JP5101050B2 - Segment unit - Google Patents
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Description
本発明は、略矩形または略U字状断面からなるアンダーパストンネルを構成する略矩形または略U字状断面のセグメントユニットに関する。 The present invention relates to a segment unit having a substantially rectangular or substantially U-shaped cross section constituting an underpass tunnel having a substantially rectangular or substantially U-shaped cross section.
線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネルは、トンネル部と、トンネル部及び地上の間をつなぐアプローチ部とから構成されており、地上からシールド掘削機を発進させてアンダーパストンネル全線を連続施工することが可能である(例えば、特許文献1参照)。
シールド工法によれば、線路や道路等を開削することなくアンダーパストンネルを構築することができるので、工期および工費の縮減が可能となるうえ、交通網が遮断されることもない。
アンダーパストンネルでは、線路や道路等と立体交差する交差部の深度をできるだけ浅くし、アプローチ部の延長を短くすることが好ましい。このため、アンダーパストンネルの断面は複数のセグメントピースを略矩形状に構築したセグメントリングとすることが多く、トンネル部の覆工部には断面略矩形セグメントリング、アプローチ部の覆工部には略矩形セグメントリングの構成から上方部分が開放された断面略U字形セグメントが使用される。
According to the shield construction method, an underpass tunnel can be constructed without excavating tracks and roads, so that the construction period and cost can be reduced, and the traffic network is not blocked.
In an underpass tunnel, it is preferable to make the depth of an intersection where a three-dimensional intersection with a track, a road, etc. is as shallow as possible and to shorten the extension of the approach portion. For this reason, the cross-section of the underpass tunnel is often a segment ring in which a plurality of segment pieces are constructed in a substantially rectangular shape. The tunnel cover has a substantially rectangular segment ring, and the approach cover has a cross-section. A substantially U-shaped segment having an upper portion opened from the configuration of the substantially rectangular segment ring is used.
ところで、アンダーパストンネルでは、多数のセグメントピースが使用されるため、各セグメントピースの覆工部厚(壁厚)を薄くすることができれば、セグメントピースのコストが低下し、工事費を大幅に削減することができる。しかし、アンダーパストンネルを構成する略矩形セグメントリングや略U字形セグメントは、図9(a)や図10(a)に示すように常時、地下や地表面等の四方から土圧や水圧、地下水圧、車輌や鉄道車輌等の道路荷重等の圧力を受けている。
そのため、これらセグメントピースの覆工部厚を薄くした場合、図9(b)や図10(b)、(c)に示すように、略矩形セグメントリングや略U字形セグメントの各辺に相当する部分のセグメントピース群が断面凹曲線状に内側に変形したり損傷したり破壊するおそれがある。特に略矩形セグメントリングや略U字状セグメントでは縦断面形状が略矩形であるために円形のものと比較して圧力が分散しにくいという欠点がある。
By the way, since many segment pieces are used in the underpass tunnel, if the lining part thickness (wall thickness) of each segment piece can be reduced, the cost of the segment piece is reduced and the construction cost is greatly reduced. can do. However, as shown in FIGS. 9A and 10A, the substantially rectangular segment ring and the substantially U-shaped segment constituting the underpass tunnel are always subjected to earth pressure, water pressure, groundwater from the four sides such as the underground and the ground surface. Pressure, and road loads such as vehicles and railway vehicles.
Therefore, when the lining portion thickness of these segment pieces is reduced, it corresponds to each side of a substantially rectangular segment ring or a substantially U-shaped segment as shown in FIG. 9B, FIG. 10B, or FIG. There is a possibility that the segment piece group of the portion may be deformed inwardly in a cross-sectionally concave shape, damaged or destroyed. In particular, the substantially rectangular segment ring and the substantially U-shaped segment have a drawback that the pressure is not easily dispersed as compared with a circular shape because the longitudinal cross-sectional shape is substantially rectangular.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、略矩形断面からなるアンダーパストンネルを構成するセグメント群の耐圧強度を高くすると共にセグメントピース厚を従来のセグメントピースより薄くしてコスト低減を図るようにしたセグメントユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. The pressure resistance of the segment group constituting the underpass tunnel having a substantially rectangular cross section is increased, and the segment piece thickness is made thinner than that of the conventional segment piece to reduce the cost. An object of the present invention is to provide a segment unit designed to achieve the above.
