JP4298763B2 - シールドトンネルの支保工固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルの支保工固定構造に関する。

シールドトンネルのセグメント覆工として、例えば特許文献１に開示されるパーシャルセグメント覆工工法がある。特許文献１のパーシャルセグメント覆工工法は、あらかじめコンクリートセグメント２の内側に締結用ボルトナット３０で取り付けられている彎曲Ｈ鋼支保部材１０をガイドに鋼製セグメント内型枠１１を枠組みして、コンクリートセグメント２の円周方向の間に鋼製セグメント内型枠１１等で覆工材注入空間１６を形成し、覆工材を注入して覆工するものである。

また、シールドトンネルの補修覆工として、例えば特許文献２に開示される専用の取付具を用いる方法がある。特許文献２の補修ボードの取付具は、セグメントＡ間の連結ボルトＢのボルト頭部ＣやナットＤに取り付けるもので、角穴筒１１と、外筒１３とよりなり、角穴筒１１は円盤の内部に、角穴１２を開口した円盤であり、かつ、この角穴１２はセグメントＡの連結ボルトＢの頭部Ｃ、あるいはナットＤの外形と等しい外形の多角形状の穴によって構成したものである。角穴筒１１の外周に嵌合する外筒１３は、内部に角穴筒１１の外形と等しい貫通孔を開口した円筒体であり、外筒１３には、筒の中心から放射する方向にアンカーボルト１４をネジ止で取り付けて構成したものである。

そして、特許文献２の取付具を利用する補修方法は、セグメントＡ間の連結ボルトＢのボルト頭部Ｃ、およびナットＤに角穴筒１１の角穴１２を嵌合し、角穴筒１１の外周に、外筒１３を嵌合し、外筒１３に取り付けたアンカーボルト１４を、セグメントＡから離れる方向へ向けて位置させ、アンカーボルト１４の露出端を、内側補修ボード３の貫通穴に貫通させ、外側からナットを締め付けることによって、内側補修ボード３をセグメントＡの内面に押し付けて固定し、さらにアンカーボルト１４を介して、内側補修ボード３の外側に、内側補修ボード３と平行に外側補修ボード３をとりつけ、内外２枚の補修ボード３・３を取り付けた後、内側補修ボード３と外側補修ボード３との間にモルタル４を充填するものである。

また、特許文献２には、アンカーボルト１４の露出端を、シールドトンネルの縦断方向の内側面に沿って取り付ける鋼材５の貫通穴に貫通させ、外側からナットの締め付けによって、鋼材５をセグメントＡの内面に押し付けて、シールドトンネルの内面に縦断方向に、複数本の鋼材５を平行に取り付けたら、この鋼材５間にボルトによって補修ボード３を取り付ける方法も開示される。

さらに、特許文献２には、アンカーボルト１４の露出端を、シールドトンネルの縦断方向の内側面に沿って取り付けるＨ型鋼６のセグメント側のフランジの貫通穴に、アンカーボルト１４を貫通させ、このアンカーボルト１４の露出端をさらに内側補修ボード３の貫通穴に貫通させて、外側からナットを締め付けることによって、Ｈ型鋼６のセグメントＡ側のフランジと、内側補修ボード３とを固定し、Ｈ型鋼６のトンネル内側のフランジの間にボルトによって外側補修ボード３を取り付ける方法も開示される。

また、コンポジットセグメントの場合、まず、その表面の鋼板に電動ドリルで穴を開けて、その穴から、電動ハンマードリルでセグメント内のコンクリートを削孔した後、アンカーボルトを打ち込んで、そのアンカーボルトにＨ鋼支保工を固定していた。
特公平４−６０１９３号公報 特開２００６−２２６０３９号公報

しかし、シールドトンネルの補修覆工において、特許文献２のような専用の取付具、すなわち、セグメントＡ間の連結ボルトＢのボルト頭部Ｃ及びナットＤに取り付ける角穴筒１１と外筒１３を一セットずつ用いなければならないことから、コストが高くなってしまう。

また、コンポジットセグメントの場合のように、その表面の鋼板に電動ドリルで穴を開けて、その穴から、電動ハンマードリルでコンクリートを削孔した後、アンカーボルトを打ち込むのは、施工性が悪く時間がかかり、コストも増加する。

本発明の課題は、シールドトンネルの補修覆工において、一つの専用具を用いるだけで、セグメントの継手板を利用して支保工を固定できるようにすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、セグメントリングを互いに接続する継手板に、セグメントリングの内方に突出するボルト部材を固定し、このボルト部材に支保工を固定した、シールドトンネルの支保工固定構造を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記ボルト部材は、前記継手板の接続端面に溶接される固定金具を一体に備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジに形成された固定穴に通した前記ボルト部材にナットを締め付けて固定されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、セグメントリングを互いに接続する継手板に、側方に位置するナット部材を固定し、このナット部材に支保工を固定した、シールドトンネルの支保工固定構造を特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記ナット部材は、前記継手板の接続端面に溶接される固定板を一体に備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジを挟む取付板に形成された取付穴に通したボルトを前記ナット部材に締め込んで固定されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記ナット部材は、前記継手板に重ねる固定板を一体に備えるとともに、この固定板を継手板に押し付けて固定する調整ボルトナットを備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項４または７に記載のシールドトンネルの支保工固定構造であって、前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジに形成された固定穴に通したボルトを前記ナット部材に締め込んで固定されることを特徴とする。

