JP4540162B2 - 空洞構造体曲がり部の覆工施工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルや管等の空洞構造体曲がり部の覆工施工法に関する。
【0002】
【従来技術】
シールド工法によるトンネル構築に際し、一次覆工をセグメントの円環状組立により施工する場合、一次覆工の防水性,防食性,内面平滑性等の覆工機能を確立するために、通常、セグメント一次覆工の内側にコンクリート打設による、所謂コンクリート二次覆工が施工されている。
【0003】
コンクリート二次覆工の施工は、型枠の組立解体,コンクリートの打設養生など施工が煩雑で、しかもコンクリートの養生硬化を待たなければ型枠を撤去できず、どうしても施工期間が長くなり、施工コスト面の負担が大きかった。
【0004】
また、コンクリートは耐酸性に乏しく、構築されたシールドトンネルを下水道の暗渠として適用する場合には、下水から発生する酸性ガスにより冒されやすく、二次覆工の防食性が問題になることがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、先に、シールドトンネルの構築に於いて、セグメントによる一次覆工を施した後、二次覆工を施すに際し、一次覆工の内径よりも小さい外径のプラスチック製円筒体を一次覆工内で軸線方向に順次継ぎ足しながら二次覆工本体を組み立て、二次覆工本体と一次覆工との内,外径差に基づく隙間内に裏込めを施す二次覆工の施工法を提案した(例えば特願平10−314391号参照)。
【0006】
本出願人提案の上記施工法によれば、円筒体から二次覆工本体を組み立てた後に、裏込めを行うという簡単な作業によって二次覆工を構築でき、しかも二次覆工本体が裏込め材を安定確実に保持するので、裏込め材の養生硬化を待つ必要がなくなり、施工期間の短縮ひいては施工コストの引き下げが可能になる。
【0007】
シールドトンネルひいては一次覆工は直線部が圧倒的に長いが、施工現場によっては全長の一部に曲がり部を含むことがあり、二次覆工の施工に際しても、曲がり部対策がどうしても必要になる。曲がり部対策としては、種々考えられるが、直線部の組立に使用する円筒体を利用して曲がり部を構築できれば、別途に曲がり部組立専用部材を準備する必要が無くなり、資材コストひいては施工コストの引き下げが期待できる。また資材の種類が少なくなるので、在庫管理も容易となる。
【0008】
このような状況は、シールドトンネルにおける二次覆工の他、下水道等の新設又は既設の管のライニング施工等、種々の空洞構造体の覆工施工についても同様に当てはまる。
【0009】
本発明は、曲がり部の構築に、直線部の組立に使用する円筒体を斜め裁断並びに裁断面接合等の簡単な付加的加工を施した状態で適用できる空洞構造体曲がり部の覆工施工法を提供することを目的としてなされたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、所定方向に延びる空洞構造体の覆工方法において、空洞構造体の内径よりも小さい外径にして接合端部に軸線方向に嵌合接続可能な凹凸部を備えたプラスチック製円筒体を用い、該円筒体を接合端部の凹凸部の軸線方向嵌合接続により順次継ぎ足すことにより覆工体を構築する施工法であって、一対の上記円筒体の接合端部を斜め裁断し該斜め裁断面同士を突き合わせ状態に接合することにより軸線方向の両端部に嵌合接続用凹凸部を備えた曲筒部材を作成し、少なくとも1つの曲筒部材を上記円筒体同士の接合端部間に凹凸部の軸線方向嵌合接続により介在させることにより、空洞構造体の中心軸線の曲がりに対応させることを特徴とする空洞構造体曲がり部の覆工施工法を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態をシールドトンネルの二次覆工に適用した場合を例にとって添付図面に基づき説明する。本発明施工法の直線部の一施工状況が図1〜10に概略的に示されている。二次覆工の構築には、二次覆工本体1Aを組み立てるために、プラスチック製円筒体1(図1参照)が使用される。一次覆工aは施工規模にもよるが、通常は、少なくとも2m程度の内径を有し、したがって、円筒体1としてもかなり大口径のものを使用することが必要になり、円筒形状での施工現場への搬入は嵩張り不便である。
【0012】
