JP4616125B2 - トンネル構築用プレキャスト梁及びトンネルの構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、道路トンネルや水路トンネルを構築するためなどに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材（トンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、トンネル構築用プレキャスト底版）と、これを用いたトンネルの構築方法に関する。

従来より、地盤に溝を掘削してその内部にトンネル構築用プレキャスト部材を設置した後、前記溝を埋め戻すことによってトンネルを施工することが行われている。この施工方法は開削工法と呼ばれており、これに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材としては種々のものが提案されている。

例えば、特許文献１には、道路トンネルや水路トンネルなどを構築するために用いられるボックスカルバートであって、頂壁部と両側壁部と底壁部とからなり、前記頂壁部の両端部が厚く形成されたものが記載されている。これにより、頂壁部の両端部付近の断面積を広く確保することができるとされている。

また、特許文献２には、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の一対の側壁部材の上端間に、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の頂版部材を凹部が外側を向くように張架する大型ボックスカルバートの構築方法が記載されている。これにより、施工現場における組立作業を省力化することができるとされている。

特開２００１−３０３６５４号公報（特許請求の範囲、発明の効果、図１） 特開２００４−２１８３７２号公報（特許請求の範囲、発明の効果、図１）

しかし、特許文献１のボックスカルバートは、頂壁部や側壁部や底壁部が中実に形成されており、重量が嵩むものであったために、その運搬や施工は、必ずしも容易ではなかった。また、特許文献１のボックスカルバートには、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が大きくなりやすく、ひび割れが生じやすいという欠点もあった。

一方、特許文献２の大型ボックスカルバートの構築方法に用いる頂版部材や側壁部材は、その断面が凹形に形成されており、軽量化が可能なものではあったが、その凹部は外側に向けられ、頂版部材の上面が平坦でないために、トンネルを土の中に埋め戻す場合などには、施工に手間が掛かる場合があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供するものである。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも本発明の目的である。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも本発明の目的である。

上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面（施工後にトンネルの前方（トンネルの貫通方向におけるいずれか一方）を向く面）及び／又は背面（施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面）に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによって解決される。

このように、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に溝を設けることによって、トンネル構築用プレキャスト梁を減量するだけでなく、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力を低減させて、トンネル構築用プレキャスト梁に生じうるひび割れを防止することも可能になる。また、減量した分、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することが可能となるために、トンネルを開削工法によって構築する場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を埋め戻す際の土かぶりを減らすこともできるようになる。さらに、トンネル構築用プレキャスト梁の長手方向に沿って鋼材を埋め込む場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することによって、引張側に埋め込まれた鋼材から梁上端までの距離を長く確保することもできるようになるために、設計を有利に行うことができる。さらにまた、梁上部と梁下部との２箇所で止水するだけでなく、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に形成された溝を排水溝として利用することも可能になり、トンネルの止水性を向上することも可能になる。

ここで、トンネル構築用プレキャスト梁とは、１つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより梁全体を構成するもの（梁セグメント）であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、例えばアーチ梁のように、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、後述するトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。

以下においては、説明の便宜上、正面や背面に長手方向に沿って延びる溝が設けられたトンネル構築用プレキャスト梁を、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。

また、上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによっても解決される。

このトンネル構築用プレキャスト梁は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁の溝に対応する技術的特徴となっている。

以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト梁を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。

さらに、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、正面（施工後にトンネルの前方（トンネルの貫通方向におけるいずれか一方）を向く面）及び／又は背面（施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面）に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。

このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面及び／又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。

ここで、トンネル構築用プレキャスト柱とは、１つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより柱全体を構成するもの（柱セグメント）であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って幅が変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト梁の一部や全体、及び／又は後述するトンネル構築用プレキャスト底版の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。

以下においては、説明の便宜上、正面及び／又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。

さらにまた、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。

このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱の溝に対応する技術的特徴となっている。

以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。

そしてまた、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、正面（施工後にトンネルの前方（トンネルの貫通方向におけるいずれか一方）を向く面）及び／又は背面（施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面）に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。

このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面及び／又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。

ここで、トンネル構築用プレキャスト底版とは、１つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより底版全体を構成するもの（底版セグメント）であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。

以下においては、説明の便宜上、正面及び／又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と呼ぶことがある。

また、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。

このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版の溝に対応する技術的特徴となっている。

以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、空洞型のトンネル構築プレキャスト底版と呼ぶことがある。

