JP3691924B2

JP3691924B2 - トンネルライナの施工方法

Info

Publication number: JP3691924B2
Application number: JP00894897A
Authority: JP
Inventors: 悟山田
Original assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Current assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JPH10205291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート製の複数の円弧状セグメントを１リングの円筒状に組立ててなるトンネルライナをトンネル内面に内張りするトンネルライナの施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円形断面のトンネルをシールド工法等により前進掘削しながら、その断面の内面を被覆するために、プレキャストコンクリート製の複数の円弧状セグメントからなるトンネルライナを円筒状に組立ててライニングし、内径が数ｍ程度のトンネルを構築することが行われている。このようなトンネルライナのセグメントは、例えば、遠心成形によって、寸法精度が高く強度が大きい、優れたプレキャスト製品として製造することができ、本出願人等によって供給されている。このような遠心成形品では、セグメントの周端面には、正確な寸法の凹凸条からなる蟻溝も形成されている。
【０００３】
このようなトンネルライナを円筒状に組立てる時は、複数の円弧状セグメントを円筒状に組立ててゆき、最後にトンネル長手方向にテーパ端面を有するキーセグメントをトンネル長手方向から差し込んで、テーパによりセグメント全体を締め上げて円筒状のトンネルライナを組立てる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような高強度コンクリートセグメントを組合わせてキーセグメントで締め上げる時、隣接コンクリートセグメント同士の当接面に生ずる局部応力により、セグメントに欠けやクラックが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決したトンネルライナの施工方法を開発し、これを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために、次の技術手段を講じたことを特徴とするトンネルライナの施工方法である。
【０００７】
すなわち、本発明は、複数枚の円弧状セグメントからなる１リングのトンネルライナをトンネル内面に施工するに当たり、各セグメントの周縁の隅角部近傍にコンクリート面を部分的に凹ませて面の高さを低くする加工を施し、かつ面取りを施すと共に、隣接セグメントとの当接面に厚さ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの弾塑性材を介装することを特徴とするトンネルライナの施工方法である。
【０００８】
この方法において、前記円弧状セグメントが遠心成形品であると好適である。
【０００９】
コンクリート面を部分的に凹ませて面の高さを低くした部分は、いわゆる「ぬすみ」である。また面取りとは隅角部の稜線を斜面あるいは丸みを有する形状の面とすること、又はその形状を言う。ぬすみや面取りの施工は、コンクリート型枠にそのような形状を付与しておくこともできるが、製品コンクリートを削整、修正、研削することによって、実情に適した形状を形成することもできる。この場合に、砥石を用いてコンクリート面の研磨仕上及び隅角部の面取り仕上を行うと作業が能率的になり好ましい。コンクリートは外形形状を精密な型枠を用いて製造しても、それだけでは、コンクリート同士が接触する当接面の局部的な応力集中を防止することは必ずしも容易ではない。特にコンクリート同士が接触する隅角部では、応力集中によるクラックの発生や破損が生じやすい。このような応力集中は、寸法精度が低く、低強度のコンクリートでは、局部的な当接部がつぶれて応力集中が緩和されるのに対し、高強度で精密な寸法のコンクリートでは、わずかな捩れや歪に起因して、当接部に大きな圧縮力が生じた時、コンクリートが局部破損することなく却って、コンクリート内に引張力を生じ、クラックを生ずる問題がある。
【００１０】
なお、前記弾塑性材としては、天然ゴム、合成ゴム、合成樹脂、アスファルト瀝青材、皮革及び不織布からなる群から選ばれた単独材又は２以上の組合材を用いるとよい。
【００１１】
