnel axis direction", the direction around the central axis of tunnel T is referred to as "tunnel circumferential direction", and the radial direction centered on the central axis of tunnel T is referred to as "tunnel axial direction". It is called "tunnel radial direction".
トンネル支保構造100は、主に鋼材料によって形成される鋼製支保部10と、主にコンクリート材料によって形成されるコンクリート支保部20と、を備えている。鋼製支保部10は、トンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて掘削坑1内に複数設けられる。コンクリート支保部20は、鋼製支保部10どうしの間に設けられる。
The
鋼製支保部10は、トンネル周方向に延在する鋼製部材11と、鋼製部材11にトンネル周方向に隣接する圧縮変形容易部12と、を備えている。鋼製部材11は、例えばH形鋼である。圧縮変形容易部12は、鋼製部材11と比較してトンネル周方向への圧縮変形が容易なプレキャストブロックである。鋼製部材11は、トンネル周方向に互いに間隔を空けて複数設けられており、圧縮変形容易部12は、トンネル周方向に隣り合う鋼製部材11どうしの間に設けられている。
The
コンクリート支保部20は、トンネル軸方向に隣り合う鋼製部材11の間に設けられるコンクリート構造体21と、コンクリート構造体21にトンネル周方向に隣接して設けられる圧縮変形容易部22と、を備えている。
The
コンクリート構造体21は、トンネルTの内壁面にコンクリート材料を吹付けることによって形成される吹付けコンクリートであり、トンネル周方向に互いに間隔を空けて複数設けられている。コンクリート材料は、例えば、水中不分離性コンクリートや高流動コンクリートである。モルタルをコンクリート材料として用いてもよい。
The
圧縮変形容易部22は、コンクリート構造体21と比較してトンネル周方向への圧縮変形が容易なプレキャストブロック23を複数有している。圧縮変形容易部22は、トンネル周方向に隣り合うコンクリート構造体21どうしの間に設けられている。
The easily compressively deformed
図1及び図2に示す例では、鋼製部材11、圧縮変形容易部12、コンクリート構造体21及び圧縮変形容易部22は、掘削坑1の内壁面に接するように掘削坑1内に設けられているが、掘削坑1の内壁面に接していなくてもよい。例えば、掘削坑1の内壁面の全体にコンクリート材料を吹付けてコンクリート層を形成し、当該コンクリート層の内周面に接するように鋼製部材11、圧縮変形容易部12及び圧縮変形容易部22を設けると共に当該コンクリート層の内周面にコンクリート材料を吹付けてコンクリート構造体21を形成してもよい。
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the
圧縮変形容易部12,22は、所定の圧縮応力を受けたときに鋼製部材11及びコンクリート構造体21と比較して大きく圧縮変形し変形収束後には所定の剛性を発揮する。つまり、鋼製支保部10及びコンクリート支保部20は、圧縮変形容易部12,22の圧縮変形が収束するまでは容易に変形する一方で圧縮変形容易部12,22の圧縮変形が収束した後では所定の剛性を発揮する強度特性を有している。
The easily compressive and
図3(a)を参照して、コンクリート支保部20の強度特性について説明する。なお、鋼製支保部10の強度特性は、コンクリート支保部20の強度特性と略同じであるため、ここではその詳細を省略する。
The strength characteristics of the
図3(a)は、コンクリート支保部20の強度特性の一例を示す図である。横軸はひずみεを表し、縦軸は応力σを表している。つまり、図3(a)に示される強度特性は、応力−ひずみ特性である。図3(a)では、コンクリート構造体21の応力−ひずみ特性の一例を併記している。
FIG. 3A is a diagram showing an example of the strength characteristics of the
図3(a)において、ε1は0(零)よりも大きく、ε2はε1よりも大きく、ε3はε2よりも大きく、ε4はε3よりも大きい(0<ε1<ε2<ε3<ε4)。また、σ1は0(零)よりも大きく、σ2はσ1よりも大きく、σ3はσ2よりも大きい(0<σ1<σ2<σ3)。σ3は、コンクリート構造体21の耐力に相当する。
In FIG. 3 (a), ε1 is greater than 0 (zero), ε2 is greater than ε1, ε3 is greater than ε2, and ε4 is greater than ε3 (0 <ε1 <ε2 <ε3 <ε4). Further, σ1 is larger than 0 (zero), σ2 is larger than σ1, and σ3 is larger than σ2 (0 <σ1 <σ2 <σ3). σ3 corresponds to the yield strength of the
図3(a)に示すように、ε1未満の範囲では、コンクリート支保部20における応力σはひずみεの増加に伴ってσ1まで増加する。これは、コンクリート支保部20のコンクリート構造体21と圧縮変形容易部22との両方が所定の剛性を発揮している状態である。
As shown in FIG. 3A, in the range of less than ε1, the stress σ in the
ε1以上ε2以下の範囲では、コンクリート支保部20における応力σは、ひずみεが増加してもσ1である。これは、コンクリート構造体21は所定の剛性を発揮するものの、圧縮変形容易部22は剛性をほとんど発揮せず、トンネル周方向に容易に圧縮変形している状態である。コンクリート支保部20がε2だけひずんだ状態は、圧縮変形容易部22の圧縮変形が収束した状態に相当する。
In the range of ε1 or more and ε2 or less, the stress σ in the
ε2を超えε4以下の範囲では、コンクリート支保部20における応力σはひずみεの増加に伴ってσ1からσ3まで増加する。これは、圧縮変形容易部22の圧縮変形が収束しておりコンクリート構造体21と圧縮変形容易部22との両方が所定の剛性を発揮している状態である。
In the range of more than ε2 and less than ε4, the stress σ in the
ε2を超えε4以下の範囲での剛性は、ε1未満の範囲での剛性と一致していなくてもよく、ε1以上ε2以下の範囲での剛性よりも高ければよい。なお、剛性は、応力−ひずみ特性線図における傾きに相当する。 The rigidity in the range of more than ε2 and ε4 or less does not have to match the rigidity in the range of less than ε1, and may be higher than the rigidity in the range of ε1 or more and ε2 or less. The rigidity corresponds to the slope in the stress-strain characteristic diagram.
