JPH0794796B2

JPH0794796B2 - 地下構造物用セグメント

Info

Publication number: JPH0794796B2
Application number: JP1277114A
Authority: JP
Inventors: 知海山田; 幸司多田; 徹谷口; 雅弘中川; 裕次舘川; 敬昭窪田
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH03140600A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は地下に掘削されるトンネル内を被覆する地下構
造物用セグメントに関するもので、さらに詳しくは四角
形断面にしてトンネル軸線方向に並列に掘削された複数
のトンネル内を覆工し、そのトンネルの軸線方向に直交
した横方向若しくは周方向に相互に連結して、地下構造
物を構築する場合に使用する地下構造物用セグメントに
関するものである。

（従来の技術）最近、市街地の地下に構築されるトンネル構造物はシー
ルド工法によって掘削されて構築されることが多い。

従来のシールド工法は円形断面のシールド掘進機により
地中に円形空洞を掘削すると共に、該シールド掘進機の
後部において鋼製又は鉄筋コンクリート製のセグメント
を前記円形空洞の内側に覆工して円形中空断面のトンネ
ル構造物を構築するものである。

ところが、このシールド工法により道路用トンネル又は
地下鉄道用トンネルを構築する場合、複線用の空間を確
保するために第11図の（Ａ）図に示すように単線用トン
ネルＴを適宜間隔をもって別個に構築したり、又は同図
の（Ｂ）図に示すように複線用断面を有する大口径のト
ンネルT₁を構築する必要があった。

しかし、前記（Ａ）図の工法においては複数のトンネル
Ｔが夫々別個に掘削して構築されるため、工費の増大と
工期の長期化を招くと共に、工期の長期化に伴って工事
敷地周辺の施設や構造物等に悪影響を及ぼす懸念があっ
た。

また、前記（Ｂ）図の工法においてはトンネル空間が大
きい割りには利用されない無駄な空間が多くなると共に
掘削土量が著しく増大するため工費が嵩むという問題が
あった。

そこで、最近では同図の（Ｃ）図に示すような単線用断
面のトンネルT₂を２本相互に接触させて掘削する、いわ
ゆる断面まゆ形のシールド工法が提案されて実用化され
つつある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記（Ｃ）の工法においても断面がまゆ
形であるため、前記（Ｂ）図の複線用断面を有する大口
径のトンネルと比較した場合に掘削土量はかなり低減で
きるが、利用出来ない無駄な空間が残ると共に、覆工構
造物としてのセグメントの形状が複雑化して地下構造物
としての力学的な安定性に欠けるという問題があった。

そこで、本出願人らは道路用、地下鉄道用あるいは電力
通信施設用のトンネルとして、できるだけ無駄な空間を
なくし、かつ工費の低減及び工期の短縮を図ることので
きる四角形断面のシールド工法、例えば特願昭63−2181
94号公報、実願平１−69803号公報、実願平１−69805号
公報等に記載の工法を開発した。

この工法は従来の四角形断面のトンネルが、カッタ駆動
部に未切削部分が残されるため、切羽開放型の手掘り方
式でしか施工されていなかったものを、密閉型機械式の
シールド工法によっても施工可能としたものであり、そ
の技術的手段は一対のドラムカッタとそれらの間に小径
のリングカッタを２個配設し、動力源からの動力をかさ
歯車とひら歯車との組み合わせによりドラムカッタへ伝
達し、更にドラムカッタのギアケースを介してリングカ
ッタへ伝達する構造としたことである。

このような技術的手段により、カッタ駆動部に未切削部
分が残るという従来技術の問題点が解決され、かつ左右
に伸縮自在にすることによりトンネルの掘削幅を任意に
変えることのできる四角形断面のトンネルを構築するこ
とが可能となり、単体としての地下構造物を構築するた
めの四角形断面シールド工法の完成に至った。

本発明は上記のような四角形断面のシールド工法の技術
をさらに発展させて、複線用あるいは複々線用のシール
ドトンネルの構築工法を提供すると共に、これらの地下
構造物をその進行方向において相互に連結した地下構造
物を構築するためのセグメントを提供することを目的と
する。

