JPH11247579A

JPH11247579A - トンネル構築用覆工エレメント及びトンネル構築工法

Info

Publication number: JPH11247579A
Application number: JP37120598A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Ishibashi; 忠良石橋; Toshihiko Suganoya; 敏彦菅野谷; Takuo Moriya; 卓雄森谷; Masaharu Saito; 雅春齋藤; Keiichi Takamura; 圭一高村; Koji Yashiro; 浩二八代; Satoshi Nakajima; 智中嶋
Original assignee: East Japan Railway Co; Tekken Corp
Current assignee: East Japan Railway Co; Tekken Corp
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP3483196B2

Abstract

(57)【要約】【課題】覆工壁の施工の省力化を図り、また各覆工エレ
メントに連続した構造体として機能させることにより、
覆工版を合成構造物の如くする。【解決手段】トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆
工エレメントを並列させて地山に挿入することによりト
ンネル断面を区画する覆工壁を形成する工程を含むトン
ネル構築工法において、覆工エレメントとして断面四角
形で中空の基準覆工エレメント３と、断面コ字形の連結
覆工エレメント４とを使用し、基準覆工エレメント３の
両側部に連結覆工エレメント４の開口部側を密接して連
結し、該連結覆工エレメント４の閉鎖部側に他の連結覆
工エレメント４の開口部側を密接して順次連結し、各覆
工エレメントの連結部を剛結する。

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、トンネル構築用
覆工エレメント及びトンネル構築工法に関し、さらに詳
細には、長尺の覆工エレメントを用いて施工される覆工
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道や道路の下方に立体交差するトンネ
ルを構築する工法の１つとして、長尺の角形管からなる
多数の覆工エレメントを用いて覆工を行うＵＲＴ（Ｕｎ
ｄｅｒＲａｉｌｗａｙ／ＲｏａｄＴｕｎｎｅｌ）工法
が知られている。

【０００３】この工法は、トンネルの掘削に先立ち、ト
ンネル断面を区画するように多数の覆工エレメントを互
いに隣接して地山に挿入することにより、トンネル頂部
の水平覆工版とこれに連なる鉛直覆工版とからなる覆工
壁を形成する。次に、水平覆工版及び鉛直覆工版に各覆
工エレメントをそれぞれ水平方向及び鉛直方向に貫通す
るＰＣ鋼材を配置し、水平覆工版及び鉛直覆工版の内部
すなわち各覆工エレメントの内部にコンクリートを打設
する。そして、ＰＣ鋼材を緊張させることにより、水平
覆工版及び鉛直覆工版にプレストレス（軸力）を導入す
る。プレストレスの導入後、覆工壁の内側の地山を掘削
して、門型構造やボックス構造のトンネルを構築するも
のである。

【０００４】しかしながら、上記のような従来の工法で
は、覆工壁が土圧やその他の荷重に耐え得る構造とする
ために、前記のようにＰＣ鋼材を用いてプレストレスを
導入し、各覆工エレメントを一体化するという手法を採
っている。このため、各覆工エレメントに所定ピッチで
穴をあけ、これにシースを通してその中にＰＣ鋼材を通
し、ジャッキによりプレストレスを与えるという一連の
作業が必要となり、多くの労力を要し、工費も高価にな
る。

【０００５】また、従来工法では、隣接する覆工エレメ
ント間は継手により連結され、この継手部には間隙が形
成される。間隙には清掃したうえ、モルタルが充填され
るが、このようにして形成される覆工壁は、あくまでも
ＰＣ鋼材により引っ張りを負担させるものであって、構
造体としては不連続であり、各覆工エレメントそれ自体
はコンクリートの型枠の作用しかしていない。

【０００６】さらに、従来工法においては、覆工エレメ
ントの全てが断面四角形で閉合された形状のものを使用
するため、先行するエレメントに後続のエレメントを接
続する際に、次のような問題もあった。図１１は、牽引
装置５０により掘削機５１を牽引し、線路１の下の路盤
２に覆工エレメント５２を挿入（貫入）する状態を示し
ている。

