JP4294995B2 - シールドトンネル用可とう継手の構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくに上下水道、共同溝、農業用水路、工業用水路などの管路として好適に使用されるシールドトンネルの途中に設ける、シールドトンネル用可とう継手の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、とくに軟弱地盤でのトンネルの建設に、シールド工法が広く行われている。
シールド工法においては、まずその発進位置と到達位置に、あるいは両位置とその中間の位置にそれぞれ立坑を構築し、このうち発進立坑から到達立坑へ向けてシールド機で地山を掘削しながら、シールド機内で次々にセグメントを組み立てて連結することでトンネルを構築する。
【０００３】
シールド機は、発進立坑内に構築した反力受設備と、それと連続させて上記のようにセグメントを組み立てることで、シールド機の後ろに構築しつつあるトンネルの覆工（１次覆工）とを、シールド機のジャッキで後方へ押圧することによって、その反力として発生させた推力によって、地山を掘削しながら前進する。
上記シールド工法によって建設する、とくに管路用のシールドトンネルにおいては、伸縮や不等沈下などに伴う変位を吸収してトンネルの破損を防止するために、その途中の数カ所に環状の可とう継手部を形成する。
【０００４】
可とう継手部は、シールドトンネルの、長さ方向の途中の、所定の位置に設けた環状の中断部を、当該中断部を形成する、その前後の、それぞれ環状のトンネル端部材の間に架設した環状の１次止水ゴムで止水することで構成する。
また、上記一対のトンネル端部材と、その間の環状の中断部とは、それぞれのトンネル端部材を環の周方向に複数個に分割した一対のセグメント部材を、所定幅の中断部を挟んで仮固定してセグメント（可とうセグメント）を形成し、それを複数個、他のセグメントと同様に環状に組み立てることで構成する。
【０００５】
シールドトンネル建設の際には、前述したシールド機の推力が上記中断部に加わってもその間隔を保持して、可とう継手部としての構造と機能とを失わないように維持するとともに、上記推力を、その前後のトンネル端部材間で伝達するべく、環状の中断部の複数箇所に、推力受け材を設置する。
また推力受け材は、個々の可とうセグメントの中断部にあらかじめ挿入、固定しておいて、セグメントの組み立て時に、当該中断部の間隔を保持する仮固定のためのスペーサを兼用させる場合もある。
【０００６】
かかる推力受け材としては、中断部の、推力受け材を取り付ける部分の間隔に対応した長さを有する、鋼材などで組み立てた１個の箱体からなるものを用いるのが一般的である。
しかし、単なる箱体からなる推力受け材では、下記のような問題がある。
(1) 推力受け材には、シールドトンネルの建設時に、シールド機を、地山を掘削しながら前進させるための巨大な推力が加わり、それが掘削完了後も、推力受け材を挟む力として残留するために、使用済みの推力受け材を中断部から取り外すのが容易でない。そして通常は、何度でも再使用できるように頑丈に製造した推力受け材を、それにも拘わらず切断するなどして解体して除去しなければならない場合がある。
【０００７】
(2) とくに直径の大きなトンネルや、あるいは地盤の関係上、シールド機を推進するのに大きな推力を要するトンネルでは、１つの中断部ごとの、推力受け材の設置数が増加する傾向にある。
そのため、とくに推力受け材を中断部から取り外す作業の際に多大な人手と時間とを要するという問題がある。
そこで近時、推力受け材の全体を、シールドトンネルの長さ方向に２分割あるいは３分割するとともに、そのうち少なくとも一つの分割面を中断部に対して傾斜させることで、当該分割面の前後いずれかの部材を楔形に形成することが提案された（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
かかる構成によれば、楔形に形成した部材は、掘削完了後に、巨大な推力が推力受け材を挟む力として残留した状態でも、当該力の方向と交差する、分割面の傾斜に沿って前後の部材の間隔が拡がる方向に、比較的小さな力でもって引き出して取り外すことができる。
