JPH11173064A - シールドトンネルの連結工法 - Google Patents

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】トンネル端部の端支柱の最上部、最下部
に、トンネルの進行方向に対しその前後面を開放した受
け枠を形成する。一方、連結部材は接続鋼材とその端に
固定した端板と、端板と平行に突設したナットプレート
より形成する。両側のトンネルの受け枠内の間に、進行
方向に対し横断方向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、ナットプレートは受け枠
の外側に位置させる。ナットプレートにねじ込んだ支圧
ボルトによって受け枠外側に固定し、端板と受け枠とで
構成した空間内部に充填材を充填して行う。

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、端支柱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。

【０００３】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、上弦材２と下弦
材３との間を端支柱１、中間支柱１２で支持した構造で
ある。なお、トンネルの上下の上弦材２、下弦材３の外
側にはスキンプレート２１が存在するがその一部を剥が
した状態を図示している。上弦材２、支柱１、１２およ
び下弦材３で構成した枠体の間は、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
周囲の地盤をセメントミルクなどの注入によって補強
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の端
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
端支柱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。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】上記した、一方のト
ンネルの端支柱１間から隣のトンネルに挿入する連結部
材として従来は鉄筋籠を使用する方法が開発されてい
る。この方法は図８に示すように、シールドトンネルの
上弦材２、下弦材３間はＬ型鋼材などの補強リブ４で連
結してあるが、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、その型鋼の高さが上弦材２、下弦材３
の厚さを構成している。したがって主鉄筋５、せん断鉄
筋５１からなる鉄筋籠の高さは、上弦材２と下弦材３の
間隔以上の高さをとることはできず、その幅も端支柱１
間の距離以内に分割した状態で配置することになる。ま
たシールドトンネル相互間の接続部の土砂を掘削してト
ンネル間に空間ができると、シールドトンネル周囲から
の土水圧によりそれぞれのシールドトンネルは接続部側
へ移動しようとする。したがって、図８に示すようにメ
インフレームのエンドプレート間に支保工部材を配置し
て、シールドトンネルが変形することを防止する必要が
あった。

【０００５】その結果、次のような問題がある。 ＜イ＞トンネル間に配置する支保工は撤去することがで
きず埋め殺すことになるから、特に延長が長くなるとき
わめて不経済である。 ＜ロ＞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。 ＜ハ＞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。 ＜ニ＞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。 ＜ホ＞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
してしまう。そのためにクラックが接続部分のコンのせ
ん断耐力の低下の原因となり、断面力が増加するにした
がってこの接続部分が最初の塑性ヒンジとなりやすい。

【０００６】

【本発明の目的】以上説明したように、従来のシールド
トンネルの連結工法は多くの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
も支保工と接続部材を併用して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。

【０００７】

【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、トンネル端部の端
支柱の最上部、最下部に、トンネルの進行方向に対しそ
の前後面を開放した受け枠を形成し、一方、連結部材は
接続鋼材とその端に固定した端板と、端板と平行に突設
したナットプレートより形成し、両側のトンネルの受け
枠内の間に、進行方向に対し横断方向に連結部材を配置
し、この連結部材の端板を受け枠内に位置させ、ナット
プレートは受け枠の外側に位置させ、同様に対抗する位
置に他の連結部材を配置し、ナットプレートにねじ込ん
だ支圧ボルトによって受け枠外側に固定し、端板と受け
枠と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。

【０００８】

【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。なお、以下の説明は水平方向にならんで配置したシ
ールドトンネルを接続する場合について説明するが、縦
方向の連結についても同様の工法を採用することができ
る。

【０００９】＜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、端支柱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
側壁の端支柱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に向けた両面は開放された状
態の枠部が形成されることになる。

【００１０】＜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接続鋼
材９１と、その接続鋼材９１の両端に取り付けた端板９
２とによって形成する。引張力、圧縮力を伝達する接続
鋼材９１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。接続鋼材９１の両端には、Ｌ字状に、あるいはＴ
字状に端板９２を取り付ける。 端板９２の高さ、およ
び受け枠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。

【００１１】＜ハ＞充填材注入容器。 接続鋼材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、接続鋼材９１の外側に向け
て注入口を開口しておく。したがって接続鋼材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。

【００１２】＜ニ＞ナットプレート。 接続鋼材９１にはさらに、端板９２と平行にナットプレ
ートを突設する。このナットプレートは、端板９２より
も中心側の位置に配置する。ナットプレートにはねじ穴
を開設し、あるいはナットを溶接して支圧ボルトをねじ
込んで固定できるように構成する。

【００１３】＜ホ＞連結部材９の取り付け方法。 端支柱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の接続鋼材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。その際に、
受け枠８の外側にはナットプレート９５が位置している
ので、両側のナットプレートに対して、中心側から端板
９２側に向けて支圧ボルトをねじ込むことによって連結
部材９を受け枠外側に固定することができる。この支圧
ボルトは端板９２を介して圧縮力を伝達する。

【００１４】＜ヘ＞充填材の充填。 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
入口に接続した注入パイプ９７を介して充填容器９４の
内部に充填材９８を注入する。充填材９８は、全周囲を
鋼材で包囲された空間内に充填されるから、三軸拘束状
態となり、一軸状態に比べて高い降伏応力を得ることが
できる。

【００１５】＜ト＞誤差の吸収。 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６、７）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。

【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は、接続部材と支保工
を兼用している。したがって別に支保工としての部材を
準備する必要がなく、部材を節約することができる。ま
た従来ならば支保工を設置するはずのスペースを他の用
途に利用することができ、同時に支保工取り付けの作業
を節約することができ経済的である。 ＜ロ＞トンネル間を連結する部材を、トンネルの上弦材
２、下弦材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。 ＜ハ＞連結部材は引張力も、圧縮力も伝達することがで
きる。したがって地震時のような交番載荷を受けるよう
な場合でも、すべての接続部材が有効に作用し、構造的
安定性を確保することができる。 ＜ニ＞連結部の材料が上弦材や下弦材と同等の特性を持
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。 ＜ホ＞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。 ＜ヘ＞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９８によって行う構造であ
る。充填材９８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。 ＜ト＞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９８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。 ＜チ＞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。 ＜リ＞トンネル間にずれが生じた場合、図に示すように
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。 ＜ヌ＞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く、Ｈ鋼などの端面、側面にプ
レートを取り付けただかの部材である。したがって高張
力鋼のような特殊鋼を用いる場合や、特殊加工を施した
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。

【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】施工誤差がある場合の連結状態の説明図

【図７】施工誤差がある場合の連結状態の説明図

【図８】従来のシールドトンネルの連結方法の説明図

Claims (2)

【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、 トンネル端部の端支柱の最上部、最下部に、トンネルの
   進行方向に対しその前後面を開放した受け枠を形成し、 一方、連結部材は接続鋼材とその端に固定した端板と、 端板と平行に突設したナットプレートより形成し、 両側のトンネルの受け枠内の間に、進行方向に対し横断
   方向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、 ナットプレートは受け枠の外側に位置させ、 同様に対抗する位置に他の連結部材を配置し、 ナットプレートにねじ込んだ支圧ボルトによって受け枠
   外側に固定し、 端板と受け枠と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】連結部材は接続鋼材と、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記載のシールドトンネルの連結工法