JP4377735B2 - Tunnel segment - Google Patents
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Description
本発明は、上下水道、地下鉄、電信ケーブル収容のトンネル、放水トンネル、道路トンネル、共同溝などの管渠をシールド工法などで構築する場合に使用する通気・排煙、通水が可能なトンネル用セグメントに関する。 The present invention is used for tunnels that allow ventilation, smoke removal, and water flow when pipes such as water and sewage systems, subways, tunnels for accommodating telegraph cables, water discharge tunnels, road tunnels, joint grooves, etc. are constructed by a shield method, etc. Regarding segments.
特開平10−205299号公報には、トンネル内の排煙を効率化するために、隣接して並走する各トンネル内上方に換気用ダクトを設置し、一つのトンネル内に火災が生じた際、当該トンネルの換気用ダクトを排気のみとし、他のトンネルの換気用ダクトを給気のみとするトンネル換気排煙方法が開示されている。
また、特開2001−248399号公報には、自動車が走行するトンネル内に設置されるトンネル換気装置であって、ジェットファンまたはブースタファンの少なくともいずれかと、このファンの吸込側に連通し、地上に開口した吸込口を備えた吸気路と、前記ファンの吐出側に連通する排気路とを備え、前記吸気路および排気路を地中に形成したトンネル換気装置が記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-248399 discloses a tunnel ventilation device installed in a tunnel in which an automobile travels, and communicates with at least one of a jet fan or a booster fan on the suction side of the fan, and on the ground. There is described a tunnel ventilator including an intake passage having an open suction port and an exhaust passage communicating with the discharge side of the fan, and forming the intake passage and the exhaust passage in the ground.
特開平10−205299号公報に開示されたトンネルの換気のためトンネル内上方に換気用ダクトを設置する場合、自動車トンネルでは、建築限界内に固定設置物を配置しないように定められているため、この建築限界より上方に換気用ダクトを設置しなければならず、換気用ダクトの設置スペースを建築限界より上方に確保するため、トンネルの開口高さを高くしなければならず、その結果、トンネルの掘削量が増加し、トンネルも大径となり、トンネル構築コストが高価になるという問題を有するものであった。特に、昨今の地山の掘削量を低減するために建築限界に近いような形状とした矩形や馬蹄形や楕円形等のトンネルでは、換気用ダクトの設置のためだけに、トンネルの内空面積を大きくしなければならず、その結果、地山の掘削量の低減が抑制されるという問題も有する。
また、鉄道トンネルでは、建築限界に近いトンネルの形状を有することが多いため、火災時に排煙用ならびに換気用ダクトやスプリンクラー用の配管等を設置する場合は、トンネルの内空面積を大きくしなければならないことがあり、自動車トンネルと同様に、トンネル構築コストが高価になるという問題を有する。
特開2001−248399号公報に開示された地中に吸気路、排気路を形成したトンネル換気装置の場合、地中に吸気路、排気路を形成するための掘削が必要であり、トンネル構築コストが高価になるという問題を有する。
また、公知の技術として、セグメントを組立てる際に必要な把持部材(管)をセグメント内部に内壁側に開口を有するように埋設する技術がある。しかしこの把持部材は、シールドマシンのエレクタをセグメントに把持させるための部材であり、セグメント内部の管や空間に繋がっているわけではなく、トンネル周方向もしくはトンネル軸方向に連通してもおらず、本発明とは全く異なる技術である。
When installing a ventilation duct above the tunnel for ventilation of the tunnel disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-205299, in an automobile tunnel, it is determined not to arrange a fixed installation within the building limit. The ventilation duct must be installed above the building limit, and in order to secure the installation space for the ventilation duct above the building limit, the tunnel opening height must be increased, and as a result, the tunnel As a result, the amount of excavation increased, the diameter of the tunnel also increased, and the cost of tunnel construction was high. Especially in the case of rectangular, horseshoe-shaped, and elliptical tunnels that are close to the limits of construction in order to reduce the amount of excavation of natural ground in recent years, the inner area of the tunnel is reduced only for the installation of ventilation ducts. As a result, there is a problem that the reduction of the excavation amount of the natural ground is suppressed.
