JPH06248883A - トンネル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】都市型洪水を防止する。 【構成】地盤２中に、複数のセグメント３１からなる覆
工３を、地盤２による土圧即ち外圧を支持し得る形で構
築し、該覆工３の内部に鋼管６を、間隙１０を環状に形
成してインバートコンクリート１２上に支持させる形で
建て込むと共に、外周面６ｃにＰＣワイヤ７を、その定
着部７１、７１をインバートコンクリート１２中に埋没
固定して架け渡しておく。豪雨時に鋼管６の内側の通水
空間９に雨水を通水させて、これを排水処理するが、こ
の際、鋼管６に生じた内圧は、ＰＣワイヤ７に形状保持
された鋼管６が該ＰＣワイヤ７及びインバートコンクリ
ート１２に対して移動する形で、覆工３に伝達すること
なく好適に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雨水による都市洪水を
防止するために用いるに好適なトンネル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市部における雨水は、その殆ど
が河川或いは下水溝等の水路を介して、排水処理されて
いたために、該水路の排水容量より降水量が多くなる
と、雨水が一時的に水路より溢れ出て、所謂都市型洪水
が生じていた。そこでこのような都市部の地下における
比較的深い領域中に、シールド工法によってトンネルを
構築しておき、降雨時に水路の排水容量を超えた分の雨
水は、該トンネルを地下河川として用いて、排水処理せ
んとする構想が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常シールド
工法によって構築されるトンネルは、コンクリート製の
セグメントをボルト等を介して締結接続する形でトンネ
ル周方向に複数並べることにより、該トンネルの覆工が
構成されており、当該覆工には、これを構成している各
セグメントに圧縮応力が生じる形になるようその外側か
ら土圧が作用するために、該覆工が十分なる外圧を支持
し得るようになっている一方で、覆工の内側から外側に
向けて作用する形の内圧に対しては何等考慮が払われて
いない。このため、このような通常の設計手法によるト
ンネルに雨水を通水すると、水頭差によって或いは雨水
流入時の衝撃による水圧によってトンネル断面内に大き
な内圧が生じ、当該内圧によって覆工にはその周方向に
沿った形で引張力が作用して、この結果隣接するセグメ
ント間のボルト等の締結状態が当該引張力に抗しきれず
に破断する形で、セグメント継手箇所、即ち覆工の一部
が破壊して、漏水に至ってしまう、という危険性があ
る。そこで本発明は、上記事情に鑑み、雨水の通水時に
生じる内圧によって破壊する危険性を回避した、トンネ
ル構造を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、地盤
（２）による土圧を支持し得る形の覆工（３）を有し、
前記覆工（３）の内方に、その内側に通水空間（９）が
形成された金属製の内圧支持筒（６）を、該覆工（３）
との間に環状をなす絶縁領域（１０）を形成する形で設
け、前記絶縁領域（１０）に、前記内圧支持筒（６）の
底（６ｄ）側を支持する形のインバートコンクリート
（１２）を、該内圧支持筒（６）の該インバートコンク
リート（１２）に対する移動を許容し得る形で配設し、
前記絶縁領域（１０）に形状保持部材（７）を、該形状
保持部材（７）の両端部（７１、７１）を前記インバー
トコンクリート（１２）中に埋没固定して該内圧支持筒
（６）の外周（６ｃ）に沿って架け渡す形で設けて、構
成される。また、前記覆工（３）はトンネル周方向に沿
って並ぶ形で接続された複数のセグメント（３１）から
なるようにして、構成される。なお、（ ）内の番号等
は、図面における対応する要素を示す、便宜的なもので
あり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束される
ものではない。以下の作用の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、形状保持部材（７）は、
その両端部（７１、７１）を介してインバートコンクリ
ート（１２）に定着支持された形で、内圧支持筒（６）
の該形状保持部材（７）に対する若干の移動を許容しな
がら、該内圧支持筒（６）の膨張変形を防止するように
作用する。また、複数のセグメント（３１）はこれが連
結一体化して覆工（３）をなす形で地盤（２）による土
圧を支持するように作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明によるトンネル構造の一実施例
であるトンネルを示す横断面図、図２は図１に示すトン
ネルの断側面図、図３は図１に示すトンネルにおける外
圧支持状態を示す図、図４は図１に示すトンネルにおけ
る内圧支持状態を示す図、図５は図１に示すトンネルに
おける雨水の流通状態の一例を示す断側面図である。

