特開 2018-109281 トンネル内構造およびトンネル内構造の築造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-109281(P2018-109281A)

(43)【公開日】2018年7月12日

(54)【発明の名称】トンネル内構造およびトンネル内構造の築造方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/08 20060101AFI20180615BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-256782(P2016-256782)

(22)【出願日】2016年12月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000230010

【氏名又は名称】ジオスター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】中谷 郁夫

(72)【発明者】

【氏名】谷口 哲憲

【テーマコード（参考）】

2D055

【Ｆターム（参考）】

2D055BB01

2D055CA08

2D055GC01

2D055GC02

(57)【要約】

【課題】施工を簡略化することができるトンネル内構造および築造方法を提供する。
【解決手段】本発明一態様にかかるトンネル内構造は、トンネル内に設置される、底部と底部の両側に設けられた一対の側壁部とを有する複数のカルバートを備え、互いに隣接する二つの側壁部のそれぞれは、トンネル断面方向の断面厚さが要求性能厚さより薄く形成され、複数のカルバートをトンネル断面の水平方向に連続して配置し、互いに隣接する二つの側壁部同士を連結した際に、断面厚さが要求性能厚さ以上となるよう形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル内に設置される、底部と前記底部の両側に設けられた一対の側壁部とを有する複数のカルバートを備え、
互いに隣接する二つの前記側壁部のそれぞれは、トンネル断面方向の断面厚さが要求性能厚さより薄く形成され、前記複数のカルバートを前記トンネル断面の水平方向に連続して配置し、互いに隣接する二つの前記側壁部同士を連結した際に連結された断面厚さが前記要求性能厚さ以上となるよう形成されている、
トンネル内構造。

【請求項2】

前記複数のカルバートは、所定の間隔で離間して配置されており、
前記複数のカルバートの間に生じた空間を埋める充填材によって形成された連結部を更に備える、
請求項１に記載のトンネル内構造。

【請求項3】

前記連結部は、互いに隣接する二つの前記側壁部の対向面から露出した複数の継手を介して隣接する二つの前記カルバートを連結する、
請求項２に記載のトンネル内構造。

【請求項4】

前記カルバートは、ボックスカルバートである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のトンネル内構造。

【請求項5】

前記ボックスカルバートは、上下に分割されて形成されている、
請求項４に記載のトンネル内構造。

【請求項6】

前記カルバートはＵ型カルバートである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のトンネル内構造。

【請求項7】

前記Ｕ型カルバートの上部にＲＣ床板が設置される、
請求項６に記載のトンネル内構造。

【請求項8】

前記複数のカルバートは前記トンネル断面方向に連続して配置され、前記複数のカルバートの両側は、流動化処理土によって一対の端部構造が形成される、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のトンネル内構造。

【請求項9】

前記複数のカルバートは前記トンネル断面方向に連続して配置され、前記複数のカルバートの両側は、端部ブロックが配置される、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のトンネル内構造。

【請求項10】

底部と前記底部の両側に設けられた一対の側壁部とを有する複数のカルバートをトンネル内に設置するトンネル内構造の築造方法であって、
互いに隣接する二つの前記側壁部のそれぞれは、トンネル断面の水平方向の断面厚さが要求性能厚さより薄く形成されており、
前記複数のカルバートを前記トンネル断面の水平方向に連続して配置し、
互いに隣接する二つの前記側壁部同士を連結し、連結された断面厚さが前記要求性能厚さ以上となるよう形成する、
トンネル内構造の築造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル内に形成される床面を支持するためのトンネル内構造およびトンネル内構造の築造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シールドトンネルは、シールドマシンで掘削されたトンネル開口部を掘削に従ってセグメントで覆って構築される。シールドトンネルが構築された後、トンネル内の底部に床面が形成される。特許文献１には、トンネル内に型枠を設置して側壁及びインバートを構築するトンネル内部の構築方法が記載されている。
特許文献２には、トンネルの底部に底板となるインバートブロックを設置し、その上に一対の側板と天板をそれぞれピン結合して組み立てられるボックスカルバートによるトンネル内の床面構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１５２７４６号公報

