JP6630399B2 - Pcaフーチング - Google Patents
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Description
ここで、支承ゴムは、床版の変形を許容する概ピン構造を形成することを目的とし、それにより、断面力並びに床版仕様を低減し、応力集中を緩和して振動などに対する疲労耐久性を向上する効果を奏する。
全体としては、一定延長毎の軸方向(長手方向)の長手矩形の床版が、側壁及び中柱に対して、支承ゴムを介して変形を許容されつつ固定され、また、床版荷重は、支圧荷重として、側壁及び中柱を通じインバートコンクリートからセグメント側へ伝達する構造である。さらに、中柱は矩形にて、連続する壁を形成する。要するに、個々の部材を順に積み重ねて構成するものである。
図1は、2径間のPca床版及び中柱の構造を示す図で、矢印より上側部分に、従来技術によるPca床版及び中柱の構造を示す断面図(支持部及び開口部)並びに側面図を示し、矢印より下側部分に、本発明に係るPca床版及び中柱の構造を示す断面図(支持部及び3つのタイプの開口部)並びに3つのタイプの側面図を示す。なお、ここで従来技術として示すPca床版の設置構造については、非特許文献1に一例が示されている。
図1及び図2に示す、従来技術のPca床版は、支承ゴムを挟んで側壁と中柱に支持され、左右分割架設するから、中柱上でアンカーバーは倍列必要となる。
なお、図1〜3において本発明に係るところは、発明の詳細な説明において後述する。
しかし、シールドトンネルが大断面化されると、Pca床版が横断方向一体の構造では、運搬、架設に支障が出てくる。したがって、Pca床版は、支承上で分割する単径間個別構造となるため、結果として断面力は増大しアンカーバーも倍列必要となり、床版や中柱の厚みや幅が増大する。このことは、Pca床版として、単径間分割架設して横断方向一体化する構造や施工方法が見い出せないことから、解決できない問題である。
1)シールドトンネルが大断面化する場合、Pca床版を単径間分割架設して横断方向一体化する構造やその施工方法が見い出せない。そのため、Pca床版は支承上にて突合せ配置となり、アンカーバーや支承ゴムは倍列必要となり、断面力は増大する。したがって、床版や中柱の厚みや幅が増大する。
2)横断方向輪切りのPca床版とPca中柱を剛結できる構造や施工方法が見い出せず、全体に剛性を上げることができない。したがって、構造上の合理性に欠き、コストアップするか耐久性が低下する。
4)Pca中柱を、より安定に固定するために、インバートへのアンカー定着構造とするにも、アンカーを保持できるフーチング構造が、従来のクラック防止に留まる最小鉄筋量の配筋が通例のインバートにはない。そもそも狭隘な後続台車下方の施工となるフーチング構築やこれに伴うこのようなフーチング用鉄筋の組立は、施工サイクル上、難しい。
6)3径間以上の中央側のPca床版が開口を必要とする場合、Pca床版とPca中柱の取り合いを剛性の高い桁構造とし、これを開口補強構造する構造や施工方法が見い出せていない。したがって、Pca床版は、トンネル断面方向に輪切りで横断ライン継手をループ継手で接合するため、路盤荷重に対し均一な剛性や変形で耐荷するには、開口の大きさや配置には、Pca床版内に開口補強筋を具備しつつ収めるという制約があり、大きな開口は設置できない。
8)床版としては、シールドの高速施工が今日一般的であるところ、Pca床版の使用が通常であり、安価な現場打構築の部分が少ないことからコストアップをもたらしていた。
10)従来、インバートコンクリート打設は、シールド機へのセグメント搬送に用いる軌条を保持するために、後続台車の下方で行う必要があった。これが遅延するとシールド掘進は停止せざるを得ず、工程遅延の潜在要因となっていた。
12)シールド機への往復のセグメント台車搬送に用いる軌条を保持するために、枕木は、従来、後続台車走行用の枕木以外に別途、硬化後のインバートコンクリート表面に必要となり、この点において無駄であった。