ε4を超える範囲では、コンクリート支保部20における応力σはσ3を超える。この場合には、コンクリート構造体21に耐力以上の応力σが作用するため、コンクリート構造体21は支保機能を発揮することができない。つまり、コンクリート支保部20は、ひずみεがε4を超えないように設計される。
In the range exceeding ε4, the stress σ in the
このように、コンクリート支保部20の強度特性は、ε1未満の範囲で所定の剛性を発揮する第1剛性域R1と、剛性をほとんど発揮せず容易に変形可能な変形容易域Dと、ε2を超える範囲で所定の剛性を発揮する第2剛性域R2と、を有している。そのため、コンクリート支保部20は、地山の変形(掘削坑1の内壁面の変位)をある程度許容した後、所定の剛性を発揮する。
As described above, the strength characteristics of the
コンクリート支保部20が地山の変形をある程度許容した後に所定の剛性を発揮する利点について、図3(a)を参照して説明する。図3(a)には、地山の地圧特性の一例が示されている。図3(a)に示す地圧特性は、高土被りトンネルが構築される地山や膨張性地山において確認される。図3(a)に示すように、地山の地圧は、地山の変形(ひずみ)に伴っていなされる(低下する)傾向を有する。
The advantage that the
ε3未満の範囲では、地山の地圧特性における地圧がコンクリート支保部20の強度特性における応力σよりも大きい。そのため、コンクリート支保部20は、地山の地圧を受けてトンネル周方向に圧縮変形するようにひずむ。コンクリート支保部20のひずみに伴って、地山が変形し地圧が低下する。
In the range of less than ε3, the earth pressure in the earth pressure characteristic of the ground is larger than the stress σ in the strength characteristic of the
コンクリート支保部20のひずみεがε3に達すると、地山の地圧とコンクリート支保部20における応力σとが釣り合う(地山の地圧特性曲線とコンクリート支保部20の強度特性曲線とが交差する)。そのため、地山及びコンクリート支保部20の変形は収束し、トンネルTは安定する。
When the strain ε of the
仮に、コンクリート支保部がコンクリート構造体21のみで形成されている場合、すなわちコンクリート支保部が圧縮変形容易部22を備えていない場合には、コンクリート支保部の強度特性は、コンクリート構造体21の強度特性と一致する。地山が図3(a)に示す地圧特性を有するときには、σ3以下の範囲で地山の地圧とコンクリート構造体21の応力σとが釣り合わない。そのため、地山の変形を収束させることができず、トンネルTを安定させることができない。地山の変形を収束させてトンネルTを安定させるためには、コンクリート構造体21をトンネル径方向に二重、又は三重以上に重ね、地山の地圧を分散させる必要がある。その結果、コンクリート構造体21の施工回数が増加し、トンネル支保構造の構築に手間がかかると共にトンネル支保構造の構築コストが増加する。
If the concrete support portion is formed only of the
本実施形態のように圧縮変形容易部22を備えるコンクリート支保部20を用いて掘削坑1の内壁面を支持する場合には、地山の変形がある程度許容される。地山の変形に伴って地山の圧力が低下するため、σ3以下の範囲で地山の地圧とコンクリート構造体21の応力σとが釣り合う。したがって、コンクリート構造体21を重ねることなく地山の変形を収束させてトンネルTを安定させることができる。これにより、コンクリート構造体21の施工回数を減らすことができ、トンネル支保構造100の構築にかかる手間及びトンネル支保構造100の構築コストを削減することができる。
When the inner wall surface of the
このように、トンネル支保構造100では、コンクリート支保部20が地山の変形をある程度許容した後に所定の剛性を発揮することにより、トンネル支保構造100の構築にかかる手間及びトンネル支保構造100の構築コストを削減することができる。
As described above, in the
コンクリート支保部20の強度特性は、地山の地圧特性に合わせて圧縮変形容易部22の強度特性を調節することにより設定されることが好ましい。
The strength characteristics of the
例えば、地山が図3(b)に示す地圧特性を有する場合において、コンクリート支保部20が実線で示される強度特性を有するときには、σ3以下の範囲で地山の地圧とコンクリート構造体21の応力σとが釣り合わない。そのため、地山の変形を収束させることができず、トンネルTの安定性が低下するおそれがある。トンネルTを安定させるために、コンクリート支保部20が実線で示す強度特性の変形容易域D1よりも広い変形容易域D2を有する強度特性(一点鎖線で示す強度特性)を有するように圧縮変形容易部22の強度特性を調節するすることが好ましい。
For example, when the ground has the ground pressure characteristics shown in FIG. 3 (b) and the
