JP6161323B2 - シールドトンネルのセグメント構造体 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルを構成するセグメントおよびセグメント構造体に関するものであり、さらに詳細には、特別な装置を要することなく、容易に解体することができるシールドトンネルのセグメントおよびセグメント構造体に関するものである。

トンネルのシールド工法は、円筒状鋼製の筒内に掘削機が取り付けられたシールドを地山に押しつけながら、トンネルを掘削する工法である。

トンネルのシールド工法は、シールドによって地山を掘削し、シールド内に入った土砂を外部に排出するとともに、シールド内で、セグメントをリング状に組み立て、組み立てたセグメントにジャッキを押し付けながら、シールドによって地山を掘削し、ジャッキを伸ばすことによって、セグメントを押し出し、さらにシールドを前進させ、伸ばしたジャッキを縮めて、さらにセグメントを組み立てて、セグメントにジャッキを押し付け、ジャッキを伸ばすという動作を繰り返して、トンネルを形成するように構成されている。したがって、シールドトンネルにおいては、セグメントによって、トンネルの内壁面が構成されている。ここに、セグメントはリング状のセグメントを、たとえば、ワンパス継ぎ手を用いて、連結することによって組み立てられる。

このように構成された２つのシールドトンネルを合流させて、１つのシールドトンネルを形成する場合には、２つのシールドトンネルの合流部において、たとえば、ＥＬＣ工法により作られた外殻覆工体によって、２つのシールドトンネルを覆い、各シールドトンネルのセグメントを解体することが必要である。

図１は、従来のワンパスセグメントが連結された状態を示す略斜視図であり、図２はそのＡ−Ａ線に沿った略断面図で、セグメントリング間の連結部を示すものである。

図１に示されるように、セグメント構造は、第一のセグメント１と、第一のセグメント１に対して、坑口側に位置する第二のセグメント２が連結されることによって構築されている。図２に示されるように、第一のセグメント１の坑口側端面はオス型構造を有しており、第二のセグメント２の切羽側の端面はメス型構造を有している。

図２に示されるように、第一のセグメント１には、ワンパス継ぎ手３が埋め込まれて、ワンパス継ぎ手３によって、第一のセグメント１の端面と第二のセグメント２の端面とが固着され、第一のセグメント１と第二のセグメント２が連結されて、セグメント構造体が構築されている。第一のセグメント１内に固着されたワンパス継ぎ手３は袋ナット４によって覆われている。本実施態様においては、ワンパス継ぎ手３としてリング間継ぎ手が用いられており、第一のセグメント１から突出した部分は、ピンボルト５を構成し、その外周面には鋸目状のネジが切られている。

図２に示されるように、ワンパス継ぎ手３は金属枠６によって、第一のセグメント１に固着されており、ワンパス継ぎ手３から伝達される応力を第一のセグメント１に分配するためのアンカー筋７が金属枠６に取り付けられている。

一方、第二のセグメント２には楔状の開口部１０と、ウレタンバネ１１を収納するウレタンケース１２が設けられ、ワンパス継ぎ手３が、ウレタンケース１２内に収納されたウレタンバネ１１によって受け入れられるように構成されている。図２において、参照符号１３で示されているのは、アンカー筋である。

このように構成された第一のセグメント１と第二のセグメント２とを連結する場合には、第一のセグメント１に設けられたワンパス継ぎ手３のピンボルト５が、第二のセグメント２に形成された楔状の開口部１０に挿入され、ウレタンケース１２内に収納されたウレタンバネ１１に係合される。

このように、従来のワンパス継ぎ手３は第一のセグメント１内に埋め込まれて、固着されているので、第一のセグメント１と第二のセグメント２との連結を外部からあるいは内部から解除することは不可能であり、特別の解体機が必要になるという問題があった。

また、金具がトンネルの内部にも外部にも露出していないので、第一のセグメント１と第二のセグメント２との連結を溶断によって切断することも不可能であり、したがって、このようにして組み立てられ、地中内に埋め込まれたセグメント構造体を解体するということ自体、行われていなかった。

したがって、本発明は、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルを構成するセグメントを提供することを目的とするものである。

本発明の他の目的は、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルを構成するセグメント構造体を提供することにある。

本発明のかかる目的は、セグメントの他のセグメントと連結されるべき側の端面に、金属製の継ぎ手ボックスが、スキンプレートを介して、前記セグメントの外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように固着され、ワンパス継ぎ手が、固着手段によって、前記他のセグメントの端面に向けて、突出するように、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されたことを特徴とするシールドトンネルを構成するセグメントによって達成される。

