Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7461909B2 - Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7461909B2 - Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes - Google Patents

Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes Download PDF

Info

Publication number
JP7461909B2
JP7461909B2 JP2021076979A JP2021076979A JP7461909B2 JP 7461909 B2 JP7461909 B2 JP 7461909B2 JP 2021076979 A JP2021076979 A JP 2021076979A JP 2021076979 A JP2021076979 A JP 2021076979A JP 7461909 B2 JP7461909 B2 JP 7461909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tunnel
ground
group
ground spring
boxes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021076979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022170785A (en
Inventor
佳明 亀田
大貴 朝原
尊寿 西岡
直俊 日▲高▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP2021076979A priority Critical patent/JP7461909B2/en
Publication of JP2022170785A publication Critical patent/JP2022170785A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7461909B2 publication Critical patent/JP7461909B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

本発明は、トンネル函体群の縦断方向の設計方法、及びトンネル函体群の施工計画の修正方法に関する。 The present invention relates to a method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes, and a method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes.

推進工法やシールド工法では、複数の推進函体同士をリング継手(一方の推進函体の端部に他方の推進函体の端部を差し込む形態や、ボルト接合等される形態)を介して接続することにより、あるいは、複数のシールド函体同士をリング継手(ボルト接合等される形態)を介して接続することにより、地中に推進函体群やシールド函体群等のトンネル函体群を施工する。以下、本明細書では、推進函体とシールド函体をまとめてトンネル函体と称し、推進函体群とシールド函体群をまとめてトンネル函体群と称する。
トンネル函体群の縦断線形には、直線線形の他、円形や複数の曲率を有する曲線線形、直線と曲線が混在した線形等、様々な縦断線形が存在するが、縦断線形の中に少なくとも曲線区間(曲線線形)を備えたトンネル函体群においては、その縦断方向の設計に際して様々な影響を適正に評価することが、トンネル函体群の設計において肝要である。
例えば、トンネル函体群のうち、推進工法による曲線区間を有する推進函体群の縦断方向の設計に関して考察すると、推進工法の曲線区間では、掘進機と後続の推進函体群のスムーズな推進を図るべく、掘進機のカッタヘッドの側方からコピーカッタを地中に張り出して余掘りを行い、余掘り部に滑材を充填しながら掘進機の掘進と推進函体群の推進を行う施工方法が一般的である。この際、余掘り部に充填されている滑材の中に掘進機が存在することから、掘進過程で掘進機が蛇行する恐れがある。仮に、縦断方向の曲線線形が鉛直面内における曲線線形の場合には、余掘り部の滑材の中で、上昇しながら曲線区間を掘進する掘進機には、自重に加えて後続の推進函群の重量が作用することから、掘進機の蛇行は一層顕著になる。
In the jacking method and shield method, a tunnel box group such as a jacking box group or a shield box group is constructed underground by connecting multiple jacking boxes together via ring joints (in a form in which the end of one jacking box is inserted into the end of the other jacking box, or in a form such as bolted joints) or by connecting multiple shield boxes together via ring joints (in a form such as bolted joints). Hereinafter, in this specification, the jacking box and the shield box are collectively referred to as the tunnel box, and the jacking box group and the shield box group are collectively referred to as the tunnel box group.
There are various types of longitudinal alignment for tunnel boxes, such as straight lines, circles, curved lines with multiple curvatures, and lines that combine straight and curved lines. However, for tunnel boxes that have at least a curved section (curved line), it is essential to properly evaluate various influences when designing the longitudinal direction.
For example, when considering the design of the longitudinal direction of a tunnel box group having a curved section using the jacking method, in the curved section using the jacking method, in order to ensure smooth advancement of the tunneling machine and the following tunneling box group, a construction method is generally used in which a copy cutter is extended from the side of the cutter head of the tunneling machine into the ground to perform over-excavation, and the tunneling machine excavates and the tunneling box group is advanced while filling the over-excavation section with a sliding material. In this case, since the tunneling machine is present in the sliding material filled in the over-excavation section, there is a risk that the tunneling machine will meander during the excavation process. If the curved shape in the longitudinal direction is a curved shape in a vertical plane, the tunneling machine excavating the curved section while rising in the sliding material of the over-excavation section will be subjected to the weight of the following tunneling box group in addition to its own weight, so the meandering of the tunneling machine will be even more noticeable.

推進工法では、元押し装置が設置されている発進立坑の内部において、隣接する推進函体同士が接続されることから、推進過程における上記蛇行を勘案した縦断線形となるように推進函体群を発進立坑の内部で組み立てることは不可能である。
余掘り部に充填された滑材の中で掘進機と後続の推進函体群が蛇行すると、場所によっては掘進機の一部や推進函体群を構成する推進函体の一部が地山に拘束される恐れがあり、この地山による拘束に起因してジャッキ推力が不足し、当初は予定していなかった中押しジャッキの追加等による緊急措置を講じる必要が生じ得る。そして、追加のジャッキ推力により、推進函体群を構成する各推進函体には設計段階では想定外の過度な外力が作用することになり、推進函体の縦断方向の断面力の再照査を行い、必要に応じて早急に推進函体の補強を行う必要が生じ得る。
In the thrusting method, adjacent thrust boxes are connected inside the starting shaft where the main thrust device is installed, so it is impossible to assemble the thrust box group inside the starting shaft so that it has a vertical cross-sectional linearity that takes into account the above-mentioned meandering during the thrusting process.
If the tunneling machine and the following group of tunneling boxes meander in the skid material filled in the overexcavation area, there is a risk that in some places, part of the tunneling machine or part of the tunneling boxes that make up the group of tunneling boxes may be restrained by the ground, and this restraint by the ground may cause the jack thrust to be insufficient, making it necessary to take emergency measures such as adding a center jack that was not originally planned.The additional jack thrust may then cause excessive external forces that were not anticipated in the design stage to act on each of the tunneling boxes that make up the group of tunneling boxes, making it necessary to re-examine the longitudinal cross-sectional forces of the tunneling boxes and, if necessary, to reinforce the tunneling boxes immediately.

トンネル函体群の縦断方向の設計においては、コンピュータ内でトンネル函体群を梁モデルにモデル化し、この梁モデルに対して地盤バネを取り付けて縦断方向梁モデルとし、縦断方向梁モデルに対してジャッキ推力を載荷することにより生じる断面力に基づいて、縦断方向の断面力照査を行う設計方法が一般に用いられる。しかしながら、上記するように、余掘り部では地盤バネによる地盤反力が梁モデル(トンネル函体群)に作用しないにも関わらず、地盤バネが作用することを前提としてトンネル函体群の縦断方向の断面力が算定されていることから、特に曲線区間を備えるトンネル函体群の縦断方向の設計においてはその精度に問題があると言わざるを得ない。
以上のことから、少なくとも曲線区間を有するトンネル函体群の縦断方向の設計において、余掘り部が考慮された適正な縦断方向梁モデルが用いられて、精度の高い設計を実現できる、トンネル函体群の縦断方向の設計方法と、この設計方法による設計内容に基づく、トンネル函体群の施工計画の修正方法が望まれる。
In the design of the longitudinal direction of a group of tunnel boxes, a design method is generally used in which the group of tunnel boxes is modeled as a beam model in a computer, a ground spring is attached to this beam model to make a longitudinal beam model, and the longitudinal section force is verified based on the section force generated by loading a jack thrust on the longitudinal beam model. However, as mentioned above, even though the ground reaction force due to the ground spring does not act on the beam model (group of tunnel boxes) in the overexcavation section, the longitudinal section force of the group of tunnel boxes is calculated on the assumption that the ground spring acts, so it must be said that there is a problem with the accuracy of the design of the longitudinal direction of a group of tunnel boxes, especially those with curved sections.
In view of the above, there is a need for a method for designing the longitudinal direction of a tunnel box group that uses an appropriate longitudinal beam model that takes into account overexcavation sections to achieve highly accurate design in the longitudinal design of a tunnel box group that has at least curved sections, and for a method for revising the construction plan for the tunnel box group based on the design contents obtained by this design method.

ここで、特許文献1には、シールド工法や推進工法において軟弱地盤中にトンネルを構築する際に、トンネルの急曲線箇所に反力壁を設置するか否かを判断する、反力壁設置の要否判断方法が提案されている。具体的には、急曲線箇所を模擬した構造解析により算定されたトンネル覆工の地盤反力と原地盤の強度との比較により、反力壁の設置の要否を判断する方法であり、地盤反力が原地盤強度よりも大きいと判断された際に、地盤反力を低減させるために、トンネルの軸方向剛性を高めて反力壁の設置を不要にする要否判断方法である。 Patent Document 1 proposes a method for determining whether or not to install a reaction wall at a sharp curve in a tunnel when constructing a tunnel in soft ground using the shield method or jacking method. Specifically, this method determines whether or not to install a reaction wall by comparing the ground reaction of the tunnel lining calculated by a structural analysis simulating a sharp curve with the strength of the original ground, and when it is determined that the ground reaction is greater than the original ground strength, this method increases the axial rigidity of the tunnel to reduce the ground reaction, making it unnecessary to install a reaction wall.

特開2002-194989号公報JP 2002-194989 A

特許文献1に記載の反力壁設置の要否判断方法によれば、実状に対応した反力壁設置の要否判断方法を提供できるとしている。しかしながら、上記するように、少なくとも曲線区間を有するトンネル函体群の縦断方向の設計において、余掘り部が考慮された適正な縦断方向梁モデルを提供するものではない。 The method for determining whether or not a reaction wall needs to be installed described in Patent Document 1 is said to be capable of providing a method for determining whether or not a reaction wall needs to be installed that corresponds to actual conditions. However, as mentioned above, it does not provide an appropriate longitudinal beam model that takes into account overexcavation in the longitudinal design of a group of tunnel boxes that has at least curved sections.

本発明は、少なくとも曲線区間を有するトンネル函体群の縦断方向の設計において、余掘り部が考慮された適正な縦断方向梁モデルが用いられて、精度の高い設計を実現できる、トンネル函体群の縦断方向の設計方法と、この設計方法による設計内容と実施工における蛇行量に基づく、トンネル函体群の施工計画の修正方法を提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes that has at least curved sections, in which an appropriate longitudinal beam model that takes into account overexcavation is used to realize highly accurate design, and a method for revising the construction plan for a group of tunnel boxes based on the design content of this design method and the amount of meandering during actual construction.

