JP6493736B2 - Tunnel segment diameter reducing device, tunnel lining structure, and freeze expansion countermeasure method - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル用セグメントの縮径装置、トンネル覆工構造および凍結膨張対策方法に関するものである。 The present invention relates to a diameter reducing device for a tunnel segment, a tunnel lining structure, and a freeze expansion countermeasure method.
地盤を凍結する凍結工法は、優れた遮水性と強度を併せ持つ工法として知られており、トンネル掘削時に適用されるシールド工法においても、発進・到達時やセグメント切り開き時などの防護工としてしばしば採用されている。しかし、大規模な凍土造成や凍結対象地盤に粘性土が含まれている場合には、地盤の凍結による膨張圧が大きくなり、組み立てたセグメントに凍結膨張圧による過大な荷重が作用して、セグメントボルトが破断したり、セグメントが破損する危険性が高くなる。 The freezing method that freezes the ground is known as a method that has both excellent water shielding and strength, and is also often used as a protective method for starting and reaching, segment opening, etc. even in the shield method applied during tunnel excavation. ing. However, when large-scale frozen soil is created or the soil subject to freezing contains viscous soil, the expansion pressure due to the freezing of the ground increases, and an excessive load due to the freezing expansion pressure acts on the assembled segment. There is a high risk that the bolt will break or the segment will break.
そこで、凍土造成中の周辺のセグメント等の地中構造物に対する影響を軽減するために、凍結膨張圧を低減する対策が必要となる。凍結膨張圧を低減する従来の方法としては、例えば以下の(1)〜(5)の方法が知られている。 Therefore, measures to reduce the freezing expansion pressure are required to reduce the influence on the underground structures such as the surrounding segments during the creation of the frozen soil. For example, the following methods (1) to (5) are known as conventional methods for reducing the freezing expansion pressure.
(1)凍結管列の外側への温水管の設置
この方法は、複数の凍結管からなる凍結管列の外側に、凍土の成長を抑制するための温水管を設置し、温水を循環させる方法である。この方法によれば、掘削開始後の凍土量の増加は、ゼロとはいかないまでもかなり抑えることができる。ただし、凍結管とほぼ同数の温水管を埋設する必要があり、さらに緩衝孔のボーリングや温水の循環設備等の施工コスト・手間が掛かるため、コストや工期の増大につながる。
(1) Installation of hot water pipes outside the freezing pipe row This method is a method of installing hot water pipes for suppressing the growth of frozen soil outside the freezing pipe row comprising a plurality of freezing pipes and circulating the hot water. It is. According to this method, the increase in the amount of frozen soil after the start of excavation can be suppressed considerably if not zero. However, almost the same number of hot water pipes as the freezing pipes need to be embedded, and construction costs and labor for buffer hole boring and hot water circulation facilities are increased, leading to an increase in cost and construction period.
(2)凍土周囲の地山の抜き取り
この方法は、凍土周囲の地山を抜き取り、凍結膨張分を吸収する方法である。この方法によれば、凍結膨張圧の抑制効果はあるが、定量的な予測は難しい。また、掘削作業中にも抜き取り作業をする場合には、掘削作業の支障となって工期の増大につながる可能性がある。また、抜き取り工によりコストが増大するおそれもある。
(2) Extraction of natural ground around frozen soil This method is a method of extracting natural ground around frozen soil and absorbing the freezing expansion. According to this method, there is an effect of suppressing freezing expansion pressure, but quantitative prediction is difficult. Further, if the extraction work is performed during the excavation work, the excavation work may be hindered and the construction period may be increased. Further, the cost may increase due to the sampling.
(3)凍結運転制御(間引き運転等)による凍土の成長抑制
この方法は、凍結運転を例えば間引き運転とするなど運転を制御することで、凍土の成長を抑制する方法であるが、その抑制効果は一般に小さいとされる。
(3) Frozen soil growth suppression by freezing operation control (thinning operation, etc.) This method is a method for suppressing the growth of frozen soil by controlling the operation such as setting the freezing operation to be a thinning operation. Is generally considered small.