以上のように、本発明によって、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供することが可能になる。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも可能になる。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも可能になる。

本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版と、これらを用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法について、図面を用いてより具体的に説明する。

図１は、トンネル構築用プレキャスト梁１１０と、トンネル構築用プレキャスト柱１２０と、トンネル構築用プレキャスト底版１３０とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠１００を示した分解斜視図である。図２は、図１に示されたトンネル構築用プレキャスト枠１００を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。図３は、図１に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。

［トンネル構築用プレキャスト梁］
まず、トンネル構築用プレキャスト梁１１０について説明する。トンネル構築用プレキャスト梁１１０は、図３に示すように、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁１１０は、溝型のものと空洞型のものとに大別される。

［溝型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例１）］
溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０について説明する。図４は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０を示した正面図である。図５は、図４に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＸ_１−Ｘ_１面で切断した状態を示した断面図である。

本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁１１０は、図４と図５に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝１１１が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁１１０の内部には、その長手方向に沿って鋼材１１２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の引張抵抗の増大を図っている。鋼材１１２としては、鉄筋やＰＣ鋼棒やＨ型鋼材などの補強材が例示される。

溝１１１の底部には、トンネル構築用プレキャスト梁１１０を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔（図示省略）を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁１１０をさらに軽量化することが可能になる。溝１１１の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝１１１の内部に収容してもよい。鋼材や管材やケーブルは、前記貫通孔（図示省略）に通してもよい。また、トンネルを施工する地盤の地下水位が高く、トンネルが浮き上がるおそれがあるような場合には、施工後に、溝１１１の内部にコンクリートなどを充填して、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の重量を増加させてもよい。

溝１１１の幅Ｌ_１（図５）は、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁１１０に生じる曲げモーメントの大きさは、図６に示すように、通常、長手方向中間部（点Ｐ_１）で最大となるが、これにより、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。

ここで、図６は、トンネル構築用プレキャスト枠１００の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。この曲げモーメント図は、トンネル構築用プレキャスト枠１００の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。

溝１１１の深さＬ_２（図５）は、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁１１０に生じる剪断力の大きさは、図７に示すように、通常、長手方向端部（点Ｐ_２）で最大となるが、これにより、長手方向端部の剪断抵抗を大きく確保することが可能になるためである。

ここで、図７は、トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。この剪断力図は、トンネル構築用プレキャスト部材の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。

トンネル構築用プレキャスト梁１１０に埋め込む鋼材量（鋼材１１２の量）は、長手方向に亘って一定であってもよいが、梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁１１０の梁下部に生じる引張応力は、通常、長手方向中間部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の梁下部における長手方向中間部の引張抵抗を増大させて、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。

トンネル構築用プレキャスト梁１１０の梁上部に埋め込まれる鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなることも好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁１１０の梁上部に生じる引張応力は、通常、長手方向端部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の梁上部における長手方向端部の引張抵抗を増大させて、長手方向端部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。

［溝型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例２）］
図８は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝１１１の幅Ｌ_１が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０を示した正面図である。図９は、図８に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＺ_１−Ｚ_１面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁１１０においては、図９に示すように、溝１１１の幅Ｌ_１だけでなく溝１１１の深さＬ_２も連続的に変化しており、溝１１１の深さＬ_２は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。

［溝型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）］
図１０は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝１１１の幅Ｌ_１が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁１１０を示した正面図である。図１１は、図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＺ_２−Ｚ_２面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁１１０においては、図１１に示すように、溝１１１の幅Ｌ_１だけでなく溝１１１の深さＬ_２も段階的に変化しており、溝１１１の深さＬ_２は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。

図１２は、図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＸ_２−Ｘ_２面で切断した状態を示した断面図である。図１３は、図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＸ_３−Ｘ_３面で切断した状態を示した断面図である。図１４は、図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＸ_４−Ｘ_４面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁１１０においては、図１２〜図１４に示すように、梁上部の鋼材量と梁下部の鋼材量も段階的に変化している。梁上部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向中間部よりも長手方向端部の方が多くなっており、梁下部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向端部よりも長手方向中間部の方が多くなっている。

［空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例４）］
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０について説明する。図１５は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０を示した正面図である。図１６は、図１５に示されたトンネル構築用プレキャスト梁１１０をＸ_５−Ｘ_５面で切断した状態を示した断面図である。

本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁１１０は、図１５と図１６に示すように、長手方向に沿って延びる空洞１１３が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材１１２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁１１０の引張抵抗の増大を図っている。