前記目的を達成すべく、本発明によるトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一態様は、
推進工法もしくはシールド工法により、推進装置もしくは掘進機の有する推進ジャッキによるジャッキ推力を受けながら、複数のトンネル函体により形成されて少なくとも曲線区間を有する、トンネル函体群の縦断方向の設計方法であって、
コンピュータにおいて、前記トンネル函体群を、等価剛性を有する曲線含有梁モデル、もしくは、隣接する前記トンネル函体の梁モデルを回転バネにて連結してなる曲線含有梁モデルを作成し、該曲線含有梁モデルに対して地盤バネを取り付けて縦断方向梁モデル(解析モデル)とし、この際、該地盤バネを、余掘り部において地盤反力がゼロであり、地盤と当接する領域で地盤反力が変位に応じて増加する、第一非線形地盤バネとする、A工程と、
前記縦断方向梁モデルに対して、前記推進ジャッキによるジャッキ推力を設定して載荷することにより、少なくとも前記トンネル函体の縦断方向の断面力を算定する、B工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the method for designing a tunnel group in a longitudinal direction according to the present invention comprises the steps of:
A method for designing a longitudinal section of a group of tunnel boxes formed by a plurality of tunnel boxes and having at least a curved section, while receiving a jack thrust from a jack of a tunneling machine or a tunnel excavator by a jacking method or a shield method, comprising the steps of:
A step A includes creating, in a computer, a curved beam model having equivalent rigidity for the group of tunnel boxes, or a curved beam model formed by connecting beam models of adjacent tunnel boxes with rotational springs, and attaching a ground spring to the curved beam model to create a longitudinal beam model (analysis model), in which the ground spring is a first nonlinear ground spring in which the ground reaction force is zero in the overexcavation portion and increases according to displacement in the area in contact with the ground;
The method is characterized by having a step B of calculating at least the longitudinal cross-sectional force of the tunnel box by setting and loading a jack thrust by the thrust jack on the longitudinal beam model.

本態様によれば、曲線区間を有するトンネル函体群を等価剛性を有する曲線含有梁モデル等にモデル化し、これに地盤バネを取り付けて縦断方向梁モデルとし、この際に、地盤バネを、余掘り部において地盤反力がゼロであり、地盤と当接する領域で地盤反力が変位に応じて増加する、第一非線形地盤バネにモデル化することにより、余掘り部が適正にモデル化された地盤バネを備える縦断方向梁モデルに基づいてトンネル函体の縦断方向の断面力を算定することから、精度の高いトンネル函体群の縦断方向の設計を実現することができる。ここで、トンネル函体群は、曲線区間が単円形の縦断線形を有する場合において、施工段階ごとに、例えばトンネル函体1リング(1R)が10基推進された10R段階での縦断方向梁モデル、20R推進された20R段階での縦断方向梁モデル、全周推進された円形の縦断方向梁モデル等、様々な施工段階での縦断方向梁モデルが作成され、都度、トンネル函体の縦断方向の断面力が算定される。ここで、トンネル函体群を構成する各トンネル函体は、場所ごとに算定される断面力が相違することになるが、設計段階では、最も厳しい断面力に基づいてトンネル函体の仕様が決定される。
また、ジャッキ推力は、推進工法における元押し装置の元押しジャッキによるジャッキ推力や、元押しジャッキに加えて中押し装置の中押しジャッキによるジャッキ推力、推進工法とシールド工法の双方における掘進機の備える推進ジャッキによるジャッキ推力等が挙げられる。例えば、推進ジャッキを備えた掘進機を利用する推進工法においては、縦断方向梁モデルにおける一端(発進立坑位置)に元押しジャッキによるジャッキ推力が載荷され、縦断方向梁モデルの他端(掘進機位置)に掘進機の備える推進ジャッキによるジャッキ推力が載荷され、トンネル函体群の中に中押し装置が介在する場合はその位置に中押しジャッキによるジャッキ推力が載荷される。
According to this aspect, the tunnel box group having the curved section is modeled as a curved beam model having equivalent rigidity, and a ground spring is attached to this to form a longitudinal beam model, and the ground spring is modeled as a first nonlinear ground spring in which the ground reaction force is zero in the overexcavation section and increases according to the displacement in the area in contact with the ground, and the longitudinal section force of the tunnel box is calculated based on the longitudinal beam model equipped with the ground spring in which the overexcavation section is properly modeled, so that the longitudinal design of the tunnel box group with high accuracy can be realized. Here, in the case where the tunnel box group has a curved section with a single circular longitudinal alignment, longitudinal beam models at various construction stages are created for each construction stage, such as a longitudinal beam model at the 10R stage where 10 tunnel box rings (1R) are advanced, a longitudinal beam model at the 20R stage where 20R are advanced, and a circular longitudinal beam model advanced all around, and the longitudinal section force of the tunnel box is calculated each time. Here, the cross-sectional forces calculated for each tunnel box that makes up the tunnel box group will differ from place to place, but at the design stage, the specifications for the tunnel box are determined based on the most severe cross-sectional force.
In addition, the jack thrust may be a jack thrust by a push jack of a push device in the jacking method, a jack thrust by a push jack of a push device in addition to a push jack, a jack thrust by a push jack equipped in a tunneling machine in both the jacking method and the shield method, etc. For example, in the jacking method using a tunneling machine equipped with a push jack, the jack thrust by the push jack is loaded on one end of the longitudinal beam model (starting shaft position), the jack thrust by the push jack equipped in the tunneling machine is loaded on the other end of the longitudinal beam model (tunnel position), and if a push device is interposed between the tunnel box groups, the jack thrust by the push jack is loaded on that position.

また、地盤バネは、トンネル函体ごとに取り付けられる形態や、10Rごとに取り付けられる形態等、地盤バネの取り付け形態も様々である。さらに、場所ごと(土層ごと)に、地盤性状が地盤バネに適切に反映されるのが望ましく、土層ごとのN値や地盤の内部摩擦角、付着力(粘性)等が評価されて地盤バネが設定されるのがよい。
本態様において適用する地盤バネでは、余掘り部において、トンネル函体群は地盤に接していないことから地盤反力がゼロに設定され、地盤に接している領域においては変位に応じて地盤反力が増加(例えば直線的に増加)するように設定されることにより、余掘り部を考慮していない従来の地盤バネを備えた縦断方向梁モデルに比べて、安全側で精度の高い設計を実現できる。また、余掘り部において地盤反力がゼロである第一非線形地盤バネは、地盤反力と変位の関係を示す直線勾配がある変位において変化する(勾配の異なる二つの直線が連続する)従来一般の非線形地盤バネとは性質の異なる非線形地盤バネとなる。
Also, there are various ways of attaching ground springs, such as attaching them to each tunnel box, attaching them to each 10R, etc. Furthermore, it is desirable for the ground properties of each location (each soil layer) to be appropriately reflected in the ground spring, and it is advisable to set the ground spring by evaluating the N value of each soil layer, the internal friction angle of the ground, adhesion (viscosity), etc.
In the ground spring applied in this embodiment, the ground reaction is set to zero in the overexcavation section because the tunnel box group is not in contact with the ground, and the ground reaction is set to increase (for example, increase linearly) according to the displacement in the area in contact with the ground, thereby realizing a safer and more accurate design than a longitudinal beam model equipped with a conventional ground spring that does not consider the overexcavation section. Also, the first nonlinear ground spring, in which the ground reaction is zero in the overexcavation section, is a nonlinear ground spring with different properties from conventional general nonlinear ground springs, in which the linear gradient showing the relationship between the ground reaction and the displacement changes at a certain displacement (two straight lines with different gradients are continuous).

また、本発明によるトンネル函体群の縦断方向の設計方法の他の態様において、
前記地盤バネは、前記曲線区間における円弧の法線方向の法線方向地盤バネと、該円弧の接線方向の接線方向地盤バネとを有し、
前記法線方向地盤バネは前記第一非線形地盤バネであり、
前記接線方向地盤バネは、前記地盤反力に摩擦係数を乗じた値を上限値とする第二非線形地盤バネであることを特徴とする。
In another aspect of the method for designing a tunnel group in the longitudinal direction according to the present invention,
The ground spring includes a normal ground spring in a normal direction of the arc in the curved section and a tangential ground spring in a tangential direction of the arc,
The normal ground spring is the first nonlinear ground spring;
The tangential ground spring is characterized in that it is a second nonlinear ground spring whose upper limit value is a value obtained by multiplying the ground reaction force by a friction coefficient.

本態様によれば、地盤バネが、余掘り部を考慮した第一非線形地盤バネからなる法線方向地盤バネと、地盤反力(法線方向の地盤反力)に摩擦係数を乗じた値を上限値とする第二非線形地盤バネからなる接線方向地盤バネとを有していることにより、より一層精度の高いトンネル函体群の縦断方向の設計を実現できる。例えば、通常の摩擦係数μは、tan(φ/2)(φは地盤の内部摩擦角)から算定されたり、1/3等に設定されるが、例えば法線方向地盤反力の最大値に対して摩擦係数μを乗じることにより、一定の変位において接線方向の反力が頭打ちになる、摩擦挙動を模擬した接線方向地盤バネを形成することができる。 According to this aspect, the ground springs have a normal ground spring consisting of a first nonlinear ground spring that takes into account the overexcavation, and a tangential ground spring consisting of a second nonlinear ground spring with an upper limit value of the ground reaction force (normal ground reaction force) multiplied by the friction coefficient, which allows for even more accurate design of the longitudinal direction of the tunnel box group. For example, the normal friction coefficient μ is calculated from tan(φ/2) (φ is the internal friction angle of the ground) or set to 1/3, etc., but by multiplying the maximum value of the normal ground reaction force by the friction coefficient μ, it is possible to form a tangential ground spring that simulates friction behavior in which the tangential reaction force plateaus at a certain displacement.

また、本発明によるトンネル函体群の縦断方向の設計方法の他の態様において、
前記B工程では、前記縦断方向の断面力の他に、地盤反力と、必要ジャッキ推力をさらに算定することを特徴とする。
In another aspect of the method for designing a tunnel group in the longitudinal direction according to the present invention,
The step B is characterized in that, in addition to the longitudinal section force, the ground reaction force and the required jack thrust are further calculated.

本態様によれば、縦断方向の断面力に加えて、地盤反力と必要ジャッキ推力が算定されることにより、算定された地盤反力に基づいて地盤バネを随時見直すことができ、算定された必要ジャッキ推力に基づいて元押しジャッキ等のジャッキ推力を随時見直すことができ、見直された地盤バネやジャッキ推力に基づいて再度解析を実行することにより、より一層高い精度で縦断方向のトンネル函体群を設計でき、必要ジャッキ推力を特定することができる。 According to this aspect, in addition to the longitudinal section force, the ground reaction force and the required jack thrust are calculated, so that the ground spring can be reviewed at any time based on the calculated ground reaction force, and the jack thrust of the push jack, etc. can be reviewed at any time based on the calculated required jack thrust. By performing analysis again based on the reviewed ground spring and jack thrust, the longitudinal tunnel box group can be designed with even higher accuracy, and the required jack thrust can be identified.