【０００７】トンネル１は、図１又は図２に示すよう
に、地盤２中において地下水位ＷＬより深さＤ１だけ深
い領域中に埋設された覆工３を有しており、覆工３は、
トンネル１の掘進手段であるシールド装置５によって地
盤２中に横転円柱形状に形成された掘削坑道２ｓ中にお
いて、該掘削坑道２ｓの外周に沿った横転円筒形状をな
す形に形成構築されている。覆工３は、トンネル周方向
である図１矢印Ｃ、Ｄ方向に沿って並ぶ形で円環形をな
すように接続された形の複数のセグメント３１が、その
１リングのリング幅が図２に示すトンネル軸方向である
矢印Ａ、Ｂ方向に幅Ｌ１をなし、トンネル断面方向であ
る矢印Ｅ、Ｆ方向に所定の巻厚Ｌ３をなす形で、シール
ド装置５に後続して図２矢印Ｂ方から矢印Ａ方に向けて
順次接続された形で掘削坑道２ｓ中に建て込まれること
によって構築されており、各々のセグメント３１は、掘
削坑道２ｓの外周に沿って円弧を描く形のブロック状に
形成されたプレキャストコンクリート版によって構成さ
れている。また覆工３には、矢印Ａ、Ｂ方向及び矢印
Ｃ、Ｄ方向に隣接するセグメント３１、３１間に、図示
しない締結ボルト及び止水材が、トンネル１の設計仕様
によって定められた分だけ適宜配設されており、即ち、
覆工３は、該覆工３を構成している複数のセグメント３
１相互間の接続箇所を介して地盤２中の間隙水を覆工３
内に浸入させることなく、地盤２の土圧である外圧を支
持することが出来るように、複数のセグメント３１が一
体に接続された形になっている。

【０００８】また、覆工３のトンネル断面方向内方側で
ある矢印Ｅ方向側には、図１又は図２に示すように、金
属製の内圧支持筒であり円環形をなす鋼管６が、例えば
その各々が覆工３の内周形状に沿った円弧板状をなす形
の鋼板等を複数接続して組立てられた形で、図２に示す
その矢印Ａ方向側端である前端６ｂが覆工３の前端３ｓ
より若干後方側である矢印Ｂ方向側に位置するまでここ
に建て込み配設されており、鋼管６は、覆工３の内周面
３ａとの間に幅Ｌ２をなす間隙１０を、該鋼管６と覆工
３との絶縁領域として円環状に形成する一方で、該鋼管
６自体の内側に横転円柱形状をなす通水空間９を形成す
る形になっている。そして、鋼管６は、通水空間９を流
通する雨水１７が該鋼管６を構成している複数の鋼板相
互間から該通水空間９外に漏水することがない形で接続
一体化されていると共に、鋼管６は、これがトンネル周
方向である図１矢印Ｃ、Ｄ方向に示す図２紙面と交差方
向に所定の引張強度をなす形で、通水空間９からトンネ
ル断面方向外側である矢印Ｆ方向側に向けて作用する内
圧を支持し得るように構成されている。

【０００９】さらに、覆工３と鋼管６の間の間隙１０に
は、鋼管６の図１下部に示す底部６ｄ部分を載戴支持す
る形でインバートコンクリート１２が、該間隙１２の幅
Ｌ２に対応した厚さに打設配設されており、インバート
コンクリート１２は、その図１左右両端部に示す上端１
２ｃが掘削坑道２ｓの略半分の高さに位置する形で、そ
の図１下面側に示す外面１２ｂ側が覆工３の内周面３ａ
に沿って、且つその図１上面側に示す内面１２ａ側が鋼
管６の底部６ｄの外周面６ｃに沿った形に形成されてい
る。即ちインバートコンクリート１２は、その内面１２
ａを介して鋼管６及び該鋼管６内の通水空間９に通水さ
れる雨水１７の重量を支持し得る形で、トンネル断面方
向である矢印Ｅ、Ｆ方向に所定の圧縮強度をなしてい
る。鋼管６はインバートコンクリート１２に対してスラ
イドし得る形で、該インバートコンクリート１２に付着
固定されることなく、単にその内面１２ａに載戴された
形で該インバートコンクリート１２に対して若干の移動
を許容されており、一方、インバートコンクリート１２
の外面１２ｂ側は覆工３に固定された形になっている。

