JPH0749757B2 - トンネル覆工用エレメントによるトンネルの構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、たとえば、鉄道や道路等の下に立体交差する
トンネルを構築する場合に用いられるトンネル覆工用エ
レメントによるトンネルの構築方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 鉄道や道路の下に立体交差するトンネルを構築する方法
として、従来からの現場打設コンクリートによる覆工体
の分割されない一体構築による施工法に代え、断面形状
が矩形で、複数の長尺なコンクリート製あるいはスチー
ル製のトンネル覆工用エレメントを、地盤に対しトンネ
ル覆工断面に直交させて推進して埋設し、エレメント間
の目地空間へのモルタル注入あるいはスチール製エレメ
ントの内部空間にコンクリートを打設するとともに、互
いのエレメントに挿通させたPC鋼材を引張定着させるこ
とにより互いに連結した後、エレメント連結体の内側の
土砂を掘削除去する方法が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ このようなトンネルの構築方法において、コンクリート
製エレメントを用いる場合、エレメントを連結するPC鋼
材（PCケーブル等）の挿通孔の位置をそれぞれ相隣り合
うエレメント間で精度より一致させることは難しく、挿
通孔がくい違った場合は土中における局部の視認ができ
ないためその対処が困難である。そこで、このPC鋼材の
挿通が便利なように挿通孔の径を広げれば、PC鋼材の位
置決め誤差が大きくなると同時に目地部へ注入したモル
タルが他の目地空間へ浸出してその先のモルタル流路を
閉塞し、以後のモルタル注入が不可能となる。

また、スチール製エレメントを用いる際は、隣り合うエ
レメントの境界を決する鋼板が平坦であると剪断力の伝
達が不足する場合があり、その鋼板に対して剪断力を伝
達させるためのジベル等の突起を設ける必要が生じる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断面と直交
させて、複数の長尺なコンクリート製トンネル覆工用エ
レメントと、このコンクリート製エレメント側に開口す
る中空状のスチール製トンネル覆工用エレメントとを交
互に並べて水平に埋設し、各エレメント間にPC鋼材を挿
通させることにより、各エレメントを互いに連結してエ
レメント連結体とし、次いで、スチール製エレメント内
にコンクリートを打設し、所要の強度に達したところで
前記PC鋼材を緊張定着することにより、各エレメントの
コンクリートに圧縮力を導入して前記エレメント連結体
をプレストレスコンクリートとして完成させた後、この
エレメント連結体の内側の土砂を掘削除去することを特
徴としている。

［作用］ 本発明のトンネル覆工用エレメントによるトンネルの構
築方法によれば、１本のコンクリート製エレメントの両
側のスチール製エレメント内に作業員が入って、全ての
コンクリート製エレメントに対するPC鋼材の挿通作業が
行えるから、このPC鋼材のエレメント連結体に対する引
き回し作業を容易かつ確実に行え、PC鋼材の挿通孔への
コンクリートの流入を防ぐ手段も講ずることができる。
また、複雑な形状の製造が容易なコンクリート製エレメ
ントを、スチール製のセグメント内に打設されるコンク
リートに対して剪断力の伝達がなされる形状に成形する
ことにより、構造体としての強度の向上が図られる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明に基づいて地盤中に構築したトンネルの
一例を示し、このトンネル１は、地盤Ｇに対し、覆工断
面と直交させて複数の長尺なコンクリート製のエレメン
ト２と、中空状のスチール製のベースエレメント３、角
部エレメント４、メインエレメント５とを交互に並べて
水平に推進して埋設し、各エレメント２、３、４、５間
にPCケーブル６（PC鋼材）を挿通してその両端をベース
エレメント３に定着させ、さらに、スチール製の各エレ
メント３、４、５内と各エレメント２、３、４、５間の
目地等の空間にコンクリートを充填し、コンクリートの
充分な硬化を待ってPCケーブル６を緊張して各エレメン
ト２、３、４、５を一体化させてこれらをエレメント連
結体７とし、次いで、このエレメント連結体７の内側の
土砂を掘削除去して構築されている。

PCケーブル６は、エレメント連結体７に対し、周囲の土
圧に抗するよう引張り力が働く部分に沿って湾曲して引
き回されている。

前記エレメント連結体７において、両側の鉛直部８の最
下部である脚部には前記ベースエレメント３が、また、
鉛直部８と水平部９が交わる角部にはスチール製の前記
角部エレメント４が埋設され、さらに、鉛直部８および
水平部９の間に、コンクリート製の前記エレメント２と
スチール製の前記メインエレメント５が交互に配されて
埋設されている。