また、本発明によるトンネル函体群の縦断方向の設計方法の他の態様において、
前記A工程では、実施工において発生した前記トンネル函体群の蛇行量に基づいて、前記法線方向地盤バネを修正して修正法線方向地盤バネとし、該修正法線方向地盤バネを前記梁モデルに設置することを特徴とする。
In another aspect of the method for designing a tunnel group in the longitudinal direction according to the present invention,
In the above-mentioned process A, the normal direction ground spring is modified to become a modified normal direction ground spring based on the amount of meandering of the tunnel box group that occurs during the actual construction, and the modified normal direction ground spring is installed in the beam model.

本態様によれば、実施工において発生したトンネル函体群の蛇行量に基づいて、法線方向地盤バネを修正して修正法線方向地盤バネとすることにより、実施工におけるトンネル函体群の蛇行量が反映された、より精度の高い法線方向地盤バネ(修正法線方向地盤バネ)を備えた解析モデルに基づいて、実施工に即した解析結果を得ることができ、それ以前の解析結果と照合して、トンネル函体群の補強や必要ジャッキ推力の見直し等を行うことが可能になる。ここで、蛇行量の測定は、掘進機やトンネル函体群を構成する各トンネル函体が備えているジャイロ等の位置センサ等により行われる。 According to this aspect, the normal ground spring is modified to a modified normal ground spring based on the amount of meandering of the tunnel box group that occurs during the actual construction. This allows for analysis results that are in line with the actual construction based on an analysis model equipped with a more accurate normal ground spring (modified normal ground spring) that reflects the amount of meandering of the tunnel box group during the actual construction, and by comparing it with previous analysis results, it becomes possible to reinforce the tunnel box group, review the required jack thrust, etc. Here, the amount of meandering is measured using a position sensor such as a gyroscope equipped on the tunnel boring machine and each tunnel box that makes up the tunnel box group.

また、本発明によるトンネル函体群の縦断方向の設計方法の他の態様において、
前記A工程では、実施工において特定された摩擦係数に基づいて、当初設定していた前記摩擦係数を修正して修正摩擦係数とし、該修正摩擦係数に基づいて、前記接線方向地盤バネを修正して修正接線方向地盤バネとし、該修正接線方向地盤バネを前記梁モデルに設置することを特徴とする。
In another aspect of the method for designing a tunnel group in the longitudinal direction according to the present invention,
In the step A, the initially set friction coefficient is modified to a modified friction coefficient based on the friction coefficient identified in the actual construction, the tangential ground spring is modified to a modified tangential ground spring based on the modified friction coefficient, and the modified tangential ground spring is installed in the beam model.

本態様によれば、実施工において特定された摩擦係数に基づいて、当初設定していた摩擦係数を修正して修正摩擦係数とし、修正摩擦係数に基づいて接線方向地盤バネを修正して修正接線方向地盤バネとすることにより、より精度の高い接線方向地盤バネ(修正接線方向地盤バネ)を備えた解析モデルや、さらには、上記する修正法線方向地盤バネと修正接線方向地盤バネの双方に基づいて、実施工に即した解析結果を得ることができ、それ以前の解析結果と照合して、トンネル函体群の補強や必要ジャッキ推力の見直し等を行うことが可能になる。
ここで、実施工において摩擦係数を特定する方法は、例えば、掘進機のカッタヘッドが切羽から受ける切羽圧と、掘進機及び後続のトンネル函体群と地盤との周面摩擦力の合計が、例えば元押しジャッキによるジャッキ推力であるとした場合に、特定されているジャッキ推力から切羽圧を減じて周面摩擦力を算定し、算定された周面摩擦力に基づいて、実施工における摩擦係数を特定することが可能になる。
According to this embodiment, the initially set friction coefficient is modified to a modified friction coefficient based on the friction coefficient identified in the actual construction, and the tangential ground spring is modified to a modified tangential ground spring based on the modified friction coefficient. This makes it possible to obtain an analytical model equipped with a more accurate tangential ground spring (modified tangential ground spring), and further, based on both the modified normal ground spring and modified tangential ground spring described above, analytical results that are in line with the actual construction can be obtained, and by comparing these with previous analytical results, it becomes possible to reinforce the tunnel box group, review the required jack thrust, etc.
Here, the method of determining the friction coefficient in the actual construction is, for example, to assume that the sum of the face pressure that the cutter head of the tunnel tunneling machine receives from the face and the peripheral friction force between the tunnel tunneling machine and the subsequent tunnel box group and the ground is the jack thrust, for example, from a thrust jack, to calculate the peripheral friction force by subtracting the face pressure from the determined jack thrust, and it becomes possible to determine the friction coefficient in the actual construction based on the calculated peripheral friction force.

また、本発明によるトンネル函体群の施工計画の修正方法の一態様は、
前記トンネル函体群の縦断方向の設計方法により算定されている、前記縦断方向の断面力に基づいて設定されているトンネル函体の仕様と、前記地盤反力に基づいて設定されている地耐力と、前記必要ジャッキ推力に関し、実施工において発生した前記トンネル函体群の蛇行量に基づいてそれぞれの修正の要否を判定し、それぞれを修正要と判定した際に、該トンネル函体の仕様補強対策、地耐力確保対策、推進装置の増設による推力増加対策を講じることを特徴とする。
In addition, one aspect of the method for correcting a construction plan for a tunnel box group according to the present invention is to
The method is characterized in that the need for correction of the specifications of the tunnel boxes, which are set based on the cross-sectional force in the longitudinal direction calculated by the longitudinal design method of the tunnel box group, the bearing capacity of the ground, which is set based on the ground reaction force, and the required jack thrust is determined based on the amount of meandering of the tunnel box group that occurred during construction, and when it is determined that correction is required for each, measures to reinforce the specifications of the tunnel boxes, measures to ensure the bearing capacity of the ground, and measures to increase thrust by adding a propulsion device are taken.

本態様によれば、実施工において発生した前記トンネル函体群の蛇行量に基づいて、トンネル函体の仕様と、地盤反力に基づいて設定されている地耐力と、必要ジャッキ推力のそれぞれの修正要否を判定し、必要に応じて、推進函の仕様補強対策(補強部材による補強等)や地耐力確保対策(地盤改良等)、推進装置の増設による推力増加対策(トンネル函体群の中に、単数もしくは複数の中押し装置(中押しジャッキ)を介在させる等)を講じることにより、余掘り部の滑材の中で掘進機やトンネル函体群が様々に蛇行した場合においても、推力不足や地耐力不足等による施工不能や施工遅延といった問題の発生を未然に防止することができる。 According to this aspect, based on the amount of meandering of the tunnel box group that occurred during the actual construction, it is determined whether or not the specifications of the tunnel box, the bearing capacity set based on the ground reaction, and the required jack thrust need to be revised. If necessary, measures can be taken to reinforce the specifications of the thrust box (reinforcement with reinforcing members, etc.), to ensure the bearing capacity of the ground (ground improvement, etc.), and to increase the thrust by adding thrust devices (such as inserting one or more thrust devices (push jacks) in the tunnel box group). This makes it possible to prevent problems such as inability to carry out construction or delays in construction due to insufficient thrust or insufficient bearing capacity, even if the tunnel boring machine or the tunnel box group meanders in various ways in the sliding material of the overexcavation section.

本発明のトンネル函体群の縦断方向の設計方法、及びトンネル函体群の施工計画の修正方法によれば、少なくとも曲線区間を有するトンネル函体群の縦断方向の設計において、余掘り部が考慮された適正な縦断方向梁モデルが用いられて、精度の高い設計を実現できる、トンネル函体群の縦断方向の設計方法と、この設計方法による設計内容と実施工における蛇行量に基づく、トンネル函体群の施工計画の修正方法を提供することができる。 The longitudinal design method for a tunnel box group and the method for modifying a construction plan for a tunnel box group of the present invention provide a longitudinal design method for a tunnel box group that uses an appropriate longitudinal beam model that takes into account overexcavation in the longitudinal design of a tunnel box group that has at least a curved section, thereby enabling highly accurate design, and a method for modifying a construction plan for a tunnel box group based on the design content of this design method and the amount of meandering during construction.

第1実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例を示すフローチャート(設計段階における設計フローチャート)である。1 is a flowchart (design flowchart in the design stage) showing an example of a design method in the longitudinal direction of a tunnel box group according to the first embodiment. 推進工法により、鉛直面内において単円の縦断線形を有するトンネル函体群を推進させている状態を示す模式図である。This is a schematic diagram showing the state in which a group of tunnel boxes having a single circular longitudinal section in a vertical plane are being advanced using the jacking method. 曲線区間において、掘進機が余掘り部を造成し、余掘り部に滑材を充填しながら、トンネル函体群を推進させている状態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the state in which a tunnel tunneling machine advances a group of tunnel boxes in a curved section while constructing an overexcavation area and filling the overexcavation area with lubricant. 推進の過程において一つのトンネル函体に作用する外力を説明する模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the external forces acting on one tunnel box during the propulsion process. 縦断方向梁モデルの一例を説明する模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a longitudinal beam model. 法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between normal ground reaction force and normal displacement, which explains the spring characteristics of a normal ground spring. 接線方向地盤バネのバネ特性を説明する、接線方向地盤反力-接線方向変位関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the tangential ground reaction force-tangential displacement relationship, which explains the spring characteristics of a tangential ground spring. 第2実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例を示すフローチャート(施工段階における設計フローチャート)と、実施形態に係るトンネル函体群の施工計画の修正方法の一例を示すフローチャート(施工段階における設計フローチャート)をともに示す図である。FIG. 13 shows a flowchart showing an example of a method for designing the longitudinal direction of a tunnel box group according to the second embodiment (design flowchart at the construction stage), and a flowchart showing an example of a method for revising the construction plan for the tunnel box group according to the embodiment (design flowchart at the construction stage). 掘進機とトンネル函体群が、全体として一律に曲線区間(単円)の径方向の内側へ蛇行している状態を説明する模式図である。This is a schematic diagram illustrating a state in which the tunnel boring machine and the group of tunnel boxes as a whole are uniformly meandering radially inward in the curved section (single circle). 図8の蛇行状態における蛇行量に基づく、修正法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between normal ground reaction force and normal displacement, explaining the spring characteristics of a modified normal ground spring based on the amount of meandering in the meandering state of FIG. 8 . 掘進機とトンネル函体群が、全体として一律に曲線区間(単円)の径方向の外側へ蛇行している状態を説明する模式図である。This is a schematic diagram illustrating a state in which the tunnel boring machine and the group of tunnel boxes as a whole are uniformly meandering radially outward in the curved section (single circle). 図10の蛇行状態における蛇行量に基づく、修正法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between normal ground reaction force and normal displacement, explaining the spring characteristics of a modified normal ground spring based on the amount of meandering in the meandering state of FIG. 10. 掘進機とトンネル函体群が、曲線区間(単円)の径方向の内側と外側へ蛇行している状態を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the state in which the tunnel boring machine and the group of tunnel boxes snake radially inward and outward in a curved section (single circle).

