JP2913524B2 - 分割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法 - Google Patents

分割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法

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JP2913524B2
JP2913524B2 JP3350525A JP35052591A JP2913524B2 JP 2913524 B2 JP2913524 B2 JP 2913524B2 JP 3350525 A JP3350525 A JP 3350525A JP 35052591 A JP35052591 A JP 35052591A JP 2913524 B2 JP2913524 B2 JP 2913524B2
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稔 中村
敏美 伊野
康夫 佐藤
清 宮
隆夫 松本
義文 藤井
彰夫 西村
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三菱重工業株式会社
大成建設株式会社
新日本製鐵株式会社
東急建設株式会社
株式会社大林組
株式会社竹中土木
株式会社鴻池組
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内部空間が複数段に分割
された縦楕円形シールドトンネルの施工方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】上下二段式の自動車道路トンネル等は、
図16に示すように、縦楕円形のトンネル二次覆工aの
内部空間を、中床版bにより上下に分割して構築され
る。このような分割型のトンネルの場合、周辺の土水圧
による軸力Aと、自動車荷重による曲げ力Bが作用す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記のような分
割型のトンネルを構築する場合、トンネル二次覆工aと
中床版bの構築が同時に行われていた。従って、前述の
軸力と曲げ力の両方に対して安全な構造とするために
は、トンネル二次覆工aと中床版bの断面が大きく堅牢
なものとなり、トンネルの内部空間を有効に利用できな
かった。また、限られた空間での作業であるため、施工
性に問題があった。しかも、トンネルの断面形状を保持
するためには、少なくとも1セグメントリングの組立て
毎に、上記の施工を行う必要があるため不経済であっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するためになされたもので、施工中にトンネ
ルの内部空間を有効に利用でき、しかも施工が容易で経
済的な分割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法を提
供することを目的とする。即ち本発明は、内部空間が複
数段に分割された縦楕円形シールドトンネルの施工方法
において、シールドマシンを掘進させながら、テールプ
レートの内側に縦楕円形状にセグメントを組み立て、前
記セグメントの内面に両端を連結して、トンネルの横断
面に沿ってほぼ水平に複数の軸力受け桁を配置し、前記
セグメントと軸力受け桁との連結部は、この連結部付近
のセグメントに発生する曲げモーメントを減少できる構
造とした後、セグメントの内周面にコンクリートを打設
してトンネルの二次覆工を施工する工程と、セグメント
の内面に両端を連結して、前記軸力受け桁間に複数の鉛
直荷重受け桁を配置する工程とを行い、この鉛直荷重受
け桁の上部に中床版を設置することを特徴とした、分割
型縦楕円形シールドトンネルの施工方法である。また、
上記の鉛直荷重受け桁と中床版を用いる代わりに、トン
ネル二次覆工の施工後に、軸力受け桁の上部にコンクリ
ートを打設して中床版を構築することを特徴とした、分
割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法である。
【0005】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。なお、以下
の説明は、トンネルの内部空間を上下二段に分割した場
合であるが、三段以上に分割する場合も同じ様に施工す
ることができる。
【0006】<イ>セグメントの組立て 先ず、図2に示すように、シールドマシンを掘進させな
がら、テールプレートの内側に縦楕円形状にセグメント
1を組み立てる。このセグメント1の組立ては、通常の
シールドトンネル工法によって行う。
【0007】<ロ−1>軸力受け桁の架設 軸力受け桁2は、H鋼、コンクリート梁等の比較的小型
の部材を用いる。そして、この軸力受け桁2を、図2に
示すように、セグメント1の内面間に両端を連結して、
ほぼ水平方向に架設する。軸力受け桁2の両端とセグメ
ント1との連結構造は後述する。軸力受け桁2の配置
は、図3に示すように、トンネルの横断面に沿って、所
定の間隔をおいて複数配置する。
【0008】<ロ−2>軸力受け桁の連結構造 軸力受け桁2の両端とセグメント1との連結構造は、こ
の連結部付近のセグメント1に発生する曲げモーメント
を減少できるよう構成する。図5、6には、軸力受け桁
2を、水平方向にスライド可能に構成した場合である。
即ち、予めセグメント1の内面にブラケット11を突設
し、このブラケット11には長穴12を開設する。ブラ
ケット11の上面には、軸力受け桁2の端部を載置し、
ボルト8によって長穴12内にスライド自在に設置す
る。そして、軸力受け桁2の端部とセグメント1の内面
