JP4204985B2

JP4204985B2 - トンネル構造物

Info

Publication number: JP4204985B2
Application number: JP2004003925A
Authority: JP
Inventors: 基文坂倉; 賢治荒川
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP2005194817A

Description

本発明は、シールド工法によって掘削されたトンネル掘削壁面を覆工するトンネル構造物に関するものである。

シールド工法においては、シールド掘削機によって掘削したトンネル掘削壁面にセグメントを組み立てて、掘削壁面とセグメントとの間の隙間に裏込材を注入することより地山の崩壊を防止している。掘削壁面とセグメントとの間の隙間に裏込材を注入するには、例えば、特許文献１に記載されているように、セグメントの適所に、該セグメントの内外周面間に貫通する裏込材注入孔を設けておき、シールド掘削機のスキンプレートにおけるテール部内でセグメントを組み立ててシールド掘削機の掘進に従ってテール部から掘削壁面側に押し出した時に、トンネル内側から上記裏込材注入孔を通じて裏込材を注入することが行われている。

特開昭５４−２２９３２号公報

しかしながら、裏込材注入孔をセグメントの内外周面間に亘って貫通させておくと、該裏込材注入孔の注入口がトンネル内に露呈した状態となるので、この注入口を閉塞してセグメントの内周面を面一状態に補修する必要がある。特に、近年、コンクリート製のセグメントを使用した場合には、二次覆工を省略して一次覆工により構成されたトンネルをそのまま構造物として使用する例が増加しているが、このような一次覆工のみにより構成されたトンネル構造物ではセグメントの内外面間に亘って上述したような裏込材注入孔を貫通状態で設けておくことは好ましくない。

このため、セグメントに裏込材注入孔を設けておくことなく、図４、図５に示すように、スキンプレート10のテール部の外周面における上周部に裏込材注入管20を装着しておき、機内側からこの裏込材注入管20を通じてトンネル掘削壁面と覆工したセグメントＳとの間に裏込材を注入することも行われているが、このような裏込材注入管20をスキンプレート10の外周面に装着しておくと、シールド掘削機の方向修正時には、掘削壁面から大きな抵抗力を受けて方向修正が困難となり、また、発進立坑の坑口からシールド掘削機が発進する際に、坑口に周設している止水パッキンを円形状のスキンプレート20の外周面に全面的に摺接させることができず、その外周面から突出している上記裏込注入管と止水パッキンとの間に間隙が生じてその間隙部分に対する止水処理が困難であるといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは裏込材注入孔をセグメントの内外周面間に亘って貫通させることなく、セグメントの前端面から内部を通じてトンネル掘削壁面と該掘削壁面に覆工したセグメントとの間に裏込材を注入できるようにしたトンネル構造物を提供するにある。

上記目的を達成すために、本発明のトンネル構造物は、請求項１に記載したように、シールド掘削機のスキンプレートのテール部内で、平面形状が矩形状でトンネル周方向に円弧状に湾曲している複数個のコンクリート製セグメントをリング状に組み立てて１リング分のトンネル覆工部を形成すると共に先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部に対して次の１リング分のトンネル覆工部を周方向に一つのセグメントの円弧長の１／２の長さだけずらした状態で組み立てながら順次、トンネル長さ方向に接合、連結することによって構成されたトンネル構造物であって、前後に隣接する１リング分のトンネル覆工部において、一方の１リング分のトンネル覆工部は、前後端面間に貫通している裏込材注入孔とこの裏込材注入孔から周方向に一定間隔を存した内部に前端面から前後端面間の中間部に達する深さまで設けられ且つその先端を外周面に開口する吐出口に形成している裏込材吐出孔との二つの孔を一組として、一側部と他側部とに一組宛、設けている一つのセグメントを上記シールド掘削機のスキンプレートにおける天端部側に配した状態で裏込材注入孔や吐出孔を設けていない他のセグメントと組み合わせてなり、他方の１リング分のトンネル覆工部は、一側部内にのみ前後端面間に貫通している裏込材注入孔とこの裏込材注入孔から周方向に一定間隔を存した内部に前端面から前後端面間の中間部に達する深さまで設けられ且つその先端を外周面に開口する吐出口に形成している裏込材吐出孔とを一組設けているセグメントと、他側部内にのみこれらの裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを一組設けているセグメントとを上記シールド掘削機のスキンプレートにおける天端部側に互いに対向側端面を接合、連結した状態で裏込材注入孔や吐出孔を設けていない他のセグメントと組み合わせてなり、トンネル覆工部における上記両側部に裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを設けているセグメントの該両側の裏込材注入孔を先に組み立てたトンネル覆工部における両側のセグメントに設けている裏込材吐出孔にそれぞれ連通させ、これらの両側のセグメントに設けている裏込材注入孔を先に組み立てたトンネル覆工部における上記一つのセグメントの両側部に設けられている裏込材吐出孔にそれぞれ連通させた構造としている。