上記目的を達成するため、本発明によるセグメントユニットは、周方向に配設された複数のセグメントピースからなる略矩形状又は上方が開放する略U字形状のセグメントユニットであって、前記セグメントユニットの各辺を構成する複数のセグメントピースにおける両端のセグメントピースの内周面側に略箱型の凹陥部がそれぞれ形成され、前記セグメントユニットの各辺を構成する複数のセグメントピース内にPC鋼材が配置され且つ該PC鋼材は前記複数のセグメントピースの厚み方向の中央よりも内周面寄りに配置されていて、前記各辺内で隣り合う前記複数のセグメントピース同士を周方向に貫通するPC鋼材を介して緊結させ、前記PC鋼材の両端が各辺の前記両端のセグメントピースの前記凹陥部内で定着具によって定着されることで前記セグメントユニットが全周に緊結されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a segment unit according to the present invention is a substantially rectangular segment consisting of a plurality of segment pieces arranged in the circumferential direction or a substantially U-shaped segment unit open upward , A substantially box-shaped recess is formed on the inner peripheral surface side of the segment pieces at both ends of the plurality of segment pieces constituting each side , and the PC steel material is disposed in the plurality of segment pieces constituting each side of the segment unit. And the PC steel material is disposed closer to the inner peripheral surface than the center in the thickness direction of the plurality of segment pieces, and the PC steel material penetrating the plurality of segment pieces adjacent in the sides in the circumferential direction. was Tightened through both ends of the PC steel material is fixed by a fixing member in the recessed portion of the segment piece of the opposite ends of each side It is characterized in that the segment unit is Tightened the entire circumference by.
本発明では、略矩形断面からなるアンダーパストンネルのトンネル部に敷設される略矩形状のセグメントユニットおよびアプローチ部に敷設される上方が開放する略U字形状のセグメントユニットを対象とし、セグメントユニット内に配設されたPC鋼材を緊張させることで各辺を構成する複数のセグメントピース間にプレストレスを導入する。これにより、略矩形または略U字を構成するセグメントユニット群の全体に亘ってセグメントピースの曲げ剛性が高くなり、セグメントピースの覆工部厚を従来よりも薄くした場合でも周囲の圧力に充分耐える強度を確保できる。
なお、PC鋼材は、略矩形または略U字形断面の各辺ごとに配設し、且つ引張応力が発生する略矩形断面または略U字形断面の内周面寄りに配置する。
これによって、各辺毎に設置したPC鋼材でセグメントピース群の全体にプレストレスを与えることができる。
In the present invention, a substantially rectangular segment unit laid in a tunnel portion of an underpass tunnel having a substantially rectangular cross section and a substantially U-shaped segment unit laid in an approach portion open upward, A prestress is introduced between a plurality of segment pieces constituting each side by tensioning the PC steel material disposed in the box. Thereby, the bending rigidity of the segment piece is increased over the entire segment unit group constituting the substantially rectangular or substantially U shape, and even when the lining portion thickness of the segment piece is made thinner than before, it can sufficiently withstand the surrounding pressure. Strength can be secured.
Incidentally, PC steel, disposed in each side of the substantially rectangular or substantially U-shaped cross section, disposed on the inner peripheral surface side of the substantially rectangular cross section or a substantially U-shaped cross-section and the tensile stress is generated.
Thus, the whole of the segment piece group in the installation the PC steel in each side can prestressing.
