JPH0438398A - トンネル覆工用エレメントによるトンネルの構築方法 - 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］ 本発明は、たとえば、鉄道や道路等の下に立体交差する
トンネルを構築する場合に用いられるトンネル覆工用エ
レメントによるトンネルの構築方法に関するものである
。

［従来の技術］ 鉄道や道路の下に立体交差するトンネルを構築する方法
として、従来からの現場打設コンクリートによる覆工体
の分割されない一体構築による施工法に代え、断面形状
が矩形で、複数の長尺なコンクリート製あるいはスチー
ル製のトンネル覆工用エレメントを、地盤に対しトンネ
ル覆工断面に直交させて推進して埋設し、エレメント間
の目地空間へのモルタル注入あるいはスチール製エレメ
ントの内部空。間にコンクリートを打設するとともに、
互いのエレメントに挿通させたＰＣ鋼材を弓張定着させ
ることにより互いに連結した後、エレメント連結体の内
側の土砂を掘削除去する方法が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ このようなトンネルの構築方法において、コンクリート
製エレメントを用いる場合、エレメントを連結するＰＣ
鋼材（ＰＣケーブル等）の挿通孔の位置をそれぞれ相隣
り合うエレメント間で精度よく一致させることは難しく
、挿通孔がくい違った場合は土中における局部の視認か
できないためその対処が困難である。そこで、このＰＣ
鋼材の挿通が便利なように挿通孔の径を広げれば、ＰＣ
鋼材の位置決め誤差が大きくなると同時に目地部へ注入
したモルタルが他の目地空間へ浸出してその先のモルタ
ル流路を閉塞し、以後のモルタル注入が不可能となる。

また、スチール製エレメントを用いる際は、隣り合うエ
レメントの境界を決する鋼板が平坦であると剪断力の伝
達が不足する場合があり、その鋼板に対して剪断力を伝
達させるためのジベル等の突起を設ける必要が生じる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断面と直交
させて、複数の長尺なコンクリート製トンネル覆工用エ
レメントと、このコンクリート製エレメント側に開口す
る中空状のスチール製トンネル覆工用エレメントとを交
互に並べて水平ニ埋設し、各エレメント間にＰＣ鋼材を
挿通させることにより、各エレメントを互いに連結して
エレメント連結体とし、次いで、スチール製エレメント
内にコンクリートを打設し、所要の強度に達したところ
で前記ＰＣ鋼材を緊張定着することにより、各エレメン
トのコンクリートに圧縮力を導入して前記エレメント連
結体をプレストレスコンクリートとして完成させた後、
このエレメント連結体の内側の土砂を掘削除去すること
を特徴としている。

［作用］ 本発明のトンネル覆工用エレメントによるトンネルの構
築方法によれば、１本のコンクリート製エレメントの両
側のスチール製エレメント内に作業員が入って、全ての
コンクリート製エレメントに対するＰＣ鋼材の挿通作業
が行えるから、このｐｃａ材のエレメント連結体に対す
る引き回し作業を容易かつ確実に行え、ｐｃｗ４材の挿
通孔へのコンクリートの流入を防く手段も講することが
できる。また、複雑な形状の製造が容易なコンクリート
製エレメントを、スチール類のセグメント内に打設され
るコンクリートに対して剪断力の伝達がなされる形状に
成形することにより、構造体としての強度の向上が図ら
れる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本考案に基づいて地盤中に構築したトンネルの
一例を示し、このトンネル１は、地盤Ｇに対し、覆工断
面と直交させて複数の長尺なコンクリート類のエレメン
ト２と、中空状のスチール類のベースエレメント３、角
部エレメント４、メインエレメント５とを交互に並べて
水平に推進して埋設し、各エレメント２．３．４．５間
にＰＣケーブル６（ＰＣｊｌｌｉｌ材）を挿通してその
両端をベースエレメント３に定着させ、さらに、スチー
ル類の各エレメント３．４．５内と各エレメント２．３
．４．５間の目地等の空間にコンクリートを充填し、コ
ンクリートの充分な硬化を待ってＰＣケーブル６を緊張
して各エレメント２．３．４．５を一体化させてこれら
をエレメント連結体７とし、次いで、このエレメント連
結体７の内側の土砂を掘削除去して構築されている。

ＰＣケーブル６は、エレメント連結体７に対し、周囲の
土庄に抗するよう引張り力が働く部分に沿って湾曲して
引き回されている。

前記エレメント連結体７において、両側の鉛直部８の最
下部である脚部には前記ベースエレメント３が、また、
鉛直部８と水平部９か交わる角部にはスチール類の前言
口角部エレメント４が埋設され、さらに、鉛直部８およ
び水平部９の間に、コンクリート類の前記エレメント２
とスチール類の前記メインエレメント５が交互に配され
て埋設されている。

