JP6577726B2 - How to build a tunnel with straight and curved sections - Google Patents
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Description
本発明は、直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法に関するものである。 The present invention relates to how to build a tunnel having a straight section and a curved section.
シールド掘進機で地山を掘削しながら、該掘進機に装備されたエレクタを用いてセグメントを無端状に組み付け、掘削された地山をセグメントリングで支保し、このセグメントリングに反力をとってシールド掘進機の掘進をおこない、セグメントリングをトンネルの長手方向に繋いでセグメントトンネルを構築するシールド工法は都市部を中心に盛んに適用されている。 While excavating a natural ground with a shield machine, the segments are assembled endlessly using the erector equipped with the excavator, and the excavated natural ground is supported by the segment ring, and a reaction force is applied to the segment ring. The shield construction method that constructs a segment tunnel by digging a shield machine and connecting segment rings in the longitudinal direction of the tunnel is widely applied mainly in urban areas.
ところで、このシールド掘進機を使用しながら、セグメントリングを形成してトンネル覆工を構築する代わりに、コンクリートを打設して覆工を構築する方法が現在注目されている。 By the way, instead of forming a segment ring and constructing a tunnel lining while using this shield machine, a method of constructing a lining by placing concrete is currently attracting attention.
この工法は、シールド掘進機の内部で無端状の内型枠を構成し、シールド掘進機の掘削によってできる地山と内型枠の間に空間を形成し、この空間にフレッシュコンクリートを充填して地山に密着させ、その硬化によって場所打ちライニング(覆工)を構築するものである。この際に、密閉型のシールド掘進機を用いて地山を掘削することによって切羽の安定を図りながら、シールド掘進機の後方で上記場所打ちライニングを施工してこれをNATM工法の一次覆工と同様のものに位置付けるという工法概念を導入している。この工法では、一次覆工が地山を支保し、トンネルの安定を確認した後に防水工として力学的機能を付加しない二次覆工を施工してトンネルを完成させる。なお、この工法は、シールド(Shield Tunnel Method)工法の頭文字のS、場所打ちライニング工法の一種であるECL工法を適用していることからその頭文字のE、NATM工法の理論を適用していることからその頭文字のN、の3つの工法理論からなるシステム(System)であることから、SENS工法(シールド掘進機を用いた場所打ち支保システム)と称されることもある。 In this method, an endless inner formwork is constructed inside the shield machine, a space is formed between the ground and the inner formwork created by excavation of the shield machine, and this space is filled with fresh concrete. It is in close contact with the natural ground, and a cast-in lining (lining) is constructed by curing. At this time, while stabilizing the face by excavating ground using a sealed shield machine, the cast-in lining was constructed behind the shield machine and this was the primary lining of the NATM method. It introduces the concept of construction method to be positioned in the same way. In this method, the primary lining supports the natural ground, confirms the stability of the tunnel, and then constructs a secondary lining that does not add a mechanical function as a waterproofing work to complete the tunnel. Note that this method uses the initial letter S for the Shield Tunnel Method, and the ECL method, which is a type of cast-in-place lining method. Therefore, since it is a system (System) consisting of three initial method theory, the initial N, it is sometimes referred to as a SENS method (a cast-in-place support system using a shield machine).
そして、上記施工方法に関する従来の公開技術として、特許文献1に開示されるトンネル施工方法を挙げることができる。
And the tunnel construction method disclosed by
特許文献1でも記載するように、この工法技術(SENS工法)を適用してトンネルを施工することにより、セグメントの使用を解消でき、かつ一次覆工のコンクリート厚を薄くすることができることから、通常のセグメントトンネルを施工する場合に比して経済的にトンネルを施工することが可能となる。
As described in
ところで、上記施工方法では、セグメントリングの代わりにシールド掘進機内で複数のピース(もしくは湾曲状ピース)が組み付けられて無端状の内型枠が形成される。 By the way, in the construction method described above, a plurality of pieces (or curved pieces) are assembled in a shield machine instead of a segment ring to form an endless inner mold frame.
この内型枠は、フレッシュコンクリートと密着する弧状(もしくは湾曲状)の鋼製プレートと、この鋼製プレートを支保してピース全体の剛性を確保するための複数の主桁(鋼製プレートの周方向に延びている)や主桁同士を繋ぐウェブなどからなる架構体から構成されている。 This inner formwork consists of an arcuate (or curved) steel plate that is in close contact with the fresh concrete, and a plurality of main girders (the circumference of the steel plate) to support the steel plate and ensure the rigidity of the entire piece. It extends in the direction) and a frame made up of a web that connects the main girders.
セグメントを適用しないことから経済的な施工が実現できるとは言え、新たに上記構成の内型枠用のピースを多数使用することから、そのための製作コストが発生する。そして、施工されるトンネルが直線区間のみからなる場合には、ピースの種類も少なくて済むかもしれないが、直線区間と曲線区間が混在する線形のトンネルをSENS工法で施工しようとした際には、直線区間用と曲線区間用それぞれに対応した多種類のピースを製作する必要が生じ、ピースの製作手間やその製作コストが問題となることは必至である。 Although it is possible to realize economical construction because no segment is applied, a large number of pieces for the inner mold having the above-described configuration are newly used, and therefore, a production cost for that is generated. And if the tunnel to be constructed consists of only a straight section, the number of pieces may be small, but when attempting to construct a linear tunnel with a mixture of straight sections and curved sections using the SENS method Therefore, it is necessary to manufacture various types of pieces corresponding to the straight section and the curved section, and it is inevitable that the labor and cost of manufacturing the pieces become a problem.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、いわゆるSENS工法を適用してトンネルを施工するに当たり、当該トンネルが直線区間と曲線区間を備えている場合であっても、使用される無端状の内型枠の種類(もしくは、内型枠を構成するピースの種類)を極めて少なくすることのできる内型枠を使用することにより、従来のSENS工法に比して工費を格段に廉価なものとできる直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in constructing a tunnel by applying a so-called SENS method, even if the tunnel has a straight section and a curved section, it is used endlessly. Jo of inner mold of the type (or types of pieces that constitute the inner mold) by the use of inner mold that can be extremely reduced, construction costs much less expensive to over conventional SENS method The purpose is to provide a method for constructing a tunnel with straight and curved sections.