本発明では、アンダーパストンネルを構成する略矩形断面や略U字断面形状のセグメントユニットについて、各辺のセグメントピース群にPC鋼材を配設して緊張させることによりセグメントユニットの曲げ剛性を高めることができ、そのために各セグメントピースの覆工部厚を従来のセグメントピースより薄くしても強度を確保できると共にセグメント間継手が不要になりセグメントピースとユニットのコストを低減することができる。 In the present invention, for a segment unit having a substantially rectangular cross-section or a substantially U-shaped cross-section constituting the underpass tunnel, the bending rigidity of the segment unit is increased by arranging and tensioning the PC steel material in the segment piece group on each side. Therefore, even if the thickness of the lining portion of each segment piece is made thinner than that of the conventional segment piece, the strength can be ensured and the joint between segments becomes unnecessary, and the cost of the segment piece and the unit can be reduced.
以下、本発明の実施形態によるセグメントユニットについて添付図面に基づいて説明する。
図1(a)に示すように、線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネル2は、地中に構築されるトンネル部2Bと、地上GLとトンネル部2Bとをつなぐ上方が開放するアプローチ部2Aとで構成されている。アプローチ部2Aとアプローチ部2Aにつづくトンネル部2Bの端部は傾斜部2Cになっている。即ち、地上GLから地中に向けて徐々に深度を増していく下り勾配の傾斜部2Cが形成され、所定の深さで略水平となり、さらに所定の地点で地上に向けた上り勾配の傾斜部2Cが形成されている。
トンネル部2Bの覆工部には、全体が地中に埋設された略矩形状のセグメントリング10が敷設され、アプローチ部2Aの覆工部には、上方が地上に開放する断面略U字状のユニットをなす略U字形セグメント20が敷設される(図1(b)参照)。
アンダーパストンネル2の施工に当たっては、周知の種々の工法を採用できるが、本実施形態では、断面の有効利用や工期および工費の縮減といった観点から略矩形断面シールド掘削機(図示省略)が使用され、この略矩形断面シールド掘削機の後方で略矩形状セグメントリング10やU字形セグメント20が組み立てられる。
Hereinafter, a segment unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1 (a), an underpass tunnel 2 that three-dimensionally intersects with a track, a road, or the like is a
The lining portion of the
In constructing the underpass tunnel 2, various well-known methods can be adopted, but in this embodiment, a substantially rectangular cross-section shield excavator (not shown) is used from the viewpoint of effective use of the cross section, reduction of construction period and construction cost. The substantially
略矩形状セグメントリング10は、図2に示すように、周方向に配設された複数のセグメントピース11、12から構成されており、各セグメントピース11、12を周方向に貫通するPC鋼線13(PC鋼材)によって緊結されている。具体的には、略矩形状のセグメントリング10の各コーナー部に断面L字形のセグメントピース12が配設され、二つの断面L字形のセグメントピース12、12間に、ブロック状のセグメントピース11を配設している。
断面矩形状のセグメントリング10において、各辺に設けたブロック状のセグメントピース11のうち少なくとも矩形断面の上辺におけるセグメントピース11aは台形板状からなるテーパ状に形成して、1つのセグメントリング10の組立ての最後に両側の断面L字形のセグメントピース12、12間に挿入して組立てを完了させる。その他のブロック状のセグメントピース11は直方体形状からなるストレート(またはスタンダード)状のブロックでよいが、セグメントピース11aと同様にテーパ状のブロックでもよい。
図2に示す断面矩形状のセグメントリング10は、各辺が断面L字形のセグメントピース12、12間にブロック状のセグメントピース11が嵌合されて構成され、各辺ごとに配設された可撓性を有するPC鋼線13で、断面L字形のセグメントピース12、12間にプレストレスを導入している。
