JPH09303100A - 既設トンネルの崩壊防止用予備柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設トンネルの中柱が崩壊してもトンネルそ
のものの崩壊を防止する。 【解決手段】 既設トンネルは、下床盤１１上に対向し
た２枚の側壁１２を立設し、中央にトンネル方向に複数
の中柱１３を立設し、側壁１２と中柱１３とに上床盤１
４を載置して成る。予備柱１６は、隣接した中柱１３間
に立設され、その上端は上床盤１４の桁１５から離間し
ている。こうして、予備柱１６と上床盤１４との縁を切
ることによって、地震時に強大な水平力が上床盤１４に
作用した場合に、この上床盤１４に作用する水平力は予
備柱１６には伝達されず予備柱１６は剪断破壊されな
い。したがって、中柱１３が剪断破壊された際に落下し
た上床盤１４は予備柱１６によって支持され、崩壊した
中柱１３を除去するだけでトンネルは使用可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、既設トンネルに
おける中柱が崩壊してもトンネル全体の崩壊を防止する
既設トンネルの崩壊防止用予備柱に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば地下鉄用の開削トンネルと
して図６に示すようなものがある。このトンネルは次の
ように形成されている。すなわち、下床盤１上に、トン
ネルの軸方向に延在して互いに対向している２枚の側壁
２,２を立設する。そして、２枚の側壁２,２の間に、ト
ンネルの軸方向に複数の中柱３,３,…を所定の間隔で立
設し、２枚の側壁２,２と複数本の中柱３,３,…との上
に上床盤４を載置して固定し、下床盤１と両側壁２,２
とで形成された空間を上床盤４で蓋する。

【０００３】上記構成の開削トンネルは、常時荷重に対
して設計されるのが一般である。この場合、側壁２は上
載荷重と側面土圧による軸方向圧縮力,曲げ応力,剪断力
等を考慮して設計される一方、中柱３は上載荷重による
軸方向圧縮力のみを考慮して設計される。したがって、
側壁２は、中柱３に比べて主筋の鉄筋比が大きく、曲げ
変形に対する靭性が高い。さらに、上記側壁２および中
柱３に関して曲げ耐力と剪断耐力の大きさを比べると、
一般に中柱３は曲げ耐力に比べて剪断耐力の方が小さ
く、逆に、側壁２は曲げ耐力に比べて剪断耐力の方が大
きい場合が多い。このような中柱３は、剪断破壊先行型
の極めて脆性的な破壊性状を示す特性を有する。また、
側壁２は、曲げ破壊先行型で靭性が高く、曲げ降伏が発
生した後も部破壊に至るまでには、かなりの変形性能
(ねばり強さ)が期待できる等の特性を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の開削トンネルにおいては以下のような問題がある。
すなわち、上記構造の開削トンネルは、上述の様な特性
を有する中柱３,３…および側壁２,２が上床盤４と下床
盤１とに上下端を剛接合されているので、地震時に大き
な水平力を受けると、中柱３および側壁２に撓みを生じ
て脆性の高い中柱３は小さな撓みで剪断破壊を起こすこ
とになる。一方、靭性が高い側壁２は、少々の撓みでは
曲げ破壊を起こすことはなく、更に力が加わって撓みが
大きくなって曲げ降伏した後も、部材の破壊に至るまで
にはかなりの撓みに耐え得る。さらに、外側が地盤で拘
束されている側壁２は、周囲をまったく拘束されていな
い中柱３に比べて、主筋のかぶりコンクリートが剥離し
にくい分壊れにくい。したがって、地震時に大きな水平
力が作用した場合には、側壁２は耐力的に余裕があるに
も拘らず、中柱３が剪断破壊してしまって上床盤４を支
持できなくなるのである。ひどい場合には上床盤４が崩
壊落下して、トンネルの使用が不可能になってしまう。

