JP3954684B2 - シールドトンネルの構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市部において、立坑の用地を確保することが困難となってきている。そのため、シールドトンネルが長距離化する傾向にある。このシールドトンネルの長距離化に伴い、施工速度の向上が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
＜イ＞本発明は、セグメントの施工速度を速くできるシールドトンネルの構造を提供することにある。
＜ロ＞本発明は、セグメントの組立を複数の箇所で同時にできるシールドトンネルの構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
セグメントを接続したシールドトンネルの構造において、セグメントは、長方形を含む平行四辺形を基本形状とし、セグメントは複数の個数の配列からなる多重らせんの配列とし、各配列は、前記個数のリングピース先で一周することを特徴とする、シールドトンネルの構造、又は、セグメントを接続したシールドトンネルの構造において、セグメントは、長方形を含む平行四辺形を基本形状とし、セグメントは第１配列と第２配列の二重らせんの配列とし、第１配列と第２配列は、各々２リングピース先で一周することを特徴とする、シールドトンネルの構造、又は、前記シールドトンネルの構造において、セグメントは、厚さ方向に順に第１、第２及び第３の３層で形成され、セグメントの第２の層は、他方の配列と隣接する端面にトンネル軸と直交する当接面を備え、当接面にシールドジャッキのスプレッダが当接されることを特徴とする、シールドトンネルの構造、又は、前記シールドトンネルの構造において、セグメントは、１個の隅に四角形が切り欠かれていることを特徴とする、シールドトンネルの構造、又は、前記シールドトンネルの構造において、セグメントは、平行四辺形の特殊形状である直角四辺形を基本形状とすることを特徴とする、シールドトンネルの構造、又は、前記シールドトンネルの構造において、セグメントの切り欠きのある隅と対角の隅に三角形が切り欠かれて、テーパが形成され、該テーパとほぼ同一の傾斜のテーパを四角形の切り欠き部にも形成することを特徴とする、シールドトンネルの構造にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の態様を説明する。
【０００６】
＜イ＞シールドトンネルの構造の概要
図１のように、シールド掘進機１０で地盤を掘削し、掘削されたトンネルにセグメント３０を組み立て、シールドトンネル２０の構造物を構築する。シールドジャッキ１１のスプレッダ１２を構築されたセグメント３０の端面に当接し、そこから反力をとってシールドジャッキ１１を伸縮してシールド掘進機１０を推進する。このセグメント３０は、図１では第１配列２１と第２配列２２の二重らせん状に配列されるが、三重など多重らせんでも同様に配置することができる。
【０００７】
＜ロ＞セグメントの分割
１リングをｎ分割したセグメント３０を使用する。ここで、分割とは１リング分前方に進んだ時のピース数をいう。セグメント３０は、トンネル内の運搬などの取り扱いを容易にするために、４枚以上に分割すると良い。
【０００８】
図２は、シールドトンネル２０を平面上に展開した図であり、左右の端線は同一の線であり、０度（３６０度）を示しており、また、その方向はトンネル軸方向１３を示している。図２では、１リングを８分割した例を示している。
【０００９】
＜ハ＞セグメントの形状
各セグメント３０の平面形状は、セグメント３０をらせんに配列するために、基本的には平行四辺形の形状をとる。セグメント３０は、Ａ列の第１配列２１と、Ｂ列の第２配列２２の二重らせんに配列出来るような形状にする。例えば、図２の場合、トンネルの周長（Ｊ）を底辺とし、セグメントのトンネル軸方向１３の辺長（Ｋ）の２倍を高さとし、セグメントの他の辺長（Ｌ）の８倍を斜辺とする直角三角形が得られるように、セグメント３０の２辺と角度が決められる。
【００１０】
セグメント３０の端面は、シールドジャッキ１１で押した際に、ジャッキに有効な反力が伝達されるように、ジャッキのスプレッダ１２がセグメントの端面に直角に当接するように形成すると良い。
【００１１】
例えば、図３のように、セグメント３０を第１ブロック３１、第２ブロック３２及び第３ブロック３３の３ブロックに形成し、第２ブロック３２のジャッキが当接する端面をトンネル軸に直交する面に形成する。その面を当接面３４と呼び、例えば３段〜４段に形成する。
【００１２】
＜ニ＞セグメントの他の形状
セグメント３０は、平行四辺形の特殊形状である直角四辺形を基本形状とし、一部の隅に切り欠き３５を入れて、多重らせん状にセグメント３０を接続することが出来る。例えば二重らせんの場合、図４のように、１リングを８分割し、一部の隅に直角四辺形の切り欠き３５を入れたセグメント３０を使用することが出来る。
【００１３】
このセグメント３０は、基本形状が直角四辺形であるので、シールドジャッキ１１が当接する面は、ジャッキ１１のスプレッド１２と直交している。その結果、ジャッキ１１に有効な反力を付与することが出来る。
【００１４】
図５に図４のセグメント３０の拡大図を示す。図５（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図を示す。セグメント３０のトンネル軸の辺長ＥにおいてＥ／４の切り欠き３５を入れ、トンネル３０の周方向の辺長ＦにおいてＦ／４の切り欠き３５を入れる。
【００１５】
図４乃至図５のような８分割２列の場合、４列目で元の位置に戻り、その時のセグメントの１ピース長さＦは、周長を７．５で割って求めることができる。即ち、１周の個数は、６個＋２個×３／４＝７．５となる。
【００１６】
その他、６分割２列の場合、１周の個数は、４個＋２個×２／３＝５＋１／３となる。又、１０分割２列の場合、１周の個数は、８個＋２個×４／５＝９＋３／５となる。周長をこれら数で割って１ピース長さＦを求めることができる。
【００１７】
図６は、図５のセグメントの変形例を示す。図６（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図を示す。図６のセグメント３０は、図５の２隅にテーパ３６、３６を付け、セグメント３０を組み立てや易くしたものである。
【００１８】
以下にセグメントの組み立て方法を説明する。
【００１９】
＜イ＞セグメントの組み立て
多重らせんのセグメントにおいて、各配列毎に順に接続し、例えば、図２又は図４の二重らせんにおいて、第１配列２１についてセグメント３０の側面（トンネル軸にほぼ平行な面）を順に接続する。セグメント３０は平行四辺形又は切り欠き３５を有しているので、徐々に位置がずれて組み立てられる。その結果、らせん状にセグメント３０の組立が進行してゆく。
【００２０】
セグメント３０は、二重らせん状となる形状を有しているので、第１配列２１と第２配列２２のセグメントを順次接続することにより、トンネル全周を包囲することが出来る。
【００２１】
＜ロ＞セグメントの同時組み立て
セグメント３０を複数個の配列するので、トンネルの周の複数箇所で同時にセグメントを組み立てることができ、例えば二重らせんの場合、第１配列２１と第２配列２２の二重配列にすることにより、トンネルの周の対向する位置（対称の位置）で同時にセグメントを組み立てることが出来る。
【００２２】
例えば、図２又は図４において、第２配列２２のセグメントＢ１、Ｂ２を組み立てると同時に、第１配列２１のセグメントＡ５、Ａ６を組み立てることが出来る。即ち、第１配列のＡ１〜Ａ４が既に組み立てられていれば、第２配列のＢ１〜Ｂ４を組み立てることは可能であり、又、第２配列のＢ１以前のものが既に組み立てられていれば、Ａ５〜Ａ７を組み立てることが出来る。このようにして、複数箇所において、同時にセグメント３０を組み立てることができる。
【００２３】
【発明の効果】
＜イ＞掘進中に複数箇所でセグメントを組み立てることができるので、セグメントの組立時間を短縮でき、掘削時間内にゆとりを持ってセグメントを組み立てることができる。
＜ロ＞トンネルの複数箇所のセグメントを同時に施工できるので、シールド掘進機をバランス良く推進でき、方向制御を容易にできる。
＜ハ＞図１のセグメントの場合、従来の六角形のセグメントに比べて曲線区間において、セグメントを形成する型枠の数を大幅に減らすことができ、コスト削減を可能にできる。
＜ニ＞シールドジャッキをセグメント端面に対して直角に当接することができるので、通常行われている油圧ジャッキを利用することができる。又、セグメントの周方向に力がかからないため、シールド掘進機やセグメントのローリングが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールドトンネルの構造の説明図
【図２】シールドトンネルのセグメントの展開図
【図３】セグメントの形状の１例の説明図
【図４】他の形状のセグメントの展開図
【図５】切り欠きを有するセグメントの形状の説明図
【図６】切り欠きを有するセグメントの他の形状の説明図
【符号の説明】
１０・・シールド掘進機
１１・・シールドジャッキ
１２・・スプレッダ
１３・・トンネル軸方向
２０・・シールドトンネル
２１・・第１配列
２２・・第２配列
３０・・セグメント
３１・・第１ブロック
３２・・第２ブロック
３３・・第３ブロック
３４・・当接面
３５・・切り欠き
３６・・テーパ