また、地山が図3(c)に示す地圧特性を有する場合において、コンクリート支保部20が実線で示される強度特性を有するときには、地山の地圧とコンクリート支保部20における応力σとは、変形容易域Dにおいて釣り合う。この場合には、掘削坑1の内壁面を必要以上に変位させることになり、掘削坑1の余掘りを大きくする必要がある。その結果、トンネルTの構築コストが増大する。トンネルTの構築コストを減少させるために、コンクリート支保部20が実線で示す強度特性の変形容易域D1よりも狭い変形容易域D3を有する強度特性(一点鎖線で示す強度特性)を有するように圧縮変形容易部22の強度特性を調節することが好ましい。
Further, when the ground has the ground pressure characteristics shown in FIG. 3C and the
しかしながら、地山の地圧特性を事前に把握することは難しく、地山を掘削しながら地山の地圧特性を把握するのが通常である。また、地山の地圧特性は、トンネル軸方向における位置によっても異なる。地山を掘削して地山の地圧特性を把握した後で圧縮変形容易部22の強度特性を決定しプレキャストブロック23を製造していたのでは、トンネル支保構造100を効率よく構築することができない。
However, it is difficult to grasp the earth pressure characteristics of the ground in advance, and it is usual to grasp the earth pressure characteristics of the ground while excavating the ground. In addition, the earth pressure characteristics of the ground also differ depending on the position in the tunnel axial direction. If the
本実施形態では、複数のプレキャストブロック23は、強度特性が異なっている。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、プレキャストブロック23の組み合わせに応じて変化する。したがって、地山の地圧特性を把握する前に予めプレキャストブロック23を製造しておき、トンネル支保構造100の構築時に把握した地山の地圧特性に応じてプレキャストブロック23を用いて圧縮変形容易部22の強度特性を調節することができる。これにより、トンネル支保構造100を効率よく構築することができる。
In the present embodiment, the plurality of precast blocks 23 have different strength characteristics. Therefore, the strength characteristics of the easily compressive and
プレキャストブロック23の構造及び強度特性を、図4を参照して説明する。図4(a)は、所定の方向(紙面上下方向)における圧縮強度が他の方向(紙面左右方向及び紙面前後方向)よりも高いプレキャストブロック23の模式図である。
The structure and strength characteristics of the
図4に示すように、プレキャストブロック23は、樹脂23aに繊維23bを配合して強度を向上させた略立方体形状の部材である。樹脂23aは、例えば硬質ウレタン樹脂であり、繊維23bは、例えばガラス繊維である。
As shown in FIG. 4, the
繊維23bは、その向きが紙面上下方向に偏るように樹脂23aに配合されており、繊維23bによって、紙面上下方向におけるプレキャストブロック23の圧縮強度が紙面左右方向及び紙面前後方向よりも高められている。図4(a)では、説明の便宜上、繊維23bを紙面上下方向に平行に描いているが、繊維23bの全体のうちの半数を越える繊維23bが紙面上下方向に対して45度以内の範囲で傾いていればよい。換言すれば、繊維23bの一部は、紙面左右又は前後方向に沿うように樹脂23aに配合されていてもよい。
The
以下において、繊維23bの向きが偏っている方向(図4(a)に示す例において紙面上下方向)を「高強度方向」と称し、高強度方向と直交する方向(図4(a)に示す例において紙面左右及び上下方向)を「低強度方向」と称する。
In the following, the direction in which the directions of the
図4(b)は、プレキャストブロック23の強度特性の一例を示す図である。横軸はひずみεを表し、縦軸は応力σを表している。つまり、図4(b)に示される強度特性は、応力−歪み特性である。図4(b)において、実線は、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときの強度特性であり、破線は、プレキャストブロック23を低強度方向に圧縮したときの強度特性である。
FIG. 4B is a diagram showing an example of the strength characteristics of the
図4(b)において、ε5は0(零)よりも大きく、ε6はε5よりも大きく、ε7はε6よりも大きく、ε8はε7よりも大きい(0<ε5<ε6<ε7<ε8)。 In FIG. 4 (b), ε5 is greater than 0 (zero), ε6 is greater than ε5, ε7 is greater than ε6, and ε8 is greater than ε7 (0 <ε5 <ε6 <ε7 <ε8).
