JP5599329B2 - 継手構造 - Google Patents
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Description
次いで発進位置の立て坑から到達位置の立て坑へ向けて、シールドマシン等で地山を掘削しながら、その後方に環状のセグメントリングを次々と連結してゆくことによりトンネル本体が構築されて、シールドトンネルが施工される(特許文献1、2等参照)。
前記可撓セグメントリングは、トンネル本体の長さ方向の途中の位置に、前記長さ方向に互いに離間させて設けられて、前記位置に周方向の全周に亘る環状の隙間を形成するための一対の環状体と、前記一対の環状体間を連結して前記隙間を塞ぐことによりトンネル内を止水するための、前記トンネル本体の長さ方向、および前記長さ方向と交差方向に変形可能な環状の止水ゴムとで構成される。
この場合、従来は、可撓セグメントリングを構成するトンネル本体側、および立て坑側の環状体を、それぞれ複数の枠体によって構成するとともに、前記複数の枠体を地上で、あるいは立て坑内で、溶接等によって環状に組み立てて一対の環状体を形成する。
そして、トンネル本体の立て坑側の端部を構成する末端のセグメントリングの、前記立て坑側の面(被取付面)と、組み立てた前記可撓セグメントの、前記トンネル本体側の環状体の、前記被取付面への接触面との間に止水のためのパッキンを挟んだ状態で、ボルト接合により、前記パッキンを所定の圧縮量となるように厚み方向に圧縮しながら取り付けるのが一般的である。
(a) 前記環状体の接触面の平面性が、前記歪みによって低下して、前記接触面の被取付面に対する不整合性、いわゆる不陸が大きくなる。そのため、前記両面間にパッキンを挟んでいるにも拘らず、前記パッキンの厚み方向の圧縮量が不足して水漏れを生じやすくなる。
(b) 前記環状体を末端のセグメントリングにボルト接合するためのボルト孔の位置ずれが大きくなって、孔位置合わせのために時間がかかったり施工性が低下したりする。
(c) 組み立てた可撓セグメントリングの重量が大きいため、末端のセグメントリングへの取り付けのために、また組み立てを地上で行った場合には立て坑内への搬入のために、それぞれ大型の重機が必要となる。
前記可撓セグメントリングは、前記トンネル本体の長さ方向に互いに離間させて立て坑側およびトンネル本体側のそれぞれに固定されて、前記トンネル本体と立て坑との間に、前記トンネル本体の周方向の全周に亘る環状の隙間を形成する一対の環状体と、前記一対の環状体間を連結して、前記隙間を前記トンネル本体の全周に亘って塞ぐ、前記トンネル本体の長さ方向、および前記長さ方向と交差方向に変形可能な環状の止水ゴムとを備えており、
前記一対の環状体のうち、
前記立て坑側の環状体は、前記環状体を周方向に分割した複数の枠体を備え、前記複数の枠体を溶接することにより、各枠体間を止水しながら環状に組み立てて構成され、かつ
前記トンネル本体側の環状体は、前記環状体を周方向に分割した複数の枠体を備え、前記複数の枠体を、隣り合う枠体間にパッキンを挟んで止水しながら環状に組み立てて構成されている
ことを特徴とする。
各セグメント間は隙間をなくするために、例えば水膨張性ゴムからなるパッキン等でシールされている。
このパッキンの厚みは、セグメントの片側面で2mmからせいぜい10mm程度であり、両側面の張り合わせを考慮すると4〜20mm程度となる。パッキンに良好な止水性能を発揮させるためには、前記パッキンを厚み方向にある程度圧縮させなければならない。この要求される圧縮量δ0(mm)は、パッキンの部分に作用する水圧を止水するのに最低限必要な圧縮量δ1(mm)、地震等で発生が予想される目開き量δ2(mm)、およびセグメントの、パッキンを取り付ける面の不陸の量δ3(mm)に対して、式(1):
δ0>δ1+δ2+δ3 (1)
を満足する量である必要がある。
ところが、この管理されたセグメントの被取付面に、先に説明したように複数の枠体をあらかじめ環状に組み立てて形成したトンネル本体側の環状体を取り付ける場合、特にトンネル本体の、すなわち環状体の直径が大きくなればなるほど、前記環状体の接触面の不陸が大きくなる傾向にあるため、全体としての不陸の管理が難しくなって、前記(a)〜(c)の問題を生じやすくなる。