前記目的を達成すべく、本発明による内型枠は、複数のピースを組み付けてなる無端状の内型枠であって、シールド掘進機内で組み付けられた前記無端状の内型枠を繋いでできた連続体と、シールド掘進機で掘削された地山の間の空間にコンクリートを打設して、直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する際に適用される内型枠であって、複数のピースが組み付けられて形成された無端状の内型枠をその上方から見た際の平面視形状が台形となっており、該無端状の内型枠は、その幅が相対的に狭い幅狭領域と、その幅が相対的に広い幅広領域とから構成されているものである。 In order to achieve the above object, an inner mold according to the present invention is an endless inner mold formed by assembling a plurality of pieces, and can be connected to the endless inner mold assembled in a shield machine. The inner formwork applied when constructing a tunnel with straight sections and curved sections by placing concrete in the space between the continuous body and the ground excavated by the shield machine, The endless inner mold frame formed by assembling a plurality of pieces has a trapezoidal shape when viewed from above, and the endless inner mold frame has a relatively narrow width. This is composed of a narrow region and a wide region having a relatively wide width.
本発明の内型枠は、既述するいわゆるSENS工法で適用されるものであり、より具体的には、SENS工法を適用して直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する際に適用されるものである。 The inner formwork of the present invention is applied in the so-called SENS method described above, and more specifically, applied when constructing a tunnel having a straight section and a curved section by applying the SENS method. Is.
シールド掘進機で掘削される断面円形の地山形状に対応するように、複数のピースが無端状に組み付けられて1リングを構成し、複数のリングがトンネルの長手方向に複数繋げられてリングの連続体を形成し、この連続体と地山の間の空間にフレッシュコンクリートが打設され、それが硬化して一次覆工が構築される。 A plurality of pieces are assembled endlessly to form a ring so as to correspond to a ground shape having a circular cross section excavated by a shield machine, and a plurality of rings are connected in the longitudinal direction of the tunnel. A continuum is formed, fresh concrete is placed in the space between the continuum and the natural ground, and it hardens to form a primary lining.
無端状の内型枠を構成するピースは、フレッシュコンクリートと直接接する弧状(もしくは湾曲状)でたとえば鋼製、ステンレス製のプレートと、この弧状プレートを支保してピース全体の剛性を確保するための複数の主桁(鋼製プレートの周方向に延びている)や主桁同士を繋ぐウェブなどからなる架構体から構成できる。 The piece constituting the endless inner form is an arc shape (or curved shape) that is in direct contact with the fresh concrete, for example, a plate made of steel or stainless steel, and this arc plate is supported to ensure the rigidity of the whole piece. It can be comprised from the frame which consists of a some main girder (it extends in the circumferential direction of steel plates), a web etc. which connect main girder.
そして、リングを構成する各ピースは、周方向に相対的に長い大型の一般ピースと、逆に周方向に相対的に短い小型のキーピースから構成することができ、このように搬送性、組立性の良好な小型のキーピースを設けておくことで、これを起点としてリングの脱型をおこなうことが容易となる。 Each piece constituting the ring can be composed of a large general piece that is relatively long in the circumferential direction and a small key piece that is relatively short in the circumferential direction. By providing a good small key piece, it becomes easy to remove the ring from this as a starting point.
ここで、上記する無端状の内型枠は、これを上方から見た際の平面視形状が台形となっており、その幅が相対的に狭い幅狭領域と、その幅が相対的に広い幅広領域とから構成されている。 Here, the endless inner mold frame described above has a trapezoidal shape in plan view when viewed from above, a narrow region having a relatively narrow width, and a relatively wide width. It consists of a wide area.
施工するトンネルが直線区間と曲線区間を有することから、曲線区間を施工する場合は、シールド掘進機内で相互に繋がれる無端状の内型枠それぞれの幅狭領域同士(および幅広領域同士)を対応するように繋いで連続体を構成することにより、繋がれた幅狭領域でできる端辺方向に湾曲する曲線区間に対応する内型枠の連続体を構成することができる。 Since the tunnel to be constructed has a straight section and a curved section, when constructing a curved section, it corresponds to the narrow areas (and wide areas) of the endless inner formwork connected to each other in the shield machine By connecting the continuum as described above, it is possible to configure the continuum of the inner mold frame corresponding to the curved section curved in the edge direction formed by the connected narrow region.
一方、トンネルの直線区間を施工する場合は、シールド掘進機内で無端状の内型枠を繋ぐ際に、一方の無端状の内型枠に対して他方の無端状の内型枠を反転させ、その一方の幅広領域と他方の幅狭領域が対応するようにして双方の端部同士を繋ぐようにし、この2つの無端状の内型枠からなる平面視形状が矩形の無端状の内型枠の連続体を構成する。 On the other hand, when constructing the straight section of the tunnel, when connecting the endless inner formwork in the shield machine, the other endless inner formwork is reversed with respect to one endless inner formwork, An endless inner mold having a rectangular shape in plan view made up of the two endless inner molds so that one of the wide areas and the other narrower area correspond to each other so that both ends are connected to each other. The continuum of
ここで、「矩形」とは、長方形は勿論のこと、正方形も含む意味であり、平面視で四角形の隅角が直角をなす形状を意味している。 Here, “rectangular” means not only a rectangle but also a square, and means a shape in which the corners of a quadrangle form a right angle in plan view.
