JP3972635B2 - トンネル構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル構造に関し、特に、複数のシールドトンネルを横方向に連結形成するトンネル構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、シールド工法で構築されるトンネルは、構造的に安定した円形断面のトンネルが主流であった。ところが、近時、地下空間利用の多様化,地下構造物の輻輳化,コストダウンへの取組みといった観点から、円形断面を横方向に、2連もしくは3連状に重合させた断面形状のシールドトンネルが構築されている。
【0003】
図5−図6には、このような形状のシールドトンネルの一例が示されている。同図に示したシールドトンネルは、円形断面で、同じ直径の第1および第2シールドトンネル1,2を備えている。
【0004】
このシールドトンネル1,2は、先端側に配置されたシールド掘進機3の掘進により掘削面を形成し、その後部側に掘削面に沿ってセグメント4を組立てることにより形成される。
【0005】
第1および第2シールドトンネル1,2は、図6に示すように、円形断面の端部同士が、相互に重なるようにして、横方向に直接的に連結形成し、これらの重合した部分を切除して、隣接するシールドトンネル1,2のセグメント4間の結合部5には、上および下連結セグメントピース6,7が配置される。
【0006】
これらの連結セグメントピース6,7は、両端面がセグメント4にそれぞれ接合され、上下方向に所定の間隔を隔てて対向する上,下連結セグメントピース6,7間には、中柱8が設置されている。
【0007】
このような形状のシールドトンネルにおいては、トンネルを構造的に安定化させるために、中柱8は、図5に示すように、セグメント4の1リング毎に配置されていた。
【0008】
また、複数のシールドトンネルを横方向に連結する構造としては、上記したようにシールドトンネル1,2を直接的に連結する構成以外に、例えば、図7に示すように、一対の円形断面のシールドトンネル1a,2aを、相互に隣接するように平行に近接配置して、両者間に跨る結合部5aを形成する構造もある。
【0009】
このような構造のシールドトンネルにおいても、形状の安定性を確保するために、上下の結合部5a間に中柱7aを設けていた。
【0010】
しかしながら、上述した如き構造のトンネルには、いずれも以下に説明する技術的な課題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図6に示したシールドトンネル1,2を直接的に連結する前者のトンネル、および、図7に示したシールドトンネル1a,2aを間接的に連結する後者のトンネルは、地下鉄のホームなどに利用されることが多く、また、地下鉄の渡り線部や道路トンネルの分合流部などへの利用が考えられている。
【0012】
ところが、これらのシールドトンネルには、トンネル内を仕切るようにして中柱8,8aが設けられているので、広い空間を確保することが難しく、特に、道路トンネルの分合流部や地下鉄の渡り線部に採用する場合には、中柱8,8aによりシールドトンネル間で車両や地下鉄の車線変更ができないという問題があった。
【0013】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、中柱を無くすことにより、広い空間の確保が可能になり、分合流部や渡り車線部などに採用した場合に、車線変更が可能になるトンネル構造を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有するトンネル構造において、前記結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、両端部が前記結合部と前記地中ビームとに定着された吊アンカーと、両端が前記結合部と下方地盤中に定着された下部アンカーとを設けたトンネル構造であって、前記地中ビームは、その長手軸が前記シールドトンネルの軸と交差し、かつ、中央部が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成され、前記吊アンカーは、一端側がアーチ状の前記地中ビームの長手方向に沿って配置される複数本から構成され、他端側が前記結合部に収斂するように、同一横断面上で放射状に設けられるようにした。
【0015】
このように構成したトンネル構造によれば、結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、両端部が結合部と地中ビームとに定着された吊アンカーを設けているので、中柱を設けることなく、吊アンカーによりシールドトンネルに掛かる荷重を受け持たせることができる。
【0016】
このため、広い空間が確保され、分合流部や渡り線部に採用した場合には、地下鉄や走行車両の車線変更が簡単に行える。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2は、本発明にかかるトンネル構造の第1実施例を示している。
【0024】
