JP4415838B2 - トンネル内部の構築工法 - Google Patents

Description

本発明はトンネル内がインバート、側壁、床などによって構築され、複数に区画されたトンネル内部の構築工法に関し、トンネル内部の構築を可能な限りプレキャスト部材の組立て方式によって行うことにより現場施工の大幅な省力化等を可能にしたものである。

主に道路やライフライン用として掘進されたシールドトンネルは、一般にトンネルのほぼ中央付近に構築された床スラブを境に、車道として利用される上部空間と、排水、電気等の保全施設、避難施設などとして利用される下部空間に区画され、さらに下部空間は必要に応じて中壁によって複数の空間に区画されている。

また、施工に際しては、トンネルのほぼ中央付近に軌条設備を仮設し、この軌条設備を利用してセグメント等のトンネル構築用資材を輸送する一方、軌条設備の下側において現場施工による配筋、型枠の設置、コンクリートの打設等をトンネルの掘進・覆工と並行して行い、トンネルの掘進・覆工、トンネル内部の構築および資材の運搬を分離することで施工の効率化が図られている。
特開平５−１３３１９３号公報 特開平５−１３３１９４号公報 特開２００２−８９１９５号公報 特開２００３−６４９９４号公報 特開２００４−２８５７５８号公報

しかし、それぞれの施工が分離されているものの、いずれの施工もトンネル内という非常に狭い空間での苦渋作業を強いられ、安全性にも課題があった。また、トンネル構築用の資材、トンネル内部構築用の資材、さらに軌条設備用の資材と物流量が非常に多くなるため、人海戦術によって施工速度を上げることにもおのずと限界があった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、現場施工を可能な限り省力化することにより、施工効率の大幅な向上を図るようにしたトンネル内部の構築工法を提供することを目的とする。

請求項１記載のトンネル内部の構築工法はトンネル内の底部と両側部にそれぞれ構築されたインバートと側壁、当該側壁間に構築された床、および前記インバートと床との間に構築された中壁とからなるトンネル内部の構築工法において、前記側壁はトンネルの両側部に設置されたセグメントの内側部に側壁構築用のプレキャスト型枠をそれぞれ設置し、当該プレキャスト型枠内にコンクリートを打設して構築し、前記インバートは床部と当該床部の下側に突設された梁部とからなるインバート構築用のプレキャスト部材を設置して構築し、前記中壁および床は場所打ちコンクリートまたはプレキャスト部材によってそれぞれ構築することを特徴とするものである。

本発明は特に、側壁構築用としてプレキャスト型枠を用いることにより、取り付けの際はフルプレキャスト部材より軽量で容易に取り付けることができ、また施工の際は特にコンクリートを打設しなくても、床用として架設されたプレキャスト床版の上を物流として使用する際の施工荷重を負担するための受けとして利用することができ、そして本設用としてコンクリートを打設することにより必要強度の側壁を構築できるようにしたものである。

請求項２記載のトンネル内部の構築工法は、請求項１記載のトンネル内部の構築工法において、中壁は側壁間にプレキャスト壁版を設置して構築し、床は前記側壁と中壁間にプレキャスト床版を設置して構築することを特徴とする特徴とするものである。

本発明は特に、トンネル内のインバート、床、中壁などの各部を可能な限りプレキャスト床版やプレキャスト壁版などのプレキャスト部材の組立て方式によって構築し、かつトンネルの上部空間Ａを利用したセグメント等のトンネル構築用資材の運搬、トンネル内部構築用資材の運搬および軌条資材の運搬、さらにトンネルの掘進・覆工と並行して構築することにより、現場打ちコンクリート量を減らし、これまで以上に現場施工の大幅な効率アップと工期短縮を可能にしたものである。

請求項３記載のトンネル内部の構築工法は、請求項１または２記載のトンネル内部の構築工法において、側壁構築用のプレキャスト型枠は、セグメントの内側面に沿って曲面状に形成された底部と当該底部の周囲に形成された側壁部とを有し、上端部が開口した箱状に形成してあることを特徴とするものである。

請求項４〜９記載のトンネル内部の構築工法は、いずれも請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法において、側壁、インバート、中壁、床の施工手順を限定したものであり、例えば、床とこれを受ける側壁を先に構築してしまえば、床の上を施工時の運搬用台車を走行させる等して物流として利用することができ、施工の大幅な効率化を図ることができる。

