JP2019123997A

JP2019123997A - トンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法

Info

Publication number: JP2019123997A
Application number: JP2018003260A
Authority: JP
Inventors: 浩輔谷村; Kosuke Tanimura; 河野　重行; Shigeyuki Kono; 重行河野; 泰司三原; Taiji Mihara; 純治荒▲瀬▼; Junji Arase; 英郷小島; Hidesato Kojima; 正憲鈴木; Masanori Suzuki; 竜之介鹿島; Ryunosuke Kajima; 遼太郎松野; Ryotaro Matsuno; 真下　英人; Hideto Mashita; 英人真下
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp; IHI Construction Materials Co Ltd; Japan Construction Machinery and Construction Association JCMA
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp; IHI Construction Materials Co Ltd; Japan Construction Machinery and Construction Association JCMA
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-25

Abstract

【課題】ＰＣａ部材を用いて効率的且つ経済的にトンネル覆工を構築することを可能にするトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法を提供する。【解決手段】トンネル周方向に隣り合うセグメント１同士を雄継手と雌継手からなるピース間継手３で結合し、且つトンネル軸方向に隣り合うセグメント１同士をリング間継手４で結合して、円弧盤状のＰＣａ部材である複数のセグメント１を連続して地山の掘削内面に沿って設置し、掘削内面を被覆する山岳トンネルのトンネル覆工を構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、トンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法に関する。

従来、山岳トンネルの施工方法としてＮＡＴＭ工法が多用されている。周知の通り、ＮＡＴＭ工法では、地山を掘削するとともに掘削面を吹付けコンクリートで被覆し、ロックボルトの打設、防水シートの設置を行った後に、覆工型枠（セントル）を設置して覆工コンクリートを打ち込み、トンネル（トンネル覆工）を構築する。

一方、既設トンネルの覆工の補強対策の一つとして、鉄筋コンクリート製のパネルを覆工の内側に設置し、覆工面との間の隙間にモルタルを充填するＰＣＬ工法（コンクリートパネル工法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＰＣＬ工法では、例えば、エレクターを搭載した運搬設置機械を設置し、運搬設置機械のエレクターにプレキャストコンクリート版パネル（ＰＣａパネル、ＰＣａ部材）を据付け、その機械をトンネル内に移動するとともにエレクターを作動してパネルをトンネル内のアーチ部等に設置してゆく。そして、パネル背面に裏込めモルタルを充填して固定する。

特開２００５−２９０８１０号公報

ここで、ＰＣＬ工法を新設トンネルの覆工施工に適用することも考えられるが、大断面トンネル施工を想定した場合、大型の運搬設置機械の使用が必要となり、架設時にはトンネル坑内の車両通行を停止せざるを得ない。また、１部材長が約１０ｍと長くなり、運搬・設置に多大な手間と労力を要する。設置に要する人工の試算結果は７人／日となり、現場打ち覆工コンクリートに要する人工よりも多い。このような多くの課題があるため、ＰＣＬ工法の新設のトンネル覆工への適用ができない。

本発明は、上記事情に鑑み、ＰＣａ部材を用いて効率的且つ経済的にトンネル覆工を構築することを可能にするトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のトンネル覆工構造は、トンネル周方向に隣り合うセグメント同士を雄継手と雌継手からなるピース間継手で結合し、且つトンネル軸方向に隣り合うセグメント同士をリング間継手で結合して、円弧盤状のＰＣａ部材である複数のセグメントが連続して地山の掘削内面または支保工内面に沿って設置され、前記掘削内面を被覆するトンネル覆工が構成されることを特徴とする。

本発明のトンネル覆工構造においては、複数のセグメントが千鳥状に配置されていることが望ましい。

本発明のトンネル覆工構造においては、トンネル周方向に配設される１つのセグメントリング体の複数のセグメントとして、周方向の長さが異なる少なくとも２種類以上のセグメントが用いられ、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング体のピース間継手の位置をトンネル周方向にずらしてトンネル覆工が構成されていることがより望ましい。