なお、本発明の内型枠、より詳細には無端状の内型枠は、断面円形のトンネル覆工を施工する場合はリング状の内型枠となり、リング状の内型枠を構成する複数のピースは、円弧面を有する弧状ピースとなる。また、内型枠の無端状の断面形状はリング状以外にも、長方形、正方形、楕円形など、適宜の断面形状を有するものであってよく、たとえば長方形断面の無端状の内型枠を構成する複数のピースの場合には、隅角をなす鍵型のピースと、4辺を構成する直線型のピースなどから長方形断面の無端状の内型枠が形成される。すなわち、無端状の内型枠を上から見た際の平面視形状が台形であれば、当該無端状の内型枠を構成する複数のピースはその断面形状に応じて適宜の形状形態のものが適用できる。 Note that the inner mold frame of the present invention, more specifically, the endless inner mold frame, becomes a ring-shaped inner mold frame when a tunnel lining with a circular cross section is constructed, and a plurality of pieces constituting the ring-shaped inner mold frame The piece is an arc-shaped piece having an arc surface. Further, the endless cross-sectional shape of the inner mold frame may have an appropriate cross-sectional shape such as a rectangle, a square, an ellipse, etc. in addition to the ring shape. For example, it forms an endless inner mold frame with a rectangular cross section. In the case of a plurality of pieces, an endless inner mold frame having a rectangular cross section is formed from a key-shaped piece that forms a corner, a linear piece that forms four sides, and the like. That is, if the shape of the endless inner mold frame when viewed from the top is trapezoidal, the plurality of pieces constituting the endless inner mold frame have an appropriate shape according to the cross-sectional shape. Is applicable.
2つの無端状の内型枠を相互に反転させて(180度回動させて)繋いで平面視矩形の内型枠ユニットを形成することにより、直線区間の長さに応じてこの内型枠ユニットを複数繋いだ長さの連続体をシールド掘進機内で構成し、この連続体と地山の間の空間にコンクリートを充填し、硬化させることによって当該直線区間に応じた一次覆工を現場施工することができる。 Two endless inner molds are mutually inverted (turned 180 degrees) and connected to form a rectangular inner mold unit in plan view. A continuum with multiple units connected is configured in a shield machine, and the space between the continuum and the ground is filled with concrete and hardened, so that the primary lining corresponding to the straight section is constructed on site. can do.
なお、2つの無端状の内型枠を相互に反転させて繋いだ際に、平面視矩形の連続体が形成されるためには、実際には、双方の無端状の内型枠をリングの上方から見た際の平面視形状は、2つの隅角が直角を成す台形である必要がある。 In order to form a rectangular continuous body when two endless inner molds are connected to each other by being inverted, in fact, both endless inner molds are connected to the ring. The plan view shape when viewed from above needs to be a trapezoid in which two corners form a right angle.
したがって、曲線区間と直線区間の全ての区間を仮に1種類の無端状の内型枠のみを用いて施工しようとする場合には、無端状の内型枠が上記するようにその平面視形状において2つの隅角が直角を成す台形となる無端状の内型枠を適用することにより、製作するべきピースの種類を格段に少なくすることができ、工費の大幅な削減を図ることができる。 Therefore, if all the sections of the curved section and the straight section are to be constructed using only one type of endless inner formwork, the endless inner formwork has a plan view shape as described above. By applying an endless inner mold frame having a trapezoidal shape in which two corners form a right angle, the types of pieces to be manufactured can be remarkably reduced, and the construction cost can be greatly reduced.
また、本発明は直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法にも及ぶものであり、この構築方法は、複数のピースが組み付けられて形成された無端状の内型枠をその上方から見た際の平面視形状が台形となっており、該無端状の内型枠は、その幅が相対的に狭い幅狭領域と、その幅が相対的に広い幅広領域とから構成されている内型枠をシールド掘進機内で組み付け、無端状の内型枠を繋いでできた連続体とシールド掘進機で掘削された地山の間の空間にコンクリートを打設して直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法において、直線区間では、2つの前記無端状の内型枠を反転させて、その一方の幅広領域と他方の幅狭領域が対応するようにして双方の端部同士を繋いだ姿勢の平面視形状が矩形となる内型枠ユニットを構成し、1以上の該内型枠ユニットを形成してこれと地山の間にコンクリートを打設し、硬化を待って直線区間のトンネルを構築し、曲線区間では、隣接する無端状の内型枠同士を繋ぐ際に他方を反転させることなく、隣接する双方の内型枠の幅広領域が対応するようにして双方の端部同士を繋ぎ、これを2以上の無端状の内型枠で実施して内型枠の連続体を形成し、これと地山の間にコンクリートを打設し、硬化を待って曲線区間のトンネルを構築するものである。 Further, the present invention extends to a method for constructing a tunnel having a straight section and a curved section, and this construction method includes an endless inner mold frame formed by assembling a plurality of pieces from above. The shape in plan view when viewed is a trapezoid, and the endless inner mold frame is composed of a narrow region having a relatively narrow width and a wide region having a relatively wide width. The inner formwork is assembled in the shield machine, and concrete is placed in the space between the continuous body formed by connecting the endless inner formwork and the natural ground excavated by the shield machine, and the straight section and the curved section are separated. In the method of constructing a tunnel provided, in a straight section, the two endless inner molds are inverted so that one of the wide regions and the other of the narrow regions correspond to each other. Inner formwork unit with a rectangular shape in plan view when connected Construct and form one or more inner formwork units, cast concrete between them and the ground, and wait for hardening to build a straight section tunnel. Without inverting the other when connecting the molds, the ends of the two adjacent inner molds correspond to each other so that both ends are connected to each other. It is implemented to form a continuous body of inner formwork, and concrete is placed between this and natural ground, and a tunnel in a curved section is constructed after hardening.
本発明のトンネルを構築する方法は、既述する内型枠を用いて直線区間と曲線区間を備えたトンネルをSENS工法を用いて構築するものである。 The method for constructing a tunnel according to the present invention is to construct a tunnel having a straight section and a curved section by using the SENS method using the above-described inner formwork.
この構築方法では、既述するように、無端状の内型枠がその平面視形状において2つの隅角が直角を成す台形である内型枠を適用することにより、1種類の無端状の内型枠のみを用いて直線区間と曲線区間の全区間のトンネルを施工することが可能となる。 In this construction method, as described above, an endless inner mold frame is applied to an inner mold frame having a trapezoidal shape in which two corners form a right angle in the plan view shape. It is possible to construct a tunnel in all sections of a straight section and a curved section using only the formwork.
シールド掘進機内では、たとえばそのテール部においてエレクタにて複数のピースが組み付けられて無端状の内型枠が構成され、これがトンネルの長手方向に繋げられて無端状の内型枠の連続体が構成される。 In the shield machine, for example, a plurality of pieces are assembled by an erector at the tail portion to form an endless inner formwork, which is connected in the longitudinal direction of the tunnel to form a continuous body of endless inner formwork Is done.