請求項１０記載のトンネル内部の構築工法は、請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法において、トンネルの両側部をブラケット付セグメントによって覆工し、当該ブラケット付セグメントの内側にプレキャスト溝型架構体をそれぞれ設置し、かつ当該プレキャスト溝型架構体間にプレキャスト床版を、前記プレキャスト溝型架構体と前記ブラケット間に簡易床版をそれぞれ設置して床を構築することを特徴とするものである。

本発明によれば、特にブラケット付セグメントの内側部に設置された簡易床版を施工中の作業足場、供用時の軽荷重用としてのみ利用し、輪荷重は作用させないものとして形成することで、簡易床版およびこれを受けるブラケット付セグメントのブラケットも非常に簡易なものとすることができ、しかもブラケットはセグメントの成型時に一体に形成することができる等のメリットがある。

なお、ブラケット付セグメントのブラケットは、必ずしもセグメントと一体成形されたものでなくてもよく、簡単な方法で後付けされたものでもよい。また、簡易床版には簡単な足場板、堰板、鋼板、グレーチング等を用いることができる。

本発明は特に、側壁、中壁、床およびインバートを可能な限りプレキャスト床版やプレキャスト壁版などのプレキャスト部材を利用した組立て方式によって構築することにより、これまで以上に現場施工の大幅な省力化と工期の短縮化等を図ることができる。

図１〜図４は、道路用として構築されたシールドトンネル（以下「トンネル」という）の内部を示し、図において、トンネル内の両側部と底部に側壁１，１とインバート２がそれぞれ構築され、側壁１，１間にトンネル内を上部空間Ａと下部空間Ｂとに区画する床３が構築され、さらにインバート２と床３との間に下部空間Ｂを左右に区画する中壁４がそれぞれ構築されている。

側壁１は、トンネル内の両側部に覆工材として組み込まれたセグメント５の内側部にプレキャストコンクリートからなる側壁構築用の型枠（以下「プレキャスト型枠」という）６を取り付け、当該プレキャスト型枠６内にコンクリート７を打設することにより構築されている。

プレキャスト型枠６は、例えば図２(ａ)，(ｂ)に図示するように、セグメント５の内側面に沿って曲面状に形成された底部６ａと当該底部６ａの周囲に形成された側壁部６ｂとを有し、超高強度繊維補強コンクリートまたはモルタル等から一体的に形成され、底部６ａには複数のボルト孔６ｃが形成されている。

また、プレキャスト型枠６はセグメント５と接する側の面（底部６ａ）が凸曲面に、中壁４と対向する側の面（側壁部６ｂ）が鉛直面に、そして上端側面が水平面をなす側面視ほぼ扇形状をなし、かつ上端部が開口する箱状に形成されている。

このように形成された側壁構築用のプレキャスト型枠６は、ボルト孔６ｃからセグメント５の内側部に埋設されたインサート（図省略）に取付けボルト８を締め付けることによりセグメント５の内側部に固定されている。

また、セグメント５側からプレキャスト型枠６内に打設されたコンクリート７内に、ずれ止め部材としてスタッドボルトや鉄筋などからなるシアコネクター９(図３(ａ)参照)が多数突設され、側壁１とセグメント５との一体化が図られている。

図３(ａ)，(ｂ)は、側壁構築用型枠の変形例を示し、この場合の型枠１０は枠体１１と当該枠体１１の側部に取り付けられた堰板１２とから形成されている。枠体１１はセグメント５側に垂直に伸びる垂直部１１ａと水平に伸びる水平部１１ｂとからＬ字形状に形成され、かつトンネルの軸方向に所定間隔をおいて配置された一組の脚部１１ｃ，１１ｃと当該脚部１１ｃ，１１ｃ間に配置された桁部１１ｄとから形成され、各垂直部１１ａと水平部１１ｂの先端部にベースプレート１１ｅがそれぞれ突設されている。

また枠体１１は、各ベースプレート１１ｅのボルト孔（図省略）からセグメント５の内側部に埋設されたインサート（図省略）に取付けボルト８を締め付けることによりセグメント５の内側部に取り付けられ、当該枠体１１の側部に堰板１２が取り付けられている。そして、中にコンクリート７が打設されている。

この場合においても、セグメント５側から型枠１０内に打設されたコンクリート７内にスタッドボルトや鉄筋などからなるシアコネクター９が多数突設されている。

インバート２は、例えば図４(ａ)，(ｂ)に図示するように、プレキャストコンクリートからなるインバート構築用のブロック（以下「プレキャストブロック」という）１３をトンネル内の底部に敷設し、その下側にコンクリート７を打設することにより構築されている。

