(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する後続台車と、を用いて、シールドトンネルを構築しつつ、
前記シールド機の後方で前記後続台車と前記シールド機に跨がって装備された組立装置を用いて、前記シールド機と前記後続台車との間で、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたってプレキャストコンクリートブロックを設置し、
前記後続台車は、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたって設置された前記プレキャストコンクリートブロック上を移動させ、
前記後続台車の後方で、前記プレキャストコンクリートブロックと他方のトンネル側壁部との間に盛土構造体を構築することを特徴とする、シールドトンネルの床版構築方法。
前記プレキャストコンクリートブロックの設置後、前記プレキャストコンクリートブロック上に、枕木を設置して、その上にレールを敷設し、前記後続台車は前記レール上を走行させることを特徴とする、請求項1記載のシールドトンネルの床版構築方法。
先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する後続台車と、を用いて、シールドトンネルを構築しつつ、
前記シールド機の後方で前記後続台車と前記シールド機に跨がって装備された組立装置を用いて、前記シールド機と前記後続台車との間で、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたってプレキャストコンクリートブロックを設置し、
前記後続台車の後方で、前記プレキャストコンクリートブロックと他方のトンネル側壁部との間に盛土構造体を構築し、
前記プレキャストコンクリートブロックの設置後、前記プレキャストコンクリートブロック上に、枕木を設置して、その上にレールを敷設し、前記後続台車は前記レール上を走行させ、
前記枕木は、前記プレキャストコンクリートブロック上から前記盛土構造体の構築前の空間部上に延長して設置することを特徴とする、シールドトンネルの床版構築方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、現場でボックスカルバートの左右に流動化処理土を充填するため、所定の強度に固化するまでに時間がかかる。また、充填作業を1リング毎に行うのは非効率であり、まとめて行うことになる。従って、床版の構築が遅れ、それまでの間、台車等を走行させるのに制約となり、シールドトンネルの施工効率を向上させる上で、改善の余地があった。
【0007】
また、特許文献2に記載の技術では、トンネルの床版の全てをプレキャストコンクリートブロックにより形成するため、製品コスト及び輸送コストが増大し、コスト高となる。
【0008】
本発明は、このような実状に鑑み、施工効率の向上、コスト低減を図ることができるシールドトンネルの床版構造、及び、床版構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明に係るシールドトンネルの床版構造では、トンネル内部の床版が、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたって設置されるプレキャストコンクリートブロックと、前記プレキャストコンクリートブロックと他方のトンネル側壁部との間に構築される盛土構造体と、を含んで構成されることを特徴とする。
ここで、前記プレキャストコンクリートブロックは、複数、例えば、トンネル底部の幅方向中央部に設置される第1プレキャストコンクリートブロックと、前記第1プレキャストコンクリートブロックと前記一方のトンネル側壁部との間に設置される第2プレキャストコンクリートブロックと、に分割されていてもよい。
【0010】
また、本発明に係るシールドトンネルの床版構築方法は、先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する後続台車と、を用いて、シールドトンネルを構築しつつ、前記シールド機の後方で前記後続台車と前記シールド機に跨がって装備された組立装置を用いて、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたってプレキャストコンクリートブロックを設置し、前記後続台車の後方で、前記プレキャストコンクリートブロックと他方のトンネル側壁部との間に盛土構造体を構築することを特徴とする。
ここで、前記プレキャストコンクリートブロックの設置は、前記シールド機と前記後続台車との間で行い、前記プレキャストコンクリートブロックの設置後、前記プレキャストコンクリートブロック上に、枕木を設置して、その上にレールを敷設し、前記後続台車は前記レール上を走行させるとよい。
【0011】
別の床版構築方法は、先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する後続台車と、を用いて、シールドトンネルを構築しつつ、前記後続台車に装備され前記後続台車の後方で作業可能な組立装置を用いて、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたってプレキャストコンクリートブロックを設置し、前記後続台車の後方であって前記組立装置の作業範囲外で、前記プレキャストコンクリートブロックと他方のトンネル側壁部との間に盛土構造体を構築することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部までの範囲のみをプレキャストコンクリートブロックとするため、製品コスト及び輸送コストを低減することができる。