シールド掘進機によって地山がたとえば断面円形状に掘削されており、この地山の壁面と内型枠の間に空間が形成され、さらに、シールド掘進機内からこの空間に妻型枠が配設されて空間を完全に閉塞した状態で、この閉塞空間内にシールド掘進機内からフレッシュコンクリートが打設される。 The natural ground is excavated in a circular cross-section, for example, by the shield machine, a space is formed between the wall of the natural ground and the inner mold, and a wife mold is placed in this space from the shield machine. With the space completely closed, fresh concrete is placed in the closed space from the shield machine.
この際、妻型枠は、シールド掘進機に装備された妻型枠ジャッキにて妻型枠を空間端部へ移動させて位置決めする。そして、この妻型枠にはたとえば鋼製のシールブラシが取り付けられており、このシールブラシが内型枠の表面に密接してコンクリート打設時のシール性を担保できる構成を適用できる。 At this time, the wife formwork is positioned by moving the wife formwork to the end of the space using the wife formwork jack equipped in the shield machine. For example, a steel seal brush is attached to the end formwork, and the seal brush can be in close contact with the surface of the inner formwork to ensure a sealing property when placing concrete.
さらに、上記する妻型枠にはコンクリート充填口が設けてあり、シールド掘進機内に載置されたコンクリートミキサーに連通する配管がこのコンクリート充填口に取り付けられ、画成された閉塞空間内へフレッシュコンクリートを打設することができる。 Furthermore, the above-mentioned wife formwork is provided with a concrete filling port, and a pipe communicating with the concrete mixer placed in the shield machine is attached to the concrete filling port, and fresh concrete is put into the defined enclosed space. Can be placed.
コンクリートを打設後、地山に対してコンクリートを十分に密着させるべく、地山と内型枠の間に打設されたコンクリートを妻型枠ジャッキで押し込んで地山と内型枠の間のコンクリートの密実化を図るのが好ましい。 After placing the concrete, in order to make the concrete adhere sufficiently to the natural ground, the concrete placed between the natural ground and the inner formwork is pushed in with the wife formwork jack and the space between the natural ground and the inner formwork is It is preferable to increase the density of concrete.
コンクリートを打設し、たとえばこれを妻型枠ジャッキで加圧した後に、シールド掘進機に装備されたシールドジャッキ(推進ジャッキ)が内型枠に反力をとりながら内型枠を押し、シールド掘進機の掘進を図ることができる。 After placing concrete and pressurizing it with a wife formwork jack, for example, the shield jack (propulsion jack) equipped on the shield machine pushes the inner formwork while applying a reaction force to the inner formwork, so The machine can be promoted.
この際、シールドジャッキによる推力は、まず内型枠に伝達され、この推力は所定の強度が発現した覆工コンクリートと内型枠との付着力にて抗され、さらに覆工コンクリートと地山の摩擦力や既に施工済みの坑口側の覆工コンクリートによるトンネル長手方向の圧縮力に抗されてシールド掘進機の掘進が保証される。 At this time, the thrust by the shield jack is first transmitted to the inner formwork, and this thrust is resisted by the adhesion force between the lining concrete and the inner formwork where a predetermined strength has been developed, The shield excavator is guaranteed to dig up against the frictional force and the compressive force in the tunnel longitudinal direction due to the already-constructed lining concrete on the wellhead side.
なお、シールド掘進機の掘進の際にコンクリートが充填された閉塞空間内に空隙が生じないように、シールドジャッキによるシールド掘進機の掘進と同時に、プレスジャッキを作動させてコンクリートの加圧をおこなうことも有効な手段である。 In addition, when pressing the shield machine, press the press jack to pressurize the concrete at the same time as the shield machine uses the shield jack so that no voids are created in the enclosed space filled with concrete. Is also an effective means.
シールド掘進機が掘進し、その過程である程度の延長の一次覆工が構築された段階で、坑口側に残置されて未だ脱型されていない無端状の内型枠をシールド掘進機に装備された脱型装置などを適用して坑口側から順番に脱型していく。 When the shield machine was dug, and the primary lining of a certain length of extension was built in the process, the shield machine was equipped with an endless inner formwork that was left on the wellhead side and not yet removed. Demolding in order from the wellhead side by applying a demolding device.
この無端状の内型枠の脱型に際しては、既述するように、内型枠を構成する一般ピースやキーピースにおいて、その周方向に隣接する別途のピースと接する端部がテーパー状を呈しており、特にキーピースに関しては、内型枠を脱型する際に最初に内型枠の幅方向で引抜かれるようになっていて、その平面視形状が引抜き方向に末広がりの台形となっていることにより、トンネルの長手方向(坑口方向)にキーピースを容易に脱型することができ、その後に無端状の内型枠を構成する他の一般ピースやキーピースの脱型をおこなうことができる。 When removing the endless inner mold frame, as described above, in the general piece or key piece constituting the inner mold frame, the end portion in contact with another piece adjacent in the circumferential direction has a tapered shape. In particular, with regard to the key piece, when the inner mold is removed, it is first pulled out in the width direction of the inner mold, and the shape of the plan view is a trapezoid that widens toward the end in the drawing direction. The key piece can be easily removed in the longitudinal direction of the tunnel (in the direction of the wellhead), and then other general pieces and key pieces constituting the endless inner mold can be removed.
シールド掘進機にはその軸心方向に台車の移動を案内するレールやホイストの移動を案内するレールラックなどの搬送手段が装備されており、脱型されたピースをシールド掘進機前方の切羽側に搬送することで、新たな無端状の内型枠の組み付けに際して搬送されたピースの転用を図ることもできる。 The shield machine is equipped with transport means such as a rail that guides the movement of the carriage in the axial direction and a rail rack that guides the movement of the hoist, and the removed piece is placed on the face side in front of the shield machine. By transporting, it is possible to divert the transported piece when assembling a new endless inner mold.
上記方法で一次覆工が現場施工されたら、トンネルの安定を確認した後に、たとえば防水工としての二次覆工を施工してトンネルの構築が完了する。 When the primary lining is constructed on site by the above method, after confirming the stability of the tunnel, for example, a secondary lining as a waterproof construction is constructed to complete the construction of the tunnel.