Rail tunnels often have tunnel shapes that are close to the limits of construction, so when installing smoke exhausts, ventilation ducts, sprinkler piping, etc. in the event of a fire, the tunnel inner space must be increased. As with automobile tunnels, there is a problem that the tunnel construction cost becomes expensive.
In the case of a tunnel ventilator in which an intake passage and an exhaust passage are formed in the ground disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-248399, excavation for forming the intake passage and the exhaust passage in the ground is necessary, and the tunnel construction cost It has a problem that becomes expensive.
As a known technique, there is a technique in which a holding member (tube) necessary for assembling a segment is embedded in the segment so as to have an opening on the inner wall side. However, this gripping member is a member that allows the segment to grip the erector of the shield machine and is not connected to the pipe or space inside the segment, and it does not communicate with the tunnel circumferential direction or tunnel axial direction, This is a completely different technique from the present invention.
本発明は、トンネルの有効断面を確保し、トンネルの掘削量を低減した通気、通水可能なトンネル用セグメントを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a tunnel segment that secures an effective cross section of a tunnel and is capable of aeration and water flow with reduced tunnel excavation.
本第1発明は、主トンネル用セグメントにおいて、主トンネル周方向及び主トンネル軸方向に連結される主トンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、該主トンネル用セグメント内部の管若しくは空間が、主トンネル周方向にのみ連通し、かつ主トンネル用セグメントの内壁側に開口を有し、前記主トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングを主トンネル軸方向に連結する際の配置が整列配置の場合、前記主トンネルと併設する副トンネルが接続部材により接続され、前記主トンネル周方向にのみ連通した管から接続部材を通して、前記副トンネルの軸方向に設置されている配管へ繋がっていることを特徴とする。
本第2発明は、第1発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメント内部に配置される管を主桁として兼用することを特徴とする。
本第3発明は、第1または第2発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメント内部に配置される管を縞鋼管とすることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the main tunnel segment, a pipe or space is provided inside the main tunnel segment connected in the main tunnel circumferential direction and the main tunnel axial direction, and the pipe or space inside the main tunnel segment is the main tunnel segment. When communicating in the tunnel circumferential direction only, and having an opening on the inner wall side of the main tunnel segment, the arrangement when connecting the segment ring formed by the main tunnel segment in the main tunnel axial direction is an alignment arrangement. A sub-tunnel adjacent to the main tunnel is connected by a connecting member, and is connected to a pipe installed in the axial direction of the sub-tunnel from a pipe communicating only in the circumferential direction of the main tunnel through the connecting member. To do.
The second invention is characterized in that, in the tunnel segment of the first invention, a pipe disposed inside the tunnel segment is also used as a main beam.
The third invention is characterized in that, in the tunnel segment of the first or second invention, the pipe disposed inside the tunnel segment is a striped steel pipe.