【０００７】覆工エレメント５２の内部には、掘削土を
排出するための排土ホース５３や掘削機５１を駆動する
ための油圧ホースなどの配管、配線類５４が配置されて
いる。しかしながら、覆工エレメント５２は前記のよう
に、断面四角形で閉合された形状のものが使用されるた
め、後続するエレメント５２（鎖線で示す）を接続する
に際し、排土ホース５３や配管、配線類５４をいったん
切り離さなければならない（図１１（ａ））。そして、
後続するエレメント５２の接続後、これらの排土ホース
５３や配管、配線類５４を再び接続しなければならない
（図１１（ｂ））。

【０００８】このような付帯設備の切り離し・接続は、
エレメントの延長接続時にその都度行わなければなら
ず、時間を費やす。また、エレメントの延長接続時に
は、掘削・牽引作業を中止しなければならない。すなわ
ち、施工サイクルにおけるシステム的なクリティカルパ
スとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【００１０】この発明の目的は、覆工壁の施工の省力化
を図り、また各覆工エレメントに連続した構造体として
機能させることにより、覆工壁を合成構造物の如くする
ことが可能なトンネル構築用覆工エレメント及びトンネ
ル構築工法を提供することを目的とする。この発明の別
な目的は、覆工エレメントの延長接続時における、付帯
設備の切り離し・接続作業を不要とし、施工速度を向上
させることができるトンネル構築用覆工エレメント及び
トンネル構築工法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ちこの発明は、断面四角形で中空かつ長尺の基準覆工エ
レメントと、この基準覆工エレメントに開口部側が連結
される断面コ字形で長尺の連結覆工エレメントとからな
ることを特徴とするトンネル構築用覆工エレメントにあ
る。

【００１２】より具体的には、前記基準覆工エレメント
及び前記連結覆工エレメントの各隅角部に第１の継手部
分が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記連結覆工
エレメントの開口部側端部に前記第１の継手部分と係合
する第２の継手部分が長手方向に沿って設けられてい
る。また、各覆工エレメントの内面に複数の突条が設け
られている。

【００１３】また、この発明工法は、トンネルの掘削に
先立ち、長尺の多数の覆工エレメントを並列させて地山
に挿入することによりトンネル断面を区画する覆工壁を
形成する工程を含むトンネル構築工法において、前記覆
工エレメントとして断面四角形で中空の基準覆工エレメ
ントと、断面コ字形の連結覆工エレメントとを使用し、
前記基準覆工エレメントの両側部に前記連結覆工エレメ
ントの開口部側を密接して連結し、該連結覆工エレメン
トの閉鎖部側に他の連結覆工エレメントの開口部側を密
接して順次連結し、各覆工エレメントの連結部を剛結す
ることを特徴とするトンネル構築工法にある。

【００１４】この発明工法に使用される前記基準覆工エ
レメント及び前記連結覆工エレメントの各隅角部には第
１の継手部分が長手方向に沿ってそれぞれ設けられ、前
記連結覆工エレメントの開口部側端部に前記第１の継手
部分と係合する第２の継手部分が長手方向に沿って設け
られている。

【００１５】各覆工エレメントの連結部の剛結手段とし
ては、例えば溶接を採用することができる。前記基準覆
工エレメントの両側部のプレート及び前記連結覆工エレ
メントの閉鎖部側のプレートから、互いに隣接する覆工
エレメント内に突出するように鉄筋を配置し、該鉄筋と
各覆工エレメント内に打設されるコンクリートとの付着
により各覆工エレメントの連結部を剛結するようにして
もよい。また、各覆工エレメントの連結部をボルトによ
り剛結するようにしてもよい。さらに、各覆工エレメン
トの連結部を前記第１の継手部分及び第２の継手部分の
係合自体により剛結するようにしてもよい。必要に応じ
て、前記連結覆工エレメントの地山への挿入時に、その
開口部側の内面間に補強部材が仮設される。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の
形態を示す正面図である。この実施の形態は、線路１下
の路盤２にトンネルを構築する例である。それぞれ覆工
壁を形成する水平覆工版５及びこれに連なる鉛直覆工版
６は、トンネルの掘削に先立ち、多数の覆工エレメント
３，４を並列させて地山に挿入（貫入）することにより
形成される。