【特許文献2】特開２００９−１５０１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された床面構造は、現場打ちのコンクリートで側壁及びインバートを構築するため、工期が延びる可能性がある。また、特許文献２に記載された床面構造は、分割された底板、一対の側板、天板をそれぞれ結合してボックスカルバートを構築するため、施工の手間が増加して工期が延びる可能性がある。

【0005】

本発明は、施工を簡略化することができるトンネル内構造およびトンネル内構造の築造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るトンネル内構造は、トンネル内に設置される、底部と前記底部の両側に設けられた一対の側壁部とを有する複数のカルバートを備え、互いに隣接する二つの前記側壁部のそれぞれは、トンネル断面方向の断面厚さが要求性能厚さより薄く形成され、前記複数のカルバートを前記トンネル断面の水平方向に連続して配置し、互いに隣接する二つの前記側壁部同士を連結した際に連結された断面厚さが前記要求性能厚さ以上となるよう形成されている。

【0007】

本発明は、このような構成により、個々のカルバートを軽量化することができ、コストを低減すると共に施工性を向上することができる。

【0008】

トンネル内構造は、前記複数のカルバートが所定の間隔で離間して配置されており、前記複数のカルバートの間に生じた空間を埋める充填材によって形成された連結部を更に備えていてもよい。

【0009】

本発明は、このような構成により、連結部によって隣接するカルバート同士を一体化することができる。

【0010】

トンネル内構造は、前記連結部が互いに隣接する二つの前記側壁部の対向面から露出した複数の継手を介して隣接する二つの前記カルバートを連結するよう構成されていてもよい。

【0011】

本発明は、このような構成により、隣接する二つの前記カルバートを一体化することができる。

【0012】

トンネル内構造は、前記カルバートがボックスカルバートであってもよい。

【0013】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0014】

トンネル内構造は、前記ボックスカルバートが上下に分割されて形成されていてもよい。

【0015】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0016】

トンネル内構造は、前記カルバートがＵ型カルバートであってもよい。

【0017】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0018】

トンネル内構造は、前記Ｕ型カルバートの上部にＲＣ床板が設置されていてもよい。

【0019】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0020】

トンネル内構造は、前記複数のカルバートが前記トンネル断面方向に連続して配置され、前記複数のカルバートの両側は、流動化処理土によって一対の端部構造が形成されていてもよい。

【0021】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0022】

トンネル内構造は、前記複数のカルバートが前記トンネル断面方向に連続して配置され、前記複数のカルバートの両側は、端部ブロックが配置されていてもよい。

【0023】

本発明は、このような構成により、施工性及び運搬性を向上することができる。

【0024】

本発明の一態様にかかるトンネル内構造の築造方法は、底部と前記底部の両側に設けられた一対の側壁部とを有する複数のカルバートをトンネル内に設置するトンネル内構造の築造方法であって、互いに隣接する二つの前記側壁部のそれぞれは、トンネル断面の水平方向の断面厚さが要求性能厚さより薄く形成されており、前記複数のカルバートを前記トンネル断面の水平方向に連続して配置し、互いに隣接する二つの前記側壁部同士を連結し、連結された断面厚さが前記要求性能厚さ以上となるよう形成する。

【0025】

本発明は、このような構成により、個々のカルバートを軽量化することができ、コストを低減すると共に施工性及び運搬性を向上することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明に係るトンネル内構造およびトンネル内構造の築造方法によると、施工を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係るトンネル内構造を示す斜視図である。

【図2】隣接するボックスカルバートを連結する方法を示す図である。

【図3】隣接するボックスカルバートを連結する他の方法を示す図である。

【図4】トンネル内構造を築造する方法を示すフローチャートである。

【図5】シールドトンネルを示す断面斜視図である。

【図6】シールドトンネルに一対のボックスカルバートを設置した状態を示す斜視図である。

【図7】一対のボックスカルバートを連結した状態を示す斜視図である。

【図8】一対のボックスカルバートの両側に端部構造を設ける状態を示す斜視図である。

【図9】第２実施形態に係るトンネル内構造を示す斜視図である。

【図10】第３実施形態に係るトンネル内構造を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るトンネル内構造１について説明する。