（課題を達成するための手段）以上のような課題を達成するための本発明の手段たる構
成は、シールド掘進機により地中に並列して形成された
複数のトンネル内を覆工するとともに該トンネルの軸線
方向と直交する方向に前記トンネルを連結して地下構造
物を構築する地下構造物用セグメントであって、該セグ
メントのそれぞれが略四角形断面の環状に組み立て形成
されるとともに、前記トンネルの連結方向に隣接するセ
グメントの対向面における隅角部に少なくとも２以上の
連結用貫通孔及び連結材係止用段部が設けられ、前記連
結用貫通孔には、地中の地下水や土砂等のセグメント内
への逆流を防止する逆流防止手段が設けられている地下
構造物用セグメントにしたことである。また、前記連結
用貫通孔が、湾曲状に形成されていること；前記地下構
造物用セグメントの断面四角形状が、略台形状であるこ
とに存する。

（作用）而して、上記のような構築工法によれば、四角形断面に
掘削されたトンネル内を被覆して先行地下空間体を構築
することができると共に、該地下構造物に隣接して新た
に掘削されたトンネル内を被覆して後行地下構造物を構
築し、これら先行及び後行地下構造物同士を緊結して力
学的に安定な併合地下構造物を短期間で経済的に構築す
ることができる。また、前記地下構造物を無端状に連続
して緊結することができ、このようにして構築された無
端状に連結された地下構造物の内部空間を多目的な用途
に利用することも可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は組立完了後の鉄筋コンクリート製の地下構造物
用セグメントの断面図、第２図は同斜視図、第３図は先
行地下空間体の側面にシールド掘進機が嵌合した状態の
断面図、第４図は同斜視図、第５図の（Ａ）及び（Ｂ）
は地下空間体が連結して形成された地下構造物の断面
図、第６図は先後行地下空間体の連結部の一部省略拡大
断面図、第７図は地下空間体を無端状に連結して構築し
た地下構造物の断面図である。

本発明の地下構造物用セグメントＡ（以下単にセグメン
トという。）は鉄筋コンクリート製の連結ユニット片ａ
が端縁に備えた連結材a₁を介して互に連結されて環状の
四角形に形成され、内部隅角部の全てにテーパー面a₂が
設けられ、一側面側の上下テーパー面a₂近傍の係止用段
部２から横方向、即ち外側面に貫通した連結用貫通孔１
が湾曲状に貫通されている。

連結用貫通孔１は連結材３が貫通されるものであり、該
連結材３が貫通される前は地下水や土砂等がセグメント
７内に逆流するのを防止するための逆流防止手段1aが設
けられている。

また、セグメントＡの貫通孔１が貫通された側の側壁に
はグラウト注入孔1bが貫通され、該グラウト注入孔1bに
も前記と同様な逆流防止手段1aが設けられている。

逆流防止手段1aは容易に押し出し可能な充填物1cが充填
されているか、或は取り外し可能なネジ栓等が両端に螺
合されている。

尚、上記セグメントＡは鉄筋コンクリート製に限らず、
鋼製又は鋼材とコンクリートとの合成構造とすることも
任意である。

次にこのセグメントＡを使用した地下構造物の構築工法
について説明する。

本発明はまず初めに進行方向視において四角形状のシー
ルド掘進機４、即ち第３図に示すものと同型で側面にガ
イドプレート及びスクリュウカッタ等のないシールド掘
進機で地中にシールドトンネルを掘削し、該シールドト
ンネル内を前記シールド掘進機４の後部において順次組
み立てたセグメントＡで被覆して先行地下空間体Ｂを構
築する。この際前記セグメントＡの連結用貫通孔１及び
グラウト注入口1b内には充填物1cが充填されているので
地中からの漏水が防止できる。

そして該先行地下空間体Ｂを構築した後、進行方向視に
おいて四角形状で且つ側面にガイドプレート５を備えた
シールド掘進機４を、該ガイドプレート５を介して先行
地下空間体Ｂの側面にスライド自在に嵌合すると共に、
該先行地下空間体Ｂに沿って掘進させることにより先行
地下空間体Ｂと隣接したシールドトンネルを掘削する
（第３図）。

