JPH11125095A

JPH11125095A - トンネルライナー及び組立方法

Info

Publication number: JPH11125095A
Application number: JP9292033A
Authority: JP
Inventors: Muneo Yoshimura; 村宗男吉; Shigehito Kaji; 治茂仁鍜; Kaname Aoyama; 山要青; Hiroaki Suzuki; 木裕明鈴; Michio Sasaki; 道夫佐々木; Noriyuki Hirozawa; 沢規行広
Original assignee: Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kajima Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の凸凹（ほぞ、ボルトレス）継手の施工
性、経済性を確保しつつ、ボルト締結のような組立精度
と信頼性とを兼ね備えたトンネルライナーの合理的な組
立方法およびその接続構造を提供する。【解決手段】ピース（２）をトンネル軸方向に所定間
隔を置き平行に配設された複数の主桁（３）を連結して
構成し、その周方向両端部に接合仕口（５、５）を設
け、該接合仕口（５）には周方向に隣接するピース
（２′）の対向する接合仕口と互いに嵌合するスライド
嵌合継手（１８、１９）を設け、トンネル軸方向側面に
は軸方向に隣接するピース（２″）をトンネル半径方向
に拘束し軸方向に自由なリング間継手（２１、２２）を
設けて、周方向に互いに隣接するピース（２、２′）を
その接合仕口（５、５）同士を当接して軸方向（Ｘ）に
スライドし、スライド嵌合継手（１８、１９）で互いに
接続すると共に、軸方向に隣接するピース（２″）とリ
ング間継手（２１、２２）で接続して順次環状に構成
し、トンネルライナー（１）を組立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削されたトンネ
ル坑壁にトンネル周方向に沿って分割された複数のピー
スを環状に接続し、坑壁を支持するためのトンネル支保
を構成する鋼構造、鋼コンクリート合成構造等のトンネ
ルライナー及びその組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、環状に掘削されたトンネル坑壁に
接触して設けられ、坑壁を支持することにより、その掘
削面の崩壊を防止するものにトンネル支保材がある。そ
のトンネル支保材には、Ｈ鋼支保や、これに吹付けコン
クリートを併用したもの、さらにシールド工法に用いら
れるセグメントなど、掘削工法や掘削地山の状況などの
違いにより、さまざまな支保構造が選択して用いられて
いる。

【０００３】トンネルライナー（簡易セグメント）は、
主にＴＢＭ工法に用いられる支保材であり、一般的に
は、シールド工法に用いられるセグメントタイプをより
簡易な構造にしたものである。また、トンネルライナー
の組立てには、分割したピースをリング状に組立て、ト
ンネル支保を形成して行く施工方法が、基本的に用いら
れている。

【０００４】そして、近年においては、施工の合理化、
機械化、施工環境の改善、高速掘削、さらに施工の安全
面の向上などにより、Ｈ鋼支保や吹付けコンクリート支
保に代わって、全断面掘削ＴＢＭ工法などの場合には、
トンネルライナー支保を用いるようになってきている。

【０００５】従来、主にＴＢＭ工法に用いられているト
ンネルライナーの接続方法は、大きく分類して、シール
ドセグメントタイプの延長上にあるボルト締結タイプ
と、凸凹面継手を用いるほぞ継手タイプ（図１５）との
２タイプがある。

【０００６】これらの従来技術には、以下に示す問題点
がある。まず、ボルト締結タイプにおいては、（イ）継手金物、ボルトによってコスト高になる。（ロ）組立施工に労力がかかる。ボルト締結の機械化
には多大な費用が掛り、経済的でない。（ハ）トンネル周方向の圧縮力のみが作用するよう
な、軸力卓越の断面力には、引張力導入による接続方法
は合理的でなく、不経済である。（ニ）確実な面タッチによる止水性を確保できるが、
水抜きを基本とする施工においては過剰な構造であり、
コスト高である。すなわち、ボルト締結タイプは、接続
構造自体の強度面、信頼性は高いが、ＴＢＭ工法用とし
ては、過剰構造であり、コスト高で経済性に問題があ
る。

