JPH10115176A - シールドトンネルの連結工法 - Google Patents

シールドトンネルの連結工法

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JPH10115176A
JPH10115176A JP8291072A JP29107296A JPH10115176A JP H10115176 A JPH10115176 A JP H10115176A JP 8291072 A JP8291072 A JP 8291072A JP 29107296 A JP29107296 A JP 29107296A JP H10115176 A JPH10115176 A JP H10115176A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構造上の弱点とならず、かつシールドトンネル
相互間の位置のずれがあっても容易に吸収して連結する
ことのできる、シールドトンネルの連結工法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】鋼製セグメントによって構成するシールド
トンネルを複数本接近して構築し、接近する面を支柱の
みを残して解体し、両トンネル間に連結部材をかけ渡し
てシールドトンネルを連結する工法において、トンネル
側壁の支柱の最上部、最下部に、トンネルの進行方向を
開放した受け枠を形成し、両側のトンネルの受け枠内の
間に連結部材を配置し、この連結部材の端板を受け枠内
に位置させ、同様に対抗する位置に他の連結部材を配置
し、両連結部材をボルトで一体化し、端板を受け枠で構
成した空間内部に充填材を充填して行う、シールドトン
ネルの連結工法を特徴としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
の連結工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1に示すように鋼製セグメントによっ
て構成するシールドトンネルaを、複数本接近して構築
し、図2に示すように接近する面に存在するスキンプレ
ートを、支柱1のみを残して解体し、両トンネルa間に
連結部材をかけ渡してシールドトンネルaを連結する工
法が存在する。この工法によって構築したシールドトン
ネルaの内部にコンクリートを充填して、トンネルaの
高さを厚さとするきわめて厚いスラブを地中に構築し、
あるいはスラブを組み合わせた巨大なボックスカルバー
トを構築するものである。このように複数本のシールド
トンネルaを並べて、これを一体の厚いスラブとして構
成する場合に、トンネルa間の連結部分が弱点になりや
すく、その連結方法が重要であった。図2においてその
状況を説明すると、シールドトンネルaは、矩形の枠体
であり、天井部2と床部3との間を支柱1で支持した構
造である。(なお説明のために両トンネルの上下の天
井、床部に存在するスキンプレートを剥がした、枠組の
みを図示している。) 枠体の間は、トンネルaの進行方向と平行な補強リブ4
で接続してあり、この補強リブ4によって、シールド掘
進機bの掘進圧力を後方へ伝達する。トンネルaの連結
に際してはトンネルa間、および周囲の地盤を注入によ
って補強し、トンネルa間に存在する土砂を掘削して壁
面側のスキンプレートを取り外す。次に、一方のトンネ
ルaの支柱1間の間隔から各種の連結部材を隣のトンネ
ルaの支柱1間に挿入して、これを連結用の補強材とす
るものである。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】上記した、一方のト
ンネルの支柱1間から隣のトンネルに挿入する連結部材
として従来は次のような工法が開発されている。
【0004】<イ>連結部材として鉄筋籠を使用する方
法。(図14) 図に示すように、シールドトンネルの天井部2、床部3
はL型鋼材などの補強リブ4で構成してあるが、強度を
維持するために型鋼には相当の高さが必要であり、その
型鋼の高さが天井部2、床部3の厚さを構成している。
したがって鉄筋籠5の高さは、天井部2と床部3の間隔
以上の高さをとることはできず、その幅も支柱1間の距
離以内に分割した状態で配置することになる。その結
果、連結位置において鉄筋有効高さは急激に小さくなる
から、曲げ断面力に必要とする鉄筋量は多量となる。ま
