JP4962089B2 - 支持部材及び支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、並設された２つのシールドトンネル同士を連通するために、それらシールドトンネル間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に設置される支持部材及びこれを用いた支持構造に関する。

地下鉄の駅構内や地下道の分岐・合流部の構築等に際して、並設された２つのシールドトンネルの間の地山を開削する工法が用いられている。ここで、シールドトンネル間の地山を開削する際にシールドトンネル間に地山を支持するために支持部材を一方のシールドトンネルから他方のシールドトンネルへ掛け渡す方法が用いられる。

例えば、特許文献１には、一方のシールドトンネル内から他方のシールドトンネルへ直径８０ｍｍ程度の鋼管を開削予定部位の上方及び下方に円弧状に掛け渡す方法が開示されている。
特開２００４−１６９４７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、鋼管をトンネルの長手方向に所定の間隔で設置するので、開削予定部位を開削する際に鋼管間の土砂が落下する可能性があるという問題点があった。また、この鋼管間の土砂の落下を防止するために、鋼管間に位置する土砂を凍結や地盤改良にて固結させる方法が考えられるが、手間及び時間がかかり作業工程が長くなるので採用できなかった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、開削予定部位を支持可能で、かつ、開削部位における土砂の落下を防止することが可能な支持部材及びこの支持部材を用いた支持構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の地山の支持構造は、並設された２つのシールドトンネルの間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に支持部材を掛け渡すように設置して地山を支持する支持構造であって、前記支持部材は、その断面形状にテーパー部を有し、前記開削予定部位側に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように、複数の前記支持部材が、前記２つのシールドトンネルの長手方向に間隔をおいて、前記２つのシールドトンネル間に設置されることを特徴とする（第１の発明）。

本発明による地山の支持構造によれば、断面形状にテーパー部を有する支持部材を開削予定部位の上方及び下方に、シールドトンネルの長手方向に所定の間隔で、開削予定部位に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように設置するので、支持部材間には開削予定部位に近くなるにしたがって狭くなる壁構造が形成される。この状態で開削予定部位を開削して該開削予定部位を空洞にすると、支持部材間に存在する土砂は、地山の荷重によって支持部材間に生じるアーチ作用により土砂が開削予定部位に向かって移動できなくなる。つまり、アーチ作用により、支持部材間を閉塞した場合と同様の効果が得られて地山中の土砂が支持部材間を通過しないので開削予定部位への土砂の侵入を防止できる。

第２の発明は、第１の発明において、前記支持部材は、断面形状が台形であることを特徴とする。
本発明による地山の支持構造によれば、支持部材間に開削予定部位に近くなるにしたがって狭くなる壁構造を容易に構築することができる。

第３の発明の地山の支持部材は、並設された２つのシールドトンネルの間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に掛け渡すように設置される地山の支持部材であって、前記支持部材はその断面形状にテーパー部を有し、前記開削予定部位側に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように、複数の前記支持部材が、前記２つのシールドトンネルの長手方向に間隔をおいて、前記２つのシールドトンネル間に設置されることを特徴とする。
本発明による地山の支持部材によれば、断面形状がテーパー部を有するので、支持部材を開削予定部位の上方及び下方に、シールドトンネルの長手方向に所定の間隔で、開削予定部位に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように設置すると、支持部材間には開削予定部位に近くなるにしたがって狭くなる壁構造が形成される。この状態で開削予定部位を開削して該開削予定部位を空洞にすると、支持部材間に存在する土砂は、地山の荷重によって支持部材間に生じるアーチ作用により土砂が開削予定部位に向かって移動できなくなる。つまり、アーチ作用により、支持部材間を閉塞した場合と同様の効果が得られて地山中の土砂が支持部材間を通過しないので開削予定部位への土砂の侵入を防止できる。

第４の発明は、第３の発明において、前記支持部材は、円弧状に湾曲した筒体であることを特徴とする。
本発明による地山の支持部材によれば、開削予定部位の上方及び下方に向かってそれぞれ凸となる円弧状に設置されるので、曲げモーメント及びせん断力の発生が抑えられ、地山の荷重を効率的に支持することが可能となる。

第５の発明は、第３又は第４の発明において、前記支持部材は、断面形状が台形であることを特徴とする。
本発明による地山の支持部材によれば、支持部材間に開削予定部位に近くなるにしたがって狭くなる壁構造を容易に構築することができる。

本発明の支持部材及び支持構造を用いることにより、開削して空洞になった開削予定部位への土砂の侵入を防止しつつ、地山を支持することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される並設されたシールドトンネルを示す図である。図１に示すように、第１シールドトンネル２と、この第１シールドトンネル２よりも小さい円形断面の第２シールドトンネル４とが隣接して並設されている。このように隣接して並設された２つの円形断面のシールドトンネル２、４間の開削予定部位１０を開削して両シールドトンネル２、４を連結する。なお、各シールドトンネル２、４の断面形状は図示する真円状のものに限定されるものではなく、楕円状のものであってもよい。

各シールドトンネル２、４の内周面には、その全周に亘って同一規格の鋼製セグメント１２が環状に組み立てられて覆工体が形成されている。

第１シールドトンネル２から第２シールドトンネル４へ円弧状に湾曲している支持部材６が地山８中に、開削予定部位１０の上方及び下方に向かってそれぞれ凸となるように掛け渡して設置され、支持部材６の両端はそれぞれ各シールドトンネル２、４のセグメント１２に固定されている。支持部材６は、地山８を断面台形状に掘削可能な孔曲がり削孔装置で推進工法により順次地山８中に押し込んで設置される。