而して、円筒体1の組立は、図1に示すように、シールドトンネル坑外、例えばシールドトンネルの一端側に接続する立坑b内で行なうことが便利である。立坑b内には、帯板状のプラスチック成形材1aを巻き取ったコイルAが搬入され、該コイルAから上記円筒体1の円周長に相当する長さの成形材1aを切り取り、該成形材1aを360°巻回した後、円周上の継ぎ目1a1(図2参照)を融着、その他ジョイント金具適用等の公知の適宜の手段を適用してジョイントすることにより円筒体1を組み立てることができる。このようにして組み立てられた円筒体1は保形性を有し、以後、円筒形状を保持する。
【0013】
成形材1aには、図3に示すように、押し出し成型時に、両側縁部に沿って嵌合接続用の凹部2と凸部3とが形成される。而して、このような成形材1aの360°の巻回により円筒体1aを組み立てることにより、図5に示すように、円筒体1の接合端部に軸方向に嵌合接続可能な凹凸部2,3を形成することができる。
【0014】
円筒体1の外径は、一次覆工aとの間に裏込め材の充填空間を形成するために、一次覆工aの内径より少し小さいことが必要であり、通常は、一次覆工aの内径の85〜95%程度に相当する外径に設定される。
【0015】
立坑b内で組み立てられた円筒体1は、図4に示すように、二次覆工本体1Aの組立のために一次覆工a内に搬入される。一次覆工内aへの搬入には、図4,5に示すように、転動移動手段が適用される。
【0016】
図5は、一次覆工a内への円筒体1の搬入状況を示し、円筒体1は一次覆工a内に横向き状態、即ち一次覆工aと開口向きを一致する正常状態より略々90°向きを変えた状態の下におかれる。この場合、円筒体1の軸長Wがあまり大きすぎると、円筒体1を一次覆工a内に横向きに設置することが出来なくなるので、円筒体1は短筒状であることが必要であり、軸長Wは、例えば一次覆工aの内径の20〜50%程度の範囲に設定される。因みに、円筒体1の軸長Wが一次覆工aの内径の20%に達しない場合には、円筒体1の軸長Wがあまりに小さくなりすぎ、一方50%を超えると一次覆工aとの内外径差が大きくなりすぎ、いずれも好ましくない。円筒体1の軸長Wは、図5に示すように、一次覆工a内への設置状態において、該円筒体1の上端を通る一次覆工aの弦の長さLより小さいことが必要である
円筒体1は一次覆工a内に横向き状態に設置されるので、転動移動手段の適用が可能になり、容易且つ迅速に一次覆工a内の所定位置まで転動搬入することができる。
【0017】
円筒体1を一次覆工a内の所定部位まで搬入した後、開口の向きを略々90°変え正常向きに戻し、先行の円筒体1′の後端側に、接合端部に形成の凹凸部2,3(図5参照)の軸線方向嵌合下に接続させることにより、二次覆工本体1Aの組立が1ピッチ進行する。凹凸部2,3の軸線方向嵌合接続状態が図3に仮想線で示され、凹凸部2,3の軸線方向嵌合接続は、一次覆工内aで円筒体1′に対し円筒体1を中心軸線を略々一致させた状態で、従って単に軸線方向に押し込むだけで接合するために必要である。図3に示すように、凹凸部2,3の接合に際しては、接合部の水密性向上を目的として、凹部3内にシール材14を装入しておくことができる。シール材14としては、例えばゴム等の弾性材からなるひも状のものを適用できる。
【0018】
以下、同様に、立坑b内での円筒体1の組立、該円筒体1の一次覆工a内への転動搬入及び円筒体1と先行円筒体1′との接続を順次繰り返すことにより、二次覆工本体1Aの一スパンの組み立てを終える。
【0019】
二次覆工本体1Aの一スパンの組立を終えた後は、図6,7に示すように、二次覆工本体1Aと一次覆工aとの間の隙間4の手前側を詰め物5、例えば粘土状の急結セメント,エポキシ樹脂系パテ材等を用いて閉塞し、更に詰め物5の上端領域には、裏込め材充填用ホースの挿通口6をパイプ材等の埋め込みにより予め確保しておく。詰め物5は、裏込め材の注入充填時に於ける裏込め材の流出と比重差による二次覆工本体1Aの浮き上がりを防止する働きをしている。浮き上がり防止には他の適宜の手段を適用できる。
【0020】
詰め物5が硬化した後は、図8に示すように、裏込め材充填用のホース7を挿通口6から二次覆工本体1Aと一次覆工a間の隙間4内に挿入し、該ホース7を通じ上記隙間4内に裏込め材8、例えばセメントミルクを充填し、充填後、挿通口6を栓体等の適宜の閉塞手段(図示せず)を適用して閉じることにより、図9,10に示すように、一スパンの2次覆工を終える。尚、裏込め注入は、必ずしも全断面注入である必要はなく、場合によっては、下部のみの部分断面注入であってもよい。
【0021】
次ぎに、二次覆工本体1Aの最後尾の円筒体1′(図9参照)を基準に、先と同様の手順で一スパンの二次覆工本体1Aを組み立て、更に裏込めを施すことにより二次覆工を更に一スパン延長することが出来る。
【0022】
以下、同様に、二次覆工を一スパンずつ延長して行くことにより、一次覆工の全長に亘り二次覆工を施すことが出来る。