また、残りの範囲を盛土構造体とするため、掘削により生じた排土の一部を利用でき、効率的となる。
また、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部までの範囲について床版を早期に構築できるので、台車等を走行させるのも比較的容易となる。
また、残りの範囲の盛土構造体は、後から構築、すなわち、掘削の進行に影響のない後方位置で構築すればよく、従ってまとめて構築できるので、施工効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
先ず本発明に係るシールドトンネルの床版構造を含む内部構造物の一実施形態について
図1を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態として示す床版構造を含むシールドトンネルの断面図である。
【0015】
シールドトンネル100は、掘削した坑の壁面に円周方向に複数に分割された円弧状のセグメント101を組み付けることにより1リングずつ構築される。
【0016】
シールドトンネル(セグメント坑)100内の床版102は、本実施形態では、トンネル底部の幅方向中央部に設置される第1プレキャストコンクリートブロック103と、第1プレキャストコンクリートブロック103と一方(図では右方)のトンネル側壁部100aとの間に設置される第2プレキャストコンクリートブロック104と、中央の第1プレキャストコンクリートブロック103と他方(図では左方)のトンネル側壁部100bとの間に構築される盛土構造体105と、を含んで構成される。
【0017】
第1プレキャストコンクリートブロック103は、トンネル軸方向に延びる中空部103aを有し、下側が閉じたボックス型の断面形状(一般にボックスカルバートと呼ばれる)をしているが、下側が開いた門型の断面形状であってもよい。
第2プレキャストコンクリートブロック104は、トンネル軸方向に延びる中空部104aを有し、扇型の断面形状をしている。
尚、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104のトンネル軸方向の寸法は、セグメント101のトンネル軸方向の寸法(1リングの幅;例えば1〜2m)と一致している。
【0018】
盛土構造体105は、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104の設置後、中央の第1プレキャストコンクリートブロック103と前記他方のトンネル側壁部100bとの間に、流動化処理土を充填して固化させることにより構築する。
流動化処理土には、例えば現地で大量に発生するトンネル掘削土にセメント、水、流動化剤などを入れて攪拌混合したものを用いることができる。
【0019】
第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104、及び、盛土構造体105からなる床版102の上には、最終的に、路床106を構築する。これにより、路面107が完成する。
路床106は、砕石類を敷設したり、コンクリートを所定の厚さに打設したり、あるいはプレキャストコンクリート版を敷設したりする等、トンネル内の利用目的に応じた方法によって構築することができる。従って、路床106構築前の第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104、及び、盛土構造体105は、多少の段差を有していてもよい。
【0020】
ここにおいて、第1プレキャストコンクリートブロック103の中空部103aは、非常時の避難通路として使用できる。また、第2プレキャストコンクリートブロック104の中空部104aは、ライフライン敷設空間などとして使用できる。
【0021】
シールドトンネル100内での床版102(第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104、及び、盛土構造体105)の構築は、次のような手順で行う。
(1)第1工程
トンネル底部の幅方向中央部に第1プレキャストコンクリートブロック103を設置する。
(2)第2工程
第1プレキャストコンクリートブロック103とトンネル側壁部100aとの間に第2プレキャストコンクリートブロック104を設置する。
(3)第3工程
中央の第1プレキャストコンクリートブロック103とトンネル側壁部100bとの間に流動化処理土を充填し、盛土構造体105を構築する。
【0022】
ここで、第1工程と第2工程はどちらを先に行ってもよい。すなわち、トンネル底部の幅方向端部(トンネル側壁部100a側)に第2プレキャストコンクリートブロック104を設置し、これに密着させて、トンネル底部の幅方向中央部に第1プレキャストコンクリートブロック103を設置してもよい。
また、第1工程と第2工程とで床版のかなりの部分が完成し、その上を利用して台車等を走行させることが可能になる。従って、第3工程は1リング毎に行う必要はなく、後でまとめて行うことができる。
【0023】
次に本発明に係るシールドトンネルの床版構築方法を含むシールドトンネルの施工方法の一実施形態について
図2及び
図3を参照して説明する。
図2はシールドトンネルのトンネル掘進方向に沿う断面図、
図3は
図2のA−A断面図である。
【0024】
このシールドトンネルの施工装置は、先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機1を主体として構成される。