コンクリート製のエレメント２は、断面略長方形状で、
短辺側の面には、長手方向に延びるシェアキー10が形成
されている。このシェアキー10は、後にスチール製の前
記各エレメント３、４、５内にコンクリートを打設した
際にこのコンクリートに剪断力を伝えるための溝であ
る。

そして、このエレメント２には、短辺側の面に溝状のシ
ェアキー10が形成され、かつ、PCケーブル挿通孔11が長
手方向に間隔をおいて多数設けられている。また、長手
方向の端面間にわたって補強用かつ連結用としてのPCケ
ーブル（あるいは鋼棒、鉄筋等）を挿通するための補強
用孔12を設けてもよい。

なお、このコンクリート製のエレメント２の場合、軽量
化とPCケーブルによる応力の有効作用を図るため、第３
図に示すように、適宜な間隔で肉抜きを施しここに発泡
性充填材13を充填すると好ましい。

前記スチール製のベースエレメント３は、第４図に示す
ように、断面略凸状で、両側が鋼板14で覆われその上部
がトラス補強材15により連結されており下方に開口して
いる。また、推進方向の先端には、第５図に示すよう
に、中央に前方に突出する突部16が形成されて前後にず
れた段部17が設けられている。このような先端形状をな
すことにより、地盤に推進させる際に地中の応力が１カ
所に集中せず分散するので、切羽の崩壊が未然に防がれ
るという利点がある。

前記スチール製の角部エレメント４は、第１図に示すよ
うに、エレメント連結体７の鉛直部８および水平部９に
臨む面にトラス補強材18が配されその他の面が鋼板19に
より覆われてなる。

前記スチール製のメインエレメント５は、第６図に示す
ように、断面長方形状で互いに平行なる一対の鋼板20が
トラス補強材21によって連結されてなる中空状のもので
ある。この場合、断面の長辺側が鋼板20となっている。

なお、上記各スチール製のエレメント３、４、５におい
て、トラス補強材15、18、21は、ラチス構造であっても
よい。

さて、続いて上記コンクリート製のエレメント２、スチ
ール製の各エレメント３、４、５を用いて、第１図に示
すトンネルを構築する方法の手順を説明する。

第１図に示す門型の配列にしたがって、コンクリート製
のエレメント２とスチール製の各エレメント３、４、５
を交互に並べて地盤に推進させて埋設する。この際、コ
ンクリート製のエレメント２とスチール製の各エレメン
ト３、４、５とは、シェアキー10が形成された面とトラ
ス補強材15、18、21が配された面が互いに向き合う。ま
た、第７図（第７図は水平部９のみを例示している）に
示すように、コンクリート製のエレメント２をスチール
製の各エレメント３（４、５）の鋼板20（14、19）間に
さし挟む。

コンクリート製のエレメント２を埋設するには、まずス
チール製の置換エレメントを推進して埋設し、このエレ
メント２の後端にエレメント２を突き当てて押し出すこ
とにより除去して回収する。この置換エレメントは、他
のコンクリート製のエレメント２を埋設するときに再び
用いる。

上記スチール製の各エレメント３、４、５を地盤Ｇに対
して推進する際には、トラス補強材15、18、21が配され
た側から内部に土砂が流入するのを防ぐため、第８図
（この図はメインエレメント５を例示している）に示す
ように、トラス補強材21（18、21）の外側にこのトラス
補強材21を覆うごとく複数のスライド板22をあらかじめ
取り付けておき、推進が終わって地盤Ｇに埋設されたら
スライド板22を推進方向に順送りして除去する。

なお、構築するトンネルが長い場合には、２本以上のエ
レメントを接続する必要が生じてくるが、スチール製の
各エレメント３、４、５の場合は溶接等の手段により液
密性を保持して接続する。

また、コンクリート製のエレメント２を接続する場合に
は、第９図に示すように、接続端部の一方に凹部23を、
他方に凹部23に嵌合する凸部24を形成し、一方の接続端
面に接着材Ｐを塗布してから凹部23と凸部24を互いに嵌
合させるとともに、前記補強用孔12にPCケーブル25（あ
るいは鋼棒、鉄筋等）を挿通しこのPCケーブル25を引張
・定着させる。

