JP2662638B2 - 複合断面シールドトンネル構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下鉄駅部等における
複合断面シールドトンネル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複合断面のシールドトンネルによ
る地下鉄駅部の構築技術として、次の公報に記載された
ようなものが知られている。

【０００３】 特開平３−１２２３９９号公報 複合断面シールドトンネルのオーバーラップ部位の上下
のセグメント間の軸方向（鉛直方向）に仮柱を組立て、
更にトンネル軸方向に並ぶ仮柱の上下部位に受梁（ＳＲ
Ｃ梁）を取り付けた後、仮柱の適宜本数毎に、それを被
覆するように上下の受梁間において仮柱に鋼管を巻付
け、該鋼管内にコンクリートを打設して本柱とする。こ
の後、本柱としない残りの仮柱を上下の受梁の表面部位
より切断撤去する。

【０００４】 特開平１−２９０８９９号公報 複合断面シールドトンネルのオーバーラップ部位の上下
の支柱接合部に、箱形ブロック状の支柱接合用セグメン
トを使用し、そのセグメントに、トンネル軸方向の複数
のセグメントリングを一組として一連に連通するシース
を予め埋設しておく。そして、その一組のセグメントリ
ングのうちの前後端に位置する上下の支柱接合用セグメ
ント間に本柱を、また中間に位置する上下の支柱接合用
セグメント間に仮柱を組立て、各シースにＰＣ鋼材を挿
通して一組のセグメントリング毎にプレストレスを導入
して一体化した後、仮柱を撤去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例では、一次覆工完了後、ＳＲＣ梁の構築又はＰＣ鋼材
によるプレストレスの導入によって、セグメント相互を
連結してトンネル軸方向の応力を受ける受け替え部材
（梁材又は桁材）の施工をする必要があり、その作業が
全体の施工工程に大きな影響を与えていた。

【０００６】また、構築完了後には、各オーバーラップ
部位毎に本柱が存在するため、すなわち例えば３連の断
面構造の場合、トンネル内部に２列の本柱設置箇所がで
き、しかもそのそれぞれの上下に、受け替え部材を埋設
又は設置した凸部が形成されるため、トンネル内空断面
を有効利用できないという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、セグメント相互を連結し
てトンネル軸方向の梁部材を形成することにより、一次
覆工完了後のトンネル軸方向の応力を受ける受け替え部
材の施工が不要となり、施工工程が短縮でき、また本柱
の設置列数及びその上下の凸部を少なくしてトンネル内
空断面の有効利用が図れるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による複合断面シ
ールドトンネル構造は、トンネル内空側の水平部と地山
側の円弧状部との間に中空部を形成してＤ形断面とした
上下の中間セグメントで、複合断面シールドトンネルの
中間断面部とオーバーラップ部分とを構成し、トンネル
軸方向に並ぶ上下の中間セグメント同士を上下それぞれ
接合してトンネル軸方向の梁部材を形成するとともに、
適宜位置の上下の中間セグメントの水平部間に本柱を設
置したものであって、中間セグメントの中空部内で水平
部と円弧状部との間をつなぐ結合部を設け、またトンネ
ル軸方向に並ぶ中間セグメント同士を前記中空部の内外
両側で接合したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】このような複合断面シールドトンネル構造で
は、Ｄ形断面の中間セグメントが複合断面の中間断面部
とオーバーラップ部分とを構成し、その中間断面部の中
央に本柱が設置された形態となる。従って、中間断面部
の両側のオーバーラップ部分のそれぞれについて本柱を
設置していた場合に比べ、柱の列数が少なくなり、しか
も受け替え部材等による凸部も少なくなるのでトンネル
内空部の有効利用面積が広くなる。

【００１０】また、中間セグメントの水平部と円弧状部
とを中空部内で結合部により補強した上、水平部で本柱
及び仮柱を受けると同時に、トンネル軸方向に並ぶ中間
セグメント同士を、その中空部の内側と外側の両側で接
合しているため、中間セグメントが従来における受け替
え部材を兼ねた形態となっており、完成時には、隣接セ
グメントと一体となった剛性の高いトンネル軸方向の梁
部材及び断面方向のセグメント部材となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明による複合断面シールドトンネ
ル構造の一例を示す。この複合断面シールドトンネル
は、左右の円形断面シールドトンネル部１・２と、その
中間で外殻がこれらとオーバーラップする円形を呈する
中間シールドトンネル部３とからなり、地下鉄駅部の場
合には、左右の円形シールドトンネル部１・２が軌道用
の地下鉄トンネル、中間シールドトンネル部３がプラッ
トフォームとなる。或いは、円形シールドトンネル部１
が軌道となり、円形シールドトンネル部２と中間シール
ドセグメント部３とがプラットフォームとなる。