図２は、図１のＡ矢視図である。図２に示すように、支持部材６は、台形状の断面を有し、両側面６ｃ、６ｄはテーパー状で上底側６ａの幅よりも下底側６ｂの幅が広くなっている。
この支持部材６は、上底側６ａよりも幅の広い下底側６ｂが開削予定部位１０を向くように開削予定部位１０の上方及び下方の地山１０中にそれぞれ設置される。

また、支持部材６は各シールドトンネル２、４の長手方向に所定の間隔で設置されており、具体的には、セグメント１２の主桁２０間に設置される。本実施形態において、セグメント１２は、例えば、幅１．２ｍの鋼製であり４０ｃｍ間隔で主桁２０が立設されており、この主桁２０間に支持部材６は約４０ｃｍ間隔で設けられている。

図３は、図１のＢ−Ｂ’断面を拡大した図である。図３に示すように、支持部材６の両側面６ｃ、６ｄはテーパー状なので、支持部材６間は開削予定部位１０側に行くにしたがって狭くなる壁構造となっている。この状態で開削予定部位１０を開削して該開削予定部位１０を空洞にすると、地山８の支持部材６間に存在する土砂は、地山８の荷重によって支持部材６間に生じるアーチ作用（図中の矢印）によりアーチ部Ｄ（図中斜線部分）が形成され、このアーチ部Ｄが支持部材６間を円弧状Ｃに閉塞する効果を有するので、開削予定部位１０の上方及び下方の土砂が空洞の開削予定部位１０に向かって移動できなくなる。つまり、アーチ作用により、支持部材６間を閉塞した場合と同様の効果が得られるので、地山８中の土砂が支持部材６間を通過して空洞になった開削予定部位１０に上方から落下したり、下方から盤膨れにより侵入することを防止できる。ただし、図中に斑点で示した開削予定部位１０の上方の半円部分Ｆに存在する土砂はアーチ作用が働かないので、土の粘着力が小さい場合は落下する。

なお、本実施形態においては、各シールドトンネル２、４の長手方向に支持部材６を設置する間隔は、主桁２０の間隔と同じ４０ｃｍとしたが、これに限定されるものではなく、設計等により決定された間隔で設置される。

また、本実施形態においては、支持部材６が台形状の断面を有する場合について説明したが、この断面形状に限定されるものではなく、断面形状にテーパー部を有する形状であればよく、例えば、三角形状の断面でもよい。

なお、地表面の沈下が数ｃｍたりとも許されない道路や線路等の下方を開削する場合には、例えば、図４に示すように、支持部材６の周囲に薬液１６を注入して地盤を改良したり、図５に示すように、支持部材６間を土留め板１４で閉止して、土砂の落下を防止してもよい。

以上説明したように、本発明による支持構造によれば、アーチ作用により、支持部材６間を閉塞した場合と同様の効果が得られるので、地山８中の土砂が支持部材６間を通過して空洞になった開削予定部位１０に上方から落下したり、下方から盤膨れにより侵入することを防止できる。したがって、地山８を確実に支持することが可能となる。

また、支持部材６は、開削予定部位１０の上方及び下方に向かってそれぞれ凸状になるように設置されるので、曲げモーメント及びせん断力の発生が抑えられ、地山８の荷重を効率的に支持することが可能となる。

本発明が適用される並設されたシールドトンネルを示す図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ−Ｂ’断面を拡大した図である。 本発明による支持部材の周囲に薬液を注入した状態を示す図である。 本発明による支持部材間を土留め板で閉止した状態を示す図である。

符号の説明

２ 第１シールドトンネル
４ 第２シールドトンネル
６ 支持部材
６ａ 上底側
６ｂ 下底側
６ｃ、６ｄ 側面
８ 地山
１０ 開削予定部位
１２ セグメント
１４ 土留め板
１６ 薬液
２０ 主桁
Ｄ アーチ部
Ｆ 半円部分

Claims (5)

1. 並設された２つのシールドトンネルの間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に支持部材を掛け渡すように設置して地山を支持する支持構造であって、
   前記支持部材は、その断面形状にテーパー部を有し、前記開削予定部位側に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように、複数の前記支持部材が、前記２つのシールドトンネルの長手方向に間隔をおいて、前記２つのシールドトンネル間に設置されることを特徴とする地山の支持構造。
2. 前記支持部材は、断面形状が台形であることを特徴とする請求項１に記載の地山の支持構造。
3. 並設された２つのシールドトンネルの間の地山を開削する際に予め開削予定部位の上方及び下方の地山中に掛け渡すように設置される地山の支持部材であって、
   前記支持部材は、その断面形状にテーパー部を有し、前記開削予定部位側に近いほど前記テーパー部の幅が広くなるように、複数の前記支持部材が、前記２つのシールドトンネルの長手方向に間隔をおいて、前記２つのシールドトンネル間に設置されることを特徴とする地山の支持部材。
4. 前記支持部材は、円弧状に湾曲した筒体であることを特徴とする請求項３に記載の支持部材。
5. 前記支持部材は、断面形状が台形であることを特徴とする請求項３又は４に記載の支持部材。

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