【０００７】一方、凸凹（ほぞ）継手においては、（ホ）曲げ・剪断が作用する場合には耐力不足であ
る。（ヘ）組立施工時に、凸凹面、特に凸部が破損し易
い。（ト）組立施工の合理性はあるが（例えば、ボルト締
結の手間が不要）、組立精度の確保が難しい。すなわち、凸凹面継手は、施工の合理化、軸力卓越時の
低コスト構造であるが、組立精度や信頼性に問題があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ボルト
締結、凸凹（ほぞ）継手共、それぞれ特徴があるが、ト
ンネルライナーとしては、最適なものではない。したが
って、本発明は、従来の凸凹（ほぞ、ボルトレス）継手
の施工性、経済性を確保しつつ、ボルト締結のような組
立精度と信頼性とを兼ね備えたトンネルライナーの合理
的な組立方法およびその接続構造を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のトンネルライナ
ーの組立方法は、掘削されたトンネル軸方向へ所定間隔
で平行に配設された複数の主桁を連結して構成され、且
つ、トンネル坑壁のトンネル周方向に沿って分割された
複数のピースを環状に接続して構成サレルトンネルライ
ナーの組立方法において、前記ピースのトンネル周方向
両側面に接合仕口を設け、該接合仕口にはトンネル周方
向に隣接するピースの対応する接合仕口と接合するため
のスライド嵌合継手を設け、前記ピースのトンネル軸方
向側面にはリング間継手を設け、該リング間継手は、当
該ピースをトンネル軸方向に隣接するピースに対してト
ンネル半径方向には拘束するがトンネル軸方向には自由
とする様に構成されており、トンネル周方向に隣接する
ピースの各々の接合仕口同士を当接し、トンネル軸方向
にスライドし、以てスライド嵌合継手によりトンネル周
方向に隣接するピース同士を接続すると共に、トンネル
軸方向に隣接するピース同士を前記リング間継手により
接続して、順次環状にトンネルライナーを組立てること
を特徴としている。

【００１０】また本発明のトンネルライナーは、掘削さ
れたトンネル軸方向へ所定間隔で平行に配設された複数
の主桁を連結して構成され、且つ、トンネル坑壁のトン
ネル周方向に沿って分割された複数のピースを環状に接
続して構成されるトンネルライナーであって、前記ピー
スのトンネル周方向両側面に接合仕口を有し、該接合仕
口にはスライド嵌合継手を設け、該スライド嵌合継手
は、当該ピースをトンネル軸方向へスライドする事によ
りトンネル周方向に隣接するピースの対応する接合仕口
と接合してトンネル周方向に拘束する様に構成されてい
る。

【００１１】本発明のトンネルライナーの実施に際し
て、前記ピースのトンネル軸方向側面にはリング間継手
を設け、該リング間継手は、当該ピースをトンネル軸方
向に隣接するピースに対してトンネル半径方向に拘束す
るがトンネル軸方向には自由とする様に構成されている
のが好ましい。

【００１２】ここで、前記リング間継手は、突設したピ
ンおよびこれと嵌合する（円形または長円形の）透孔で
構成されたピン継手であるのが好ましい。或いは、前記
リング間継手は、ピースの側面部材のトンネル半径方向
両面に、隣接するピースの側面部材を挟装する添え板を
トンネル軸方向に突出して固設した継手であるのが好ま
しい。

【００１３】また、本発明のトンネルライナーの実施に
際して、前記スライド嵌合継手は、継手雄を構成する継
手片或いは継手雌を備えており、該継手雌は前記継手片
に対応する位置に設けられ、前記継手片が挿通される挿
入孔と、継手片の首部がトンネル軸方向にスライドして
嵌合するスリットとを含んでいるのが好ましい。

【００１４】ここで、主桁がピースのトンネル軸方向両
側面に配置されている場合には、ピースの周方向の両側
面にスライド嵌合継手の継手雄及び継手雌を備え、主桁
に切欠が形成されない態様にてスライド嵌合継手を配置
するのが好ましい。