また、この他に、第10図に示すように、接続端部にあら
かじめ埋設した継手金具26どうしをボルト27・ナット
（図示略）で締結したり、第11図に示すように、一方の
エレメント２の補強用孔12の端部に埋め込んだスケール
パイプ28を、他方のエレメント２の補強用孔12の端部に
設けた凹部29に嵌合して双方の補強用孔12にPCケーブル
25を挿通し、一方のエレメント２の周囲にシール材Ｓを
埋める手段等がある。

次いで、各スチール製のエレメント３、４、５に作業員
が入り込み、一方のベースエレメント３から、隣接する
上方のコンクリート製のエレメント２のPCケーブル挿通
孔11にPCケーブル６を通し、その上方のメインエレメン
ト５内の作業員がそのPCケーブル６の端部を受取るとと
もに、さらにその上方のコンクリート製のエレメント２
のPCケーブル挿通孔11にPCケーブル６を通し、角部エレ
メント１内の作業員がその端部を受取る。

このように、一方の鉛直部８にわたってPCケーブル６を
下から挿通したら、続いて、このPCケーブル６を同様に
して水平部９のメインエレメント５内の作業員により各
エレメント２、５に挿通させて他方側の角部エレメント
４まで通し、次いで、他方の鉛直部８に、PCケーブル６
をメインエレメント５内の作業員により挿通させ、ベー
スエレメント３に至らしめる。その後、スチール製の角
部エレメント４およびメインエレメント５内にコンクリ
ートを充填・打設する。

打設されたコンクリートが所要の強度に達したならば、
PCケーブル６両端のベースエレメント３内に入った作業
員により、PCケーブル６を引張してPCケーブル６が挿通
する各エレメント２、４、５に圧縮力を与えて固定す
る。

以上により、鉛直部８および水平部９はPCケーブル６に
よりプレストレスが導入された状態で一体化される。

PCケーブル６をコンクリート製のエレメント２に挿通す
る手段としては、第12図に示すように、あらかじめエレ
メント２のPCケーブル挿通孔11にシース31を貫入してお
き、各エレメント２、３、４、５の埋設が終わったら、
スチール製のメインエレメント５内に入ってシース31を
引き抜いてメインエレメント５内に架け渡し、隣合うエ
レメント２のPCケーブル挿通孔11と連続させる。次い
で、メインエレメント５内のシース31およびエレメント
２のPCケーブル挿通孔11にPCケーブル30を挿通して引張
・定着する。そしてこの後、PCケーブル挿通孔11とシー
ス31内にセメントペースト等を注入してPCケーブル６を
固着させる。

また他の手段として、第13図に示すように、エレメント
２のPCケーブル挿通孔11の開口に鍔付きのゴムブッシュ
32を押し込んで装着し、このゴムブッシュ32を介してPC
ケーブル６を通す。この手段において、さらに上記のよ
うにセメントペーストによりPCケーブル６を固着する場
合には、第14図に示すように、あらかじめ形成したPCケ
ーブル挿通孔11を連通する連通孔33を介して１本のエレ
メント２内の全てのPCケーブル挿通孔11にセメントペー
ストをいきわたらせる。

以上のように鉛直部８および水平部９にプレストレスを
導入して各エレメント２、４、５を連結して一体化させ
たら、PCケーブル６の引張作業を行ったベースエレメン
ト３内にコンクリートを打設しプレストレス構造体の構
築が完了する。

この後、このエレメント連結体７の内側の土砂を掘削除
去し、トンネル１を得る。

上記のようなトンネルの構築方法によれば、１本のコン
クリート製のエレメント２の両側のスチール製のエレメ
ント３、４、５内に作業員が入って、全てのコンクリー
ト製のエレメント２に対するPCケーブル６の挿通作業を
目視で行えるから、このPCケーブル６のエレメント連結
体７に対する引き回し作業を容易かつ確実に行えるとと
もに、その作業時間が短縮する。また、コンクリート製
のエレメント２に形成されたシェアキー10により剪断力
の伝達がなされ構造体としての強度の向上が図られる。
すなわち、シェアキー10を設けることのできるコンクリ
ート製のエレメント２とPCケーブル30の挿通作業が確実
に行るスチール製のエレメント３、４、５を交互に組む
ことによりコンクリート製とスチール製のそれぞれが有
するエレメントの利点が生かされているわけである。