合成ゴムとしてはポリブタジェン、ブタジェンスチレンゴム、ブタジェンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、イソブチレンイソプレンゴム（ブチルゴム）、ウレタンゴムなどがあり、合成樹脂としては、塩化ビニル、ポリプロピレン、発泡ウレタンなどを用いることができる。
【００１２】
弾塑性材の厚さは、０．３ｍｍ未満では薄過ぎて目的を達成することが困難になることと、取扱上困難性が伴うので、厚さ０．３ｍｍ以上とする。一方、厚さが１．５ｍｍを越えると、強い圧縮によっても十分に薄くなるように変形しないので、コンクリート間に隙間が生じ好ましくない。従って、１．５ｍｍを上限とした。上記観点から、さらに好ましくは０．７ｍｍ〜１．２ｍｍとするのが最適である。
【００１３】
また、前記弾塑性材は、各セグメントのトンネル長手方向に沿う端面の両端部近傍にのみ、部分的に介装すれば、加圧面積が小さくなるので押圧により容易に薄膜化し、隣接コンクリート同士の接触を容易に得ることができ、効果的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図８に２リング分のトンネルライナの展開図を、図９にトンネルライナの正面図を示した。図９（ａ）は図８の掘進方向１１０の後方から見た図８のトンネルライナ１０２を示し、図９（ｂ）は図８の掘進方向（矢印１１０）の後方から見た図８のトンネルライナ１０１を示している。図８において、矢印１１０はトンネルの掘削進行方向を示すもので、トンネルライナ１０１が施工された後、掘削進行し、次のトンネルライナ１０２を施工する。トンネルライナ１０１、１０２は、円周を複数分割した円弧板状のセグメント１Ａ、１Ｂを据えつけ、最後に、テーパを有するキーセグメント１Ｃをトンネルの掘削切羽側から挿入し、テーパによってセグメント１Ａ、１Ｂ、１Ｃ相互間にフープ圧縮力を与えて締め上げ円形のトンネルライナを形成する。キーセグメントの位置は、図８、図９に示すように、トンネルの鉛直中心線から交互に左右に同じ角度θだけ偏っている。
【００１５】
図１は本発明方法の実施に用いるコンクリートセグメント１の一例を示したものである。このコンクリートセグメント１は、円周を複数に分割したものの１枚で、円弧平板状をなしている。このセグメント１は遠心成形品で、外面６が型枠に接触して強固に締め固められ、内面７が自由面となっている。
【００１６】
キーセグメント１Ｃでは、図２に示すように、トンネル長手方向に沿う端面２、３には凸条（凸ほぞ）１１が精密に形成されており、それぞれ隣接セグメント１Ｂの端面に形成された凹条１２と係止する。
【００１７】
セグメント１Ａ、１Ｂではトンネル長手方向に沿う端面２、３には、一方の面に凸条（凸ほぞ）１１が設けられ、他方の面はキーセグメント１Ｃに接する面を除き、凸条（凸ほぞ）１１に当接するフラットな形状となっている。
【００１８】
なお、トンネル横断方向に沿う端面４、５にはそれぞれ凸条８とこれに係合する凹条が形成されている。
【００１９】
トンネルライナの施工時には、このコンクリートセグメント１を円筒状に組立ててゆき、最後に、端面にテーパを有するキーセグメント１Ｃ（図８、図９参照）をトンネル長手方向から差し込んで、テーパによりセグメント全体を締め上げて円筒状の１リングのトンネルライナを組立てる。この時、各セグメントには、キーセグメントのテーパによりフープ圧縮力が作用し、各セグメントのトンネル長手方向に沿う端面２、３には大きな圧縮力が作用する。コンクリート面の接触が一様でない時にはこの圧縮力によって、当接面に局部的に集中応力が発生する。強度の低いコンクリートでは、コンクリートの凸部が部分的に圧壊し、順次広い面積で接触するようになるが、高強度のコンクリートでは、局部集中応力により、その部分が圧縮破壊せず、この圧縮力に起因する引張力が発生しコンクリートにクラックが生ずる原因となる。
【００２０】
そこで本発明では、セグメントのトンネル長手方向に沿う端面２、３にぬすみ及び面取りを施すと共に、隣接セグメントとの当接端面に弾塑性材の薄い部材２１を介装することとした。図２は周方向に隣接するキーセグメント１Ｃと隣接セグメント１Ｂとの当接部を示す断面の部分拡大図である。隣接するコンクリートセグメント１Ｃ、１Ｂのトンネル長手方向に沿う端面２、３は、凸条１１と凹条１２とがかみ合って組み合わされている。パッキン溝１３中には、図示省略したリングパッキングが装入されている。
【００２１】
