JPH0791190A - トンネル壁体の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トンネルの鉛直方向に加わる荷重に対しては
勿論、水平方向にかかる圧縮力に対しても対抗でき、し
かも施工が容易なトンネル壁体の補強構造を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 円弧版状のセグメント２、２‥を周方向に
突き合わせ状態に接合してなるトンネル壁体１に対し
て、トンネル壁体１の水平方向に対向するセグメント２
ａ、２ａ間に形鋼からなる連結部材３が架設され、セグ
メント２ａと連結部材３との連結構造は、セグメント２
ａには対向する側のセグメント２ａに向く鉛直面５とこ
の鉛直面５に連続して水平方向に延在する水平面６とが
形成され、連結部材３の端部３ｂはその端面３ｃが鉛直
面５に当接されると共に上面３ａが水平面６に当接さ
れ、かつ水平面６が形成された壁部２ｂ側に鉛直方向に
向けて螺着するボルト８、８‥によって前記セグメント
２ａに固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円弧版状のセグメント
を周方向に複数接合することにより形成されるトンネル
壁体の補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のトンネル工法としては、シールド
マシンによって地盤を掘削しながら、その後方におい
て、円弧版状のセグメント（一般に鉄筋コンクリート
製）を順次接合することにより円筒状のトンネル壁体を
構築していく、いわゆるシールド工法が一般的に採用さ
れている。また、近年における多大な交通量に適応し得
るトンネル、あるいは、鉄道と車道とを複合させ得るト
ンネルとして、その内径寸法がきわめて大きなトンネル
を構築する必要が生じてきている。

【０００３】従来、このような要望に応えられるものと
して、断面形状を楕円状とする計画がなされている。特
に、横長の楕円状断面となるように形成することによ
り、水平方向にスペースを確保する構造のものが考えら
れている。

【０００４】ところで、トンネルの断面形状が横長の楕
円状に形成される場合には、上下方向、すなわち、楕円
の短径方向に加わる荷重に対する強度が比較的に低くな
り易い。このため、トンネルの上部および下部に、それ
ぞれ左右に間隔を開けて配置されているセグメントを連
結する水平なタイロッドを一定の張力で引き寄せた状態
として、トンネルの上下方向に沿う強度を補強すること
が考えられている。

【０００５】この場合、タイロッドは、張力を主として
伝達し得る棒鋼よりなる部材であって、その両端がそれ
ぞれセグメントに予め設けられた取付金具から水平方向
に突出する固定ボルトの先端に対して、同軸に位置合わ
される。そして、タイロッドの両端に設けられた連結部
材であるカプラを固定ボルトに螺合させ、タイロッドロ
ッドと固定ボルトとが近接するように締め付けられるこ
とにより、一定の張力を付与された状態で設置されるこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た補強構造にあっては、断面二次モーメントの小さい棒
鋼よりなるタイロッドを連結部材として使用しているた
めに、該タイロッド自体がその自重により撓んでしまう
ことがある。この場合、左右のセグメントを直接連結す
る長尺のタイロッドを使用すると、その撓み量が大き
く、固定ボルトに過大な曲げモーメントが作用する。ま
た、従来のタイロッドでは、自重による撓みが発生する
結果、該タイロッドを前記固定ボルトに対して同軸に位
置合わせすることが困難となって、前記カプラの締め付
け作業を行う作業者に過大な負担となったり、また、撓
みが発生する結果、前記固定ボルトに過大な曲げモーメ
ントが作用し、前記固定ボルトが疲労破壊する原因にな
るという欠点があった。さらに、前述したトンネルの鉛
直方向に荷重がかかる場合に加えて、以下のように、水
平方向に圧縮力が働く場合がある。すなわち、トンネル
壁体の外壁面と該外壁面と接する地盤との間には通常僅
かな空隙があり、これを埋めるために、モルタル等の裏
込材を該外壁面の周囲に充填したり、また、地盤が軟弱
である場合に、それを硬化させ地盤を安定状態にするた
めに、該地盤に薬液を注入する場合である。このような
場合には、トンネル外壁面周囲の充填材、注入材の影響
によって、トンネルの左右から水平方向の圧縮力が働く
ことがあり、この際、従来の棒鋼よりなるタイロッドで
は圧縮力に対しても対抗する力が弱く、撓みが生じてし
まうことがあり、補強構造としては不充分であった。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、トンネルの鉛直方向に加わる荷重に対しては勿
論、水平方向にかかる圧縮力に対しても対抗でき、しか
も施工が容易なトンネル壁体の補強構造を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明におけるトンネル壁体の補強構造は、円弧
版状のセグメントを周方向に突き合わせ状態に接合して
なるトンネル壁体に対して、該トンネル壁体の水平方向
に対向するセグメント間に形鋼からなる連結部材が架設
され、前記セグメントと前記連結部材との連結構造は、
前記セグメントには対向する側のセグメントに向く鉛直
面とこの鉛直面に連続して水平方向に延在する水平面と
が形成され、前記連結部材の端部はその端面が前記鉛直
面に当接されると共に上面又は下面が前記水平面に当接
され、かつ前記水平面が形成された壁部側に鉛直方向に
向けて螺着するボルトによって前記セグメントに固定さ
れていることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の構成によれば、連結部材は、形鋼によ
り構成されているため、曲げモーメントに対する剛性が
向上され、連結部材自体がその自重によって撓むことが
回避される。その結果、セグメントへの取付時における
位置合わせ作業が容易なものとなり、また、セグメント
との連結部分に発生する応力を低減することが可能にな
る。また、連結部材の端部はその端面がセグメントに形
成された鉛直面に当接されているため、トンネルの水平
方向に圧縮力がかかった場合に連結部材が逃げることな
く、セグメントにかかる圧縮力を直接受ける。しかも、
連結部材の上面又は下面が、セグメントの水平面に当接
され、かつ前記水平面が形成された壁部側に鉛直方向に
向けて螺着するボルトによってセグメントに固定されて
いるため、セグメントに対する定着強度が強く、セグメ
ントに対して鉛直方向から加わる荷重を有効に受けとめ
る。その結果、トンネルに対して鉛直方向又は水平方向
のいずれの力が加わった場合にも、形鋼よりなる連結部
材で、これらの力を有効に受けとめることができるた
め、トンネルの変形が阻止される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。図１ないし図４は、本発明による補
強構造を備えたトンネル壁体を示しており、これらの図
において、符号１は、トンネル壁体である。このトンネ
ル壁体１は、円弧版状のセグメント２、２‥を周方向に
突き合わせ状態に接合してなるものである。