本発明のトンネル構造物によれば、セグメントの前端面から該セグメント内を通じて外周面に開口する裏込材吐出孔と、この裏込材吐出孔に並行して該セグメントの内部に前後端面間に亘って貫通した裏込材注入孔とを設けて、この裏込材注入孔の後端側を先に組み立てたセグメントの裏込材吐出孔の前端開口部に連通させるように構成しているので、シールド掘削機のスキンプレートのテール部内で組み立てたセグメントの前端面に開口している裏込材注入孔の注入口を通じて裏込材を該注入孔に注入することによって、先に組み立てたセグメントに設けている裏込材吐出孔を通じてトンネル掘削壁面と該掘削壁面に施工したセグメントとの間の隙間に裏込材を簡単且つ確実に注出させることができる。

このように、裏込材注入孔の注入口はセグメントの前端面に設けられていて、トンネル側に露呈していないので、注入後にはその注入口を閉塞して平滑な面に補修する必要はなく、従って、二次覆工を省略した一次覆工のみによるトンネル構造物の構築に適していると共に、特に、平面形状が六角形状のコンクリート製セグメントの場合には、平面形状の矩形状のコンクリート製セグメントのようなトンネル内に向かって露呈するボルトボックスが設けられていないので、一次覆工により構成されたトンネル覆工をそのままトンネル構造物として使用することができる。

また、平面形状が矩形状のコンクリート製セグメントにおいては、先に１リング分施工したトンネル覆工部に対して次の１リング分のトンネル覆工部を、周方向にセグメントの円弧長の１／２だけずらした状態で千鳥状に組み立てていくものであるから、上記裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを一組として二組、トンネル周方向に所定間隔を存して両側内部にそれぞれ設けているセグメントと、一組だけトンネル周方向の一側部内又は他側部内に設けているセグメトとを組み合わせてセグメント覆工を形成するように構成しておくことによって、一組の裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを二組、それぞれ両側部内に設けているセグメントにおいては、その２つの裏込材注入孔を先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部におけるトンネル周方向に隣接するセグメントの対向側部に設けている裏込材吐出孔にそれぞれ連通させた状態にして裏込材の注入を行うことができ、トンネル周方向の一側部内と他側部内にそれぞれ一組の裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを設けているセグメントにおいては、これらのセグメントに設けている裏込材注入孔を先に施工した一つのセグメントの両側部に設けている上記裏込材吐出孔に連通させた状態にして裏込材の注入を行うことができる。

本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は平面形状が矩形状のコンクリート製セグメントによってトンネル覆工を行っている状態の一部の簡略斜視図、図２はその平面図、図３は縦断側面図であって、セグメントＳは一定の厚みを有すると共にトンネルの長さ方向の前後端面3a、3b間の長さよりも周方向の両側端面3c、3d間の長さが長く且つトンネル周方向に円弧状に湾曲した平面矩形状に形成されてあり、裏込材注入用のセグメントとしては、裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２との二つの孔を一組として、一側部内に一組、他側部内に一組、計二組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２を設けているセグメントS1と、一側部内にのみ裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを一組設けているセグメントS2と、他側部内にのみ裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを一組設けているセグメントS3とを使用し、裏込材注入孔１や吐出孔２を設けていないセグメントＳと組み合わせてトンネル覆工を構成している。