以上の説明から理解できるように、本発明の直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法によれば、可及的に少ない種類のピースを周方向に組み付けて無端状の内型枠を構成でき、これをトンネルの長手方向に繋いで連続体を構成し、この連続体と地山の間の空間にコンクリートを打設して一次覆工である場所打ちライニングを施工することができるため、内型枠用のピースの製作コストを廉価なものとしながら、効率的な内型枠の組み付け施工を実現でき、もって工期の短縮にも繋がるものであり、SENS工法を適用しながら、直線区間と曲線区間を備えたトンネルを可及的に廉価な工費で効率的に構築することができる。 As can be understood from the above description, the present according tunnels with a straight line section and a curved section of the invention a method of constructing, by assembling as much as possible few types of pieces in the circumferential direction endless inner mold It is possible to construct a continuum by connecting it in the longitudinal direction of the tunnel, and cast concrete in the space between this continuum and the natural ground to construct a cast-in-place lining that is the primary lining Therefore, it is possible to realize the assembly work of the inner formwork efficiently while reducing the production cost of the piece for the inner formwork, which leads to the shortening of the construction period, and the straight line while applying the SENS method. Tunnels with sections and curved sections can be constructed efficiently with the lowest possible construction cost.
以下、図面を参照して本発明の内型枠とこの内型枠を適用してなるトンネルの構築方法の実施の形態を説明する。なお、図示する無端状の内型枠は、断面円形のリング状の内型枠であるが、トンネル断面はこれ以外にも、断面矩形や断面楕円形のトンネルであってもよく、それぞれの断面に適応したピースが組み付けられて無端状の内型枠が構成される。 Hereinafter, an embodiment of an inner mold of the present invention and a tunnel construction method to which the inner mold is applied will be described with reference to the drawings. The endless inner mold frame shown in the figure is a ring-shaped inner mold frame with a circular cross section, but the tunnel cross section may also be a tunnel with a rectangular cross section or an elliptical cross section. An endless inner mold is constructed by assembling pieces adapted to the above.
(シールド掘進機について)
図1は、本発明のトンネルの構築方法で適用されるシールド掘進機を模擬した縦断面図である。
(About shield machine)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view simulating a shield machine applied in the tunnel construction method of the present invention.
図示するシールド掘進機100は密閉型のシールド掘削機であり、その掘進機本体30は、円筒状の前胴10と後胴20から構成され、不図示の中折れジャッキによって前胴10が後胴20に対して中折れ可能に構成されている。
A
前胴10のバルクヘッド11には、カッタヘッド12が回転自在に装着されており、カッタヘッド12の前面には放射状をなしてたとえば不図示のカッタスポークが固定され、このカッタスポークにはカッタビットやローラカッタが装着され、カッタヘッド12の径方向へ油圧ジャッキによって伸縮可能な不図示の拡幅カッタが装着されており、この拡幅カッタが径方向に張り出して掘進することで所望径の円形断面のトンネル掘進が可能となる。
A
前胴10から後胴20に亘ってこれらを貫通するようにしてスクリューコンベヤ13が配設されており、カッタヘッド12で掘削された土砂を掘進機本体30の後方へ送り、トンネルの後方へ送って坑口から排土するようになっている。すなわち、スクリューコンベヤ13の取出口がバルクヘッド11の下部を貫通してカッタヘッド12とバルクヘッド11とで画成されたチャンバ室14に連通し、スクリューコンベヤ13後方の下部に設けられた排出口がトンネル内の長手方向に配設されたコンベア上に対向している。
A
後胴20には、推進ジャッキ15が後向きに円周方向へ所定間隔離間して複数本配設されており、さらに、後胴20の内壁面には妻型枠ジャッキ16が複数本配設されている。これら妻型枠ジャッキ16のピストンロッド先端は、後述する無端状(リング状)の内型枠1A,1Bと後胴20の内壁面との空間内に配置された妻型枠17に蝶番結合されている。
A plurality of
また、後胴20内には支持部材21が設けてあり、この支持部材21上にリング状の内型枠1A,1Bを組み立てるエレクタ22と組み立てたリング状の内型枠1A,1Bの真円姿勢を保持するための不図示の形状保持装置が装備されており、後胴20にはさらに、坑口側の内型枠1A、1Bを脱型する脱型装置23、脱型後の内型枠用のピースを切羽側へ搬送するためのホイストレール24とこのレール24に沿ってピースを搬送するホイスト25が配設される。
Further, a
シールド掘進機100の掘進の際には、カッタヘッド12を回転させながら推進ジャッキ15を伸ばし、掘進機本体30をトンネルの長手方向に組み付けられた複数のリング状の内型枠1A,1Bの連続体2に反力をとって前進させることで、カッタヘッド12に装着されたカッタビットやローラカッタが前方の地盤を掘削し、掘削された土砂はチャンバ室14からスクリューコンベヤ13を介して外部に排土される。
When the
掘進機本体30の掘進の際に、エレクタ22と形状保持装置によってリング状の内型枠1A,1Bが組み立てられ、その真円の保持がおこなわれる。後述するように、この組み立てられたリング状の内型枠1A,1Bと掘進されたトンネルの地山Gの間の空間に、妻型枠17に開口された打設口からフレッシュコンクリートが現場打設され、一定の養生期間を経て硬化することによって一次覆工が構築される。そして、この施工の繰り返しによって所定長さでかつ所定線形のトンネル(一次覆工)が構築されることになる。
When the excavator
(内型枠およびトンネルの構築方法について)
図2は、無端状(リング状)の内型枠を正組した際の正面図と、上面図、下面図、左右の側面図をともに示した図であり、図3は、無端状(リング状)の内型枠を逆組した際の正面図と、上面図、下面図、左右の側面図をともに示した図である。
(Inner formwork and tunnel construction method)
FIG. 2 is a front view of the endless (ring-shaped) inner mold when assembled, a top view, a bottom view, and left and right side views. FIG. 3 is an endless (ring-shaped) ring. It is the figure which showed both the front view at the time of carrying out reverse assembly of the inner formwork of a shape, a top view, a bottom view, and a side view on either side.
