JP5037997B2 - 先行切梁工法及び先行切梁接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、並行する２本のトンネル間を拡幅する（切り拡げる）に当たり、２本のトンネル間の支保工を先行して施工できる先行切梁工法、及び、先行切梁をトンネルの覆工部材に接合する先行切梁接合構造に関する。

並行する２本のシールドトンネル間に地下駐車帯や地下駅を構築するため、両シールドトンネル間を拡幅するトンネル間拡幅工法として種々の工法が提案されており、例えば特許文献１（特許第２５６６１６２号公報）や特許文献２（特許第３０９６６５２号公報）等に記載のものがある。

特に特許文献１には、並行トンネル間を切り拡げるに当たり、左右一対の水平支持鋼材を伸縮可能に連結一体化して長さ調節自在とした上部切梁を、並行トンネル間の上部を掘削して設置した後、天井スラブを構築し、また、並行トンネルの床部間に下部切梁を設置した後、床部間に現場打ちコンクリートを打設して、並行トンネル間にわたる床を構築する工法が開示されている。

この工法では、上部切梁及び下部切梁のいずれについても、並行トンネルに対して先行設置していなく、しかも、上部切梁は、並行トンネル間の上部を掘削して設置し、下部切梁は、並行トンネル間を掘削して、その掘削空間の両側のセグメントを撤去した後に設置するようになっている。また、切梁を並行トンネルのセグメントに接合するようになっていない。

そのため、切梁の設置にも並行トンネル間の掘削が必要で、並行トンネルの変位が生じる問題がある。
特許第２５６６１６２号公報 特許第３０９６６５２号公報

本発明の課題は、並行する２本のトンネル間を拡幅する前に、拡幅時の支保工となる切梁を先行して施工できる工法であって、掘削工程に影響なくトンネル内から少ない工費で効率良く施工でき、また、切梁をトンネルの覆工部材に安定して接合できることにより、トンネルの変位を招くことがなく、大断面トンネルに対しても、経済性や作業性や安全性良く適用できる先行切梁工法及び先行切梁接合構造を提供することにある。

＜請求項１に係る発明＞
本発明の先行切梁接合構造は、並行する２本のトンネル間を拡幅する前に、これら両トンネル間に貫通するように設置された先行切梁の両端部を、両トンネル内でその覆工部材に接合する先行切梁接合構造であって、トンネル内の軸方向に設置された腹起し部材に先行切梁の端部を接合するとともに、腹起し部材と覆工部材間に先行切梁に沿って配置した締結部材の先端部が、覆工部材に固定された接合片にピン結合されている。

その好ましい形態は次のとおりである。
＜請求項２に係る発明＞
１本の腹起し部材に対して複数本の先行切梁が接合されている。

＜請求項３に係る発明＞
締結部材としてネジ付き鉄筋が、先行切梁の周りの複数箇所に設置されている。

＜請求項４に係る発明＞
腹起し部材と覆工部材としてのセグメントの間に、詰め込み材が詰め込まれている。

＜請求項５に係る発明＞
先行切梁が鋼管で、腹起し部材が型鋼であり、先行切梁である鋼管の端部に接合板を固着し、接合板を腹起し部材である型鋼のフランジに接合している。

本発明による効果を請求項ごとに挙げると次のとおりである。
＜請求項１に係る発明＞
並行する２本のトンネル間を拡幅する前に、これら両トンネル間に貫通するように設置された先行切梁の両端部を、両トンネル内でその覆工部材に接合する先行切梁接合構造であって、トンネル内の軸方向に設置された腹起し部材に先行切梁の端部を接合するとともに、腹起し部材と覆工部材間に先行切梁に沿って配置した締結部材の先端部が、覆工部材に固定された接合片にピン結合されているので、覆工部材に安定して接合でき、先行切梁から見て圧縮する方向及び引っ張る方向の両方向について、トンネルの変位を招くことがないのに加え、撤去も容易である。
従って、大断面トンネルに対しても、経済性や作業性や安全性良く適用できる。