図4(b)に実線で示すように、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときには、ε5未満の範囲ではプレキャストブロック23における応力σはひずみεの増加に伴って増加する。つまり、プレキャストブロック23は、所定の剛性を発揮する。ε5以上ε6未満の範囲では、プレキャストブロック23における応力σはひずみεが増加しても略一定であるか僅かに減少する。ε6以上ε8未満の範囲では、プレキャストブロック23における応力σはひずみεの増加に伴って減少する。ε8以上の範囲では、プレキャストブロック23における応力σは、ひずみεが増加しても略一定であり、かつε5以上ε6未満の範囲での応力σよりも小さい。
As shown by the solid line in FIG. 4B, when the
また、図4(b)に破線で示すように、プレキャストブロック23を低強度方向に圧縮したときには、プレキャストブロック23における応力σは、ひずみεの増加に伴って増加するものの、ε7未満の範囲では、プレキャストブロック23における応力σは、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときの応力σよりも低い。つまり、プレキャストブロック23は、低強度方向に圧縮したときには、高強度方向に圧縮したときよりも容易に変形する。
Further, as shown by a broken line in FIG. 4 (b), when the
このように、プレキャストブロック23は、圧縮方向によって強度が異なる異方性を有している。
As described above, the
図4(b)には、複数のプレキャストブロック23を結合したときの強度特性を一点鎖線で示している。ここでは、複数のプレキャストブロック23は、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23と低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23とが同数となるように結合されているものとする。 FIG. 4B shows the strength characteristics when a plurality of precast blocks 23 are connected by a alternate long and short dash line. Here, the plurality of precast blocks 23 have the same number of precast blocks 23 directed so that the high strength directions coincide with each other with respect to the compression direction and the precast blocks 23 directed so as to coincide with the low strength directions. It is assumed that it is connected to.
図4(b)に一点鎖線で示すように、複数のプレキャストブロック23を結合したときの強度特性は、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときの強度特性と低強度方向に圧縮したときの強度特性との中間の特性となる。図示を省略するが、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23の数を増やし低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23を減らした場合には、強度特性は、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときの強度特性に近づく。つまり、複数のプレキャストブロック23を結合したときの強度特性は、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23と低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23との比率によって定まる。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4B, the strength characteristics when a plurality of precast blocks 23 are combined are the strength characteristics when the precast blocks 23 are compressed in the high strength direction and the strength characteristics when the precast blocks 23 are compressed in the low strength direction. The characteristics are intermediate with the strength characteristics. Although not shown, when the number of precast blocks 23 directed so that the high-strength direction coincides with the compression direction is increased and the number of precast blocks 23 directed so as to coincide with the low-strength direction decreases, The strength characteristics approach the strength characteristics when the
図1に示すように、圧縮変形容易部22は、異方性を有する複数のプレキャストブロック23を有している。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23と低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23との比率に応じて変化する。
As shown in FIG. 1, the compressively
圧縮変形容易部22の強度特性の変化により、コンクリート支保部20の強度特性が変化する。例えば、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23の数を減らし低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23を増やした場合には、コンクリート支保部20の強度特性における変形容易域Dが拡大する(図3(b)参照)。また、圧縮方向に対して高強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23の数を増やし低強度方向が一致するように向けられたプレキャストブロック23を減らした場合には、コンクリート支保部20の強度特性における変形容易域Dが狭まる(図3(c)参照)。
