JP2799344B2 - 多連形トンネルにおける覆工用筒状壁体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、円が少なくとも３つその一部が重なった
状態でトンネルの軸線方向に直交する方向に連なる形の
多連形の掘削穴の覆工に用いられる覆工用筒状壁体に関
するものである。

「従来の技術」 近年、鉄道用トンネルなどの大断面トンネル構造物を
構築するための大断面シールド工法として、複円形特殊
断面シールド工法と呼ばれるものが行なわれるようにな
った。

この工法は、円筒状のシールド掘削機を２基連結した
構造のシールド掘削機を用いて、円が２つその一部が重
なった状態で連なる形の断面形状に、地山あるいは地盤
を掘削し、この掘削された穴の内面に、RCセグメントを
組み立てて筒状壁体を形成してこの筒状壁体を掘削穴に
沿って複数連結し（一次覆工）、この一次覆工のセグメ
ントの背面、すなわちセグメントと地山との間に、空隙
を埋める注入材を充填した後、一次覆工の内面にコンク
リートを巻き立て（二次覆工）、それらによって地山を
支持して、所定の内空を構成する、というものである。

しかして、このような複円形特殊断面シールド工法に
おける筒状壁体としては、従来、例えば第４図に示すも
のが知られていた。

第４図に示す筒状壁体は、円弧版状のRCセグメント２
を連結して断面Ｃ字状、断面逆Ｃ字状の主壁部1,1を構
築し、これら主壁部1,1の上端部間および下端部間に分
岐部RCセグメント3,3を連結し、上下に位置する分岐部R
Cセグメント3,3間に中柱４を建て込んでなるもので、こ
のようにして構築した眼鏡枠状の壁体を掘削穴の軸方向
に、正面視した状態と背面視した状態とを交互に繰り返
すことにより、掘削穴の内面を覆工するようになってい
る。

上記の筒状壁体を構成するRCセグメント2,分岐部RCセ
グメント3,中柱４は、ボルト・ナットにより連結されて
おり、上記の各部材にはボルト・ナットによる連結部と
してボルト挿通孔5aの形成された継手金具5,5・・・が
埋設されている。

なお、上記分岐部RCセグメント３はコンクリートによ
り外観Ｙ字状に一体成形されており、その具体的構成
は、その端面が中柱４と連結される断面方形の基部3c
と、この基部3cから分岐してそれぞれの端面が主壁部1,
1に連結される断面方形の連結腕部3a,3bとからなる基本
構造となっている。

ここで２つの連結腕部3a,3bのうち、連結腕部3aは連
結腕部3bより長く形成されており、また、連結腕部3a
は、その先端部側がRCセグメント１と同一の曲率半径を
もって円弧版状に延出している。連結腕部3a,3bのう
ち、一方を長く、他方を短く形成するのは、セグメント
2,分岐部セグメント３を筒状壁体の軸方向に千鳥状に配
置するためである。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、近年では、このような２連形の覆工用筒状
壁体からさらに発展して、円が少なくとも３つその一部
が重なった状態でトンネルの軸線方向に直交する方向に
連なる形の多連形の掘削穴の覆工が行われる傾向にあ
る。

このような多連形の掘削穴に用いられる覆工用筒状壁
体では、断面Ｃ字状、断面逆Ｃ字状の主壁部1,1に加
え、これら主壁部1,1の間の上下端にそれぞれ中央断面
の掘削穴を覆うように円弧状に補助壁部を設ける構造と
するのが一般的であり、具体的には、例えば外観Ｙ字状
をした分岐部セグメント３を２つ用いて、これらを組み
合わせ、分岐部セグメント３の連結腕部3a,3bによって
補助壁部を構成する等の手段が考えられる。

しかしながら、この場合、中央断面の円弧部（すなわ
ち補助壁部）は両側断面の存在により、作用軸力が小さ
く曲げが卓越しており、他の部位に比べ重構造となるな
どの問題点がある。このため、多連形の覆工用筒状壁体
においては、円弧部全体が大型（マスコンクリート）化
し、重量も重くなり、現場での作業能率が悪くなるなど
の解決すべき課題が残されている。