空洞１１３の側壁には、トンネル構築用プレキャスト梁１１０を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔（図示省略）を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁１１０をさらに軽量化することが可能になる。空洞１１３の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。

空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０における空洞１１３の高さＬ_３及び幅Ｌ_４（図１６）は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０における溝１１１の幅Ｌ_１及び深さＬ_２（図５）にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０における溝１１１の幅Ｌ_１や深さＬ_２についての構成は、「溝の幅Ｌ_１」を「空洞の高さＬ_３」に読み替えて、「溝の深さＬ_２」を「空洞の幅Ｌ_４」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０においても好適に採用することができる。鋼材１１２の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０と同様の構成を好適に採用することができる。

［トンネル構築用プレキャスト柱］
次に、トンネル構築用プレキャスト柱１２０について説明する。トンネル構築用プレキャスト柱１２０は、図３に示すように、トンネルの側壁部を構築するために立設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱１２０も、トンネル構築用プレキャスト梁１１０と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。

［溝型のトンネル構築用プレキャスト柱（実施例５）］
溝型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０について説明する。図１７は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０を示した正面図である。図１８は、図１７に示されたトンネル構築用プレキャスト柱１２０をＺ_３−Ｚ_３面で切断した状態を示した断面図である。

本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱１２０は、図１７と図１８に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝１２１が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱１２０の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁１１０と同様に、その長手方向に沿って鋼材１２２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱１２０の引張抵抗の増大を図っている。

溝１２１の底部には、トンネル構築用プレキャスト柱１２０を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔（図示省略）を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱１２０をさらに軽量化することが可能になる。溝１２１の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝１１１の内部に収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。

溝１２１の幅Ｌ_５や深さＬ_６（図１８）、あるいは鋼材量（鋼材１２２の量）は、トンネル構築用プレキャスト柱１２０の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト柱１２０に生じる曲げモーメントや剪断力も、図６と図７に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。

溝１２１の幅Ｌ_５や深さＬ_６、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図（図６）や剪断力図（図７）などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝１２１の幅Ｌ_５が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝１２１の深さＬ_６が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材１２２を多く埋め込む。

［空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱（実施例６）］
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０について説明する。図１９は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０を示した正面図である。図２０は、図１９に示されたトンネル構築用プレキャスト柱１２０をＺ_４−Ｚ_４面で切断した状態を示した断面図である。

本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱１２０は、図１９と図２０に示すように、長手方向に沿って延びる空洞１２３が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト柱１２０の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材１２２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱１２０の引張抵抗の増大を図っている。

空洞１２３の前後壁には、トンネル構築用プレキャスト柱１２０を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔（図示省略）を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱１２０をさらに軽量化することが可能になる。空洞１２３の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。

空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０における空洞１２３の幅Ｌ_７及び奥行きＬ_８（図２０）は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０における溝１２１の幅Ｌ_５及び深さＬ_６（図１８）にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０における溝１２１の幅Ｌ_５や深さＬ_６についての構成は、「溝の幅Ｌ_５」を「空洞の幅Ｌ_７」に読み替えて、「溝の深さＬ_６」を「空洞の奥行きＬ_８」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０においても好適に採用することができる。鋼材１２２の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱１２０と同様の構成を好適に採用することができる。

［トンネル構築用プレキャスト底版］
次に、トンネル構築用プレキャスト底版１３０について説明する。トンネル構築用プレキャスト底版１３０は、図３に示すように、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版１３０も、トンネル構築用プレキャスト梁１１０やトンネル構築用プレキャスト柱１２０と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。

［溝型のトンネル構築用プレキャスト底版（実施例７）］
溝型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０について説明する。図２１は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０を示した正面図である。図２２は、図２１に示されたトンネル構築用プレキャスト底版１３０をＸ_６−Ｘ_６面で切断した状態を示した断面図である。

本実施例のトンネル構築用プレキャスト底版１３０は、図２１と図２２に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝１３１が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版１３０の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁１１０やトンネル構築用プレキャスト柱１２０と同様に、その長手方向に沿って鋼材１３２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版１３０の引張抵抗の増大を図っている。

溝１３１の幅Ｌ_９や深さＬ_１０（図２２）、あるいは鋼材量（鋼材１３２の量）は、トンネル構築用プレキャスト底版１３０の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁１１０と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト底版１３０に生じる曲げモーメントや剪断力も、図６と図７に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。