本発明のトンネル覆工の施工方法は、山岳トンネルの覆工を構築する方法であって、ピース間継手とリング間継手を備え、円弧盤状に形成されたＰＣａ部材である複数のセグメントを、スライド組立装置及び形状保持装置を有する覆工組み立て機械を用いてトンネル周方向に隣り合うセグメント同士をピース間継手で結合するとともに、トンネル軸方向に隣り合うセグメント同士をリング間継手で結合しながら地山の掘削内面または支保工内面に沿って連続的にセグメントを設置して、覆工を構築することを特徴とする。

本発明のトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法においては、ＰＣａ部材を用いて山岳トンネルの覆工を構築することが可能になる。さらに、従来の現場打ち覆工コンクリートと比較し、自動組立装置の採用によって大幅な省人化を可能とし、低コスト化を図ることが可能になる。

また、ＰＣａ部材のセグメントピースを多分割化することにより、ＰＣａ部材の搬入作業の省力化を図ることができ、設置時のハンドリング性も大幅に向上させることができる。さらに、従来工法のコンクリート打設方法における強度発現までの養生・脱型作業がなく、作業工程を短縮することができる。また、覆工ＰＣａ化によって養生設備を不要にでき、且つ品質の向上を図ることが可能になる。

よって、本発明のトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法により、ＰＣａ部材を用いた効率的な山岳トンネルの覆工構築を可能とし、施工の省人化、施工効率および経済性の大幅な向上が可能になる。

本発明の一実施形態に係るトンネル覆工構造を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法で用いる覆工組み立て機械の一例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工の施工方法において、セグメントの組付状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工構造を示す図であり、（ａ）は平面図（展開図）、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１線矢視図、（ｃ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２線矢視図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工構造を示す図である。本発明の一実施形態に係るトンネル覆工構造を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係るトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法について説明する。

本実施形態のトンネル覆工構造Ａは、山岳トンネルの覆工の構造であり、対象を新設覆工コンクリートとしている。また、図１に示すように、円弧盤状のＰＣａ部材である複数のセグメント１を地山の掘削面に沿って連続的に設置し、これらセグメントピースで多分割化して覆工２が構築されている。ここで、地山の掘削面に鋼材等で支保工を組み立ててから覆工を行う場合はセグメントが支保工面に沿ったものとなる。

本実施形態のトンネル覆工構造Ａにおいては、トンネル周方向に隣り合うセグメント１同士を雄継手と雌継手からなるワンパス継手などのピース間継手３で結合し、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１同士を軸方向挿入継手などのリング間継手４で結合して一体形成されている（図４参照）。また、複数のセグメント１を千鳥状に配置して覆工が形成されている。

一方、上記構成からなる本実施形態のトンネル覆工構造Ａを構築する際には（本実施形態のトンネル覆工の施工方法においては）、図２に示すような覆工組み立て機械５を用いる。この覆工組み立て機械５は、スライド組立装置６と形状保持装置７、走行移動装置８を備えており、走行移動するとともに順次ＰＣａ部材のセグメント１を所定位置に配置し、これを組み付け保持できるように構成されている。

より具体的に、本実施形態では、図２から図４に示すように、ガイド移動方式の覆工組み立て機械５を用い、ＰＣａ部材である複数のセグメント１を、トンネル周方向に隣り合うセグメント１同士をピース間継手３で結合しながら、且つトンネル軸方向に隣り合うセグメント１同士をリング間継手４で結合しながら地山の掘削内面に沿って連続的に配置して、覆工２を構築する。

このとき、先行して設置したセグメント１（既設のセグメントリング体９）の端部に組立て用ガイド１０を設置し、ＰＣａ部材をガイド１０に沿って１ピース毎挿入、スライドさせながら組み付けてゆく。周方向に連続的に並ぶ１リングのセグメント１（セグメントリング体９）を組み立てた後、ガイド１０を移動して次のセグメントリング体９を組み立てる。

さらにこのとき、形状保持装置７で既設覆工の自立安定を確保し、スライド組立装置６を用いて１ピース毎周方向、軸方向にセグメント１を設置していく。なお、セグメント１の設置時は車両の通行を可能にすることができる。