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、多連形シールドトンネルにおける
中央断面の円弧部を覆う補助壁部の軽量化を図り得て、
現場での作業能率を向上させることのできる掘削穴の覆
工用筒状壁体を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するために本発明では、円が少なく
とも３つその一部が重なった状態でトンネルの軸線方向
に直交する方向に連なる形の多連形の掘削穴の覆工に用
いられる掘削穴の覆工用筒状壁体であって、複数の円弧
版状のセグメントが組み立てられて軸線方向に沿う開口
を有する筒状をした一対の主壁部と、前記主壁部の上端
部間および下端部間に連結させられかつ少なくとも外観
Ｙ字状をした左右一組の分岐部セグメントを用いて掘削
穴の内面に沿って円弧状に組立てられた補助壁部とを具
備し、かつ、前記補助壁部に、トンネル内面に向けて突
出しかつ補助壁部の長手方向に延在するウエブ部を設け
たことを特徴とするものである。

また同様の目的を達成するために、前記において、左
右一組の分岐部セグメントの間に円弧版状をしたセグメ
ントを組み込むようにしても良く、この場合には、補助
壁部のスパンを大きくすることができるので、好まし
い。

また、前記において、補助壁部のウエブ部にこのウエ
ブ部にプレストレスを導入するためのPC鋼材をウエブ部
を貫通して配設させる構成とすることもできる。

「作用」 本発明においては、補助壁部の内面に形成したウエブ
部により補助壁部の断面の図心軸が移動し、分岐部の負
曲げが小さくなるので、補助壁部の軽量化を図ることが
できる。

また補助壁部を、左右一組の分岐部セグメントと、こ
の分岐部セグメントの間に介在配置される円弧版状セグ
メントの２種類のセグメントにより構成した場合には、
補助壁部のスパンを大きくすることが可能になり、大型
の覆工用筒状壁体を構成することができる。

さらに、トンネル内面に突出するウエブを利用してPC
鋼材の配設が可能になるので、補助壁部の位置にプレス
トレス導入が図れ、中央断面の円弧部の軽量化がより簡
単に達成できることになる。

「実施例」 以下、この発明にかかる多連形トンネルにおける筒状
壁体の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図および第２図は、この覆工用筒状壁体の一実施
例を示すもので、実施例では円が横に３つその一部が重
なった状態で連なる形の３連形の掘削穴の覆工に用いら
れる覆工用筒状壁体が示されている。

この覆工用筒状壁体10は、基本的には、掘削穴の左右
に断面Ｃ字状、断面逆Ｃ字状に構築された主壁部11,11
と、これら主壁部11,11の上端部間および下端部間に連
結させられかつ外観Ｙ字状をした左右の一組の分岐部セ
グメント15A,15Bを用いて掘削穴の内面に沿って円弧状
に組立てられた補助壁部12とを主体として構成されてお
り、またこれら補助壁部12間にはこの筒状壁体10の中央
部を支える中柱16が配設されている。

そして、この実施例では、前記補助壁部12に、トンネ
ル内面に向けて突出しかつ補助壁部の長手方向に延在す
るウエブ部12Aが一体に設けられ、さらにこのウエブ部1
2Aを貫通してPC鋼材13が配設されていることを最大の特
徴としている。

次いで、これら主要部材について具体的に説明する
と、前記主壁部11は、円弧版状の複数の同形のRCセグメ
ント14・・・がそれぞれ、これらの端面14aに設けられ
た継手を介して、ボルト、ナットの締結により軸線方向
に沿う開口を有する筒状をした形態に一体に形成されて
なるものである。

また、前記RCセグメント14の両側面14bには、端面14a
と同様にボルト・ナットによる連結部としてボルト挿通
孔14cの形成された継手が設けられている。なお、RCセ
グメント14を連結するための継手は、図示例のものに限
定されるものではなく、例えばボルト挿通孔の形成され
たコ字型の継手金具をセグメントの側面に埋め込み、こ
の継手金具により構成することも可能である。

前記補助壁部12は、実施例では外観Ｙ字状の分岐部セ
グメント15A,15Bを２つ組み合わせることによって構成
されており、より具体的には、自身の端面が中柱16と連
結される断面方形の基部15aと、この基部15aから分岐し
てそれぞれの端面が主壁部11,11と連結される断面方形
の連結腕部15b,15cとを基本に構成された２種類の分岐
部セグメント15A,15Bを、組み合わせて掘削穴の中央断
面を覆工するようになっている。