間に、エポキシ樹脂等によって形成したブロック状の緩
衝部材81を配置する。従って、緩衝部材81の伸縮に
よって、軸力受け桁2の軸力を吸収することができる。
次に、図7、8において、軸力の分散型の連結構造を説
明する。即ち、セグメント1の内面に、コンクリートピ
ース等の荷重分散ブロック9を取り付ける構造である。
この荷重分散ブロック9は、セグメント1との接触面
を、軸力受け桁2の端面よりも面積を拡大して形成す
る。また、荷重分散ブロック9には、トンネルの軸心部
に向けてH鋼等の連結部材91を突設する。そして、こ
の連結部材91に、軸力受け桁2をボルト等で連結して
合成構造を構成する。
【0009】<ハ>二次覆工の構築 セグメント1の内側に型枠を組み立てて、セグメント1
と型枠間にコンクリートを打設し、トンネルの二次覆工
3を構築する(図1)。
【0010】<ニ−1>鉛直荷重受け桁の架設 二次覆工3の構築後、あるいは構築前に、鉛直荷重受け
桁4の架設を行う。鉛直荷重受け桁4は、I型鋼等の比
較的小型の部材を用いる。この鉛直荷重受け桁4は、セ
グメント1の内面に両端を連結して、図3に示すよう
に、軸力受け桁2の間に複数配置する。このとき、鉛直
荷重受け桁4の上面は、軸力受け桁2の上面より高い位
置になるよう設置し、かつ各鉛直荷重受け桁4の上面が
ほぼ水平面上に位置するよう配置する。また、鉛直荷重
受け桁4に関しては、トラックの後輪荷重に対して設計
を行うが、この場合、鉛直荷重受け桁4間のピッチは、
トラックの前後のタイヤ間距離以内であればよいので、
この範囲内での部材数を減らすことができ、経済的であ
る。
【0011】<ニ−2>鉛直荷重受け桁の連結構造 鉛直荷重受け桁4の両端とセグメント1との連結構造
は、図9に示すように、図5における緩衝部材81の無
い構造とする。即ち、ボルト8と長穴12を採用するこ
とによって、鉛直荷重受け桁4に軸力が作用しないよう
にする。また、荷重分散ブロック9を用いる場合は、例
えば図10、11に示すような取付金具92を用いる。
この取付金具92は、鉛直荷重受け桁4の下板と連結部
材91の上板を、鉛直荷重受け桁4の軸方向の移動を許
容して連結するものである。そのため、鉛直荷重受け桁
4に軸力が作用しないよう構成することができる。
【0012】<ホ>中床板の設置 図3に示すように、鉛直荷重受け桁4の設置後、鉛直荷
重受け桁4の上面に中床版5を設置する。中床版5に
は、プレキャストコンクリート版等を用いる。そして最
後に、図1に示すように、道路トンネル等に対応させて
トンネルの内装6を施し、施工を完了する。
【0013】
【作用】前述のように、従来は、トンネル外殻と中床版
の構築を同時に行っていた。そのため、軸力と曲げ力の
両方に対抗できる堅牢な大断面の構造にならざるをえな
かった。そこで本発明は、トンネル外殻と中床部の構築
を別工程で行い、軸力と曲げ力を別の部材で分担して受
けるよう構成したものである。
【0014】<イ>軸力受け桁による作用 軸力受け桁2は、図2に示すように、トンネルの内部空
間を横断して架設されている。そのため、トンネルの中
央部に作用する土水圧に対抗することができる。そし
て、図1に示すように、軸力受け桁2によって軸力を受
けた状態で、二次覆工3の施工を行うことができる。
【0015】<ロ>鉛直荷重受け桁及び中床版による作
用 鉛直荷重受け桁4及び中床版5を設置することによっ
て、自動車荷重による曲げ力に対抗することができる。
以上のように、土水圧等による軸力を軸力受け桁2によ
って、自動車荷重等による曲げ力を鉛直荷重受け桁4に
よって、それぞれ別途に分担して対抗することができ
る。
【0016】<ハ>連結構造による作用 図12に示すように、セグメント1に軸力受け桁2を架
設すると、大きな曲げモーメントが軸力受け桁2との連
結部付近に発生する。しかし、上記のような緩衝部材8
1を用いることによって、緩衝部材81の伸縮によっ
て、軸力受け桁2の軸力を吸収することができる。ま
た、荷重分散ブロック9を用いた場合は、セグメント1
との接触面が拡大されるため、軸力受け桁2がセグメン
ト1を点ではなく面で支持することができる。従って、
曲げモーメントの突出値を緩和することができ、セグメ
ント1の部材厚を大きくした場合と同様の効果が得られ
るわけである。以上のような軸力の吸収、分散作用によ
って、セグメント1に発生する曲げモーメントを、図1
3に示すような範囲に減少させることができる。また、
軸力受け桁2が無い場合は、図14に示すように、セグ
メント1のスプリング部(軸力受け桁2との連結部付
近)の曲げモーメントは負である。よって、軸力受け桁
2を制御することにより、スプリング部の曲げモーメン
トを、図15に示すように、ほとんどゼロにすることも
可能である。
【0017】
【実施例2】その他の態様として、図4に示すような合
成桁を用いる場合も考えられる。これは、セグメント1
の内面に軸力受け桁2を上記と同じ様に配置し、二次覆
工3の構築後に、軸力受け桁2の上面にコンクリート7
を打設し、合成構造とした上で軸力と曲げ力に対抗させ
るものである。この場合、作用荷重による中立軸がコン
クリート7中にあれば、最初に設置した軸力受け桁2に
作用する曲げによる応力は引っ張り応力となり、合力と
しては安全側(軸力による応力は圧縮応力なので)とな
る。従って、仮設時に短期許容応力を用いて設計して
も、合成部材として長期許容応力に耐える構造となる。
【0018】
【本発明の効果】本発明は以上説明したようになるの
で、次のような効果を期待することができる。 <イ>軸力受け桁をセグメントの組立てと同時に架設す
ることによって、トンネル断面形状を保持することがで
きる。
【0019】<ロ>本発明は、軸力と曲げ力を別の部材