また、楔形の部材を取り外すと、それにともなってその前後の部材を推力から解放して、容易に取り外すことができる。
【０００９】
このため、推力受け材を中断部から取り外す作業に要する人手と時間とを軽減することが可能となる。
【００１０】
【特許文献１】
実開昭６２−２７５９４号公報（実用新案登録請求の範囲、第３欄第２２行〜第５欄第３５行、第２図〜第９図）
【特許文献２】
特開２０００−１４５３８４号公報（請求項１、第００１９欄〜第００３１欄、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の推力受け材は、２分割もしくは３分割したいずれの部材も、前述したような巨大な推力に対する耐久性に優れた頑丈な構造に形成する必要がある。このため、かかる推力受け材を用いるシールドトンネル用可とう継手の構造が複雑になって、コストが高くつきすぎるという問題がある。
本発明は、推力受け材を楔形に形成することによる、中断部から取り外す作業が容易になるという利点はそのまま活かしつつ、シールドトンネル用可とう継手の構造をより簡略化することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、シールドトンネルの、長さ方向の途中に設けた環状の中断部を止水ゴムによって止水するとともに、上記中断部を形成する、その前後一対の、それぞれ端板と側板と天板とで構成されるセグメント部材を複数個、環状に組み立ててなるトンネル端部材の間に推力受け材を挿入して、トンネル掘削時のシールド機の推力を、この推力受け材を介して両トンネル端部材間で伝達するための可とう継手の構造であって、両トンネル端部材の、中断部を挟んで相対向する、上記セグメント部材の端板によって構成される一対の端面のうち少なくとも一方の、推力受け材を挿入する部分を、前記端板自体を傾斜させることで、対向する他方の端面に対して平行とならないように傾斜させた傾斜面として、当該傾斜面と、それに対向する端面との間の空間を楔形に形成するとともに、推力受け材を、上記空間に対応させて楔形に形成したことを特徴とするシールドトンネル用可とう継手の構造である。
【００１３】
請求項１の構成では、上記のように環状の中断部を形成する、その前後一対のトンネル端部材の、相対向する端面を構成するセグメントの端板それ自体に傾斜面を形成して、楔形の推力受け材を挿入する楔形の空間を形成してある。
このため請求項１の構成によれば、推力受け材自体は１つの部品で済み、２分割、３分割する場合に比べて構造を簡略化して、これまでよりもコストダウンを図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１(a)(b)は、それぞれ本発明のシールドトンネル用可とう継手の構造の、実施の形態の一例のうち、環の上端部付近の断面を示す部分断面図である。また図２は、この例の構造において用いる推力受け材１の外観を示す斜視図である。さらに図３(a)は、上記可とう継手の構造を採用する、シールドトンネルＴの途中に設けた、中断部Ｇ１を形成する、その前後一対の環状のトンネル端部材２、３間を、環状の一次止水ゴム４で止水した可とう継手部の外観を示す斜視図、同図(b)は、上記可とう継手部を構成する１つのセグメント部材２ｂを拡大して示す斜視図である。
【００１５】
これらの図に見るように、この例の可とう継手の構造において用いる推力受け材１は、環状の中断部Ｇ１を形成する、その前後一対の環状のトンネル端部材２、３の、それぞれ中断部Ｇ１を挟んで相対向する端面２ａ、３ａの間に挿入されるもので、従来同様に、鋼板などを組み合わせて構成してある。
詳しくは、図１(a)(b)において左側のトンネル端部材２の端面２ａに当接する当て板１１と、右側のトンネル端部材３の端面３ａに当接する当て板１２と、両当て板１１、１２間を繋ぐ枠体１３とを、いずれも所定の厚みを有する鋼板を用いて形成し、それを組み立てることで推力受け材１を構成してある。
【００１６】