た、鉄筋を多段に配筋しなければならないために主鉄筋
としての効果を期待できず、内側の主鉄筋は曲げ断面力
に対してほとんど有効に作用しない。さらにセグメント
側の引張力や圧縮力をいったんコンクリートと鉄筋の付
着を介して伝達するために、力の伝達が直接的ではな
い。また連結部においてコンクリートの被りが大きくな
るために小さな曲げによっても容易にクラックが発生し
てしまい、剪断耐力の低下の原因となる。
【0005】<ロ>連結部材として鉄骨を使用する方
法。(図15) 連結部材として、鉄骨ウエブと鉄骨フランジよりなる鉄
骨組み立て体6を使用する方法である。この方法によっ
ても、設置できる高さは鉄筋籠5の場合と同様に、天井
部2と床部3の厚さによって大幅に制限される。その上
にセグメント側の外力を伝達するために鉄骨体6にはス
タッドボルト61を植え付ける必要があるから鉄骨の剛
心がさらに内側にくることになる。その結果、曲げ断面
力に対して鉄筋の断面が有効に作用せず、多量の鋼材が
必要となる。その上、力の伝達が直接的ではなく、コン
クリートの被りが極端に大きくなる問題も鉄筋籠5の場
合と同様である。
【0006】<ハ>高張力鋼棒を使用する方法。(図1
6) 天井部2、床部3の厚さを形成する鋼材に、高張力鋼棒
7を設置して力を伝達する方法である。この方法では連
結部において急激に有効高さの変化を生じすることがな
いから、セグメント側の力を効率的に伝達することがで
きる点で他の方法よりも優れている。しかしシールドト
ンネルは正確に平行しているとは限らず、前後、左右、
上下にずれる場合もあるから、高張力鋼棒7の座金に球
面台座71を使用してずれを吸収することが不可欠とな
る。しかし球面台座71の機械加工は非常に高価であ
り、一般に採用することは困難である。さらに鋼棒7の
場合には連結部に作用する引張力には対抗できるが、圧
縮力に対しては有効に作用しない。また高張力鋼棒7の
降伏耐力は普通鋼材の3倍程度であるため断面が約1/
3となり、その結果、連結部では曲げ剛性が1/3に低
下しており、他の断面に比較して早期に曲げクラックが
発生し、これに伴ってせん断耐力が低下する。また高張
力鋼棒7の終局時の歪みは普通鋼材の約3倍の歪みが生
じているために、連結部は早期に塑性ヒンジとなり、構
造上の弱点となる。
【0007】以上説明したように、従来のシールド掘進
機の連結工法はいずれも問題点を備えていた。本発明は
上記したような従来の問題を解決するためになされたも
ので、構造上の弱点とならず、かつシールドトンネル相
互間の位置のずれがあっても容易に吸収して、しかも経
済的に連結することのできる、シールドトンネルの連結
工法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】上記のような目的を達成
するために、本発明のシールドトンネルの連結工法は、
鋼製セグメントによって構成するシールドトンネルを、
複数本接近して構築し、接近する面を、支柱のみを残し
て解体し、両トンネル間に連結部材をかけ渡してシール
ドトンネルを連結する工法において、トンネル側壁の支
柱の最上部、最下部に、トンネルの進行方向を開放した
受け枠を形成し、両側のトンネルの受け枠内の間に連結
部材を配置し、この連結部材の端板を受け枠内に位置さ
せ、同様に対抗する位置に他の連結部材を配置し、両連
結部材をボルトで一体化し、端板を受け枠で構成した空
間内部に充填材を充填して行う、シールドトンネルの連
結工法を特徴としたものである。
【0009】
【本発明の実施の態様】以下図面を参照しながら本発明
のシールドトンネルの連結工法の実施例について説明す
る。
【0010】<イ>受け枠の形成。 隣接するシールドトンネル側のスキンプレートを解体し
て、支柱1のみを残して掘削を行い、連続する空間を形
成する方法は従来と同様である。その際に、トンネル側
壁の支柱1の最上部、最下部に、トンネルの進行方向を
開放した受け枠8を形成しておく。受け枠8は特別に形
成する必要はなく、従来と同様にH鋼などを使用すれ
ば、トンネルの進行方向は開放された状態の枠部が形成
されることになる。
【0011】<ロ>連結部材。 両側のトンネルの受け枠8内の間を連結する連結部材9
として、例えば図3に示すような部材を使用する。この
連結部材9は、トンネル間の間隔よりも多少長い伝達材
91と、その伝達材91の両端に取り付けた端板92と
によって形成する。引張力、圧縮力を伝達する伝達材9
