JP3881210B2 - トンネル床版構築方法およびトンネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル床版構築方法およびトンネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド機で地盤を掘削してトンネルを構築する場合には、掘削孔内部にセグメントを設置して一次覆工とした後、一次覆工の内部にＨ鋼等で作業用床組を仮設し、ずり出しや資材の運搬に使用していた。この場合、トンネル全線の掘削終了後に仮設の作業用床組を撤去し、その後、新たに本設用の路盤を形成するため工期が長くなる。工期を短縮する方法として、プレキャスト部材で構築した本設用の路盤を作業用床組として使用する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トンネル内に先行して設置されたセグメントの位置に多少のずれがある場合、プレキャスト部材で路盤を構築する際、固定治具の設置位置の調整が困難となったり、セグメントに複雑な加工が必要となる場合がある。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、経済性あるいは施工性に優れ、工期を短縮できるトンネル床版構築方法およびトンネルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、トンネル下半部に設置されたセグメントに、受け部が設けられた支持部材を設置する工程と、プレキャスト部材の床版を、前記受け部を介して設置する工程とを具備することを特徴とするトンネル床版構築方法である。
【０００６】
支持部材とは、例えば、トンネル下半部のセグメントの形状に沿った、円弧形のＨ鋼等であり、固定手段を用いてセグメントに固定される。支持部材の設置位置は、測量により求めた基準点を基準として決定される。基準点は、例えば、トンネル最下点とする。また、支持部材には、受け部として、水平部と鉛直部とで形成されるブラケットが設けられる。
【０００７】
第１の発明では、トンネル下半部のセグメントに、受け部が固定された支持部材を設置し、受け部を介してプレキャスト部材の床版を設置する。支持部材は、受け部を介して床版の荷重を支持する。
【０００８】
第２の発明は、トンネル下半部に設置されたセグメントに、仮設受け部を設置する工程と、プレキャスト部材の床版を、前記仮設受け部を介して設置する工程と、前記セグメントに設けられた固定手段と、本設受け部に設けられた孔とを用い、前記本設受け部を前記セグメントに固定する工程と、前記仮設受け部を撤去し、前記本設受け部で前記床版を支持する工程とを具備することを特徴とするトンネル床版構築方法である。
【０００９】
仮設および本設の受け部には、それぞれの用途に適した形状・材質のブラケットを使用する。仮設受け部は、セグメントのボルトボックスを使用して設置され、本設受け部を設置する前にプレキャスト部材の床版を仮に支持する。本設受け部設置用のセグメントには、インサートが設けられ、例えば鉄筋等が埋め込まれる。本設受け部は、水平部と鉛直部、およびセグメントの形状に沿った円弧部から形成され、円弧部には、周方向に長い形状の孔が設けられる。本設受け部設置用のセグメントに埋め込まれた鉄筋等を本設受け部の孔に挿入し、孔の長さを利用して本設受け部の設置位置を調整する。
【００１０】
第２の発明では、トンネル下半部に設置されたセグメントに、仮設受け部を固定した後、仮設受け部を介してプレキャスト部材の床版を設置する。そして、本設受け部設置用セグメントに設けられた固定手段と、本設受け部に設けられた孔とを用い、本設受け部をセグメントに固定した後、仮設受け部を撤去する。
【００１１】
第３の発明は、トンネル下半部に設置されたセグメントの固定手段の位置に合わせて受け部に孔を設け、前記受け部を前記セグメントに固定する工程と、プレキャスト部材の床版を前記受け部を介して設置する工程と、を具備し、前記固定手段が、前記セグメントに設けられたインサートと、前記インサートに埋め込まれたボルトであり、前記孔に前記ボルトを挿入してナットで締め付けることを特徴とするトンネル床版構築方法である。
【００１２】
受け部設置用のセグメントには、インサートが設けられ、ボルト等が埋め込まれる。受け部とは、水平部と鉛直部、およびセグメントの形状に沿った円弧部から形成されるブラケットである。受け部設置用のセグメントを設置した後、ボルト等の位置に合わせて受け部の円弧部に孔を設けることにより、受け部の設置位置を調整する。