また、図の例の推力受け材１は、当て板１２を、当接させる左側の部材２の端面２ａに合わせて、シールドトンネルＴの長さ方向と直交方向に配置するとともに、当て板１３を、右側の部材３の端面３ａに合わせて、当て板１２に対して、環の外方側（図１(a)(b)において上側）の長さＬ₁が短く、かつ内方側（下側）の長さＬ₂が長くなるように傾斜させて配置してあり、それによって全体を楔形に形成してある。
【００１７】
また当て板１１、１２にはそれぞれ、端面２ａ、３ａに当接させた状態で、ボルトＢ１、Ｂ２を挿通してナットＮ１、Ｎ２で締め付けることによって、推力受け材１を一対の部材２、３間に固定するための通孔１１ａ、１２ａを形成してある。
また通孔１１ａ、１２ａはそれぞれ、図２において上下方向に相当する、推力受け材１の、中断部Ｇ１への挿入方向の長さが幅よりも大きい長孔に形成してあり、それにより、推力受け材１の固定位置を微調整して、中断部Ｇ１の、シールドトンネルＴの長さ方向のばらつきに対応可能としてある。
【００１８】
上記の推力受け材１とともにこの例の可とう継手の構造を構成する環状のトンネル端部材２、３はそれぞれ、図３に示すように、環の周方向に分割した複数個（図では８個）のセグメント部材２ｂ、３ｂを環状に組み立てて構成してある。
すなわち、相対向する一対の端面２ａ、３ａ間に形成される楔形の空間に推力受け材１を挿入して、前記のようにボルトＢ１、Ｂ２とナットＮ１、Ｎ２とを用いて固定するなどして一対のセグメント部材２ｂ、３ｂを仮固定して可とうセグメントを構成し、かかる可とうセグメントを複数個、環状に組み立てることによって、図１(a)および図３(a)〔図３(a)では推力受け材１の記載を省略しているが〕に示すように、その間に所定幅の、環状の中断部Ｇ１を挟んだ環状の部材２、３を形成して、可とう継手の構造を構成してある。
【００１９】
この際、隣り合う可とうセグメント同士は、それぞれ隣り合うセグメント部材２ｂ、２ｂの側板２３同士、セグメント部材３ｂ、３ｂの側板３３同士を当接させて、ボルトＢ３〔図１(a)(b)に示す〕とナットとを用いて締結、固定するなどして連結する。
また各セグメント部材２ｂは、図３(b)に示すように、前記端面２ａを構成する、シールドトンネルＴの長さ方向と直交方向に配置した端板２１などを、やはり鋼板などを組み合わせて構成してある。
【００２０】
つまり上記端板２１と、この端板２１と平行に配置した、セグメント部材２ｂの反対側の端面を構成する端板２２と、両端板２１、２２と直交させてシールドトンネルＴの長さ方向に配置した、セグメント部材２ｂの両側面を構成する一対の側板２３、２３と、これらの部材で形成した枠体の、環の外方側（図では下側）を塞いで、可とうセグメントの組み立てによってシールドトンネルＴの外周面を規定する円筒状のスキンプレートを構成する天板２４とをそれぞれ、所定の厚みを有する鋼板を用いて形成し、それを図に見るように箱状に組み立ててセグメント部材２ｂを構成してある。
【００２１】
セグメント部材３ｂも、図示していないが同様に、前記端面３ａを構成する、端板２１に対して前記のように傾斜させた傾斜面を有する端板３１などを、鋼板などを組み合わせて構成してある。
詳しくは、上記端板３１と、シールドトンネルＴの長さ方向と直交方向に配置した反対側の端板３２と、両端板３１、３２と直交させてシールドトンネルＴの長さ方向に配置した、セグメント部材３ｂの両側面を構成する一対の側板３３、３３と、これらの部材で形成した枠体の、環の外方側を塞いで円筒状のスキンプレートを構成する天板３４とをそれぞれ、所定の厚みを有する鋼板を用いて形成し、それを箱状に組み立ててセグメント部材３ｂを構成してある。
【００２２】
またこの例では、上記セグメント部材２ｂ、３ｂの天板２４、３４をそれぞれ、端面２ａ、３ａよりも、相手側のセグメント部材３ｂ、２ｂの側へ延長して、一次止水ゴム４を嵌合して止水するための溝Ｇ２を形成してある。
またこの例では、上記一次止水ゴム４と、それが嵌合される溝Ｇ２とを、ともに環の外方側の幅が広く、かつ内方側の幅が狭い台形状の断面形状に形成してある。そしてそれにより、外部から圧力が加えられた際に、一次止水ゴム４が溝Ｇ２に圧接されることで、より確実に止水できるように構成してある。
【００２３】