これらのセグメントS1〜S3に設けている上記裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２との構造を詳しく説明すると、両側部内にそれぞれ裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを一組ずつ設けているセグメントS1においては、このセグメントS1の両側端面3c、3dから一定寸法だけ内側方に位置した両側端部内に該セグメントS1の前後端面3a、3b間に貫通させた状態にして裏込材注入孔１、１を互いに平行に設けていると共に、これらの裏込材注入孔１、１の内側における該裏込材注入孔１、１からそれぞれ一定間隔を存した内部に該セグメントS1の前端面3aから前後端面間の中間部に達する深さの裏込材吐出孔２、２をそれぞれ互いに平行に設けてあり、さらに、これらの裏込材吐出孔２、２の先端（後端）をセグメントS1の外周面に向かって屈曲させてこのセグメントS1の外周面に開口する吐出口2a、2aに形成している。

一側部内にのみ裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS2においては、これらの裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とは、上記両側部内に裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS1における一側部の一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２と同じ部分に設けられている。即ち、裏込材注入孔１はこのセグメントS2の一側端面3cから一定寸法だけ内側方に位置した一側端部内に該セグメントS2の前後端面3a、3b間に貫通させた状態にして設けられてあり、裏込材吐出孔２はこの裏込材注入孔１の内側方に該裏込材注入孔１から一定間隔を存した内部に該セグメントS2の前端面3aから前後端面間の中間部に達する深さまで設けられていると共にその先端（後端）をセグメントS2の外周面に向かって屈曲させてこのセグメントS2の外周面に開口する吐出口2aに形成している。

同様に、他側部内にのみ裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS3においては、これらの裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とは、上記両側部内に裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS1における他側部の一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２と同じ部分に設けられている。即ち、裏込材注入孔１はこのセグメントS3の他側端面3dから一定寸法だけ内側方に位置した他側端部内に前後端面3a、3b間に貫通させて設けられてあり、裏込材吐出孔２はこの裏込材注入孔１の内側方に該裏込材注入孔１から一定間隔を存した内部に該セグメントS3の前端面3aから前後端面間の中間部に達する深さまで設けられていると共にその先端（後端）をセグメントS3の外周面に向かって屈曲させてこのセグメントS2の外周面に開口する吐出口2aに形成している。

上記いずれのセグメントS1〜S3においても、裏込材注入孔１や裏込材吐出孔２はセグメントの両側端面や内外面に対して平行に設けられていると共に、先に施工したセグメントの裏込材吐出孔２にこのセグメントの前端面に接合させる次のセグメントの裏込材注入孔１が連通するように配設されている。

さらに、裏込材注入孔１の前端開口部と裏込材吐出孔２の前端開口部には、図３に示すように螺筒からなる接続金具４が埋設されていると共に、上記裏込材注入孔１の後端開口部には凹形状の受金具５が埋設されてあり、この受金具５と上記裏込材吐出孔２側の接続金具４とをニップル６によって接続可能に構成している。また、各裏込材注入孔１の前端部内には注入方向にのみ裏込材を通過させる逆止弁７が装着されている。