【００１３】
第３の発明では、トンネル下半部に設置されたセグメントの固定手段の位置に合わせて受け部に孔を設け、受け部をセグメントに固定する。そして、プレキャスト部材用の床版を、受け部を介して設置する。
【００１４】
第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかのトンネル床版構築方法を用いて床版が構築されたトンネルである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、トンネル３の軸方向の断面図、図２は、トンネル３のＡ−Ａ方向の断面図（作業台車１３は図示せず）、図３、図４は円弧形H鋼１７が設置されたトンネル３の断面図を示す。
【００１６】
図１に示すように、地山１をシールド機５で掘削し、トンネル３を形成する。シールド機５は後方にセグメント供給装置７を有する。セグメント供給装置７は、掘削したトンネル３の孔壁にセグメント１５を設置する。セグメント供給装置７の後方には、マシン台車９、後続台車１１、作業台車１３等が続く。
【００１７】
図２に示すように、トンネル３のＡ−Ａの位置では、一次覆工１６が円筒形に形成される。一次覆工１６は、複数のセグメント１５で構成される。一次覆工１６の、下半部のセグメント１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの内側には、円弧形Ｈ鋼１７が設置される。
【００１８】
円弧形Ｈ鋼１７は、セグメント１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに沿った円弧形状の連続部材である。円弧形Ｈ鋼１７は、例えば、図３に示すように、同等の長さを有する４つの円弧形H鋼１７−１ａ、１７−２ａ、１７−３ａ、１７−４ａで構成される。または、図４に示すように、同等の長さを有する５つの円弧形Ｈ鋼１７−１ｂ、１７−２ｂ、１７−３ｂ、１７−４ｂ、１７−５ｂで構成される。
【００１９】
円弧形Ｈ鋼１７には、両端に受け部としてブラケット１９が固定され、中央部付近に２つの基礎部２５が形成される。ブラケット１９は、鋼製等の材質で、水平部１８と鉛直部２０とで構成される。
【００２０】
円弧形Ｈ鋼１７を設置するには、図３、図４に示すように、セグメント１５ｂの設置時にトンネル３の最下部１８にあたる個所につけておいたマークを基準として、円弧形Ｈ鋼１７の設置位置を決定する。即ち、図３のように、円弧形Ｈ鋼１７が４つの部材で構成される場合は、最下部１８のマークの両側に、円弧形Ｈ鋼１７−１ａ、１７−２ａを配置し、さらに、その外側に円弧形Ｈ鋼１７−３ａ、１７−４ａを配置する。
【００２１】
また、図４のように、円弧形Ｈ鋼１７が５つの部材で構成される場合は、最下部１８のマークが円弧形Ｈ鋼１７−１ｂの中央部と一致するように円弧形Ｈ鋼１７−１ｂを配置し、その外側に円弧形Ｈ鋼１７−２ｂ、１７−３ｂを、さらにその外側に円弧形Ｈ鋼１７−４ｂ、１７−５ｂを配置する。図３、図４では、端部の円弧形Ｈ鋼１７−３ａ、１７−４ａや円弧形Ｈ鋼１７−４ｂ、１７−５ｂに、あらかじめブラケット１９を設けておく。
【００２２】
トンネル３の最下部１８のマークを基準として円弧形Ｈ鋼１７を配置することで、左右の端部に固定されたブラケット１９の水平部１８は、同じ水平高さとなる。円弧形Ｈ鋼１７の配置終了後、図２に示すように、セグメント１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄのボルトボックス２１を使用して、円弧形Ｈ鋼１７にずれ止め２３を設置していく。また、軸方向に隣り合う円弧形Ｈ鋼１７を、タイロッド等でつなぐ。さらに、トンネル３の底部に、上端面が同じ水平高さとなるように２つの基礎部２５を形成する。
【００２３】
図５は、図１のトンネル３のＢ−Ｂ方向の断面図、図６は図１のトンネル３のＣ−Ｃ方向の断面図を示す。図５に示すように、基礎部２５の上には、門型プレキャスト部材２７が設置される。さらに、門型プレキャスト部材２７と、左右のブラケット１９の間には、水平プレキャスト部材２９が設置される。門型プレキャスト部材２７の鉛直部材２６と水平部材２８との接合部には切欠き３０が設けられる。
【００２４】