本明細書において、「ワンパス継ぎ手」とは、一旦、セグメントを他のセグメントに連結させると、分離することが不可能になる機構を備えたものをいう。

本発明によれば、セグメントの端面には、金属製の継ぎ手ボックスが、スキンプレートを介して、セグメントの外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように固着され、ワンパス継ぎ手が、固着手段によって、前記他のセグメントの端面に向けて、突出するように、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されており、したがって、ワンパス継ぎ手によって連結された、隣り合ったセグメントを解体するときは、スキンプレートを剥離することによって、ワンパス継ぎ手を金属製の継ぎ手ボックスに固着している固着手段を目視することができ、当該固着手段を切断することによって、特別な装置を要することなく、互いに連結されたセグメントを分離し、解体することができ、シールドトンネルの外側である地山側から、セグメントを解体することが可能になる。

また、本発明において、金属製の継ぎ手ボックスを、スキンプレートを介して、セグメントの外側面に露出するように固着した場合には、金属製の継ぎ手ボックスの外部に露出されている部分は、セグメントの外側面のみであるから、ワンパス継ぎ手を金属製の継ぎ手ボックスに固着している固着手段を切断する際に、溶断器を用いても、火花がシールドトンネルの内部に散乱することを効果的に防止することができ、火花養生の必要はない。

本発明の前記目的はまた、互いに連結されたセグメントの一方のセグメントの端面に、金属製の継ぎ手ボックスが、スキンプレートを介して、前記一方のセグメントの外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように固着され、ワンパス継ぎ手が、固着手段によって、他方のセグメントの端面に向けて、突出するように、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着され、前記互いに連結されたセグメントの他方に、前記ワンパス継ぎ手を受け入れて、連結する連結手段が設けられたことを特徴とするシールドトンネルを構成するセグメント構造体によって達成される。

本発明によれば、ワンパス継ぎ手は固着手段によって金属製の継ぎ手ボックスに固着され、金属製の継ぎ手ボックスは、一方のセグメントの外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように、セグメントの端面に固着され、金属製の継ぎ手ボックスの露出部がスキンプレートによって覆われているから、スキンプレートを剥離することによって、トンネルの外部から、ワンパス継ぎ手を金属製の継ぎ手ボックスに固着している固着手段を目視することができ、したがって、ワンパス継ぎ手を金属製の継ぎ手ボックスに固着している固着手段を溶断器などを用いて、切断することによって、特別な装置を要することなく、互いに連結されたセグメントを分離し、解体することが可能になる。

また、本発明において、金属製の継ぎ手ボックスを、セグメントの外側面に露出するように固着した場合には、金属製の継ぎ手ボックスの外部に露出されている部分は、セグメントの外側面のみであるから、ワンパス継ぎ手を金属製の継ぎ手ボックスに固着している固着手段を切断する際に、溶断器を用いても、火花がシールドトンネルの内部に散乱することを効果的に防止することができ、火花養生の必要はない。

本発明の好ましい実施態様においては、前記ワンパス継ぎ手が、固定用金属板に固着されることによって、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されている。

本発明によれば、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルのセグメントを提供することが可能になる。

また、本発明によれば、特別な装置を要することなく、シールドトンネルの外側または内側から、容易に解体することができるシールドトンネルのセグメント構造体を提供することが可能になる。

図１は、従来のワンパスセグメントが連結された状態を示す略斜視図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った略断面図で、セグメントリング間の連結部が示されている。 図３は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルの合流部を示す略斜視図である。 図４は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルの合流部の略横断面図である。 図５は、本発明の好ましい実施態様にかかるセグメント構造体によって構築されたシールドトンネルの略斜視図である。 図６は、図５のＢ−Ｂに沿った略断面図である。 図７は、セグメントピースの略斜視図である。 図８は、セグメントピースの連結部の略斜視図である。 図９は、図８のＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。 図１０は、互いに連結された２つのセグメントを解体するプロセスを示す概略図である。 図１１は、本発明の別の好ましい実施態様にかかるセグメントのセグメントピースを示す略斜視図である。 図１２は、図１１のＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。

図３は、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２の合流部を示す略斜視図であり、図４は、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２の合流部の横断面図である。図３および図４において、破線で示しているのは、合流部完成前の状態である。

図３および図４に示されるように、本線シールドトンネル２１とランプシールドトンネル２２は、外殻覆工体２０によって画定された空間内を延びている。

図２および図３に示されるように、外殻覆工体２０は、公知の施工方法によって、中空エレメント２５を円周方向に沿って、連結し、中空エレメント２５にコンクリートを充填することによって構築されている。

図３に示されるように、外殻覆工体２０の内面は、防水シートおよび覆工コンクリート２７によって覆われている。

本線シールドトンネル２１は、本線シールドトンネル２１が延びる方向に、多数のリング状セグメント３０を連結することによって構築され、ランプシールドトンネル２２も、ランプシールドトンネル１２が延びる方向に、多数のリング状セグメント３０を連結することによって構築されている。また、本線シールドトンネル２１のセグメントおよびランプシールドトンネル２２のセグメントをトンネルの外側から解体することによって、合流部が構築されるように構成されている。