【００１５】これに加えて、本発明のトンネルライナー
のピースは、複数のピースを周方向に沿って環状に接続
することにより、掘削されたトンネル坑壁の支保用のト
ンネルライナーを構成するトンネルライナーのピースに
おいて、トンネル軸方向に所定間隔で平行に配設された
複数の主桁を連結して構成されており、周方向両側面に
接合仕口を有し、該接合仕口にはスライド嵌合継手を設
け、該スライド嵌合継手は、当該ピースをトンネル軸方
向へスライドする事により周方向に隣接するピースの対
応する接合仕口と接合して周方向に拘束する様に構成さ
れている。

【００１６】当該トンネルライナーのピースを実施する
に際して、トンネル軸方向側面にリング間継手を設け、
該リング間継手は、当該ピースをトンネル軸方向に隣接
するピースに対してトンネル半径方向には拘束するがト
ンネル軸方向には拘束しない様に構成されているのが好
ましい。

【００１７】ここで、前記リング間継手は、突設したピ
ンおよびこれと嵌合する（円形または長円形の）透孔で
構成されたピン継手であるのが好ましく、或いは、前記
リング間継手は、ピースのトンネル軸方向側面部材のト
ンネル半径方向両面に、隣接するピースの該側面部材を
挟装する添え板をトンネル軸方向に突出して固設した継
手であるのが好ましい。

【００１８】また本発明のトンネルライナーのピースを
実施するに際して、前記スライド嵌合継手は、継手雄を
構成する継手片或いは継手雌を備えており、該継手雌は
前記継手片に対応する位置に設けられ、前記継手片が挿
通される挿入孔と、継手片の首部がトンネル軸方向にス
ライドして嵌合するスリットとを含んでいるのが好まし
い。

【００１９】ここで、トンネル軸方向両側面に主桁が配
置されている場合には、トンネルライナーのピースの周
方向の両側面にスライド嵌合継手の継手雄及び継手雌を
備えて、主桁に切欠が形成されない態様にてスライド嵌
合継手を配置するのが好ましい。

【００２０】上述した様な構成を具備する本発明のトン
ネルライナーの組立方法及びトンネルライナーによれ
ば、スライド嵌合継手或いはリング間継手の位置合わせ
を行い、ピースをスライドするという簡易な作業によ
り、ピース同士を接合して、順次環状にトンネルライナ
ーを組立てることが可能となる。

【００２１】この位置合わせ、スライドという作業は、
従来のボルト・ナットによる締結作業に比較して、必要
とする労力が極めて少なくて済む、というメリットが存
在する。そして、トンネル周方向に接合するべきピース
が増加し、支保を行うべき領域の長さが長くなる程、上
述したメリット（作業労力が極めて少ないというメリッ
ト）による作用効果が大きくなる。

【００２２】これに加えて、本発明を採用すれば、分割
したピースをリング状に組立て、トンネル支保を形成す
るトンネルライナーの組立施工方法の作業効率が向上す
るため、本発明による利点が更に良好に発揮される。す
なわち、通常の支保材の場合に比較して運搬効率が極め
て高くなり、主桁が直線状なので湾曲主桁に比較して運
搬効率が良好となり、部材の搬入及びユニット化が容易
となるのである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１において、掘削されたトンネル
の坑壁７に沿って、全周面にわたり環状に坑壁７の内周
面を支持するトンネルライナー１が配設されている。こ
のトンネルライナー１は、坑壁７の周方向に沿って分割
された複数のピース２が環状に配置され、その周方向端
部の接合仕口５で隣り合うピース２、２同士が相互に接
続されて構成されている。