【００１７】この発明において使用される覆工エレメン
トは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、基準覆工エレメ
ント３と、連結覆工エレメント４とからなっている。基
準覆工エレメント３は、断面が四角形で中空すなわち閉
合した長尺の鋼管からなっていて、その１対のプレート
７，７の長手方向両端は他の１対のプレート８，８から
突出し、これらの突出端は第１の継手部分２５を形成し
ている。

【００１８】連結覆工エレメント４は断面コ字形で長尺
の鋼材からなっていて、その閉鎖部側のプレート９の長
手方向両端は基準覆工エレメント３の場合と同様に、他
の１対のプレート１０，１０から突出し、これらの突出
端は基準覆工エレメント３の場合と同様に第１の継手部
分２５を形成している。プレート１０，１０の開口部側
の端部には長手方向に延びる溝１２を有する第２の継手
部分１１，１１が設けられている。この第２の継手部分
１１は、基準覆工エレメント３あるいは他の連結覆工エ
レメント４の第１の継手部分２５に係合してスライド自
在である。

【００１９】これらの覆工エレメント３，４は推進機等
を用いて、次のようにして地山に挿入される。図３は、
覆工エレメントの地山への挿入手順を示す正面図であ
る。まず、最初に基準覆工エレメント３を地山に挿入す
る。次に、基準覆工エレメント３の両側部（図３では一
方側のみを示す）に、連結覆工エレメント４を地山に挿
入しながら連結する。連結覆工エレメント４の地山への
挿入は、プレート７の突出端である第１の継手部分２５
に第２の継手部分１１を係合させて、スライドさせるこ
とにより行われる。連結覆工エレメント４の地山への挿
入の際、剛性を強化する必要がある場合は開口部側の内
面間に補強部材１３を仮設してもよい。

【００２０】次に、連結覆工エレメント４の閉鎖部側す
なわちプレート９の突出端である第１の継手部分２５
に、他の連結覆工エレメント４の第２の継手部分１１を
係合させ、前記と同様にスライドさせて地山に挿入しな
がら他の連結覆工エレメント４を連結する。以下、同様
にして、連結覆工エレメント４を順次連結し、このよう
にして隣接する覆工エレメント３，４…どうしが密接し
て連結した、図１に示したような水平覆工版５及び鉛直
覆工版６が形成される。

【００２１】次に、図４に示すように、各覆工エレメン
ト３，４…の連結部を溶接することにより剛結し（溶接
部分を符号１４で示す）、補強部材１３を撤去して、各
覆工エレメント３，４…の内部にコンクリート１５を打
設する。そして、コンクリート１５の硬化後、従来工法
と同様に、水平覆工版５及び鉛直覆工版６により区画さ
れた内方の地山を掘削し、水平覆工版５及び鉛直覆工版
６の内面に化粧コンクリート等を施してトンネルが構築
される。なお、連結部の剛結は、全覆工エレメントの連
結後に行ってもよいし、各覆工エレメントを連結するご
とにその都度行ってもよい。

【００２２】上記のような覆工構造によれば、基準覆工
エレメント３及び連結覆工エレメント４…が連続した一
体化構造となる。すなわち、これを水平覆工版５につい
てみると、各覆工エレメントの横方向のプレート８，１
０が引っ張り補強材として、縦方向のプレート７，９が
せん断補強材として、コンクリート１５が圧縮部材とし
てそれぞれ機能し、シンプルで一様な耐力を有する合成
構造体となる。

【００２３】また、地震時において、仮に各覆工エレメ
ントが伸びてイールドに達しても引っ張り力を保持し、
中詰めコンクリートが圧壊を起こすことがない有利な構
造である。さらに、従来のようなＰＣ鋼材を使用してプ
レストレスを与えるという手法を採らないので、施工を
簡単に行うことができ、工費も低減させることができ
る。

【００２４】さらに、基準覆工エレメント３を除く連結
覆工エレメント４の延長接続時においては、次のような
利点が得られる。図９は連結覆工エレメント４の延長接
続作業状態を示す、地山への挿入方向に直角な方向の断
面図、図１０は挿入方向に沿った断面図である。この発
明によれば、連結覆工エレメント４は断面コ字形である
ので、その延長接続時には、横方向からスライドさせる
だけで排土ホース５３や配管・配線類５４を内部に収容
可能となる（図１０（ａ），（ｂ）も併せて参照）。そ
の際、排土ホース５３や配管・配線類５４はリフト装置
５５で支持しておけばよい。