図５は、本発明の好ましい実施態様にかかるセグメント構造体によって構築されたシールドトンネルの略斜視図であり、図６は、図５のＢ−Ｂに沿った略断面図である。

図５および図６に示されるように、セグメント３０は６つのセグメントピース３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅおよび３０ｆを円周方向に連結することによってリング状に構成され、セグメント３０に連結されるべきセグメントも同様である。

図７は、セグメントピース３０ａの略斜視図であり、図８は、セグメントピース３０ａの連結部の略斜視図である。また、図９は、図８のＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。

図７には、セグメント３０に設けたワンパス継ぎ手金物のオス型構造を有する端面が図示されている。

図７ないし図９には図示されてはいないが、セグメント３０に対して、坑口側に位置し、セグメント３０に連結されるべきセグメントは、図２に示された第二のセグメント２と同一の構造を有し、セグメント３０に連結されるべき端面がメス型構造を有している。

図７ないし図９に示されるように、セグメント３０には、公知のワンパス継ぎ手３３が固定された金属製の継ぎ手ボックス３６が、セグメント３０の外側面に露出するように、セグメント３０の端面に固着され、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部はスキンプレート３４によって覆われている。ここに、セグメント３０の外側面とは、セグメント３０がリング状に組み立てられて作成されたシールドトンネルの地山に向いた面を指している。

図７ないし図９に示されるように、ワンパス継ぎ手３３のセグメント３０から突出した部分は、ピンボルト３５を構成し、その外周面には鋸目状のネジが切られている。ワンパス継ぎ手３３のピンボルト３５は、セグメント３０の端面の厚さ方向における略中央部に位置している。

図７ないし図９に示されるように、ワンパス継ぎ手３３の他方の端部は溶接によって、金属製の継ぎ手ボックス３６に固定され、溶接部３８が構成されている。したがって、ワンパス継ぎ手３３に加わった外力は、溶接部３８を介して、金属製の継ぎ手ボックス３６に伝達されるように構成されている。

さらに、ワンパス継ぎ手３３から伝達される応力をセグメント３０に分配するためのアンカー筋３７が金属製の継ぎ手ボックス３６に取り付けられている。

図７ないし図９において、参照符号３９で示されているのは、金属製の継ぎ手ボックス３６の端板であり、参照符号４１で示されているのは、６つに分割されたセグメントピースを連結するための継ぎ手であり、一般に、セグメント継ぎ手またはピース間継ぎ手と呼ばれている。

以上のように構成されたセグメント３０は、ワンパス継ぎ手３３によって連結されたセグメント３１から、以下のようにして分離され、セグメントが解体される。

図１０は、互いに連結された２つのセグメント３０、３１を解体するプロセスを示す概略図である。

まず、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部を覆っている図１０（ａ）に示されるスキンプレート３４が剥離される。

その結果、ワンパス継ぎ手３３を金属製の継ぎ手ボックス３６に固定している溶接部３８が外部から目視可能な状態になる。

次いで、図１０（ｂ）に示されるように、こうして目視が可能になったワンパス継ぎ手３３と金属製の継ぎ手ボックス３６との間の溶接部３８が溶断器などによって切断される。

その結果、セグメント３０、３１の間の連結が解除され、図１０（ｃ）に示されるように、連結されていたセグメント３０、３１を分離することができる。

同様にして、他のセグメント３０、３１の間の連結を解除することによって、多数のセグメント３０、３１が解体される。

本実施態様によれば、公知のワンパス継ぎ手３３は金属製の継ぎ手ボックス３６に固定され、金属製の継ぎ手ボックス３６は、セグメント３０の外側面に露出するように、セグメントの端面の縁部に固着され、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部はスキンプレート３４によって覆われているから、スキンプレート３４を剥離することによって、ワンパス継ぎ手３３と金属製の継ぎ手ボックス３６を連結している溶接部３８を目視することができ、したがって、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部を通じて、溶断器などを用いて、ワンパス継ぎ手３３と金属製の継ぎ手ボックス３６とを連結する溶接部３８を切断することが可能になり、セグメント３０、３１を外部から解体することができる。

また、本実施態様によれば、金属製の継ぎ手ボックス３６の外部に露出されている部分は、セグメント３０の外側面のみであるから、溶断器によって、溶接部３８を切断しても、火花がシールドトンネルの内部に散乱することを効果的に防止することができ、火花養生の必要はない。