【００１０】ところで、鋼管６の外側である矢印Ｆ方向
側には、図１に示すように、該鋼管６の膨張変形を防止
してその形状を保持する形状保持部材であり、所定長さ
に形成されたＰＣ鋼線等からなるＰＣワイヤ７が、該鋼
管６の外周面６ｃに沿って架け渡される形で、図２に示
すように間隙１０においてトンネル軸方向である矢印
Ａ、Ｂ方向に所定のピッチＬ４をなす形で複数配設され
ており、各ＰＣワイヤ７は、その両端部である図１左右
下端部に示す定着部７１、７１がインバートコンクリー
ト１２中に埋没定着された形になっている。なお、各Ｐ
Ｃワイヤ７は鋼管６と特に接着されておらず、即ち、鋼
管６の外周面６ｃには、ＰＣワイヤ７及びインバートコ
ンクリート１２の内面１２ａとの摩擦抵抗を軽減して、
該鋼管６のスライドを潤滑にする形の適宜なグリース１
３が、その外周面６ｃ全面に亙って塗布配設された形
で、該ＰＣワイヤ７及びインバートコンクリート１２に
対して若干の移動を潤滑に許容されている。なお、トン
ネル１には、雨水取込口１６が、該トンネル１以外の河
川或いは排水溝等の他の雨水用水路と連通し得る形で、
トンネル軸方向である矢印Ａ、Ｂ方向に沿って複数箇所
に開閉自在な形で設けられており、トンネル１は、雨水
取込口１６においてこれを開閉することによって、通水
空間９に雨水１７を、水頭差を以って圧入させる形で流
通させるか又はこれを停止自在な形になっている。

【００１１】トンネル１は以上のような構成を有してい
るので、該トンネル１を構築する際には、該トンネル１
以外の河川或いは排水溝等の他の雨水用水路より深い位
置、即ち地下水位ＷＬより深さＤ１をなす地盤２中に、
適宜なシールド装置５を用いて掘削坑道２ｓを掘削形成
し、該シールド装置５の内部においてこれに後続させる
形で、セグメント３１をトンネル周方向に沿って並べる
形で複数接続してこれを掘削坑道２ｓに建て込んでいく
ことによって、覆工３を構築伸延させていく。即ち、ト
ンネル１は、その構築完了によって後に通水空間９とな
る部分に雨水取込口１６を介して、該トンネル１以外の
他の雨水用水路から雨水１７が、水頭差を以って流入し
得る形に構築しておく。そして、図２に示すようにシー
ルド装置５の後方（矢印Ｂ方）において注入作業を行う
形で、覆工３のトンネル断面方向外側である矢印Ｆ方向
側に、地盤２の性状に対応した適宜な裏込材１９を充填
していくことによって、覆工３を地盤２に定着させてい
く。一方こうして構築中の覆工３内における、シールド
装置５の後方側である該覆工３の前端３ｂより図２矢印
Ｂ方向側においては、まず、インバートコンクリート１
２を、その内面１２ａ側が鋼管６の底部６ｄの外周面６
ｃに沿った形で、その図１左右両側に示す上端１２ｃ、
１２ｃが掘削坑道２ｓの略半分の高さに位置するまで、
覆工３の内側インバート部分に打設構築していく。ま
た、こうしてインバートコンクリート１２を打設構築す
る際には、例えばこれと同時に、ＰＣワイヤ７の図１の
左右両端に示す定着部７１、７１を、上端１２ｃ、１２
ｃより下側に配置させることにより該インバートコンク
リート１２中に埋没固定させる形で、ＰＣワイヤ７を、
図２矢印Ａ、Ｂ方向に示すトンネル軸方向に所定のピッ
チＬ４をなす毎に設置していく。そして、覆工３の内側
に打設されたインバートコンクリート１２上において鋼
板を接続建て込みする作業を行っていく形で、鋼管６
を、該覆工３のトンネル断面方向内方側である矢印Ｅ方
向側において、該覆工３との間に幅Ｌ２をなす間隙１０
を形成する形で構築伸延させていく。

【００１２】こうしてトンネル１が構築完了すると、該
トンネル１には、図３に示すように、覆工３のトンネル
断面方向外側である矢印Ｆ方向側に配置している地盤２
が、掘削坑道２ｓの形成によって空洞部分になった領域
中に押し出してこようとする形で土荷重ＦＤ、即ち外圧
が、矢印Ｆ方向側からＥ方向側に向けて覆工３に作用す
る。当該土荷重ＦＤに対して覆工３は、トンネル断面方
向である矢印Ｅ、Ｆ方向に巻厚Ｌ３をなす形で該覆工３
を構成しているセグメント３１の圧縮強度によってこれ
に抗する形で、その破壊が防止される。なお、土荷重Ｆ
Ｄは、複数のセグメント３１が締結ボルトを介して接続
一体化された形の覆工３の外周面３ｃに沿って分散され
る形で、該覆工３の全周域で負担支持される形になると
ころから、覆工３の一部が土荷重ＦＤによって局所的に
変形することは防止されている。また、地盤２中の間隙
水は、覆工３中に設けられた図示しない止水材を介して
止水される形で、該間隙水が覆工３の内方側に浸入して
ここに漏水が生じることは防止される。さらに、万が
一、地盤２中の間隙水が覆工３の内側に漏水した場合に
おいても、単に漏水した分の間隙水を適宜な排水設備を
用いてトンネル１外に排水すれば、鋼管６の外側には覆
工３との間に間隙１０が、所定の幅Ｌ２をなす形で形成
配設されているところから、該間隙１０が絶縁領域とな
って当該間隙水が間隙１０中を通過する形になり、これ
故、鋼管６の外周面６ｃの一部に地盤２側の漏水に起因
する水圧による応力が万一にも集中して、該鋼管６に破
壊が生じる危険はない。