本発明によれば、シールドトンネルの補修覆工において、セグメントの継手板を利用して、ボルト部材またはナット部材による一つの専用具を用いるだけで支保工を固定できるため、施工性を向上して施工時間を短縮し、コストを低減できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明を適用した第１実施形態の構成としてＨ形鋼支保工１を例示したもので、図示のように、Ｈ形鋼支保工１は、図示しないシールドトンネルのセグメントリングの内周形状に対応した円弧形状に加工されている。このＨ形鋼支保工１において、１１はフランジ中央の固定穴、１２はウェブの開口部、１３はフランジ片側の固定穴である。このＨ形鋼支保工１は、ボルト部材２を用いてセグメントリングの内周に設置される。

図２はボルト部材２の設置例を示したもので、図示のように、ボルト部材２は、雄ネジ２１を角棒による固定金具２２にねじ込んで一体化したものである。このボルト部材２は、その固定金具２２が、隣り合うセグメントリングを構成するコンポジットセグメント３・３の継手板３１・３１の接続端面に溶接して固定される。この実施形態において、雄ネジ２１をＨ形鋼支保工１のフランジ中央の固定穴１１に通し、ウェブの開口部１２において、雄ネジ２１に座金２３を当ててナット２４を締め込むことで、セグメントリングにＨ形鋼支保工１が固定される。

図３はセグメントリングに設置したＨ形鋼支保工１への型枠パネル４の設置例を示したもので、３２は継手接続作業用凹部、３３・３４は継手板３１・３１同士の接続用のボルトナットである。なお、継手接続作業用凹部３２はコンクリートで埋められている。
補修覆工用の型枠パネル４・４は、図示のように、Ｈ形鋼支保工１のフランジの両側を、型枠パネル４・４と取付板４１・４１との間に挟んでボルトナット４２・４３で夫々固定することで、Ｈ形鋼支保工１に設置される。なお、型枠パネル４・４には、取付板４１・４１の回り止めを行うストッパー４４・４４が夫々埋め込まれている。

このように、隣り合うセグメントリングを構成するコンポジットセグメント３・３の継手板３１・３１を利用し、その継手板３１・３１の接続端面に溶接するボルト部材２を用いるだけでＨ形鋼支保工１を固定できる。従って、シールドトンネルの補修覆工において、施工性を向上して施工時間を短縮でき、コスト低減を達成できる。

〔第２実施形態〕
図４及び図５は本発明を適用した第２実施形態としてＨ形鋼支保工１の設置例を示したもので、前述した第１実施形態と同様の部分には同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち、第２実施形態では、図示のように、雄ネジ２１をＨ形鋼支保工１のフランジ片側の固定穴１２に通し、雄ネジ２１に座金２３を当ててナット２４を締め込むことで、セグメントリングにＨ形鋼支保工１が固定されている。

〔第３実施形態〕
図６及び図７は本発明を適用した第３実施形態としてＨ形鋼支保工１の設置例を示したもので、前述した第１実施形態と同様の部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第３実施形態では、前述したボルト部材２に代えて、ナット部材５を用いる。すなわち、ナット部材５は、図示のように、横長の添接板５１の中央に角棒による固定金具５２を溶接して一体化するとともに、添接板５１の両側部で固定金具５２と反対側面に重ね板５３を溶接して一体化して、その重ね板５３から添接板５１に貫通する雌ネジ５４を加工したものである。

このナット部材５は、その固定金具５２が、隣り合うセグメントリングを構成するコンポジットセグメント３・３の継手板３１・３１の接続端面に溶接して固定される。この実施形態においては、添接板５１にＨ形鋼支保工１のフランジを当てて、そのフランジの両側に重ねた取付板５５・５５の取付穴にボルト５６・５６を通して雌ネジ５４・５４に夫々締め込むことで、セグメントリングにＨ形鋼支保工１が固定される。

このように、横長の添接板５１を有するナット部材５を用いることで、Ｈ形鋼支保工１のフランジに固定穴を加工する必要がないことから、Ｈ形鋼支保工１の強度を落とすことがない。

〔第４実施形態〕
図８及び図９は本発明を適用した第４実施形態としてナット部材６の設置例を示したもので、前述した第１実施形態と同様の部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第４実施形態では、前述したボルト部材２に代えて、ナット部材６を用いる。すなわち、ナット部材６は、図示のように、長尺ナット６１を固定板６２の一面に溶接して一体化したものである。固定板６２には、円穴６３が形成されるとともに、長尺ナット６１と同じ面にブリッジ板６４が溶接して一体化されており、このブリッジ板６４に調整ボルト６５がねじ込まれて、調整ナット６６により調整ボルト６５の突出量が調整可能となっている。