で分担して受けることができる。そのため、中床部は比
較的小型で部材厚が小さくて済み、トンネルの内部区間
を有効に利用することができる。
【0020】<ハ>また、使用する桁部材が比較的小型
で軽量であるため、施工が行い易く施工能率の向上を図
れるとともに、資材コストの削減を図ることができる。
【0021】<ニ>鉛直荷重受け桁間のピッチは、トラ
ックの前後のタイヤ間距離以内であればよいので、この
範囲内での部材数を減らすことができ、経済的である。
【0022】<ホ>緩衝部材を用いることによって、緩
衝部材の伸縮によって、軸力受け桁の軸力を吸収するこ
とができる。そのため、連結部付近のセグメントに発生
する曲げモーメントをゼロ近くまで減少させることがで
きる。従って、セグメント全体は、比較的小さな曲げモ
ーメントに対して断面を設計すればよく、断面を軽減で
き、経済的となる。
【0023】<ヘ>また、荷重分散ブロックを用いた場
合は、セグメントとの接触面が拡大されるため、連結部
付近のセグメントに発生する曲げモーメントを減少さ
せ、全体のセグメントの断面を軽減でき、経済的とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 トンネルの完成状態の説明図
【図2】 軸力受け桁の架設状態の説明図
【図3】 中床版部の断面説明図
【図4】 中床版部の断面説明図
【図5】 軸力受け桁とセグメントの連結部の説明図
【図6】 軸力受け桁とセグメントの連結部の説明図
【図7】 軸力受け桁とセグメントの連結部の説明図
【図8】 軸力受け桁とセグメントの連結部の説明図
【図9】 鉛直荷重受け桁とセグメントの連結部の説明
【図10】 鉛直荷重受け桁とセグメントの連結部の説
明図
【図11】 鉛直荷重受け桁とセグメントの連結部の説
明図
【図12】 作用を示す説明図
【図13】 作用を示す説明図
【図14】 作用を示す説明図
【図15】 作用を示す説明図
【図16】 従来技術の説明図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000219875 東急建設株式会社 東京都渋谷区渋谷1丁目16番14号 (73)特許権者 000006655 新日本製鐵株式会社 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 (73)特許権者 000006208 三菱重工業株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 (72)発明者 宮 清 東京都千代田区神田司町二丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 西村 彰夫 東京都千代田区神田駿河台二丁目3番11 号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 伊野 敏美 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 藤井 義文 東京都中央区銀座八丁目21番1号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 佐藤 康夫 東京都渋谷区渋谷一丁目16番14号 東急 建設株式会社内 (72)発明者 中村 稔 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新日本製鐡株式会社内 (72)発明者 松本 隆夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番 1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/00 E21D 11/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部空間が複数段に分割された縦楕円形
    シールドトンネルの施工方法において、 シールドマシンを掘進させながら、テールプレートの内
    側に縦楕円形状にセグメントを組み立て、 前記セグメントの内面に両端を連結して、トンネルの横
    断面に沿ってほぼ水平に複数の軸力受け桁を配置し、 前記セグメントと軸力受け桁との連結部は、この連結部
    付近のセグメントに発生する曲げモーメントを減少でき
    る構造とした後、 セグメントの内周面にコンクリートを打設してトンネル
    の二次覆工を施工する工程と、 セグメントの内面に両端を連結して、前記軸力受け桁間
    に複数の鉛直荷重受け桁を配置する工程とを行い、 この鉛直荷重受け桁の上部に中床版を設置することを特
    徴とした、 分割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法。
  2. 【請求項2】 内部空間が複数段に分割された縦楕円形
    シールドトンネルの施工方法において、 シールドマシンを掘進させながら、テールプレートの内
    側に縦楕円形状にセグメントを組み立て、 前記セグメントの内面に両端を連結して、トンネルの横
    断面に沿ってほぼ水平に複数の軸力受け桁を配置し、 前記セグメントと軸力受け桁との連結部は、この連結部
    付近のセグメントに発生する曲げモーメントを減少でき
    る構造とし、 セグメントの内周面にコンクリートを打設してトンネル
    の二次覆工を施工した後、 前記軸力受け桁の上部にコンクリートを打設して中床版
    を構築することを特徴とした、 分割型縦楕円形シールドトンネルの施工方法。
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