そのため、前記環状体の接触面の、被取付面に対する不整合性(不陸)をできるだけ小さくすることができる。また、トンネル本体を形成する複数のセグメントリング間、および前記セグメントリングを構成する各セグメント間のパッキンによる止水線を、前記隣り合う枠体間に設けたパッキンを介して、可撓セグメントリングの止水ゴムとつなぐことができる。
また、前記のように個々の枠体を、施工現場において直接に、トンネル本体の末端のセグメントリングの被取付面に取り付けて可撓セグメントリングを組み立てているため、ボルト孔の位置ずれが大きくなって、孔位置合わせのために時間がかかったり施工性が低下したりするおそれがない上、前記組み立てには大型の重機を必要としないため施工性に優れ、より短時間で施工することもできる。
また前記トンネル本体側の環状体を構成する各枠体は、それぞれ隣り合うもの同士をボルト接合するためのボルト接合部を備えており、前記複数の枠体を、間にパッキンを挟んだ状態で前記ボルト接合部を用いて互いにボルト接合することにより、パッキンを圧縮させて止水しながら環状に組み立てられているのが好ましい。
さらに、前記立て坑側の環状体を構成する各枠体は、それぞれ隣り合うもの同士をボルト接合するためのボルト接合部を備えており、前記複数の枠体を、前記ボルト接合部を用いて互いにボルト接合したのち溶接することにより、各枠体間を止水しながら環状に組み立てられているのが好ましい。
図2は、図1の例の継手構造において、トンネル本体側の環状体を構成する枠体の一部を示す斜視図である。また図3は、立て坑側の環状体を構成する枠体の一部を示す斜視図である。
図4は、図1の例の継手構造のうち、立て坑側およびトンネル本体側の環状体を構成する枠体の、周方向の途中の位置での断面を示す断面図である。さらに図5は、前記両枠体の、隣り合う枠体に対向する側面を示す一部切欠側面図である。
トンネル本体3は、複数のセグメントリング5を、前記トンネル本体3の長さ方向に複数個連結して筒状に構成されているとともに、個々のセグメントリング5は、前記セグメントリング5を周方向に分割した複数のセグメント6を環状に組み立てて構成されている。
可撓セグメントリング4は、前記末端のセグメントリング5に固定されたトンネル本体3側の環状体7と、立て坑2側の環状体8とを備えている。前記両環状体7、8間には、トンネル本体3の周方向の全周に亘る環状の隙間9が設けられている。
図1、図2、図4、および図5を参照して、トンネル本体3側の環状体7は、前記環状体7を周方向に分割した複数の枠体11を備えている。前記複数の枠体11を、隣り合う枠体間にパッキン17(図2)を挟んで止水しながら環状に組み立てることで環状体7が構成される。
このうち主面12は、前記両側面13間に亘って設けられた、厚みが一定の平板状の主桁14の片面によって構成されている。また側面13は、前記主桁14の両端に固定された、平板状の側板15の外側面によって構成されている。
前記側面13には、隣り合う枠体11間に挟まれて、両枠体11間を止水するためのパッキン17を嵌め込むためのパッキン溝18が形成されている。
また前記側板15の、リブ16よりもトンネル本体3の径方向内側にも、前記側板15を立て坑2側へ延設させることで、2つのボルト孔25を有するボルト接合部26が設けられている。
これにより、各パッキン溝18、32、33に嵌め込まれたパッキン17、34、35、および止水ゴム10による止水線を連続させて確実に止水することができる。
前記各枠体36は、隙間9を挟んでトンネル本体3側の環状体7に対向する主面37、および前記主面37と交差し、図示しない隣り合う枠体に対向する、図では手前側の一面しか記載していないが、一対の側面38とを備えている。
主桁39の主面37側には、前記主面37からトンネル本体3側へ向けて、止水ゴム10を取り付けるとともに主桁39を補強するためのリブ41が突設されている。前記リブ41は、環状体8と同心の円筒体を、各枠体36ごとに分割した形状に形成されている。