【０００５】そこで、この発明の目的は、既設トンネル
における中柱が崩壊してもトンネルそのものの崩壊を防
止できる既設トンネルの崩壊防止用予備柱を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、下床盤と,この下床盤上に
固定されると共に互いに対向してトンネルの軸方向に延
在して立設された２枚の側壁と,上記下床盤上における
両側壁間に固定されると共にトンネルの軸方向に配列し
て立設された複数の中柱と,上記両側壁と中柱との上に
載置されて固定された上床盤で形成された既設トンネル
の崩壊防止用予備柱であって、隣接する中柱の間に、下
端を上記下床盤に固定されると共に、上端を上記上床盤
から所定距離だけ離間して立設されていることを特徴と
している。

【０００７】上記構成によれば、地震時に既設トンネル
の上床盤に水平力が作用した場合には、この上床盤に作
用した水平方向への力は上記上床盤と離間している崩壊
防止用予備柱には伝達されない。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の既設トンネルの崩壊防止用予備柱において、
上端に滑り部材が固定されており、この滑り部材を介し
て水平方向に摺動自在に上記上床盤を支承することを特
徴としている。

【０００９】上記構成によれば、崩壊防止用予備柱と上
床盤との間には滑り部材が介設されているために、地震
時に既設トンネルの上床盤に水平力が作用して上記上床
盤が水平方向に揺れる際に、上記上床盤に作用する水平
力が上記上床盤と崩壊防止用予備柱の上端との接触面を
介して崩壊防止用予備柱に伝達されることはない。

【００１０】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の既設トンネルの崩壊防止用予備柱において、
上記１本の中柱が負担する上載荷重以上の上載荷重を支
持できる耐力を有することを特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、地震時に、既設トンネ
ルの中柱が剪断破壊されて上床盤が落下した場合には、
この落下した上床盤が崩壊防止用予備柱によって容易に
支持される。こうして、トンネル全体の倒壊が防止され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞図１は本実施の形態の既設トンネル
の崩壊防止用予備柱が設置されたトンネルの縦断面図で
ある。また、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図(ト
ンネルの横断面図)である。

【００１３】この既設トンネルは地下鉄の駅に相当する
トンネルであり、図６に示す開削トンネルと同様に、下
床盤１１上にトンネルの軸方向に延在して互いに対向し
た２枚の側壁１２,１２を立設し、この２枚の側壁１２,
１２の間にトンネルの軸方向に複数の中柱１３,１３,…
を所定の間隔で立設し、側壁１２,１２と中柱１３,１
３,…との上に上床盤１４を載置して固定し、下床盤１
１と両側壁１２,１２とで形成された空間を上床盤１４
で蓋したものである。尚、上記中柱１３は、上端が上床
盤１４を支持する桁１５に固定される一方、下端は下床
盤１１に固定されている。

【００１４】本実施の形態においては、さらに、トンネ
ルの軸方向に配列された複数の中柱１３,１３,…間に、
予備柱１６,１６,…を立設している。この予備柱１６の
下端は下床盤１１に固定されており、上端は桁１５から
離間(例えば０.２５cm程度)している。そして、中柱１
３に掛かる上載荷重以上の上載荷重に対する耐力を有し
ている。尚、１７は駅のプラットホームであり、１８は
地下鉄の軌道である。

【００１５】このように、上記予備柱１６と上床盤１４
との縁を切ることによって、地震時に強大な水平力が上
床盤１４に作用した場合に、この上床盤１４に作用する
水平力は予備柱１６には影響を及ぼさないのである。し
たがって、中柱１３はトンネルに作用する水平力によっ
て撓んでも、予備柱１６は撓むことなく下床盤１１に対
して立っていることができるのである。

【００１６】そして、上記中柱１３が剪断破壊して上床
盤１４が落下した場合には、剪断破壊することなく起立
している予備柱１６によって、落下した上床盤１４が支
持されることになる。したがって、地震が収まった後に
は、崩壊した中柱１３を除去するだけで、トンネルは使
用可能となるのである。