以下、実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法、及びトンネル函体群の施工計画の修正方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Below, a method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes according to an embodiment and a method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes will be explained with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, substantially identical components may be designated by the same reference numerals to avoid redundant explanations.

[第1実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法]
はじめに、図1乃至図6を参照して、第1実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例について説明する。ここで、図1は、第1実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例を示すフローチャート(設計段階における設計フローチャート)である。また、図2は、推進工法により、鉛直面内において単円の縦断線形を有するトンネル函体群を推進させている状態を示す模式図であり、図3は、曲線区間において、掘進機が余掘り部を造成し、余掘り部に滑材を充填しながら、トンネル函体群を推進させている状態を示す模式図である。また、図4は、推進の過程において一つのトンネル函体に作用する外力を説明する模式図であり、図5は、縦断方向梁モデルの一例を説明する模式図である。さらに、図6Aは、法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図であり、図6Bは、接線方向地盤バネのバネ特性を説明する、接線方向地盤反力-接線方向変位関係を示す図である。
[Design method for the longitudinal direction of a tunnel box group according to the first embodiment]
First, an example of a design method for the longitudinal direction of a tunnel box group according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 6. Here, Fig. 1 is a flowchart (design flowchart in the design stage) showing an example of a design method for the longitudinal direction of a tunnel box group according to the first embodiment. Fig. 2 is a schematic diagram showing a state in which a tunnel box group having a single circular longitudinal line shape in a vertical plane is advanced by a jacking method, and Fig. 3 is a schematic diagram showing a state in which a tunneling machine advances a tunnel box group while constructing an over-excavation section in a curved section and filling the over-excavation section with a slipper. Fig. 4 is a schematic diagram explaining an external force acting on one tunnel box in the advancement process, and Fig. 5 is a schematic diagram explaining an example of a longitudinal beam model. Furthermore, Fig. 6A is a diagram showing a normal ground reaction force-normal displacement relationship explaining the spring characteristics of a normal ground spring, and Fig. 6B is a diagram showing a tangential ground reaction force-tangential displacement relationship explaining the spring characteristics of a tangential ground spring.

図示例のトンネル函体群の縦断方向の設計方法では、設計対象のトンネル函体群の縦断線形が鉛直面内における単円であって、全区間が曲線区間であるが、設計対象のトンネル函体群の縦断線形は、図示例以外にも、鉛直面内もしくは水平面内において複数の曲率を有する縦断線形や、曲線区間と直線区間が混在する縦断線形等、様々な縦断線形のトンネル函体群が設計対象となり得る。 In the design method for the longitudinal direction of the tunnel box group shown in the illustrated example, the longitudinal alignment of the tunnel box group to be designed is a single circle in the vertical plane, and all sections are curved sections, but the longitudinal alignment of the tunnel box group to be designed can be a variety of longitudinal alignments, such as longitudinal alignments with multiple curvatures in the vertical or horizontal plane, or longitudinal alignments with a mixture of curved and straight sections, in addition to the illustrated example.

図1に示すように、本実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法は、実施工前の設計段階における設計方法であり、A工程とB工程を有する。 As shown in Figure 1, the design method for the longitudinal direction of a group of tunnel boxes according to this embodiment is a design method used in the design stage before construction begins, and includes Process A and Process B.

A工程は、主として、入力条件の設定を行う工程と、解析モデルを作成する工程とを備えており、B工程は、解析を実施する工程と、トンネル函体の縦断方向の応力度照査を行う工程を備えている。 Process A mainly comprises the process of setting input conditions and creating an analysis model, while Process B comprises the process of carrying out the analysis and inspecting the longitudinal stress of the tunnel body.

A工程における入力条件の設定においては、トンネル函体の仕様を設定し、トンネル函体群の縦断線形(単円の場合はその径、複数の曲率を有する場合は各曲率とその線形等)を設定し、トンネル函体群が通過する土層をモデル化する。土層のモデル化においては、地盤調査結果に基づいて、土層ごとに、その性状(砂質層、粘土層、礫質層等)、N値や地盤の単位体積重量、内部摩擦角、付着力等の物性を設定する。 When setting the input conditions in step A, the specifications of the tunnel box are set, the longitudinal alignment of the group of tunnel boxes (its diameter if it is a single circle, each curvature and its alignment if it has multiple curvatures, etc.), and the soil layers through which the group of tunnel boxes pass are modeled. When modeling the soil layers, the characteristics (sand layer, clay layer, gravel layer, etc.), N value, unit volume weight of the soil, internal friction angle, adhesion force, and other physical properties are set for each soil layer based on the results of the ground survey.

図2に示す例は、鉛直面内において、半径rの単円の縦断線形を有するトンネル函体群20(円周トンネル)を推進工法にて施工する例である。図2に示すように、地中Gにおいて施工済みの本線トンネルHT(例えば本線シールドトンネル)と、その側方にあるランプトンネルRT(例えばランプシールドトンネル)とを地中で接続して拡幅するに当たり、ランプトンネルRTを利用してその下方に鉛直に延設する立坑Tを施工する。尚、この立坑は、鉛直方向でなく、斜め下方に延設する形態であってもよい。 The example shown in Figure 2 is an example of constructing a group of tunnel boxes 20 (circumferential tunnel) having a vertical cross section of a single circle with radius r in a vertical plane using the thrusting method. As shown in Figure 2, when connecting and widening a main line tunnel HT (e.g., a main line shield tunnel) that has already been constructed underground G with a ramp tunnel RT (e.g., a ramp shield tunnel) located to the side of it underground, a vertical shaft T is constructed that extends vertically below the ramp tunnel RT. Note that this vertical shaft may extend diagonally downward instead of vertically.

所定深度まで造成された立坑Tの下方に発進架台Rを設置し、発進架台Rに元押しジャッキを備えた元押し装置30を設置する。ランプトンネルRTから掘進機10とトンネル函体21を随時吊り下ろし、掘進機10を地中に掘進させ、その後方に複数のトンネル函体21を順次配設し、元押しジャッキ30によるジャッキ推力により、掘進機10と複数のトンネル函体21によって形成されるトンネル函体群20を推進させる。 A starting platform R is installed below a vertical shaft T that has been constructed to a specified depth, and a push device 30 equipped with a push jack is installed on the starting platform R. The tunnel excavator 10 and tunnel box body 21 are hung down from the ramp tunnel RT as required, and the tunnel excavator 10 is caused to excavate into the ground. Multiple tunnel box bodies 21 are sequentially placed behind it, and the tunnel box group 20 formed by the tunnel excavator 10 and multiple tunnel box bodies 21 is advanced by the jack thrust of the push jack 30.

図示例の掘進機10は、前胴11と後胴12を備え、双方の間に不図示の推進ジャッキ(掘進機自身の推進の他にも、掘進機の方向制御を行うジャッキ)を備えている。掘進機10の正面視形状は、例えば横長の矩形であり、その前面には、例えば複数のカッタヘッド13が配設されている。各カッタヘッド13には、その側方からコピーカッタが出入り自在に内蔵されており、余掘り部の造成の際には、各カッタヘッド13からコピーカッタが外側へ張り出し、カッタヘッド13の回転に応じて回転するコピーカッタにより、余掘り部の造成が行われる。この際、コピーカッタの張り出し長の調整により、余掘り部の大きさを所望に調整できる。 The illustrated tunneling machine 10 has a front body 11 and a rear body 12, and between them is a propulsion jack (not shown) (a jack that controls the direction of the tunneling machine in addition to propelling the tunneling machine itself). The shape of the tunneling machine 10 when viewed from the front is, for example, a horizontally long rectangle, and multiple cutter heads 13 are arranged on the front side. Each cutter head 13 has a built-in copy cutter that can move freely in and out from the side, and when creating an overexcavation area, the copy cutter extends outward from each cutter head 13, and the copy cutter rotates in accordance with the rotation of the cutter head 13 to create the overexcavation area. At this time, the size of the overexcavation area can be adjusted as desired by adjusting the extension length of the copy cutter.

上記するように、正面視矩形の掘進機10の後方に連接するトンネル函体21は、掘進機10と同様の正面視形状を有した鋼殻により構成されている。 As described above, the tunnel box 21 connected to the rear of the tunnel boring machine 10, which is rectangular when viewed from the front, is made of a steel shell having the same shape when viewed from the front as the tunnel boring machine 10.

掘進機10のカッタヘッド13には、前方から切羽圧Sが作用する。また、図示例のように鉛直面内での推進であることから、掘進機10には自重の軸方向分力W1が作用し、各トンネル函体21には自重の軸方向分力W2が作用する。 A face pressure S acts from the front on the cutter head 13 of the tunneling machine 10. In addition, because the tunneling machine 10 is propelled in a vertical plane as shown in the example shown, an axial component force W1 of its own weight acts on the tunneling machine 10, and an axial component force W2 of its own weight acts on each tunnel box 21.

推進されるトンネル函体群20には、周囲の地盤Gとの間の周面抵抗力F1が作用し、さらには、曲線施工に伴う地盤反力Qに起因した摩擦抵抗力F2が作用する。ここで、立坑Tにおける元押しジャッキ30から作用するジャッキ推力P1により、前方の掘進機10とトンネル函体群20が推進されることから、トンネル函体群20の前方にいくにつれて、作用するジャッキ推力P2,P3,P4は徐々に小さくなる。曲線施工に伴う地盤反力Qは、このジャッキ推力Pに起因する反力であることから、図2に示すように、元押しジャッキ30の近傍で最大の地盤反力となり、掘進機10に向かって徐々に小さくなる傾向を有している。 The tunnel box group 20 is subjected to a peripheral resistance force F1 between itself and the surrounding ground G as it is advanced, and also to a frictional resistance force F2 due to a ground reaction force Q associated with curved construction. Here, the forward tunnel excavator 10 and the tunnel box group 20 are advanced by a jack thrust force P1 acting from the base jack 30 in the shaft T, so the jack thrust forces P2, P3, and P4 acting thereon gradually decrease toward the front of the tunnel box group 20. The ground reaction force Q associated with curved construction is a reaction force resulting from this jack thrust force P, so as shown in FIG. 2, it is maximum near the base jack 30 and tends to gradually decrease toward the tunnel excavator 10.