本願では、トンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されるトンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間がトンネル軸方向及び/又は周方向に連通する構成により、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間を通気又は通水用通路として利用でき、トンネルの有効断面を減少することなく、トンネルの換気・排煙装置若しくは火災時のスプリンクラーを設置することができる。
また管又は空間に通水することにより、地下河川トンネルの流量を調整することもでき、地山側の地下水や海水を取水することも可能である。
換気ダクト等の設備をトンネル有効断面内に設置する必要がないので、トンネル掘削量を少なくすることができ、トンネル建設コストを低減できる。
トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が千鳥状配置(セグメントのトンネル軸方向接合面をトンネル周方向にずらした配置)の場合は、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管をトンネル周方向に所定間隔おいて複数配置する構成とし、トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が整列配置(セグメントのトンネル軸方向接合面を一致させる配置)の場合は、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管を1以上配置する構成とすることにより、トンネル軸方向のセグメントリングの配置方式の相違にかかわらず、トンネル用セグメント内部の管のトンネル軸方向の連通を確保できる。
また千鳥状配置にした場合、ボルトや縦リブ等の部材とトンネル軸方向に伸びる管が干渉するときは、管の位置を適宜変更することも可能である。
また、千鳥状配置であっても、セグメントをトンネル軸方向に接続するときは、リング継手同士をボルト等で接続する必要があり、ボルト孔を合せるために、配置に規則性があり、この規則性に合せて、トンネル軸方向に伸びる管の全数を軸方向に連通することも可能である。縦リブ等のセグメント内部の構造により、全数を連通することが不可能な場合は、少なくとも1本は軸方向に連通し、残りの数本は連通しない構造とすることもできる。
本発明は、合成セグメント、RCセグメント、鋼製セグメントにも適用可能であり、適用範囲が広い。
トンネル用セグメント内部に配置される管をトンネル用セグメントの主桁として兼用する構成により、製作コストの安価なトンネル用セグメントとすることができる。
トンネル用セグメント内部に配置される管を縞鋼管とする構成により、コンクリートとの付着性が向上し、鋼材の使用量を低減することができる。
主トンネルとそれに併設する副トンネル(併設トンネル)を接続部材(管等)により接続し、トンネル周方向にのみ連通した管から接続部材を通して、副トンネルの軸方向に設置されている配管へと繋がっている構造となっていると、前記の配管はトンネルの外部へ通じていることから、主トンネルへの空気、水等のユーティリティや排気のやり取りが可能となる。 In the present application, a pipe or space is provided inside a tunnel segment connected in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction, and the pipe or space inside the tunnel segment communicates in the tunnel axial direction and / or the circumferential direction. A pipe or space inside the segment can be used as a passage for ventilation or water passage, and a tunnel ventilation / smoke exhaust device or a sprinkler in case of fire can be installed without reducing the effective cross section of the tunnel.
In addition, by passing water through a pipe or space, the flow rate of the underground river tunnel can be adjusted, and groundwater and seawater on the natural mountain side can be taken.
Since it is not necessary to install equipment such as ventilation ducts in the tunnel effective cross section, the amount of tunnel excavation can be reduced, and the tunnel construction cost can be reduced.
When the segment ring formed by the tunnel segment is connected in the staggered arrangement (displacement of the junction surface of the segment in the tunnel circumferential direction), the inside of the tunnel segment A plurality of pipes extending in the tunnel axis direction are arranged at predetermined intervals in the tunnel circumferential direction, and the arrangement when connecting the segment rings formed by the tunnel segments in the tunnel axis direction is aligned (the tunnel axis direction of the segments) In the case of an arrangement in which the joining surfaces are matched), by arranging one or more pipes extending in the tunnel axis direction inside the tunnel segment, regardless of the difference in the arrangement method of the segment rings in the tunnel axis direction, Communication in the tunnel axis direction of the pipe inside the tunnel segment can be secured.
Further, in the case of the staggered arrangement, when a member such as a bolt or a vertical rib interferes with a pipe extending in the tunnel axis direction, the position of the pipe can be appropriately changed.
Even in a staggered arrangement, when connecting segments in the tunnel axis direction, it is necessary to connect ring joints with bolts, etc., and there is regularity in the arrangement to match the bolt holes. Depending on the nature, it is possible to communicate all the tubes extending in the tunnel axial direction in the axial direction. When it is impossible to communicate all the numbers due to the structure inside the segments such as the longitudinal ribs, at least one can be communicated in the axial direction, and the remaining several can be structured not to communicate.
The present invention can be applied to a synthetic segment, an RC segment, and a steel segment, and has a wide range of applications.
With the configuration in which the pipe disposed inside the tunnel segment is also used as the main beam of the tunnel segment, the tunnel segment can be manufactured at a low manufacturing cost.
With the configuration in which the pipe disposed inside the tunnel segment is a striped steel pipe, adhesion to concrete is improved, and the amount of steel used can be reduced.
The main tunnel and the secondary tunnel (adjacent tunnel) attached to it are connected by a connecting member (such as a pipe), and the pipe connected in the circumferential direction of the tunnel is connected to the pipe installed in the axial direction of the secondary tunnel. In this structure, since the pipe communicates with the outside of the tunnel, it is possible to exchange utilities such as air and water and exhaust air to the main tunnel.