キーセグメント１Ｃ以外のセグメント１Ａ、１Ｂは、図１に示すように、セグメントのトンネル長手方向に沿う端面２、３に弾塑性材２１として５０ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ１ｍｍのブチルゴムの薄板を貼着した。隣接コンクリートセグメント１Ａ、１Ｂの当接部では、特にその両端部すなわち、セグメントのトンネル長手方向に沿う端面の前端部と後端部において強く当たることが多く、セグメントの隅角部近傍に局部応力が発生し、コンクリートに欠けやクラックが生ずる場合が多い。従って、図１に示すように、この部分に弾塑性材２１、例えば、ブチルゴムの薄板状片を介装しておく。弾塑性材２１は、急激な変位に対しては大きく抵抗するが、荷重速度の遅い荷重に対してはほとんど抵抗なくほぼ完全につぶれ変形する。従って、周方向に隣接するセグメントとの間の接触圧力は最終的に広いコンクリート面積で均等的に負担するようになり、局部的なクラックの発生は全くなくなる。
【００２２】
【実施例】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２３】
図１に示す内半径５ｍの実施例セグメントのＸ部、Ｚ部の拡大斜視図をそれぞれ図３、図６に示した。
【００２４】
図３はセグメント１Ａ又は１Ｂの凸ほぞ８，１１の隅角部のぬすみ３１及び面取り３２を示している。図４は図３のＰ−Ｐ矢視断面図、図５は図３のＱ−Ｑ矢視断面図である。ぬすみ３１は凸ほぞ８の台形の外面より２〜５ｍｍ小さくなるように形成されており、ぬすみ３１の表面の縦横寸法は、ほぼ５０ｍｍ×５０ｍｍである。また面取り３２は稜線を滑らかなアール形状に形成したものである。この実施例では、ぬすみ３１及び面取り３２は、成形されたコンクリート外面をグラインダーで研削仕上加工することによって施されている。
【００２５】
図６は図３と左右対称の関係にあり、凸ほぞ１１の隅角部のぬすみ３１及び面取り３２は図３で説明したものと同様である。なお図６の隣接セグメントとの当接凸ほぞ１１の表面には、セグメント組み立て前に、図１に示すように、隅角部近傍に弾塑性材２１として厚さ１ｍｍのブチルゴムシートを貼着した。
【００２６】
図７はキーセグメント１Ｃの斜視図である。このキーセグメント１Ｃも凸ほぞ８の隅角部近傍にぬすみ３１及び面取り３２を施す。その寸法等は図３、図６で説明したものと同様である。なおキーセグメント１Ｃでは、隣接セグメントとの当接端面の内、テーパの縮小端部近傍の面に、ぬすみ３３を設ける。このぬすみ３３の寸法は実施例では、テーパ面に沿う寸法が約３０ｍｍ、ぬすみの面高さの低下量は２〜５ｍｍとした。
【００２７】
遠心成形された高強度のコンクリートセグメントを地下トンネルのライニング施工に使用したところ、従来、時々セグメントの隅角部近傍等にクラックが生ずる問題があったが、本発明の加工を施したセグメントの施工では、このような問題は皆無となった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、遠心成形の高強度コンクリートセグメントを用いたトンネルライナの施工において、ライナの締め上げ段階におけるコンクリートに欠けやクラックを生ずることが全くなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に用いるコンクリートセグメントの斜視図である。
【図２】キーセグメントの当接部の部分拡大図である。
【図３】本発明方法の実施に用いるコンクリートセグメントの部分拡大図である。
【図４】図３のＰ−Ｐ矢視断面図である。
【図５】図３のＱ−Ｑ矢視断面図である。
【図６】本発明方法の実施に用いるコンクリートセグメントの斜視図である。
【図７】キーセグメントの斜視図である。
【図８】トンネルライナの展開図である。
【図９】トンネルライナの正面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂセグメント
１Ｃキーセグメント
２、３トンネル長手方向に沿う端面
４、５トンネル横断方向に沿う端面
６外面
７内面
８凸条
１１凸条（凸ほぞ）
１２凹条（凹ほぞ）
１３パッキング溝
２１弾塑性材
３１ぬすみ
３２面取り
３３ぬすみ
１０１、１０２トンネルライナ
１１０掘進方向（矢印）

Claims

複数枚の円弧状セグメントからなる１リングのトンネルライナをトンネル内面に施工するに当たり、各セグメントの周縁の隅角部近傍にコンクリート面を部分的に凹ませて面の高さを低くする加工を施し、かつ面取りを施すと共に、隣接セグメントとの当接面に厚さ０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの弾塑性材を介装することを特徴とするトンネルライナの施工方法。
前記円弧状セグメントが遠心成形品であることを特徴とする請求項１記載のトンネルライナの施工方法。
前記弾塑性材は、天然ゴム、合成ゴム、合成樹脂、プラスチックエラストマー、アスファルト瀝青材、皮革及び不織布からなる群から選ばれた単独材又は２以上の組合材であることを特徴とする請求項１記載のトンネルライナの施工方法。
前記弾塑性材は、各セグメントのトンネル長手方向に沿う端面の両端部近傍に介装することを特徴とする請求項１記載のトンネルライナの施工方法。