Claims (6)

1. セグメントを接続したシールドトンネルの構造において、
   セグメントは、長方形を含む平行四辺形を基本形状とし、
   セグメントは複数の個数の配列からなる多重らせんの配列とし、
   各配列は、前記個数のリングピース先で一周することを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。
2. セグメントを接続したシールドトンネルの構造において、
   セグメントは、長方形を含む平行四辺形を基本形状とし、
   セグメントは第１配列と第２配列の二重らせんの配列とし、
   第１配列と第２配列は、各々２リングピース先で一周することを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。
3. 請求項１乃至２のいずれかに記載のシールドトンネルの構造において、
   セグメントは、厚さ方向に順に第１、第２及び第３の３層で形成され、
   セグメントの第２の層は、他方の配列と隣接する端面にトンネル軸と直交する当接面を備え、
   当接面にシールドジャッキのスプレッダが当接されることを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。
4. 請求項１乃至２のいずれかに記載のシールドトンネルの構造において、
   セグメントは、１個の隅に四角形が切り欠かれていることを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。
5. 請求項４に記載のシールドトンネルの構造において、
   セグメントは、平行四辺形の特殊形状である直角四辺形を基本形状とすることを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。
6. 請求項４に記載のシールドトンネルの構造において、
   セグメントの切り欠きのある隅と対角の隅に三角形が切り欠かれて、テーパが形成され、
   該テーパとほぼ同一の傾斜のテーパを四角形の切り欠き部にも形成することを特徴とする、
   シールドトンネルの構造。

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