PC鋼線13は、略矩形リングの内周面寄りに配置されており、PC鋼線13により導入されるプレストレスにより、セグメント10に発生する引張応力がキャンセルされ、大きな曲げ荷重に抵抗することができる。
As shown in FIG. 2, the substantially
In the
The
The
PC鋼線13の装着構造について説明すると、図2及び図3に示すように、断面略L字形のセグメントピース12の両端部近傍の各内周面側には、ボルトボックスとして略箱形の凹陥部12aが形成されている。断面L字形のセグメントピース12には凹陥部12aから略L字の端面にかけて貫通孔14aが穿孔され、この貫通孔14aはセグメント12の内周面寄りに設けられている。同様にブロック状のセグメント11には、その内周面寄りに両端間を連通する貫通孔14bが穿孔されている。
そして、略矩形断面のセグメントリング10において、各辺を構成するセグメントピース11、12、11を連結した状態で、両側セグメントピース12、12の凹陥部12a、12a間で内周面寄りに設けた貫通孔14a、14b、14aが略一直線状に連通している。これらの貫通孔14a、14b、14aには可撓性のあるPC鋼線13が一方から挿入され、PC鋼線13の両端部は、それぞれ凹陥部12a内で定着具15によって定着される。
The mounting structure of the
In the
図4にPC鋼線13の定着具15を示す。PC鋼線13の一端部には第一定着具15Aが固定されている。PC鋼線13の他端部は断面L字形のセグメントピース12の貫通孔14aから突出させ、センターホールジャッキ(図示省略)を用いて緊張させた状態でPC鋼線13を第二定着具15Bで緊結する。図4(a)に示すように第一定着具15Aは略筒状部材からなり、内部孔にPC鋼線13を挿通させた状態で筒状部材内面と係止させて固着する。第二定着具15Bは図4(a)、(b)に示すように、PC鋼線13をスリーブ16のテーパ状中央孔に挿通させた状態で、両者の間隙に複数(例えば4個)の楔形状のグリップ17、…を嵌入させることによってPC鋼線13を側方から固着する。
図4は、PC鋼線13の一端部を第一定着具15Aで固着し、PC鋼線13の他端部をセンターホールジャッキによって引っ張りつつ第二定着具15Bで固着する片引き構造を示している。
これによって、各辺を構成するセグメントピース11、12、11間にプレストレスを与えて緊結できる。その後、凹陥部12a、12aにコンクリートを充填する。
図5は定着具15の変形例である。この変形例では、PC鋼線13の両端をセンターホールジャッキで引っ張りつつ第二定着具15B,15Bでそれぞれ固着する両引き構造を備えている。PC鋼線13の定着具15は図4、図5のいずれを採用してもよい。
FIG. 4 shows a
FIG. 4 shows a one-side pulling structure in which one end of the
Accordingly, the
FIG. 5 shows a modification of the fixing
上述のように本実施形態によるセグメントリング10によれば、アンダーパストンネルを構成する略矩形断面のセグメントユニット10について、各辺のセグメントピース12、11、12にPC鋼材13を配設して定着具15で緊張させることによりセグメントリング10の曲げ剛性を高めることができ、そのためにセグメントピース11、12の覆工部厚を従来のセグメントピースより薄くすることができると共にセグメント間継手が不要になりセグメントピース11、12の製造コストを低減することができる。
As described above, according to the
図6は、本発明の第二の実施形態によるセグメントを示したものである。
本実施形態では、略矩形断面のセグメントリング10´を構成する略L字状のセグメントピース12及びブロック状のセグメントピース11について、略矩形断面の各辺ごとにPC鋼線13を配設せず、略矩形リングの全周にわたって可撓性のある1本の連続するPC鋼線23を配設する。
図6に示す略矩形断面のセグメントリング10´において、1の辺、例えば底辺を構成するピース12,11,12の中央に組立てられるブロック状のセグメントピース11の両端部の内周面側にそれぞれボルトボックスを構成する凹陥部11a,11bを一対設ける。また、一方の凹陥部11aを起点、他方の凹陥部11bを終点として略矩形断面の各辺を構成する複数のブロック12,11,12内に互いに連通するように貫通孔14a、14b、14aを設けておく。
そして、一端を定着具15、例えば第一定着具15Aで固定したPC鋼線23を、一方の凹陥部11aから貫通孔14bに挿入して各ブロック11,12、…の貫通孔14b、14aを周回させて他方の凹陥部11bの貫通孔11から引き出し、他端側をセンターホールジャッキJを用いてPC鋼線23にプレストレスを導入する。そしてPC鋼線23の他端側を例えば第二定着具15Bで固定する。そして各凹陥部11a、11b内をコンクリートで埋め込む。
FIG. 6 shows a segment according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, about the substantially L-shaped
In the
Then, a
本第実施形態によっても、略矩形断面のセグメントリング10´について、略矩形断面のセグメントピース12、11、12…にPC鋼材23を挿入して緊張させることによりセグメントピース12、11、12…全体、全周を一体に連結してプレストレスを与えて、セグメントリング10の曲げ剛性を高めることができると共に、セグメントピース11、12の覆工部厚をより薄くすることができて製造コストを低減することができる。