(4)凍結膨張圧に対応したセグメントの補強
この方法は、凍結膨張圧に対応してセグメントを補強する方法である。ただし、複数のシールドトンネルを利用して連続する躯体を構築する場合(例えば特許文献1に示すようないわゆるSR−JP工法(登録商標)などの場合)には、シールドトンネル間に跨って凍土を造成する必要があるため、シールドトンネルの周囲は殆ど凍土となり、凍土圧は大きくなる。セグメント補強を行う場合はセグメント内部にリング状などの鋼材を設置するが、構築躯体の築造に必要な空間を占有してしまう。築造に必要な空間を確保するためには、より大きな径のシールドトンネルの築造が必要となるが、径が大きくなるとより大きな凍土圧がかかり、補強材もさらに大きくなり、コストが大幅に増加してしまう。
(4) Reinforcement of segment corresponding to freezing expansion pressure This method is a method of reinforcing a segment corresponding to freezing expansion pressure. However, when constructing a continuous frame using a plurality of shield tunnels (for example, in the case of the so-called SR-JP method (registered trademark) as shown in Patent Document 1), frozen soil is straddled between shield tunnels. Because it is necessary to build, the area around the shield tunnel is almost frozen, and the frozen earth pressure increases. When performing segment reinforcement, a steel material such as a ring shape is installed inside the segment, but it occupies the space necessary for the construction of the building frame. In order to secure the space necessary for construction, it is necessary to construct a shield tunnel with a larger diameter, but as the diameter increases, more frozen soil pressure is applied, and the reinforcement becomes larger, which greatly increases the cost. End up.
(5)セグメント外表面への軟質部材の設置
この方法は、セグメント外表面に地盤の変位を吸収する硬質ウレタンフォームなどの軟質部材を設置する方法である(例えば、特許文献2を参照)。この方法では、定量的な予測が難しいため抑制効果が不明であり、またセグメントと地山の間への裏込め注入の影響を受けるため効果が低くなるおそれがある。
(5) Installation of soft member on segment outer surface This method is a method of installing a soft member such as rigid urethane foam that absorbs the displacement of the ground on the segment outer surface (see, for example, Patent Document 2). In this method, since the quantitative prediction is difficult, the suppression effect is unknown, and the effect may be reduced due to the influence of backfill injection between the segment and the ground.
上述したように、従来の方法では温水管の設置等による不要凍土の抑制等によって、セグメント等に作用する凍結膨張圧の低減を図っているが、その効果は必ずしも明らかではなく、工期やコストが増大するおそれがあった。このため、シールド工法に凍結工法を適用する場合において、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることのできる技術が望まれていた。 As described above, the conventional method attempts to reduce the freezing expansion pressure acting on the segment by suppressing unnecessary frozen soil by installing hot water pipes, etc., but the effect is not necessarily clear, and the construction period and cost are There was a risk of increase. For this reason, when the freezing method is applied to the shield method, there has been a demand for a technique that can more reliably reduce the freezing and expansion pressure acting on the segment, and that can shorten the work period and reduce the cost.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることのできるトンネル用セグメントの縮径装置、トンネル覆工構造および凍結膨張対策方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to more reliably reduce the freezing and expansion pressure acting on the segment, and to reduce the work period and cost, and to reduce the construction period and reduce the cost. An object is to provide a construction structure and a method for preventing freezing and expansion.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置は、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合されることによりトンネル覆工を構成するセグメントの覆工径を縮径する縮径装置であって、周方向に隣り合うセグメントの継手間に設けられ、周辺地盤からセグメントに作用する土水圧に応じて継手間の離間距離を変更して覆工径の縮径量を調整する圧力調整手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the tunnel segment diameter reducing device according to the present invention is arranged side by side in the circumferential direction and the axial direction of the tunnel inner surface to join the tunnel lining. This is a diameter reducing device that reduces the lining diameter of the segment to be constructed, and is provided between joints of adjacent segments in the circumferential direction, and the separation distance between the joints is changed according to the soil water pressure acting on the segment from the surrounding ground And pressure adjusting means for adjusting the amount of shrinkage of the lining diameter.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置は、上述した発明において、セグメントの継手間の離間距離の変更に伴うセグメントの変位を所定方向に案内するためのガイド手段をさらに備えることを特徴とする。 Further, another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention further includes guide means for guiding the displacement of the segment in a predetermined direction in accordance with the change in the separation distance between the joints of the segment in the above-described invention. It is characterized by.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置は、上述した発明において、圧力調整手段が設けられる継手間に設けられ、セグメントの外側から内側への地下水の浸入を防ぐための止水手段をさらに備えることを特徴とする。 Further, another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention is provided between the joints in which the pressure adjusting means is provided in the above-described invention, and is a water stop for preventing infiltration of groundwater from the outside to the inside of the segment. The apparatus further comprises means.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置は、上述した発明において、圧力調整手段は、セグメントに作用する土水圧が所定の設定圧力未満では継手間の離間距離を保持し、所定の設定圧力以上では継手間の離間距離を縮小してセグメントの覆工径を縮径することを特徴とする。 Further, in the above-described tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, in the above-described invention, the pressure adjusting means maintains the separation distance between the joints when the soil water pressure acting on the segment is less than a predetermined set pressure. Above the set pressure, the distance between the joints is reduced to reduce the lining diameter of the segment.
