JP4908008B2 - Widening structure of tunnel - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルを部分拡幅するためのトンネルの拡幅構造に関するものである。 The present invention relates to a tunnel widening structure for partially widening a tunnel.
従来、シールド工法の道路トンネル築造時において、非常駐車帯や分岐合流部などを部分拡幅する場合は、地盤改良を行い坑内から人力で切り拡げる方法やコピーカッタ等の拡幅機能を持ったシールド掘削機を用いる工法が採用されていた。 Conventionally, when building a road tunnel with the shield method, when partially expanding an emergency parking zone or branching junction, etc., a shield excavator with a widening function such as a method of manually cutting and expanding the ground from the pit and a copy cutter, etc. The construction method using was adopted.
しかしながら、この工法では、地盤改良に要する期間だけ工期が延びると共にセグメント外部での人力作業になるため安全性に問題があるので、近年では、本線トンネル築造時に、組み立てたセグメント外側の地山を「多噴射切削システム」のジェットで切削しながら、セグメントの脇腹を押し出してトンネル断面を拡幅する工法(特許文献1)や既設のシールドトンネルの側壁の一部を構成し、且つシールドトンネルの外方に押出可能な少なくとも一つの押出セグメントからなる押出セグメント部の内壁側の周縁部に、押出方向と逆方向に突出する筒状部を接合して箱状のブロック体を形成し、次いで、前記ブロック体を前記シールドトンネルの外方に押し出すトンネルの拡幅工法(特許文献2)が開発されている。 However, this construction method has a safety problem because the construction period is extended only for the period required for ground improvement and it is a manual work outside the segment, so in recent years, when building a main tunnel, Forming a part of the side wall of the existing shield tunnel and the method of widening the tunnel cross section by pushing out the side of the segment while cutting with the jet of "multi-injection cutting system" A cylindrical part protruding in the direction opposite to the extrusion direction is joined to the peripheral part on the inner wall side of the extrusion segment part composed of at least one extrudable segment that can be extruded to form a box-like block body, and then the block body A tunnel widening method (Patent Document 2) has been developed that pushes out the shield tunnel to the outside.
ところが、上述したトンネルの一部を外方へ押し出す拡幅工法にあっては、図7の(a)に示すように、トンネルの外方に押し出される拡幅部100と押し出されない残存部101との周方向の接触面相互が拡幅部100の押出方向に平行なフラットな面で互いに接触する構造であるため、拡幅部100を押し出す際の抵抗が大きいことから、大きな推力が必要となって推進ジャッキやその反力支持部等の大型化でコストアップを招来すると共に、残存部101には捲れ現象が生じる等の悪影響を与えるという問題点があった。
However, in the widening method for extruding a part of the tunnel described above, as shown in FIG. 7A, the widened
本発明は、拡幅部と残存部との周方向接触面間(縁切り部)における抵抗を軽減して必要推力の低減が図れると共に残存部への悪影響が無いトンネルの拡幅構造を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a widening structure of a tunnel that can reduce the resistance between the circumferential contact surfaces (edge cutting portions) between the widened portion and the remaining portion to reduce the required thrust and has no adverse effect on the remaining portion. And
斯かる目的を達成するための本発明に係るトンネルの拡幅構造は、既設覆工部材の一部をトンネルの径方向に押し出してトンネルを拡幅するトンネルの拡幅構造において、前記押し出される既設覆工部材の拡幅部と該拡幅部の周方向端面と接する既設覆工部材の残存部との接触面が当該接触面における前記拡幅部の押出し方向に対して傾斜角を有するように形成されてなることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the widening structure of the tunnel according to the present invention includes a tunnel widening structure in which a part of an existing lining member is pushed out in the radial direction of the tunnel to widen the tunnel, and the existing lining member to be extruded is pushed out. that the contact surface between the remaining portions of the existing lining member in contact with the circumferential end surface of the widened portion and the enlarged width portion of is formed to have an inclination angle with respect to the extrusion direction of the widened portion of the contact surface Features.