【００１２】このようなトンネル構造は、例えば図７に
示すようにシールド掘進機によって、左右両側の大きい
円形トンネル１a ・２a を掘削すると同時に、その中間
の上下において上下の小さい円形トンネル３a ・３b を
連続して掘削し、これらトンネルによる連続空間内部
に、図８、９、１０、１１の順序でセグメントによる一
次覆工、コンクリートによる二次覆工を施工することに
より完成される。本発明では、中間シールドトンネル部
３において使用する中間セグメントに重点があるため、
工法の説明に先立ちその中間セグメントの構造について
詳述する。

【００１３】図２から図６に示すように本例で使用する
中間セグメントには、本柱用の中間セグメント４a と仮
柱用の中間セグメント４b の２種類があり、これらは大
部分が同じ構造であるが、若干の相違がある。

【００１４】すなわち、両中間セグメント４a ・４b
は、トンネル内空側の水平部５と地山側の円弧状部６と
の間に中空部７を形成したＤ形断面をなし、水平部５と
円弧状部６とが交わる左右両端から長短の接続翼部８・
９を一体に延長して設け、また中空部７内の左右方向の
中央で水平部５と円弧状部６とをつなぐ鉛直の板状の結
合部１０を設け、中空部７内をこの結合部１０によって
左右に二分し、更に前後両端縁のそれぞれに、接合部１
１を有する上側の前後側板１２と下側の前後側板１３と
を設けていることにおいては共通している。

【００１５】相違しているところは、仮柱用中間セグメ
ント４b の前後方向の中間部には、単なる上下の補強リ
ブ１４．１５が設けられているだけであるが、本柱用中
間セグメント４a の前後方向の中間部には、左右の作業
用孔１６を有する補強兼用の隔壁１７が設けられている
ことである。

【００１６】次に、かかる特殊構造の中間セグメント４
a ・４b と従来一般的な通常の円弧セグメントとを使用
して施工する本発明の構築工法の一例について説明す
る。

【００１７】図７に示したようにトンネル１a ・２a ・
３a ・３b をシールド掘進機で掘削しながら、左右のト
ンネル１a ・２a に対しては従来と同様に通常の円弧セ
グメント１８・１９を使用し、上下のトンネル３a ・３
b に対しては本柱用中間セグメント４a と仮柱用中間セ
グメント４b とを使い分けて組み立てる。すなわち、図
８に示すように上下逆向きにした上下の仮柱用中間セグ
メント４b と仮柱２０と左右それぞれ所要複数ずつの円
弧セグメント１８・１９とによる組み合わせ（以下、こ
の形態にした箇所を仮柱組み箇所という）、又は図９に
示すように上下逆向きにした上下の本柱用中間セグメン
ト４a と本柱２１と左右それぞれ所要複数ずつの円弧セ
グメント１８・１９とによる組み合わせ（以下、この形
態にした箇所を本柱組み箇所という）とによって一次覆
工を施工する。

【００１８】本例では、図１２に示すように仮柱組み箇
所が３に対して本柱組み箇所が１の割合、つまり仮柱組
み箇所が３つ連続した後に本柱組み箇所が１つ存在する
関係としてこれをトンネル軸方向に繰り返している。

【００１９】仮柱組み箇所では、下側に設置した仮柱用
中間セグメント４b 及び上側に設置した仮柱用中間セグ
メント４b のそれぞれの水平部５の中央部間に仮柱２０
を立ててボルト・ナットで固定した後、下側に設置した
仮柱用中間セグメント４b から円弧セグメント１８・１
９を上側の仮柱用中間セグメント４b に向かって組み立
て、仮柱２０で中央を補強された３断面構造の一組のセ
グメントリングを構築する。

【００２０】本柱組み箇所では、下側に設置した本柱用
中間セグメント４a 及び上側に設置した本柱用中間セグ
メント４a のそれぞれの水平部５の中央部間に本柱２１
を立ててボルト・ナットで固定した後、下側に設置した
本柱用中間セグメント４a から円弧セグメント１８・１
９を上側の本柱用中間セグメント４a に向かって組み立
て、本柱２１で中央を補強された３断面構造の一組のセ
グメントリングを構築する。

【００２１】また、トンネル軸方向に連続する仮組み箇
所の仮柱用中間セグメント４b 同士は、中空部７の内外
両側において、いわゆる高力ボルト摩擦接合により上下
それぞれ同様に接合し、また仮組み箇所の仮柱用中間セ
グメント４b と本柱組み箇所の本柱用中間セグメント４
a も同様に接合する。図２から図６にその接合例を示
す。なお、図５は、図４におけるＡ−Ａ線で見た底面図
とＢーＢ線で見た底面図とを半々ずつ示している。