また、本発明に係るトンネル覆工構造は、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合したセグメントによって構成されるトンネル覆工構造であって、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を備えることを特徴とする。 Further, the tunnel lining structure according to the present invention is a tunnel lining structure constituted by segments arranged in parallel in the circumferential direction and the axial direction of the inner surface of the tunnel and joined to each other, and the above-described tunnel segment diameter reducing device It is characterized by providing.
また、本発明に係る他のトンネル覆工構造は、上述した発明において、トンネル用セグメントの縮径装置を、トンネル覆工1リングあたり多くとも3ヶ所に設けたことを特徴とする。 In addition, another tunnel lining structure according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, tunnel segment diameter reducing devices are provided in at most three locations per tunnel lining.
また、本発明に係る凍結膨張対策方法は、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を用いた凍結膨張対策方法であって、セグメントの周辺地盤の凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径してセグメントに掛かる凍結膨張圧を低減することを特徴とする。 The freeze expansion countermeasure method according to the present invention is a freeze expansion countermeasure method using the above-described tunnel segment diameter reducing device, and the segment lining diameter is reduced according to the freeze expansion pressure of the surrounding ground of the segment. It is characterized in that the freezing and expansion pressure applied to the segment by diameter is reduced.
本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置によれば、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合されることによりトンネル覆工を構成するセグメントの覆工径を縮径する縮径装置であって、周方向に隣り合うセグメントの継手間に設けられ、周辺地盤からセグメントに作用する土水圧に応じて継手間の離間距離を変更して覆工径の縮径量を調整する圧力調整手段を備えるので、例えば凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径することで、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減することができる。また、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置はセグメントを組み立てる前に製作可能であることから、トンネル掘削工期に与える影響が少なく、上記の従来の方法に比べて大幅な工期短縮が期待できる。また、上記の従来の方法に比べて大掛かりな施工や設備が軽減されるため大幅なコストダウンが期待できる。したがって、本発明によれば、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができるという効果を奏する。 According to the tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the shrinkage of the tunnel covering diameter is reduced by being juxtaposed in the circumferential direction and the axial direction of the tunnel inner surface and joined together. This is a diameter device, which is provided between joints of adjacent segments in the circumferential direction, and adjusts the reduction amount of the lining diameter by changing the separation distance between the joints according to the soil water pressure acting on the segment from the surrounding ground. Since the pressure adjusting means is provided, for example, by reducing the lining diameter of the segment in accordance with the freezing expansion pressure, the freezing expansion pressure acting on the segment can be more reliably reduced. In addition, since the diameter reducing device for a tunnel segment according to the present invention can be manufactured before assembling the segment, there is little influence on the tunnel excavation work period, and a drastic shortening of the work period can be expected compared to the conventional method described above. . In addition, a large cost reduction can be expected because large construction and facilities are reduced as compared with the conventional method described above. Therefore, according to the present invention, it is possible to more reliably reduce the freezing and expansion pressure acting on the segment, and it is possible to shorten the work period and reduce the cost.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、セグメントの継手間の離間距離の変更に伴うセグメントの変位を所定方向に案内するためのガイド手段をさらに備えるので、圧力調整手段による継手間の離間距離の変更の際に、セグメントの変位の方向を規制することができるという効果を奏する。これにより、例えばトンネル用セグメントの縮径装置の外側からのせん断力をガイド手段で受け持つようにすることも可能である。 Further, according to another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the pressure adjusting device further includes guide means for guiding the displacement of the segment in accordance with the change in the separation distance between the joints of the segment in a predetermined direction. When the distance between the joints is changed by the means, there is an effect that the direction of the segment displacement can be regulated. Thereby, for example, the shearing force from the outside of the tunnel segment diameter reducing device can be handled by the guide means.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、圧力調整手段が設けられる継手間に設けられ、セグメントの外側から内側への地下水の浸入を防ぐための止水手段をさらに備えるので、セグメントの内側への地下水の漏水を防止することができるという効果を奏する。 Further, according to the other tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the water stop means provided between the joints provided with the pressure adjusting means to prevent intrusion of groundwater from the outside to the inside of the segment is further provided. Since it is provided, there is an effect that leakage of groundwater to the inside of the segment can be prevented.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、圧力調整手段は、セグメントに作用する土水圧が所定の設定圧力未満では継手間の離間距離を保持し、所定の設定圧力以上では継手間の離間距離を縮小してセグメントの覆工径を縮径するので、覆工径の縮径の有無に関わらず、セグメントに作用する周方向の軸力を一定に保持することが可能となり、セグメントに作用する土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができるという効果を奏する。例えば、セグメントに作用する凍結膨張圧(土水圧)が設定圧力以上の場合には、覆工径を縮径してセグメントに作用する凍結膨張圧を低減し、これにより土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。一方、凍結膨張圧が設定圧力未満の場合には、覆工径を縮径することなく土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。 Further, according to another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the pressure adjusting means maintains the separation distance between the joints when the earth and water pressure acting on the segment is less than the predetermined set pressure, and the predetermined set pressure In the above, the distance between the joints is reduced to reduce the lining diameter of the segment, so the axial force acting on the segment can be kept constant regardless of whether the lining diameter is reduced or not. It becomes possible, and there is an effect that the soil deformation acting on the segment can be stably supported and the ground deformation can be suppressed. For example, when the freezing expansion pressure (soil pressure) acting on the segment is greater than the set pressure, the lining diameter is reduced to reduce the freezing expansion pressure acting on the segment, thereby stably supporting the soil water pressure. Thus, ground deformation can be suppressed. On the other hand, when the freezing and expansion pressure is less than the set pressure, the soil deformation can be stably supported and the ground deformation can be suppressed without reducing the lining diameter.