溝１３１の幅Ｌ_９や深さＬ_１０、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図（図６）や剪断力図（図７）などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝１３１の幅Ｌ_９が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝１３１の深さＬ_１０が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材１３２を多く埋め込む。

［空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版（実施例８）］
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０について説明する。図２３は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０を示した正面図である。図２４は、図２３に示されたトンネル構築用プレキャスト底版１３０をＸ_７−Ｘ_７面で切断した状態を示した断面図である。

本実施態様の空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０は、図２３と図２４に示すように、長手方向に沿って延びる空洞１３３が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト底版１３０の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材１３２が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版１３０の引張抵抗の増大を図っている。

空洞１３３の側壁には、トンネル構築用プレキャスト底版１３０を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔（図示省略）を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト底版１３０をさらに軽量化することが可能になる。空洞１３３の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。

空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０における空洞１３３の高さＬ_１１及び幅Ｌ_１２（図２４）は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０における溝１３１の幅Ｌ_９及び深さＬ_１０（図２２）にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０における溝１３１の幅Ｌ_９や深さＬ_１０についての構成は、「溝の幅Ｌ_９」を「空洞の高さＬ_１１」に読み替えて、「溝の深さＬ_１０」を「空洞の幅Ｌ_１２」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０においても好適に採用することができる。鋼材１３２の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版１３０と同様の構成を好適に採用することができる。

［用途］
本発明のトンネル構築用プレキャスト梁１１０、トンネル構築用プレキャスト柱１２０、及びトンネル構築用プレキャスト底版１３０は、道路トンネルや水路トンネルなど、各種のトンネルを構築するものとして好適なものである。特に、構築するトンネルの寸法が大きな場合に好適なものである。また、開削工法で用いられるものに限定されず、シールド工法など、各種のトンネル工法で用いることができるものである。さらに、構築されるトンネルは、地中トンネルに限定されず、地上トンネルや、水中トンネルなどであってもよい。

本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠を示した分解斜視図である。 図１に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。 図１に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。 溝型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例１）を示した正面図である。 図４に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例１）をＸ_１−Ｘ_１面で切断した状態を示した断面図である。 トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。 トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。 長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例２）を示した正面図である。 図８に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例２）をＺ_１−Ｚ_１面で切断した状態を示した断面図である。 長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）を示した正面図である。 図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）をＺ_２−Ｚ_２面で切断した状態を示した断面図である。 図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）をＸ_２−Ｘ_２面で切断した状態を示した断面図である。 図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）をＸ_３−Ｘ_３面で切断した状態を示した断面図である。 図１０に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例３）をＸ_４−Ｘ_４面で切断した状態を示した断面図である。 空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁（実施例４）を示した正面図である。 図１５に示されたトンネル構築用プレキャスト梁（実施例４）をＸ_５−Ｘ_５面で切断した状態を示した断面図である。 溝型のトンネル構築用プレキャスト柱（実施例５）を示した正面図である。 図１７に示されたトンネル構築用プレキャスト柱（実施例５）をＺ_３−Ｚ_３面で切断した状態を示した断面図である。 空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱（実施例６）を示した正面図である。 図１９に示されたトンネル構築用プレキャスト柱（実施例６）をＺ_４−Ｚ_４面で切断した状態を示した断面図である。 溝型のトンネル構築用プレキャスト底版（実施例７）を示した正面図である。 図２１に示されたトンネル構築用プレキャスト底版（実施例７）をＸ_６−Ｘ_６面で切断した状態を示した断面図である。 空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版（実施例８）を示した正面図である。 図２３に示されたトンネル構築用プレキャスト底版（実施例８）をＸ_７−Ｘ_７面で切断した状態を示した断面図である。

符号の説明

１００ トンネル構築用プレキャスト枠
１１０ トンネル構築用プレキャスト梁
１１１ 溝
１１２ 鋼材
１１３ 空洞
１２０ トンネル構築用プレキャスト柱
１２１ 溝
１２２ 鋼材
１２３ 空洞
１３０ トンネル構築用プレキャスト底版
１３１ 溝
１３２ 鋼材
１３３ 空洞

Claims (7)

1. トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面及び／又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁。
2. 前記溝の幅が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなる請求項１記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
3. 前記溝の深さが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなる請求項１又は２記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
4. 長手方向に沿って鋼材が埋め込まれてなる請求項１〜３いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
5. 梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなる請求項４記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
6. 梁上部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなる請求項４又は５記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
7. 請求項１〜６いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法。

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