【0023】
このようにして構築された二次覆工は、内周部を構成している二次覆工本体1Aがプラスチック製円筒体1から構成されているので、耐酸性ひいては防食性に優れ、例えば下水道の構築に適用した場合であっても、酸性ガスに冒されるということがなくなる。
【0024】
円筒体の組立は、図11に示すように、立坑b内に於いて、成形材1aを360°を少し超えるように、例えば10〜30°程度の角度幅でラップ部1b1が生ずるように巻回して小さい外径の予備筒1bを作製し、該予備筒1bを結束等により形状拘束した状態で一次覆工a内に転動移動により搬入し、しかる後、先行の円筒体1′と接続する直前で行うようにしても良い。
【0025】
図12に組立時の状況が示され、予備筒1bは形状拘束から解放して360°の巻回状態まで戻した後に、円周上の継ぎ目を融着手段等を適用してジョイントすることにより円筒体1が得られる。このようにすれば、外径縮小により一次覆工a内への転動移動搬入が容易になり、またラップ部1b1を戻すことにより外径が拡大されるので、円筒体1の外径としては、図1に示す場合と実質的に変わらないか、或いは場合によれば、図1に示す場合よりも拡大された外径の円筒体1が得られる。
【0026】
また、図13,14に示すように、定尺に切断された成形材1aを帯板状のままで台車13に積載して一次覆工a内に搬入し、先行の円筒体1′との接合位置で円筒体1の組立を行うようにしてもよい。
【0027】
本発明に於いて、成形材1aの断面形状は、接合端部に嵌合接続用の凹凸部2,3を備えた円筒体1を組み立てることができる限り特に制限されない。成形材1aは熱可塑性プラスチック、例えばポリ塩化ビニル,ポリエチレン,ポリプロピレン等から円筒体1の軸長W(図5参照)に相当する幅で帯状長尺に成形され、円筒状巻き取りが可能な程度の可撓性と円筒状組立状態での形状保持が可能な程度の剛性を有し、コイル状に巻き取られた状態で施工現場に搬入される。
【0028】
成形材1aは、内面側が平滑で、外面側には長手方向に延出し幅方向に間隔を存して平行する多数本の、例えばT型のリブ片9(図5参照)を備え、また両側縁部には、図3に示すように、嵌合接続用の凹凸部2,3を備えている。
【0029】
図15の横断平面図に概略的に示すように、シールドトンネルひいては一次覆工aは途中に曲がり部a1を有していることがあり、このような場合には、二次覆工本体1Aの組立に際し、曲がり部a1に対する対策が必要になる。
【0030】
図16,17に、曲がり部a1への対策が誇張して示されている。この曲がり部対策には一対の円筒体1,1が適用される。一対の円筒体1,1は、図16に示すように、接合端部に於いて接合された状態で、破線10に沿い斜め裁断加工が施される。このようにして得られた斜め裁断円筒体11、11は、裁断面11,11がフラットとなり、図17に示すように、裁断面11,11同士を突き合わせ状態で融着手段、その他適宜のジョイント手段を適用して接合一体化することにより中心軸線sが屈折する曲筒部材12が得られる。図18は図16に示す斜め裁断円筒体11,11の展開図であり、成形材1aを展開図通り裁断し、360°巻回と巻回継ぎ目のジョイントを行うことにより、斜め裁断面11を有する円筒体11の組立が可能になる。
【0031】
曲筒部材12の中心軸線sの屈折角θ1は、円筒体1,1の裁断角θ2によって決まり、裁断角θ2を適宜選択することのより、一次覆工の曲がり部a1の曲線に近似する屈折角の曲筒部材12が得られる。
【0032】
一次覆工aの曲がり部a1の曲率半径は施工現場の状況にもよるが、通常は相当大きく曲がりはごく緩やかであるので、曲筒部材12の中心軸線sの屈折角θ1は180°にかなり近く、たとえば160〜175°程度のものであり、従って裁断角θ2は、例えば2〜10°程度の範囲内から適宜選択すればよい。因みに図16,17では、説明の便宜上、θ1,θ2はともに誇張して示されている。
【0033】
このように、円筒体1,1同士の裁断接合加工により曲筒部材12を作成し、該曲筒部材12を円筒体1,1同士の接合端部間に一個乃至複数個を介在させることにより、一次覆工aの曲がり部a1に沿って二次覆工本体1Aを組立てることが可能になる。この際、曲筒部材12は接合端部に凹凸部2,3を備えているので、曲筒部材12,12同士の接合はもとより、曲筒部材12と円筒体1との接合も凹凸部2,3を利用して簡単容易に行うことができる。図15には、直線部の最後尾の円筒体1′に1つの曲筒部材12を接続した状態が示されている。
【0034】