【００２４】そのピース２は、トンネル軸方向に平行に
配設された複数の主桁３と、それらの主桁３を所定間隔
をおいて連結する間隔保持材４と、周方向両端部の接合
仕口５に設けられた接合板１０とで構成されており、図
示の例では、２０個のピース２で環状に構成されている
ので、接合仕口５は、θ＝９°の角度となっている。次
に、これらのピース２、２間の接続構造を、図２および
図３を参照して説明する。周方向に隣接するピース２、
２′では、接合仕口５、５間（符号Ａで示す）に、詳細
を後記するスライド嵌合継手１８、１９がそれぞれ設け
られ、軸方向Ｘにスライドすることで継手雄１８、継手
雌１９が嵌合して接続される。そして、軸方向に隣接す
るピース２、２″では、リング間接合面Ｓ、Ｓ間（符号
Ｂで示す）に、詳細を後記するリング間継手であるピン
２１、透孔２２がそれぞれに設けられ、前記の軸方向Ｘ
のスライドによって結合し、トンネル半径方向の動きが
拘束される。

【００２５】なお、図示の透孔２２は円形断面を有して
いるが、所謂「長円形」断面形状を有する透孔を形成し
ても良い。

【００２６】図４ないし図６にスライド嵌合継手１８、
１９の詳細が示されている。一方のピース２の接合仕口
５に設けられた接合板１０には、継手雄１８の継手片１
８ａが、そのＨ字状の断面形状の半分（Ｔ字形状）が突
出して固設されており、接続されるピース２′の接合仕
口の対向位置には、継手片１８ａと嵌合する継手雌１９
が設けられている。すなわち、継手雌１９は、接合板１
０′に前記継手片１８ａが挿通される挿入孔１９ａと、
継手片１８ａの首部が軸方向Ｘにスライドして嵌合する
スリット１９ｂが、挿入孔１９ａに連通して設けられ、
接合板１０′の裏側には継手片１８ａの先端部がＸ方向
に移動できる空隙１９ｃが設けられている。

【００２７】また、図７および図８に示すスライド嵌合
継手の実施形態では、周方向の移動を必要とせず、半径
（上下）方向Ｚにピース２を挿入して軸方向Ｘにスライ
ドするだけで接続する継手が示されている。すなわち、
この実施形態では、継手雌１９Ａは、上記で説明した例
に対して挿入孔１９ａが、符号１９ｄに示すように半径
方向Ｚの挿入方向に開放されており、この開放部分１９
ｄから継手雄１８がＺ方向に挿入され、軸方向Ｘにスラ
イドして接合される。

【００２８】なお、以上の説明においては、接合仕口５
に継手雄１８と継手雌１９とを並設する組合わせを示し
たが、もちろん、一方の接合仕口５に継手雄１８のみを
設け、他方の接合仕口５に継手雌１９のみを設けた組合
わせを採用することも可能である。

【００２９】図９ないし図１１には、リング間継手の詳
細が示されている。図９および図１０には、主桁３の側
面Ｓに立設されたピン継手２１とこれに係合する透孔２
２が示されている。

【００３０】また、図１１に示す別の実施形態は、側面
部材である主桁３の半径方向の両面に、添え板２３、２
３をトンネル軸方向に突出させて固設し、その間に図示
しない隣接するピースの主桁を挟装して、半径方向の動
きを拘束している。

【００３１】本発明は、以上のように構成されており、
図１２に示すように、接続するピース２を周方向Ｙに移
動して、周方向に隣接するピース２′と接合仕口５、５
同士を当接し、軸方向Ｘにスライドして隣接するリング
のピース２″の側面Ｓを当接させれば（図１３）、スラ
イド嵌合継手１８、１９が嵌合すると共に、リング間継
手２１、２２が係合してピース２を接続でき（図１
４）、以下順次同様に各ピースを接続してトンネルライ
ナー１が組立てられる。

【００３２】なお、上記の説明において、各ピースは主
桁３が直線状のもの、すなわち、多角形構造のトンネル
ライナーを示したが、トンネル坑壁内周に倣った円弧状
の、円形あるいは楕円形構造のトンネルライナーに適用
しても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、各ピースの接続が容易で施工性に優れてい
る。また、接続が確実で、曲げ、剪断に対する強度が向
上しており、破損し難い。さらに、位置決め精度が高
い。