Also in the present embodiment, the
次に、図7に示す略U字状セグメント20について第一の実施形態に示すPC鋼線13を用いた緊結構造を採用することができる。これを第三実施形態として説明する。
即ち、図7に示す断面略U字状をなす略U字状セグメント20はアプローチ部2Aに設けられるセグメントユニットであり、第一実施形態による略矩形状セグメントリング10の上方、上面を開放した概略構成である。即ち、略U字状セグメント20において、底辺両側角部に略L字状セグメントピース22,22を配設し、底辺の中間にブロック状セグメントピース21を嵌挿すると共に両側に位置する略L字状セグメントピース22,22の端部上面にブロック状セグメントピース21,21を取り付けて構成されている。
そして、底辺においては両側の断面L字形セグメントピース22,22に設けた凹陥部22a、22aからPC鋼線13を貫通孔14a、14a及びブロック状セグメントピース21の貫通孔14bを通して挿通させ、両側を例えば第一、第二定着具15A,15Bで緊結させてプレストレスを与える。同様に両側辺においても断面L字形セグメントピース22の凹陥部22aの貫通孔14aとブロック状セグメントピース21の貫通孔14bを通してPC鋼線13を挿通させ、断面L字形グメントピース22に設けた凹陥部22aとブロック状セグメントピース21に設けた凹陥部21aとに突出させたPC鋼線13の端部にプレストレスを与えて定着具15A、15Bによって緊結する。
Next, a tight structure using the
That is, the substantially
And, at the bottom side, the
次に図8は、本発明の第四の実施形態を示したものである。
図8に示す第四の実施形態による略U字形セグメント20´は第二実施形態による略矩形セグメントリング10´の上辺即ち上方部分を開放した構成からなるセグメンピース21,22群で形成されている。上方が開放する略U字形セグメント20は、第二実施形態による略矩形状セグメント10´と同様、両側角部に略L字状セグメント22,22を配設し、その底辺中間にブロック状セグメント21を嵌挿すると共に略L字状セグメント22,22の両側上部にブロック状セグメント21,21を取り付けて構成されている。
そしてこの略U字状セグメント20´において、各セグメント21、22それぞれに穿孔した貫通孔14b、14aが略U字状に連通状態とされている。この略U字形セグメント20´の一方の端部であるブロック状セグメント21の端面に設けた凹陥部21bから上述の第一定着具15Aで固着した可撓性のあるPC鋼線33を貫通孔14b内に挿入し、各セグメント21、22の貫通孔14b、14aにPC鋼線33を順次挿入して紐状とし他方のブロック状セグメント21の端面に形成した凹陥部21bから引き出し、センターホールジャッキJでPC鋼線33の他端にプレストレスを導入して上述の第二定着具15Bで緊結する。これによって紐状のPC鋼線33によって、断面略U字形状をなす複数のセグメントピース21,22、…を一体に連結してプレストレスを与えることができる。なお、定着具15は例えば図5に示す両引き構造を用いてもよい。
Next, FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
A substantially U-shaped segment 20 'according to the fourth embodiment shown in FIG. 8 is formed of a group of
In the substantially
なお、上述の第二、第四実施形態による略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´について全周または全辺にわたってPC鋼材23、33を配設してプレストレスを付与するようにした。
しかし、これら略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´においても、第一、第三実施形態と同様に、可撓性のあるPC鋼線13、23、33を略矩形または略U字形断面の各辺毎に分割してセグメントピース12、12間、22、22または21間の貫通孔14a、14bにそれぞれ挿入して緊結することで各辺毎にプレストレスを与えてもよい。
これらの場合も、略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´について、引張応力が発生する、略矩形または略U字形断面の内周面寄りに配置することが好ましい。
The pre-stress is applied by arranging the
However, also in these substantially rectangular segment rings 10 'and U-shaped segments 20', the flexible
Also in these cases, it is preferable that the substantially rectangular segment ring 10 'and the substantially U-shaped segment 20' are arranged near the inner peripheral surface of the substantially rectangular or substantially U-shaped cross section where tensile stress is generated.