14)床版が3径間以上の場合、本来左右にセグメント搬送空間がとれることから、中央部のみを現場打で構築すれば、フルプレキャストに対しコストダウンができる。しかし、従来、養生期間中の型枠支保工は、解体・脱型できないことから、狭隘な軸方向(長手方向)の空間を、打って返ししつつの施工ができないため、実現しなかった。
1)両側2列の側壁と、トンネル横断方向に隣接する1列以上の中柱に、向かい合って架設する二組みのPca床版と中柱を、3者それぞれから3者の接合部に突出する鉄筋に、少なくともトンネル軸方向(長手方向)に複数の軸方向鉄筋を現場配筋した上で、接合部を介してコンクリート打設し一体化構造とする。
2)床版は、両側2列の側壁における支点を、Pca床版下面と側壁上面の間にゴム板を挟みアンカーバーで固定することで、変形を許す支承とする。
1)Pca床版は、トンネル横断方向に長手矩形状で、少なくとも横断ライン側面2面及び中柱側の縦断ライン側面1面の3方に、鉄筋を突出し、トンネル軸方向長手に、中柱上面の横断方向全域には及ばないが中柱上面の縁端部に、Pca床版荷重を載荷するための載荷面を有する。
3)Pca床版は、側壁取り合いにおいて、予め支承ゴムを取り付けておき、ここを鉛直に貫通し、予め側壁に設けておくアンカー孔に合う貫通孔を設け、ここにアンカーバーの配置とモルタル充填にて固定する。
1)Pca中柱は、支柱部と張出部から構成し、トンネル軸方向(長手方向)に逆L字状とし、鉛直上方には支柱部の内在する鉄筋が突出する。
2)Pca中柱は、張出部における隅角部にはハンチを配し、ハンチの隅切りの勾配に合わせたハンチ筋が、ハンチ部付近の躯体内より斜め上方に突出する。
5)Pca中柱は、その下端において、主筋の端部に、フーチング側より突出する鉄筋に接続できる鉄筋を有する。
1)Pcaフーチングは、トンネル軸方向(長手方向)に所定間隔で立設する中柱の支柱部を覆工セグメント側に支持する箇所にて、同じ所定間隔にて間欠に配し、形状を概円弧状として、覆工セグメント側に円弧状面を応接し、弦側の上面はPca中柱に接続する鉄筋を配する。
3)Pcaフーチングは、覆工セグメント側に円弧状面を応接する面において、額縁状内側に薄層の凹み空間を設け、ここを設置後モルタル充填することで、覆工セグメント側に密着させ固定する。
1)床版接合型枠は、軸方向(長手方向)に一定長一体に工場製作した、スキンプレートとその躯体側の内側面と一体の横断方向に所定間隔に配す水平の水平リブと、この水平リブを介しこの水平リブに接続する形で、接合部のコンクリート荷重を向かい合う中柱に載荷する鉛直の鉛直リブを配する。そして、スキンプレートは、中央の水平部とその両端において下方に所定角度に屈曲するハンチ部と、さらに所定角度屈曲し中柱上面より下方に下がる形状で中柱の側面に応接する応接面とから構成し、水平リブ及び鉛直リブと一体で埋め殺しにする。
2)床版接合型枠の鉛直リブは、中柱上端において途絶し、この鉛直リブ先端よりコンクリート荷重を向かい合う中柱に載荷する。
1)床版は、横断方向輪切りのPca床版とPca中柱を剛結一体化して、大きなT断面(2径間)やπ断面(3径間)を構成するから、全体に剛性を上げることができ、構造を合理化し、耐久性が向上する。
2)床版は、両側2列の側壁に、支承ゴムを挟み変形を許し支持するから、支承において、衝撃荷重は緩和されモーメントは発生せず、床版及び覆工セグメントの耐久性を損なわない。
4)直接輪荷重を受けない路盤コンクリートが介在する場合、本発明のPca床版の構造にて、高価な支承構造を排除し、維持保守においてコストダウンする。
6)向かいあって架設する二組のPca床版の存在から、下方に往復のセグメント搬送空間がとれ、上方には往復のPca床版自体と接合部コンクリートの搬送空間がとれ、構築工事が掘進工程を遅延させない。
8)3径間の場合、Pca床版とPca中柱の交差部を桁構造とし剛結一体化し、ここを床版の開口補強構造とできるから、Pca床版の幅を超え、大きな床開口を設置できる。