1は1枚の鋼板でよいが、チャンネル材、アングル材、
棒状体、その他の公知の部材を使用することができる。
伝達材91の両端には、L字状に(図10)、あるいは
T字状に端板92を取り付ける。伝達材91と端板92
との取り付け角度が変化しないように、交差部に補強材
93を溶接しておくことも可能である(図8)。端板9
2の高さ、および端板02の受け枠8に配置する側の幅
は、受け枠8の内部空間の高さ、および幅とそれぞれほ
ぼ同一か多少小さい寸法に形成する。
【0012】<ハ>充填材注入容器。 伝達材91と端板92との交差部の内側には、充填材を
注入するための充填容器94を取り付けておくことも可
能である。この充填容器94は、布、ゴム、合成繊維な
どで形成した袋体であり、伝達材91の外側に向けて注
入口を開口しておく。したがって伝達材91の外部から
この充填容器94の内部に充填材として例えば無収縮性
の高強度モルタルを注入することができる。
【0013】<ニ>連結部材9の取り付け方法。 支柱1の上部、および下部に設けた受け枠8の内部に、
端板92が位置するように連結部材9を配置する。連結
部材9の伝達材91の長さは、シールドトンネル連結部
の間隔よりも多少長いから、端板92は受け枠8の内部
の適当な位置に位置することになる。受け枠8は1か所
の枠体の両側に開口しているから、連結部材9も両側か
ら設置し、平行する伝達材91の間をボルト95によっ
て拘束する。受け枠8の内部には、受け枠8周囲の板面
と、端板92によって6方を包囲された空間が形成され
る。そこで注入口を介して充填容器94の内部に充填材
を注入する。トンネル間の高さがずれた場合であって
も、端板92を受け枠8内で多少傾斜させるだけで同様
に連結作業を完了することができる。(図13)その
後、トンネル内部およびトンネル間の空間にはコンクリ
ートを充填して全体をコンクリートの厚いスラブとして
形成する。
【0014】<ホ>連結部材9の他の形状。 連結部材9は伝達材91と端板92との交差部の内側に
短い補強鉄筋96を突設した形状(図6)、端板92の
外側に補強リブ97を取り付けた形状(図7)、伝達材
91の側面に平行に補強板98を取り付けた形状(図
9)などを採用することができる。また伝達材91を端
板92よりも延長した形状、すなわち伝達材91の中間
に直交する状態で端板92を取り付け、その交差部の端
板92の両側の内側には充填材を注入する充填容器94
を取り付けた形状(図11)を採用できる。そして端板
92の両側に充填材を充填すれば引張時、圧縮時に有効
に作用させることができる。(図12)
【0015】<ヘ>上下方向の連結。極厚壁体の構築。 以上は水平方向に隣接する場合について説明したが、上
下方向に隣接した場合にも同様の方法を採用することが
できる。すなわち図18に示すように、シールド掘進機
bによってシールドトンネルaを上下方向にほぼ平行し
て構築し、対向する床と天井のスキンプレートを、梁9
のみを残して解体して中間部分の土砂を掘削、除去す
る。支柱の最上部、最下部には、トンネルの進行方向を
開放した受け枠8を形成しておき、図19に示すよう
に、除去した後の空間に連結部材9を垂直に配置してそ
の上下端の端板92を、上下のシールドトンネル支柱の
最上部、最下部の受け枠8の内部に設置し、充填材を充
填する。このように前記の方法と同様の方法で、上下方
向のトンネルを連結して一体化すれば、トンネルの水平
方向の幅をその厚さとした極厚の壁体を地中に構築する
ことができる。
【0016】
【本発明の効果】本発明のシールドトンネルの連結工法
は以上説明したようになるから次のような効果を得るこ
とができる。 <イ>トンネル間を連結する部材を、トンネルの天井部
2、床部3と同一の剛心に位置させることができる。し
たがって引張部材としてあるいは圧縮部材として全断面
を有効に活用でき、鋼材の使用量を最小限に抑えること
ができる。 <ロ>トンネル間を連結する部材は特別の材料、特殊な
構造を有するものではない。したがって例えば図17に
示すような球面加工を施した鋼棒を使用する場合などと
比較してきわめて安価な材料を使用することができる。 <ハ>連結部の材料が天井部2や床部3と同等の特性を
持つ鋼材を用いているので、曲げに対する剛性が一般部
と同等であり、塑性ヒンジになることがない。 <ニ>前記したようにトンネルは正確に平行に構築され
ているとは限らず、トンネル間に位置のずれが発生する