図６に示すように、ブラケット１９と水平プレキャスト部材２９の間には、下から順に、Ｈ鋼桁３３、ゴム沓３５が設置される。また、門型プレキャスト部材２７の鉛直部材２６と水平部材２７の接合部の切欠き３０には、連結部３１が設けられる。水平プレキャスト部材２９は、切欠き３０とブラケット１９とで支持される。水平プレキャスト部材２９と、門型プレキャスト部材２７の水平部材２８は、同じ水平高さに設置される。
【００２５】
門型プレキャスト部材２７、水平プレキャスト部材２９を設置するには、図１、図５に示すように、先行して設置された門型プレキャスト部材２７、水平プレキャスト部材２９の上端にレール（図示せず）を敷設し、作業台車１３や他の台車を設置する。これらの台車をトンネル３の掘削方向に前進させつつ、まず、基礎部２５の上端に門型プレキャスト部材２７を設置し、次に切欠き３０とブラケット１９の上端に水平プレキャスト部材２９を設置していく。ブラケット１９と水平プレキャスト部材２９との間には、Ｈ鋼桁３３とゴム沓３５とを設置する。門型プレキャスト部材２７の水平部材２８と水平プレキャスト部材２９との間には連結部３１を形成する。
【００２６】
図７は、完成後のトンネル３の周方向の断面図を示す。中詰めコンクリート３７は、円弧形Ｈ鋼１７、ブラケット１９、水平部２５、Ｈ鋼桁３３、ゴム沓３５等を覆うように打設される。また、門型プレキャスト部材２７の水平部材２８、水平プレキャスト部材２９の上面には、現場打ち合成版コンクリート３９が形成される。さらに、現場打ち合成版コンクリート３９の上面にはアスファルト舗装４１が施される。
【００２７】
このように、第１の実施の形態では、トンネル３を掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用の路盤を形成して作業用の台車を載せ、仮設の作業台車用床組を設置せずにトンネル３を完成する。
【００２８】
プレキャスト部材を支持するための円弧状Ｈ鋼１７は円弧状の連続部材であるため、例えば、トンネル３の最下部１８を基準点として配置位置を１箇所決定すれば、全体の位置決めが行え、短い所要時間で高い組み立て精度を確保できる。さらに、プレキャスト部材の自重を、円弧形Ｈ鋼１７のみで受け持つため、セグメント１５への特別な加工や補強が不要となり、容易に品質を向上できる。
【００２９】
なお、第１の実施の形態では、ブラケット１９があらかじめ円弧形Ｈ鋼１７の左右の端部に設置されていたが、円弧形Ｈ鋼１７を一次覆工１６の内側に設置した後、ブラケット１９を取り付けてもよい。円弧形Ｈ鋼１７の設置位置を決定するための基準点は、トンネル３の最下部１８に限らず、測量により容易に求められる点とできる。また、図３、図４では円弧形Ｈ鋼１７は４つ、または５つの部材で構成されたが、部材数はこの限りではない。円弧形Ｈ鋼１７が偶数個の部材で構成される場合は、図３と同様の方法で組み立て、奇数個の部材で構成される場合は、図４と同様の方法で組み立てる。
【００３０】
次に、第２の実施の形態について説明する。図８は、トンネル周方向の断面図のうち、セグメント５１ａ付近の拡大図を示す。セグメント５１ａは、第１の実施の形態のトンネル３のセグメント１５ａに相当する位置に配置される。セグメント５１ａには、４つの鉄筋定着用インサート（図示せず）が設けられ、それぞれに、端部が折り曲げられた鉄筋５３が埋めこまれる。
【００３１】
図９は、本設受け部である本設ブラケット５５の斜視図を示す。本設ブラケット５５は、板状の水平部５９、鉛直部６１、円弧部６３で構成される。水平部５９と鉛直部６１とは直角を成し、円弧部６３は、セグメント５１ａの内側に沿うような円弧状である。円弧部６３は、トンネル３の周方向に長い複数の孔５７を有する。
【００３２】
本設ブラケット５５をセグメント５１ａに設置するには、まず、第１の実施の形態と同様にして、トンネル内に複数のセグメント５１を円筒状に設置する。第１の実施の形態のセグメント１５ａの位置には、図８に示すように、鉄筋定着用インサートを有するセグメント５１ａを配置する。第１の実施の形態のセグメント１５ｄの位置には、セグメント５１ａを反転させた形状のセグメントを配置する。
【００３３】
次に、適切な位置のセグメント５１のボルトボックス（図示せず）を使用して、本設ブラケットの設置位置の上方に、仮設受け部である仮設ブラケット（図示せず）を設置する。仮設ブラケットには、可とう性のある材質を使用する。形状は、例えば、図９に示す本設ブラケット５５のようなものとする。さらに、第１の実施の形態と同様にトンネル底部に設けた基礎部２５の上端に門型プレキャスト部材２７を設置する。そして、仮設ブラケット上に水平プレキャスト部材２９を設置する。