なお、実施例では、前記分岐部セグメント15Aの連結
腕部15b,15cのうち、先端部側が中央断面の掘削穴内面
に沿って長く延出した連結腕部15bの内面にウエブ部12A
を構成する断面矩形状の突出部15dが設けられ、また分
岐部セグメント15Bの連結腕部15b,15cのうち短い方の連
結腕部15cの内面にウエブ部12Aを構成する断面矩形状の
突出部15dが設けられた構造となっている。

また、前記ウエブ部12Aを構成する突出部15dは、第２
図に示すように、連結腕部15b,15cの内面中央に位置に
して突出形成されており、その内部にはPC鋼材13を挿入
する挿入孔15eが形成されている。この挿入孔15eは実施
例では、突出部15dの上下左右に４本形成されるととも
に、前記挿入孔15eの開口端にはCP鋼材13を定着するた
めの定着部15gが設けられており、ウエブ部12Aに４本の
PC鋼材13を配設できるように配慮されている。

なお、この分岐部セグメント15A,15Bにおいても、連
結腕部15b,15cの接続面（接続端面及び接続側面）に
は、それぞれボルト・ナットによる連結部としてボルト
挿通孔15fが形成された継手が設けられ、隣接するセグ
メントと連結されるように配慮されていることは勿論で
ある。

前記補助壁部12にプレストレスを導入するPC鋼材13に
は、例えば両端におねじが形成されたPC鋼棒が適用され
るが、この発明ではPC鋼棒に限定されるものではなく、
PCより線なども適用され、設計要求等に応じて選択され
るものである。なおPCより線を用いた場合には、直線だ
けでなく円弧状に配設することができるので、設計要求
に応じたプレストレスを導入できる利点がある。

次に以上のように構成された覆工用筒状壁体の作用に
ついて説明する。

第１図に示すように、この覆工用筒状壁体を構築する
には、例えば、筒状壁体の下方より分岐部セグメント15
A,15Bを配置してこれらを連結することによりトンネル
下部に補助壁部12を築造し、これら分岐部セグメント15
A,15Bの左右にRCセグメント14を周方向に順次ボルト結
合することにより主壁部11,11を構築し、次いで、この
主壁部11,11の上端部間に、２種類の分岐部セグメント1
5A,15Bを配設することによりトンネル上部に補助壁部12
を築造し、主壁部11,11のRCセグメント14とボルト結合
する。

そして、中柱16等を建て込み、分岐部セグメント15A,
15Bの突出部（すなわち補助壁部12のウエブ部12A）にPC
鋼材13を配設してPC鋼材13の両端を締め込むことにより
プレストレスを導入すれば、第１図に示すように筒状壁
体が完成する。

この構築は、筒状壁体の下方から、また分岐部セグメ
ント15A,15Bを配置し、RCセグメント14を連結しつつ主
壁部11,11を組み立てるとともに、この上に分岐部セグ
メント15A,15Bを組付け、中柱16等を建て込んだ後、PC
鋼材13を配設してプレストレスを導入する作業であり、
また、各部材は一定の規格、寸法にプレキャスト成型さ
れているため、その作業性および施工性を向上すること
ができる。

特に、実施例では、２種類の分岐部セグメント15A,15
Bを結合する単純作業により、トンネルの中央断面の円
弧部を構築することができるので、現場での作業性を向
上できる利点がある。

しかして、このようにして構築された筒状壁体におい
ては、２種類の分岐部セグメント15A,15Bによって、補
助壁部12が形成され、かつ補助壁部12の内面に形成した
ウエブ部12Aにより補助壁部12の断面の図心軸が移動
し、分岐部の負曲げが小さくなるので、補助壁部12の軽
量化すなわち分岐部セグメント15A,15Bの軽量化を図る
ことができる。

さらに、トンネル内面に突出するウエブ部を利用して
PC鋼材13の配設が可能になるので、補助壁部12の位置に
プレストレス導入が図れ、中央断面の円弧部の軽量化が
より簡単に達成できることになる。

また、第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、
外観Ｙ字状の分岐部セグメント15の間にこの分岐部セグ
メント15に連結される円弧版状のRCセグメント17を組み
込み、補助壁部12のスパンを大きくしたもので、大型の
覆工用筒状壁体への適用性を向上することができるもの
である。