コンクリート類のエレメント２は、断面略長方形状で、
短辺側の面には、長手方向に延びるシェアキー１０か形
成されている。このシェアキー１０は、後にスチール類
の前記各エレメント３．４．５内にコンクリートを打設
した際にこのコンクリートに剪断力を伝えるための溝で
ある。

そして、このエレメント２には、短辺側の面に溝状のシ
ェアキー１０が形成され、かつ、ＰＣケーブル挿通孔１
１が長手方向に間隔をおいて多数設けられている。また
、長平方向の端面間にわたって補強用かつ連結用として
のＰＣケーブル（あるいは鋼棒、鉄筋等）を挿通するた
めの補強用孔１２を設けてもよい。

なお、このコンクリート類のエレメント２の場合、軽量
化とＰＣケーブルによるｔカの有効作用を図るため、第
３図に示すように、適宜な間隔で肉抜きを施しここに発
泡性充填材１３を充填すると好ましい。

前記スチール類のベースエレメント３は、第４図に示す
ように、断面略凸状で、両側が鋼板１４て覆われその上
部かトラス補強材１５により連結されており下方に開口
している。また、推進方向の先端には、第５図に示すよ
うに、中央に前方に突出する突部１６が形成されて前後
にずれた段部１７が設けられている。このような先端形
状をなすことにより、地盤に推進させる際に地中の応力
が１カ所に集中せず分散するので、切羽の崩壊か未然に
防がれるという利点がある。

前記スチール類の角部エレメント４は、第１図に示すよ
うに、エレメント連結体７の鉛直部８および水平部９に
臨む面にトラス補強材１８か配されその他の面が鋼板１
９により覆われてなる。

前記スチール類のメインエレメント５は、第６図に示す
ように、断面長方形状で互いに平行なる一対の鋼板２０
がトラス補強材２１によって連結されてなる中空状のも
のである。この場合、断面の長辺側が鋼板２０となって
いる。

なお、上記各スチール類のエレメント３．４．５におい
て、トラス補強材１５．１８．２１は、ラチス構造であ
ってもよい。

さて、続いて上記コンクリート類のエレメント２、スチ
ール類の各エレメント３．４．５を用いて、第１図に示
すトンネルを構築する方法の手順を説明する。

第１図に示す門型の配列にしたがって、コンクリート類
のエレメント２とスチール類の各エレメント３．４．５
を交互に並べて地盤に推進させて埋設する。この際、コ
ンクリート類のエレメント２とスチール類の各エレメン
ト３．４．５とは、シェアキー１０が形成された面とト
ラス補強材１５．１８．２１が配された面が互いに向き
合う。

また、第７図（第７図は水平部９のみを例示している）
に示すように、コンクリート類のエレメント２をスチー
ル類の各エレメント３（４，５）の鋼板２０（１４，１
９）間にさし挾む。

コンクリート類のエレメント２を埋設するには、まずス
チール類の置換エレメントを推進して埋設し、このエレ
メント２の後端にエレメント２を突き当てて押し出すこ
とにより除去して回収する。

この置換エレメントは、他のコンクリート類のエレメン
ト２を埋設するときに再び用いる。

上記スチール類の各エレメント３．４．５を地盤Ｇに対
して推進する際には、トラス補強材１５．１８．２１か
配された側から内部に土砂か流入するのを防くため、第
８図（この図はメインエレメント５を例示している）に
示すように、トラス補強材２１（１８，２１）の外側に
このトラス補強材２１を覆うごとく複数のスライド板２
２をあらかじめ取り付けておき、推進か終わって地盤Ｇ
に埋設されたらスライド板２２を推進方向に順送りして
除去する。

なお、構築するトンネルが長い場合には、２本以上のエ
レメントを接続する必要が生じてくるが、スチール類の
各エレメント３．４．５の場合は溶接等の手段により液
密性を保持して接続する。

また、コンクリート類のエレメント２を接続スる場合に
は、第９図に示すように、接続端部の一方に凹部２３を
、他方に凹部２３に嵌合する凸部２４を形成し、一方の
接続端面に接着材Ｐを塗布してから凹部２３と凸部２４
を互いに嵌合させるとともに、前記補強用孔１２にＰＣ
ケーブル２５（あるいは鋼棒、鉄筋等）を挿通しこのＰ
Ｃケーブル２５を引張・定着させる。