また前記側板40の、リブ41よりもトンネル本体3の径方向内側にも、前記側板40を立て坑2側へ延設させることで、2つのボルト孔44を有するボルト接合部45が設けられている。
図6は、図1の例の継手構造のうち、止水ゴム10の一部切欠斜視図である。
図1、図4、図5、および図6を参照して、前記止水ゴム10は、可撓セグメントリング4の全周に亘って環状に形成されるもので、前記トンネル本体3側の枠体11のリブ16、および立て坑2側の枠体36のリブ41の、それぞれトンネル本体3の径方向内側の面に取り付けるための一対の板状の取付部49と、両取付部49間を繋いで、前記トンネル本体3の径方向内方へ突出する湾曲板状に形成された中間部50と、前記両取付部49のそれぞれ先端に設けられた、前記取付部49より厚みの大きい一対の係合部51とを備えている。
前記両取付部49を、リブ16、41と、図示しない通孔にボルト54を挿通させた断面略L字状の押え金具55、および前記押え金具55と取付部49との間に介在させた平板状のスペーサ56とで挟んだ状態で、前記ボルト54に螺合させたナット57で締め付けることにより、止水ゴム10が、前記リブ16、41間を跨らせた状態でその径方向内側の面に取り付けられている。
止水ゴム10の中間部50には、無負荷時に前記中間部50の変形を防止するための発泡ゴムブロック58が、トンネル本体3の径方向外方から挿入されている。
前記発泡ゴムブロック58は、中間部50より軟らかい発泡ゴムで形成されており、地震等による大変形時に、前記中間部50がトンネル本体3の長さ方向、および前記長さ方向と交差方向に変形するのを妨げない。
したがってこれらの構成により、前記大変形時に、取付部49が抜けるのを防止しながら中間部50の大きな変形を許容して、止水ゴム10による止水を維持することができる。
また枠体36を構成する主桁39の主面37には、前記主面37からトンネル本体3側へ向けて、薄板状のカバープレート60が突設されており、止水ゴム10は、前記カバープレート60によって径方向内方側でも保護されている。
これにより、立て坑2を構成する側壁62に設けた坑口63を通して前記立て坑2内に臨ませた、前記トンネル本体3の末端のセグメントリング5の被取付面27を、前記立て坑2内において露出させる。
また坑口63の、前記拡径部64側の開口部には、前記坑口63の、側壁62とトンネル本体3との間の隙間を立て坑2内の空間と区画するシール材66が設けられており、区画された前記隙間に、裏込注入材67が充てんされている。
トンネルの掘進時には、坑口63から立て坑2内に設けたエントランスリング68の先端を、図7中に破線で示すようにさらに内側まで延設し、その先端にも同様のシール材を設けて、前記エントランスリング68と鋼殻61との間でもシールしていたが、トンネル本体3の完成後、前記のように鋼殻61を除去するのと同時にシール材を除去するとともに、エントランスリング68を図7中に実線で示す寸法にカットする。
前記ブロック69は、止水ゴム10を取り付ける前の枠体11、36を一対一で組み合わせて、両者の間隔を一定に維持するために仮止材70、71で固定して構成されている。このうち仮止材70は、止水ゴム10を取り付ける前のリブ16、41、ボルト54、およびナット57を用いて取り付けられている。また仮止材71は、枠体11の主桁14の主面12から枠体36へ向けて突設された座板72と、枠体36の主桁39の主面37から枠体11へ向けて突設された座板73との間に渡し掛けた状態で、前記両座板72、73にボルト74とナット75とによって取り付けられている。
それとともに、取り付けられた隣り合うブロック69の枠体11同士を、間にパッキン17を挟んだ状態で、ボルト接合部24、26を用いて互いにボルト接合する。すなわち前記ボルト接合部24、26のボルト孔23、25に、図示しないボルトを挿通してナットで締め付けることにより、隣り合う枠体11同士を固定して、トンネル本体3側の環状体7を構成する。
以上の工程を経ることにより、トンネル本体3側の環状体7の接触面(各枠体11の主桁14の背面31)の、前記トンネル本体3の末端のセグメントリング5の被取付面27に対する不整合性(不陸)をできるだけ小さくすることができる。
