JPH0860989A - トンネル構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物中への部材埋設配置の難問を解消する
と共に、埋設部材の摩擦損失を少なくし、定着のために
突起箇所を設けることなく、小さい作業空間で容易に施
工できる。 【構成】 周方向に圧縮された部材２，４１を埋設した
コンクリートセグメント１でプレストレスを与えられた
トンネル構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートセグメン
ト（以下セグメントと略称する）でプレストレスを与え
られたトンネル構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物にプレストレスを与える方
法には引張鋼材を緊張して行われる事が常識であり、希
ではあるが橋梁等で、補助的に一部、圧縮鋼材を圧縮し
て部材に定着し構造物に引張応力を生じさせる事があっ
た。然しセグメント等を使用してトンネル構造物にプレ
ストレスを与える場合は、該構造物中の円周方向に予め
連続又は連結して埋設配置した引張鋼材を緊張して鋼材
端部を構造物に定着することによりその反力から得られ
るものが大部分であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術にあって、
ＰＣ鋼材を円周方向に配置して緊張、定着するために
は、先ずＰＣ鋼材の構造物中への埋設配置の処理方法、
そして円周方向の角変化によって生じるＰＣ鋼材の摩擦
損失等による有効プレストレスの減少、更に作業のため
の大きな空間と切り欠開口部と定着のための突起部分を
必要とし、実際問題としてその実現は、はなはだ困難で
あり殊にセグメントを使用するトンネル構造物ではプレ
ストレス構造による構築の実施例は非常に少ない状態で
あった。

【０００４】本発明は、それら鋼材配置の難問を解消す
ると共に、鋼材の摩擦損失をも少なくし、更には緊張作
業に要する様な大きな作業空間を必要とせず、また定着
のための突起箇所の必要もなく容易に施工できるトンネ
ル構造物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】即ち、本発明に係るトン
ネル構造物は、周方向に圧縮された部材を埋設したコン
クリートセグメントでプレストレスを与えられた構成を
特徴とする。このように本発明に係る構造物が円環状で
あることに加えて、円周方向の各セグメント間の接合継
手や、トンネル軸方向の各リング間の接合継手等はボル
ト締めで既に従来から組み立てられており、この種構造
系がほぼ完成していることに着目して、従来のＰＣ鋼材
を緊張定着する方法ではなく、全く逆の発想により本発
明が実現されたのである。例えば、竹や金属で作った
輪、即ち箍（タガ）の内側に板を並べ、最後にクサビ状
の板を圧入して桶や樽を作るように、既に組み立てたセ
グメントリングのリング継手ボルトの一連を箍に見立て
て、クサビ状の板の代わりにセグメント中に埋設した圧
縮鋼材を押圧して縮め、付属の定着板と支圧板に固着す
れば、双方に反発力が作用して軸力が円周方向に発生し
てトンネル全体にプレストレスが得られる。又、従来工
法のように連続又は連結してＰＣ鋼材を使用することも
なく、各セグメント単位で圧縮される部材を使用するの
でセグメント製作時又は組立時の埋設配置が容易にでき
る。

【０００６】

【作用】従って本発明に係るトンネルは構造物、角変化
による従来のＰＣ鋼材摩擦損失もなく、圧縮される部材
の配置が比較的容易であり部材を連結する必要もなくセ
グメントによるプレストレス構造のトンネルを構築する
ことが出来る。更に場所打ちコンクリート、又は鋼材の
セグメントによる円環構造物にも適合できる。

【０００７】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は、本発明を実施したセグメントによるトンネルの
全体断面図を表し、セグメント１、圧縮鋼材２、圧縮側
定着板３、ナット４、固定側支圧板６、圧縮側開口部
７、固定側開口部８、シース１１、リング継手開口部１
７の配置状況を示めしている。

【０００８】図２に示される実施例では、本発明を実施
したセグメントをリング状に組立接合時の全体断面図を
表し、セグメント１、開口部７，８、セグメント継手用
ボルト１３、継手用ナット１５、ボルト待避孔９、リン
グ継手用開口部１７の配置状況を示している。