また、この他に、第１０図に示すように、接続端部にあ
らかじめ埋設した継手金具２６どうしをポルト２７・ナ
ツト（図示路）で締結したり、第１１図に示すように、
一方のエレメント２の補強用孔１２の端部に°埋め込ん
だスケールバイブ２８を、他方のエレメント２の補強用
孔１２の端部に設けた凹所２９に嵌合して双方の補強用
孔１２にＰＣケーブル２５を挿通し、一方のエレメント
２の周囲にシール材Ｓを埋める手段等がある。

次いで、各スチール製のエレメント３．４．５に作業員
が入り込み、一方のベースエレメント３から、隣接する
上方のコンクリート類のエレメント２のＰＣケーブル挿
通孔１１にＰＣケーブル６を通し、その上方のメインエ
レメント５内の作業員がそのＰＣケーブル６の端部を受
取るとともに、さらにその上方のコンクリート類のエレ
メント２のＰＣケーブル挿通孔１１にＰＣケーブル６を
通し、角部エレメント１内の作業員かその端部を受取る
。

このように、一方の鉛直部８にわたってＰＣケーブル６
を下から挿通したら、続いて、このＰＣケーブル６を同
様にして水平部９のメインエレメント５内の作業員によ
り各エレメント２．５に挿通させて他方側の角部エレメ
ント４まて通し、次いで、他方の鉛直部８に、ＰＣケー
ブル６をメインエレメント５内の作業員により押通させ
、ベースエレメント３に至らしめる。その後、スチール
製の角部エレメント４およびメインエレメント５内にコ
ンクリートを充填・打設する。

打設されたコンクリートが所要の強度に達したならば、
ＰＣケーブル６両端のベースエレメント３内に入った作
業員により、ＰＣケーブル６を引張してＰＣケーブル６
が挿通する各エレメント２．４．５に圧縮力を与えて固
定する。

以上により、鉛直部８および水平部９はＰＣケーブル６
によりプレストレスが導入された状態で一体化される。

ＰＣケーブル６をコンクリート類のエレメント２に挿通
する手段としては、第１２図に示すように、あらかじめ
エレメント２のＰＣケーブル挿通孔１１に７−ス３１を
貫入しておき、各エレメント２．３．４．５の埋設が纒
わったら、スチール製のメインエレメント５内に入って
シース３１を引キ抜いてメインエレメント５内に架は渡
し、隣合ウエレメント２のＰＣケーブル挿通孔１１と連
続させる。次いで、メインエレメント５内のシース３１
およびエレメント２のＰＣケーブル挿通孔１１にＰＣケ
ーブル３０を挿通して引張・定着する。そしてこの後、
ＰＣケーブル挿通孔ＩＩとノース３１内にセメントペー
スト等を注入してＰＣケーブル６を固着させる。

また他の手段として、第１３図に示すように、エレメン
ト２のＰＣケーブル挿通孔１１の開口に鍔付きのゴムブ
ツシュ３２を押し込んで装着し、このゴムブツシュ３２
を介してＰＣケーブル６を通す。この手段において、さ
らに上記のようにセメントペーストによりＰＣケーブル
６を固着する場合には、第１４図に示すように、あらか
じめ形成したＰＣケーブル挿通孔１１を連通する連通孔
３３を介して１本のエレメント２内の全てのＰＣケーブ
ル挿通孔１１にセメントペーストをいきわたらせる。

以上のように鉛直部８および水平部９にプレストレスを
導入して各エレメント２．４．５を連結して一体化させ
たら、ＰＣケーブル６の引張作業を行ったベースエレメ
ント３内にコンクリートを打設しプレストレス構造体の
構築が完了する。

この後、このエレメント連結体７の内側の土砂を掘削除
去し、トンネル１を得る。

上記のようなトンネルの構築方法によれば、１本のコン
クリート類のエレメント２の両側のスチール製のエレメ
ント３．４．５内に作業員導入って、全てのフンクリ−
Ｆ製のエレメント２に対するＰＣケーブル６の挿通作業
を目視て行えるから、このＰＣケーブル６のエレメント
連結体７に対する引き回し作業を容易かつ確実に行える
とともに、その作業時間が短縮する。また、コンクリー
ト製のエレメント２に形成されたシェアキーｌＯにより
剪断力の伝達がなされ構造体としての強度の向上か図ら
れる。すなわち、シェアキー１０を設けることのできる
コンクリート製のエレメント２とＰＣケーブル３０の挿
通作業が確実に行るスチール類のエレメント３．４．５
を交互に組むことによりコンクリート製とスチール類の
それぞれが有するエレメントの利点が生かされているわ
けである。