【００３４】そして、ボルト締結と比較した場合、（イ
´）特別な締結手段を必要とせず、（ロ´）ボルト
締結の労力に比較すれば組立施工が極めて簡単であり、
組立工数を大幅に低減することができ、（ハ´）トン
ネル周方向の圧縮力のみが作用する様な軸力卓越の断面
力に対しても有効に対処することが出来、（ニ´）ス
ライド嵌合継手及びリング間継手を具備する構造は複雑
過ぎることはないので、過剰構造によるコスト高という
問題は生じない。すなわち、本発明は従来のボルト締結
に比較して、組立作業の施工性が優れており、特別な締
結手段を必要としないので、コストを大幅に削減するこ
とが出来るのである。

【００３５】一方、凸凹継手に比較した場合、（ホ´）
曲げ、剪断に対する強度が向上しており、（ヘ´）
スライド嵌合継手或いはリング間継手の位置合わせを行
い、ピースをスライドするという簡易な作業を行うの
で、一部のみが破損し易くなることは無く、（ト´）
位置決め精度、組立精度も向上している。すなわち、凸
凹継手を用いた工法に比較して、本発明は精度及び強度
或いは信頼性の点で遥かに優れており、しかも、施工コ
ストも十分に安いのである。

【００３６】特に、多角形構造のトンネルライナーにつ
いては、円形に近付けるために分割数が増加し、その一
方でピースが小形化しハンドリング性が向上するが、接
続のためのボルト締結に多大の労力を要しており、本発
明は、この接続の合理化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るトンネルライナーの
構成を示すトンネル断面図。