このように、図示例の鉛直面内における曲線線形に沿う推進工法では、掘進機10に作用する切羽圧S,掘進機10に作用する自重の軸方向分力W1、各トンネル函体21に作用する自重の軸方向分力W2、周囲の地盤Gとの間の周面抵抗力F1、及び曲線施工に伴う地盤反力Qに起因した摩擦抵抗力F2の合計値以上のジャッキ推力Pにより、掘進機10とトンネル函体群20の推進が実現される。尚、例えば水平面内における施工では、掘進機10に作用する自重の軸方向分力W1と、各トンネル函体21に作用する自重の軸方向分力W2は、元押しジャッキ30のジャッキ推力の算定に際して不要になる。 In this way, in the illustrated example, in the jacking method along a curved line in a vertical plane, the tunnel excavator 10 and the group of tunnel boxes 20 are advanced by a jack thrust P equal to or greater than the sum of the face pressure S acting on the tunnel excavator 10, the axial component force W1 of its own weight acting on the tunnel excavator 10, the axial component force W2 of its own weight acting on each tunnel box 21, the peripheral resistance force F1 between the tunnel excavator 10 and the surrounding ground G, and the frictional resistance force F2 caused by the ground reaction force Q associated with curved construction. Note that, for example, in construction in a horizontal plane, the axial component force W1 of its own weight acting on the tunnel excavator 10 and the axial component force W2 of its own weight acting on each tunnel box 21 are not necessary when calculating the jack thrust of the main jack 30.

仮に、元押しジャッキ30のジャッキ推力が不足する場合においては、トンネル函体群20の間に、単数もしくは複数の中押しジャッキが配設されて不足分のジャッキ推力が補填されることになる。 If the jack thrust of the main jack 30 is insufficient, one or more intermediate jacks are placed between the tunnel box groups 20 to compensate for the insufficient jack thrust.

元押しジャッキ30のジャッキ推力や、元押しジャッキ30と必要に応じて設けられる中押しジャッキのジャッキ推力の設定に当たり、必要ジャッキ推力は、トンネル函体群20の推進の過程で随時変化することから、トンネル函体群20が10基(10R)までの段階、20Rまでの段階、掘進機10が立坑Tに到達する最終段階等、各段階に応じた必要ジャッキ推力が設定される。 When setting the jack thrust of the main jack 30 and the main jack 30 and the intermediate jack provided as necessary, the required jack thrust changes from time to time during the advancement of the tunnel box group 20, so the required jack thrust is set according to each stage, such as the stage up to 10 tunnel box group 20 (10R), the stage up to 20R, and the final stage when the tunnel boring machine 10 reaches the shaft T.

図3に示すように、カッタヘッド13(ここでは、説明を容易にするために、一つのカッタヘッド13のみを有する形態として図示している)の側方からコピーカッタ14が張り出し、カッタヘッド13が回転しながら掘進機10が計画縦断線形L1に沿って掘進方向に掘進する過程で、掘進機10と後続のトンネル函体群20の側方には、所定幅t1の余掘り部25が造成され、掘進機10から余掘り部25に対して滑材28が充填される。正面視矩形の掘進機10の周囲には、幅t1の矩形枠状の余掘り部25が造成されることになる。余掘り部25の幅t1は、図示例では、単円の半径r等に応じて設定する。 As shown in FIG. 3, the copy cutter 14 protrudes from the side of the cutter head 13 (here, for ease of explanation, the drawing shows a form having only one cutter head 13), and as the cutter head 13 rotates while the tunnel excavator 10 excavates in the excavation direction along the planned vertical alignment L1, a predefined width t1 overexcavation section 25 is created on the side of the tunnel excavator 10 and the following group of tunnel boxes 20, and the tunnel excavator 10 fills the overexcavation section 25 with a slippery material 28. A rectangular frame-shaped overexcavation section 25 with width t1 is created around the tunnel excavator 10, which is rectangular when viewed from the front. In the illustrated example, the width t1 of the overexcavation section 25 is set according to the radius r of the single circle, etc.

図3は、計画縦断線形L1に沿って掘進機10が掘進し、トンネル函体群20が推進されている状態を示しており、単円の径方向の内側には余掘り部25の内側ラインL2があり、径方向外側には余掘り部25の外側ラインL3がある。すなわち、図3は、掘進機10が蛇行していない状態を示している。また、幅t1が、入力条件における設計余掘り量となる。 Figure 3 shows the state in which the tunnel tunneling machine 10 is excavating along the planned vertical alignment L1 and the group of tunnel boxes 20 is being advanced, with the inner line L2 of the overexcavation section 25 on the radial inside of the single circle and the outer line L3 of the overexcavation section 25 on the radial outside. In other words, Figure 3 shows the state in which the tunnel tunneling machine 10 is not meandering. Furthermore, width t1 is the designed overexcavation amount under the input conditions.

図4に示すように、トンネル函体群20を構成する一つのトンネル函体21n(掘進機10側からn番目のトンネル函体)に着目して、軸方向(縦断方向)の力の釣り合いと、軸直角方向の力の釣り合いが成立する。 As shown in FIG. 4, focusing on one tunnel box 21n (the nth tunnel box from the tunnel excavator 10 side) that constitutes the tunnel box group 20, balance of forces in the axial direction (longitudinal direction) and balance of forces perpendicular to the axis are established.

軸方向の力の釣り合いは、(隣接鋼殻に伝達する荷重Pn)=(隣接鋼殻から伝達される荷重(ジャッキ推力)の軸方向分力Pn-1v)-(周面抵抗力F1n)-(地盤反力による摩擦抵抗力F2n)-(鋼殻自重の軸方向成分W2v)となる。 The balance of axial forces is (load Pn transmitted to adjacent steel shell) = (axial component of load (jack thrust) transmitted from adjacent steel shell Pn-1v) - (circumferential resistance F1n) - (friction resistance due to ground reaction F2n) - (axial component of steel shell's own weight W2v).

一方、軸直角方向の力の釣り合いは、(地盤反力Q(外側への変形を抑制))=(隣接鋼殻から伝達される荷重(ジャッキ推力)の軸直角方向分力Pn-1h)となる。 On the other hand, the balance of forces perpendicular to the axis is (subgrade reaction force Q (restraining outward deformation)) = (perpendicular force component Pn-1h of the load (jack thrust) transmitted from the adjacent steel shell).

図1に戻り、入力条件を設定した後、解析モデルの作成を行う。具体的には、図5に示すように、コンピュータにおいて、トンネル函体群20を、等価剛性を有する曲線含有梁モデルBMにモデル化する。このモデル化に際しては、図示を省略するが、隣接するトンネル函体21の梁モデルを回転バネにて連結してなる曲線含有梁モデルを作成してもよい。 Returning to FIG. 1, after setting the input conditions, an analysis model is created. Specifically, as shown in FIG. 5, the tunnel box group 20 is modeled in a computer as a curved beam model BM having equivalent rigidity. When modeling, although not shown in the figure, a curved beam model may be created in which the beam models of adjacent tunnel boxes 21 are connected by rotational springs.

曲線含有梁モデルBMに対して、地盤バネJMを取り付けることにより、縦断方向梁モデルMを作成する。地盤バネJMは、曲線含有梁モデルBMにおける各トンネル函体位置にそれぞれ取り付けてもよいし、例えば10Rごとに取り付けてもよい。 A longitudinal beam model M is created by attaching ground springs JM to the curved beam model BM. The ground springs JM may be attached to each tunnel box position in the curved beam model BM, or may be attached every 10R, for example.

地盤バネJMは、半径rの円周トンネルの法線方向の法線方向地盤バネJM1と、接線方向の接線方向地盤バネJM2とを有し、双方の地盤バネを例えばコネクタ要素で模擬する。また、図示を省略するが、元押しジャッキからのジャッキ推力Pが載荷される曲線含有梁モデルBMの一端BM1(もしくはその近傍)と、立坑に到達した曲線含有梁モデルBMの他端BM2(もしくはその近傍)にはそれぞれ、拘束バネを取り付ける。 The ground spring JM has a normal ground spring JM1 in the normal direction of the circumferential tunnel of radius r, and a tangential ground spring JM2 in the tangential direction, and both ground springs are simulated by, for example, connector elements. In addition, although not shown, restraining springs are attached to one end BM1 (or its vicinity) of the curved beam model BM where the jack thrust P from the thrust jack is loaded, and to the other end BM2 (or its vicinity) of the curved beam model BM that has reached the shaft.

法線方向地盤バネJM1のモデル化においては、図3に示す余掘り部25を適切に考慮する。すなわち、従来の法線方向地盤バネの設定方法では、余掘り部の考慮は行われていないものの、図3からも明らかなように、余掘り部25には滑材28が充填されており、トンネル函体群20には地盤Gから地盤反力を受けないことから、設計される余掘り量t1の範囲に掘進機10やトンネル函体群20が存在する場合は、地盤反力の大きさをゼロにすることが安全側の設計となり、実情を正しく反映したモデル化と言える。 When modeling the normal ground spring JM1, the overexcavation portion 25 shown in Figure 3 is appropriately taken into consideration. That is, in the conventional method of setting the normal ground spring, the overexcavation portion is not taken into consideration, but as is clear from Figure 3, the overexcavation portion 25 is filled with slippery material 28, and the tunnel box group 20 does not receive a ground reaction force from the ground G. Therefore, if the tunneling machine 10 or the tunnel box group 20 is within the range of the designed overexcavation amount t1, setting the magnitude of the ground reaction force to zero is a safe design, and it can be said that this modeling correctly reflects the actual situation.

そこで、図6Aに示すように、法線方向地盤バネJM1のモデル化に際し、円周トンネルの径方向の外側と内側に設定されている余掘り量t1の範囲は地盤反力Qをゼロとし、掘進機10やトンネル函体群20が余掘り部25の中で掘進方向に蛇行して地盤に接した段階で、地盤と当接する領域では、トンネル函体群20の法線方向の変位量に応じて比例的に地盤反力が増加するようにモデル化する。この際、土層ごとに、変位に応じた地盤反力の増加割合は異なることから、土層ごとに法線方向地盤バネJM1をモデル化するのが好ましい。 As shown in FIG. 6A, when modeling the normal ground spring JM1, the ground reaction force Q is set to zero in the range of overexcavation amount t1 set on the radial outside and inside of the circumferential tunnel, and when the tunneling machine 10 and tunnel box group 20 snake in the excavation direction in the overexcavation section 25 and come into contact with the ground, the ground reaction force is modeled to increase proportionally to the normal displacement of the tunnel box group 20 in the area where it comes into contact with the ground. At this time, since the rate at which the ground reaction force increases in response to the displacement differs for each soil layer, it is preferable to model the normal ground spring JM1 for each soil layer.