なお、第１５図は水平部９が長いトンネルを本発明にも
とづいて構築した状態を示しており、この場合、真ん中
に鉛直部８を新たに埋設するとともに、１本のＰＣケー
ブル６ではコーナーの急な曲がり部分で張力が減退して
抗圧力が不足になるおそれがあるので、水平部９と鉛直
部８にそれぞれ１本ずつＰＣケーブル６を挿通している
。また、角部エレメント４の側方にスチール類の補助エ
レメント４０を接続し、第１６図に示すように、この補
助エレメント４０に水平部９のＰＣケーブル６の端部を
定着し、さらに、鉛直部８のＰＣケーブル６の上方の端
部は、角部エレメント４内に設けた係止片４１に定着さ
せている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のトンネル覆工用エレメン
トによるトンネルの構築方法によれば、トンネルを構築
すべき地盤に対し、覆工断面と直交させて、複数の長尺
なコンクリート製トンネル覆工用エレメントと、このコ
ンクリート製エレメント側に開口する中空状のスチール
製トンネル覆工用エレメントとを交互に並べて水平に埋
設し、各エレメント間にＰＣ鋼材を挿通させることによ
り、各エレメントを互いに連結してエレメント連結体と
し、次いで、スチール製エレメント内にコンクリートを
打設し、所要の強度に達したところで前記ＰＣｑ材を緊
張定着することにより、各エレメントのコンクリートに
圧縮力を導入して前記エレメント連結体をプレストレス
コンクリートとして完成させた後、このエレメント連結
体の内側の土砂を掘削除去することを特徴とするもので
、１本のコンクリート製エレメントの両側のスチール製
エレメント内に作業員か入って、全てのコンクリート製
エレメントに対するｐｃｉ材の挿通作業か行えるから、
このＰＣｑ材のエレメント連結体に対する引き回し作業
を容易かつ確実に行え、ＰＣｗ４材の挿通孔へのコンク
リートの流入を防く手段も講することができる。また、
複雑な形状の製造が容易なコンクリート製エレメントを
、スチール類のセグメント内に打設されるコンクリート
に対して剪断力の伝達がなされる形状に成形することに
より、構造体としての強度の向上も図られるといった効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１４図は本発明の一実施例を説明する図
であって、第１図は一実施例によって構築されたトンネ
ルの正面図、第２図はコンクリート製エレメントの斜視
図、第３図はその側面図、第４図はベースエレメントの
斜視図、第５図はその先端上面図、第６図はメインエレ
メントの斜視図、第７図は水平部の拡大正面図、第８図
はメインエレメントの推進方法を説明する斜視図、第９
図はコンクリート製エレメントの接続手段を示す側面図
、第１０図は他の接続手段の斜視図、第１１図はさらに
他の接続手段の側面図、第１２図はＰＣケーブルの挿通
手段を示す正面断面図、第１３図は他の挿通手段を示す
正面断面図、第１４図はＰＣケーブルをセメントペース
トにより固着させる手段の平面断面図、第１５図は他の
実施例のトンネルの正面図、第１６図は要部拡大図であ
る。 ■・・・　トンネル、２・・　コンクリート製エレメン
ト、３・・・・　ベースエレメント（スチール製エレメ
ント）、４・・・・角部エレメント（スチール製エレメ
ント）、５　・−メインエレメント（スチール製エレメ
ント）、６・・　ＰＣケーブル（ＰＣ鋼材）、７・・・
・・エレメント連結体、Ｇ・・・・・地盤。 出願人　財団法人　鉄道総合技術研究所石川島建材工業
株式会社 第２図 第３図 ＼ 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断面と直交させ
   て、複数の長尺なコンクリート製トンネル覆工用エレメ
   ントと、このコンクリート製エレメント側に開口する中
   空状のスチール製トンネル覆工用エレメントとを交互に
   並べて水平に埋設し、各エレメント間にＰＣ鋼材を挿通
   させることにより、各エレメントを互いに連結してエレ
   メント連結体とし、次いで、スチール製エレメント内に
   コンクリートを打設し、所要の強度に達したところで前
   記ＰＣ鋼材を緊張定着することにより、各エレメントの
   コンクリートに圧縮力を導入して前記エレメント連結体
   をプレストレスコンクリートとして完成させた後、この
   エレメント連結体の内側の土砂を掘削除去することを特
   徴とするトンネル覆工用エレメントによるトンネルの構
   築方法。