【0029】

［第１実施形態］
図１に示されるように、トンネル内構造１は、シールドトンネル１０内に構築される構造物である。トンネル内構造１は、シールドトンネル１０の底部に設置される一対のボックスカルバート２０と、一対のボックスカルバート２０の両側に設置される一対の端部構造４０とによって構成される。

【0030】

ボックスカルバート２０は、例えばプレキャストで形成されているコンクリート製のブロックである。プレキャストとは、工場で予め製造されることをいう。プレキャストで形成されたコンクリート部材を組み立てることにより、現場でコンクリートを打設する工法より工期を短縮することができる。ボックスカルバート２０は、例えば鉄筋コンクリート構造で形成されている。ボックスカルバート２０は、一体で形成されていてもよいし、分割して形成されていてもよい。

【0031】

ボックスカルバート２０は、シールドトンネル１０の底部に設置される底板２１と、底板２１の両側に設けられた一対の側壁部２２，２３と、側壁部２２，２３に支持された天板２４とを有する。底板２１は、方形の板状体である。底板２１は、シールドトンネル１０の内壁１１の形状に合わせて下方に湾曲している。底板２１の底面２１ａは、シールドトンネル１０の底部に設置された際に、シールドトンネル１０の内壁１１の形状に合致するように形成されている。

【0032】

底板２１のトンネル軸Ｌに直交する方向の両側にある一端２１ｂ及び他端２１ｃからは、上方に起立して一対の側壁部２２，２３が設けられている。側壁部２２，２３は方形の板状体である。ボックスカルバート２０が分割型の場合、側壁部２２，２３の上方に向かう途中には水平方向に沿って分割部２２ａ，２３ａが設けられていてもよい。側壁部２２の断面厚さｔ１は、側壁部２３の断面厚さｔ２より薄く形成されている。側壁部２３の断面厚さｔ２は、設計強度で要求される所定の厚さ（以下、要求性能厚さと呼ぶ）を満たすよう形成されている。一方、側壁部２２の断面厚さｔ１は、要求性能厚さより薄く形成されている。

【0033】

側壁部２２の詳細な構成は後述する。側壁部２２，２３は、天板２４を水平に支持している。天板２４は、方形の板状体である。ボックスカルバート２０には、このような構成により、シールドトンネル１０のトンネル軸Ｌ方向に沿って台形断面の開口部Ｐが形成されている。一対のボックスカルバート２０は、トンネル断面の水平方向に沿って対称に配置されている。一対のボックスカルバート２０の間には、一対のボックスカルバート２０を一体化するための連結部３０が形成されている。連結部３０は、対向する２つの側壁部２２を連結する。連結部３０は、例えばコンクリートやモルタルで形成される。連結部３０の詳細な構成は後述する。

【0034】

一対のボックスカルバート２０が連結されると、一対の開口部Ｐが形成される。トンネル内構造１をシールドトンネル１０内に順次構築して連続させると、連続した開口部Ｐが形成される。連続した開口部Ｐは、例えば災害時の避難通路として用いられる。開口部Ｐは、避難通路の他、例えば換気口、通信や電力ケーブル等を敷設するための共同溝として用いられてもよい。開口部Ｐは、用途に合わせて断面積が決定される。そのため一対のボックスカルバート２０は必ずしも対称の形状とは限らない。

【0035】

一対のボックスカルバート２０の両端には、一対の端部構造４０が設けられている。例えば、端部構造４０の上面４１の高さは、ボックスカルバート２０の天板２４の高さと同一に形成される。端部構造４０は、例えば流動化処理土によって形成される。端部構造４０を流動化処理土で形成する際、側壁部２３が型枠の一部となる。トンネル内構造１をシールドトンネル１０内に順次築造していくと、既に形成された端部構造４０も型枠となるため、端部構造４０の型枠はトンネル断面方向の一部に設けるだけでよい。そのため、トンネル内構造１は、築造時に型枠の一部を省略することができ施工性が向上する。