The strength characteristic of the
このように、コンクリート支保部20の強度特性は、プレキャストブロック23の向きの組み合わせに応じて変化する。したがって、地山の地圧特性を把握する前に予め製造されたプレキャストブロック23を用いて圧縮変形容易部22の強度特性をトンネル支保構造100の構築時に調節することができ、トンネル支保構造100を効率よく構築することができる。
As described above, the strength characteristics of the
また、プレキャストブロック23の強度特性は、樹脂23aに対する繊維23bの比率を変えることによっても変化する。図4(c)は、繊維23bの比率を変えたときのプレキャストブロック23の強度特性を示す図である。
The strength characteristics of the
図4(c)において、実線V1及び破線H1は、図4(b)に実線及び破線で示す強度特性である。実線V2及び破線H2は、実線V1及び破線H1で示す強度特性を有するプレキャストブロック23よりも繊維23bの比率を高めたプレキャストブロック23の強度特性である。実線V1,V2は、プレキャストブロック23を高強度方向に圧縮したときの強度特性であり、破線H1,H2は、プレキャストブロック23を低強度方向に圧縮したときの強度特性である。
In FIG. 4 (c), the solid line V1 and the broken line H1 are the strength characteristics shown by the solid line and the broken line in FIG. 4 (b). The solid line V2 and the broken line H2 are the strength characteristics of the
図4(c)に示すように、プレキャストブロック23の強度特性は、繊維23bの比率によっても異なっている。そのため、圧縮変形容易部22の一のプレキャストブロック23における繊維23bの比率を他のプレキャストブロック23における繊維23bの比率と異ならせることにより、圧縮変形容易部22の強度特性をより細かく調節することができる。したがって、地山の地圧特性に合わせてコンクリート支保部20の強度特性をより適切に設定することができる。
As shown in FIG. 4C, the strength characteristics of the
図1及び図2(b)に示すように、圧縮変形容易部22は、コンクリート構造体21をトンネル周方向に間に挟んで複数設けられている。複数の圧縮変形容易部22のうちの一の圧縮変形容易部22と、当該一の圧縮変形容易部22からトンネル周方向に間隔を空けて位置する他の圧縮変形容易部22と、において、複数のプレキャストブロック23の向きの組み合わせを異ならせることが可能である。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性をトンネル周方向の位置に応じて設定することができる。例えば、トンネルTの底面近傍における圧縮変形容易部22の強度特性の変形容易域DをトンネルTの天面近傍における圧縮変形容易部22に対して広くすることができる。したがって、トンネルTの安定性を向上させることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2 (b), a plurality of compressively
図1に示すように、圧縮変形容易部22は、鋼製支保部10をトンネル軸方向に間に挟んで複数設けられている。複数の圧縮変形容易部22のうちの一の圧縮変形容易部22と、当該一の圧縮変形容易部22からトンネル軸方向に間隔を空けて位置する他の圧縮変形容易部22と、において、複数のプレキャストブロック23の組み合わせを異ならせることが可能である。そのため、トンネル軸方向における位置によって異なる地圧特性に合わせてコンクリート支保部20の強度特性を設定することができる。したがって、トンネルTの安定性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, a plurality of compression deformation
鋼製支保部10は、コンクリート支保部20と同様に、圧縮変形容易部12を備えている。そのため、鋼製支保部10は、コンクリート支保部20と同様に、地山の変形をある程度許容した後に所定の剛性を発揮する。したがって、鋼製部材11をトンネル径方向に重ねることなく地山の変形を収束させてトンネルTを安定させることができる。これにより、鋼製部材11の施工回数を減らすことができ、トンネル支保構造100の構築にかかる手間及びトンネル支保構造100の構築コストを削減することができる。
Similar to the
鋼製支保部10における圧縮変形容易部12は、圧縮変形容易部22に用いられるプレキャストブロック23と同一のプレキャストブロックであってもよいし、プレキャストブロック23は異なるプレキャストブロックであってもよい。また、圧縮変形容易部12は、1つのプレキャストブロックで形成されていてもよいし、複数のプレキャストブロックで形成されていてもよい。
The easily compressive and
次に、トンネル支保構造100の構築方法について説明する。ここでは、プレキャストブロック23が、予め、繊維23bの割合が異なる種類毎に複数製造されているものとする。
Next, a method of constructing the
トンネル支保構造100の構築方法は、鋼製支保部10を、設置済みの鋼製支保部10からトンネル軸方向に所定の間隔を空けて設置する鋼製支保部設置工程と、トンネル軸方向に隣り合う鋼製支保部10どうしの間にコンクリート構造体21を設けると共に圧縮変形容易部22をコンクリート構造体21にトンネル周方向に隣接して設けるコンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程と、を備えている。
The method of constructing the
鋼製支保部設置工程は、地山を掘削して掘削坑1を所定の長さ(例えば、1〜3m)延長した後に行われる。鋼製支保部設置工程では、掘削坑1の切羽(図示省略)近傍において、掘削坑1の内壁面に沿うように鋼製部材11及び圧縮変形容易部12を設置する。このとき、新たに設置する鋼製部材11及び圧縮変形容易部12を、設置済みの鋼製部材11及び圧縮変形容易部12からトンネル軸方向に所定の間隔離して設置する。また、圧縮変形容易部12の強度特性を、地山の掘削により把握される地圧特性に応じて調整する。
The steel support section installation step is performed after excavating the ground and extending the
コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程は、鋼製部材設置工程後に行なわれる。 The step of installing the concrete structure / easily deformable part is performed after the step of installing the steel member.
コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程では、まず、トンネル軸方向に隣り合う圧縮変形容易部12どうしの間に圧縮変形容易部22を設置する。具体的には、予め製造された複数のプレキャストブロック23から圧縮変形容易部22に用いるプレキャストブロック23を選定し、トンネル軸方向に隣り合う圧縮変形容易部12どうしの間に設置する。このとき、プレキャストブロック23の各々の向きを調整し、圧縮変形容易部22の強度特性を調整する。選定されるプレキャストブロック23は、繊維23bの割合が同じであってもよいし異なっていてもよい。
In the step of installing the concrete structure / easily compressive and deformable portion, first, the easily compressive and
次に、トンネル軸方向に隣り合う鋼製部材11どうしの間にコンクリート材料を吹付け、コンクリート構造体21を設置する。これにより、圧縮変形容易部22がコンクリート構造体21にトンネル周方向に隣接する。なお、コンクリート構造体設置工程において、コンクリート材料を吹付ける前に、プレキャストブロック23にはコンクリート材料が吹付けられないようにシートなどで養生をしておくことが好ましい。
Next, the concrete material is sprayed between the
掘削坑1を所定の長さ(例えば、1〜3m)延長する毎に、鋼製部材設置工程及びコンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程を行なうことにより、トンネルTの全長に渡ってトンネル支保構造100が構築される。図示を省略するが、鋼製支保部10及びコンクリート支保部20の内側に覆工コンクリートを形成してもよい。
Every time the
なお、コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程では、トンネル軸方向に隣り合う鋼製部材11どうしの間にコンクリート材料を吹付けた後に、トンネル軸方向に隣り合う圧縮変形容易部12どうしの間に圧縮変形容易部22を設置してもよい。この場合、圧縮変形容易部22を設置するためのスペースを空けてコンクリート材料を吹付けてもよいし、コンクリート材料を吹付けた後にコンクリート材料の一部を切り出して圧縮変形容易部22を設置するためのスペースを形成してもよい。
In the step of installing the concrete structure / easily compressive and deformable part, after spraying the concrete material between the
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are exhibited.
トンネル支保構造100では、圧縮変形容易部22は、複数のプレキャストブロック23を有しており、複数のプレキャストブロック23は、強度特性が異なっている。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、プレキャストブロック23の組み合わせに応じて変化する。したがって、地山の地圧特性を把握する前に予め製造されたプレキャストブロック23を用いて圧縮変形容易部22の強度特性をトンネル支保構造100の構築時に調節することができ、トンネル支保構造100を効率よく構築することができる。
In the
また、複数のプレキャストブロック23は、圧縮方向によって強度が異なる異方性を有している。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性をプレキャストブロック23の向きの組み合わせに応じてより細かく調節することができる。したがって、地山の地圧特性に合わせてコンクリート支保部20の強度特性をより適切に設定することができる。
Further, the plurality of precast blocks 23 have anisotropy in which the strength differs depending on the compression direction. Therefore, the strength characteristics of the easily compressive and
また、複数のプレキャストブロック23は、樹脂23aと、向きが所定の方向に偏るように樹脂23aに配合され所定の方向における圧縮強度を他の方向における圧縮強度よりも高める繊維23bと、を含む。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、繊維23bの向きが偏っている方向が圧縮方向に対して一致するように向けられたプレキャストブロック23と、繊維23bの向きが偏っている方向とは別の方向が圧縮方向に対して一致するように向けられたプレキャストブロック23と、の比率に応じて変化する。したがって、圧縮変形容易部22の強度特性をトンネル支保構造100の構築時に調節することができ、トンネル支保構造100を効率よく構築することができる。
Further, the plurality of precast blocks 23 include a
また、圧縮変形容易部22における一のプレキャストブロック23は、樹脂23aに対する繊維23bの比率が他のプレキャストブロック23と異なっている。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性をより細かく調節することができる。したがって、地山の地圧特性に合わせてコンクリート支保部20の強度特性をより適切に設定することができる。
Further, one
また、圧縮変形容易部22は、コンクリート構造体21をトンネル周方向に間に挟んで複数設けられており、複数の圧縮変形容易部22のうちの一の圧縮変形容易部22は、複数のプレキャストブロック23の向きの組み合わせが、当該一の圧縮変形容易部22からトンネル周方向に間隔を空けて位置する他の圧縮変形容易部22と異なっている。そのため、コンクリート支保部20には、異なる強度特性を有する複数の圧縮変形容易部22がトンネル周方向に互いに間隔を空けて設けられる。トンネル周方向における位置に合わせて圧縮変形容易部22の強度特性を設定することにより、トンネルTの安定性を向上させることができる。
Further, a plurality of compressively