図6Aに示すように、余掘り部25において地盤反力がゼロである法線方向地盤バネJM1(第一非線形地盤バネ)は、地盤反力と変位の関係を示す直線勾配が、ある変位において変化する(勾配の異なる二つの直線が連続する)、従来一般の非線形地盤バネとは性質の異なる非線形地盤バネとなる。 As shown in FIG. 6A, the normal ground spring JM1 (first nonlinear ground spring) in which the ground reaction force is zero in the overexcavation section 25 is a nonlinear ground spring with different properties from conventional nonlinear ground springs in that the linear gradient showing the relationship between the ground reaction force and the displacement changes at a certain displacement (two straight lines with different gradients are continuous).

一方、図6Bに示すように、接線方向地盤バネJM2は、接線方向変位の増加に応じて接線方向地盤反力が増加し、法線方向地盤反力Qに対して摩擦係数μを乗じた値を接線方向地盤反力の上限値(及び下限値)とする第二非線形地盤バネとしてモデル化する。例えば、法線方向地盤反力Qの最大値に対して摩擦係数μを乗じることにより、一定の変位において接線方向の反力が頭打ちになる、摩擦挙動を模擬した接線方向地盤バネJM2を形成することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, the tangential ground spring JM2 is modeled as a second nonlinear ground spring in which the tangential ground reaction force increases as the tangential displacement increases, and the upper limit (and lower limit) of the tangential ground reaction force is the normal ground reaction force Q multiplied by the friction coefficient μ. For example, by multiplying the maximum value of the normal ground reaction force Q by the friction coefficient μ, a tangential ground spring JM2 can be formed that simulates frictional behavior in which the tangential reaction force plateaus at a certain displacement.

摩擦係数μは、例えばtan(φ/2)(φは地盤の内部摩擦角)から算定するものとし、各土層の内部摩擦角φを適用して摩擦係数μを算定し、土層ごとに接線方向地盤バネJM2をモデル化するのが好ましい。 The friction coefficient μ is calculated, for example, from tan(φ/2) (φ is the internal friction angle of the soil), and it is preferable to calculate the friction coefficient μ by applying the internal friction angle φ of each soil layer and model the tangential soil spring JM2 for each soil layer.

以上のようにして、コンピュータ内において、施工段階ごとに、曲線含有梁モデルBMを作成し、曲線含有梁モデルBMの複数位置に、第一非線形地盤バネである法線方向地盤バネJM1と第二非線形地盤バネである接線方向地盤バネJM2を有する地盤バネJMを取り付けることにより、縦断方向梁モデルM(解析モデル)を作成する(以上、入力条件の設定と解析モデルの作成を含めて、A工程)。 In this way, a curved beam model BM is created in the computer for each construction stage, and a longitudinal beam model M (analysis model) is created by attaching ground springs JM having a normal ground spring JM1, which is a first nonlinear ground spring, and a tangential ground spring JM2, which is a second nonlinear ground spring, to multiple positions on the curved beam model BM (this concludes Process A, including setting the input conditions and creating the analysis model).

図5に示すように、縦断方向梁モデルMに対して、元押しジャッキ30等の推進ジャッキによるジャッキ推力Pを設定して載荷することにより、トンネル函体群20を構成する各トンネル函体21の縦断方向の断面力と、トンネル函体群20の縦断方向における地盤反力Qを算定する。この断面力には、曲げモーメントやせん断力、軸力(縦断方向の圧縮力や引張力)が含まれる。全区間が曲線区間である図示例のモデルにおいては、図5に示すように、算定された地盤反力Qは縦断方向に徐々に変化する。 As shown in Figure 5, a jack thrust P by a driving jack such as a thrust jack 30 is set and loaded on the longitudinal beam model M to calculate the longitudinal section force of each tunnel box 21 constituting the tunnel box group 20 and the ground reaction force Q in the longitudinal direction of the tunnel box group 20. This section force includes bending moment, shear force, and axial force (longitudinal compression force and tension force). In the illustrated model in which the entire section is a curved section, the calculated ground reaction force Q gradually changes in the longitudinal direction as shown in Figure 5.

例えば元押しジャッキ30のジャッキ推力は、初期の段階では、図2を参照して説明したように、掘進機10とトンネル函体群20を推進可能なジャッキ推力を仮定して解析を実行し、縦断方向の断面力に含まれる軸力のうち、先頭に位置する掘進機10の位置の軸力が切羽圧S相当以上の圧縮力であれば、設定しているジャッキ推力が大きいと判断し、切羽圧S相当の圧縮力となるまで、ジャッキ推力を変化させながら解析を繰り返し、必要ジャッキ推力を設定する。 For example, in the initial stage, as explained with reference to Figure 2, the analysis is performed assuming that the jack thrust of the main jack 30 is a jack thrust capable of propelling the tunnel excavator 10 and the group of tunnel boxes 20. If the axial force contained in the longitudinal section force at the position of the leading tunnel excavator 10 is a compressive force equivalent to or greater than the face pressure S, it is determined that the set jack thrust is large, and the analysis is repeated while changing the jack thrust until the compressive force is equivalent to the face pressure S, and the required jack thrust is set.

一方、解析の結果、掘進機10の位置の軸力が切羽圧S相当の圧縮力より小さいようであれば、設定しているジャッキ推力が不足していると判断し、ジャッキ推力を増加させて解析を実施し、軸力が切羽圧S相当の圧縮力となる段階まで、上記する解析の繰り返しによって必要ジャッキ推力を設定する。 On the other hand, if the analysis shows that the axial force at the position of the tunneling machine 10 is smaller than the compressive force equivalent to the face pressure S, it is determined that the set jack thrust is insufficient, and the jack thrust is increased and analysis is performed. The required jack thrust is set by repeating the above analysis until the axial force becomes the compressive force equivalent to the face pressure S.

解析により、トンネル函体の縦断方向の断面力、地盤反力、必要ジャッキ推力を算定するとともに、算定された断面力等に基づいて、各種の応力度照査を実施する。 Through analysis, the longitudinal cross-sectional forces of the tunnel box, ground reaction forces, and required jack thrust are calculated, and various stress level checks are carried out based on the calculated cross-sectional forces, etc.

応力度照査により、当初設定していたトンネル函体の仕様(強度、耐力)や、地耐力、必要ジャッキ推力を特定し、トンネル函体が耐力不足である、地盤が地耐力不足である等の場合は、入力条件の設定に戻り、トンネル函体の仕様変更、縦断線形の見直しや地耐力向上のための地盤改良の検討等を行い、解析モデルの再作成と解析の再実施を行い、応力度照査を行ってトンネル函体と地盤双方の耐力が満足する仕様を決定する(以上、解析の実施と応力度照査を含めて、B工程)。 The stress check identifies the originally set tunnel box specifications (strength, bearing capacity), the bearing capacity of the ground, and the required jack thrust. If the tunnel box or the ground does not have sufficient bearing capacity, the input conditions are set again, and the tunnel box specifications are changed, the longitudinal alignment is reviewed, and ground improvement measures to increase the bearing capacity of the ground are considered. The analysis model is then re-created and the analysis is performed again, and a stress check is performed to determine specifications that satisfy the bearing capacity of both the tunnel box and the ground (this is Process B, including the analysis and stress check).

図示するトンネル函体群の縦断方向の設計方法によれば、少なくとも曲線区間を有するトンネル函体群20の縦断方向の設計に際して、余掘り部25が考慮された法線方向地盤バネJM1を含む地盤バネJMを備えた縦断方向梁モデルMを用いて解析を実施することにより、精度の高いトンネル函体群の縦断方向の設計を実現できる。 According to the illustrated method for designing the longitudinal direction of a tunnel box group, when designing the longitudinal direction of a tunnel box group 20 having at least a curved section, an analysis is performed using a longitudinal beam model M equipped with a ground spring JM including a normal ground spring JM1 that takes into account the overexcavation section 25, thereby enabling highly accurate design of the longitudinal direction of the tunnel box group.

[第2実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法と、実施形態に係るトンネル函体群の施工計画の修正方法]
次に、図7乃至図12を参照して、第2実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例と、実施形態に係るトンネル函体群の施工計画の修正方法の一例について説明する。ここで、図7は、第2実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法の一例を示すフローチャート(施工段階における設計フローチャート)と、実施形態に係るトンネル函体群の施工計画の修正方法の一例を示すフローチャート(施工段階における設計フローチャート)をともに示す図である。また、図8は、掘進機とトンネル函体群が、全体として一律に曲線区間(単円)の径方向の内側へ蛇行している状態を説明する模式図であり、図9は、図8の蛇行状態における蛇行量に基づく、修正法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図である。また、図10は、掘進機とトンネル函体群が、全体として一律に曲線区間(単円)の径方向の外側へ蛇行している状態を説明する模式図であり、図11は、図10の蛇行状態における蛇行量に基づく、修正法線方向地盤バネのバネ特性を説明する、法線方向地盤反力-法線方向変位関係を示す図である。さらに、図12は、掘進機とトンネル函体群が、曲線区間(単円)の径方向の内側と外側へ蛇行している状態を説明する模式図である。
[Method of designing the longitudinal direction of a tunnel box group according to the second embodiment and method of correcting the construction plan of a tunnel box group according to the embodiment]
Next, an example of a design method for the longitudinal direction of the tunnel box group according to the second embodiment and an example of a method for correcting the construction plan of the tunnel box group according to the embodiment will be described with reference to Fig. 7 to Fig. 12. Here, Fig. 7 shows a flowchart (design flowchart in the construction stage) showing an example of a design method for the longitudinal direction of the tunnel box group according to the second embodiment and a flowchart (design flowchart in the construction stage) showing an example of a method for correcting the construction plan of the tunnel box group according to the embodiment. Fig. 8 is a schematic diagram explaining a state in which the tunnel excavator and the tunnel box group are uniformly meandering inward in the radial direction of the curved section (single circle) as a whole, and Fig. 9 is a diagram showing the relationship between normal ground reaction and normal displacement, which explains the spring characteristics of the corrected normal ground spring based on the meander amount in the meandering state of Fig. 8. Fig. 10 is a schematic diagram explaining the state in which the tunnel excavator and the group of tunnel boxes are uniformly meandering radially outward of the curved section (single circle) as a whole, and Fig. 11 is a diagram showing the normal ground reaction force-normal displacement relationship explaining the spring characteristics of the corrected normal ground spring based on the amount of meandering in the meandering state of Fig. 10. Furthermore, Fig. 12 is a schematic diagram explaining the state in which the tunnel excavator and the group of tunnel boxes are meandering radially inward and outward of the curved section (single circle).