また、本発明に係るトンネル覆工構造によれば、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合したセグメントによって構成されるトンネル覆工構造であって、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を備えるので、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができるという効果を奏する。 In addition, according to the tunnel lining structure of the present invention, the tunnel lining structure is constituted by segments that are arranged in parallel in the circumferential direction and the axial direction of the inner surface of the tunnel and joined to each other, Since the diameter device is provided, it is possible to more reliably reduce the freezing and expansion pressure acting on the segment, and it is possible to shorten the work period and reduce the cost.
また、本発明に係る他のトンネル覆工構造によれば、トンネル用セグメントの縮径装置を、トンネル覆工1リングあたり多くとも3ヶ所に設けたので、周辺地盤による曲げ荷重がセグメントの継手間に作用するような場合においても、トンネル覆工構造の構造的な安定性を確保することができるという効果を奏する。 In addition, according to another tunnel lining structure according to the present invention, tunnel segment diameter reducing devices are provided in at most three locations per ring of the tunnel lining, so that bending load due to the surrounding ground is generated between the joints of the segments. Even in such a case, the structural stability of the tunnel lining structure can be ensured.
また、本発明に係る凍結膨張対策方法によれば、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を用いた凍結膨張対策方法であって、セグメントの周辺地盤の凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径してセグメントに掛かる凍結膨張圧を低減するので、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができるという効果を奏する。 Further, according to the freeze expansion countermeasure method according to the present invention, it is a freeze expansion countermeasure method using the above-described tunnel segment diameter reducing device, and the lining diameter of the segment according to the freeze expansion pressure of the surrounding ground of the segment The freezing / expanding pressure applied to the segment is reduced by reducing the diameter of the material, so that the freezing / expanding pressure acting on the segment can be more reliably reduced, and the construction period can be shortened and the cost can be reduced.
以下に、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置、トンネル覆工構造および凍結膨張対策方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a diameter reducing device for a tunnel segment, a tunnel lining structure, and a method for preventing freezing and expansion according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
[トンネル用セグメントの縮径装置]
まず、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置について説明する。
[Reducing device for tunnel segment]
First, a tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention will be described.
図1に示すように、円形断面のトンネル内面10の周方向Sおよび軸方向(図面に垂直な方向)に、複数のセグメント12が並設されて互いに接合されることにより、トンネル覆工が構成されている。図の例では、トンネル覆工1リングあたり8個のセグメント12を周方向Sに並設して構成した例を示している。
As shown in FIG. 1, a plurality of
セグメント12は、トンネルの軸方向の前後面に配設される略円弧状の主桁14と、主桁14の周方向Sの両端部に配設される継手板16(継手)と、これら主桁14および継手板16の外端部に沿って配設される円弧状断面のスキンプレート18により箱状に形成され、かつ、内部には図示しない複数枚の縦リブが配設されている。また、主桁14の外面の外周側と内周側には、円弧状に延びるシール部材20がそれぞれ貼り付けられている。このシール部材20は、セグメント12の外側から内側への地下水の浸入を防ぐ止水のためのものである。また、主桁14には図示しないリング間継手用ボルト穴が開けられており、継手板16には図示しないセグメント間継手用ボルト穴が開けられている。
The
なお、本実施の形態ではセグメント12として鋼製セグメントを用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば鉄筋コンクリート製セグメント等の他の種類のセグメントにも当然に適用可能である。
In the present embodiment, an example in which a steel segment is used as the
本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置100は、周方向Sに隣り合うセグメント12の継手板16間に設けられ、トンネル覆工を構成するセグメント12の覆工径Dを縮径する装置である。図1の例では、縮径装置100をトンネル断面の直径方向の両側2ヶ所に設けた例、すなわちトンネル軸心に関して左上と右下に位置するセグメント12の継手板16間に設けた例を示している。
The tunnel segment
この縮径装置100は、図1および図2に示すように、圧力調整手段としての高圧エアーチューブ22と、ガイド手段としてのガイド板24と、止水手段としての発泡スチロール26とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