前記拡幅部は、トンネルの側壁部に位置し、前記傾斜角は少なくとも上方の前記拡幅部と前記残存部との接触面に設定されることを特徴とする。 The wider section is located at the side wall of the tunnel, the inclination angle is characterized in that it is set on the contact surface and at least above the widened portion and the remaining portion.
また、前記拡幅部が押し出される際に、同拡幅部と前記残存部の接触面間に形成される周方向空間部に充填剤を供給する充填剤供給手段を設けたことを特徴とする。 In addition, there is provided a filler supply means for supplying a filler to a circumferential space formed between the contact surfaces of the widened portion and the remaining portion when the widened portion is pushed out.
本発明のトンネルの拡幅構造によれば、拡幅部がトンネルの径方向(外方)に押し出される際に、拡幅部と残存部との周方向接触面間(縁切り部)における抵抗が、傾斜面が離れることにより軽減され、必要推力の低減が図れる。依って、拡幅部の推進ジャッキやその反力支持部等の小型化が図れ、コストの削減が可能となる。また、抵抗の軽減により残存部への悪影響も回避できる。 According to the widening structure of the tunnel of the present invention, when the widened portion is pushed out in the radial direction (outward) of the tunnel, the resistance between the circumferential contact surfaces (edge cutting portions) between the widened portion and the remaining portion is inclined. The required thrust can be reduced by reducing the distance. Accordingly, the propulsion jack of the widened portion and its reaction force support portion can be reduced in size, and the cost can be reduced. Further, the adverse effect on the remaining portion can be avoided by reducing the resistance.
以下、本発明に係るトンネルの拡幅構造を実施例により図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the widening structure of a tunnel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施例1を示すトンネルの半断面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は図2の作用状態図、図4及び図5はトンネル拡幅工法の工程図である。 1 is a half sectional view of a tunnel showing Example 1 of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is an operational state diagram of FIG. 2, and FIGS. It is process drawing.
図1に示すように、図示しない泥水式シールド掘削機(トンネル掘削機)等で掘削されたトンネル(トンネルの直径は例えば16mである)の内壁面Gは、覆工部材としての多数のセグメントリング1(一つのセグメントリング1の幅寸法は例えば1.5mである)により覆工される。このセグメントリング1は、コンクリート製の一般的な構造の複数個のセグメント(ピース)2と鉄製の後述する特殊な構造の所定数(図中では1個)の拡幅用セグメント(ピース)3とがリング状に組み立てられてなる。尚、拡幅用セグメント3は、拡幅するトンネル長さ(例えば60m)分、複数のセグメントリング1に亙り、かつ各セグメントリング1の周方向位置(図示例では、セグメントリング1の一側部)を一致させて設けられる。
As shown in FIG. 1, an inner wall G of a tunnel (tunnel diameter is 16 m, for example) excavated by a mud shield excavator (tunnel excavator) or the like (not shown) has a number of segment rings as lining members. 1 (the width dimension of one