【００２５】この結果、連結覆工エレメント４の延長接
続時には、従来のような排土ホース５３や配管・配線類
５４の付帯設備の切り離し・接続作業が不要となる。ま
た、連結覆工エレメント４の延長接続時においても、掘
削・牽引作業が可能となる。したがって、作業の簡素化
が図れ、施工速度も大幅に向上する。

【００２６】図５は別の実施の形態を示し、この実施の
形態では基準覆工エレメント３及び連結覆工エレメント
４の内面に突条である複数のジベル１６が設けられてい
る。このようなジベル１６を設けることにより、覆工エ
レメント３，４とコンクリート１５との付着力が増し、
耐力が増大する。

【００２７】図６はさらに別の実施の形態を示してい
る。前記実施の形態では、各覆工エレメントの連結部を
溶接することにより剛結したが、この実施の形態では別
の剛結手段を採用している。すなわち、基準覆工エレメ
ント３の両側部のプレート７，７及び連結覆工エレメン
ト４の閉鎖部側のプレート９に穴をあけ、この穴に鉄筋
１７を通して互いに隣接する覆工エレメント内に突出さ
せ、この鉄筋１７とコンクリートと１５との付着により
連結部を剛結するようにしたものである。

【００２８】図７は剛結手段のさらに別の実施の形態を
示している。この実施の形態は、ボルトにより覆工エレ
メント３，４及び覆工エレメント４，４を剛結するよう
にしたものである。すなわち、基準覆工エレメント３の
両側部のプレート７，７及び連結覆工エレメント４の閉
鎖部側のプレート９に、ボルト孔２０を有する一対の取
付プレート２１を設け、ボルト孔２０にボルト２２を挿
通して連結覆工エレメント４の開口側端部に固定するよ
うにしたものである。

【００２９】図８は剛結手段のさらに別の実施の形態を
示している。前記した各実施の形態では第１の継手部分
２５及び第２の継手部分１１により、覆工エレメント
３，４及び覆工エレメント４，４を連結したうえ、溶接
等の剛結手段を用いて応力の伝達が可能なように連結部
を剛結した。この実施の形態は、第１の継手部分２５及
び第２の継手部分１１の係合それ自体により連結部を剛
結するようにしたものである。

【００３０】すなわち、第１の継手部分２５は入口部が
狭まった溝２６を有するＵ形の部材からなり、第２の継
手部分１１は先端に膨大部２７を有するＩ形の部材から
なる。第１の継手部分２５と第２の継手部分１１とは、
膨大部２７を溝２６にスライドさせて嵌合することによ
り結合される。このような継手形状によれば、両継手部
分１１，２５間で応力の伝達が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各覆
工エレメントが連続性をもった合成構造物としての覆工
壁を形成することができ、このような覆工壁は各覆工エ
レメントが内部に打設されるコンクリートとともに荷重
を負担する部材として機能することから、合理的な構造
体となる。また、施工の省力化を図ることができ、工費
も低減する。さらに、覆工エレメントの延長接続時にお
ける、付帯設備の切り離し・接続作業を不要が不要とな
り、作業が簡素化して施工速度の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施の形態を示す全体正面
図である。

【図２】図２は、トンネル構築に使用される覆工エレメ
ントを示す正面図である。

【図３】図３は、覆工エレメントの地山への挿入手順を
示す正面図である。

【図４】図４は、覆工エレメントの内部にコンクリート
を打設した状態を示す断面図である。

【図５】図５は、別の実施の形態を示す断面図である。

【図６】図６は、さらに別の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図７】図７は、さらに別の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図８】図８は、さらに別の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図９】図９は、連結覆工エレメントの延長接続状態を
示す挿入方向に直角方向の断面図である。

【図１０】図１０は、同状態を示す挿入方向に沿った断
面図である。

【図１１】図１１は、従来の覆工エレメントの延長接続
状態を示す挿入方向に沿った断面図である。

【符号の説明】

１…線路２…路盤３…基準覆工エレメント４…連結覆工エレメント５…水平覆工版６…鉛直覆工版７，８，９，１０…プレート１１…第１の継手部分１２…溝１３…補強部材１４…溶接部１５…コンクリート１６…ジベル（突条）１７…鉄筋２５…第２の継手部分