【００１３】ところで、トンネル１は、その通常時、即
ち該トンネル１が構築敷設された地盤２に対応した地域
に豪雨等の発生がない場合には、雨水取込口１６を閉じ
ておき、これによって通水空間９を、ここに雨水１７が
流通することがない形で空間部分として開放しておく。
従って、当該通常時の降雨による雨水１７は、トンネル
１以外のその他の河川や排水溝等の雨水用水路を介し
て、これを河口側等に向けて排水するか、或いは地盤２
に直接浸透させる形で雨水処理する。そして、トンネル
１に対応した地域に豪雨が発生して、こういった雨水用
水路等を介して処理し得る容量より降水量が多くなった
場合には、トンネル１の雨水取込口１６を開放する。す
ると、トンネル１は、該トンネル１以外の他の雨水用水
路から雨水１７が雨水取込口１６を介して通水空間９に
水頭差を以って流入し得る形で、地盤２中の地下水位Ｗ
Ｌより深さＤ１だけ深い領域中に構築配設されていると
ころから、当該雨水用水路中にそれまで流通していた雨
水１７は、開放状態の雨水取込口１６を介してトンネル
１の通水空間９に、その水頭差を以って圧入される形で
流れ込み、該通水空間９を流路として、図示しないその
下流側に排水される形で搬送処理されていく。これによ
って地盤２においてトンネル１より浅い領域中にある形
の、該トンネル１以外の他の雨水用水路は、雨水１７の
流通量が減じて、該雨水用水路から雨水１７が地上に溢
れ出て、ここに洪水が生じることが防止される。

【００１４】こうして、鋼管６が形成している通水空間
９に雨水１７を通水すると、トンネル１においては、図
４に示すように、該鋼管６と雨水１７の重量による自重
Ｑが、該通水空間９の断面積に対応した形で、鋼管６の
底部６ｄに、図４上側から下側に向けて作用する。する
と、鋼管６の底部６ｃにかかる自重Ｑは、間隙１０の幅
Ｌ２分だけの厚さをなすインバートコンクリート１２
が、その内面１２ａが底部６ｄの外周面６ｃの形状に沿
った形で打設されていることによって、該内面１２ａを
介して面的に受けて、これを該インバートコンクリート
１２が保有しているトンネル断面方向のコンクリート強
度でもって支える形で、的確に載戴支持することが出来
る。即ち、トンネル１における間隙１０には、鋼管６の
自重と通水空間９を流れる雨水１７の重量によって、そ
の図１下部に示す底部６ｄ側にのみ自重Ｑが集中する形
になり、当該自重Ｑの集中箇所に、該自重Ｑをその圧縮
強度で以って載戴支持し得るインバートコンクリート１
２を、間隙１０の幅Ｌ２に対応した厚さ分だけ打設配設
しておくことによって、該自重Ｑが覆工３側に伝播して
しまう危険性を回避する形で、覆工３の高い安全性が確
保される。

【００１５】また、こうして豪雨時に通水空間９に雨水
１７を通水させると、当該通水時には、図４で示すよう
に、該通水空間９と地下水位ＷＬとの水頭差に対応した
分だけトンネル１に内圧が生じ、即ち鋼管１６に静荷重
ＭＤが、矢印Ｅ方向側からＦ方向側に向けてかかる形で
作用する。すると、鋼管６は、矢印Ｅ方向側からＦ方向
側に向けて作用する形の静荷重ＭＤを、該鋼管６の内周
面６ａを介して面的に受ける形でこれを支持する。即
ち、トンネル断面方向である矢印Ｅ、Ｆ方向に静荷重Ｍ
Ｄが作用することによって、鋼管６には該鋼管６が膨張
しようとする形でトンネル周方向である矢印Ｃ、Ｄ方向
に引張られる形の内力が生じ、鋼管６は当該静荷重ＭＤ
による内力を、該鋼管６が保有しているトンネル周方向
である矢印Ｃ、Ｄ方向に沿った形の引張強度で抗し、こ
れによって、静荷重ＭＤによって鋼管６が破断すること
が防止される。この際、鋼管６のトンネル断面方向外側
（矢印Ｆ方向側）には、該鋼管６の膨張変形を防止して
その形状を保持する形のＰＣワイヤ７が、そのそれぞれ
が鋼管６の外周面６ｃに沿って架け渡される形で、即ち
トンネル周方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に引張抵抗を発現
し得る形で、トンネル軸方向である矢印Ａ、Ｂ方向に所
定のピッチＬ４をなす分だけ複数配設されているところ
から、鋼管６は該ワイヤ７の張力を介して外周面６ｃが
拘束されることによってその膨張変形が防止される形
で、上述した矢印Ｃ、Ｄ方向への引張抵抗をさらに効果
的に発揮し、これによってその破断を好適に防止され
る。さらに、鋼管６がその弾性変形領域中において若干
膨張した場合には、該鋼管６のトンネル断面方向外側で
ある矢印Ｆ方向側に配設された形になっている幅Ｌ２を
なす間隙１０部分が絶縁領域となる形で、該鋼管６の変
形を許容し、該間隙１０を介して鋼管６側に生じた応力
の伝達が絶縁される形で、静荷重ＭＤが覆工３に作用す
ることが防止される。