プレキャストブロック１３は床部１３ａとその下側にトンネルの軸方向に連続して突設された梁部１３ｂとから断面ほぼＴ形状に形成されている。床部１３ａのほぼ中央には後述するプレキャスト壁版１４を建て込むための建込み溝１３ｃがトンネルの軸方向に連続して形成され、当該建込み溝１３ｃの底部にインサート１３ｄが埋設されている。なお、インバート２は、図１（ｂ）に図示するように場所打ちコンクリートによって形成される場合もある。

床３は、両側の側壁１，１と中央の中壁４の上端部間にプレキャスト床版１５を架け渡して構築され、中壁４は下部空間Ｂの中央にプレキャスト壁板１４を建て付けて構築されている。プレキャスト壁版１４の下端部と上端部はそれぞれインバート２と床３に接合されている。また、プレキャスト床版１５の両端部と中央部はそれぞれ側壁１の上端部と中壁４の上端部に接合されている。

図４（ａ），（ｂ）は特に、プレキャスト壁版１４の下端部をインバート２と接合する方法を示し、図４（ａ）はインバート２がインバート構築用のプレキャストブロック１３から構築されている場合で、プレキャスト壁版１４の下端部はプレキャストブロック１３の建込み溝１３ｃ内にインサート１３ｄに螺合されたアンカーボルト１６，１６によって接合されている。

また、図４（ｂ）はインバート２が場所打ちコンクリートによって構築されている場合で、プレキャスト壁版１４の下端部はトンネルの底部に組み込まれたセグメント５の上にアンカーボルト１６，１６によって接合され、かつその上にインバート２として打設されたコンクリートによって一体化されている。

次に、トンネル内部を構築するための施工手順について説明する。

〔１〕最初にトンネルの両側部に組み込まれたセグメント５の内側部に側壁１，１を構築し、底部にインバート２を構築する。

側壁１の構築は、最初にセグメント５の内側部にプレキャスト型枠６をそれぞれ設置し、次に、プレキャスト型枠６内にずれ止め部材としてシアコネクター９を突設する。そして、プレキャスト型枠６内にコンクリート７を打設するという手順で行う。なお、この場合のコンクリート７は側壁１、インバート２、中壁４および床３を構築した後、最終工程で打設してもよい。

また、インバート２の構築は、トンネルの底部にインバート構築用のプレキャストブロック１３を敷設し、その下側にコンクリート７を打設するという手順で行う。なお、インバート２を場所打ちコンクリートで構築する場合は、側壁１と中壁４を先に構築し、その後、トンネルの底部にコンクリートを打設することにより、インバート２を中壁４のプレキャスト壁版１４と一体化させて形成する。

〔２〕そして、両側の側壁１，１と中央の中壁４の上端部間にプレキャスト床版１５を架け渡して床３を構築する。

このように、トンネル内部の側壁やインバート等の構築を可能な限りプレキャスト部材による組立て方式とするとともに、トンネルの上部空間Ａを利用したセグメント等のトンネル構築用資材の運搬、トンネル内部構築用資材の運搬および軌条資材の運搬、さらにトンネルの掘進・覆工と並行して行うことにより、これまで以上に施工の大幅な効率アップと工期短縮が可能になる。

図５は、同じく道路用として構築されたトンネルの内部を示し、図において、トンネルの両側部が、内側部にブラケット１７ａが一体に形成されたブラケット付セグメント１７によってそれぞれ覆工されている。

また、当該ブラケット付セグメント１７の内側にプレキャスト溝型架構体１８がそれぞれ設置され、かつ当該プレキャスト溝型架構体１８，１８間にプレキャスト床版１９が、プレキャスト溝型架構体１８とブラケット付セグメント１７のブラケット１７ａ間には簡易床版２０がそれぞれ架け渡されている。

プレキャスト溝型架構体１８は床部１８ａと壁部１８ｂ，１８ｂをそれぞれ有し、プレキャストコンクリートから真下に開口する断面ほぼ溝形状に形成されている。その結果として、トンネル内のほぼ中央にプレキャスト溝型架構体１８の床部１８ａとプレキャスト床版１９および簡易床版２０とから連続した床が形成され、この床によってトンネル内は上部空間Ａと下部空間Ｂとに区画され、さらに下部空間Ｂはプレキャスト溝型架構体１８の壁部１８ｂによって複数に区画されている。

