JPH041400A - 長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドトンネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、特に２車線、３車線、４車線といった大型
道路用の大型シールドトンネルを効率的に構築する目的
で実施される、長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドト
ンネルに関する。

従来の技術 従来、鉄道又は道路用の大型シールドトンネルの横断面
形状は、はとんどが円形であり、稀に矩形やトンネル中
央を支柱で支えた重合円形状のトンネルが実施されてい
るにすぎない。

本発明が解決しようとする課題 ２車線、３車線、４車線といった大型道路用のシールド
トンネルに要求される条件は、必要なだけの車線幅を確
保できることであり、要するに水平方向の幅寸が十分に
大きいことである。しかしな、がら、従来一般の円形の
大型シールドトンネルで必要なだけの水平方向幅寸を確
保しようとすると、高さ寸法も比例的に大きくなるから
、結局上の掘削量が大量になって甚だ不経済なトンネル
を構築せざるを得ない６例えばｌレーンに３車線をもつ
道路の全幅は約ｌｉｍに達し、これに必要とされる円形
トンネルの内径は１７〜１８ｍもの大きさになる。但し
、車高に必要なトンネルの高さは５ｍもあれば十分なの
で、上下方向の土の無駄掘りが大きいことになる。

この点、トンネル中央を支柱で支えた重合円形状のシー
ルドトンネルは１重合された二重内によってトンネルの
水平方向幅寸を確保するので。

−見合理的、経済的に思われるのであるが、トンネル中
央の空間の有効利用を妨げられるので１例えばｌレーン
に３車線の道路を連設しようとする場合などには支柱が
じゃまで種々不都合である。

以上のような理由で大型シールドトンネルの横断面形状
は、長軸がほぼ水平な略楕円形に構築するのが合理的で
ある。しかし、楕円形トンネルの横断面（セグメント）
に働く地山側からの負荷につき、第６図に荷重ダイヤグ
ラムを例示し、第７図には曲げモーメント図を例示した
ように、トンネル横断面の上下左右の部分に卓越した大
きな曲げモーメントが作用し、これがトンネルを平たい
形に押し酒そうとする荷重として働く、特にトンネル横
断面が横に長い楕円形になるほど、曲げモーメントが卓
越し、軸力が小さくなる。したがって、トンネル横断面
の両側部に前記曲げ応力に耐えるだけの余程強固な反力
地盤が存在しないかぎり、トンネルは円形に構築して安
定性を確保するのが先決で、水平方向に大きな幅寸を確
保することは２次的、３次的に考えられて実施されてい
るのが現状であるから、この点が解決すべき課題となっ
ているのである。

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、この
発明に係る長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドトンネ
ルは、図面の第１図〜第５図に好適な実施例を示したと
おり、 長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドトンネルの内部の
セグメン）１．１間にほぼ水平な配置でＰＣ鋼線２を設
置し、該Ｐｃｍ線２に適度な大きさのプレストレスを導
入してセグメントｌの水平方向両側部の補強が行なわれ
ていることを特徴とする。

本発明はまた。ＰＣ鋼線２をシールドトンネルの床部位
に設置し、このＰＣ鋼線２をほぼ中心部に含む現場打ち
のコンクリートスラブ３を構築したこと、 及びＰＣ鋼線２はシールドトンネルの床部位と天井部位
にそれぞれ設置し、このＰＣ鋼線２をほぼ中心部に含む
現場打ちのコンクリートスラブ３．４をそれぞれ構築し
たことも特徴とする。

なお１本発明において略楕円形のトンネルとは１本来の
意味の楕円形のほか、上下左右の各円弧を異なる中心を
もついくつかの円弧をつないで形成された１例えば四心
円とか六心円等の近似楕円形を含む意味である。

作　　　　　用 適度な大きさのプレストレスを導入されたＰＣ鋼線２に
よってセグメン）１の両側部間を内側に引張り補強する
ので、上下及び両側部のセグメントｌに作用する曲げモ
ーメントは第５図のように小さくなる。よって水平な大
型の略楕円形のシールドトンネルでも十分な安定性を発
揮する。

ＰＣ鋼線２をほぼ中心部に含むものとして床部位に現場
打ちで構築されたコンクリートスラブ３は、その上面の
全面を鉄道の路床又は道路の路面として有効に利用する
ことができる。

実施例 次に、図示した本発明の詳細な説明する。

まずｗＳｆ図は、長軸がほぼ水平な楕円形のトンネルの
内部のセグメント間、特に曲げモーメントが卓越する水
平方向間＃部のセグメント１．１８であっておよそ床部
位に、ＰＣ鋼線２　（ＰＣ鋼棒を含む、以下同じ）を水
平な配置で設置し、該ＰＣ鋼線２に適度な大きさのプレ
ストレスを導入してセグメント！の水平方向両側部間を
緊張しその補強が行なわれている。そして、同ＰＣ鋼線
２をほぼ中心部に含む現場打ちのコンクリートスラブ３
が構築されたものが示している。ちなみにこの楕円形の
シールドトンネルの大きさは、長径がｌＯ数ｍ〜２０数
ｍ、短径は５　ｍ　〜１０　ｍぐらいである。