本願の実施の形態を図により説明する。図1は、本願のトンネル用セグメント1の一実施形態を示すものである。この実施形態におけるトンネル用セグメント1は、主桁2、継手板3、スキンプレート4からなる鋼製セグメントであり、主桁2には、トンネル軸方向の連結のための軸方向ボルト孔5を有し、継手板3には、トンネル周方向の連結のための周方向ボルト孔6を有する。トンネル用セグメント1の内部には、主桁2間を連結し主桁2に軸方向開口7を有する軸方向管8が所定間隔をおいて複数設置され、継手板3間を連結し継手板に周方向開口9を有する周方向管10が配置される。周方向管10は、トンネル用セグメント1の形状にそって弧状にする。軸方向管8と周方向管10とは互いに連通するように交差し、その交差部のセグメント内壁側に開口11が形成される。トンネル用セグメント1内には中詰めコンクリート16を充填してもよい。
Embodiments of the present application will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a
図2は、本願のトンネル用セグメント1の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル用セグメント1の内部に、主桁2間に軸方向管8のみを所定間隔毎に複数設置したものである。他の構成は、図1に示した実施形態と同様である。
FIG. 2 shows another embodiment of the
図3は、本願のトンネル用セグメント1を複数トンネル周方向に連結してセグメントリングを形成し、セグメントリングをトンネル軸方向に連結した一実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成するトンネル用セグメント1のトンネル軸方向の接合面がトンネル周方向にずらして配置する千鳥状配置としたものである。千鳥状配置にしても、トンネル用セグメント1の内部に複数設置した軸方向管8の少なくともいずれか1つが連通し、トンネル軸方向の連通を確保する。
FIG. 3 shows an embodiment in which a plurality of
図4は、セグメントリングをトンネル軸方向に連結した他の実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成するトンネル用セグメント1のトンネル軸方向の接合面がトンネル周方向で一致した整列配置としたものである。整列配置の場合、軸方向管8が1つでもトンネル軸方向の連通を確保できる。
FIG. 4 shows another embodiment in which segment rings are connected in the tunnel axis direction. In this embodiment, the joining surface in the tunnel axis direction of the
図5(a)(b)は、トンネル用セグメントを、主桁2、継手板3、スキンプレート4から構成される鋼製セグメントと補強鉄筋12を配置した鉄筋コンクリートを一体化する合成セグメント17とした実施形態を示すものである。合成セグメント17とした場合、軸方向管8と弧状の周方向管10とを補強鉄筋12と干渉しないように配置する。
5 (a) and 5 (b), the tunnel segment is a
図6(a)(b)は、トンネル用セグメントを合成セグメント17とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管8と弧状の周方向管10を外周に螺旋状の突条を形成した縞鋼管とするもので、縞鋼管はコンクリートの付着力を大きく確保することが可能となるので、補強鉄筋12の量を削減することができる。
FIGS. 6A and 6B show another embodiment in which the tunnel segment is a
図7(a)(b)は、トンネル用セグメントを鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ18とした実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管8と弧状の周方向管10を配置し、軸方向管8を縦リブとして兼用したものである。
FIGS. 7A and 7B show an embodiment in which the tunnel segment is a steel segment
図8(a)(b)は、トンネル用セグメントを鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ18とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、周方向管10を短い直線状管を複数連結してセグメントの弧状形状に対応したものである。
FIGS. 8A and 8B show another embodiment in which the tunnel segment is a steel segment
図9(a)(b)は、トンネル用セグメントを鋼製セグメント二次覆工打設タイプ19とした実施形態を示すものである。この実施形態では、弧状の周方向管10を縦リブ13に形成した孔に貫通させて配置し、セグメントの内側に二次覆工20する。
FIGS. 9A and 9B show an embodiment in which the tunnel segment is a steel segment secondary
図10(a)(b)は、トンネル用セグメントを鋼製セグメント二次覆工非打設タイプ21とした実施形態を示すものである。この実施形態では、弧状の周方向管10を縦リブ13に形成した孔に貫通させて配置する。
