JPH07139295A - アーチ状トンネルの組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工期が短くなってコストアップしないアーチ
状トンネルの組立方法を提供する。 【構成】 アーチ状にセグメント３を並べて１つのアー
チ４を組んだ後、その外周面に張ったワイヤ１１を緊張
することによりセグメント３どうしの仮固定を行ない、
以下この作業をトンネル長さにわたって繰り返した後、
セグメント３と地山Ｇとの間に裏込め材Ｍを充填する。
充填材Ｍの圧力によりアーチ４に発生する軸力を増大さ
せて最終的な頂部Ｔ１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のセグメントを並
べてアーチ状トンネルを構築するにあたってそれらセグ
メントをアーチ状に組み立てる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】山岳トンネル等を構築する場合に採用さ
れるトンネル工法として、掘削したトンネル内空から多
数のロックボルトを地山（岩盤）に打ち込んで地山を補
強し、その地山の内面に覆工コンクリートを打設するい
わゆるＮＡＴＭ工法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このＮＡＴＭ工法によ
れば、覆工コンクリートの厚さを抑えることができ、コ
ストも他の従来法に比べて大幅に高くなることはない等
の利点を有しているが、型枠設置のための支保工等の大
掛かりな設備が必要であるとともに、実際には現場に応
じた設計変更が多くなる等に起因して当初の試算よりも
コストがかかり、かつ工期も長期化する傾向にあった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、工期の短期化およびコストアップの抑制が図ら
れるアーチ状トンネルの組立方法を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、トンネルの左右の側
部を構成する側壁の間に複数の円弧版状セグメントをア
ーチ状に並べ、次に、ワイヤ等の緊張材を各セグメント
の外周面側に設けたガイドに係合させることによりセグ
メントの並び方向に沿って延在させ、かつ緊張すること
により各セグメントを連結状態とし、この後、各セグメ
ントの外周面と地山との間にモルタル等の裏込め材を充
填することを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明によれば、アーチ状にセグメントを並べ
た後、緊張材を緊張することによりセグメントどうしが
連結して仮固定され、この後の裏込め材の充填による圧
力により、アーチに発生する軸力が増大して最終的なト
ンネル壁となる。打設コンクリートによらず、あらかじ
め製造されているセグメントを用いるので、打設コンク
リートの場合と比較すると大幅な工期の短期化が図られ
る。また、打設コンクリートの場合のように型枠設置の
ための支保工等の大掛かりな設備を必要とせずセグメン
トの据え付け設備がきわめて簡単なもので済むことに加
え、セグメントを用いることにより現場に応じた設計変
更が少なくて済み、このため、コストアップの抑制が図
られる。

【０００７】

【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。図１は本実施例方法を適用することにより構築
されたトンネルＴの正面図、図２はその一部平面図を示
しており、これら図において符号Ｇは岩盤状の地山、１
はトンネルＴの左右の側部を構成する打設コンクリート
による側壁、２はやはり打設コンクリートによる底版、
３は側壁１の間にわたってアーチ状に複数並べられるこ
とによりトンネルＴの頂部（トンネル壁体）Ｔ１を構成
する円弧版状のセグメントである。頂部Ｔ１は、複数の
セグメント３がアーチ状に組み立てられて１つのアーチ
４が構成され、かつこのアーチ４が順次トンネルＴの長
さ方向に連結されることにより構築される。

【０００８】セグメント３はたとえば鉄筋コンクリート
製で、基準タイプのセグメント３Ａ（図３、図４に示
す）と、周方向長さが基準タイプの半分で頂部Ｔ１の幅
方向両端に配される端部タイプ（図５、図６に示す）の
セグメント３Ｂの２種類ある。セグメント３の外周面３
ａ側には、強度が損失しない範囲内で長方形状の凹所５
が形成され（基準タイプには２つ、端部タイプには１
つ）、軽量化が図られている。

【０００９】セグメント３の周方向両端の接合端面（こ
の場合セグメントどうしの接合端面ということでセグメ
ント接合端面と以下称する）６には、幅方向に沿って延
びる断面半円弧状の連結用溝７が形成されている。セグ
メント接合端面６どうしが合わせられると、連結用溝７
は互いに向き合い１つの連結用孔７Ａが形成される。ま
た、この連結用溝７と平行な連結用孔８が、周方向の中
央に貫通形成されている。また、セグメント３の幅方向
両端の接合端面（この場合アーチ４どうしの接合端面と
いうことでアーチ接合端面と以下称する）９の、両端か
ら周方向長さのちょうど１／４にあたる位置には、位置
決め用のほぞ穴１０が形成されている。