なお、第15図は水平部９が長いトンネルを本発明にもと
づいて構築した状態を示しており、この場合、真ん中に
鉛直部８を新たに埋設するとともに、１本のPCケーブル
６ではコーナーの急な曲がり部分で張力が減退して抗圧
力が不足になるおそれがあるので、水平部９と鉛直部８
にそれぞれ１本ずつPCケーブル６を挿通している。ま
た、角部エレメント４の側方にスチール製の補助エレメ
ント40を接続し、第16図に示すように、この補助エレメ
ント40に水平部９のPCケーブル６の端部を定着し、さら
に、鉛直部８のPCケーブル６の上方の端部は、角部エレ
メント４内に設けた係止片41に定着させている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のトンネル覆工用エレメン
トによるトンネルの構築方法によれば、トンネルを構築
すべき地盤に対し、覆工断面と直交させて、複数の長尺
なコンクリート製トンネル覆工用エレメントと、このコ
ンクリート製エレメント側に開口する中空状のスチール
製トンネル覆工用エレメントとを交互に並べて水平に埋
設し、各エレメント間にPC鋼材を挿通させることによ
り、各エレメントを互いに連結してエレメント連結体と
し、次いで、スチール製エレメント内にコンクリートを
打設し、所要の強度に達したところで前記PC鋼材を緊張
定着することにより、各エレメントのコンクリートに圧
縮力を導入して前記エレメント連結体をプレストレスコ
ンクリートとして完成させた後、このエレメント連結体
の内側の土砂を掘削除去することを特徴とするもので、
１本のコンクリート製エレメントの両側のスチール製エ
レメント内に作業員が入って、全てのコンクリート製エ
レメントに対するPC鋼材の挿通作業が行えるから、この
PC鋼材のエレメント連結体に対する引き回し作業を容易
かつ確実に行え、PC鋼材の挿通孔へのコンクリートの流
入を防ぐ手段も講ずることができる。また、複雑な形状
の製造が容易なコンクリート製エレメントを、スチール
製のセグメント内に打設されるコンクリートに対して剪
断力の伝達がなされる形状に成形することにより、構造
体としての強度の向上も図られるといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第14図は本発明の一実施例を説明する図で
あって、第１図は一実施例によって構築されたトンネル
の正面図、第２図はコンクリート製エレメントの斜視
図、第３図はその側面図、第４図はベースエレメントの
斜視図、第５図はその先端上面図、第６図はメインエレ
メントの斜視図、第７図は水平部の拡大正面図、第８図
はメインエレメントの推進方法を説明する斜視図、第９
図はコンクリート製エレメントの接続手段を示す側面
図、第10図は他の接続手段の斜視図、第11図はさらに他
の接続手段の側面図、第12図はPCケーブルの挿通手段を
示す正面断面図、第13図は他の挿通手段を示す正面断面
図、第14図はPCケーブルをセメントペーストにより固着
させる手段の平面断面図、第15図は他の実施例のトンネ
ルの正面図、第16図は要部拡大図である。 １……トンネル、２……コンクリート製エレメント、３
……ベースエレメント（スチール製エレメント）、４…
…角部エレメント（スチール製エレメント）、５……メ
インエレメント（スチール製エレメント）、６……PCケ
ーブル（PC鋼材）、７……エレメント連結体、Ｇ……地
盤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−29991（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルを構築すべき地盤に対し、覆工断
   面と直交させて、複数の長尺なコンクリート製トンネル
   覆工用エレメントと、このコンクリート製エレメント側
   に開口する中空状のスチール製トンネル覆工用エレメン
   トとを交互に並べて水平に埋設し、各エレメント間にPC
   鋼材を挿通させることにより、各エレメントを互いに連
   結してエレメント連結体とし、次いで、スチール製エレ
   メント内にコンクリートを打設し、所要の強度に達した
   ところで前記PC鋼材を緊張定着することにより、各エレ
   メントのコンクリートに圧縮力を導入して前記エレメン
   ト連結体をプレストレスコンクリートとして完成させた
   後、このエレメント連結体の内側の土砂を掘削除去する
   ことを特徴とするトンネル覆工用エレメントによるトン
   ネルの構築方法。