高圧エアーチューブ22は、図2に示すように、右上のセグメント12Aの継手板16Aと、左下のセグメント12Bの継手板16Bとの間において、各継手板16A、16Bの内外方向中央に形成した円弧状断面の凹部28A、28Bの間に挟持されている。高圧エアーチューブ22は、トンネルの軸方向に平行に延びる円形チューブ状のゴム製の袋体からなり、この袋体の内部には高圧のエアー30が圧入されている。高圧エアーチューブ22は、周辺地盤Gからスキンプレート18を介してセグメント12に作用する土水圧に応じて伸縮変形し、継手板16A、16B間の離間距離dを変更して覆工径Dの縮径量を調整可能である。
As shown in FIG. 2, the high-
この高圧エアーチューブ22には、図示しないリリーフ弁が設けられている。セグメント12に作用する土水圧は、セグメント12の周方向Sの軸力を介して高圧エアーチューブ22の袋体に作用するようになっている。この袋体に作用する圧力が、予め設定した所定の設定圧力未満の場合には、リリーフ弁は閉止状態のまま維持される。この場合、継手板16A、16B間の離間距離dはセグメント組み立て当初の状態に保持され、セグメント12の覆工径Dは縮径しない。
The high
一方、袋体に作用する圧力が、予め設定した所定の設定圧力以上の場合には、リリーフ弁は開放して袋体の内部のエアーの一部を外部に逃がす。これにより高圧エアーチューブ22は縮径変形して、継手板16A、16B間の離間距離dを縮小する。この結果、高圧エアーチューブ22を挟んで対向するセグメント12A、12Bは互いに接近するように変位し、土水圧の作用によりセグメント12A、12Bの覆工径Dは縮径する。このように、セグメント12に掛かる荷重を高圧エアーチューブ22のリリーフ弁の圧力計で直接管理できるため、凍結膨張圧(土水圧)をより確実に低減することができる。
On the other hand, when the pressure acting on the bag body is equal to or higher than a predetermined pressure set in advance, the relief valve is opened and a part of the air inside the bag body is released to the outside. As a result, the high-
ここで、周辺地盤Gの凍結膨張による変位を吸収可能であれば、セグメント12に掛かる凍結膨張圧は発生しない。一方、セグメント12は周辺地盤Gの土水圧を支持し、かつ周辺の地盤変状を極力少なくする必要があるため、セグメント12の覆工径Dの縮径は最小限としなければならない。そこで、高圧エアーチューブ22を上記のように構成することで、覆工径Dの縮径の有無に関わらず、セグメント12に作用する周方向Sの軸力を一定に保持することが可能となり、セグメント12に作用する土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。
Here, if the displacement due to the freezing and expansion of the surrounding ground G can be absorbed, the freezing and expansion pressure applied to the
例えば、セグメント12に作用する凍結膨張圧(土水圧)が設定圧力以上の場合には、覆工径Dを縮径してセグメント12に作用する凍結膨張圧を低減し、これにより土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。一方、凍結膨張圧が設定圧力未満の場合には、覆工径Dを縮径することなく土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。
For example, when the freezing expansion pressure (earth water pressure) acting on the
ガイド板24は、セグメント12A、12Bの継手板16A、16B間の離間距離dの変更に伴うセグメント12A、12Bの変位を所定方向に案内するためのものである。ガイド板24は、図2および図3に示すように、右上のセグメント12Aの継手板16Aに近い主桁14Aの内周側に設けられるボルト穴付きガイド板24Aと、左下のセグメント12Bの継手板16Bに近い主桁14Bの内周側に設けられる長穴付きガイド板24Bとからなる。
The
ボルト穴付きガイド板24Aは、略対角線上に主桁14Aの厚み分の高さの段差部32を有する正方形の鋼板からなる。段差部32からトンネル軸心に近い側にはボルト穴34が開けられており、トンネル軸心に遠い側は主桁14Aの内面に接合されている。段差部32を設けることで、ボルト穴付きガイド板24Aのボルト穴34を有する側の外面と主桁14Aの外面とを面一にしている。
The
長穴付きガイド板24Bは、対向配置されたセグメント12Aのボルト穴付きガイド板24Aに向けて延びる略長方形の鋼板からなり、その先端にはセグメント12が変位する周方向Sに沿った長穴36が開けられている。この長穴36には、ボルト穴付きガイド板24Aのボルト穴34に挿し込まれたボルト38が嵌め込まれており、ボルト38は長穴36に沿ってスライド移動自在である。
The
これらのガイド板24A、24Bは、高圧エアーチューブ22による継手板16A、16B間の離間距離dの変更の際に、長穴36に嵌め込まれたボルト38によってセグメント12A、12Bの変位の方向を規制する。このため、セグメント12A、12Bは長穴36の延在方向に沿ってのみスライド変位可能である。ガイド板24A、24Bは、縮径装置100の外側からのせん断力を受け持つこともできる。
These
発泡スチロール26は、セグメント12A、12Bの外側から内側への地下水の浸入を防ぐための止水部材であり、継手板16A、16B間において高圧エアーチューブ22を挟んだ内外両側に設けられる。このようにすることで、縮径装置100の部分からセグメント12A、12Bの内側への地下水の漏水を防止することができる。
The expanded
なお、セグメント12Aのスキンプレート18Aは、図2および図3に示すように、継手板16Aの端部からセグメント12B側に延出した態様となっており、その先端部42はスキンプレート18Bの外面にスライド自在に当接している。
2 and 3, the
上述したように、各セグメント12の主桁14の外面の外周側と内周側には、円弧状に延びる止水用のシール部材20がそれぞれ貼り付けられている。縮径装置100を挟んだ2つのセグメント12A、12Bにも同様のシール部材20が貼り付けられている。縮径装置100の部分を止水するためには、両セグメント12A、12Bからのシール部材20の延在方向(シールライン)を合わせ、さらに縮小変形しても止水能力を保持する止水部材であることが好ましい。こうしたものとしては、例えば発泡スチロール26の外面に、両セグメント12A、12Bのシールラインに合わせたシール部材40を貼り付けたものが考えられる。なお、発泡スチロール26の破損や、シール部材40と発泡スチロール26との間からの漏水を考慮して、止水材料でなおかつ高引張り耐久材料でもあるポリウレアを発泡スチロール26の表面に塗布するとなおよい。
As described above, the sealing
上記のように構成した本発明に係る縮径装置100によれば、凍結膨張圧(土水圧)に応じてセグメント12の覆工径Dを縮径することで、セグメント12に作用する凍結膨張圧をより確実に低減することができる。また、本発明に係る縮径装置100は、セグメント12を組み立てる前に製作可能であることから、トンネル掘削工期に与える影響が少なく、上記の従来の方法に比べて大幅な工期短縮が期待できる。また、上記の従来の方法に比べて緩衝孔のボーリングや温水の循環設備等の大掛かりな施工や設備が軽減されるため、大幅なコストダウンが期待できる。したがって、本発明によれば、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。