シールド機1は、筒状本体の前端部に配置される掘削用のカッターヘッド2と、カッターヘッド2による掘削土を後方へ排出する排土機構(スクリューコンベア3、4)と、カッターヘッド2により掘削されたトンネルの壁面にセグメントを組み付けるセグメント組み付け機構(エレクタ5)と、筒状本体を掘削と共に前進させる推進機構(シールドジャッキ7)とを含んで構成される。
【0025】
排土機構は、2本のスクリューコンベア3、4を主体として構成される。スクリューコンベア3はトンネル底部より天井部へ向かって後方に延び、これに連結されるスクリューコンベア4は天井部に沿って後方に延びている。スクリューコンベア3、4により搬送された掘削土は、図示しないベルトコンベアなどにより、後述する後続台車9の上を通って、後続台車9の後方へ搬送される。
【0026】
セグメント組み付け機構は、トンネル径方向及び前後方向に移動しながら、セグメント101を把持してトンネルの壁面に組み付けるエレクタ5を主体として構成され、更にこのエレクタ5へセグメント101を供給するセグメント供給機構を含んで構成される。
【0027】
セグメント供給機構は、構築済みのセグメント坑の底部を移動するセグメント搬送台車6と、この搬送台車6上で最後方のセグメント搬入位置から最前方のセグメント供給位置へセグメント101を先送りする移送機構(図示せず)とを含んで構成される。
【0028】
推進機構は、筒状本体の内面に沿ってほぼ等間隔で配置される複数のシールドジャッキ7を主体として構成され、構築済みのセグメント101の端面を押すことで推力を発生させる。
【0029】
このシールドトンネル施工装置は、更に、シールド機1の後方に連結ビーム8により連結されてシールド機1の前進に伴って移動する門型の後続台車(門型の架台)9を含んで構成される。
後続台車9には、シールド機1の動力である電気の変電設備や、セグメント101の荷卸し装置、移送機構であるクレーン等が搭載・装備される。後続台車9はシールド機1の掘進に伴って移動するので、後続台車9に搭載・装備された機構・装置は移動の動力を必要としないで、常時シールド機1との好適な位置関係を維持できる。
【0030】
本実施形態では、後続台車9内とシールド機1後方部に跨がって第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104の組立装置10を備える。組立装置10は、例えばクレーンである揚重設備であったり、把持移動できるエレクタであってもよい。セグメント101の荷卸し装置、移送機構であるクレーンを、組立装置10として併用してもよい。
【0031】
また、本実施形態では、シールド機1と後続台車9との間で第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104を設置するようにし、前記後続台車9は第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104上を移動させる。
このため、設置した第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104上に、トンネル幅方向に延びる鋼製の枕木201をトンネル軸方向に所定の間隔をあけて設置し、その上にトンネル軸方向に延びるレール203を敷設し、後続台車9はレール203上を走行させる。
【0032】
枕木201は、トンネル幅方向に、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104上から盛土構造体の構築前の空間部205上に延長して設置される。このため、枕木201の空間部205側の端部はトンネル側壁部100bにワイヤ206により保持させる。又は、トンネル側壁部100bに枕木201を支持するためのブラケットを設置してもよい。
【0033】
枕木201上には、また、門型の後続台車9の走行用のレール203の他、門型の後続台車9の中央部の空間に進入可能なように資材運搬台車12の走行用のレール204を敷設する。
資材運搬台車12は、バッテリーロコにより牽引又は押動されて、レール204上を走行し、坑口側から、資材(セグメント101と、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104)を運搬して、後続台車9に供給する。
【0034】
後続台車9には、クレーン(例えばホイスト式天井クレーン)11が備えられる。
かかるクレーン11を用いることで、後続台車9からシールド機1へのセグメント101の供給を行うことができる。より詳しくは、シールド機1のセグメント搬送台車6にセグメント101を供給する。これにより、セグメント101は搬送台車6上を移送機構(図示せず)により先送りされ、エレクタ5により、カッターヘッド2によって掘削されたトンネル壁面に組み付けられる。
【0035】
クレーン11はまた、本実施形態では第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104の組立装置10として、シールド機1と後続台車9との間での第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104の設置に用いる。すなわち、クレーン11の電気ホイスト11cにより、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104を所定の順序で運搬して、設置する。
従って、本実施形態では、シールド機1と後続台車9との間が、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104の設置エリアとなる。