ＰＣＱ線２を設置しプレストレスを導入するための手段
としては、例えば第２図に示したように、セグメントｌ
の両側部に、トンネル内部に突出する反力受は部７を突
設し、この反力受は部７に袋状のコントロール穴６が設
けられている。水平方向に配置したＰＣ鋼線２の両端は
前記のコントロール穴６へ貫通させ、同コントロール穴
６内に設置された緊張用ジヤツキ５へ止着すると共に該
緊張用ジヤツキ５を働かせて適度な大きさのプレストレ
スがＰＣ鋼線２に導入されるのである。

ここで云う適度な大きさのプレストレスとは、セグメン
）１の両側部に発生する曲げ応力を例えば第５図のよう
に低減するのに効果的な大きさのプレストレスを意味す
る。

この楕円形のシールドトンネルは、コンクリートスラブ
３の上面が車道の路面又は鉄道の路床に利用される。

その他の実施例 第３図に示した楕円形トンネルは、ＰＣ鋼線２がトンネ
ルの床部位と天井部位に沿って両側部のセグメン）１．
１間に水平に′Ｒ置され、各々のＰＣ鋼線２をほぼ中心
部に含む現場打ちの床スラブ３及び天井スラブ４がそれ
ぞれ構築されたものを示している０本実施例によれば、
上下にほぼ対称的配置の上下２段のＰＣｇＢ線２．２に
よってセグメン）１の水平方向両側部が緊張され補強さ
れているので、その補強効果は例えば第５図の作用効果
が上下対称的に発揮され、かつ相乗効果で倍増されるの
で、−層大きな楕円形のシールドトンネルの施工に有効
的である。この床スラブ３の上面は車道の路面又は鉄道
の路床に利用され、天井スラブ４より上の空間は換気や
ケーブル配線等に利用される。

第４図は、上半分がほぼ水平な長軸をもつ楕円形で、下
半分を平たい弓形に形成した。云わば半部楕円形のシー
ルドトンネルを示している。この場合にもＰＣ１１４線
２は、セグメン）１において曲げ応力が東中する水平方
向両側部の床部位に水平に設置され、このＰＣ鋼線２を
中心部に含むコンクリートスラブ３が現場打ちで構築さ
れている。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係る長軸がほぼ水モな略楕円形のシールドトンネル
は、ＰＣ鋼線２に導入した適度な大きさのプレストレス
によってセグメントｌの水平方向両側部を内方へ緊張す
る補強をしてそこに発生する曲げモーメントを例えば第
５図のように低減するので、たとえ地盤反力をあまり期
待できない悪条件の地盤中にも容易に安定に構築するこ
とができる。この長軸がほぼ水平な楕円形のシールドト
ンネルは、２車線、３車線、４車線の道路の必要十分に
大きな水平方向幅寸を確保しても、高さ寸法はさほど高
くならない９例えば３車線道路に必要とされるように水
平方向の長径を１７〜１８ｍにしても、上下の短径寸法
はＩｏｎ位にできるから、単なる円形のトンネルの場合
に比して掘削土量は３０〜４０％も低減でき、効率的、
経済的にトンネルを構築でＳる。よって、本発明は２車
線、３車線、４車線といった大型車道トンネル、又は複
線又は複々線といった大型鉄道トンネルの構築に大いに
有効利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る長軸がほぼ水平な略楕円形のシー
ルドトンネルの第１実施例を簡単に示した横断面図、第
２図は第１図中の■部を拡大した詳細図、第３図と第４
図は本発明の！＠２　、３実施例を示した横断面図、第
５図は第７図と同じ荷重条件で本発明のトンネルについ
て解析した曲げモーメント図、第６図と第７図は従来一
般の楕円形トンネルについて解析された荷重ダイヤフラ
ム図と、曲げモーメント図である。 １・・・セグメント ２・・・ＰＧＩ１線 ３．４・・・コンクリ− トスラブ ５・・・緊張用ジャッキ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドトンネルの
   内部のセグメント間にほぼ水平な配置でＰＣ鋼線を設置
   し、該ＰＣ鋼線に適度な大きさのプレストレスを導入し
   てセグメントの水平方向補強が行なわれていることを特
   徴とする、長軸がほぼ水平な略楕円形のシールドトンネ
   ル。 【２】ＰＣ鋼線はトンネルの床部位に設置され、このＰ
   Ｃ鋼線をほぼ中心部に含む現場打ちのコンクリートスラ
   ブが構築されていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載した、長軸がほぼ水平な略楕円形のシール
   ドトンネル。 【３】ＰＣ鋼線はトンネルの床部位と天井部位に設置さ
   れ、このＰＣ鋼線をほぼ中心部に含む現場打ちのコンク
   リートスラブがそれぞれ構築されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項に記載した、長軸がほぼ水平
   な略楕円形のシールドトンネル。