場合が考えられる。しかし本発明の方法であれば、連結
部材9と受け枠8との寸法に余裕を持たせておくことに
よって、容易に対応することができる。 <ホ>受け枠8と連結部材9の端板92との取り付け
は、形状変化が自由な充填材によって行う構造である。
充填材は任意の形状に変形が可能であるから、どのよう
な組み合わせ構造であっても均等に力を伝達することが
できる。 <ヘ>受け枠8と連結部材9の端板92とによって包囲
される空間は、周囲の六方を拘束されており、その内部
に注入される充填材に働く圧縮力は、三軸状態の拘束圧
を受けるため、変形が小さく、圧縮破壊耐力も増大す
る。 <ト>連結部の構造は単純であり、施工上の制約がな
く、熟練を要しないので短期間に経済的に完了すること
ができる。 <チ>トンネル間にずれが生じた場合、図13に示すよ
うに連結部材9を自由な状態で傾斜配置することができ
る。この状態では連結部材9に曲げが働き、力の伝達が
スムーズでないようにも見える。しかし実際には1本だ
けを独立して傾斜配置するのではなくその前後に長い範
囲にわたって同様の斜め配置が行われ、さらにその周囲
はコンクリートによって包囲されるために、連結部材9
の端部に発生するモーメントは分散されて小さいものと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】平行してシールドトンネルを構築した状態の説
明図
【図2】隣接するシールドトンネルの枠組の説明図
【図3】シールドトンネルの連結工法の実施例の説明図
【図4】シールドトンネルの連結順序の説明図
【図5】シールドトンネルの連結順序の説明図
【図6】連結部材の実施例の説明図
【図7】連結部材の実施例の説明図
【図8】連結部材の実施例の説明図
【図9】連結部材の実施例の説明図
【図10】連結部材の実施例の説明図
【図11】連結部材の実施例の説明図
【図12】連結状態の説明図
【図13】連結状態の説明図
【図14】従来のシールドトンネルの連結方法の説明図
【図15】従来のシールドトンネルの連結方法の説明図
【図16】従来のシールドトンネルの連結方法の説明図
【図17】連結に使用する鋼棒の説明図
【図18】上下方向に隣接してトンネルを設けた場合の
説明図
【図19】上下方向にトンネルを連結する場合の説明図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼製セグメントによって構成するシールド
    トンネルを、 複数本接近して構築し、 接近する面を、支柱のみを残して解体し、 両トンネル間に連結部材をかけ渡してシールドトンネル
    を連結する工法において、 トンネルの支柱の最上部、最下部に、トンネルの進行方
    向を開放した受け枠を形成し、 両側のトンネルの受け枠内の間に連結部材を配置し、 この連結部材の端板を受け枠内に位置させ、 同様に対抗する位置に他の連結部材を配置し、 両連結部材をボルトで一体化し、 端板を受け枠で構成した空間内部に充填材を充填して行
    う、 シールドトンネルの連結工法
  2. 【請求項2】鋼製セグメントによって構成するシールド
    トンネルを、 複数本を上下方向に接近して構築し、 接近する面を、梁のみを残して解体し、 両トンネル間に連結部材をかけ渡してシールドトンネル
    を連結する工法において、 トンネルの支柱の最上部、最下部に、トンネルの進行方
    向を開放した受け枠を形成し、 両側のトンネルの受け枠内の間に連結部材を配置し、 この連結部材の端板を受け枠内に位置させ、 同様に対抗する位置に他の連結部材を配置し、 両連結部材をボルトで一体化し、 端板を受け枠で構成した空間内部に充填材を充填して行
    う、 シールドトンネルの連結工法
  3. 【請求項3】連結部材は伝達材と、その端部に直交する
    状態で取り付けた端板によって構成し、 その交差部の内側には充填材を注入する容器を取り付け
    た連結部材を使用して施工する、 請求項1、2記載のシールドトンネルの連結工法
  4. 【請求項4】連結部材は伝達材と、その中間に直交する
    状態で取り付けた端板によって構成し、 その交差部の端板の両側の内側には充填材を注入する容
    器を取り付けた連結部材を使用して施工する、 請求項1、2記載のシールドトンネルの連結工法
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