【0036】

端部構造４０は、ボックスカルバート２０が水平方向に変位した際、ボックスカルバート２０に対して変位と反対方向の反力を与える。このとき、端部構造４０が弾性変形してボックスカルバート２０の変位によって生じる運動エネルギーを吸収し、端部構造４０は、ボックスカルバート２０の変位に対するダンパーとなる。従って、端部構造４０は、ボックスカルバート２０に生じる振動を端部構造４０が無い場合に比して早期に収束させる。

【0037】

一対の端部構造４０を設置した後、天板２４と端部構造４０との上方には、例えば土層５０が敷かれて路面が形成される。天板２４の上方には、土層の他、例えば床板を載置してその上に路面を形成してもよい。また、端部構造４０は、流動化処理土で形成されるものの他、例えばコンクリートで形成されたブロックであってもよい。端部構造４０がブロックの場合、施工性が向上する。

【0038】

次に、対向する２つの側壁部２２を連結する連結部３０の詳細について説明する。

【0039】

図２に示されるように、一対のボックスカルバート２０が所定の間隔で離間して配置される。この状態で隙間Ｑが生じる。隙間Ｑにおいて一対のボックスカルバート２０の天板２４の一端２４ａ側からは、天板２４の内部に配筋された複数の主鉄筋Ｒの端部Ｒ１が露出している。複数の端部Ｒ１が対向して配置された際に、互い違いに配置されるように、主鉄筋Ｒが天板２４内部に配筋されている。端部Ｒ１は、主鉄筋Ｒが折り曲げられてトンネル軸Ｌ方向から見てループ状に形成されている。これにより、端部Ｒ１は、ループ継手となる。

【0040】

互いに対抗する一対の側壁部２２の対向面２２ｂからは、例えば無数のジベル鉄筋Ｔ等の継手が露出している。互いに対抗する無数のジベル鉄筋Ｔは、互いに干渉しないように互い違いに配置される。

【0041】

図３に示されるように、ジベル鉄筋Ｔの代わりに、帯状の鋼板に鋼板の軸線に沿って複数の孔が設けられた鋼板ジベルＧを用いてもよい。一対の端部構造４０を設置した後、例えば隙間Ｑにコンクリートやモルタル等の充填材を充填する。充填材が固結すると、連結部３０が形成される。一対のボックスカルバート２０は、連結部３０によって側壁部２２の対向面２２ｂから露出した複数の継手を介して一体化される。

【0042】

連結部３０が形成されると、連結部３０と一対の側壁部２２で形成された隔壁の厚さは、要求性能厚さより薄く形成されていた一方の側壁部２２の断面厚さｔ１と、他方の側壁部２２の断面厚さｔ１と連結部３０の厚さとを加えて要求性能厚さ以上に形成される。

【0043】

次に、トンネル内構造１の築造方法について説明する。

【0044】

図４は、トンネル内構造１を築造する処理を示すフローチャートである。図５に示されるように、セグメント１２が組まれてシールドトンネル１０が築造される。図６に示されるように、シールドトンネル１０内の底部に一対のボックスカルバート２０を所定の間隔で離間して設置する（Ｓ１０）。ボックスカルバート２０は、例えば地上からシールドマシンの発進立坑に搬入される。その後、ボックスカルバート２０は、シールドトンネル１０の入り口から内部を通って設置点まで運搬され、例えばクレーンで設置される。

【0045】

図７に示されるように、一対のボックスカルバート２０の間に生じた隙間Ｑを充填材で充填し、連結部３０を形成する（Ｓ１１）。連結部３０が固結すると、一対のボックスカルバート２０同士が一体化される。図８に示されるように、一対のボックスカルバート２０の両側に一対の端部構造４０を設置する（Ｓ１２）。端部構造４０は、例えば流動化処理土で形成される。その後、一対のボックスカルバート２０と一対の端部構造４０の上面に路面（不図示）を形成する（Ｓ１３）。