【００１６】さらに、鋼管６には、該鋼管６の内側であ
る通水空間９中を雨水１７が、図４紙面と交差方向であ
るトンネル軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って流動する
形になるところから、通水空間９中を流動している雨水
１７の衝撃水圧によって、局所的な荷重、例えば図４に
示す動荷重Ｐ１が、該鋼管６の内周面６ａの一部に集中
載荷される形で作用する。例えば動荷重Ｐ１が、図４に
示すように鋼管１６の図４右側部分において、大略矢印
Ｅ方向側からＦ方向側に向けて作用する形で該鋼管６に
かかると、これによって、鋼管６には、その内周面６ａ
を介して該鋼管６が図４矢印Ｄ方向に回転せんとする回
転力Ｐ２が作用する。すると、鋼管６は回転力Ｐ２によ
って、該鋼管６自体がインバートコンクリート１２及び
ＰＣワイヤ７に対して例えば矢印Ｄ方向にスライドする
形で若干回転し、これによって該回転力Ｐ２を逃がす形
で吸収し、該鋼管６にかかる衝撃荷重である動荷重Ｐ１
を緩衝する。即ちインバートコンクリート１２は鋼管６
を、その内面１２ａ側を介して単に該鋼管６及び通水空
間９中の雨水１７の自重Ｑを載戴支持する形で、該鋼管
６の移動を許容し、また、ＰＣワイヤ７は、その両端部
である定着部７１、７１がインバートコンクリート１２
中に埋没固定された形で鋼管６の外周面６ｃに沿って架
け渡されることによって、鋼管６の膨張変形を防止しな
がら、該鋼管６の該ＰＣワイヤ７に対する移動を許容し
た形になっている。さらに、鋼管６の外周面６ｃには、
その全周面に亙ってグリース１３が塗布されているとこ
ろから、該鋼管６のＰＣワイヤ７及びインバートコンク
リート１２に対する回転動作は潤滑に行われて、回転力
Ｐ２がＰＣワイヤ７或いはインバートコンクリート１２
に伝達することは回避される。そして、鋼管６は、ＰＣ
ワイヤ７及びインバートコンクリート１２に対して、該
鋼管６の若干の移動を許容された形で固定されていない
ことに加えて、該鋼管６と覆工３との間には、幅Ｌ２を
なす分だけの間隙１０が絶縁領域として配設されている
ところから、該間隙１０を介して応力伝達は絶縁される
形になる。故に、鋼管６に作用した動荷重Ｐ１が覆工３
に伝達してこれによって該覆工３が破壊する危険性は回
避される。

【００１７】また、通水空間９中を雨水１７が流動する
ことにより生じる内圧は、図５に示すように、該雨水１
７の流れの方向に沿った形で、鋼管６に対して図５矢印
ＢＦ方向に作用する形になる。従って、上述したように
雨水１７の衝撃水圧に起因して生じる動荷重Ｐ１によっ
て、鋼管６は、トンネル周方向に沿った回転力Ｐ２を受
けた形で回転すると同時に、該鋼管６における該動荷重
Ｐ１が作用した箇所がインバートコンクリート１２及び
ＰＣワイヤ７とこれらを支持する覆工３に対して相対的
に図５矢印Ｂ方向側に若干スライド移動してこれを逃が
す形で、該動荷重Ｐ１を吸収することも出来る。なお、
上述した、鋼管６において、動荷重Ｐ１が作用すること
による回転或いはスライド移動箇所の前後等は、該鋼管
６自体が保有している靭性によって弾性変形する形でこ
れが追従許容されて、その破断が防止されることにな
る。また、鋼管６の外周面６ｃにはグリース１３が、Ｐ
Ｃワイヤ７及びインバートコンクリート１２の内面１２
ａとの摩擦抵抗を軽減する形で、その全周面に亙って塗
布配設されているところから、該鋼管６はインバートコ
ンクリート１２及びＰＣワイヤ７に対して、常にそのど
の箇所においても潤滑にスライドする形になり、従っ
て、鋼管６とインバートコンクリート１２又はＰＣワイ
ヤ７との接続箇所を分離するが如き無理な力が生じて、
そのいずれかに応力集中して破壊が生じる危険性はな
い。