なお、この場合、前記セグメント17の内面にはウエブ
部12Aを構成する突出部17aが形成されるとともに、この
突出部17aにおける曲げ負担の小さい位置には、下端に
達し開口する切欠部17bが設けられ、この切欠部17bの位
置でカプラー18を介してPC鋼材13を接続できるような構
成となっている。

また、このPC鋼材13はグラウト材にて保護されるとと
もに、切欠部17bの位置には二次覆工がなされて、切欠
部17bに露出するPC鋼材の保護がなされるものである。

なお、この発明は前述した実施例に限定されるもので
はなく、設計要求等に応じて、PC鋼材の位置、数等を適
宜変更することができることは言うまでもなく、また３
連形のものに限らず、多連形シールドトンネルにも適用
できることは勿論である。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、次のような優
れた効果を奏することができる。

（ａ）請求項１記載の多連形トンネルにおける覆工用筒
状壁体は、円が少なくとも３つその一部が重なった状態
でトンネルの軸線方向に直交する方向に連なる形の多連
形の掘削穴の覆工に用いられる掘削穴の覆工用筒状壁体
であって、複数の円弧版状のセグメントが組み立てられ
て軸線方向に沿う開口を有する筒状をした一対の主壁部
と、前記主壁部の上端部間および下端部間に連結させら
れかつ少なくとも外観Ｙ字状をした左右一組の分岐部セ
グメントを用いて掘削穴の内面に沿って円弧状に組立て
られた補助壁部とを具備し、かつ、前記補助壁部に、ト
ンネル内面に向けて突出しかつ補助壁部の長手方向に延
在するウエブ部を設けたことを特徴とするものであるか
ら、補助壁部の内面に形成したウエブ部の作用によって
分岐部にかかるの負曲げを小さくし得て、補助壁部の軽
量化を図ることができ、現場での作業能率を向上させる
ことのできる。

（ｂ）また請求項２記載の覆工用筒状壁体においては、
左右一組の分岐部セグメントの間に円弧版状をしたセグ
メントを組み込むようにしたので、補助壁部のスパンを
大きくし得て、大型の覆工用筒状壁体への適用性を向上
させることができる利点がある。

（ｃ）さらに請求項３記載の覆工用筒状壁体では、補助
壁部のウエブ部にこのウエブ部にプレストレスを導入す
るためのPC鋼材をウエブ部を貫通して配設したことを特
徴とするものであるから、プレストレスの導入によっ
て、中央断面の円弧部の軽量化がより簡単に達成できる
といった効果がある。

（ｄ）また前記により、この発明によれば、多連形シー
ルドトンネルの発展に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は覆工用筒状壁体の正面図、第２図は第１図鎖線
II−II線に沿う矢視断面図、第３図はこの発明の他の実
施例を示す要部の断面図、第４図は従来技術を説明する
ために示した覆工用筒状壁体の正面図である。 10……覆工用筒状壁体、11……主壁部、12……補助壁
部、12A……ウエブ部、13……PC鋼材、14……RCセグメ
ント、15A,15B……分岐部セグメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/04 E21D 11/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円が少なくとも３つその一部が重なった状
   態でトンネルの軸線方向に直交する方向に連なる形の多
   連形の掘削穴の覆工に用いられる覆工用筒状壁体であっ
   て、複数の円弧版状のセグメントが組み立てられて軸線
   方向に沿う開口を有する筒状をした一対の主壁部と、前
   記主壁部の上端部間および下端部間に連結させられかつ
   少なくとも外観Ｙ字状をした左右一組の分岐部セグメン
   トを用いて掘削穴の内面に沿って円弧状に組立てられた
   補助壁部とを具備し、かつ、前記補助壁部には、トンネ
   ル内面に向けて突出しかつ補助壁部の長手方向に延在す
   るウエブ部が設けられていることを特徴とする多連形ト
   ンネルにおける覆工用筒状壁体。
2. 【請求項２】請求項１記載の多連形トンネルにおける覆
   工用筒状壁体において、左右一組の分岐部セグメントの
   間に円弧版状をしたセグメントを組み込んだことを特徴
   とする多連形トンネルにおける覆工用筒状壁体。
3. 【請求項３】請求項１もしくは２記載の多連形トンネル
   における覆工用筒状壁体において、補助壁部のウエブ部
   にはこのウエブ部にプレストレスを導入するためのPC鋼
   材がウエブ部を貫通して配設されていることを特徴とす
   る多連形トンネルにおける覆工用筒状壁体。