【００３４】
図１０は、本設ブラケット５５を設置したセグメント５１ａの断面図である。図９に示す状態から、セグメント５１ａの外側に露出している鉄筋５３の端部を伸ばし、本設ブラケット５５の孔５７に挿入する。そして、トンネル３の左右に取り付ける本設ブラケット５５の水平部５９の水平高さが一致するように、孔５７の遊びを利用してトンネル周方向に位置を調整し、本設ブラケット５５の内部にコンクリート６５を打設する。次に、仮設ブラケット上に設置した水平プレキャスト部材２９を本設ブラケット５５上に盛替える。すなわち、門型プレキャスト部材２７に設けられた切欠き３０と本設ブラケット５５との間に水平プレキャスト部材２９を設置する。
【００３５】
コンクリート６５で本設ブラケット５５の位置を固定して、水平プレキャスト部材２９を支持させた後、不要となる仮設ブラケットを撤去する。さらに、第１の実施の形態と同様に中詰めコンクリート３７、現場打ち合成版コンクリート３９、アスファルト舗装４１を形成し、トンネルを完成する。
【００３６】
第２の実施の形態においても、トンネルを掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用の路盤を形成して作業用の台車を載せ、仮設の作業台車用床組を設置せずにトンネルを完成する。
【００３７】
第２の実施の形態では、セグメントの所定の位置に埋め込まれた鉄筋５３を本設ブラケット５５の孔５７に挿入し、孔５７の遊びを利用して設置位置を決める。また、水平プレキャスト部材を設置した後に、狭い場所で鉄筋５３の組み立てやコンクリート６５の打設を行う。そのため、第１の実施の形態と比較すると、レベル調整の必要箇所が多数となり、作業性に劣るが、円弧形Ｈ鋼１７のように連続した部材で荷重を受け持つのではなく、局部で対処するため、支持構造として必要な資材は少なくなり、経済性に優れる。
【００３８】
なお、第２の実施の形態では、鉄筋５３、孔５７をそれぞれ４本、４個としたが、鉄筋と孔の数量はこの限りではない。
【００３９】
次に、第３の実施の形態について説明する。図１１は、ブラケット７３を設置したセグメント７１ａの断面図である。セグメント７１ａは、第２の実施の形態のセグメント５１ａに相当する位置に配置されたセグメントである。セグメント７１ａには、６つのボルト定着用インサート（図示せず）が設けられ、それぞれにボルト７５が埋めこまれる。
【００４０】
受け部であるブラケット７３は、第２の実施の形態の本設ブラケット５５とほぼ同様の形状を有し、板状の水平部８１、鉛直部８３、円弧部８５で構成される。施工誤差に対処するため、ブラケット７３には、可とう性のある材質を使用する。水平部８１と鉛直部８３とは直角を成し、円弧部８５は、セグメント７１ａの内側に沿うような円弧状である。円弧部８５には、６本のボルト７５を挿入するための孔７９が設けられる。ボルト７５は、ブラケット７３の孔７９に挿入され、ナット７７で締着される。
【００４１】
ブラケット７３をセグメント７１ａに設置するには、まず、第１の実施の形態と同様にして、トンネル内に複数のセグメント７１を円筒状に設置する。第１の実施の形態のセグメント１５ａの位置には、図１１に示すように、ボルト定着用インサートに埋めこまれたボルト７５を有するセグメント７１ａを配置する。第１の実施の形態のセグメント１５ｄの位置には、セグメント７１ａを反転させた形状のセグメントを配置する。
【００４２】
ボルト７５の位置に合わせて、トンネルの左右に配置されるブラケット７３の水平部８１の水平高さが一致するように、ブラケット７３に孔７９をあける。そして、孔７９にボルト７５を挿入してナット７７で締め付ける。次に、第１の実施の形態と同様に基礎部２５の上端に門型プレキャスト部材２７を設置し、門型プレキャスト部材２７に設けられた切欠き３０と仮設ブラケットの間に水平プレキャスト部材２９を設置する。さらに、同様に中詰めコンクリート３７、現場打ち合成版コンクリート３９、アスファルト舗装４１を形成し、トンネルを完成する。
【００４３】
このように、第３の実施の形態においても、トンネルを掘削しつつ、プレキャスト部材で本設用の路盤を形成して作業用の台車を載せ、仮設の作業台車用床組を設置せずにトンネルを完成する。
【００４４】