【００２２】図の例では、中間セグメント４b 同士、及
び中間セグメント４a と４b との接合は、上下それぞれ
において、中空部７内で互いの上側の前後側板１２同士
及び下側の前後側板１３同士をボルト・ナットで接合す
るとともに、上側の前後側板１２の接合部１１同士を接
合板２２を渡してボルト・ナットで接合し、また互いの
結合部１０同士を、その左右両面に接合板２３を渡して
ボルト・ナットで接合してある。更に、中空部７の外側
において、互いの水平部５の外面に接合板２４又は２５
を渡してボルト・ナットで接合してある。円弧セグメン
ト１８・１９のトンネル軸方向の接合は従来と同様であ
る。なお、トンネル軸方向のセグメント接合は嵌合継手
等の機械継手で行っても構わない。

【００２３】上記の如く一次覆工及びその補強をしなが
らシールド施工を繰り返して最終掘進位置に到達した
後、、図１０に示すように上下それぞれ一連に連通した
中空部７中に、本柱用中間セグメント４a の隔壁１７の
作業用孔１６からコンクリート２６を打設するととも
に、上側の中間セグメント４a ・４b の水平部５周り及
び下側の中間セグメント４a ・４b の水平部５周りにも
コンクリート２７を打設する。なお、中空部７中へのコ
ンクリート２６の打設は省略しても構わない。

【００２４】その後、仮柱２０の上下端部を切断して図
１３に示すように本柱２１以外の仮柱２０を撤去し、図
１１に示すように円弧セグメント１８・１９による左右
の円形部内面にコンクリート２８を打設して二次覆工を
行う。この後、プラットフォーム等を築造して地下鉄駅
部を完成させる。

【００２５】完成された地下鉄駅部では、中間シールド
トンネル部３は、その左右両側において左右の円形断面
シールドトンネル部１・２とオーバーラップした形態に
なっているものの、本柱２１は、オーバーラップ部位の
それぞれにあるのではなく、その中間にあり、しかも中
間シールドトンネル部３を構成する中間セグメント４a
・４b 自体がトンネル軸方向の梁部材となるため、従来
のような凸部がなくなり、トンネル内空断面の有効利用
が図れる。

【００２６】また、中間セグメント４a ・４b 同士が、
その中空部７の内外両側においてトンネル軸方向に接合
されているのに加えて、互いに連通した中空部７にコン
クリート２６が充填されているため、上下それぞれにお
いて中間セグメント４a ・４b 相互が強固に一体化さ
れ、複合断面シールドトンネル全体から見て、中間シー
ルドトンネル部３自体が、中実で剛性の極めて高いトン
ネル軸方向の梁部材及び断面方向のセグメント部材を兼
ねた構造となる。

【００２７】次に、図１４から図１７は本発明の複合断
面シールドトンネル構造の他の例を示し、中間セグメン
ト内にトンネル軸方向の梁部材の役目を果たす箱桁を組
み込み、中間セグメントの剛性を上記の場合より高くし
たものである。すなわち、本柱・仮柱共用の中間セグメ
ント４c は、その中空部７内において、水平部５と円弧
状部６とを左右２箇所でつなぐ鉛直方向の左右の結合部
１０a と、これらの上端で円弧部６の左右をつなぐ水平
方向の結合部１０b と、水平部５の部材を兼ねる結合部
１０c を設けてこれら結合部１０a ・１０b ・１０c を
箱形とし、また隔壁１７の中央に作業孔１６を設けたも
のである。

【００２８】この中間セグメント４c を使用して相互に
トンネル軸方向に接合するには、互いの上側の前後側板
１２同士及び下側の前後の側板１３同士をボルト・ナッ
トで接合し、中空部７内において左右の結合部１０a 同
士を接合板２３a を用いて接合するとともに、結合部１
０b 同士を接合板２３b を用いて接合し、また中空部７
の外側において結合部１０c 同士を接合板２４又は２５
を用いて接合する。なお、図１７は、図１６におけるＣ
−Ｃ線で見た底面図とＤ−Ｄ線で見た底面図とを半々ず
つ示している。