図１１は、本発明の別の好ましい実施態様にかかるセグメントのセグメントピースを示す略斜視図であり、図１２は、図１１のＤ−Ｄ線の沿った略断面図である。

図７ないし図１０に示された前記実施態様においては、公知のワンパス継ぎ手３３が、溶接部３８を介して、金属製の継ぎ手ボックス３６に固着されていたのに対し、本実施態様においては、図１２に示されるように、ワンパス継ぎ手３３が、固定用金属板４０を介して、金属製の継ぎ手ボックス３６に固着され、ワンパス継ぎ手３３に加わった外力は、固定用金属板４０を介して、金属製の継ぎ手ボックス３６に伝達されるように構成されている点で、前記実施態様と構成を異にしているが、その他の構成は、図７ないし図１０に示された前記実施態様にかかるセグメント３０の連結部の構成と同一である。

したがって、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部を覆っているスキンプレート３４を剥離することによって、ワンパス継ぎ手３３が固着されている固定用金属板４０を目視することができるから、金属製の継ぎ手ボックス３６の露出部を通じて、溶断器などを用いて、ワンパス継ぎ手３３と金属製の継ぎ手ボックス３６とを連結する固定用金属板４０を切断することが可能になり、セグメント３０、３１をシールドトンネルの外部から解体することができる。

さらに、本実施態様においても、金属製の継ぎ手ボックス３６の外部に露出されている部分は、セグメント３０の外側面においてのみであるから、溶断器によって、固定用金属板４０を切断しても、火花がシールドトンネルの内部に散乱することを効果的に防止することができ、したがって、火花養生の必要はない。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、前記実施態様においては、６つのセグメントピース３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅおよび３０ｆを円周方向に連結することによって、各セグメント３０がリング状に構成されているが、４つのセグメントピースや５つのセグメントピース、７以上のセグメントピースを連結して、各セグメント３０を構成することもできる。

また、前記実施態様においては、坑口とは反対側に位置するセグメント３０の坑口側の端部がオス構造に構成され、坑口側に位置するセグメント３１の坑口とは反対側の端部がメス構造に構成されているが、坑口とは反対側に位置するセグメント３０の坑口側の端部をメス構造に構成し、坑口側に位置するセグメント３１の坑口とは反対側の端部をオス構造に構成してもよい。

さらに、前記実施態様においては、いずれも、金属製の継ぎ手ボックス３６が、セグメント３０、３１、すなわち、セグメントピース３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆの外側面に露出するように固着され、シールドトンネルの外部から、互いに連結されているセグメント３０、３１を解体するように構成されているが、金属製の継ぎ手ボックス３６を、セグメント３０、３１、すなわち、セグメントピース３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆの内側面に露出するように固着することによって、シールドトンネルの内部から、互いに連結されているセグメント３０、３１を解体するように構成することもできる。

１ 第一のセグメント
２ 第二のセグメント
３ ワンパス継ぎ手（リング間継ぎ手）
４ 袋ナット
５ ピンボルト
６ 金属枠
７ アンカー筋
１０ 第二のセグメントの開口部
１１ ウレタンバネ
１２ ウレタンケース
１３ アンカー筋
２０ 外殻覆工体
２１ 本線シールドトンネル
２２ ランプシールドトンネル
２５ 中空エレメント
２７ 覆工コンクリート
３０ セグメント
３１ セグメント
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ セグメントピース
３３ ワンパス継ぎ手（リング間継ぎ手）
３４ スキンプレート
３５ ピンボルト
３６ 金属製の継ぎ手ボックス
３７ アンカー筋
３８ 溶接部
３９ 金属製の継ぎ手ボックスの端板
４０ 固定用金属板
４１ 単位セグメントを連結するための継ぎ手（セグメント継ぎ手）

Claims (4)

1. セグメントの他のセグメントと連結されるべき側の端面に、金属製の継ぎ手ボックスが、スキンプレートを介して、前記セグメント外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように固着され、ワンパス継ぎ手が、固着手段によって、前記他のセグメントの端面に向けて、突出するように、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されたことを特徴とするシールドトンネルを構成するセグメント。
2. 前記ワンパス継ぎ手が、固定用金属板に固着されることによって、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されていることを特徴とする請求項１に記載のシールドトンネルを構成するセグメント。
3. 互いに連結されたセグメントの一方のセグメントの端面に、金属製の継ぎ手ボックスが、スキンプレートを介して、前記一方のセグメントの外側面のみに前記継ぎ手ボックスの内部が露出するように固着され、ワンパス継ぎ手が、坑口側のセグメントの端面に向けて、突出するように、固着手段によって、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着され、前記互いに連結されたセグメントの他方に、前記ワンパス継ぎ手を受け入れて、連結する連結手段が設けられたことを特徴とするシールドトンネルを構成するセグメント構造体。
4. 前記ワンパス継ぎ手が、固定用金属板に固着されることによって、前記金属製の継ぎ手ボックスに固着されていることを特徴とする請求項３に記載のシールドトンネルを構成するセグメント構造体。

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