図2の内型枠を正組した際の図で示すように、正組のリング状の内型枠1Aは、弧状をなす一般ピースA1〜A8と、一般ピース内に配設されるキーピースK1〜K4から構成され、これを上から見た上面図で示すように、その平面視形状が台形をなし、その短辺長がt1、長辺長がt2であり、かつ、2つの隅角が直角をなす台形状を呈している。
As shown in the figure when the inner mold frame of FIG. 2 is assembled, the positive ring-shaped
そして、平面視で短辺長がt1の右側領域は内型枠の幅が相対的に狭い幅狭領域R1をなし、平面視で長辺長がt2の左側領域は内型枠の幅が相対的に広い幅広領域R2をなしている。 The right region having a short side length t1 in plan view forms a narrow region R1 in which the width of the inner mold frame is relatively narrow, and the left region having a long side length t2 in plan view has a relative width of the inner mold frame. Thus, a wide area R2 is formed.
これに対し、図2で示す正組のリング状の内型枠1Aを反転させ(もしくは180度形動させ)た逆組のリング状の内型枠1Bの図2に対応する図を図3に示している。逆組のリング状の内型枠1Bにおいては、これを上から見た上面図で示すように、その平面視形状が同様に台形をなすものの、平面視で短辺長がt1の左側領域は内型枠の幅が相対的に狭い幅狭領域R1をなし、平面視で長辺長がt2の右側領域は内型枠の幅が相対的に広い幅広領域R2をなしている。
On the other hand, FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 of the reverse-set ring-shaped
本発明のトンネルの構築方法は、図1で示すシールド掘進機100を適用して、SENS工法(シールド掘進機を用いた場所打ち支保システム)にてトンネルを構築するものであるが、さらに、この構築方法において、図2,3で示す1種類のリング状の内型枠1Aとこれを反転させてなるリング状の内型枠1Bを適用して、直線区間と曲線区間を備えたトンネルの全区間を構築するものである。
The tunnel construction method of the present invention is to construct a tunnel by applying the
図4は、直線区間と曲線区間からなるトンネルに対して無端状の内型枠の連続体の平面図である。 FIG. 4 is a plan view of a continuous body of an endless inner mold frame with respect to a tunnel composed of a straight section and a curved section.
同図で示す平面図は、構築されるべきトンネルの軸線Lに沿って、その直線区間と曲線区間において不図示のシールド掘進機内でリング状に組み付けられた内型枠の連続体を示したものである。すなわち、同図においては理解を容易とするためにシールド掘進機の図示を省略している。 The plan view shown in the figure shows a continuous body of inner molds assembled in a ring shape in a shield machine not shown in the straight section and the curved section along the axis L of the tunnel to be constructed. It is. That is, in the figure, illustration of the shield machine is omitted for easy understanding.
まず、直線区間においては、2つのリング状の内型枠の一方を正組の内型枠1Aとし、他方は正組を反転させた逆組の内型枠1Bとし、一方の幅広領域R2と他方の幅狭領域R1が対応するようにして双方の端部同士を繋いだ姿勢の平面視形状が矩形となる内型枠ユニット2Aを構成し、これを1以上(図4では3組)繋いで直線区間の内型枠を構成する。
First, in the straight section, one of the two ring-shaped inner molds is a normal
すなわち、図2,3で示すように平面視形状台形のリング状の内型枠1A,1Bであることから、図4で示すように平面視矩形となる内型枠ユニット2Aを構成することができ、これを所望する直線区間長に応じた組数だけ繋げていくことで直線区間に対応した内型枠の連続体を構成することができる。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, since it is a ring-shaped
一方、直線区間から曲線区間に移行し、図示例のように平面視で右側へ湾曲する曲線区間においては、正組のリング状の内型枠1Aを連続して繋いで連続体3を構成する。
On the other hand, in a curved section that shifts from a straight section to a curved section and curves to the right in a plan view as in the illustrated example, a continuous body 3 is formed by continuously connecting a pair of ring-shaped
なお、左側へ湾曲する曲線区間の場合は、逆組のリング状の内型枠1Bを連続して繋いで連続体を構成すればよいし、左右方向へジグザグに湾曲する曲線区間の場合は、正組と逆組を適宜混在させながら対応する曲線区間の内型枠の連続体を構成すればよい。
In the case of a curved section that curves to the left side, a continuous body may be formed by continuously connecting the reverse inner ring-shaped
このように、図示するリング状の内型枠1A(およびこれを反転させた内型枠1B)によれば、1種類のリング状の内型枠で直線区間と曲線区間を備えたトンネル構築用の内型枠の連続体を構成することが可能となる。そして、この一種類のリング状の内型枠は、一般ピースA1〜A8,キーピースK1〜K4の全12種のピースで構成できることから、極めて少ない種類の弧状ピースにて直線区間と曲線区間が混在したトンネルの全区間の内型枠を構成することが可能となる。
As described above, according to the illustrated ring-shaped
なお、曲率の異なる2以上の曲線区間を有する場合は、平面視台形のリングの内型枠を2種以上用意すればよい。あるいは、正組したリング状の内型枠に正組の内型枠をつなぐ際に、後につないだ内型枠をリング中心に回転させることでトンネルの曲率に適合させることができる。また、無端状の内型枠は図示例の断面円形の形態に限定されるものではなく、断面楕円形、断面長方形、断面矩形などの任意の断面形状を適用することができ、したがって、それぞれの無端形状に応じた一般ピースやキーピースの形状形態が適用されることになる。 In addition, in the case of having two or more curved sections having different curvatures, two or more types of inner mold frames of a trapezoidal ring in plan view may be prepared. Alternatively, when the positive inner ring form is connected to the positive ring inner form frame, the curvature of the tunnel can be adapted by rotating the inner die frame connected later around the ring center. Further, the endless inner mold is not limited to the circular shape in the illustrated example, and any cross-sectional shape such as a cross-sectional ellipse, a cross-sectional rectangle, or a cross-sectional rectangle can be applied. The shape form of the general piece or key piece corresponding to the endless shape is applied.
図5は、無端状の内型枠をトンネル内側からみた模式図であり、図6aは、図5のVI−VI矢視図であり、図7は、図5のVII−VII矢視図である。 5 is a schematic view of the endless inner formwork as seen from inside the tunnel, FIG. 6a is a view taken along arrow VI-VI in FIG. 5, and FIG. 7 is a view taken along arrow VII-VII in FIG. is there.