According to the
なお、上記の実施の形態においては、圧力調整手段として高圧エアーチューブ22を用いて構成した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば高圧のエアー30の代わりに高圧の液体を充填したチューブで圧力調整手段を構成してもよい。このようにしても上記と同様な効果が得られる。また、高圧エアーチューブ22の代わりに機械的なジャッキを用いて圧力調整手段を構成してもよい。この場合、例えばセグメント12に作用する土水圧に応じてジャッキのシリンダー変位を油圧等で制御する。このようにすれば、セグメント12に掛かる荷重をジャッキの圧力計で直接管理できるため、セグメント12に作用する凍結膨張圧をより確実に低減することができる。
In the above embodiment, the case where the high-
[トンネル覆工構造]
次に、本発明に係るトンネル覆工構造について説明する。図1および図2に示すように、本発明に係るトンネル覆工構造200は、トンネル内面10の周方向Sおよび軸方向に並設されて互いに接合したセグメント12によって構成されるトンネル覆工構造であって、上述したトンネル用セグメントの縮径装置100を備える。このため、本発明によれば、セグメント12に作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。
[Tunnel lining structure]
Next, the tunnel lining structure according to the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, a
本発明に係るトンネル覆工構造200は構造上、上記の縮径装置100をピンとするピン構造となり、縮径装置100の設置位置が4ヶ所以上になると、継手に曲げが働く地盤では構造として成り立たなくなるおそれがある。このため、縮径装置100は、トンネル覆工1リングあたり多くとも3ヶ所に設けることが好ましい。このようにすれば、周辺地盤Gによる曲げ荷重がセグメント12の継手板16間に作用するような場合においても、トンネル覆工構造200の構造的な安定性を確保することができる。
The
[凍結膨張対策方法]
次に、本発明に係る凍結膨張対策方法について説明する。図1および図2に示すように、本発明に係る凍結膨張対策方法は、上述したトンネル用セグメントの縮径装置100を用いた凍結膨張対策方法であって、セグメント12の周辺地盤Gの凍結膨張圧に応じてセグメント12の覆工径Dを縮径してセグメント12に掛かる凍結膨張圧を低減するものである。このため、本発明によれば、セグメント12に作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。
[Measures against freezing and expansion]
Next, the freeze expansion countermeasure method according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the freeze expansion countermeasure method according to the present invention is a freeze expansion countermeasure method using the tunnel segment
以上説明したように、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置によれば、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合されることによりトンネル覆工を構成するセグメントの覆工径を縮径する縮径装置であって、周方向に隣り合うセグメントの継手間に設けられ、周辺地盤からセグメントに作用する土水圧に応じて継手間の離間距離を変更して覆工径の縮径量を調整する圧力調整手段を備えるので、例えば凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径することで、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減することができる。また、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置はセグメントを組み立てる前に製作可能であることから、トンネル掘削工期に与える影響が少なく、上記の従来の方法に比べて大幅な工期短縮が期待できる。また、上記の従来の方法に比べて大掛かりな施工や設備が軽減されるため大幅なコストダウンが期待できる。したがって、本発明によれば、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。 As described above, according to the tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the segment lining that constitutes the tunnel lining by being juxtaposed in the circumferential direction and the axial direction of the tunnel inner surface and joined together. This is a diameter reduction device that reduces the diameter, and is provided between the joints of adjacent segments in the circumferential direction, and changes the separation distance between the joints according to the soil water pressure acting on the segment from the surrounding ground. Since the pressure adjusting means for adjusting the amount of diameter reduction is provided, for example, by reducing the lining diameter of the segment according to the freezing expansion pressure, the freezing expansion pressure acting on the segment can be more reliably reduced. In addition, since the diameter reducing device for a tunnel segment according to the present invention can be manufactured before assembling the segment, there is little influence on the tunnel excavation work period, and a drastic shortening of the work period can be expected compared to the conventional method described above. . In addition, a large cost reduction can be expected because large construction and facilities are reduced as compared with the conventional method described above. Therefore, according to the present invention, the freezing and expansion pressure acting on the segment can be more reliably reduced, and the work period can be shortened and the cost can be reduced.