【００１０】さらに、セグメント３の外周面３ａには、
後述するワイヤ（緊張材）１１を通すガイド１２が複数
設けられている。このガイド１２は図９に示すように、
上方へ開口するリング状のもので鉄筋等の鋼棒で作られ
ており、内空が周方向に向いた状態で、セグメント３の
外周面３ａの幅方向中央を通る周方向線上に埋め込まれ
ている。この場合のガイド３は、基準セグメント３Ａで
は両端および２つの凹所５の間、端部セグメント３Ｂで
は両端にそれぞれ埋め込まれている。

【００１１】前記左右の側壁１の肩部１ａには、図７、
図８に示すように、セグメント３のセグメント接合端面
６が当接してセグメント３を受ける支圧面１３が斜めに
形成され、この支圧面１３の外側には、逃げ溝１４が形
成されている。これらはいずれもトンネルＴの長さ方向
に延びており、各支圧面１３には、その長さ方向に沿っ
た位置決め溝１５が形成されている。この位置決め溝１
５の大きさは、セグメント３の前記連結用溝７と同じで
ある。また、左右の側壁１のうちの一方の側壁１の逃げ
溝１４にはリング１６が埋め込まれ、他方の側壁１のリ
ング１６に対応する位置には、筒状体の内周面にねじが
切られた雌ねじ部材であるインサート金具１７が、アー
チ状に組み立てられるセグメント３の接線方向に一致す
る状態で埋め込まれている。これらリング１６およびイ
ンサート金具１７は、各逃げ溝１４にセグメント３の幅
と同じ一定間隔をおいて並べられている。

【００１２】次いで、側壁１および底版２を打設コンク
リートで構築してから後の、上記セグメント３による頂
部Ｔ１の組立方法の手順を以下に述べていく。まず、側
壁１の支圧面１３の位置決め溝１５に、ゴム等の弾性を
有する材質でできた丸棒１８を嵌め込む。この丸棒１８
の長さは、セグメント３の幅よりも長く、複数のアーチ
４にわたる長さが好ましい。次に、基準セグメント３Ａ
のセグメント接合端面６を各側壁１の支圧面１３に合わ
せるとともに、連結用溝７を丸棒１８に嵌合させる。こ
れで頂部Ｔ１の両端がセグメント３により構成され、こ
の後これらの間に複数の基準セグメント３Ａを据え付け
て１つのアーチ４を構成する。この場合の頂部Ｔ１の長
さは、基準セグメント３Ａの４つ分に設定されている。
このようにアーチ４を構成する場合、セグメント３の幅
方向中央線が前記リング１６および前記インサート金具
１７に一致するようにする。

【００１３】続いて、アーチ４とされた各セグメント３
Ａの各ガイド１２に、一端にフック１９が、他端にボル
ト２０が取り付けられた前記ワイヤ１１をわたし、フッ
ク１９をリング１６に引っ掛け、ボルト２０をインサー
ト金具１７にねじ込む。この状態から、さらにボルト２
０をねじ込んでワイヤ１１を緊張させる。すると、アー
チ４の外周面に沿って湾曲するワイヤ１１は真っ直ぐに
なろうとすることにより、その緊張力が各セグメント３
Ａを下方に押す作用をなし、その結果、軸力が発生して
セグメント３Ａどうしの接合状態が強くなる。これによ
って、図２に示す第１のアーチ４ａが組み立てられ仮固
定（仮安定）がなされる。ワイヤ１１の設置およびボル
ト２０のねじ込み作業は、セグメント３Ａと地山Ｇの間
の裏込めスペース２１を利用する。なお、前記フック１
９およびボルト２０は、逃げ溝１４内に収まるようにな
っている。