したがって、本実施形態のトンネル覆工構造Ａ及びトンネル覆工の施工方法においては、ＰＣａ部材（１）を用いて山岳トンネルの覆工を構築することが可能になり、従来の現場打ち覆工コンクリートと比較し、自動組立装置によって大幅な省人化ひいては低コスト化を図ることが可能になる。

また、ＰＣａ部材のセグメントピースを多分割化することにより、ＰＣａ部材（１）の搬入作業の省力化を図ることができ、設置時のハンドリングも大幅に向上させることができる。さらに、強度発現までの養生・脱型作業がなく、作業工程を短縮することができる。また、覆工ＰＣａ化によって養生設備を不要にでき、且つ品質の向上を図ることが可能になる。なお、セグメントの分割はどのようになっても構わず、継手に作用する力の分散のために継手が不等ピッチになるようにセグメントが千鳥状に配置されていてもよい。

よって、本実施形態のトンネル覆工構造Ａ及びトンネル覆工の施工方法によれば、ＰＣａ部材を用いて効率的に山岳トンネルの覆工を構築することができ、施工性、経済性を大幅に向上させることが可能になる。

以上、本発明に係るトンネル覆工構造及びトンネル覆工の施工方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

ここで、例えば、図５、図６に示すように、トンネル周方向Ｔ１に配設される１つのセグメントリング体９の複数のセグメント１（ａ〜ｅ）として、周方向Ｔ１の長さが異なる少なくとも３種類以上のセグメント１（図５ではａ〜ｅの５種類、図６ではａ、ｂ、ｃの３種類）が用いられ、トンネル軸方向Ｔ２に隣り合うセグメントリング体９のピース間継手３の位置をトンネル周方向Ｔ１にずらしてトンネル覆工Ａを構成してもよい。また、図７に示すように、スプリングラインから上の上半部分が同一曲率の円弧である場合は２種類（ａ、ｂ）のみのセグメントを用いることも可能である。

このように構成することにより、山岳トンネルに対してセグメント１を用いた覆工構造Ａを適用した場合に、効果的且つ効率的（合理的）な施工を実現できるとともに、力学安定性に優れた覆工構造Ａを実現することが可能になる。

１セグメント（ＰＣａ部材）
２覆工
３ピース間継手
４リング間継手
５覆工組み立て機械
６スライド組立装置
７形状保持装置
８走行移動装置
９セグメントリング体
１０ガイド
Ａトンネル覆工構造
Ｔ１トンネル周方向
Ｔ２トンネル軸方向

Claims

山岳トンネルの覆工の構造であって、
トンネル周方向に隣り合うセグメント同士を雄継手と雌継手からなるピース間継手で結合し、且つトンネル軸方向に隣り合うセグメント同士をリング間継手で結合して、円弧盤状のＰＣａ部材である複数のセグメントが連続して地山の掘削内面または支保工内面に沿って設置され、前記掘削内面を被覆するトンネル覆工が構成されていることを特徴とするトンネル覆工構造。
請求項１記載のトンネル覆工構造において、
複数のセグメントが千鳥状に配置されていることを特徴とするトンネル覆工構造。
請求項２記載のトンネル覆工構造において、
トンネル周方向に配設される１つのセグメントリング体の複数のセグメントとして、周方向の長さが異なる少なくとも２種類以上のセグメントが用いられ、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング体のピース間継手の位置をトンネル周方向にずらしてトンネル覆工が構成されていることを特徴とするトンネル覆工構造。
山岳トンネルの覆工を構築する方法であって、
ピース間継手とリング間継手を備え、円弧盤状に形成されたＰＣａ部材である複数のセグメントを、スライド組立装置及び形状保持装置を有する覆工組み立て機械を用いてトンネル周方向に隣り合うセグメント同士をピース間継手で結合するとともに、トンネル軸方向に隣り合うセグメント同士をリング間継手で結合しながら地山の掘削内面または支保工内面に沿って連続的にセグメントを設置配置して、覆工を構築することを特徴とするトンネル覆工の施工方法。