同図に示したトンネル構造は、同じ直径の円形断面の第1シールドトンネル10と、第2シールドトンネル12とを備えていて、これらを端部同士が相互に重合するように連結した地下鉄の渡り線部を構築する際に適用したものである。
【0025】
各シールドトンネル10,12は、トンネル軸が相互に平行になるように、隣接配置され、これらのシールドトンネル10,12間を、結合部14を介して、直接的に横方向に連結していて、内部同士が相互に連通する2連状態の地下鉄用トンネルが形成される。
【0026】
各シールドトンネル10,12は、円筒体を周および軸方向に複数の分割したセグメント100,120を、掘削面に沿って組立てることでその形状が維持されている。
【0027】
結合部14は、上下方向に平行に配置される上結合セグメント140と下結合セグメント141を備えており、図1に横断面を示すシールドトンネルと同じ形状を掘削するシールド掘進機が先端側に配置されている。
【0028】
結合部14の上,下結合セグメント140,141は、横方向の両端が各シールドトンネル10,12のセグメント100,120を除去した部分に一体的に固設されている。
【0029】
また、結合部14の上部には、地中ビーム16が設けられている。本実施例の地中ビーム16は、各シールドトンネル10,12のトンネル軸と、長手軸がほぼ直交するように、トンネル軸方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。
【0030】
なお、地中ビーム16とトンネル軸との間の角度は、直角だけでなく、所定の角度で斜交するような状態で設けても良い。本実施例の場合、地中ビーム16は、地表から浅い深度に設けられていて、このような地中ビーム16を構築する際には、開削工法で地盤を掘削した後に、掘削部に地中ビーム16を形成し、その後埋め戻せばよい。
【0031】
また、地中ビーム16は、本実施例の場合、内部での作業が可能な直径を有する中空円筒状であって、中央部分が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成されている。さらに、本実施例の場合には、結合部14と地中ビーム16との間に、複数の吊アンカー24が設置されている。この吊アンカー24は、鋼棒などの棒状体で構成され、地中ビーム16の内部から、これを貫通するようにして、結合部14側に向けて打設される。なお、この吊アンカー24の打設は、シールドトンネル10,12側から上方に向けて打設してもよい。
【0032】
各吊アンカー24は、下端側が結合部14に定着固定されるとともに、各吊アンカー24の上端側は、地中ビーム16の側壁に定着固定されている。
【0033】
複数本の吊アンカー24は、図1に示すように、一端側が地中ビーム16の長手方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数本配置され、各吊アンカー24は、同一断面、すなわち、シールドトンネル10,12のトンネル軸とほぼ直交する断面上で、結合部14の上結合セグメント140の点に収斂するように、4本が放射状に配置されている。
【0034】
また、このような状態に配置された複数本の吊アンカー24は、図2に示すように、地中ビーム16から、直下の結合部14と、その両側にトンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てた2点の、合計3点に延設されている。
【0035】
つまり、本実施例の場合には、図2に示した3点上に4本ずつの吊アンカー24が配置され、直下の結合部に延設される4本が、シールドトンネル10,12のトンネル軸とほぼ直交する断面上に配置され、その前後の2点の4本ずつは、シールドトンネル10,12のトンネル軸と所定の角度で斜交する断面上にそれぞれ配置されている。
【0036】
このような放射状に吊アンカー24を設置し、かつ、トンネル軸方向に沿って複数点で吊アンカー24を結合部14に定着固定すると、シールドトンネル10,12の荷重を地中ビーム16で支持する際に、荷重を地中ビーム16に分散して、伝達することができる。
【0037】
さらに、本実施例の場合には、結合部14から下方の地盤に向けて打設される複数の下部アンカー30が設けられている。各下部アンカー30は、アンカー本体30aと、このアンカー本体30aの下端に設置される下方定着部30bを備えている。
【0038】
この下部アンカー30は、一対ずつが同一平面上で略ハ字形に拡開するように配置され、上端側が結合部14の下結合セグメント141に定着固定されていて、ハ字形に拡開する下部アンカー30の設置位置は、図2に示すように、トンネル軸方向に沿って設けられた吊アンカー24の3点の配置位置に対応して、複数箇所に配置されている。
【0039】
このような下部アンカー30を設置すると、地中ビーム16がシールドトンネル10,12の荷重を支持する際に、上下方向の作用力のバランスを採ることができる。
【0040】