曲筒部材12の組立は、一次覆工aの曲がり部a1内で行われる。たとえば一対の斜め裁断円筒体11,11を立坑b内から一次覆工aの曲がり部a1まで転動手段を適用して搬入後、裁断面11,11同士を突き合わせ、この突き合わせ部を融着手段を適用してジョイントすればよい。斜め裁断円筒体11は、円筒体1の搬入の場合と同様に、円筒形状完全組立状態での搬入はもとより、図11,12に示すような360°を超える巻回状態の予備筒での転動搬入後、円筒形状に組み立てたり、更には13,14に示すように帯板状での搬入後、円筒形状に組み立てる等の手段を採用できる。また、図18図に仮想線で示すように、裁断面11、11に工場生産時等に予め嵌合接続用の凹凸部材2′、3′を溶接手段を適用して取り付けておけば、斜め裁断円筒体11,11同士の接続を、溶着手段の適用無しに行うことができ、便利である。
【0035】
以上、本発明をシールドトンネルの一次覆工に施される二次覆工を例にとって説明したが、本発明に係る覆工施工法は、この他、下水道等の新設又は既設の管のライニング施工の際にも同様にして使用することができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明施工法によれば、空洞構造体の直線部の組立に使用される円筒体を裁断接合加工を施して曲筒部材を作成することにより空洞構造体の曲がり部対策とすることができ、資材としては円筒体ひいては円筒体組立のための帯板状成形材を単に準備するだけでよく、資材の成形コストひいては施工コストの引き下げが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に於ける、立坑内での円筒体の組立状況を示す説明図である。
【図2】円筒体の円周上の継ぎ目のジョイント状況を示す概略説明図である。
【図3】円筒体組み立て用の帯板状成形材の断面形状を示す説明図である。
【図4】円筒体の一次覆工内への搬入状況を概略的に示す説明図である。
【図5】円筒体の転動移動状況を示す説明図である。
【図6】一次覆工と二次覆工との間の隙間を詰め物で塞いでいる状況を概略的に示す説明図である。
【図7】図6を正面側から見た図である。
【図8】裏込め作業状況を概略的に示す説明図である。
【図9】裏込め作業終了時の状況を示す説明図である。
【図10】同,横断面図である。
【図11】円筒体の一次覆工内への他の搬入手段を示す説明図である。
【図12】同、一次覆工内での円筒体の組立状況を示す説明図である。
【図13】円筒体の一次覆工内への更に他の搬入手段を示す説明図である。
【図14】同、正面側から見た図である。
【図15】一次覆工の曲がり部の状況を概略的に示す、上側から見た縦断面図である。
【図16】円筒体同士を突き合わせ状態のもとに斜め裁断している状況を示す平面図である。
【図17】同、裁断面同士を接合して得られた曲筒部材を示す平面図である。
【図18】斜め裁断された円筒体の展開図である。
【付号の説明】
1A 二次覆工本体部(覆工体)
1 円筒体
11 斜め裁断円筒体
1a 帯板状成形材
1a1 継ぎ目
1b 予備筒
2 嵌合接続用凹部
3 嵌合接続用凸部
4 隙間
5 詰め物
6 挿通口
7 ホース
8 裏込め材
9 リブ片
10 破線
11 裁断面
12 曲筒部材
13 台車
14 シール材
Claims (2)
- 所定方向に延びる空洞構造体の覆工方法において、
帯板状のプラスチック成形材を360°巻回し、空洞構造体の内径よりも小さい外径にして接合端部に軸線方向に嵌合接続可能な凹凸部を備えたプラスチック製円筒体を用い、該円筒体を接合端部の凹凸部の軸線方向嵌合接続により順次継ぎ足すことにより覆工体を構築する施工法であって、
360°巻回することにより斜め裁断面を有する円筒体となるように、前記プラスチック成形材を円筒体の展開状態で裁断し、前記斜め裁断した箇所に嵌合接続用の凹凸部材を取り付けた後、該プラスチック成形材を360°の巻回と巻回継ぎ目のジョイントとにより斜め裁断円筒体とし、
一対の該斜め裁断円筒体の斜め裁断面同士を突き合わせ状態に接合することにより軸線方向の両端部に嵌合接続用凹凸部を備えた曲筒部材を作成し、少なくとも1つの曲筒部材を上記円筒体同士の接合端部間に凹凸部の軸線方向嵌合接続により介在させることにより、空洞構造体の中心軸線の曲がりに対応させることを特徴とする空洞構造体曲がり部の覆工施工法。 - 円筒体の組立に、両側縁部に嵌合接続用凹凸部を有するプラスチック製帯板状成形材を使用することを特徴とする請求項1記載の覆工施工法。
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