また複数個の可とうセグメントを組み立てた際に、天板２４、３４を円筒状に繋いで形成したスキンプレートの、上記一次止水ゴム４を嵌合した部分とその前後の領域の外周面には、止水をさらに確実にするために、鋼板等からなる帯状のカバープレート５を、スキンプレートと密着させた状態で固定してある。
上記各部からなる、この例の、シールドトンネル用可とう継手の構造によれば、図１(a)に示すように一対のトンネル端部材２、３の端面２ａ、３ａ間に推力受け部材１を挿入、固定することによって、シールド機の推力が両端面２ａ、３ａ間に形成した中断部Ｇ１に加わってもその間隔を保持して、可とう継手部としての構造と機能とを失わないように維持するとともに、上記推力を、前後のトンネル端部材２、３間で伝達しながらシールドトンネルＴの掘削を行うことができる。
【００２４】
またシールドトンネルＴの掘削が完了した後は、巨大な推力が推力受け材１を挟む力として残留した状態であっても、当該力の方向と交差する、端面３ａの傾斜に沿って両端面２ａ、３ａ間の間隔が拡がる方向に、比較的小さな力でもって、推力受け材１を引き出して取り外すことができる。
このため、推力受け材１を中断部Ｇ１から取り外す作業に要する人手と時間とを軽減することが可能となる。
【００２５】
しかも推力受け材１は１つの部品で済み、２分割、３分割する場合に比べて構造を簡略化して、これまでよりもコストダウンを図ることができる。
なお図の例では、中断部Ｇ１を挟んで相対向する２つの端面２ａ、３ａのうち端面３ａのみを、シールドトンネルＴの長さ方向と直交方向に対して傾斜させた傾斜面としていたが、両端面２ａ、３ａが互いに平行にならず、推力受け材１を楔の効果で簡単に引き出すことができるのであれば、両端面２ａ、３ａをともに傾斜面としてもよい。
【００２６】
傾斜させる方向も、図の例の、環の内方側において、外方側よりも両端面２ａ、３ａ間の間隔が広くなる方向には限定されず、推力受け材１を引き出すスペースがあるのであれば、例えば環の周方向の一方において、他方よりも両端面２ａ、３ａ間の間隔が広くなる方向に、端面２ａ、３ａのうちの少なくとも一方を傾斜させてもよい。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールドトンネル用可とう継手の構造の、実施の形態の一例のうち、環の上端部付近の断面を示す部分断面図であって、同図(a)は、中断部を挟んで相対向する２つの端面間に推力受け材を挿入し、固定した状態を示す部分断面図、同図(b)は、推力受け材を上記端面間から引き出した状態を示す部分断面図である。
【図２】上記図１の例の構造において用いる、推力受け材１の外観を示す斜視図である。
【図３】同図(a)は、上記可とう継手の構造を採用する、可とう継手部の外観を示す斜視図、同図(b)は、上記可とう継手部を構成する１つのセグメント部材を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｔ シールドトンネル
Ｇ１ 中断部
１ 推力受け材
２、３ トンネル端部材
２ａ、３ａ 端面
４ 止水ゴム

Claims (1)

1. シールドトンネルの、長さ方向の途中に設けた環状の中断部を止水ゴムによって止水するとともに、上記中断部を形成する、その前後一対の、それぞれ端板と側板と天板とで構成されるセグメント部材を複数個、環状に組み立ててなるトンネル端部材の間に推力受け材を挿入して、トンネル掘削時のシールド機の推力を、この推力受け材を介して両トンネル端部材間で伝達するための可とう継手の構造であって、両トンネル端部材の、中断部を挟んで相対向する、上記セグメント部材の端板によって構成される一対の端面のうち少なくとも一方の、推力受け材を挿入する部分を、前記端板自体を傾斜させることで、対向する他方の端面に対して平行とならないように傾斜させた傾斜面として、当該傾斜面と、それに対向する端面との間の空間を楔形に形成するとともに、推力受け材を、上記空間に対応させて楔形に形成したことを特徴とするシールドトンネル用可とう継手の構造。

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