拡幅用セグメント3は、図中上,下両端部3d,3e(一般的な構造のセグメント2との結合部:残存部)を除く中間の3つのブロック3a,3b,3cからなる主要部(セグメント本体:拡幅部)がトンネル外方(トンネルの径方向)にスライド(押出し)可能になっており、スライドの際は、互いにボルト結合された3つのブロック3a,3b,3cが一体となってスライドするようになっている。尚、図示例では、前記上,下両端部3d,3eも拡幅用セグメント3の構成要素となっているが、前記主要部3a,3b,3cのみで拡幅用セグメント3を構成し、前記上,下両端部3d,3eは一般的な構造のセグメント2を適宜にカットしたものを用いても良い。
The widening
そして、本実施例では、3つのブロック3a,3b,3cの内の最上位のブロック3aと該ブロック3aの周方向端面と接する上端部3dとの接触面相互を当該ブロック3aの押出しが可能な、例えば傾斜角10°以下の傾斜面3aa,3dbに形成される。一方、最下位のブロック3cと下端部3eとの周方向の接触面3ca,3ebは、互いに押出し方向に平行なフラットな面に形成されるが、これは拡幅用セグメント3の自重等を考慮して傾斜面に形成する効果が薄いからであって、拡幅用セグメント3の自重等を考慮しなくても良い周方向位置によっては、拡幅用セグメント3の左右両側において傾斜面を形成しても良い。
In this embodiment, the contact surfaces of the
前記各ブロック3a,3b,3cには、揺動式のカッタヘッド4a,4b,4c及びそのカッタ駆動部(支持部)5a,5b,5cがトンネル外方に押出し可能に格納されている。そして、各カッタ駆動部5a,5b,5cには後述するカッタヘッド駆動用の掘削用ジャッキ(第1駆動手段)10を取外し可能に据え付ける平板状のジャッキ支持部(第1据付部)11が設けられる一方、各ブロック3a,3b,3cにはそれぞれ対応するカッタヘッド4a,4b,4cをそのカッタ駆動部5a,5b,5c毎押し出すための後述する押出し用ジャッキ(第2駆動手段)12を取外し可能に据え付ける板枠状のジャッキ支持部(第2据付部)13が設けられる。図示例では、ジャッキ支持部11に1個の掘削用ジャッキ10が、またジャッキ支持部13に2個の押出し用ジャッキ12が据え付けられるようになっている。勿論、掘削用ジャッキ10及び押出し用ジャッキ12の本数は特に限定はされない。
In each of the
前記各カッタヘッド4a,4b,4cは、図2に示すように、縦長の矩形面板7上に複数のカッタビット8が固設されてなり、掘削用ジャッキ10により図4中矢印で示したように上下(セグメントリング1の周方向)に揺動可能になっている。また、矩形面板7は、図3に示すように、図中左右(セグメントリング1の幅方向)に伸縮可能に複数分割(図示例では3分割)され、各ブロック3a,3b,3cに格納された時は互いに接してコンパクトに格納される(図2の状態)一方、トンネル外方へ押し出された時は互いに離間して拡幅用セグメント3の幅方向における掘削範囲を拡大し得るようになっている(図3の状態)。
As shown in FIG. 2, each of the
尚、図1中9aは後述する送泥管14が接続する供給口で、9bは同じく後述する排泥管15が接続する排出口である。また、図2及び図3では3つのセグメントリング1が示されているが、拡幅時にはトンネル長さの例えば10m相当分(約7個のセグメントリング1)の拡幅用セグメント3が同時に作動される。
In FIG. 1, 9a is a supply port to which a
このように構成されるため、トンネル掘削機で掘削されたトンネルの内壁面Gに前述した構造の拡幅用セグメント3をセグメントリング1の一部として組み立てた図1の状態(第1工程:拡幅用セグメント組立工程)からトンネルを部分拡幅する際は、先ず、図4の(a)に示すように、各カッタ駆動部5a,5b,5cのジャッキ支持部11にそれぞれ掘削用ジャッキ10を据え付けると共に各ブロック3a,3b,3cのジャッキ支持部13にそれぞれ押出し用ジャッキ12を据え付ける(第2工程:第1及び第2駆動手段据付工程)。加えて、供給口9aに送泥管14を接続すると共に排出口9bに排泥管15を接続する。
Because of this configuration, the state of FIG. 1 in which the
次に、図4の(b)に示すように、各掘削用ジャッキ10によりカッタヘッド4a,4b,4cをそれぞれ図中上下方向に揺動させつつ各押出し用ジャッキ12により各カッタヘッド4a,4b,4cをカッタ駆動部5a,5b,5c毎、各ブロック3a,3b,3cからトンネル外方へ押し出す(第3工程:カッタヘッド押出工程)。この際、トンネル内壁の切羽部に対して泥水が給,排される。また、この段階ではセグメントリング1の下部内面には枕木19が設置されると共にセグメントリング1の上部内面には後述するスライドジャッキ18据付け用の反力支持部20が設置される。
Next, as shown in FIG. 4 (b), the