【００２９】次に、図１８から図２２は構築工法の他の
例を示す。この例では、同じ程度の大きさの円がオーバ
ーラップする３連のトンネル１a ・３d 、２a を掘削し
ながら、左右のトンネル１a ・２a に対しては通常の円
弧セグメント１８・１９を使用し、中間のトンネル３d
に対しては、図２及び図３に示した中間セグメント４a
・４b より大きい中間セグメント４d を使用して前述と
同様にセグメントを組み立てる。しかし、この場合に
は、中間のトンネル断面が大きいため、図１９及び図２
１に示すように上下の中間セグメント４d の左右両側に
仮柱２０を設置し、本柱２１は図２０に示すように前述
と同様に中央に設置する。そして、図２２に示すように
本柱２１以外の左右の仮柱２０を撤去する。以下の工程
は前述と同様である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の複合断面シールドトンネル構造
によると、Ｄ形断面の中間セグメントが複合断面の中間
断面部とオーバーラップ部分とを構成し、その中間断面
部の中央に本柱が設置された形態となるため、中間断面
部の両側のオーバーラップ部分のそれぞれについて本柱
を設置していた従来に比べ、柱の列数が少なくなり、し
かもトンネル内部の凸部も少なくなるので、トンネル内
空部の有効利用面積が従来に比べ広くなる。

【００３１】また、中間セグメントの水平部と円弧状部
とを中空部内で結合部により補強した上、水平部で本柱
及び仮柱を受けると同時に、トンネル軸方向に並ぶ中間
セグメント同士を、その中空部の内側と外側の両側で接
合しているため、中間セグメントが従来における受け替
え部材を兼ねた形態となり、しかも中間セグメントの水
平部及び円弧状部が、完成時には隣接セグメントと一体
となった剛性の高いトンネル軸方向の梁部材及び断面方
向のセグメント部材となるため、全体として剛性の高い
複合断面トンネル構造にできる。

【００３２】更に、一次覆工後の受け替え部材（梁材又
は桁材）の構築等が不要になるため、工期の短縮が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合断面シールドトンネル構造の
一例の斜視図である。

【図２】同上における本柱用中間セグメントの正面図で
ある。

【図３】仮柱用中間セグメントの正面図である。

【図４】中間セグメント同士のトンネル軸方向の接合形
態を示す断面図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線で見た底面とＢ−Ｂ線で
見た底面とを半々ずつ示す底面図である。

【図６】中間セグメント同士のトンネル軸方向の接合形
態を示す斜視図である。

【図７】図７から図１３は図１に示したトンネル構造の
構築工法を説明するための図で、図７はシールド掘進機
によるトンネル掘削概念図である。

【図８】仮柱組み箇所のセグメント組み立て態様を示す
図である。

【図９】本柱組み箇所のセグメント組み立て態様を示す
図である。

【図１０】中間セグメントの中空部内及び水平部周りへ
のコンクリートの打設を終えたときの状態を示す図であ
る。

【図１１】二次覆工を終えたときの状態を示す図であ
る。

【図１２】本柱及び仮柱の設置状態を示す側面図であ
る。

【図１３】本柱を残して仮柱を撤去した状態を示す側面
図である。

【図１４】図１４から図１７は本発明の複合断面シール
ドトンネル構造の他の例を示し、図１４は本柱組み箇所
での中間セグメントの正面図である。

【図１５】仮柱組み箇所での中間セグメントの正面図で
ある。

【図１６】中間セグメント同士のトンネル軸方向の接合
形態を示す斜視図である。

【図１７】図１６におけるＣ−Ｃ線で見た底面とＤ−Ｄ
線で見た底面とを半々ずつ示す底面図である。

【図１８】図１８から図２２は構築工法の他の例を示
し、図１８はシールド掘進機によるトンネル掘削概念図
である。

【図１９】仮柱組み箇所のセグメント組み立て態様を示
す図である。

【図２０】本柱組み箇所のセグメント組み立て態様を示
す図である。

【図２１】仮柱の設置状態を示す側面図である。

【図２２】本柱を残して仮柱を撤去した状態を示す側面
図である。

【符号の説明】

４a ・４b 中間セグメント ４c ・４d 中間セグメント ５ 水平部 ６ 円弧状部 ７ 中空部 ８・９ 接続翼部 １０・１０a ・１０b ・１０c 結合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 徹士 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式 会社間組内 (72)発明者 左高 茂樹 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式 会社間組内 (72)発明者 小浦場 博 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式 会社間組内 (72)発明者 粥川 幸司 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式 会社間組内 (56)参考文献 特開 平２−104898（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122399（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル内空側の水平部と地山側の円弧状
   部との間に中空部を形成してＤ形断面とした上下の中間
   セグメントで、複合断面シールドトンネルの中間断面部
   とオーバーラップ部分とを構成し、トンネル軸方向に並
   ぶ上下の中間セグメント同士を上下それぞれ接合してト
   ンネル軸方向の梁部材を形成するとともに、適宜位置の
   上下中間セグメントの水平部間に本柱を設置した複合断
   面シールドトンネル構造において、前記中間セグメント
   の中空部内で前記水平部と前記円弧状部との間をつなぐ
   結合部を設け、またトンネル軸方向に並ぶ中間セグメン
   ト同士を前記中空部の内外両側で接合したことを特徴と
   する複合断面シールドトンネル構造。