図5,6aで示すように、内型枠を構成する一般ピース1aは、トンネル断面に沿う弧状面をなす鋼製もしくはステンレス製のプレート1a1と、このプレート1a1から立設する主桁1a2、主桁1a2,1a2間を繋ぐウェブ1a3から構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6a, the
一般ピース同士の接合方法は、図6bで示すように、双方の主桁1a2,1a2に開設されたボルト孔1a2’にスリーブ1a4を嵌め込み、テーパー状コマ1a5をスリーブ1a4に嵌め込み、ワッシャ1a6を介してボルト1a7を挿通しナット1a8にて締め付けることで双方の接合が図られる。 6b, as shown in FIG. 6b, the sleeve 1a4 is fitted into the bolt holes 1a2 'opened in both the main girders 1a2 and 1a2, the tapered piece 1a5 is fitted into the sleeve 1a4, and the washer 1a6 is interposed. Then, the bolts 1a7 are inserted and tightened with the nuts 1a8 to join the two.
一方、図7で示すように、キーピース1bは、弧状面をなす鋼製プレート1b1と、この鋼製プレート1b1に面接合するステンレス製のプレート1b4と、鋼製プレート1b1から立設する主桁1b2、主桁1b2,1b2間を繋ぐウェブ1b3から構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the
さらに、キーピース1bには、2つの油圧ジャッキ1b5,1b5が設けてあり、坑口側のリング状の内型枠を脱型する際には、まず、ウェブ1b3に開設された把持孔1b3’に不図示の取り外し治具を挿入し、ボルトを緩め、切羽側のリング状の内型枠に反力をとりながら、油圧ジャッキ1b5を作動させて坑口側へこのキーピース1bを引抜く(図5のX方向)。
Further, the
ここで、図示するように、一般ピース1aやキーピース1bにおいては、その周方向に隣接する別途のピースと接する端部がテーパー状を呈しており、特にキーピース1bに関しては、内型枠を脱型する際に最初に内型枠の幅方向で引抜かれるようになっていて、その平面視形状が引抜き方向(X方向)に末広がりの台形となっていることにより、トンネルの長手方向(坑口方向)にキーピースを容易に脱型することができ、その後に無端状の内型枠を構成する他の一般ピースやキーピースの脱型をおこなうことができる。
Here, as shown in the figure, in the
1つのキーピース1bが引抜かれたら、リング状をなす他の一般ピースやキーピースを順次引抜いてリング状の内型枠の脱型が完了する。
When one
次に、図8,9を参照して、シールド掘進機100にて切削された地山Gとシールド掘進機100内で組み付けられたリング状の内型枠ユニット2Aや連続体3の間の空間にコンクリートを打設する方法を概説する。
Next, referring to FIGS. 8 and 9, a space between the ground G cut by the
図8は、図8a、b、cの順に一次覆工の施工方法を説明するフロー図であり、図9は、図8aのIX部の拡大図である。 FIG. 8 is a flowchart for explaining the primary lining construction method in the order of FIGS. 8a, b, and c, and FIG. 9 is an enlarged view of the IX portion of FIG. 8a.
シールド掘進機100によって地山Gが断面円形状に掘削されており、この地山Gと、シールド掘進機100の後胴20の後方のスキンプレート20aと、リング状の内型枠1Aの間に空間Kが形成され、シールド掘進機100内からこの空間Kに妻型枠ジャッキ16から延びる妻型枠17が配設されて空間Kを完全に閉塞した状態で、この閉塞空間K内にシールド掘進機100内からフレッシュコンクリートCが打設される。
The natural ground G is excavated in a circular cross section by the
ここで、シールド掘進機100に装備された妻型枠ジャッキ16にて妻型枠17が空間Kの端部へ移動されて位置決めされる。そして、この妻型枠17にはたとえば鋼製のシールブラシ17bが取り付けられており、このシールブラシ17bがリング状の内型枠1A、1Bの表面に密接してコンクリート打設時のシール性を担保するようになっている。
Here, the
妻型枠17にはコンクリート充填口17aが設けてあり、シールド掘進機100内に載置された不図示のコンクリートポンプに連通する配管がこのコンクリート充填口17aに取り付けられ、画成された閉塞空間K内へフレッシュコンクリートCを打設することができる。
The
コンクリートCを打設後、地山Gに対してコンクリートCを十分に密着させるべく、地山Gとリング状の内型枠1A、1Bの間に打設されたコンクリートCをシールド掘進機100に装備された妻型枠ジャッキ16で押し込んで地山Gとリング状の内型枠1A,1Bの間のコンクリートCの密実化を図るのがよい。
After placing the concrete C, the concrete C placed between the natural ground G and the ring-shaped
コンクリートCを打設し、これを妻型枠ジャッキ16で加圧した後に、シールド掘進機100に装備された推進ジャッキ15が切羽側のリング状の内型枠1Aに反力をとりながら当該リング状の内型枠1Aを坑口側に押し、シールド掘進機100の掘進を図ることができる。
After placing concrete C and pressurizing it with the
この際、推進ジャッキ15による推力は、まずリング状の内型枠1A,1Bの連続体に伝達され、この推力は所定の強度が発現した覆工コンクリートCとリング状の内型枠1A,1Bとの付着力にて抗され、さらに覆工コンクリートCと地山Gの摩擦力や既に施工済みの坑口側の覆工コンクリートCによるトンネル長手方向の圧縮力に抗されてシールド掘進機100の掘進が保証される。そして、この掘進によってできた内型枠の連続体の切羽側の空間に、あらたな内型枠1Aを組み立てる(図8b参照)。
At this time, the thrust by the
なお、シールド掘進機100の掘進の際にコンクリートCが充填された閉塞空間K内に空隙が生じないように、推進ジャッキ15によるシールド掘進機100の掘進と同時に妻型枠ジャッキ17を作動させてコンクリートCの加圧をおこなうことも有効な方法である。
In addition, when the
このようにして直線区間と曲線区間のトンネル全区間に現場打設にて一次覆工を施工し、さらにこの内側に二次覆工コンクリートを施工してトンネルが完成する。 In this way, the primary lining is constructed on site in the entire tunnel between the straight section and the curved section, and the secondary lining concrete is constructed on the inside to complete the tunnel.