次に、図5の(a)に示すように、不要となった全ての押出し用ジャッキ12とそのジャッキ支持部13の一部を取り外すと共に、各ブロック3a,3b,3cからなる拡幅用セグメント3における主要部の上,下両端部と反力支持部20及び枕木19との間にそれぞれ延長ピース16を介在させてスライドジャッキ(第3駆動手段)18を横架する(第4工程:第3駆動手段据付工程)。また、一括して同時に押し出される拡幅用セグメント3における主要部の両端には妻板17が配設される。その後、各掘削用ジャッキ10によりカッタヘッド4a,4b,4cをそれぞれ図中上下方向に揺動させつつスライドジャッキ18により各拡幅用セグメント3の主要部をトンネル外方へスライドさせてトンネルを部分的に拡幅する(第5工程:拡幅用セグメントスライド工程)。この際もトンネル内壁の切羽部に対して泥水が給,排される。
Next, as shown in FIG. 5 (a), all the
次に、図5の(b)に示すように、所定の寸法(例えば1m)だけ拡幅したら当該部位における拡幅作業は終了し、その後全ての掘削用ジャッキ10及びスライドジャッキ18を取り外す(第6工程:駆動手段取外し工程)と共に延長ピース16の余分な箇所(図中ハッチング部分)やジャッキ支持部13の内方突出部分を破砕・除去する。加えて、反力支持部20も取り除く。
Next, as shown in FIG. 5 (b), when the width is widened by a predetermined dimension (for example, 1 m), the widening work at that portion is finished, and then all the excavation jacks 10 and the slide jacks 18 are removed (sixth step). : Excessive portion (hatched portion in the figure) of the
以後、上述した工程を繰り返して、トンネルの所定の長さに亙って部分拡幅する。 Thereafter, the above steps are repeated to partially widen the tunnel for a predetermined length.
このように本実施例では、地盤改良を行わず、また拡幅機能を持ったシールド掘削機を使わずに、カッタヘッド4a,4b,4c及びそのカッタ駆動部5a,5b,5cを内蔵した拡幅用セグメント3を用いて部分拡幅するので、セグメントリング1内での拡幅作業となり安全であると共に、拡幅用セグメント3はカッタヘッド4a,4b,4c及びそのカッタ駆動部5a,5b,5cを内蔵するという簡単な構造で済み経済的である。しかもシールド掘削機によるトンネル本線の掘進作業と並行して拡幅作業ができるので、切削能力の高いカッタヘッド4a,4b,4cの効果と相俟って工期も短縮できる。また、カッタヘッド4a,4b,4cは揺動式であるため、回転式等と比べて安価に製作できるので部分拡幅後残置することができると共に、各種ジャッキ10,12,18は拡幅作業終了後取り外して回収リサイクルすることができるという利点もある。
As described above, in this embodiment, without performing ground improvement and without using a shield excavator having a widening function, the cutter heads 4a, 4b, 4c and the
そして、本実施例では、前述した第5工程において、各拡幅用セグメント3の主要部をトンネル外方へスライドさせてトンネルを部分的に拡幅する際には、図7の(a)に示すように、最上位のブロック3aと該ブロック3aの周方向端面と接する上端部3dとの接触面相互を当該ブロック3aの押出しが可能な傾斜面3aa,3dbに形成しているので、前記周方向接触面間(縁切り部)における、土圧,水圧等によりセグメントリング1が締め付けられることに起因する抵抗が軽減され、必要推力の低減が図れる。依って、スライドジャッキ18やその反力支持部20及び枕木19等の小型化が図れ、コストの削減が可能となる。また、抵抗の軽減により、捲くれ現象等の上端部3dへの悪影響も回避できる。
In this embodiment, when the main part of each widening
また、拡幅作業時には拡幅用セグメント3を介してトンネル内壁の切羽部に対して泥水を給,排するので、切羽部を加圧しつつ安全に掘削が行える。また、カッタヘッド4a,4b,4c押出し後に直ぐ不要となった押出し用ジャッキ12を取り外すので、当該ジャッキ12を早期に回収リサイクルすることができる。また、拡幅用セグメント3は拡幅するトンネル長さ分複数のセグメントリング1に亙って設けられ、その拡幅作業時には両端に妻板17を配設して所定数のセグメントリング1分を一括して施工するので、土砂等のトンネル内への侵入等を回避しつつ円滑かつ迅速に拡幅作業ができる。
Further, during widening work, muddy water is supplied to and discharged from the face portion of the tunnel inner wall via the widening