したがって可撓セグメントリング4の、立て坑2側の枠体36間を溶接によって止水していることと相まって、トンネル本体3内に水漏れ等が生じるのを確実に防止することができる。
さらに前記のように、トンネル本体3側の環状体7を組み立てるのと並行して、立て坑2側の環状体8を構成する各枠体36をボルト接合したのち溶接することにより、前記立て坑2側の環状体8を組み立てることができる。
2 立て坑
3 トンネル本体
4 可撓セグメントリング
5 セグメントリング
6 セグメント
7、8 環状体
9 隙間
10 止水ゴム
11 枠体
12 主面
13 側面
14 主桁
15 側板
16 リブ
17 パッキン
18 パッキン溝
19 縦溝
20 横溝
21 縦部
22 横部
23、25 ボルト孔
24、26 ボルト接合部
27 被取付面
28 ボルト
29、30 ボルト孔
31 背面
32、33 パッキン溝
34、35 パッキン
36 枠体
37 主面
38 側面
39 主桁
40 側板
41 リブ
42、44 ボルト孔
43、45 ボルト接合部
46 背面
47 構造体
48 ジベル筋
49 取付部
50 中間部
51 係合部
52 線材
53 基布
54 ボルト
55 金具
56 スペーサ
57 ナット
58 発泡ゴムブロック
59、60 カバープレート
61 鋼殻
62 側壁
63 坑口
64 拡径部
65 立面
66 シール材
67 裏込注入材
68 エントランスリング
69 ブロック
70、71 仮止材
72、73 座板
74 ボルト
75 ナット
76 接続プレート
Claims (4)
- 立て坑とトンネル本体とを含むシールドトンネルの、前記立て坑とトンネル本体とを可撓セグメントリングを介して接続するための継手構造であって、
前記可撓セグメントリングは、前記トンネル本体の長さ方向に互いに離間させて立て坑側およびトンネル本体側のそれぞれに固定されて、前記トンネル本体と立て坑との間に、前記トンネル本体の周方向の全周に亘る環状の隙間を形成する一対の環状体と、前記一対の環状体間を連結して、前記隙間を前記トンネル本体の全周に亘って塞ぐ、前記トンネル本体の長さ方向、および前記長さ方向と交差方向に変形可能な環状の止水ゴムとを備えており、
前記一対の環状体のうち、
前記立て坑側の環状体は、前記環状体を周方向に分割した複数の枠体を備え、前記複数の枠体を溶接することにより、各枠体間を止水しながら環状に組み立てて構成され、かつ
前記トンネル本体側の環状体は、前記環状体を周方向に分割した複数の枠体を備え、前記複数の枠体を、隣り合う枠体間にパッキンを挟んで止水しながら環状に組み立てて構成されている
ことを特徴とする継手構造。 - 前記トンネル本体側の環状体を構成する各枠体は、前記隙間を挟んで立て坑側の環状体に対向する主面と、前記主面と交差し、前記パッキンを挟んで隣り合う枠体に対向する一対の側面とを備え、前記主面は、前記両側面間に亘って設けられた、厚みが一定の平板状の主桁の片面によって構成されているとともに、前記両側面の、それぞれ前記主桁の側面と一致する位置には、前記側面に沿って前記パッキンを嵌め込むためのパッキン溝が形成されており、前記パッキン溝の幅は前記主桁の側面の幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の継手構造。
- 前記トンネル本体側の環状体を構成する各枠体は、それぞれ隣り合うもの同士をボルト接合するためのボルト接合部を備えており、前記複数の枠体を、間にパッキンを挟んだ状態で前記ボルト接合部を用いて互いにボルト接合することにより、パッキンを圧縮させて止水しながら環状に組み立てられていることを特徴とする請求項1または2に記載の継手構造。
- 前記立て坑側の環状体を構成する各枠体は、それぞれ隣り合うもの同士をボルト接合するためのボルト接合部を備えており、前記複数の枠体を、前記ボルト接合部を用いて互いにボルト接合したのち溶接することにより、各枠体間を止水しながら環状に組み立てら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1項に記載の継手構造。
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