なお、各セグメントピース11、12、21、22は、鋼製セグメント、鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメントのいずれでもよい。
また、上述の各実施形態ではセグメントピースに貫通孔14a、14bを設けているが、貫通孔に代えて各セグメントピースの内面から外面方向に切除する溝部を設け、当該溝部にPC鋼線13、23、33を配設した後、溝部をコンクリートで充填してもよい。この場合、PC鋼線13は可撓性のないPC鋼棒でもよい。またPC鋼線13,23,33、PC鋼棒などはPC鋼材を構成する。
また、上述の各実施形態において、複数のセグメントピース11,12、21,22で形成される略矩形状セグメントリング10、10´、断面略U字状セグメント20、20´はセグメントユニットを構成する。
Each of the
Further, in each of the above-described embodiments, the through
Further, in each of the above-described embodiments, the substantially
2 アンダーパストンネル
2A アプローチ部
2B トンネル部
2C 傾斜部
10、10´ 略矩形状セグメントリング
20、20´ 略U字状セグメント
11、21 ブロック状セグメントピース
12、22 略L字形セグメントピース
11a、11b、12a、21a、22a 凹陥部
13、23、33 PC鋼線(PC鋼材)
14a、14b 貫通孔
15 定着具
15A 第一定着具
15B 第二定着具
16 スリーブ
17 グリップ
2
14a, 14b Through
Claims (1)
前記セグメントユニットの各辺を構成する複数のセグメントピースにおける両端のセグメントピースの内周面側に略箱型の凹陥部がそれぞれ形成され、
前記セグメントユニットの各辺を構成する複数のセグメントピース内にPC鋼材が配置され且つ該PC鋼材は前記複数のセグメントピースの厚み方向の中央よりも内周面寄りに配置されていて、
前記各辺内で隣り合う前記複数のセグメントピース同士を周方向に貫通する前記PC鋼材を介して緊結させ、前記PC鋼材の両端が各辺の前記両端のセグメントピースの前記凹陥部内で定着具によって定着されることで前記セグメントユニットが全周に緊結されていることを特徴とするセグメントユニット。 A substantially rectangular shape consisting of a plurality of segment pieces arranged in the circumferential direction or a substantially U-shaped segment unit opened upward ,
A substantially box-shaped recessed portion is formed on each inner peripheral surface side of the segment pieces at both ends of the plurality of segment pieces constituting each side of the segment unit ,
PC steel material is disposed in a plurality of segment pieces constituting each side of the segment unit, and the PC steel material is disposed closer to the inner peripheral surface than the center in the thickness direction of the plurality of segment pieces,
Wherein is Tightened via the PC steel material through the plurality of segment pieces adjacent in each side in the circumferential direction, both ends of the PC steel material by the fixing member in the recessed portion of the segment piece of the opposite ends of each side A segment unit, wherein the segment unit is fastened to the entire periphery by being fixed.
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JP2008002154A (en) | 2008-01-10 |
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