また特に、簡易床版２０は施工中の作業足場、供用時の軽荷重用として利用され、輪荷重は作用させないものとして形成されている。したがって、簡易床版２０はプレキャスト床版１９に比べてかなり薄く、かつ低強度に形成されていてもよく、例えば簡単な足場用板、堰板、鋼板、グレーチング等を用いることができる。

また、これに伴い簡易床版２０を受けるセグメント１７のブラケット１７ａも非常に簡易なものとすることができ、ブラケット付セグメント１７を成形する際、一体に成形することができる。

施工手順について説明すると、トンネルの内周をセグメントで覆工した後、トンネルの底部に場所打ちコンクリートまたはインバート構築用のプレキャストブロックによってインバート２を構築する。なお、インバート２はプレキャスト溝型架構体１８を設置する際に、レベル調整が必要なこと等から最初に施工するのが望ましいが、最後に行ってもよい。

次に、インバート２の上にプレキャスト溝型架構体１８をそれぞれ設置する。そして、プレキャスト溝型架構体１８，１８間、および当該プレキャスト溝型架構体１８とブラケット１７ａ間にプレキャスト床版１９と簡易床版２０をそれぞれ架け渡す。このようにしてトンネルの内部をきわめて効率的に構築することができる。

本発明は側壁、中壁、床およびインバートを可能な限りプレキャスト床版やプレキャスト壁版などのプレキャスト部材を利用した組立て方式によって構築することにより、これまで以上に現場施工の大幅な省力化と工期の短縮化等を図ることができる。

(ａ)，(ｂ)は、トンネルの内部を示す断面図である。 (ａ)は側壁とプレキャスト床版との接合部を示す断面図、(ｂ)は側壁構築用のプレキャスト型枠を示す斜視図である。 (ａ)は側壁とプレキャスト床版との接合部を示す断面図、(ｂ)は側壁構築用のプレキャスト型枠を示す斜視図である。 (ａ)は中壁とインバートとの接合部を示す断面図、(ｂ)はインバート構築用のプレキャストブロックを示す一部斜視図、(ｃ)は中壁とインバートとの接合部を示す断面図である。 トンネルの内部を示す断面図である。

符号の説明

１ 側壁
２ インバート
３ 床
４ 中壁
５ セグメント
６ 側壁構築用のプレキャスト型枠
７ コンクリート
８ 取付けボルト
９ シアコネクター
１０ 型枠
１１ 枠体
１２ 堰板
１３ プレキャストブロック(インバート構築用のブロック)
１４ プレキャスト壁版
１５ プレキャスト床版
１６ アンカーボルト
１７ セグメント
１８ プレキャスト溝型架構体
１９ プレキャスト床版
２０ 簡易床版

Claims (10)

1. トンネル内の底部と両側部にそれぞれ構築されたインバートと側壁、当該側壁間に構築された床、および前記インバートと床との間に構築された中壁とからなるトンネル内部の構築工法において、前記側壁はトンネルの両側部に設置されたセグメントの内側部に側壁構築用のプレキャスト型枠をそれぞれ設置し、当該プレキャスト型枠内にコンクリートを打設して構築し、前記インバートは床部と当該床部の下側に突設された梁部とからなるインバート構築用のプレキャスト部材を設置して構築し、前記中壁および床は場所打ちコンクリートまたはプレキャスト部材によってそれぞれ構築することを特徴とするトンネル内部の構築工法。
2. 中壁は側壁間にプレキャスト壁版を設置して構築し、床は前記側壁と中壁間にプレキャスト床版を設置して構築することを特徴とする請求項１記載のトンネル内部の構築工法。
3. 側壁構築用のプレキャスト型枠は、セグメントの内側面に沿って曲面状に形成された底部と当該底部の周囲に形成された側壁部とを有し、上端部が開口した箱状に形成することを特徴とする請求項１または２記載のトンネル内部の構築工法。
4. 側壁、インバート、中壁、床の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
5. 側壁、インバート、床、中壁の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
6. 側壁、床、インバート、中壁の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
7. インバート、側壁、中壁、床の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
8. インバート、側壁、床、中壁の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
9. インバート、中壁、側壁、床の順で構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。
10. トンネルの両側部をブラケット付セグメントによって覆工し、当該ブラケット付セグメントの内側にプレキャスト溝型架構体を設置し、かつ当該プレキャスト溝型架構体間にプレキャスト床版を、前記プレキャスト溝型架構体と前記ブラケット間に簡易床版をそれぞれ設置して床を構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のトンネル内部の構築工法。

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