【００１７】＜第２実施の形態＞図３は本実施の形態の
既設トンネルの崩壊防止用予備柱が設置されたトンネル
の縦断面図である。また、図４は図３におけるＢ−Ｂ矢
視断面図である。本実施の形態においては、図１および
図２に示す既製トンネルと同じ構造の既設トンネルにお
ける複数の中柱１３,１３,…間に、予備柱２０,２０,…
を立設している。この予備柱２０の下端は下床盤１１に
固定されており、上端は桁１５から離間している。そし
て、予備柱２０の上端面には、滑り部材２１を固定して
いる。この滑り部材２１としては、例えば、テフロン板
とフラットジャッキ(極東鋼弦コンクリート振興株式会
社製)とを積層したものを用いる。上記フラットジャッ
キは、注入孔から常温硬化型樹脂を圧入して上下面の間
隔を広げることができ、予備柱２０上端と桁１５との隙
間の高さに合わせることができるのである。

【００１８】第１実施の形態においては、上記予備柱１
６と桁１５との間には隙間を設けている。したがって、
上床盤１４が水平力を受けた場合に水平方向にのみ移動
すれば問題ないのであるが、通常は多少垂直方向にも移
動するため予備柱１６の上端が桁１５に接触し、この接
触面を介して、上床盤１４に作用する水平力が予備柱１
６に伝達されてしまう場合が生ずる。ところが、上述の
ように、予備柱２０によって上床盤１４の桁１５を滑り
支承することによって、地震時等に強大な水平力が上床
盤１４に作用して上床盤１４が水平方向に移動する際
に、上床盤１４が支障なく移動でき、予備柱２０に影響
が及ぶことを防止できるのである。

【００１９】上記各実施の形態においては、図１および
図３に示すように、予備柱１６,２０を各中柱１３,１
３,…の中間に立設させている。しかしながら、地震等
による上床盤１４および桁１５の撓み量は互いに隣接す
る２本の中柱１３,１３の中間位置が最も大きく、中柱
１３に近いほど小さい。そこで、図５に示すように、上
床盤１４の桁１５を滑り部材２３によって滑り支承する
予備柱２２を、中柱１３の極近傍に立設すれば、地震発
生時における上床盤１４と予備柱２２との縁切りを確実
に行うことができる。尚、上記予備柱１６,２０,２２の
トンネルの軸方向における位置については特に限定する
のものではない。但し、上床盤１４および桁１５の主鉄
筋の配筋が、上載荷重による曲げモーメントを考慮し
て、中柱１３,１３間の中央部では下端筋が上端筋より
も多く、端部では逆に上端筋が下端筋よりも多くなって
いることを考えると、中柱１３の極近傍に位置するのが
より良い。

【００２０】上記予備柱１６,２０,２２は、中柱１３が
剪断破壊してしまって落下した上床盤１４を支持するた
めに、１本の中柱１３が負担する上載荷重を越える上載
荷重に対する耐力を有する必要がある。但し、その際
に、落下した上床盤１４を支承している予備柱１６,２
０,２２は上床盤１４と縁が切れており、支承部で変形
が吸収される。そのために、上記落下した上床盤１４を
支承している予備柱１６,２０,２２に水平力は殆ど作用
しない。したがって、剪断破壊した中柱１３が破壊前に
負担していた水平力の一部は両側壁１２,１２に掛かる
ことになる。したがって、側壁１２の隅角部に掛かる剪
断力と曲げモーメントとが剪断耐力と曲げ耐力とを上回
る場合には、隅角部を予め補強する必要がある。