【００１１】セグメント２、２‥は、内部に鉄筋（図示
略）を配してなるプレキャストコンクリート製であり、
円弧版状の形状を有している。トンネル壁体１を構成す
る複数のセグメント２、２‥のうち、トンネル壁体１の
上部に位置し、水平方向に対向するセグメント２ａ、２
ａの間には、連結部材３が架設されている。

【００１２】連結部材３は、断面コ字形の形鋼よりなる
部材であって、連結される左右のセグメント２ａ、２ａ
間に略合致した長さ寸法を有するもので、その端部３ｂ
の上板部３ａには複数の取付孔４、４‥が形成されてい
る。

【００１３】セグメント２ａには、対向する側のセグメ
ント２ａに向く鉛直面５と、この鉛直面５に連続して水
平方向に延在し、下方に向く水平面６とが形成されてい
る。また、セグメント２ａの水平面６が形成された壁部
２ｂには、鉛直方向に雌ネジ部材７、７‥が埋設されて
いる。

【００１４】連結部材３は、その端部３ｂの端面３ｃが
鉛直面５に当接されると共に端部３ｂ側上板部３ａが水
平面６に当接され、かつ取付孔４、４‥を通してボルト
８、８‥を雌ネジ部材７、７‥に螺着することによって
セグメント２ａに固定されている。なお、トンネル壁体
１の下部において水平方向に互いに対向するセグメント
２ｃ、２ｃ間にも連結部材３が架設されており、連結部
材３、セグメント２ｃの各々の構造および取付構造は、
前述したトンネル壁体１の上部の構造と上下対称であ
る。

【００１５】次に、このトンネル壁体１の施工方法につ
いて説明する。まず、地盤Ｇをシールドマシンにより掘
削して、水平方向に長い楕円状の掘削抗を形成する。そ
して、掘削抗がある程度の区間形成された後、その内面
に、内面に沿ってセグメント２、２‥を周方向に突き合
わせ状態に接合して、トンネル壁体１を構築する。

【００１６】次いで、連結部材３を、連結部材３が連結
される左右のセグメント２ａ、２ａに形成された鉛直面
５、５の間に、連結部材３の端部３ｂ、３ｂの端面３
ｃ、３ｃが鉛直面５、５に当接し、かつ連結部材３の端
部３ｂ、３ｂ側上板部３ａ、３ａが水平面６、６に当接
するように架け渡す。最後に、連結部材３の端部３ｂ、
３ｂ側上板部３ａ、３ａに設けられた複数の取付孔４、
４‥を通して、ボルト８、８‥を水平面６、６に設けら
れた雌ネジ部材７、７‥に螺着する。これにより、連結
部材３がセグメント２ａ、２ａに連結され、トンネル壁
体の補強構造Ａが施工される。