【0036】
クレーン11は、具体的には、後続台車9内とシールド機1後方部に跨がって設けられた走行レール11aと、走行レール11aに沿ってトンネル前後方向に移動可能な横行レール11bと、トンネル幅方向に移動可能な吊り上げ用の電気ホイスト11cと、を含んで構成され、これらが後続台車9とシールド機1に跨がって装備された組立装置10となる。
尚、シールド機1と後続台車9との間でプレキャストコンクリートブロックを組み立てるためには、組立装置10はプレキャストコンクリートブロックを吊り上げて、トンネル前後方向に移動できることが好ましい。また、幅方向に分割されたプレキャストコンクリートブロックを組み立てるためには、トンネル幅方向に移動できることが好ましい。さらに、好ましくは、組立装置10はプレキャストコンクリートブロックを吊り上げて、トンネル前後方向とトンネル幅方向に移動可能であることが好ましい。
【0037】
一方、トンネル底部に残された空間部205への流動化処理土への充填は、後続台車9から離れた後方位置(
図2中の「流動化処理土充填エリア」)にて行う。かかる充填は複数リング分をまとめて行うことができる。例えば、トンネルの1日当たりの掘進がセグメントで8リングの場合、1日当たり、8リング分の空間部に流動化処理土をまとめて打設することができる。もちろん、1回で数日分の充填を行うようにしてもよい。流動化処理土の固化には1日程度の時間を要するが、後続台車9から十分に離れた後方位置で実施することで、掘削の進行に影響を与えることはない。尚、充填エリアの前端位置には堰止め部材207を設置する。
また、このとき充填する流動化処理土のベースとして、掘削土の一部を再利用することで、掘削土の排出量(運搬コスト)を低減でき、効率的となる。
【0038】
本実施形態によれば、先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機1と、シールド機1の後方に連結されてシールド機1の掘進に伴って移動する後続台車9と、を用いて、シールドトンネルを構築しつつ、シールド機1の後方で後続台車9とシールド機1に跨がって装備された組立装置10を用いて、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部100aにわたってプレキャストコンクリートブロック103、104を設置することにより、次のような効果が得られる。
セグメント坑の構築(セグメント101の組み立て)後、速やかに大部分の床版を構築でき、その上を作業ヤードとして使用することができ、シールドトンネルの施工効率を向上させることができる。
また、プレキャスト部材を使用することで、構造物の品質向上、シールド掘進との同時進行、道路トンネル路下に必要となる避難通路(中空部103a、104a)構築の工期短縮等を図ることができる。
【0039】
特に、シールド機1と後続台車9との間でプレキャストコンクリートブロック103、104を設置することにより、これらの上を後続台車9を移動させることができ、後続台車9の安定走行が可能となる。
また、プレキャストコンクリートブロック103、104の設置後、プレキャストコンクリートブロック103、104上に、枕木201を設置して、その上にレール203を敷設し、後続台車9はレール203上を走行させることにより、後続台車9の更なる安定走行が可能となる。
また、枕木201は、プレキャストコンクリートブロック103、104上から盛土構造体の構築前の空間部205上に延長して設置することにより、後続台車9用のレール203の設置に際し、トンネル幅方向の制約を受けることもない。
【0040】
その一方、後続台車9から離れた後方で、設置済みのプレキャストコンクリートブロック103、104とトンネル側壁部100bとの間に盛土構造体105を構築することにより、次のような効果が得られる。
盛土構造体105の構築は、後続台車9より後方であれば、位置や時期が限定されることはなく、従ってまとめて構築できるので、施工効率を向上させることが可能となる。
また、トンネル底部の一部を盛土構造体105とすることで、全てをプレキャストコンクリートブロックとする場合に比べ、製品コスト及び輸送コストを低減できる。しかも、掘削により生じた排土の一部を利用でき、効率的となる。
【0041】
本発明に係る別の床版構築方法を
図4により説明する。
図4の実施形態では、後続台車9に装備され後続台車9の後方で作業可能なクレーンなどの組立装置13を用いて、第1及び第2プレキャストコンクリートブロック103、104を設置する。
この場合、後続台車9は、構築済みのセグメント坑の底部を走行させる。そして、資材運搬台車12は、第1プレキャストコンクリートブロック103の中空部103a内を走行させる。
盛土構造体105の構築は、後続台車9の後方であって、組立装置13の作業範囲外で行う。
【0042】
尚、上記の実施形態では、トンネル底部の幅方向中央部から一方のトンネル側壁部にわたって設置されるプレキャストコンクリートブロックは、トンネル幅方向中央部に設置される第1プレキャストコンクリートブロック103と、前記第1プレキャストコンクリートブロック103と前記一方のトンネル側壁部100aとの間に設置される第2プレキャストコンクリートブロック104との2ブロックで構成したが、これに限るものではなく、一体の1ブロックとしてもよいし、3ブロック以上に分割してもよい。また、各ブロックを上下方向に複数に分割して取り扱うようにすることもできる。
【0043】
以上のように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。