以上のように構成したトンネル構造によれば、結合部14の上方地盤中に地上から構築する地中ビーム16を設け、両端部が結合部14と地中ビーム16とに定着された吊アンカー24を設けているので、中柱を設けることなく、吊アンカー24によりシールドトンネルに掛かる荷重を受け持たせることができる。
【0041】
このため、広い空間が確保され、道路トンネルの分合流部や地下鉄の渡り線部に採用した場合には、走行車両や地下鉄の車線変更が簡単に行える。
【0053】
図3および図4は、本発明にかかるトンネル構造の第2実施例を示しており、上記第1実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付して、その説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【0054】
同図に示したトンネル構造は、本発明を道路トンネルの分合流部に適用した場合を例示しており、この実施例では、小さい円形断面の第1シールドトンネル10cが、ランプ線用のものであり、大きい円形断面の第2シールドトンネル12cが本線用のものである。
【0055】
各シールドトンネル10c,12cは、トンネル軸が相互に平行になるように、隣接配置され、これらのシールドトンネル10c,12c間を、結合部14cを介して、間接的に連結していて、内部同士が相互に連通する2連状態の道路トンネルの分合流部となっている。
【0056】
各シールドトンネル10c,12cは、円筒体を周および軸方向に複数の分割したセグメント100c,120cを、掘削面に沿って組立てることでその形状が維持されている。
【0057】
結合部14cは、各シールドトンネル10c,12cのトンネル軸方向に沿って所定の長さに延設されていて、上下方向に平行に配置される上版部140cと下版部141cを備えている。
【0058】
結合部14cの上,下版部140c,141cは、横方向の両端が各シールドトンネル10c,12cのセグメント100c,120cを除去した部分に一体的に固設されている。
【0059】
また、結合部14cの上方地盤中には、地上側から構築する地中ビーム16cが設けられている。本実施例の地中ビーム16cは、各シールドトンネル10c,12cのトンネル軸と、長手軸がほぼ直交するように設けられていて、かつ、各シールドトンネル10c,12cのトンネル軸に沿って所定の間隔を隔てて、相互に平行になるようにして、同一構成のものが複数配置されている。
【0060】
各地中ビーム16cは、地上側から所定深度まで対校するに掘削形成される一対の立坑32間において、中央部分が下方に膨出湾曲するアーチ状に形成されている。
【0061】
この地中ビーム16cは、例えば、一方の立坑36から他方の立坑32に向けて、中空管体を推進工法により押出すことにより形成することができる。そして、結合部14cと地中ビーム16cとの間に、複数の吊アンカー24が設置され、各吊アンカー24の両端は、結合部14cと地中ビーム16cにそれぞれ定着固定されている。
【0062】
このように構成した実施例によれば、上記第1実施例と同等の作用効果が得られる。なお、この実施例では、図示していないが、上記実施例と同様に下部アンカー30を設置することができる。
【0067】
なお、上記実施例では、本発明を円形断面の2連シールドトンネルに適用した場合を例示したが、本発明の実施は、この構造に限定されることはなく、円形断面の3連構造や、角形など他の断面形状が連続したシールドトンネルにも適用することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるトンネル構造によれば、中柱を無くすことにより、広い空間の確保が可能になり、道路トンネルの分,合流部や地下鉄の渡り線部に採用した場合に、車線変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるトンネル構造の第1実施例を示す横断面説明図である。
【図2】図1の縦断面説明図である。
【図3】本発明にかかるトンネル構造の第2実施例を示す横断面説明図である。
【図4】図3の縦断面説明図である。
【図5】従来のトンネル構造の一例を示す断面図である。
【図6】図5のA−A線拡大図である。
【図7】従来のトンネル構造の他の例を示す断面図である。
Claims (1)
- 横方向に隣接構築される複数のシールドトンネルと、前記シールドトンネル間を、直接的ないしは間接的に連結する結合部とを有するトンネル構造において、
前記結合部の上方地盤中に地上から構築する地中ビームを設け、
両端部が前記結合部と前記地中ビームとに定着された吊アンカーと、両端が前記結合部と下方地盤中に定着された下部アンカーとを設けたトンネル構造であって、
前記地中ビームは、その長手軸が前記シールドトンネルの軸と交差し、かつ、中央部が下方に向けて膨出湾曲するようなアーチ状に形成され、
前記吊アンカーは、一端側がアーチ状の前記地中ビームの長手方向に沿って配置される複数本から構成され、他端側が前記結合部に収斂するように、同一横断面上で放射状に設けられることを特徴とするトンネル構造。
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