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】さらに、従来工法においては、覆工エレメ
ントの全てが断面四角形で閉合された形状のものを使用
するため、先行するエレメントに後続のエレメントを接
続する際に、次のような問題もあった。図１１は、牽引
装置５０により掘削機５１を牽引し、線路１の下の地盤
２に覆工エレメント５２を挿入（貫入）する状態を示し
ている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の
形態を示す正面図である。この実施の形態は、線路１下
の地盤２にトンネルを構築する例である。それぞれ覆工
壁を形成する水平覆工版５及びこれに連なる鉛直覆工版
６は、トンネルの掘削に先立ち、多数の覆工エレメント
３，４を並列させて地山に挿入（貫入）することにより
形成される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１…線路２…地盤３…基準覆工エレメント４…連結覆工エレメント５…水平覆工版６…鉛直覆工版７，８，９，１０…プレート１１…第１の継手部分１２…溝１３…補強部材１４…溶接部１５…コンクリート１６…ジベル（突条）１７…鉄筋２５…第２の継手部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森谷卓雄東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (72)発明者齋藤雅春東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (72)発明者高村圭一東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (72)発明者八代浩二東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内 (72)発明者中嶋智東京都千代田区三崎町二丁目５番３号鉄建建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面四角形で中空かつ長尺の基準覆工エレ
メントと、この基準覆工エレメントに開口部側が連結さ
れる断面コ字形で長尺の連結覆工エレメントとからなる
ことを特徴とするトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項２】前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工
エレメントの各隅角部に第１の継手部分が長手方向に沿
ってそれぞれ設けられ、前記連結覆工エレメントの開口
部側端部に前記第１の継手部分と係合する第２の継手部
分が長手方向に沿って設けられていることを特徴とする
請求項１記載のトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項３】各覆工エレメントの内面に複数の突条が設
けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のト
ンネル構築用覆工エレメント。
【請求項４】トンネルの掘削に先立ち、長尺の多数の覆
工エレメントを並列させて地山に挿入することによりト
ンネル断面を区画する覆工壁を形成する工程を含むトン
ネル構築工法において、前記覆工エレメントとして断面四角形で中空の基準覆工
エレメントと、断面コ字形の連結覆工エレメントとを使
用し、前記基準覆工エレメントの両側部に前記連結覆工エレメ
ントの開口部側を密接して連結し、該連結覆工エレメン
トの閉鎖部側に他の連結覆工エレメントの開口部側を密
接して順次連結し、各覆工エレメントの連結部を剛結することを特徴とする
トンネル構築工法。
【請求項５】前記基準覆工エレメント及び前記連結覆工
エレメントの各隅角部に第１の継手部分が長手方向に沿
ってそれぞれ設けられ、前記連結覆工エレメントの開口
部側端部に前記第１の継手部分と係合する第２の継手部
分が長手方向に沿って設けられていることを特徴とする
請求項４記載のトンネル構築用覆工エレメント。
【請求項６】各覆工エレメントの連結部を溶接により剛
結することを特徴とする請求項５記載のトンネル構築工
法。
【請求項７】前記基準覆工エレメントの両側部のプレー
ト及び前記連結覆工エレメントの閉鎖部側のプレートか
ら、互いに隣接する覆工エレメント内に突出するように
鉄筋を配置し、該鉄筋と各覆工エレメント内に打設され
るコンクリートとの付着により各覆工エレメントの連結
部を剛結することを特徴とする請求項５記載のトンネル
構築工法。
【請求項８】各覆工エレメントの連結部をボルトにより
剛結することを特徴とする請求項５記載のトンネル構築
工法。
【請求項９】各覆工エレメントの連結部を前記第１の継
手部分及び第２の継手部分の係合自体により剛結するこ
とを特徴とする請求項５記載のトンネル構築工法。
【請求項１０】前記連結覆工エレメントの地山への挿入
時に、その開口部側の内面間に補強部材を仮設すること
を特徴とする請求項４乃至９のいずれか１に記載のトン
ネル構築工法。