第３の実施の形態では、セグメントの所定の位置に埋め込まれたボルト７５の位置にあわせてブラケット７３に孔７９を設ける。そのため、第１の実施の形態と比較すると作業性に劣るが、円弧形Ｈ鋼１７のように連続した部材で荷重を受け持つのではなく、局部で対処するため、支持構造として必要な資材は少なくなり、経済性に優れる。
【００４５】
なお、第３の実施の形態では、ボルト７５、孔７９をそれぞれ６本、６個としたが、ボルトと孔の数量はこの限りではない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、経済性あるいは施工性に優れ、工期を短縮できるトンネル床版構築方法およびトンネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル３の軸方向の断面図
【図２】トンネル３のＡ−Ａ方向の断面図
【図３】円弧形H鋼１７が設置されたトンネル３の断面図
【図４】円弧形H鋼１７が設置されたトンネル３の断面図
【図５】トンネル３のＢ−Ｂ方向の断面図
【図６】トンネル３のＣ−Ｃ方向の断面図
【図７】完成後のトンネル３の周方向の断面図
【図８】セグメント５１ａ付近の拡大図
【図９】本設ブラケット５５の斜視図
【図１０】本設ブラケット５５を設置したセグメント５１ａの断面図
【図１１】ブラケット７３を設置したセグメント７１ａの断面図
【符号の説明】
３………トンネル
５………シールド機
１３………作業台車
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、５１、５１ａ、７１、７１ａ………セグメント
１７………円弧形Ｈ鋼
１８、５９、８１………水平部
１９、７３………ブラケット
２０、６１、８３………鉛直部
２７………門型プレキャスト部材
２９………水平プレキャスト部材
５３………鉄筋
５５………本設ブラケット
５７、７９………孔
６３、８５………円弧部
６５………コンクリート
７５………ボルト
７７………ナット

Claims (11)

1. トンネル下半部に設置されたセグメントに、受け部が設けられた支持部材を設置する工程と、
   プレキャスト部材の床版を、前記受け部を介して設置する工程と、
   を具備することを特徴とするトンネル床版構築方法。
2. 前記支持部材は円弧状の鋼材であり、前記セグメントに沿って設置されることを特徴とする請求項１記載のトンネル床版構築方法。
3. 前記支持部材の設置位置を、測量により求めた基準点を基準として決定することを特徴とする請求項１記載のトンネル床版構築方法。
4. 前記受け部は、水平部と鉛直部とで構成されることを特徴とする請求項１記載のトンネル床版構築方法。
5. トンネル下半部に設置されたセグメントに、仮設受け部を設置する工程と、
   プレキャスト部材の床版を、前記仮設受け部を介して設置する工程と、
   前記セグメントに設けられた固定手段と、本設受け部に設けられた孔とを用い、前記本設受け部を前記セグメントに固定する工程と、
   前記仮設受け部を撤去し、前記本設受け部で前記床版を支持する工程と、
   を具備することを特徴とするトンネル床版構築方法。
6. 前記本設受け部は、円弧部と水平部と鉛直部とで構成されることを特徴とする請求項５記載のトンネル床版構築方法。
7. 前記孔は、前記円弧部に設けられ、前記円弧部の周方向に長い形状であることを特徴とする請求項５記載のトンネル床版構築方法。
8. 前記固定手段は、
   前記セグメントに設けられたインサートと、
   前記インサートに埋め込んだ鉄筋であり、
   前記孔に前記鉄筋を挿入し、前記本設受け部内に設置したコンクリートで埋め固めることを特徴とする請求項５記載のトンネル床版構築方法。
9. トンネル下半部に設置されたセグメントの固定手段の位置に合わせて受け部に孔を設け、前記受け部を前記セグメントに固定する工程と、
   プレキャスト部材の床版を前記受け部を介して設置する工程と、
   を具備し、
   前記固定手段が、
   前記セグメントに設けられたインサートと、
   前記インサートに埋め込まれたボルトであり、
   前記孔に前記ボルトを挿入してナットで締め付けることを特徴とするトンネル床版構築方法。
10. 前記受け部は、円弧部と水平部と鉛直部とで構成させることを特徴とする請求項９記載のトンネル床版構築方法。
11. 請求項１から請求項１０記載のいずれかのトンネル床版構築方法を用いて床版が構築されたことを特徴とするトンネル。

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