このように構成したセグメントS1〜S3は、シールド掘削機のスキンプレート10におけるテール部内で天端部側に配した状態で他のセグメントＳと共に、機内からトンネル掘削壁面ｔとセグメント覆工との間の隙間に裏込材を注入できるようにリング状に組み立てられる。即ち、裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを二組設けているセグメントS1の場合にはこのセグメントS1を一個だけ使用して裏込材注入孔や吐出孔を設けていない複数個のセグメントＳと共に順次互いに対向する側端面同士をシール材（図示せず）を介して接合、連結しながらリング状に組み立てる。こうして組み立てられた１リング分のトンネル覆工部は、シールド掘削機の掘進に従って、スキンプレート10から後方のトンネル掘削壁面ｔ側に押し出される。なお、シールド掘削機の掘進は、そのスキンプレート10内に装着している複数本の推進ジャッキ（図示せず）の推進反力をセグメントの前端面に支持させた状態にして推進ジャッキを伸長させることにより行われる。

次いで、この１リング分のトンネル覆工部の前端面に後端面が接合、連結するように次の１リング分のトンネル覆工部をスキンプレート10のテール部内で組み立てる。該次の１リング分のトンネル覆工部を組み立てる場合には、裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントにおいて、一側部内に一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS2と、他側部内に一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とを設けているセグメントS3とを用いて、これらのセグメントS2、S3を図１、図２に示すように互いに裏込材注入孔１と吐出孔２とを設けている対向側部の側端面3c、3dを突き合わせて接合、連結する。

さらに、一側部内に裏込材注入孔１と吐出孔２とを設けているセグメントS2の該一側部後端面を先に組み立てた上記セグメントS1の前端面3aにおける他側部に接合させると共に、他側部内に裏込材注入孔１と吐出孔２とを設けているセグメントS3の該他側部後端面を先に組み立てた上記セグメントS1の前端面3aにおける一側部に接合させた状態で連結することにより、このセグメントS1の両側部内に設けている裏込材吐出孔２、２の前端開口部にこれらのセグメントS2、S3に設けている裏込材注入孔１、１の後端開口部をそれぞれ連通させる。なお、裏込材注入孔１と吐出孔２との連結は、図３に示すように、裏込材吐出孔２の前端開口部に埋設している接続金具４にニップル６を螺合させることにより取り付け、このニップル６を裏込材注入孔１に埋設している受金具５に挿嵌させることによって行われる。

また、前後のセグメント同士は、その対向端面の外側と内側とに装着しているシール材8a、8bを介して接合してあり、従って、接続部分から万一漏水しても、これらの内外シール材8a、8bによってトンネル内に流れ出るのを防止することができる。

こうして、上記セグメントS2、S3を使用した１リング分のトンネル覆工部を先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部に対して周方向に一つのセグメントの円弧長の１／２の長さだけずらした千鳥状に接合、連結したのち、シールド掘削機を掘進させることにより、先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部を図３に示すようにテールシール11から僅かにトンネル掘削壁面ｔ側に押し出し、この状態にして、スキンプレート10内に組み立てられている上記セグメントS2、S3の裏込材注入孔１、１の前端開口部に埋設している接続金具４にニップル６とソケット９を介して裏込材圧送管12を接続する。

しかるのち、これらの裏込材圧送管12を通じて裏込材注入孔１に裏込材を圧送すると、裏込材は注入孔１を通過してこの注入孔１とニップル６を介して連結、連通している先に組み立てたセグメントS1の裏込材吐出孔２に流入し、この吐出孔２の吐出口2aからトンネル掘削壁面ｔとセグメント覆工の外周面間の隙間に流出、充填するものである。

このように両側のセグメントS2、S3にそれぞれ設けている裏込材注入孔１、１を通じてトンネル掘削壁面ｔとトンネル覆工部の外周面間の隙間に流出、充填したのち、この１リング分のトンネル覆工部に次の１リング分のセグメントを組み立てる際に、図２に示すように、一側部内と他側部内とに一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２をそれぞれ設けているセグメントS1の後端面における一側部と他側部とを、上記両側のセグメントS2、S3における他側方のセグメントS3の他側部後端面と一側方のセグメントS2の一側部後端面とにそれぞれ接合、連結することにより、このセグメントS1の両側部内に設けている裏込材注入孔１、１を先に組み立てた上記両側のセグメントS2、S3の裏込材吐出孔２、２にそれぞれ連通させた状態にする。