【００１４】次いで、端部セグメント３Ｂを上記と同様
に側壁１の支圧面１３に合わせるとともに、アーチ接合
端面９を第１のアーチ４ａのアーチ接合端面９に合わせ
る。その際、互いに向き合うほぞ穴１０にゴム等の弾性
を有する材質でできたピン２２を嵌合させて位置決めす
る。この後、これらの間に３つの基準セグメント３Ａを
同様にピン２２で位置決めしながらアーチ接合端面９ど
うしを合わせて据え付け、さらに上記と同様にしてワイ
ヤ１１により仮固定して第２のアーチ４ｂを組み立て
る。第２のアーチ４ｂは両端に端部セグメント３Ｂが配
されているので、第１のアーチ４ａとセグメント接合端
面６が周方向長さに半分ずれた状態すなわち千鳥状に組
まれる。この状態で、第１のアーチ４ａの各セグメント
３ａの連結用溝７が向き合うことにより形成された連結
用孔７Ａと第２のアーチ４ｂの各セグメント３Ａ、３Ｂ
の連結用孔８、第１のアーチ４ａの各セグメント３Ａの
連結用孔８と第２のアーチ４ｂの各セグメント３Ａ、３
Ｂの連結用溝７が向き合うことにより形成された連結用
孔７Ａとがそれぞれ直線状に連通し、これら連通した孔
に前記丸棒１８と同様の丸棒２３を施工の手前側すなわ
ち第２のアーチ４ｂ側から挿入し、セグメント３間のず
れを防ぐ。

【００１５】上記作業を繰り返して第３、第４、第５…
のアーチ４ｃ、４ｄ、４ｅ…を千鳥状に組み立ててい
き、構築するトンネルＴの長さに至ったら、各セグメン
ト３の外周面３ａと地山Ｇとの間の裏込めスペース２１
にモルタル等の裏込め材Ｍを充填して最終的に頂部Ｔ１
とする。この裏込め材Ｍの圧力により各アーチ４には前
述の軸力が強く発生し周方向に並ぶセグメント３どうし
の接合強度が増大する。なお、各アーチ４の内面にコン
クリートを吹き付ける等による二次覆工は特にしない。

【００１６】上記のようにしてトンネルＴの頂部Ｔ１を
組み立てる本実施例によれば、打設コンクリートによら
ず、あらかじめ製造されているセグメント３を用いるの
で、打設コンクリートの場合と比較すると大幅な工期の
短期化が図られる。また、打設コンクリートの場合は型
枠を設置する必要が生じ、その型枠を設置するには型枠
を支える支保工等の大掛かりな設備を底版２に設けなけ
ればならないが、本実施例では、セグメント３を据え付
ける際にセグメント３を支える設備がきわめて簡単なも
ので済む。これに加え、セグメント３を用いることによ
り現場に応じた設計変更が少なくて済み、このため、当
初の試算よりもコストが大幅に増大することもない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアーチ状
トンネルの組立方法によれば、トンネルの左右の側部を
構成する側壁の間に複数の円弧版状セグメントをアーチ
状に並べ、次に、ワイヤ等の緊張材を各セグメントの外
周面側に設けたガイドに係合させることによりセグメン
トの並び方向に沿って延在させ、かつ緊張することによ
り各セグメントを連結状態とし、この後、各セグメント
の外周面と地山との間にモルタル等の裏込め材を充填す
ることを特徴とするもので、打設コンクリートによら
ず、あらかじめ製造されているセグメントを用いるの
で、打設コンクリートの場合と比較すると大幅な工期の
短期化が図られ、また、打設コンクリートの場合のよう
に型枠設置のための支保工等の大掛かりな設備を必要と
せずセグメントの据え付け設備がきわめて簡単なもので
済むことに加え、セグメントを用いることにより現場に
応じた設計変更が少なくて済み、このため、コストアッ
プの抑制が図られるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法によって構築されたトン
ネルの正面図である。

【図２】同一部平面図である。

【図３】基準セグメントの側面図である。

【図４】同平面図である。

【図５】端部セグメントの側面図である。

【図６】同平面図である。

【図７】ワイヤの一端部の係止状態を示す正面図であ
る。

【図８】ワイヤの他端部の係止状態を示す正面図であ
る。

【図９】ガイドの正面図である。

【符号の説明】

１ 側壁 ３ セグメント ３ａ セグメントの外周面 ４ アーチ １１ ワイヤ（緊張材） １２ ガイド Ｇ 地山 Ｍ 裏込め材 Ｔ トンネル Ｔ１ 頂部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧版状に成形されたセグメントをアー
   チ状に組み立ててトンネル壁体とするアーチ状トンネル
   の組立方法であって、 トンネルの左右の側部を構成する側壁の間に、複数の円
   弧版状セグメントをアーチ状に並べ、 次に、ワイヤ等の緊張材を、各セグメントの外周面側に
   設けたガイドに係合させることによりセグメントの並び
   方向に沿って延在させ、かつ緊張することにより各セグ
   メントを連結状態とし、 この後、前記各セグメントの外周面と地山との間にモル
   タル等の裏込め材を充填することを特徴とするアーチ状
   トンネルの組立方法。