【００１８】即ち鋼管６は、インバートコンクリート１
２及びＰＣワイヤ７と応力的に絶縁されて、その靭性の
範囲内において、これ等１２、７に対して若干の移動を
許容されているところから、該鋼管６にその内側である
通水空間９側からかかる静荷重ＭＤ及び動荷重Ｐ１を、
該鋼管６自体のスライド或いは回転移動によって、有効
に吸収する形でこれを逃がすと共に、ＰＣワイヤ７に外
周面６ｃを拘束されることによってその膨張変形を防止
された形で、該静荷重ＭＤ及び動荷重Ｐ１に対応した内
圧を鋼管６が的確に支持することが出来る。こうして、
鋼管６に作用する静荷重ＦＤ及び動荷重Ｐ１、即ち内圧
が、該鋼管６の内側において支持負担されることに加え
て、該鋼管６と覆工３の内周面３ａとの間には幅Ｌ２分
だけの間隙１０が配置した形になるところから、該静荷
重ＦＤ及び動荷重Ｐ１は間隙１０を介してその伝達が応
力的に絶縁されて、即ち鋼管６が支持している内圧が覆
工３側に伝播してこれによって覆工３が破壊する危険性
が排斥されて、該覆工３は安全な状態に維持される。

【００１９】なお、上述した実施例においては、トンネ
ル１を構築するに際し、シールド装置５に後続させる形
で掘削坑道２ｓ中に覆工３を建て込み構築して後、まず
インバートコンクリート１２を、その内面１２ａ側を鋼
管６の底部６ｄの外周面６ｃ形状に対応させた形で、イ
ンバート部分に打設してから、該インバートコンクリー
ト１２の内面１２ａ上に鋼管６を建て込むようにした例
を述べたが、インバートコンクリート１２を打設形成す
るには、その外周面６ｃの全周面にグリース１３を塗布
した鋼管６を、覆工３との間に幅Ｌ２をなす間隙１０を
形成保持する形で、適宜な仮受手段で該覆工３を構成し
ているセグメント３１に仮支持させておいて、その後、
該間隙１０のインバート部分にコンクリートを所定の高
さまで充填打設することによって、形成されても差し支
えない。これによって、インバートコンクリート１２
を、その内面１２ａが鋼管６の底部６ｄを正確に支持し
得る形で、外周面６ｃに沿った形状に仕上げることが、
簡単に出来る。また、インバートコンクリート１２は、
プレキャスト部材を建て込み接続することによって構成
されても勿論差し支えない。また、鋼管６の形状保持部
材であるＰＣワイヤ７は、その両端部である定着部７
１、７１をインバートコンクリート１２中に埋没固定さ
せて鋼管６の外周面６ｃに架け渡す形で設けられていれ
ば、その構成及び施工手順等は上述した実施例に述べら
れたものでなくとも構わず、例えばＰＣワイヤ７は、帯
状に形成された鋼板や、或いは樹脂繊維等により構成さ
れていても差し支えなく、また、その定着部７１、７１
は、必ずしもＰＣワイヤ７と一体をなしていなくとも、
該ワイヤ７の両端部を構成する形でこれに接続されて、
インバートコンクリート１２中に埋没された適宜なアン
カー部材であっても何等差し支えない。

【００２０】また、上述した実施例においては、鋼管６
と覆工３との間に形成される間隙１０には、その下部部
分にのみインバートコンクリート１２が打設配設され
て、該インバートコンクリート１２打設箇所以外の部分
は単なる空間として残されている例を述べたが、間隙１
０においてインバートコンクリート１２が配設された以
外の残りの部分には、ナイロン等のポリアミド樹脂、ビ
ニロン樹脂、或いはその他の高分子系樹脂による弾性部
材からなる緩衝材が、鋼管６の若干の移動を許容した形
でここに充填配設されても構わない。すると、こういっ
た緩衝材は、鋼管６に生じた内圧を、その弾性変形能を
介して弾性変形する形で、間隙１０において効率的に吸
収緩衝されるので、該間隙１０における覆工３と鋼管６
との応力的な絶縁効果が一層好適に発揮される。そし
て、鋼管６の外周面６ｃと覆工３との間である間隙１０
に緩衝材が配設されて、該間隙１０が空間部分として残
されることがないことにより、鋼管６の外周面６ｃは、
空気及び万が一の覆工３の漏水による地盤２中の間隙水
の何れかとも直に接触する危険性が絶たれて、これによ
って該鋼管６に腐食が生じる危険性は極力回避されるこ
とが出来、該鋼管６に長期に亙る耐用年数が保証され
る。さらに、間隙１０においてインバートコンクリート
１２が打設配設される以外の部分に充填される緩衝材
は、このような弾性部材の他に、グリース１３等の潤滑
剤であっても良く、こうすることによってなお一層腐食
防止効果を高めることが出来ると共に、鋼管６のインバ
ートコンクリート１２及びＰＣワイヤ７に対するスライ
ド移動がより潤滑に行われ得る。