＜請求項２に係る発明＞
１本の腹起し部材に対して複数本の先行切梁が接合されているので、先行切梁の接合を作業性良く経済的に行える。

＜請求項３に係る発明＞
締結部材による腹起し部材の覆工部材への締結が、各先行切梁について、その周りの複数箇所で行われているので、先行切梁の端部及び覆工部材に偏荷重を与えることなく接合できる。

＜請求項４に係る発明＞
腹起し部材と覆工部材との間の隙間に詰め込み材が詰め込まれているので、腹起し部材が覆工部材に向かって接近して行く方向（先行切梁から見て圧縮する方向）の動きを詰め込み材で拘束でき、これら腹起し部材と覆工部材との締結を安定して行える。

＜請求項５に係る発明＞
ありふれた資材と、ボルト・ナットや溶接による単純な接合手段によって、本発明による先行切梁接合構造を実現できる。

次に、シールドトンネルに適用した本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本発明を実施する拡幅区域の断面を示す。この例では、地下高速道路となる並行する２本のシールドトンネル１・２間を拡幅して分合流部とする場合を示し、パイプルーフによる上部支保工３が施工されているとともに、その両端に上部地盤改良４が施され、更にその両側に遮水壁５が施工されている。そして、上部支保工３の下側に、並行する２本のシールドトンネル１・２が施工されている。本発明の実施例である先行切梁工法は、この状態で、両シールドトンネル１・２間に先行切梁６を次のように貫通設置する。

先行切梁６を施工する前に、図２に示すように、両シールドトンネル１・２の先行切梁貫通部分の周囲を防護するため、薬液注入等により事前に地盤改良して両シールドトンネル１・２に沿った先行防護域７・８を形成しておく。

両シールドトンネル１・２の一方、例えば図３に示すようにシールドトンネル２内から、先行切梁６となる鋼管を、小口径泥水推進機９により公知の小口径泥水推進工法によって推進させて、他方のシールドトンネル１へ至る先行切梁６を貫通設置する。この後、各シールドトンネル１・２内において、先行切梁６の端部を覆工部材であるセグメントに次のように接合する。

図４〜図９にシールドトンネル１側の先行切梁接合構造を示しているが、シールドトンネル２側は向きがこれと逆になるだけであるので、シールドトンネル１側についてだけ説明する。

先行切梁６は鋼管であることから、その端部に、図８に示すように矩形の接合板１０を溶接するとともに、更にその補強のために先行切梁６（鋼管）の外周面両側に補強リブ１１も溶接する。

Ｈ型鋼である腹起し部材１２をシールドトンネル１の軸線と平行に設置し、そのフランジ１２ａに、先行切梁６の接合板１０をボルト・ナットで緊締して、先行切梁６の端部を腹起し部材１２と接合する。腹起し部材１２は、シールドトンネル１に沿って長いため、図６に示すように、１本の腹起し部材１２に対して複数本の先行切梁６を同様に接合する。

シールドトンネル１の鋼製セグメント１３の両端及び中間には主桁１４が設けられ、セグメント１３同士で接合する両端の主桁４の片面、及び中間の主桁１４の両側面に、アングル材である孔付き接合片１５が固着（溶接）されている。本例では、主桁１４の左右上下で、腹起し部材１２とセグメント１３との締結を行うため、主桁１４の側面のそれぞれにつき、孔付き接合片１５が前後の位置も変えて上下２箇所に設けられている。

腹起し部材１２とセグメント１３とは、孔付き接合片１５のそれぞれにおいて締結部材であるネジ付き鉄筋１６を用いて締結する。すなわち、孔付き接合片１５のそれぞれに対しては、ネジ付き鉄筋１６の先端部を、ピン結合とするために、孔付き接合片１５の孔にルーズに挿通させて座金１７を介してナット１８で締め、腹起し部材１２側では、反対側のフランジ１２ｂに型材（鋼材）である孔付き当て材１９を当て、その孔にネジ付き鉄筋１６の後端部を挿通させて、座金２０を介してナット２１で締める。