【0046】

上記の工程を繰り返し行って、トンネル内構造１をシールドトンネル１０のトンネル軸Ｌに沿って順次築造することにより、シールドトンネル１０内に路面が形成される。シールドトンネル１０内に連続して築造されたトンネル内構造１は、土層５０の下に構築されるため、トンネル軸Ｌ方向に隣接したトンネル構造１の各ブロック同士は、必ずしも継手、ボルト及びＰＣ鋼材等の連結部材によって連結されていなくてもよいが、連結されていてもよい。

【0047】

上述したようにトンネル内構造１によると、各ボックスカルバート２０の一部を薄肉化したり軽量化したりして運搬性を向上し、コストを低減し、施工性を向上することができる。トンネル内構造１によると、一対のボックスカルバート２０の設置後に連結部３０を形成することにより、各ボックスカルバート２０の一部を薄肉化等しても設計上必要な強度を確保することができ、安全性を向上させることができる。

【0048】

［第２実施形態］
第１実施形態では、ボックスカルバート２０でトンネル内構造１を築造していた。第２実施形態では、Ｕ字断面を有するＵ型カルバート２０Ｕで築造された変形例を示す。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、同様の説明については省略する。

【0049】

図９に示されるように、トンネル内構造２は、一対のＵ型カルバート２０Ｕと、連結部３０と、一対の端部構造４０とを有する。Ｕ型カルバート２０Ｕは、ボックスカルバート２０の天板２４を取り除いた構造を有する。Ｕ型カルバート２０Ｕでトンネル内構造２を築造した後、一対のＵ型カルバート２０Ｕと、連結部３０と、一対の端部構造４０との上部に、例えば鉄筋コンクリートで形成されたＲＣ床板Ｅを載置する。ＲＣ床板Ｅの上面に路面が形成される。Ｕ型カルバート２０Ｕを用いると、運搬時に互い違いに配置することにより積載効率が向上する。

【0050】

トンネル内構造２によると、ボックスカルバート２０より軽量なＵ型カルバート２０Ｕを用いることにより、運搬性及び積載性を向上することができ、コストを低減し、施工性を向上することができる。

【0051】

［第３実施形態］
第１実施形態では、トンネル内構造１は、一対のボックスカルバート２０で築造した。第３実施形態では、３連のボックスカルバートを用いる変形例を示す。

【0052】

図１０に示されるように、トンネル内構造３は、３連のボックスカルバート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを有する。トンネル内構造３には、３連のボックスカルバート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにより、３連の空間ＰＡ，ＰＢ，ＰＣが形成される。図示するように、ボックスカルバート２０Ｂ，２０Ｃは対称に形成されているが、必ずしも対称で形成されていなくてもよい。

【0053】

トンネル内構造３によると、複数のボックスカルバート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを用いることにより、複数の空間ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを形成することができ、使用目的にあわせて空間を形成することができる。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、上記実施形態は左右対称に例示したが、トンネル内構造１〜３の片側をそれぞれ組み合わせて非対称の構造を築造してもよい。また、トンネル内構造は、上述した技術的思想に基づいて、４連以上の複数のカルバートを用いて築造されてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１，２，３…トンネル内構造、１０…シールドトンネル、１１…内壁、１２…セグメント、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…ボックスカルバート、２０Ｕ…Ｕ型カルバート、２１…底板、２１ａ…底面、２１ｂ…一端、２１ｃ…他端、２２…側壁部、２２ａ…分割部、２２ｂ…対向面、２３…側壁部、２３ａ…分割部、２４…天板、２４ａ…一端、３０…連結部、４０…端部構造、４１…上面、５０…土層、Ｅ…床板、Ｇ…鋼板ジベル、Ｌ…トンネル軸、Ｐ…開口部、ＰＡ…空間、ＰＢ…空間、ＰＣ…空間、Ｑ…隙間、Ｒ…主鉄筋、Ｒ１…端部、Ｔ…ジベル鉄筋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】