この際前記ガイドプレート５の先端にはスクリュウカッ
タ5aが設けてあるため、該スクリュウカッタ5aが先行地
下空間体Ｂの上面部及び下面部の土砂及び硬化した裏込
材を切削し、この土砂及び裏込材はシールド掘進機４の
カッタ６方向へ移送されて圧力室Ｒに取り込まれ、そこ
から排泥管11により排出される。

次に、前記先行地下空間体Ｂと隣接した前記シールドト
ンネル内にセグメントＡを順次覆工して先行地下空間体
Ｂと密接した後行地下空間体Ｃを構築する。

この際後行地下空間体ＣはセグメントＡの連結用貫通孔
１と先行地下空間体ＢのセグメントＡの連結用貫通孔１
とを合致させて構築される。

そしてこれら合致された先行及び後行地下空間体Ｂ、Ｃ
の連結用貫通孔１に連結材３を挿入すると、該連結材３
により充填物1aが押し出されて両セグメントＡ、Ａ間に
渡って貫通してこれらを相互に連結する。

次に、テールボイド並びに蛇行修正により先行及び後行
地下空間体Ｂ、Ｃ間に生じた空隙部ｍにグラウト注入口
1bから充填材７を充填して地下構造物Ｄを構築する（第
５図の（Ａ）図）。このときグラウト注入口1b内に充填
されていた充填物1aは充填材７を充填する際に押し出さ
れる。

連結材３はPC鋼線やフックボルト等が用いられ、セグメ
ントＡに予め貫通された貫通孔１に先行地下空間体Ｂ又
は後行地下空間体Ｃの内側から貫入し、緊張ジャッキで
緊張することによりこれら先行及び後行地下空間体Ｂ、
Ｃにプレストレスを与えるものである（第６図参照）。

このように、連結材３は、湾曲した連結用貫通孔によっ
て、連結部分の中央部が両端部よりも高く若しくは低く
して設けられるので、第６図の紙面において横方向の分
力のみならず上下方向の分力も作用し、地中の土圧に対
して強固な抵抗力が得られるものであって、一直線状に
して連結材３を緊張させた場合よりも力学的に有利であ
る。

充填材７は無収縮性の急結モルタル等であり、先行地下
空間体Ｂと後行地下空間体Ｃとの接合部分の強度低下を
防止すると共に地下構造物Ｄ全体としての力学的安定性
を確保するものである。

尚、これらの地下空間体Ｂ、Ｃは横方向に限らず第５図
の（Ｂ）に示すように上下方向に連結することも任意で
あり、さらにこれらの地下空間体Ｂ、Ｃ…を無端状に連
結してその内側を掘削排土することにより、第７図に示
すような内部空間ｅが利用可能な地下構造物Ｅを構築す
ることができ、いずれの場合も前記と同様の方法により
連結するものである。

シールド掘進機４は正面視においてコ字状の機体4c前部
にカッタ６を備えた前後部シールド機4a、4bが側面開口
部で互いにスライド自在に連結して形成され、これら前
部及び後部シールド機4a、4bを左右に伸縮させる伸縮ジ
ャッキ９と反力ジャッキ10とによりなる拡幅ジャッキ８
を備え、前記前部シールド機4aの側面上下端にはガイド
プレート５が突設され、該ガイドプレート５の前部にス
クリュウカッタ5aが設けられている。

そのため掘削中に蛇行修正する場合、例えば第８図に示
すような後部シールド機4bを伸張させる場合は、前部シ
ールド機4a側の反力ジャッキ10を伸張して先行地下空間
体Ｂの側壁b₁に反力を作用させてシールド掘進機４を固
定する。

そして該シールド掘進機４を固定したままで伸縮ジャッ
キ９を伸張させると後部シールド機4bが左方向に伸張し
て蛇行修正が行われる。

またこれとは反対に前部シールド機4aを伸張させる場合
は前記と同様の操作により伸張させることができる。

そして伸張したシールド掘進機４を収縮する場合は収縮
する側、即ち後部シールド機4bの反力ジャッキ10を伸張
させてシールドトンネル内の側壁b₂に反力を作用させる
と共に、伸縮ジャッキ９を収縮することにより後部シー
ルド機4bが内側に収縮される。