【０００９】図３に示される実施例では、本発明を実施
したトンネルの内周側より見た平面展開図を表し、セグ
メント１、圧縮鋼材２、圧縮側定着板３、ナット４、固
定側支圧板６、圧縮側開口部７、固定側開口部８、ボル
ト待避孔９、シース１１、セグメント継手用ボルト１
３、リング継手用ボルト１４、リング継手用開口部１７
の配置状況を示している。

【００１０】図４から図７は、図１のＡ部の拡大図であ
り、図４は側断面図、図５は平断面図である。セグメン
ト１の製造時に、其のネジ切り先端部付近にナット４、
ワッシャー５を嵌合せた圧縮鋼材２をシース１１と共に
固定側開口部８の固定側支圧板６と圧縮側開口部７に設
置した圧縮側定着板３を貫通突出させて埋設しておく。
セグメント１の組立作業が完了後、ジャッキ１０を圧縮
側開口部７の後壁と圧縮側定着板３から突出した圧縮鋼
材２の間にジャッキ受け台１８で設定して、ピストンを
伸張し押圧する。

【００１１】図６は側断面図、図７は平断面図である。
圧縮鋼材２の押圧作業終了後ワッシャー５、及びナット
４で圧縮側定着板３と固定側支圧板６にそれぞれ固着し
てジャッキ１０を取り外す。その時圧縮鋼材２による反
発力がそれぞれ圧縮側定着板３及び固定側支圧板６に作
用してトンネル壁全体にプレストレスが与えられる。圧
縮側開口部７、固定側開口部８には後でセメントモルタ
ル等を充填する。又圧縮鋼材２とシース１１の間隙には
グラウト注入をする。

【００１２】図８は圧縮側定着板３の正面図とそのＣ−
Ｃ線断面図である。

【００１３】図９は固定側支圧板６の正面図とそのＤ−
Ｄ線断面図である。

【００１４】図１０は、本発明の別の実施例を示すセグ
メントによるトンネルの全体断面図を表し、セグメント
１、圧縮鋼材２、圧縮側定着板２３、ナット２４、固定
側支圧板２６、圧縮側開口部２７、固定側開口部２８、
ボルト待避孔２９、リング継手用開口部３３の配置状況
を示めしている。

【００１５】図１１はトンネルの内周側より見た平面展
開図を表し、セグメント１、圧縮鋼材２、圧縮側定着板
２３、ナット２４、固定側支圧板２６、圧縮側開口部２
７、固定側開口部２８、ボルト待避孔２９、リング継手
用開口部３３、リング継手用ボルト３０の配置状況を示
している。

【００１６】図１２から図１９は図１０のＢ部の拡大図
であり、図１２は側断面図、図１３は平断面図である。
セグメント１の組立作業時に圧縮鋼材２は固定側開口部
２８とボルト待避孔２９の間に一時仮移動しておく。

【００１７】図１４は側断面図、図１５は平断面図であ
る。組立作業においてセグメント１が所定の位置に納ま
った後、固定側開口部２８に待避してあった圧縮鋼材２
を圧縮側開口部２７の方へ移動しナット２４とワッシャ
ー２５を装着しながら、それぞれの先端が圧縮側定着板
２３、及び固定側支圧板２６を貫通して突出した状態に
設定して円周方向接合継手部分をこの圧縮鋼材２とナッ
ト２４、ワッシャー２５により仮締めする。

【００１８】図１６は側断面図、図１７は平断面図であ
る。セグメントの組立作業が完了後、開口部２７，２８
において図１４及び図１５に示す通りセグメント組立の
ために仮締めしたナット２４を一旦緩め、ジャッキ１０
を圧縮側開口部２７の後壁と圧縮側定着板２３から突出
した圧縮鋼材２の間にジャッキ受け台３４で設定して、
ピストンを伸張し押圧する。