以上で説明した本発明のトンネルの構築方法によれば、構築対象のトンネルが直線区間と曲線区間を有するものであっても、可及的に少ない種類のピースを周方向に組み付けてリング状の内型枠を構成でき、これをトンネルの長手方向に繋いで連続体を構成し、この連続体と地山の間の空間にコンクリートを打設して一次覆工である場所打ちライニングを施工することができる。したがって、内型枠用のピースの製作コストを廉価なものとしながら、効率的な内型枠の組み付け施工を実現でき、もって工期の短縮にも繋がるものであり、SENS工法を適用しながら、直線区間と曲線区間を備えたトンネルを可及的に廉価な工費で効率的に構築することができる。 According to the tunnel construction method of the present invention described above, even if the tunnel to be constructed has a straight section and a curved section, as few pieces as possible are assembled in the circumferential direction to form a ring shape. The inner formwork can be configured, and this is connected to the longitudinal direction of the tunnel to form a continuous body, and concrete is cast in the space between the continuous body and the natural ground, and the cast-in-place lining that is the primary lining is constructed. be able to. Therefore, it is possible to realize the efficient assembly work of the inner formwork while reducing the production cost of the pieces for the inner formwork, thereby shortening the construction period, and applying the SENS method, the straight line Tunnels with sections and curved sections can be constructed efficiently with the lowest possible construction cost.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1A…無端状の内型枠(正組)、1B…無端状の内型枠(逆組)、1a、A1〜A8…一般ピース、1a1…弧状プレート、1a2…主桁、1a3…ウェブ、1b、K1〜K4…キーピース、1b1、1b4…弧状プレート、1b2…主桁、1b3…ウェブ、1b3’…把持孔、1b5…油圧ジャッキ、2…連続体、2A…直線区間に応じた無端状の内型枠ユニット、3…曲線区間に応じた無端状の内型枠の連続体、10…前胴、15…推進ジャッキ、16…妻型枠ジャッキ、20…後胴、30…掘進機本体、100…シールド掘進機、R1…幅狭領域、R2…幅広領域、G…地山 1A ... Endless inner formwork (normal assembly), 1B ... Endless inner formwork (reverse assembly), 1a, A1 to A8 ... General piece, 1a1 ... Arc plate, 1a2 ... Main girder, 1a3 ... Web, 1b , K1 to K4 ... keypiece, 1b1, 1b4 ... arc plate, 1b2 ... main girder, 1b3 ... web, 1b3 '... gripping hole, 1b5 ... hydraulic jack, 2 ... continuous body, 2A ... endless inside corresponding to the straight section Formwork unit, 3 ... a continuous body of endless inner formwork corresponding to a curved section, 10 ... front trunk, 15 ... propulsion jack, 16 ... wife formwork jack, 20 ... rear trunk, 30 ... main body of excavator, 100 ... Shield machine, R1 ... Narrow area, R2 ... Wide area, G ... Mt.
Claims (4)
前記直線区間では、2つの前記無端状の内型枠を反転させて、その一方の幅広領域と他方の幅狭領域が対応するようにして双方の端部同士を繋いだ姿勢の平面視形状が矩形となる内型枠ユニットを構成し、1以上の該内型枠ユニットを形成してこれと地山の間にコンクリートを打設し、硬化を待って前記内型枠ユニットを構成する前記内型枠を脱型することにより前記直線区間のトンネルを構築し、
前記曲線区間では、隣接する前記無端状の内型枠同士を繋ぐ際に他方を反転させることなく、隣接する双方の該内型枠の幅広領域が対応するようにして双方の端部同士を繋ぎ、これを2以上の前記無端状の内型枠で実施して内型枠の連続体を形成し、これと地山の間にコンクリートを打設し、硬化を待って前記内型枠の連続体を構成する該内型枠を脱型することにより前記曲線区間のトンネルを構築し、
複数の前記ピースは一般ピースとキーピースを含み、
前記キーピースは、その平面視形状が引抜き方向に末広がりの台形を有しており、前記内型枠を脱型する際に最初に該キーピースを該内型枠の幅方向に引抜くものであり、
前記シールドジャッキによるシールド掘進機の掘進と同時に、該シールド掘進機の有する妻型枠ジャッキを作動させてコンクリートの加圧をおこなう、直線区間と曲線区間を備えたトンネルを構築する方法。 The endless inner mold frame formed by assembling a plurality of pieces has a trapezoidal shape when viewed from above, and the endless inner mold frame has a relatively narrow width. A continuous body and a shield machine, which are formed by assembling the inner mold frame composed of a narrow area and a wide area having a relatively wide width in a shield machine, and connecting the endless inner mold frame. A straight line in which concrete is placed in the space between the excavated ground and the shield jack mounted on the shield machine takes a reaction force on the endless inner formwork to dig the shield machine In the method of building a tunnel with sections and curved sections,
In the straight section, the two endless inner molds are reversed, and a plan view shape in which both ends are connected so that one wide region and the other narrow region correspond to each other is formed. The inner formwork unit that forms a rectangular shape, forms one or more inner formwork units, places concrete between the inner formwork units, and waits for hardening to form the inner formwork unit. Build the straight section tunnel by demolding the formwork,
In the curved section, when connecting the endless inner molds adjacent to each other, the ends of the inner molds are connected so that the wide regions of the two adjacent inner molds correspond to each other without inverting the other. This is carried out with two or more of the endless inner molds to form a continuous body of the inner molds, and concrete is placed between this and the ground, and the continuous of the inner molds is waited for hardening. By constructing the tunnel of the curved section by demolding the inner form forming the body,
The plurality of pieces includes a general piece and a key piece,
The key piece has a trapezoidal shape whose plan view is divergent in the drawing direction, and when the inner mold is removed, the key piece is first drawn in the width direction of the inner mold ,
A method of constructing a tunnel having a straight section and a curved section in which a concrete form is pressed by operating a wife formwork jack of the shield machine simultaneously with excavation of a shield machine by the shield jack .
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