第2実施形態に係るトンネル函体群の縦断方向の設計方法は、図1に示すA工程とB工程を基本としながら、実施工において特定された地盤条件や、掘進機10とトンネル函体群20の蛇行量に基づいて地盤バネを修正し、解析を行うことにより、当初設計に基づいて施工中の掘進機やトンネル函体群20、その周辺の地盤の耐力要否の判断を行うことをその内容とするものであり、トンネル函体群20や地盤に対して対策を要する場合に、対策案の立案を行う、施工計画の修正方法に繋がるものである。 The design method for the longitudinal direction of the tunnel box group in the second embodiment is based on steps A and B shown in Figure 1, but involves modifying the ground spring based on the ground conditions identified during the actual construction and the amount of meandering of the tunnel boring machine 10 and the tunnel box group 20, and performing analysis to determine whether or not the bearing capacity of the tunnel boring machine and the tunnel box group 20 during construction and the surrounding ground is necessary based on the initial design. If measures are required for the tunnel box group 20 or the ground, countermeasures are proposed, which leads to a method of revising the construction plan.

図7に示すように、実施工条件の設定として、実施工において実際の地盤条件を取得し、掘進機10やトンネル函体群20の内部に装備しているジャイロ等の位置センサにより特定された蛇行量を取得し、取得された地盤条件に基づいて設計段階における地盤条件の見直しを行う。 As shown in Figure 7, to set the construction conditions, the actual ground conditions are acquired during construction, and the amount of meandering determined by position sensors such as gyros installed inside the tunnel boring machine 10 and the tunnel box group 20 is acquired. The ground conditions at the design stage are then reviewed based on the acquired ground conditions.

また、キャリブレーションとして、各土層の摩擦係数を修正する。例えば、計測された切羽圧と実際の元押しジャッキによるジャッキ推力等からトンネル函体群20の周囲に作用する周面摩擦力を算定し、この周面摩擦力から実際の地盤の摩擦係数を特定し、設計段階の摩擦係数の修正を図る。この際、掘進方向に長いトンネル函体群20においては、例えば前方の10Rと、それに続く次の10R,さらに続く次の10R等、場所ごとに通過する土層が異なり得ることから、例えば10Rごとに固有の摩擦係数を設定するキャリブレーションを行ってもよい。 As part of the calibration, the friction coefficient of each soil layer is corrected. For example, the peripheral friction force acting on the periphery of the tunnel box group 20 is calculated from the measured face pressure and the actual jack thrust from the jack, and the actual friction coefficient of the ground is identified from this peripheral friction force, and the friction coefficient at the design stage is corrected. At this time, in a tunnel box group 20 that is long in the excavation direction, for example, the soil layers passed through may differ at each location, such as the 10R in front, the next 10R following that, and the next 10R following that, so a calibration may be performed to set a unique friction coefficient for each 10R, for example.

実施工においては、図8に示すように、掘進機10とトンネル函体群20が、円周トンネルの内側へ全体的に蛇行量t2だけ蛇行する(計画縦断線形L1に対して掘進機10とトンネル函体群20の掘進方向軸がL4となり、当初の余掘り部25のラインが内側ラインL5と外側ラインL6の余掘り部25Aとなる)場合や、図10に示すように、逆に円周トンネルの外側へ全体的に蛇行量t2だけ蛇行する(計画縦断線形L1に対して掘進機10とトンネル函体群20の掘進方向軸がL7となり、当初の余掘り部25のラインが内側ラインL8と外側ラインL9の余掘り部25Bとなる)場合がある。 In the actual construction, as shown in Figure 8, the tunneling machine 10 and the tunnel box group 20 may meander overall by a meander amount t2 toward the inside of the circumferential tunnel (the excavation direction axis of the tunneling machine 10 and the tunnel box group 20 relative to the planned vertical alignment L1 is L4, and the line of the initial overexcavation section 25 is the overexcavation section 25A of the inner line L5 and the outer line L6), or, as shown in Figure 10, they may meander overall by a meander amount t2 toward the outside of the circumferential tunnel (the excavation direction axis of the tunneling machine 10 and the tunnel box group 20 relative to the planned vertical alignment L1 is L7, and the line of the initial overexcavation section 25 is the overexcavation section 25B of the inner line L8 and the outer line L9).

図8に示すように、内側へ全体的に蛇行量t2だけ蛇行する場合は、この蛇行量t2に基づき、図9に示すように、修正法線方向地盤バネのモデル化を行う。具体的には、内側余掘り量をt1+t2とし、外側余掘り量をt1-t2とする(当初のグラフをX軸の-方向へt2ずらす)、地盤反力-変位グラフを作成する。 As shown in Figure 8, if the overall meandering inward is by an amount t2, a corrected normal direction ground spring is modeled based on this amount t2, as shown in Figure 9. Specifically, the amount of inner overexcavation is set to t1+t2, and the amount of outer overexcavation is set to t1-t2 (the original graph is shifted by t2 in the - direction on the X-axis), and a ground reaction-displacement graph is created.

一方、図10に示すように、外側へ全体的に蛇行量t2だけ蛇行する場合は、この蛇行量t2に基づき、図11に示すように、修正法線方向地盤バネのモデル化を行う。具体的には、外側余掘り量をt1+t2とし、内側余掘り量をt1-t2とする(当初のグラフをX軸の+方向へt2ずらす)、地盤反力-変位グラフを作成する。 On the other hand, as shown in Figure 10, if the overall meandering outward is by an amount t2, a corrected normal direction ground spring is modeled based on this amount t2, as shown in Figure 11. Specifically, the amount of outer overexcavation is set to t1+t2, and the amount of inner overexcavation is set to t1-t2 (the original graph is shifted by t2 in the + direction on the X-axis), and a ground reaction-displacement graph is created.

また、図12に示すように、計画縦断線形L1に対して、掘進機10とトンネル函体群20の掘進方向軸がL10のように、円周トンネルの内側と外側へ場所ごとに異なる態様で蛇行する場合には、各トンネル函体位置ごとに固有の蛇行量tを特定し、この蛇行量tに基づいて修正法線方向地盤バネの設定を行う。 Also, as shown in Figure 12, when the excavation direction axis of the tunnel boring machine 10 and the tunnel box group 20 meanders in different ways at different locations toward the inside and outside of the circumferential tunnel, such as L10, relative to the planned vertical alignment L1, a unique meander amount t is identified for each tunnel box position, and the corrected normal direction ground spring is set based on this meander amount t.

一方、接線方向地盤バネに関しては、キャリブレーションによって地盤の摩擦係数の修正を行っていることから、この修正摩擦係数に基づいて、接線方向地盤バネを修正して修正接線方向地盤バネを作成する。 On the other hand, for the tangential ground spring, the friction coefficient of the ground is corrected by calibration, so the tangential ground spring is modified based on this corrected friction coefficient to create a modified tangential ground spring.

発生した蛇行量に基づき、以後のトンネル函体群の縦断線形の修正を行うべく、以後の設計余掘り量の変更を行う(以上、A工程に対して、実施工における蛇行量等に基づいて地盤バネが修正された縦断方向梁モデルを作成する、A'工程)。 Based on the amount of meandering that occurs, the amount of subsequent design overexcavation will be changed in order to modify the longitudinal alignment of the tunnel box group (above, in step A', a longitudinal beam model with corrected ground springs is created based on the amount of meandering during actual construction, etc., in contrast to step A).

次に、修正された縦断方向梁モデルを用いて解析を実施し、応力度照査を行う(B'工程)。 Next, an analysis is carried out using the modified longitudinal beam model, and stress checks are performed (Step B').

応力度照査の結果、縦断線形の修正のみで対応が可能か否かを検証する。この検証において、縦断線形の修正のみで対応が可能であると判断される場合は、縦断線形の修正を行い、設計余掘り量を変更するとともに、以後、修正された縦断線形に沿って掘進機10を掘進させ、トンネル函体群20を推進させる。 As a result of the stress assessment, it is verified whether the problem can be addressed by simply modifying the vertical alignment. If this verification determines that the problem can be addressed by simply modifying the vertical alignment, the vertical alignment is modified and the designed amount of overexcavation is changed. Thereafter, the tunnel boring machine 10 is caused to excavate along the modified vertical alignment, and the tunnel box group 20 is advanced.

一方、縦断線形の修正のみでは対応不可と判断される場合は、種々の対策案を講じる。具体的には、トンネル函体に関しては、仕様補強を行う。ここで、仕様補強とは、トンネル函体の内部の一部もしくは全部を補強すること等を意味しており、補強必要箇所に対して補強リブや補強柱を取り付けたり、コンクリート打設にて補強する等の措置が挙げられる。 On the other hand, if it is determined that the problem cannot be solved by simply correcting the longitudinal alignment, various countermeasures are proposed. Specifically, the tunnel body is reinforced. Here, reinforcement refers to reinforcing part or all of the inside of the tunnel body, and examples of such measures include installing reinforcing ribs or reinforcing columns in areas that require reinforcement, or pouring concrete.

地盤の地耐力確保のための補強対策としては、薬液注入や凍土の造成等を含む地盤改良が挙げられる。 Reinforcement measures to ensure the bearing capacity of the ground include ground improvement measures such as chemical injection and creation of frozen soil.

推力増加対策としては、中押しジャッキの増設、立坑内の元押しジャッキの増強等が挙げられる。 Measures to increase thrust include installing more center thrust jacks and strengthening the main thrust jacks inside the shaft.

このように、実施工において取得された地盤条件や、実施工において発生した蛇行量等に基づいて解析モデルの修正を行い、修正された解析モデルを用いて解析を実施し、対策案の要否を判断し、対策要の際に各種の対策を講じることにより、施工計画の修正を図る一連の流れが、実施形態に係るトンネル函体群の施工計画の修正方法となる。 In this way, the analytical model is modified based on the ground conditions acquired during the actual construction and the amount of meandering that occurred during the actual construction, the modified analytical model is used to perform analysis, the necessity for proposed countermeasures is determined, and various countermeasures are taken if necessary, thereby revising the construction plan. This is the method for revising the construction plan for a group of tunnel boxes according to the embodiment.

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Note that the configurations described in the above embodiments may be combined with other components, and the present invention is not limited to the configurations shown here. In this regard, changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and can be determined appropriately according to the application form.