また、カッタヘッド4a,4b,4c及びそのカッタ駆動部5a,5b,5cは拡幅用セグメント3の長さ方向に複数個(図示例では3個)内蔵されるので、カッタヘッド4a,4b,4c及びそのカッタ駆動部5a,5b,5cの小型軽量化が図れると共に、拡幅用セグメント3を複数(図示例では3つ)に小分けしてブロック化できるので、取り扱いが容易である。また、カッタヘッド4a,4b,4cは拡幅用セグメント3の長さ方向に揺動可能になっているので、拡幅用セグメント3の長さ方向の掘削範囲を拡大することができる。また、カッタヘッド4a,4b,4cのカッタビット8付き矩形面板7は拡幅用セグメント3の幅方向(トンネルの長さ方向)に互いに接離可能に複数分割されているので、拡幅用セグメント3に格納された時は互いに接してコンパクトに格納される一方、トンネル外方へ押し出された時は互いに離間してその拡幅用セグメント3の幅方向の掘削範囲を拡大することができる。
Further, since a plurality of
図6は本発明の実施例2を示すトンネルの要部拡大断面図である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a
これは、実施例1において、各拡幅用セグメント3の主要部をトンネル外方へスライドさせてトンネルを部分的に拡幅する際に、最上位のブロック3aと上端部3dとの傾斜面3aa,3db間に形成される周方向空間部イにグリス等の充填剤を供給する充填剤供給通路(充填剤供給手段)30aをブロック3aに形成し、この充填剤供給通路30aを充填剤供給配管(充填剤供給手段)30bを介して図示しない充填剤供給源(充填剤供給手段)に接続するようにすると共に、上端部3dの傾斜面3dbにおける内周角部に面取り3dcを施す(図6の(a)の場合)か、あるいは面取り3dcする代わりに、最上位のブロック3aにおける内周側を寸法Lだけ図6の(a)の場合より小さくする(図6の(b)の場合)かした例である。その他の構成は実施例1と同様である。
In the first embodiment, when the main portion of each widening
これによれば、拡幅の際に、グリス等の充填により、周方向空間部イ及びセグメントリング1(トンネル)内に土砂等が侵入することが回避されると共に、面取り3dcや寸法Lだけ小さくすることにより、当該部位に隙間を形成してより抵抗を軽減することができる。 According to this, at the time of widening, by filling with grease or the like, it is avoided that earth and sand etc. enter the circumferential space portion a and the segment ring 1 (tunnel), and the chamfering is reduced by 3 cdc and the dimension L. Thus, the resistance can be further reduced by forming a gap in the portion.
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で充填剤供給手段の構造変更等各種変更が可能であることはいうまでもない。また、本発明は、上記各実施例の拡幅工法に限定されず、特許文献1や特許文献2の拡幅工法等種々の拡幅工法にも適用することができる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as a structural change of the filler supply means can be made without departing from the scope of the present invention. Moreover, this invention is not limited to the widening method of said each Example, It can apply also to various widening methods, such as the widening method of
1 セグメントリング
2 一般的なセグメント
3 拡幅用セグメント
3a,3b,3c ブロック(拡幅部)
3d 上端部(残存部)
3e 下端部(残存部)
3aa 傾斜面
3db 傾斜面
4a,4b,4c カッタヘッド
5a,5b,5c カッタ駆動部(支持部)
7 矩形面板
8 カッタビット
9a 供給口
9b 排出口
10 掘削用ジャッキ(第1駆動手段)
11 ジャッキ支持部(第1据付部)
12 押出し用ジャッキ(第2駆動手段)
13 ジャッキ支持部(第2据付部)
14 送泥管
15 排泥管
16 延長ピース
17 妻板
18 スライドジャッキ(第3駆動手段)
19 枕木
20 反力支持部
30a 充填剤供給通路
30b 充填剤供給配管
イ 周方向空間部
1
3d upper end (remaining part)
3e Lower end (remaining part)
3aa Inclined surface 3db Inclined
7
11 Jack support part (first installation part)
12 Extrusion jack (second drive means)
13 Jack support part (second installation part)
14
19
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