これにより腹起し部材１２とセグメント１３とはネジ付き鉄筋１６にて締結され、各ネジ付き鉄筋１６の先端は孔付き接合片１５に揺動可能にピン結合されているため、セグメント１３に無理な荷重がかからない。このような締結を先行切梁６の端部の周りの左右上下で行うとともに、先行切梁６と先行切梁６との間でも行う。

腹起し部材１２とセグメント１３との締結を行う箇所（各主桁１４）では、腹起し部材１２のフランジ１２ａとセグメント１３との間の隙間に、モルタル等の詰め込み材２２を詰め込む。また、腹起し部材１２のフランジ１２ａと先行切梁６の接合板１０との接合部分については、両側のフランジ１２ａ・１２ｂ間に補強材２３を設置する。

先行切梁６は、その両端部をこのように両シールドトンネル１・２のセグメント１３に接合することにより、両シールドトンネル１・２を安定して連結する下部支保工となる。

この先行切梁６による下部支保工は、図１において、パイプルーフによる上部支保工３の下側を掘削して、中間杭２４を施工し、両シールドトンネル１・２間を掘削して拡幅し、躯体を構築した後に撤去するが、先行切梁６は上記のような接合構造であるため、容易に撤去できる。

なお、上記の実施例では、先行切梁として鋼管、腹起し部材としてＨ型鋼、締結部材としてネジ付き鉄筋を用いたが、これに限られるものではなく、ネジ付き鉄筋に代えてＰＣ鋼棒を用いても良い。
また、本発明はシールドトンネル以外のトンネルに対しても適用できる。

本発明を実施する拡幅区域の断面図である。 先行切梁の施工前に、両シールドトンネルの先行切梁貫通部分の周囲を防護するため地盤改良を行うことを示す断面図である。 先行切梁を小口径泥水推進工法によってシールドトンネル内から施工する状態を示す断面図である。 本発明による先行切梁接合構造の一例を示す鉛直方向の断面図である。 その拡大図である。 水平方向の断面図である。 その一部分の拡大図である。 腹起し部材のフランジと先行切梁の端部との接合部分の正面図である。 腹起し部材とセグメントとの間の隙間に詰め込み材を詰め込んだ状態の断面図である。

符号の説明

１・２ シールドトンネル
３ 上部支保工
４ 上部地盤改良
５ 遮水壁
６ 先行切梁
７・８ 先行防護域
９ 小口径泥水推進機
１０ 接合板
１１ 補強リブ
１２ 腹起し部材
１２ａ・１２ｂ フランジ
１３ セグメント
１４ 主桁
１５ 孔付き接合片
１６ ネジ付き鉄筋
１７ 座金
１８ ナット
１９ 孔付き当て材
２０ 座金
２１ ナット
２２ 詰め込み材
２３ 補強材
２４ 中間杭

Claims (5)

1. 並行する２本のトンネル間を拡幅する前に、これら両トンネル間に貫通するように設置された先行切梁の両端部を、両トンネル内でその覆工部材に接合する先行切梁接合構造であって、トンネル内の軸方向に設置された腹起し部材に先行切梁の端部を接合するとともに、腹起し部材と覆工部材間に先行切梁に沿って配置した締結部材の先端部が、覆工部材に固定された接合片にピン結合されていることを特徴とする先行切梁接合構造。
2. １本の腹起し部材に対して複数本の先行切梁が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の先行切梁接合構造。
3. 締結部材としてネジ付き鉄筋が、先行切梁の周りの複数箇所に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の先行切梁接合構造。
4. 腹起し部材と覆工部材としてのセグメントの間に、詰め込み材が詰め込まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の先行切梁接合構造。
5. 先行切梁が鋼管で、腹起し部材が型鋼であり、先行切梁である鋼管の端部に接合板を固着し、接合板を腹起し部材である型鋼のフランジに接合していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の先行切梁接合構造。

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