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、セグメントの継手間の離間距離の変更に伴うセグメントの変位を所定方向に案内するためのガイド手段をさらに備えるので、圧力調整手段による継手間の離間距離の変更の際に、セグメントの変位の方向を規制することができる。これにより、例えばトンネル用セグメントの縮径装置の外側からのせん断力をガイド手段で受け持つようにすることも可能である。 Further, according to another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the pressure adjusting device further includes guide means for guiding the displacement of the segment in accordance with the change in the separation distance between the joints of the segment in a predetermined direction. When the distance between the joints is changed by the means, the direction of displacement of the segment can be regulated. Thereby, for example, the shearing force from the outside of the tunnel segment diameter reducing device can be handled by the guide means.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、圧力調整手段が設けられる継手間に設けられ、セグメントの外側から内側への地下水の浸入を防ぐための止水手段をさらに備えるので、セグメントの内側への地下水の漏水を防止することができる。 Further, according to the other tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the water stop means provided between the joints provided with the pressure adjusting means to prevent intrusion of groundwater from the outside to the inside of the segment is further provided. Since it is provided, leakage of groundwater to the inside of the segment can be prevented.
また、本発明に係る他のトンネル用セグメントの縮径装置によれば、圧力調整手段は、セグメントに作用する土水圧が所定の設定圧力未満では継手間の離間距離を保持し、所定の設定圧力以上では継手間の離間距離を縮小してセグメントの覆工径を縮径するので、覆工径の縮径の有無に関わらず、セグメントに作用する周方向の軸力を一定に保持することが可能となり、セグメントに作用する土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。例えば、セグメントに作用する凍結膨張圧(土水圧)が設定圧力以上の場合には、覆工径を縮径してセグメントに作用する凍結膨張圧を低減し、これにより土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。一方、凍結膨張圧が設定圧力未満の場合には、覆工径を縮径することなく土水圧を安定的に支持して地盤変状を抑止することができる。 Further, according to another tunnel segment diameter reducing apparatus according to the present invention, the pressure adjusting means maintains the separation distance between the joints when the earth and water pressure acting on the segment is less than the predetermined set pressure, and the predetermined set pressure In the above, the distance between the joints is reduced to reduce the lining diameter of the segment, so the axial force acting on the segment can be kept constant regardless of whether the lining diameter is reduced or not. This makes it possible to stably support the soil and water pressure acting on the segment and suppress ground deformation. For example, when the freezing expansion pressure (soil pressure) acting on the segment is greater than the set pressure, the lining diameter is reduced to reduce the freezing expansion pressure acting on the segment, thereby stably supporting the soil water pressure. Thus, ground deformation can be suppressed. On the other hand, when the freezing and expansion pressure is less than the set pressure, the soil deformation can be stably supported and the ground deformation can be suppressed without reducing the lining diameter.
また、本発明に係るトンネル覆工構造によれば、トンネル内面の周方向および軸方向に並設されて互いに接合したセグメントによって構成されるトンネル覆工構造であって、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を備えるので、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。 In addition, according to the tunnel lining structure of the present invention, the tunnel lining structure is constituted by segments that are arranged in parallel in the circumferential direction and the axial direction of the inner surface of the tunnel and joined to each other, Since the diameter device is provided, the freezing and expansion pressure acting on the segment can be more reliably reduced, and the construction period can be shortened and the cost can be reduced.