【００１９】図１８は側断面図、図１９は平断面図であ
る。圧縮鋼材２の押圧作業終了後ワッシャー２５、及び
ナット２４で圧縮側定着板２３と固定側支圧板２６に固
着してジャッキ１０を取り外す。その時圧縮鋼材２によ
る反発力がそれぞれ圧縮側定着板２３及び固定側支圧板
２６に作用してトンネル壁全体にプレストレスが与えら
れる。圧縮側開口部２７、固定側開口部２８には後刻セ
メントモルタル等を充填する。

【００２０】図２０は圧縮側定着板の正面図とそのＥ−
Ｅ線断面図である。

【００２１】図２１は固定側支圧板２６の正面図とその
Ｆ−Ｆ線断面図である。

【００２２】図２２は、本発明の更に別の実施例である
セグメントによるトンネルの全体断面図を表し、セグメ
ント１、圧縮パイプ４１、引張鋼材４２、キャップ４
３、ナット４４、継手ボルト用開口部４５の配置状況を
示めしている。

【００２３】図２３及び図２４は、図２２におけるＣ部
の拡大図であり、図２３の実施例は、予め其の中空部に
挿入した引張鋼材４２を緊張して両端部に装着したキャ
ップ４３に反力をとりナット４４で締結して圧縮され
た、圧縮パイプ４１を継ぎ手ボルト用開口部４５の双方
に突出貫通してキャップ４３及びナット４４が露出する
ように設置してセグメント１を製造する。

【００２４】図２４の実施例は、現場に於けるセグメン
トリング組立完了後、圧縮パイプ４１に締結してあった
ナット４４を緩めて引張鋼材４２の緊張力を解放すれば
圧縮パイプ４１にも復元力が作用してコンクリートに伝
搬してトンネル壁全体にプレストレスが与えられる。継
手ボルト用開口部４５には後刻セメントモルタル等を充
填する。尚、コンクリートとの付着力を高めるために圧
縮パイプ４１の表面を凹凸状に加工する事が好ましい。
図２５はキャップ４３の正面図とそのＧ−Ｇ線断面図で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
ＰＣ鋼材を緊張する従来のトンネル構造物と異なり、逆
に圧縮する事によりプレストレスを与えるので、セグメ
ント製作時又は組立てながら圧縮部材の配置が可能にな
った。又、従来のＰＣ鋼材緊張の方法では円周方向全周
にＰＣ鋼材を配置しなければならなかったが本発明で
は、クサビの原理を応用して部分的に圧縮部材のみを使
用するので、緊張時ジャッキ等のつかみ代等のロスが無
くして圧縮部材の材量が第１の実施例では従来の８０％
以下、第２の実施例では半分以下に節約できる。又第２
の実施例では通常必要なセグメント継手用ボルトを圧縮
鋼材で兼用出来る。第３の実施例では現場で大型ジャッ
キによる押圧作業の必要が無く操作性が最も容易であ
る。更に本発明の構成によれば、定着装置全体を従来の
ＲＣセグメントのボルト継手用開口部と同等又は稍大き
い程度で収容できるので、欠損断面を小さく抑えたセグ
メントによる有効なプレストレストンネル構造が構築で
きる。また更に本発明の構成によれば、圧縮部材が開い
た傘の骨組みのように作用して、弾力的で剛性のあるト
ンネル構造物が構築できる。更にまた本発明の構成によ
れば、弾力的で剛性のあるトンネル構造体であるから外
力による圧力に耐え、従来のＲＣ構造よりも必要鉄筋量
が少なくて済み、肉厚寸法も薄くできるので、外径が小
さくなり掘削する土量が減り、経済性にも優れた構造と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトンネル構造物の横断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例で用いたセグメント組立用継手
ボルトの配置を示す横断面図である。