10)軸方向に逆L字状にPca中柱を立設することから、大きな開口を設けることができ、プレキャスト総量を低減しコストダウンする。
12)逆L字状のPca中柱を、張り出し部の突き合わせの離隔を空け現場構築区間を設けることで、さらに大きな壁開口を設置できる(図1に示すType3)。3径間の場合、工事中に大きな壁開口を設け、完成系ではこの接合部に現場打の支柱部を後施工すれば、中央の床版開口と合わせ、シールド到達後の床版上の路盤や機械設備工事において、材料搬入経路を自在に設置でき、工事全体工程を短縮する。
14)Pca床版の載荷面はPca中柱の上り壁上面の被載荷面に支持されるから、Pca床版自体の運搬架設に伴う荷重も確実に保持できる。
16)Pca中柱は、Pca床版との交差部の桁構造を構成するフープ筋の狭隘に内在筋を鉛直上方に突出させて定着するから、強固に接合でき、耐久性が向上する。
18)床版のスパンが10mを下回るような、横断方向に多径間一体のPca床版を一括架設できる場合、逆L字状のPca中柱の上端の上り壁を上面両端に配し、上面内部をU字状空間と成し、ここに軸方向鉄筋を配筋の上コンクリート打設し、両載面を連続に支承として構成すれば、ここにゴム板を介してPca床版を架設できる。これにより、接続部を不要とし、さらに工期の短縮が図れる。
20)大きな開口を形成する逆L字状のPca中柱であっても、支持部の下端において、内部の縦筋下端にモルタル充填式のスリーブ継手を配すれば、Pcaフーチング上面の縦筋をここに包含固定でき、その根元を曲げモーメントに耐荷する強固な剛結構造とでき、耐久性が向上する。
22)Pca中柱は、トンネル軸方向(長手方向)に所定間隔にて配するフープ筋の概1辺をその上端に埋め込み、概3辺側を前記接合部に包含される桁構造内へ定着することにより、フープ筋を現場で組み立てる手間が軽減し、トンネル軸方向(長手方向)にはこれに内接する複数の軸方向鉄筋を容易に現場配筋でき、配筋作業は省力化する。
24)シールド機の直後において容易に設置でき、その上面には簡便に枕木や軌条を設置できる。よって、ここを即座に後続台車やセグメント台車が走行でき、両者の枕木も共有できることから、シールド掘進に伴う作業を効率化する。また、枕木下面に応接し、フーチングに支持される軸方向(長手方向)の枕木を、予めフーチングに設けたインサートに固定すれば、結果としてフーチングの位置を正しく設置できる(図3の矢印より下側部分、参照)。
26)それ単体は高価であるところ、Pca中壁の支柱部に対し、必要最小限に配置し、その狭隘は安価な現場打インバートコンクリートによって構成するから、コストの上昇を抑え、構造上の機能を向上させる。
28)安定のよい逆T状の床版支持構造として、これを構成する、スリムなPca中柱と、重心が低く現場打ちインバートコンクリートを挟んで間欠配置するPcaフーチングとを、剛結する構造を採用する。加えて、Pcaフーチングを、覆工セグメントに対し、これと一体の現場打ちインバートコンクリートのせん断キーを介し固定することにより、覆工セグメントにおいて、曲げモーメントが伝達せず、支圧荷重を安定かつ分散して伝達でき、耐久性を損なわない。また、逆T状の床版支持構造は、このせん断キーにより、直下型地震においても覆工セグメントから離端せず、また、Pcaフーチングに剛結されるPca中柱はスリム軽量だから床版を突き破る破壊をおこさない。
30)覆工セグメント側に応接する円弧状面に、額縁状内側に薄層の凹み空間を設け、ここを設置後モルタル充填する。これにより、覆工セグメントに段差があっても密着させて固定でき、フーチングを安定支持し、ここに応力集中などの構造上の弱点を生じさせない。
33)水平リブは、接合部に包含される現場打床版部において、水平に並ぶ鉄筋孔を有し、その中をPca床版の幅を超えて軸方向鉄筋を貫通させて配置し、相対するPca床版の端部及び中柱の上端部から突出する鉄筋の定着を受け入れるから、向かい合うPca床版と中柱を剛結し、π断面の合理的なRC構造を構成する。