また、本発明に係る他のトンネル覆工構造によれば、トンネル用セグメントの縮径装置を、トンネル覆工1リングあたり多くとも3ヶ所に設けたので、周辺地盤による曲げ荷重がセグメントの継手間に作用するような場合においても、トンネル覆工構造の構造的な安定性を確保することができる。 In addition, according to another tunnel lining structure according to the present invention, tunnel segment diameter reducing devices are provided in at most three locations per ring of the tunnel lining, so that bending load due to the surrounding ground is generated between the joints of the segments. Even in the case of acting on the tunnel, the structural stability of the tunnel lining structure can be ensured.
また、本発明に係る凍結膨張対策方法によれば、上述したトンネル用セグメントの縮径装置を用いた凍結膨張対策方法であって、セグメントの周辺地盤の凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径してセグメントに掛かる凍結膨張圧を低減するので、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減できるとともに、工期短縮とコストダウンを図ることができる。 Further, according to the freeze expansion countermeasure method according to the present invention, it is a freeze expansion countermeasure method using the above-described tunnel segment diameter reducing device, and the lining diameter of the segment according to the freeze expansion pressure of the surrounding ground of the segment The freezing and expansion pressure acting on the segment can be reduced more reliably, and the work period can be shortened and the cost can be reduced.
以上のように、本発明に係るトンネル用セグメントの縮径装置、トンネル覆工構造および凍結膨張対策方法は、シールド工法に凍結工法を適用する場合に有用であり、特に、セグメントに作用する凍結膨張圧をより確実に低減するとともに、工期短縮とコストダウンを図るのに適している。 As described above, the diameter reducing device for tunnel segments, the tunnel lining structure, and the freeze expansion countermeasure method according to the present invention are useful when the freezing method is applied to the shield method, and in particular, the freezing and expansion acting on the segment. It is suitable for reducing the pressure more reliably and reducing the construction period and cost.
10 トンネル内面
12,12A,12B セグメント
14,14A,14B 主桁
16,16A,16B 継手板(継手)
18,18A,18B スキンプレート
20,40 シール部材
22 高圧エアーチューブ(圧力調整手段)
24 ガイド板(ガイド手段)
24A ボルト穴付きガイド板(ガイド手段)
24B 長穴付きガイド板(ガイド手段)
26 発泡スチロール(止水手段)
28A,28B 凹部
30 エアー
32 段差部
34 ボルト穴
36 長穴
38 ボルト
42 先端部
100 トンネル用セグメントの縮径装置
200 トンネル覆工構造
d 離間距離
G 周辺地盤
D 覆工径
S 周方向
10 Tunnel
18, 18A,
24 Guide plate (guide means)
24A Guide plate with bolt holes (guide means)
24B Guide plate with long hole (guide means)
26 Styrofoam (water-stop means)
28A,
Claims (7)
周方向に隣り合うセグメントの継手間に設けられ、周辺地盤からセグメントに作用する土水圧に応じて継手間の離間距離を変更して覆工径の縮径量を調整する圧力調整手段を備え、
この圧力調整手段は、袋体で構成され、この袋体内の気体または液体の圧力により覆工径の縮減量を調整することを特徴とするトンネル用セグメントの縮径装置。 A diameter reducing device for reducing the lining diameter of a segment constituting the tunnel lining by being juxtaposed in the circumferential direction and the axial direction of the tunnel inner surface,
Provided between the joints of the segments adjacent in the circumferential direction, and equipped with a pressure adjusting means for adjusting the shrinkage amount of the lining diameter by changing the separation distance between the joints according to the soil water pressure acting on the segment from the surrounding ground,
The pressure regulating means is composed of a bag body, diameter device segment tunnel characterized that you adjust the reduction amount of the lining diameter by the pressure of gas or liquid in the bag body.
請求項1〜4のいずれか一つに記載のトンネル用セグメントの縮径装置を備えることを特徴とするトンネル覆工構造。 A tunnel lining structure composed of segments arranged side by side in the circumferential direction and axial direction of the inner surface of the tunnel and joined together,
A tunnel lining structure comprising the tunnel segment diameter reducing device according to any one of claims 1 to 4.
セグメントの周辺地盤の凍結膨張圧に応じてセグメントの覆工径を縮径してセグメントに掛かる凍結膨張圧を低減することを特徴とする凍結膨張対策方法。 It is a freeze expansion countermeasure method using the diameter reducing device for a tunnel segment according to any one of claims 1 to 4,
A freeze-expansion countermeasure method characterized by reducing the freeze-expansion pressure applied to a segment by reducing the lining diameter of the segment in accordance with the freeze-expansion pressure of the surrounding ground of the segment.
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