【図３】本発明に係るトンネル構造物の内周面から見た
平面展開図である。

【図４】本発明に係る圧縮部材をジャッキで押圧する状
態を示す横断面図である。

【図５】本発明に係る圧縮部材をジャッキで押圧する状
態を示す平面図である。

【図６】本発明に係る圧縮部材をナットで圧縮側定着板
と固定側支圧板に固着した状態を示す横断面図である。

【図７】本発明に係る圧縮部材をナットで圧縮側定着板
と固定側支圧板に固着した状態を示す平断面図である。

【図８】本発明の実施例で用いた圧縮側定着板の正面図
とそのＣ−Ｃ線断面図である。

【図９】本発明の実施例で用いた固定側支圧板の正面図
とそのＤ−Ｄ線断面図である。

【図１０】本発明の第２実施例であるトンネル構造物の
横断面図である。

【図１１】本発明の第２実施例であるトンネル構造物の
内周面から見た平面展開図である。

【図１２】本発明の第２実施例におけるセグメント組立
作業時の圧縮鋼材の収納状況を表す横断面図である。

【図１３】本発明の実施例におけるセグメント組立作業
時の圧縮鋼材の収納状況を表わす平断面図である。

【図１４】本発明の第２実施例であるセグメント組立作
業後、圧縮鋼材による円周方向継手部の仮締め状態を表
す横断面図である。

【図１５】本発明の第２実施例であるセグメント組立作
業後、圧縮鋼材による円周方向継手部の仮締め状態を平
断面図である。

【図１６】本発明の第２実施例である圧縮部材をジャッ
キで押圧する状態を示す横断面図である。

【図１７】本発明の第２実施例である圧縮部材をジャッ
キで押圧する状態を示す平断面図である。

【図１８】本発明の第２実施例である圧縮部材をナット
で圧縮側定着板と固定側支圧板に固着した状態を示す横
断面図である。

【図１９】本発明の第２実施例である圧縮部材をナット
で圧縮側定着板と固定側支圧板に固着した状態を示す平
断面図である。

【図２０】本発明の第２実施例で用いた圧縮側定着板を
示す正面図とそのＥ−Ｅ線断面図である。

【図２１】本発明の第２実施例で用いた固定側支圧板を
示す正面図とそのＦ−Ｆ線断面図である。

【図２２】本発明の第３実施例であるトンネル構造物の
横断面図である。

【図２３】本発明の第３実施例において、引張鋼材の緊
張定着により圧縮された圧縮パイプをセグメント中に埋
設した状況を示す横断面図である。

【図２４】本発明の第３実施例において、引張鋼材の緊
張を解放して圧縮パイプの復元力を利用してセグメント
にプレストレスを与える状況を示す横断面図である。

【図２５】本発明の第３実施例で用いたキャップの平面
図とそのＧ−Ｇ線断面図である。

【符号の説明】

１ コンクリートセグメント ２ 圧縮鋼材 ３ 圧縮側定着板 ４ ナット ５ ワッシャー ６ 固定側支圧板 ７ 圧縮側開口部 ８ 固定側開口部 ９ ボルト待避孔 １０ ジャッキ １１ シース １２ シースジョイント １３ セグメント継手用ボルト １４ リング継手用ボルト １５ 継手用ナット １６ 継手用ワッシャー １７ リング継手用開口部 １８ ジャッキ受け台 ２３ 圧縮側定着板 ２４ ナット ２５ ワッシャー ２６ 固定側支圧板 ２７ 圧縮側開口部 ２８ 固定側開口部 ２９ ボルト待避孔 ３０ リング継手用ボルト ３１ 継手用ナット ３２ 継手用ワッシャー ３３ リング継手用開口部 ３４ ジャッキ受け台 ４１ 圧縮パイプ ４２ 引張鋼材 ４３ キャップ ４４ ナット ４５ 継手ボルト用開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に圧縮された部材（２，４１）を
   埋設したコンクリートセグメント（１）でプレストレス
   を与えられたことを特徴とするトンネル構造物。
2. 【請求項２】 周方向に離れた少なくとも一対の開口部
   （７，８，２７，２８，４５）を有すると共に該両開口
   部を貫通する孔を有するコンクリートセグメント（１）
   と、前記孔に挿入され長手方向に圧縮固定される部材
   （２，４１）とを備え、前記コンクリートセグメントで
   プレストレスを与えられたことを特徴とするトンネル構
   造物。