【００２１】また、上述した実施例においては、通水空
間９を形成して、該通水空間９中に生じる内圧を支持す
る為の金属製の内圧支持筒として、複数の鋼板を接続し
てなる鋼管６を用いた例を述べたが、鋼管６の構成はこ
れに限定されるものではなく、覆工３の内方に建て込ま
れる以前の初めから筒状に一体成型されたものや、或い
は折り畳み自在な形で組み立てられた分割片からなるよ
うに構成されていて、何等差し支えない。なお、本明細
書中において述べる金属製の意味するところは、鋼管６
等の内圧支持筒が、通水空間９を雨水１７が通水するこ
とによって生じる内圧を的確に支持することが出来るよ
うに、用いられたものであり、従って、鋼管６等の内圧
支持筒は、鋼製部材に限定されるものではなく、他の金
属或いは所謂ＭＲＰ等の複合材料によって成型されたも
のであっても構わない。さらに、上述した実施例におい
ては、覆工３が、シールド装置５においてトンネル周方
向に沿って接続された形の複数のセグメント３１により
構成されている例を述べたが、覆工３は、こういったプ
レキャスト部材に限定されるものではなく、該覆工３が
土荷重ＦＤ即ち外圧を支持することが出来れば、掘削坑
道２ｓ中において現場打ちされた現場打ちコンクリー
ト、さらには吹き付けコンクリート等、その他の部材に
より構成されていても良い。さらに、実施例において
は、トンネル１を、洪水回避の為の地下河川に用いるト
ンネルとして適用した例を述べたが、本発明によるトン
ネル構造は、その使用用途が必ずしも地下河川に限定さ
れるものではなく、その他、内圧が生じ得るあらゆる種
類のトンネルに適用して、全く同等の効果を得ることが
出来るものである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、地
盤２による土圧を支持し得る形の覆工３を有し、前記覆
工３の内方に、その内側に通水空間９が形成された金属
製の鋼管６等の内圧支持筒を、該覆工３との間に環状を
なす間隙１０等の絶縁領域を形成する形で設け、前記絶
縁領域に、前記内圧支持筒の底部６ｄ等の底側を支持す
る形のインバートコンクリート１２を、該内圧支持筒の
該インバートコンクリート１２に対する移動を許容し得
る形で配設し、前記絶縁領域にＰＣワイヤ７等の形状保
持部材を、該形状保持部材の定着部７１、７１等の両端
部を前記インバートコンクリート１２中に埋没固定して
該内圧支持筒の外周面６ｃ等の外周に沿って架け渡す形
で設けて構成したので、形状保持部材は、その両端部を
介してインバートコンクリート１２に定着支持された形
で、内圧支持筒の該形状保持部材に対する若干の移動を
許容しながら、該内圧支持筒の膨張変形を防止すること
が出来る。従って、本発明によるトンネル構造を豪雨時
以外の通常の雨水の排水に用いられている河川、排下水
溝等の通常の水路より深い地盤２中に、該地盤２による
土圧を覆工３によって支持させる形で構築配設しておけ
ば、豪雨時等に該通常の水路の排水容量より降水量が多
くなったときに、通水空間９に雨水を、落下充填させる
形でここに通水させることが出来る。これによって、雨
水が通常の水路から溢れ出ることなく該通水空間９を介
して排水処理される形で、地上において洪水が発生する
ことが好適に防止される。この際、内圧支持筒には、該
内圧支持筒の内側の通水空間に雨水が落下充填されるこ
とによって水頭差分の圧力がかかった状態になること
と、該雨水が通水空間９に充填される際に衝撃水圧が内
圧支持筒の内周面６ａ側にかかることによって、トンネ
ル断面方向内側から外側に作用する形で内圧が生じる
が、内圧支持筒は当該内圧を、その靭性を利用して弾性
変形する形で、インバートコンクリート１２及び形状保
持部材に対して相対的に若干づつ移動することによって
これを応力集中させることなく的確に逃がしてやりなが
ら、該内圧支持筒自体が保有している強度で支持するこ
とが出来る。これに加えて、内圧支持筒は、該内圧支持
筒の外周に沿って架け渡す形で設けられた形状保持部材
によって拘束されることによって、その膨張変形を防止
されているために、トンネル断面方向内側から外側に向
けて内圧が作用することによって該内圧支持筒に生じる
トンネル周方向に沿った形の引張力に対して一層これに
抗する形で、適格に内圧を支持することが出来る。ま
た、インバートコンクリート１２は、通水空間９の断面
積に対応して該内圧支持筒の底側にかかる形の重量を、
絶縁領域の幅に対応した厚さ分のコンクリート強度でも
って支持することが出来るので、通水空間９の断面積が
大きい大断面トンネルにおいても、当該重量はインバー
トコンクリート１２によって、的確に負担支持されるこ
とが出来るので、常に覆工３の安定性が損なわれない。
そして、内圧支持筒の周囲には、覆工３との間に絶縁領
域が環状に形成配置していることによって、該内圧支持
筒に作用した内圧は、内圧支持筒自体が支持する形で、
該絶縁領域において応力的に絶縁されて、これが覆工３
側に伝達することが防止される。なお、インバートコン
クリート１２は内圧支持筒の移動を許容し得る形になっ
ていることによって、先に述べた衝撃水圧による内圧、
即ち動荷重がインバートコンクリート１２を介して覆工
３側に伝達されることは回避される。従って、雨水通水
時に生じる衝撃荷重が覆工３に伝達して、該覆工３がそ
の断面方向内側から外側に向けて破断するが如き応力集
中を蒙りこれに起因して破壊する危険性は回避されて、
該覆工３はこれに漏水が生じることなく、安定的に地盤
２側の土圧を支持してトンネル構造としての構造強度を
維持することが出来る。これによって、本発明によるト
ンネル構造を、一度に大量の雨水を排水処理するに適し
た大断面トンネル構造体として、地盤２中において破壊
する危険性なく即ち地盤沈下の危険性なく、安定的に存
続させ、これを繰返し利用していく形で、長期に亙って
洪水防止を行うことが出来る。