FIGS. 10A and 10B show an embodiment in which the tunnel segment is a steel segment secondary lining
図11(a)(b)は、トンネル用セグメントを、鋼製セグメント22とした実施形態としたものである。この実施形態では、鋼製セグメント22の内部をスキンプレート4と内側のスキンプレート4’及び縦リブ13で区画された空間とし、主桁2及び縦リブ13に孔を形成して、トンネル軸方向及びトンネル周方向の連通を可能としたものである。
FIGS. 11A and 11B show an embodiment in which the segment for tunnel is a
図12(a)(b)は、トンネル用セグメントをRCセグメント23とした実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管8と弧状の周方向管10を補強鉄筋12と干渉しないようにして配置し、コンクリートを打設したものである。
12A and 12B show an embodiment in which the
図13(a)(b)は、トンネル用セグメントをRCセグメント23とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管8と弧状の周方向管10を外周に螺旋状の突条を形成した縞鋼管とするもので、縞鋼管はコンクリートの付着力が大きいので、補強鉄筋12の量を削減することができる。
13A and 13B show another embodiment in which the
図14は、トンネル用セグメント1の接合の一実施形態を示すものである。この実施形態では、継手板3間に連結された周方向管10を水密に連結するために、一方のトンネル用セグメント1の継手板3に止水溝14を形成し、他方のトンネル用セグメント1の継手板3にパッキン15を突設させ、止水溝14にパッキン15を圧着して周方向管10を水密に連結する。主桁2間に連結される軸方向管8も同様な構成で水密に連結する。
図15は、管がトンネル周方向にのみ連通することを特徴とする一実施形態を示すものである。この実施形態では、主トンネル24とそれに併設する副トンネル25(併設トンネル)を接続部材26(管等)により接続し、トンネル周方向にのみ連通した管から接続部材26を通して、副トンネル25の軸方向に設置されている配管27へと繋がっている構造となっている。配管27はトンネルの外部へ通じていることから、主トンネル24への空気、水等のユーティリティや排気のやり取りが可能となる。このときは、トンネル用セグメント内部の管は軸方向に連通しない構造としてもよい。
尚、図面ではトンネル形状が円形のものを例として示したが、矩形状、馬蹄形状、楕円形状等であっても構わない。
FIG. 14 shows an embodiment of the junction of the
FIG. 15 shows an embodiment in which the pipe communicates only in the circumferential direction of the tunnel. In this embodiment, the
In the drawings, the tunnel has a circular shape as an example, but it may have a rectangular shape, a horseshoe shape, an elliptical shape, or the like.
1:トンネル用セグメント
2:主桁
3:継手板
4:スキンプレート
5:軸方向ボルト孔
6:周方向ボルト孔
7:軸方向開口
8:軸方向管
9:周方向開口
10:周方向管
11:開口
12:補強鉄筋
13:縦リブ
14:止水溝
15:パッキン
16:中詰めコンクリート
17:合成セグメント
18:鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ
19:鋼製セグメント二次覆工打設タイプ
20:二次覆工
21:鋼製セグメント二次覆工非打設タイプ
22:鋼製セグメント
23:RCセグメント
24:主トンネル
25:副トンネル
26:接続部材
27:副トンネルの軸方向に設置されている管
1: tunnel segment 2: main girder 3: joint plate 4: skin plate 5: axial bolt hole 6: circumferential bolt hole 7: axial opening 8: axial pipe 9: circumferential opening 10: circumferential pipe 11 : Opening 12: Reinforcing bar 13: Longitudinal rib 14: Water stop groove 15: Packing 16: Filled concrete 17: Composite segment 18: Steel segment concrete filling type 19: Steel segment secondary lining placement type 20: Secondary lining 21: Steel segment secondary lining non-placement type 22: Steel segment 23: RC segment 24: Main tunnel 25: Secondary tunnel 26: Connection member 27: Installed in the axial direction of the secondary tunnel tube
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