【図２】本発明のトンネルライナー接続構造の実施形態
を示す内方からの斜視図。

【図３】本発明のトンネルライナー接続構造の実施形態
を示す斜上方からの斜視図。

【図４】本発明のピース同士の接続部分の実施形態を示
す断面図。

【図５】図４に対応した動作説明図。

【図６】図４の接合仕口の正面図。

【図７】本発明の接続部分の別な実施形態を示す斜視
図。

【図８】図７の接続相手側を示す斜視図。

【図９】本発明のリング間継手の一実施形態を示す部分
断面図。

【図１０】図９に示すピン継手部分の正面図。

【図１１】本発明のリング間継手の別の実施形態を示す
斜視図。

【図１２】本発明によるピースの接続状態を示す斜視
図。

【図１３】図１２の次工程を示す斜視図。

【図１４】図１２、１３で示した工程で組立て完了を示
す斜視図。

【図１５】従来の凸凹継手を説明する図。

【符号の説明】

１・・・トンネルライナー２、２′、２″・・・ピース３・・・主桁５・・・接合仕口７・・・トンネル坑壁１０・・・接合板１８・・・スライド嵌合継手雄１９・・・スライド嵌合継手雌２１・・・ピン２２・・・透孔２３・・・添え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鍜治茂仁東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者青山要東京都千代田区神田錦町１−８住友大阪セメント株式会社東京支店内 (72)発明者鈴木裕明東京都千代田区神田美土代町１番地住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者佐々木道夫千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者広沢規行千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削されたトンネル軸方向へ所定間隔で
平行に配設された複数の主桁を連結して構成され、且
つ、トンネル坑壁のトンネル周方向に沿って分割された
複数のピースを環状に接続して構成サレルトンネルライ
ナーの組立方法において、前記ピースのトンネル周方向
両側面に接合仕口を設け、該接合仕口にはトンネル周方
向に隣接するピースの対応する接合仕口と接合するため
のスライド嵌合継手を設け、前記ピースのトンネル軸方
向側面にはリング間継手を設け、該リング間継手は、当
該ピースをトンネル軸方向に隣接するピースに対してト
ンネル半径方向には拘束するがトンネル軸方向には自由
とする様に構成されており、トンネル周方向に隣接する
ピースの各々の接合仕口同士を当接し、トンネル軸方向
にスライドし、以てスライド嵌合継手によりトンネル周
方向に隣接するピース同士を接続すると共に、トンネル
軸方向に隣接するピース同士を前記リング間継手により
接続して、順次環状にトンネルライナーを組立てること
を特徴とするトンネルライナーの組立方法。
【請求項２】掘削されたトンネル軸方向へ所定間隔で
平行に配設された複数の主桁を連結して構成され、且
つ、トンネル坑壁のトンネル周方向に沿って分割された
複数のピースを環状に接続して構成されるトンネルライ
ナーであって、前記ピースのトンネル周方向両側面に接
合仕口を有し、該接合仕口にはスライド嵌合継手を設
け、該スライド嵌合継手は、当該ピースをトンネル軸方
向へスライドする事によりトンネル周方向に隣接するピ
ースの対応する接合仕口と接合してトンネル周方向に拘
束する様に構成されていることを特徴とするトンネルラ
イナー。
【請求項３】前記ピースのトンネル軸方向側面にはリ
ング間継手を設け、該リング間継手は、当該ピースをト
ンネル軸方向に隣接するピースに対してトンネル半径方
向に拘束するがトンネル軸方向には自由とする様に構成
されている請求項２のトンネルライナー。
【請求項４】前記リング間継手は、突設したピンおよ
びこれと嵌合する透孔で構成されたピン継手である請求
項３のトンネルライナー。
【請求項５】前記リング間継手は、ピースのトンネル
軸方向側面部材のトンネル半径方向両面に、隣接するピ
ースの該側面部材を挟装する添え板をトンネル軸方向に
突出して固設した継手である請求項３のトンネルライナ
ー。
【請求項６】前記スライド嵌合継手は、継手雄を構成
する継手片或いは継手雌を備えており、該継手雌は前記
継手片に対応する位置に設けられ、前記継手片が挿通さ
れる挿入孔と、継手片の首部がトンネル軸方向にスライ
ドして嵌合するスリットとを含む請求項２のトンネルラ
イナー。
【請求項７】主桁がピースのトンネル軸方向両側面に
配置されており、ピースのトンネル周方向の両側面にス
ライド嵌合継手の継手雄及び継手雌を備え、主桁に切欠
が形成されない態様にてスライド嵌合継手を配置した請
求項６のトンネルライナー。
【請求項８】複数のピースをトンネル周方向に沿って
環状に接続することにより、掘削されたトンネル坑壁の
支保用のトンネルライナーを構成するトンネルライナー
のピースにおいて、トンネル軸方向に所定間隔で平行に
配設された複数の主桁を連結して構成されており、トン
ネル周方向両側面に接合仕口を有し、該接合仕口にはス
ライド嵌合継手を設け、該スライド嵌合継手は、当該ピ
ースをトンネル軸方向へスライドする事によりトンネル
周方向に隣接するピースの対応する接合仕口と接合して
トンネル周方向に拘束する様に構成されていることを特
徴とするトンネルライナーのピース。
【請求項９】トンネル軸方向側面にリング間継手を設
け、該リング間継手は、当該ピースをトンネル軸方向に
隣接するピースに対してトンネル半径方向には拘束する
がトンネル軸方向には拘束しない様に構成されている請
求項８のトンネルライナーのピース。
【請求項１０】前記リング間継手は、突設したピンお
よびこれと嵌合する透孔で構成されたピン継手である請
求項９のトンネルライナーのピース。
【請求項１１】前記リング間継手は、ピースのトンネ
ル軸方向側面部材のトンネル半径方向両面に、隣接する
ピースの該側面部材を挟装する添え板をトンネル軸方向
に突出して固設した継手である請求項９のトンネルライ
ナーのピース。
【請求項１２】前記スライド嵌合継手は、継手雄を構
成する継手片或いは継手雌を備えており、該継手雌は前
記継手片に対応する位置に設けられ、前記継手片が挿通
される挿入孔と、継手片の首部がトンネル軸方向にスラ
イドして嵌合するスリットとを含む請求項８のトンネル
ライナーのピース。
【請求項１３】トンネル軸方向両側面に主桁が配置さ
れており、トンネル周方向の両側面にスライド嵌合継手
の継手雄及び継手雌を備え、主桁に切欠が形成されない
態様にてスライド嵌合継手が配置されている請求項１２
のトンネルライナーのピース。