依って、トンネルの掘削中に自在に蛇行修正をすること
ができる。

尚、前記シールド掘進機４の伸縮は前述のように横方向
に限らず上下方向へ伸縮することも勿論可能である。

また第９図に示すようにセグメントＡ′を台形状に形成
することにより、第10図の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示
すような地下空間を活用するための地下構造物Ｆを構築
することができる。

これにより個々の地下空間体Ｂ、Ｃ、…を個別の目的、
例えば、道路トンネル、地下鉄道トンネル、上下水道用
トンネル等に利用可能にすると共に、地下構造物Ｆの内
側を掘削してその内部空間ｆを公共地下空間として有利
に活用することも可能になる。

尚、前記のような地下構造物Ｆを構築する場合は第９図
に示すように全体として台形状に形成されたカッタ６′
を備えたシールド掘進機４′で構築する。

（発明の効果）本発明は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。

シールド掘進機により地中に形成されたトンネル内
を被覆して地下構造物を構築する地下構造物用セグメン
トを、環状でかつ断面四角形状に形成し、その隅角部に
横方向に貫通した連結用貫通孔及び係止用段部を少なく
とも２以上設けたことにより、単体としての地下構造物
同士を力学的に安定した状態で経済的かつ短期間に連結
することができると共に、単体としての地下構造物を無
端状に連続して構築することができるので、その空間を
多目的な用途に有効利用することが可能になる。

連結材貫通孔に逆流防止手段が設けられていること
により、単体としての地下構造物同士を連結するまでの
期間中、地下構造物内への地下水や土砂の逆流を防止す
ることができるので止水を完全にすることができる。

そして、連結用貫通孔を湾曲状にしたことで、連結材
は、連結部分の中央部が両端部よりも高く若しくは低く
して設けられて、横方向の分力のみならず上下方向の分
力も作用し、地中の土圧に対して強固な抵抗力が得ら
れ、一直線状にして連結材を緊張させた場合よりも力学
的に有利となると言う優れた効果を奏する。また、地下
構造物用セグメントの断面四角形状が、略台形状であれ
ば、第10図に示すような円形状や馬蹄形や楕円形状等の
種々の形状の大規模な地下構造物を構築することができ
てバリエーションに富むものとなると言う優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立完了後の地下構造物用セグメントの断面
図、第２図は同斜視図、第３図は先行地下空間体の側面
にシールド掘進機が嵌合した状態の断面図、第４図は同
斜視図、第５図の（Ａ）及び（Ｂ）は地下空間体が連結
して形成された地下構造物の断面図、第６図は先行及び
後行地下空間体の連結部の一部省略拡大断面図、第７図
は地下空間体を無端状に連結して構築した地下構造物の
断面図、第８図は先行地下空間体の間にシールド掘進機
が嵌合した状態の横断面図、第９図は正面視において断
面台形状のシールド掘進機が先行地下空間体に嵌合した
状態の拡大正面図、第10図の（Ａ）、、（Ｂ）、（Ｃ）
は地下空間体を連続的に接続して構築し地下構造物の断
面図、第11図の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来の地下構
造物の構築工法の断面図である。また図中、 A:地下構造物用セグメント 1:連結用貫通孔 2:係止用段部 4:シールド掘進機である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田敬昭茨城県北相馬郡藤代町藤代647―59―403 (56)参考文献実開昭55−136882（ＪＰ，Ｕ) 実公昭44−18371（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機により地中に並列して形成
された複数のトンネル内を覆工するとともに該トンネル
の軸線方向と直交する方向に前記トンネルを連結して地
下構造物を構築する地下構造物用セグメントであって、
該セグメントのそれぞれが略四角形断面の環状に組み立
て形成されるとともに、前記トンネルの連結方向に隣接
するセグメントの対向面における隅角部に少なくとも２
以上の連結用貫通孔及び連結材係止用段部が設けられ、
前記連結用貫通孔には、地中の地下水や土砂等のセグメ
ント内への逆流を防止する逆流防止手段が設けられてい
ることを特徴とする地下構造物用セグメント。
【請求項２】連結用貫通孔が、湾曲状に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の地下構造物用セグメ
ント。
【請求項３】地下構造物用セグメントの断面四角形状
が、略台形状であることを特徴とする請求項１または２
に記載の地下構造物用セグメント。