【００２１】また、隣接する中柱１３,１３の間に立設
される予備柱を複数本で成してもよい。そうすれば、１
本の予備柱の重さは軽くなり、既設トンネルへの運搬や
立設固定作業が容易になる。その際に、図５に示すごと
く１本の中柱１３を２本の予備柱で抱き合わせれば、中
柱１３を補強できる。また、上記予備柱１６,２０,２２
をプレキャストコンクリート造りあるいは鉄骨造りの既
設部材とすることによって、既設トンネルへの予備柱１
６,２０,２２の設置作業が容易になる。

【００２２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の既設トンネルの崩壊防止用予備柱は、既設トン
ネルにおける隣接する中柱の間に、下端を下床盤に固定
されると共に上端を上床盤から所定距離だけ離間して立
設されているので、地震時に、上記上床盤に作用する水
平力は上記崩壊防止用予備柱には伝達されない。したが
って、上記中柱が上記水平力によって剪断破壊されるに
至っても、上記崩壊防止用予備柱は上記上床盤からの水
平力の影響を全く受けず、剪断破壊に至ることがない。
すなわち、この発明によれば、上記中柱が剪断破壊され
て落下した上床盤は上記崩壊防止用予備柱によって支持
され、地震が収まった後は、倒壊した中柱を除去するだ
けでトンネルの再使用が可能となる。

【００２３】また、請求項２に係る発明の既設トンネル
の崩壊防止用予備柱は、上端に固定された滑り部材を介
して水平方向に摺動自在に上記上床盤を支承するので、
地震時に、既設トンネルの上床盤に水平力が作用して上
記上床盤が水平方向に揺れる際に、上記上床盤に作用す
る水平力が上床盤と崩壊防止用予備柱の上端との接触面
を介して崩壊防止用予備柱に伝達されることを防止でき
る。したがって、この発明によれば、上記上床盤に作用
する水平力が伝達されて上記崩壊防止用予備柱が剪断破
壊されることを防止できる。

【００２４】また、請求項３に係る発明の既設トンネル
の崩壊防止用予備柱は、１本の中柱が負担する上載荷重
以上の上載荷重を支持できる耐力を有するので、地震時
に、中柱が剪断破壊されて落下した上床盤を上記崩壊防
止用予備柱によって確実に支持して、トンネル全体の倒
壊を防止できる。したがって、この発明によれば、崩壊
した中柱の代わりの中柱として上記崩壊防止用予備柱を
使用でき、早急に且つ容易にトンネルを再使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の既設トンネルの崩壊防止用予備柱が
設置されたトンネルの縦断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１とは異なる既設トンネルの崩壊防止用予備
柱が設置されたトンネルの縦断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図５】図１および図３とは異なる既設トンネルの崩壊
防止用予備柱が設置されたトンネルの縦断面図である。

【図６】開削トンネルの構造を示す図である。

【符号の説明】

１１…下床盤、 １２…側壁、１
３…中柱、 １４…上床盤、１
５…桁、 １６,２０,２２…
予備柱、２１,２３…滑り部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下床盤と、この下床盤上に固定されると
   共に互いに対向してトンネルの軸方向に延在して立設さ
   れた２枚の側壁と、上記下床盤上における両側壁の間に
   固定されると共にトンネルの軸方向に配列して立設され
   た複数の中柱と、上記両側壁と中柱との上に載置されて
   固定された上床盤で形成された既設トンネルの崩壊防止
   用予備柱であって、 隣接する中柱の間に、下端を上記下床盤に固定されると
   共に、上端を上記上床盤から所定距離だけ離間して立設
   されていることを特徴とする既設トンネルの崩壊防止用
   予備柱。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された既設トンネルの崩
   壊防止用予備柱において、 上端に滑り部材が固定されており、この滑り部材を介し
   て水平方向に摺動自在に上記上床盤を支承することを特
   徴とする既設トンネルの崩壊防止用予備柱。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された既設トンネルの崩
   壊防止用予備柱において、 上記１本の中柱が負担する上載荷重以上の上載荷重を支
   持できる耐力を有することを特徴とする既設トンネルの
   崩壊防止用予備柱。