35)床版接合型枠は、工期に余裕がなくシールド掘進に遅れられない場合は、高速施工が可能な本発明の埋め殺し方式にすればよく、余裕がある場合は、遅延するものの安価な従来の型枠支保工方式を採用でき、工程条件に柔軟に対応できる。
最初の工程として、図9の(1)に示すように、Pcaフーチング27をトンネル内の下部の覆工セグメント39の上面に設置する。
ここで設置するPcaフーチング27の構造を、図5の(a)に示す。
Pcaフーチング27は、シールド機の直後において容易に設置でき、その上面に枕木や軌条を即座に設置することができる。
次の工程として、図9の(2)に示すように、(1)で設置したPcaフーチング27上に、枕木及び軌条(レール)を設置する。
図9の(2)の場合、枕木は、トンネル横断に貫通する、中央部枕木34及び両側の側部枕木33と、中央部枕木34の下端を支持しPcaフーチング上面で当接しここに支持される軸方向(長手方向)に配する枕木35(以下では、「長手方向枕木35」という。また、この長手方向枕木35については図3の矢印より下側部分、参照。)と、側部枕木33をトンネルの覆工セグメント39から支持する枕木支持材36とから構成される。
また、これら枕木は、後続台車用及び資材運搬台車用を兼用する形で使用する。
次の工程として、図9の(3)に示すように、(2)で敷設した軌条上を後続台車が通過し、また、トンネルの両壁面には側壁を構築する。
次の工程として、図10の(4)−1に示すように、配筋を含めてインバートコンクリート40を打設する。すなわち、(4)−1では、Pcaフーチング27が配置されていない、Pca中柱7の張出部9側の開口部(図5の(b)及び図6、参照)下方に、インバートコンクリート40の打設を行う(図3の最下段の図、参照)。一方、(4)−2では、Pca中柱7の支柱部8に剛結するPcaフーチング27の存在により、インバートコンクリート40の打設を行わない状況を示す。
次の工程として、図10の(5)に示すように、Pcaフーチング部に対してPca中柱7を設置する。資材運搬台車を使って運搬したPca中柱7を、Pca中柱設置用クレーンを使用して吊り上げて横断方向に移動させ、Pcaフーチング27上の所定の位置に載置し、設置済のPca中柱に、トンネル軸方向(長手方向)にキャンティ状の張り出し部同士と背合わせの支柱部同士を、ボルト接合しつつ、根元はモルタル充填式のスリーブ継手を仮固定して、連続的に立設する。
ここにおいて、Pca中柱7の構造及びPcaフーチング27に対するPca中柱7の組立てについて説明する。
加えて、支柱部の鉛直上方には内在する鉄筋が鉛直上方に突出する。これにより、鉛直上方の接合部に包含される桁構造との剛結を行う。
図6に示すように、Pca中柱7の支柱部8に設けた円筒状スリーブ継手26に、Pcaフーチング27上の鉄筋24を挿入する形で、Pca中柱7をPcaフーチング27上に立設し、仮固定する。
次の工程として、図11の(6)に示すように、Pcaフーチング部に対してPca中柱7を本固定する。
Pca中柱7の支柱部8に設けた円筒状スリーブ継手26に、挿入されたPcaフーチング27上の鉄筋24を、ここに無収縮モルタルを充填することで接合する。
同時に、Pcaフーチング上スペーサー(図示せず)により空く隙間にも、無収縮モルタルを充填することで、Pcaフーチング部に対してPca中柱7を本固定する作業が完了する。
次の工程として、図11の(7)に示すように、Pca中柱及び側壁を渡す形で、両側に向かい合う二組みのPca床版1を設置する。Pca床版設置用クレーンを使用して、資材運搬台車を使って運搬したPca床版1を横断方向に移動させ、Pca床版1の横断方向の両端が、それぞれPca中柱7および両側の側壁上に載置するようにして設置する。ここで、両側の側壁は、支承ゴムを挟み変形を許す支承とする。これにより、衝撃荷重に対しても、セグメントはこれを受けることがない。
ここにおいて、Pca床版1の構造及びPca中柱7に対するPca床版の組立てについて説明する。
次の工程として、図11の(8)に示すように、Pca床版1とPca中柱7との接合部に桁筋及びリング継手筋を組み立てる。