10:掘進機
11:前胴
12:後胴
13:カッタヘッド
20:トンネル函体群
21:トンネル函体
25,25A,25B:余掘り部
28:滑材
30:元押し装置(元押しジャッキ)
G:地盤(地中)
P:ジャッキ推力
S:切羽圧(先端抵抗力)
W1:掘進機自重の軸方向分力
W2:トンネル函体群重量の軸方向分力
F1:周面摩擦力
F2:曲線区間における地盤反力による摩擦抵抗力
Q:地盤反力
M:縦断方向梁モデル
BM:曲線含有梁モデル
JM:地盤バネ
JM1:法線方向地盤バネ(第一非線形地盤バネ)
JM2:接線方向地盤バネ(第二非線形地盤バネ)
10: tunneling machine 11: front body 12: rear body 13: cutter head 20: tunnel box group 21: tunnel box 25, 25A, 25B: overexcavation section 28: skid 30: push device (pushing jack)
G: Ground (underground)
P: Jack thrust S: Face pressure (tip resistance)
W1: Axial force component of the tunneling machine's own weight W2: Axial force component of the tunnel box group weight F1: Surface friction force F2: Frictional resistance force due to ground reaction in curved section Q: Ground reaction force M: Longitudinal beam model BM: Beam model including curved line JM: Ground spring JM1: Normal ground spring (first nonlinear ground spring)
JM2: Tangential soil spring (second nonlinear soil spring)

Claims (6)

推進工法もしくはシールド工法により、推進装置もしくは掘進機の有する推進ジャッキによるジャッキ推力を受けながら、複数のトンネル函体により形成されて少なくとも曲線区間を有する、トンネル函体群の縦断方向の設計方法であって、
コンピュータにおいて、前記トンネル函体群を、等価剛性を有する曲線含有梁モデル、もしくは、隣接する前記トンネル函体の梁モデルを回転バネにて連結してなる曲線含有梁モデルを作成し、該曲線含有梁モデルに対して地盤バネを取り付けて縦断方向梁モデルとし、この際、該地盤バネを、余掘り部において地盤反力がゼロであり、地盤と当接する領域で地盤反力が変位に応じて増加する、第一非線形地盤バネとする、A工程と、
前記縦断方向梁モデルに対して、前記推進ジャッキによるジャッキ推力を設定して載荷することにより、少なくとも前記トンネル函体の縦断方向の断面力を算定する、B工程と、を有することを特徴とする、トンネル函体群の縦断方向の設計方法。
A method for designing a longitudinal section of a group of tunnel boxes formed by a plurality of tunnel boxes and having at least a curved section, while receiving a jack thrust from a jack of a tunneling machine or a tunnel excavator by a jacking method or a shield method, comprising the steps of:
A step A includes creating, in a computer, a curved beam model having equivalent rigidity for the group of tunnel boxes, or a curved beam model formed by connecting beam models of adjacent tunnel boxes with rotational springs, and attaching a ground spring to the curved beam model to create a longitudinal beam model, in which the ground spring is a first nonlinear ground spring in which the ground reaction force is zero in the overexcavation portion and increases according to displacement in the area in contact with the ground;
and a step B of calculating at least the longitudinal cross-sectional force of the tunnel box by setting and loading a jack thrust by the driving jack on the longitudinal beam model.
前記地盤バネは、前記曲線区間における円弧の法線方向の法線方向地盤バネと、該円弧の接線方向の接線方向地盤バネとを有し、
前記法線方向地盤バネは前記第一非線形地盤バネであり、
前記接線方向地盤バネは、前記地盤反力に摩擦係数を乗じた値を上限値とする第二非線形地盤バネであることを特徴とする、請求項1に記載のトンネル函体群の縦断方向の設計方法。
The ground spring includes a normal ground spring in a normal direction of the arc in the curved section and a tangential ground spring in a tangential direction of the arc,
The normal ground spring is the first nonlinear ground spring;
The longitudinal design method for a group of tunnel boxes as described in claim 1, characterized in that the tangential ground spring is a second nonlinear ground spring whose upper limit value is the ground reaction force multiplied by a friction coefficient.
前記B工程では、前記縦断方向の断面力の他に、地盤反力と、必要ジャッキ推力をさらに算定することを特徴とする、請求項1又は2に記載のトンネル函体群の縦断方向の設計方法。 The method for designing a group of tunnel boxes in the longitudinal direction according to claim 1 or 2, characterized in that in step B, in addition to the longitudinal section forces, ground reaction forces and required jack thrusts are further calculated. 前記A工程では、実施工において発生した前記トンネル函体群の蛇行量に基づいて、前記法線方向地盤バネを修正して修正法線方向地盤バネとし、該修正法線方向地盤バネを前記梁モデルに設置することを特徴とする、請求項2,又は請求項2に従属する請求項3に記載のトンネル函体群の縦断方向の設計方法。 The design method for the longitudinal direction of a group of tunnel boxes according to claim 2 or claim 3 dependent on claim 2, characterized in that in step A, the normal ground spring is modified to a modified normal ground spring based on the amount of meandering of the group of tunnel boxes that occurs during construction, and the modified normal ground spring is installed in the beam model. 前記A工程では、実施工において特定された摩擦係数に基づいて、当初設定していた前記摩擦係数を修正して修正摩擦係数とし、該修正摩擦係数に基づいて、前記接線方向地盤バネを修正して修正接線方向地盤バネとし、該修正接線方向地盤バネを前記梁モデルに設置することを特徴とする、請求項2,請求項2に従属する請求項3又は4のいずれか一項に記載のトンネル函体群の縦断方向の設計方法。 The design method for the longitudinal direction of a group of tunnel boxes according to claim 2, claim 3 or claim 4 dependent on claim 2, characterized in that in step A, the initially set friction coefficient is modified to a modified friction coefficient based on a friction coefficient identified in the actual construction, the tangential ground spring is modified to a modified tangential ground spring based on the modified friction coefficient, and the modified tangential ground spring is installed in the beam model. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトンネル函体群の縦断方向の設計方法により算定されている、前記縦断方向の断面力に基づいて設定されているトンネル函体の仕様と、前記地盤反力に基づいて設定されている地耐力と、前記必要ジャッキ推力に関し、実施工において発生した前記トンネル函体群の蛇行量に基づいてそれぞれの修正の要否を判定し、それぞれを修正要と判定した際に、該トンネル函体の仕様補強対策、地耐力確保対策、推進装置の増設による推力増加対策を講じることを特徴とする、トンネル函体群の施工計画の修正方法。 A method for modifying a construction plan for a group of tunnel boxes, which is characterized by determining whether or not each of the specifications of the tunnel boxes, which are set based on the longitudinal section force calculated by the longitudinal design method for a group of tunnel boxes described in any one of claims 1 to 5, needs to be modified based on the amount of meandering of the group of tunnel boxes that occurred during construction, and taking measures to reinforce the specifications of the tunnel boxes, ensure the bearing capacity of the ground, and increase the thrust by adding a propulsion device, when it is determined that each of them needs to be modified.
JP2021076979A 2021-04-30 2021-04-30 Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes Active JP7461909B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021076979A JP7461909B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021076979A JP7461909B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022170785A JP2022170785A (en) 2022-11-11
JP7461909B2 true JP7461909B2 (en) 2024-04-04

Family

ID=83946292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021076979A Active JP7461909B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7461909B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116227000B (en) * 2023-03-17 2025-09-19 中山大学·深圳 Shield tail gap grouting pressure verification method for shield construction

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194989A (en) 2000-12-25 2002-07-10 Tokyo Electric Power Co Inc:The Judgment method of necessity of installation of reaction wall in tunnel construction method
JP2015170171A (en) 2014-03-07 2015-09-28 日本電信電話株式会社 Durability determination method and device for communication shield tunnel
JP2017137658A (en) 2016-02-02 2017-08-10 清水建設株式会社 Sharply-curved shield excavator, and construction method of circumferential tunnel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194989A (en) 2000-12-25 2002-07-10 Tokyo Electric Power Co Inc:The Judgment method of necessity of installation of reaction wall in tunnel construction method
JP2015170171A (en) 2014-03-07 2015-09-28 日本電信電話株式会社 Durability determination method and device for communication shield tunnel
JP2017137658A (en) 2016-02-02 2017-08-10 清水建設株式会社 Sharply-curved shield excavator, and construction method of circumferential tunnel

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022170785A (en) 2022-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zaheri et al. Performance of segmental and shotcrete linings in shallow tunnels crossing a transverse strike-slip faulting
Alsahly et al. Advanced finite element modeling of excavation and advancement processes in mechanized tunneling
JP6289942B2 (en) Strength judging method and strength judging device for shield tunnel for communication
Molins et al. Experimental and analytical study of the structural response of segmental tunnel linings based on an in situ loading test.: Part 1: Test configuration and execution
Selemetas et al. Response of full-scale piles to EPBM tunnelling in London Clay
Zhang et al. A 3DEC numerical analysis of the interaction between an uneven rock surface and shotcrete lining
JP7461909B2 (en) Method for designing the longitudinal direction of a group of tunnel boxes and method for modifying the construction plan for a group of tunnel boxes
Eisenstein The contribution of numerical analysis to the design of shallow tunnels
Karimi et al. Numerical investigation into the effect of stepping on the circumferential joint in the precast tunnel segments under TBM thrust jacks
Rauch et al. Internal forces measured in segmental tunnel linings compared with numerical predictions obtained from state-of-the-art calculation methods used in engineering practice
CN120470896A (en) A method for predicting the longitudinal dynamic uplift of segments during shield tunnel construction
Van Empel et al. Advanced modeling of innovative bored tunnel design Amsterdam North-Southline
Bayoglu Flener Testing the response of box-type soil-steel structures under static service loads
Heydinger et al. Analysis of axial pile‐soil interaction in clay
JP7426964B2 (en) How to design a transverse cross section of a tunnel box
JP7718784B2 (en) Design method for longitudinal direction of tunnel box group
Bernuy et al. LNG tanks on rigid inclusions: Kuwait
Tang et al. Experimental study on pipe strength and field performance of pipe jacking TBM in deep-buried coal mines
JP2023154264A (en) Design method for tunnel intersection shoring
JP7036614B2 (en) Pipeline burial structure and burial method
JP4750615B2 (en) Design method of mirror stop bolt and method of placing mirror stop bolt
den Uijl et al. Full-scale tests on a segmented tunnel lining
Mishra et al. Performance of contiguous pile wall with mitigation measures considering plane strain condition
Karira et al. Investigation of effects of twin excavations effects on stability of a 20-storey building in sand: 3D finite element approach
Zhu et al. Numerical investigation on the mechanical characteristics of a special-shaped shield lining with a large cross-section

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230704

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240123

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7461909

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150