【００１７】前記のように施工されたトンネル壁体１の
補強構造Ａにおいては、連結部材３は、断面コ字形鋼に
より構成されているため、曲げモーメントに対する剛性
が向上され、連結部材３自体がその自重によって撓むこ
とが回避される。その結果、セグメント２ａ、２ａへの
取付時における位置合わせ作業が容易なものとなり、ま
た、セグメント２ａ、２ａの水平面６、６に設けられた
雌ネジ部材７、７‥に螺着されたボルト８、８‥に過大
な応力が働くことがなく、ボルト８、８‥が疲労破壊さ
れることもない。従って、トンネル壁体１の充分な補強
を図ることができる。また、トンネル壁体１の施工作業
を容易にすることができ、作業者の負担を低減させるこ
とができる。

【００１８】また、連結部材３の端部３ｂ、３ｂの端面
３ｃ、３ｃがセグメント２ａ、２ａに形成された鉛直面
５、５に当接されているため、トンネル壁体１の外方か
ら水平方向に圧縮力がかかった場合に連結部材３が逃げ
ることなく、セグメント２ａ、２ａにかかる圧縮力を直
接受ける。従って、トンネル壁体１に対して水平方向か
ら働く圧縮力を高剛性の連結部材３が有効に受けとめる
ので、トンネル壁体１が変形されることを阻止すること
ができる。

【００１９】しかも、連結部材３の端部３ｂ、３ｂ側上
板部３ａ、３ａが、セグメント２ａ、２ａの水平面６、
６に当接され、かつ水平面６、６が形成された壁部側２
ｂ、２ｂに鉛直方向に向けて螺着する雌ネジ部材７、７
‥によってセグメント２ａ、２ａに固定されているた
め、連結部材３のセグメント２ａ、２ａに対する定着強
度が強く、補強構造として極めて堅固である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトンネル
壁体の補強構造によれば、以下の効果を奏することがで
きる。 （ａ）連結部材を形鋼で構成することによりその剛性を
増大させ、連結部材の自重による撓みを回避して、トン
ネル壁体に加わる鉛直方向の荷重に充分に対抗できる。 （ｂ）連結部材の自重による撓みを回避することで、ト
ンネル壁体の施工作業を容易にすることができ、作業者
の負担を軽減することができる。また、セグメントとの
連結を行うボルトに過大な負荷が加わることがなく、そ
の破壊を防止することができる。 （ｃ）連結部材の端部端面が、セグメントの鉛直面に当
接されているため、トンネル壁体に対して水平方向から
働く圧縮力を直接受けることができ、トンネル壁体の変
形を有効に阻止することができる。 （ｄ）連結部材は、その端部側上面または下面がセグメ
ントの水平面に当接され、かつ水平面が形成された壁部
側に鉛直方向に向けて螺着するボルトによってセグメン
トに固定されているため、連結部材とセグメントの定着
強度が高く、補強構造として極めて堅固である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル壁体の補強構造の一実施例を
示す要部拡大正面図である。

【図２】図１のＸ線矢視図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線視側断面図である。

【図４】本発明のトンネル壁体の補強構造の一実施例を
示す正面図である。

【符号の説明】

１トンネル壁体 ２セグメント ２ａセグメント ２ｂセグメントの水平面が形成された壁部 ２ｃセグメント ３連結部材 ３ａ連結部材の上板部 ３ｂ連結部材の端部 ３ｃ連結部材の端面 ４取付孔 ５鉛直面 ６水平面 ７雌ネジ部材 ８ボルト

フロントページの続き (72)発明者 小林 一博 東京都中央区八重洲２丁目６番21号 石川 島建材工業株式会社内 (72)発明者 山本 稔 東京都町田市玉川学園１−15−２ (72)発明者 富沢 勉 東京都中央区新川一丁目24番４号 大豊建 設株式会社内 (72)発明者 井上 正己 東京都中央区新川一丁目24番４号 大豊建 設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧版状のセグメントを周方向に突き合
   わせ状態に接合してなるトンネル壁体に対して、該トン
   ネル壁体の水平方向に対向するセグメント間に形鋼から
   なる連結部材が架設され、前記セグメントと前記連結部
   材との連結構造は、前記セグメントには対向する側のセ
   グメントに向く鉛直面とこの鉛直面に連続して水平方向
   に延在する水平面とが形成され、前記連結部材の端部は
   その端面が前記鉛直面に当接されると共に上面又は下面
   が前記水平面に当接され、かつ前記水平面が形成された
   壁部側に鉛直方向に向けて螺着するボルトによって前記
   セグメントに固定されていることを特徴とするトンネル
   壁体の補強構造。