図7の右側図及び図8(図7の円囲み部分を拡大したもの)に示すように、Pca床版1の下面側の下り壁16を、Pca中柱7のフープ筋5の狭隘に挿入しつつ、その載荷面14を被載荷面20に静置する。その後、Pca中柱7上端のフープ筋5に、内接する複数の軸方向鉄筋及びPca床版の横断方向のリング継手筋を組み入れることにより、軸方向には桁構造6を接合部に構成し、横断方向にはリング継手部の桁構造を構成して、ここにPca中柱の支柱部の上方への突出する鉄筋を受けるから、Pca床版1とPca中柱7の交差部を剛結に結合する。
更にまた、Pca中柱のキャンティ状に張り出す張り出し部の形状を概アーチ状にすれば、アーチアクション効果にて、ハンチ筋や開口補強筋を省くことができる。図6の(c)に、この場合の構成例を示す。
次の工程として、図12の(9)に示すように、3径間の中央部分に接合部床版を設けるために、床版の接合部型枠32を組み立て、続いて接合部床版筋を組み立てる。
鉛直リブ30の下端部は、中柱上面で欠損する。これにより、床版接合型枠32は、鉛直リブ30の下端とスキンプレートの応接面31に拘束され、Pca中柱7より脱落しない。
また、接合部床版筋は、接合部型枠の水平リブに貫通させる軸方向下筋及び、その上側の上筋、向かい合うPca床版から突出する複鉄筋同士を重ね継手にて接続する横断方向の鉄筋を、下筋から上筋へと順次組み立てる。
次の工程として、図12の(10)に示すように、3径間の中央部分の接合部にコンクリートを打設する。ここで、載荷面14及び被載荷面20は軸方向に連続するから、接合部のコンクリートはここから漏出することがない。
最後の工程として、図12の(11)に示すように、敷設した枕木を撤去し、その後に、未施工箇所のインバートコンクリート40を打設する。尚、前述の(4)の「インバートコンクリートの打設」にて、間欠に配するPcaフーチング27の狭隘はシールド掘進中に打設済である。必要に応じて、Pcaフーチング27及びインバートコンクリート40の側面及び上面に、必要厚の仕上げコンクリートを打設してもよい。これらの打設は、多くの場合、シールド到達後に実施する。
8 支柱部、9 張出部、10 鉄筋(鉛直上方に突出)、11 ハンチ、
12 ハンチ筋(斜め上方に突出)、14 載荷面、16 下り壁、20 被載荷面、
21 上り壁、23 円弧状面(応接)、24 鉄筋(弦側の上面)、
25 薄層の凹み空間、26 円筒状スリーブ継手、27 Pcaフーチング、
28 スキンプレート、29 水平リブ、30 鉛直リブ、31 応接面、
32 床版の接合部型枠、33 側部枕木、34 中央部枕木、35 長手方向枕木、
36 枕木支持材、38 サポートジャッキ、
39 覆工セグメント、40 インバートコンクリート
Claims (2)
- 覆工セグメント側に応接する概円弧形状の面を有し、弦側となる上面に鉄筋を備え、トンネル軸方向に所定間隔で立設する中柱の支柱をインバートコンクリートに接合する位置に間欠に設置され、
4方の側面の内少なくとも横断方向の2側面に配置されて現場打インバートコンクリートに接続される鉄筋と、
前記弦側となる上面に配される枕木の長手方向が前記トンネル軸方向である当該枕木を固定する固定用インサートと
を備えることを特徴とするPcaフーチング。 - 覆工セグメント側に応接する概円弧形状の面を有し、弦側となる上面に鉄筋を備え、トンネル軸方向に所定間隔で立設する中柱の支柱をインバートコンクリートに接合する位置に間欠に設置され、
4方の側面の内少なくとも横断方向の2側面に配置されて現場打インバートコンクリートに接続される鉄筋と、
前記概円弧形状の面として前記覆工セグメント側に応接する当該フーチングの下面の外周から所定間隔内側に設けた額縁形状の内側が薄層の凹みである凹み空間と、
前記凹み空間をモルタル充填するために当該凹み空間の最下端に配管した注入管と
を備えることを特徴とするPcaフーチング。
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