また、圧縮変形容易部22は、鋼製支保部10をトンネル軸方向に間に挟んで複数設けられており、複数の圧縮変形容易部22のうちの一の圧縮変形容易部22は、複数のプレキャストブロック23の向きの組み合わせが、当該一の圧縮変形容易部22からトンネル軸方向に間隔を空けて位置する他の圧縮変形容易部22と異なっている。そのため、トンネル支保構造100には、異なる強度特性を有する複数の圧縮変形容易部12が鋼製支保部10を間に挟んでトンネル軸方向に並べて設けられる。トンネル軸方向における位置に合わせて圧縮変形容易部22の強度特性を設定することにより、トンネルTの安定性を向上させることができる。
Further, a plurality of easily compressive and
また、トンネル支保構造100は、鋼製部材11にトンネル周方向に隣接して設けられ、鋼製部材11と比較してトンネル周方向への圧縮変形が容易である圧縮変形容易部12を更に備えている。そのため、鋼製支保部10は、コンクリート支保部20と同様に、地山の変形をある程度許容した後に所定の剛性を発揮する。したがって、鋼製部材11をトンネル径方向に重ねることなく地山の変形を収束させてトンネルTを安定させることができる。これにより、鋼製部材11の施工回数を減らすことができ、トンネル支保構造100の構築にかかる手間及びトンネル支保構造100の構築コストを削減することができる。
Further, the
トンネル支保構造100の構築方法では、強度特性が異なる複数のプレキャストブロック23をトンネル軸方向に隣り合う鋼製支保部10どうしの間に設けて圧縮変形容易部22を形成するコンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程を備える。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、プレキャストブロック23の組み合わせに応じて変化する。したがって、地山の地圧特性を把握する前に予め製造されたプレキャストブロック23を用いて圧縮変形容易部22の強度特性をトンネル支保構造100の構築時に調節することができ、トンネル支保構造100を効率よく構築することができる。
In the method of constructing the
また、コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程において、複数のプレキャストブロック23の向きを調整して圧縮変形容易部22の強度特性を調節する。そのため、圧縮変形容易部22の強度特性は、圧縮変形容易部22の設置時に決定される。したがって、地山の掘削によって把握される地圧特性に合わせてコンクリート支保部20の強度特性を設定することができ、トンネルTの安定性をより向上させることができる。
Further, in the step of installing the concrete structure / easy compression / deformation part, the orientations of the plurality of precast blocks 23 are adjusted to adjust the strength characteristics of the easy compression /
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent.
トンネル支保構造100では、圧縮変形容易部22における複数のプレキャストブロック23は、トンネル軸方向に並べられているが、本発明はこの形態に限られない。図5(a)は、本発明における実施形態の変形例に係るトンネル支保構造101を示す断面図である。図5(a)に示すように、コンクリート支保部20における圧縮変形容易部22は、圧縮方向によって強度特性が異なるプレキャストブロック23をトンネル周方向に並べて形成されていてもよい。同様に、鋼製支保部10における圧縮変形容易部12は、圧縮方向によって強度特性が異なるプレキャストブロック23をトンネル周方向に並べて形成されていてもよい。
In the
トンネル支保構造100では、複数のコンクリート構造体21がトンネル周方向に間隔を空けて設けられており圧縮変形容易部22がトンネル周方向に隣り合うコンクリート構造体21どうしの間に設けられているが、本発明はこの形態に限られない。図5(b)は、本発明における実施形態の別の変形例に係るトンネル支保構造102を示す断面図である。図5(b)に示すように、コンクリート支保部20は、コンクリート構造体21を1つ備えており、圧縮変形容易部22はコンクリート構造体21と掘削坑1の底面1aとの間に設けられていてもよい。図示を省略するが、鋼製支保部10は、鋼製部材11を1つ備えており、圧縮変形容易部12は鋼製部材11と掘削坑1の底面1aとの間に設けられていてもよい。
In the
トンネル支保構造100では、鋼製支保部10は、鋼製部材11と圧縮変形容易部12とを備えているが、鋼製支保部10は、圧縮変形容易部12を備えていなくてもよい。つまり、鋼製支保部10は、鋼製部材11のみで形成されていてもよい。
In the
複数のプレキャストブロック23は、圧縮方向によって強度が異なる異方性を有しているが、異方性を有しておらず強度特性が異なるだけであってもよい。すなわち、強度が異なるプレキャストブロック23を予め製造しておき、コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程において、圧縮変形容易部22に用いるプレキャストブロック23を選定し、圧縮変形容易部22の強度特性を調整してもよい。
The plurality of precast blocks 23 have anisotropy in which the strength differs depending on the compression direction, but the precast blocks 23 may not have anisotropy and only have different strength characteristics. That is, precast blocks 23 having different strengths are manufactured in advance, and in the concrete structure / compression deformation easy section installation step, the
100,101,102・・・トンネル支保構造
1・・・掘削坑
10・・・鋼製支保部
11・・・鋼製部材
12・・・圧縮変形容易部(鋼製支保圧縮変形容易部)
21・・・コンクリート構造体
22・・・圧縮変形容易部
23・・・プレキャストブロック
23a・・・樹脂
23b・・・繊維
T・・・トンネル
100, 101, 102 ...