以上のナット部材６は、その固定板６２が、隣り合うセグメントリングを構成するコンポジットセグメント３・３の継手板３１・３１の側面に重ねられる。このとき、継手板３１・３１同士を結合するボルト３３の頭部は、固定板６２の円穴６３内に位置している。そして、ブリッジ板６４にねじ込まれた調整ボルト６５の突出量を調整ナット６６により調整して、調整ボルト６５頭部の突出端を、コンポジットセグメント３の継手接続作業用凹部３２の反対側の壁に押し付ける。この調整ボルト６５により、継手板３１に対し固定板６２が押し付けられた固定状態に保持されるため、継手板３１から固定板６２が倒れるのを防止できる。

この実施形態においては、Ｈ形鋼支保工１のフランジ片側の固定穴１２にボルト６７を通して長尺ナット６１に締め込むことで、セグメントリングにＨ形鋼支保工１が固定されている。

このように、ナット部材６の固定板６２を、隣り合うセグメントリングを構成するコンポジットセグメント３・３の継手板３１・３１の側面に重ねて、調整ボルトナット６５・６６で押し付けて固定することで、シールドトンネルの補修覆工箇所において、湧き水のあるところで前記ボルト部材２や前記ナット部材５を溶接できない場合でも、Ｈ形鋼支保工１を設置するためのナット部材６を継手板３１に固定できる。

なお、以上の実施形態においては、支保工をＨ形鋼としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の鋼材による支保工であっても良い。
また、実施形態では、コンポジットセグメントとしたが、他のセグメントであっても良く、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した第１実施形態の構成を示すもので、支保工を例示した側面図（ａ）と、その矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）と、矢印Ｃ部の拡大詳細図（ｃ）である。 図１のボルト部材の設置例を示した要部斜視図（ａ）と、その正面図（ｂ）と、その矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）と、図（ｂ）の矢印Ｄ−Ｄ線に沿った断面図（ｄ）である。 図１の支保工への型枠の設置例を示した横断平面図（ａ）と、その矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）と、同矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）と、同矢印Ｄ−Ｄ線に沿った断面図（ｄ）と、同矢印Ｅ−Ｅ線に沿った断面図（ｅ）である。 本発明を適用した第２実施形態を示すもので、支保工の設置例を示した要部斜視図である。 図４の要部の横断平面図（ａ）と、その矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）と、同矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）と、同矢印Ｄ−Ｄ線に沿った断面図（ｄ）と、同矢印Ｅ−Ｅ線に沿った断面図（ｅ）である。 本発明を適用した第３実施形態を示すもので、支保工の設置例を示した要部斜視図である。 図６のナット部材の設置例を示した要部斜視図（ａ）と、そのナット部材の斜視図（ｂ）である。 本発明を適用した第４実施形態を示すもので、ナット部材の設置例を示した要部正面図である。 図８のナット部材への支保工及び型枠の設置例を示した横断平面図（ａ）と、その矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）と、同矢印Ｃ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）と、同矢印Ｄ−Ｄ線に沿った断面図（ｄ）と、同矢印Ｅ−Ｅ線に沿った断面図（ｅ）である。

符号の説明

１ 支保工
１１ 固定穴
１２ 開口部
１３ 固定穴
２ ボルト部材
２１ 雄ネジ
２２ 固定金具
２３ 座金
２４ ナット
３ コンポジットセグメント
３１ 継手板
３２ 継手接続作業用凹部
３３・３４ ボルトナット
４ 型枠パネル
４１ 取付板
４２・４３ ボルトナット
４４ ストッパー
５ ナット部材
５１ 添接板
５２ 固定金具
５３ 重ね板
５４ 雌ネジ
５５ 取付板
５６ ボルト
６ ナット部材
６１ 長尺ナット
６２ 固定板
６３ 円穴
６４ ブリッジ板
６５ 調整ボルト
６６ 調整ナット
６７ ボルト

Claims (8)

1. セグメントリングを互いに接続する継手板に、セグメントリングの内方に突出するボルト部材を固定し、
   このボルト部材に支保工を固定したことを特徴とするシールドトンネルの支保工固定構造。
2. 前記ボルト部材は、前記継手板の接続端面に溶接される固定金具を一体に備えることを特徴とする請求項１に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。
3. 前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジに形成された固定穴に通した前記ボルト部材にナットを締め付けて固定されることを特徴とする請求項１または２に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。
4. セグメントリングを互いに接続する継手板に、側方に位置するナット部材を固定し、
   このナット部材に支保工を固定したことを特徴とするシールドトンネルの支保工固定構造。
5. 前記ナット部材は、前記継手板の接続端面に溶接される固定板を一体に備えることを特徴とする請求項４に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。
6. 前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジを挟む取付板に形成された取付穴に通したボルトを前記ナット部材に締め込んで固定されることを特徴とする請求項４または５に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。
7. 前記ナット部材は、前記継手板に重ねる固定板を一体に備えるとともに、この固定板を継手板に押し付けて固定する調整ボルトナットを備えることを特徴とする請求項４に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。
8. 前記支保工は、Ｈ形鋼でそのフランジに形成された固定穴に通したボルトを前記ナット部材に締め込んで固定されることを特徴とする請求項４または７に記載のシールドトンネルの支保工固定構造。

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