【００２３】また、前記覆工３はトンネル周方向に沿っ
て並ぶ形で接続された複数のセグメント３１からなるよ
うにして構成すると、複数のセグメント３１はこれが連
結一体化して覆工３をなす形で地盤２による土圧を支持
することが出来る。従って、覆工３は、通常のシールド
トンネルの設計手法によって、該覆工が地盤２の土圧を
支持し得る形の巻厚さをなす形で、各セグメント３１を
設計し、これをシールド機の内部で該シールド機に後続
するよう、締結ボルト、止水部材等を介してトンネル周
方向に沿って並べて組み立てていく形で、効率的に構築
することが出来る。こうして設計構築された覆工３に
は、鋼管６等の内圧支持筒側に生じる内圧が、上述した
ように覆工３と内圧支持筒が絶縁領域を介して応力的に
絶縁された形で、作用しない。故に、通水空間９を雨水
が流入することによる衝撃水圧等に起因してトンネル断
面内に大きな内圧が生じた場合にも、当該内圧は覆工３
に作用しないので、該内圧によって覆工３に周方向に沿
った形での引張力が作用して、これによって隣接するセ
グメント間のボルト等の締結状態が当該引張力に抗しき
れずに破断する形で、覆工３が破壊する危険性はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル構造の一実施例であるト
ンネルを示す横断面図である。

【図２】図１に示すトンネルの断側面図である。

【図３】図１に示すトンネルにおける外圧支持状態を示
す図である。

【図４】図１に示すトンネルにおける内圧支持状態を示
す図である。

【図５】図１に示すトンネルにおける雨水の流通状態の
一例を示す断側面図である。

【符号の説明】

１……トンネル構造（トンネル） ２……地盤 ３……覆工 ３１……セグメント ６……内圧支持筒（鋼管） ６ｃ……外周（外周面） ６ｄ……底（底部） ７……形状保持部材（ＰＣワイヤ） ７１、７１……両端部（定着部） ９……通水空間 １０……絶縁領域（間隙） １２……インバートコンクリート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤による土圧を支持し得る形の覆工を有
   し、 前記覆工の内方に、その内側に通水空間が形成された金
   属製の内圧支持筒を、該覆工との間に環状をなす絶縁領
   域を形成する形で設け、 前記絶縁領域に、前記内圧支持筒の底側を支持する形の
   インバートコンクリートを、該内圧支持筒の該インバー
   トコンクリートに対する移動を許容し得る形で配設し、 前記絶縁領域に形状保持部材を、該形状保持部材の両端
   部を前記インバートコンクリート中に埋没固定して該内
   圧支持筒の外周に沿って架け渡す形で設けて構成した、
   トンネル構造。
2. 【請求項２】前記覆工はトンネル周方向に沿って並ぶ形
   で接続された複数のセグメントからなる請求項１記載の
   トンネル構造。