こうして、１リング分のトンネル覆工部を先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部に対して周方向に一つのセグメントの円弧長の１／２の長さだけずらした千鳥状に接合、連結したのち、上記同様にシールド掘削機を掘進させることにより、先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部をトンネル掘削壁面ｔ側に押し出し、この状態にして、スキンプレート10内に組み立てられている上記セグメントS1の両側部に設けている裏込材注入孔１、１の接続金具４にニップル６とソケット９を介して裏込材圧送管12し、これらの裏込材圧送管12を通じて裏込材を先に組み立てセグメントS2、S3の裏込材吐出孔２からトンネル掘削壁面ｔとトンネル覆工部の外周面間の隙間に流出、充填するものである。

以下、同様にして両側部内に一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とをそれぞれ設けているセグメントS1を有する１リング分のトンネル覆工部と、一側部内と他側部内とにそれぞれ一組の裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２とをそれぞれ設けているセグメントS2、S3を有する１リング分のトンネル覆工部とを交互に組み立てながら上述したように前後方向に連通する裏込材注入孔１と裏込材吐出孔２を通じてトンネル掘削壁面ｔとセグメント覆工との間に裏込材を注入、充填するものである。

矩形状のセグメントによってトンネル覆工を行っている状態の一部の簡略斜視図。その平面図。その縦断側面図。従来例を示す要部の簡略縦断側面図。その背面図。

符号の説明

S1、S2、S3 矩形状セグメント
１裏込材注入孔
２裏込材吐出孔
3a、3b 前後端面
４接続金具
５受金具
６ニップル

Claims

シールド掘削機のスキンプレートのテール部内で、平面形状が矩形状でトンネル周方向に円弧状に湾曲している複数個のコンクリート製セグメントをリング状に組み立てて１リング分のトンネル覆工部を形成すると共に先に組み立てた１リング分のトンネル覆工部に対して次の１リング分のトンネル覆工部を周方向に一つのセグメントの円弧長の１／２の長さだけずらした状態で組み立てながら順次、トンネル長さ方向に接合、連結することによって構成されたトンネル構造物であって、前後に隣接する１リング分のトンネル覆工部において、一方の１リング分のトンネル覆工部は、前後端面間に貫通している裏込材注入孔とこの裏込材注入孔から周方向に一定間隔を存した内部に前端面から前後端面間の中間部に達する深さまで設けられ且つその先端を外周面に開口する吐出口に形成している裏込材吐出孔との二つの孔を一組として、一側部と他側部とに一組宛、設けている一つのセグメントを上記シールド掘削機のスキンプレートにおける天端部側に配した状態で裏込材注入孔や吐出孔を設けていない他のセグメントと組み合わせてなり、他方の１リング分のトンネル覆工部は、一側部内にのみ前後端面間に貫通している裏込材注入孔とこの裏込材注入孔から周方向に一定間隔を存した内部に前端面から前後端面間の中間部に達する深さまで設けられ且つその先端を外周面に開口する吐出口に形成している裏込材吐出孔とを一組設けているセグメントと、他側部内にのみこれらの裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを一組設けているセグメントとを上記シールド掘削機のスキンプレートにおける天端部側に互いに対向側端面を接合、連結した状態で裏込材注入孔や吐出孔を設けていない他のセグメントと組み合わせてなり、トンネル覆工部における上記両側部に裏込材注入孔と裏込材吐出孔とを設けているセグメントの該両側の裏込材注入孔を先に組み立てたトンネル覆工部における両側のセグメントに設けている裏込材吐出孔にそれぞれ連通させ、これらの両側のセグメントに設けている裏込材注入孔を先に組み立てたトンネル覆工部における上記一つのセグメントの両側部に設けられている裏込材吐出孔にそれぞれ連通させていることを特徴とするトンネル構造物。