21 ...
Claims (6)
トンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて掘削坑内に設けられ、トンネル周方向に延在する複数の鋼製支保部と、
前記複数の鋼製支保部の間に設けられるコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体に前記トンネル周方向に隣接して設けられ、前記コンクリート構造体と比較して前記トンネル周方向への圧縮変形が容易である圧縮変形容易部と、を備え、
前記圧縮変形容易部は、複数のプレキャストブロックを有しており、
前記複数のプレキャストブロックは、強度特性が異なる、
トンネル支保構造。 It is a tunnel support structure
A plurality of steel support parts provided in the excavation pit at predetermined intervals in the tunnel axial direction and extending in the tunnel circumferential direction, and
A concrete structure provided between the plurality of steel supports and
The concrete structure is provided adjacent to the tunnel circumferential direction, and is provided with an easily compressive and deformable portion that is easily compressively deformed in the tunnel circumferential direction as compared with the concrete structure.
The easily compressive and deformable portion has a plurality of precast blocks, and has a plurality of precast blocks.
The plurality of precast blocks have different strength characteristics.
Tunnel support structure.
請求項1に記載のトンネル支保構造。 The plurality of precast blocks have anisotropy in which the strength differs depending on the compression direction.
The tunnel support structure according to claim 1.
請求項1に記載のトンネル支保構造。 The plurality of precast blocks include a resin and fibers blended in the resin so that the orientation is biased in a predetermined direction.
The tunnel support structure according to claim 1.
前記トンネル周方向に延在する鋼製部材と、
前記鋼製部材に前記トンネル周方向に隣接して設けられ、前記鋼製部材と比較して前記トンネル周方向への圧縮変形が容易である鋼製支保圧縮変形容易部と、を備える
請求項1から3のいずれか1項に記載のトンネル支保構造。 The steel support section
The steel member extending in the circumferential direction of the tunnel and
Claim 1 is provided with a steel support compressive deformation easy portion which is provided adjacent to the steel member in the tunnel circumferential direction and is easier to compress and deform in the tunnel circumferential direction as compared with the steel member. The tunnel support structure according to any one of 3 to 3.
前記トンネル支保構造は、トンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて掘削坑内に設けられトンネル周方向に延在する複数の鋼製支保部と、前記複数の鋼製支保部の間に設けられるコンクリート構造体と、前記コンクリート構造体に前記トンネル周方向に隣接して設けられ前記コンクリート構造体と比較して圧縮変形が容易である圧縮変形容易部と、を備え、前記圧縮変形容易部は、強度特性が異なる複数のプレキャストブロックを有しており、
前記構築方法は、
前記鋼製支保部を、設置済みの前記鋼製支保部から前記トンネル軸方向に前記所定の間隔を空けて設置する鋼製支保部設置工程と、
前記トンネル軸方向に隣り合う前記鋼製支保部どうしの間に前記コンクリート構造体を設けると共に前記複数のプレキャストブロックを前記トンネル軸方向に隣り合う前記鋼製支保部どうしの間に設けて前記圧縮変形容易部を形成するコンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程と、を備える、
トンネル支保構造の構築方法。 It is a method of constructing a tunnel support structure.
The tunnel support structure is provided between a plurality of steel support portions provided in the excavation pit at predetermined intervals in the tunnel axial direction and extending in the tunnel circumferential direction, and concrete provided between the plurality of steel support portions. The structure is provided adjacent to the concrete structure in the circumferential direction of the tunnel and is easily compressively deformed as compared with the concrete structure. The easily compressively deformed portion has strength. It has multiple precast blocks with different characteristics and has multiple precast blocks.
The construction method is
A steel support section installation process in which the steel support section is installed at a predetermined interval in the tunnel axial direction from the already installed steel support section.
The concrete structure is provided between the steel support portions adjacent to each other in the tunnel axial direction, and the plurality of precast blocks are provided between the steel support portions adjacent to each other in the tunnel axial direction to compress and deform the concrete structure. It is equipped with a concrete structure that forms an easy part and an installation process of an easy part that is easily compressed and deformed.
How to build a tunnel support structure.
前記コンクリート構造体・圧縮変形容易部設置工程において、前記複数のプレキャストブロックの向きを調節して前記トンネル周方向における前記圧縮変形容易部の強度特性を調節する、
請求項5に記載のトンネル支保構造の構築方法。 The plurality of precast blocks have anisotropy in which the strength differs depending on the compression direction.
In the step of installing the concrete structure / easily compressive and deformable portion, the orientation of the plurality of precast blocks is adjusted to adjust the strength characteristics of the easily compressive and deformable portion in the circumferential direction of the tunnel.
The method for constructing a tunnel support structure according to claim 5.
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