トンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、トンネル構築用プレキャスト底版、及びトンネルの構築方法
【課題】 軽量で運搬や施工が容易であるだけでなく、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供する。
【解決手段】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁110を、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝111が形成されたものとした。トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱120や、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版130についても、これと同様の構成を採用することができる。
【解決手段】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁110を、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝111が形成されたものとした。トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱120や、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版130についても、これと同様の構成を採用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、道路トンネルや水路トンネルを構築するためなどに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材(トンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、トンネル構築用プレキャスト底版)と、これを用いたトンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、地盤に溝を掘削してその内部にトンネル構築用プレキャスト部材を設置した後、前記溝を埋め戻すことによってトンネルを施工することが行われている。この施工方法は開削工法と呼ばれており、これに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材としては種々のものが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、道路トンネルや水路トンネルなどを構築するために用いられるボックスカルバートであって、頂壁部と両側壁部と底壁部とからなり、前記頂壁部の両端部が厚く形成されたものが記載されている。これにより、頂壁部の両端部付近の断面積を広く確保することができるとされている。
【0004】
また、特許文献2には、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の一対の側壁部材の上端間に、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の頂版部材を凹部が外側を向くように張架する大型ボックスカルバートの構築方法が記載されている。これにより、施工現場における組立作業を省力化することができるとされている。
【0005】
【特許文献1】特開2001−303654号公報(特許請求の範囲、発明の効果、図1)
【特許文献2】特開2004−218372号公報(特許請求の範囲、発明の効果、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1のボックスカルバートは、頂壁部や側壁部や底壁部が中実に形成されており、重量が嵩むものであったために、その運搬や施工は、必ずしも容易ではなかった。また、特許文献1のボックスカルバートには、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が大きくなりやすく、ひび割れが生じやすいという欠点もあった。
【0007】
一方、特許文献2の大型ボックスカルバートの構築方法に用いる頂版部材や側壁部材は、その断面が凹形に形成されており、軽量化が可能なものではあったが、その凹部は外側に向けられ、頂版部材の上面が平坦でないために、トンネルを土の中に埋め戻す場合などには、施工に手間が掛かる場合があった。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供するものである。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも本発明の目的である。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによって解決される。
【0010】
このように、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に溝を設けることによって、トンネル構築用プレキャスト梁を減量するだけでなく、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力を低減させて、トンネル構築用プレキャスト梁に生じうるひび割れを防止することも可能になる。また、減量した分、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することが可能となるために、トンネルを開削工法によって構築する場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を埋め戻す際の土かぶりを減らすこともできるようになる。さらに、トンネル構築用プレキャスト梁の長手方向に沿って鋼材を埋め込む場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することによって、引張側に埋め込まれた鋼材から梁上端までの距離を長く確保することもできるようになるために、設計を有利に行うことができる。さらにまた、梁上部と梁下部との2箇所で止水するだけでなく、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に形成された溝を排水溝として利用することも可能になり、トンネルの止水性を向上することも可能になる。
【0011】
ここで、トンネル構築用プレキャスト梁とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより梁全体を構成するもの(梁セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、例えばアーチ梁のように、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、後述するトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0012】
以下においては、説明の便宜上、正面や背面に長手方向に沿って延びる溝が設けられたトンネル構築用プレキャスト梁を、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。
【0013】
また、上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによっても解決される。
【0014】
このトンネル構築用プレキャスト梁は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0015】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト梁を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。
【0016】
さらに、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。
【0017】
このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。
【0018】
ここで、トンネル構築用プレキャスト柱とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより柱全体を構成するもの(柱セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って幅が変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト梁の一部や全体、及び/又は後述するトンネル構築用プレキャスト底版の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0019】
以下においては、説明の便宜上、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。
【0020】
さらにまた、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。
【0021】
このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0022】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。
【0023】
そしてまた、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。
【0024】
このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。
【0025】
ここで、トンネル構築用プレキャスト底版とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより底版全体を構成するもの(底版セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0026】
以下においては、説明の便宜上、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と呼ぶことがある。
【0027】
また、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。
【0028】
このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0029】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、空洞型のトンネル構築プレキャスト底版と呼ぶことがある。
【発明の効果】
【0030】
以上のように、本発明によって、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供することが可能になる。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも可能になる。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版と、これらを用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法について、図面を用いてより具体的に説明する。
【0032】
図1は、トンネル構築用プレキャスト梁110と、トンネル構築用プレキャスト柱120と、トンネル構築用プレキャスト底版130とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠100を示した分解斜視図である。図2は、図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠100を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。図3は、図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。
【0033】
[トンネル構築用プレキャスト梁]
まず、トンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。トンネル構築用プレキャスト梁110は、図3に示すように、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁110は、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0034】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。図4は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図5は、図4に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX1−X1面で切断した状態を示した断面図である。
【0035】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110は、図4と図5に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝111が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁110の内部には、その長手方向に沿って鋼材112が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁110の引張抵抗の増大を図っている。鋼材112としては、鉄筋やPC鋼棒やH型鋼材などの補強材が例示される。
【0036】
溝111の底部には、トンネル構築用プレキャスト梁110を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110をさらに軽量化することが可能になる。溝111の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝111の内部に収容してもよい。鋼材や管材やケーブルは、前記貫通孔(図示省略)に通してもよい。また、トンネルを施工する地盤の地下水位が高く、トンネルが浮き上がるおそれがあるような場合には、施工後に、溝111の内部にコンクリートなどを充填して、トンネル構築用プレキャスト梁110の重量を増加させてもよい。
【0037】
溝111の幅L1(図5)は、トンネル構築用プレキャスト梁110の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110に生じる曲げモーメントの大きさは、図6に示すように、通常、長手方向中間部(点P1)で最大となるが、これにより、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0038】
ここで、図6は、トンネル構築用プレキャスト枠100の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。この曲げモーメント図は、トンネル構築用プレキャスト枠100の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。
【0039】
溝111の深さL2(図5)は、トンネル構築用プレキャスト梁110の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110に生じる剪断力の大きさは、図7に示すように、通常、長手方向端部(点P2)で最大となるが、これにより、長手方向端部の剪断抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0040】
ここで、図7は、トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。この剪断力図は、トンネル構築用プレキャスト部材の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。
【0041】
トンネル構築用プレキャスト梁110に埋め込む鋼材量(鋼材112の量)は、長手方向に亘って一定であってもよいが、梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110の梁下部に生じる引張応力は、通常、長手方向中間部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110の梁下部における長手方向中間部の引張抵抗を増大させて、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0042】
トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部に埋め込まれる鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなることも好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部に生じる引張応力は、通常、長手方向端部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部における長手方向端部の引張抵抗を増大させて、長手方向端部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0043】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)]
図8は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝111の幅L1が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図9は、図8に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をZ1−Z1面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図9に示すように、溝111の幅L1だけでなく溝111の深さL2も連続的に変化しており、溝111の深さL2は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。
【0044】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)]
図10は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝111の幅L1が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図11は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をZ2−Z2面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図11に示すように、溝111の幅L1だけでなく溝111の深さL2も段階的に変化しており、溝111の深さL2は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。
【0045】
図12は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX2−X2面で切断した状態を示した断面図である。図13は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX3−X3面で切断した状態を示した断面図である。図14は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX4−X4面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図12〜図14に示すように、梁上部の鋼材量と梁下部の鋼材量も段階的に変化している。梁上部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向中間部よりも長手方向端部の方が多くなっており、梁下部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向端部よりも長手方向中間部の方が多くなっている。
【0046】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。図15は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図16は、図15に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX5−X5面で切断した状態を示した断面図である。
【0047】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110は、図15と図16に示すように、長手方向に沿って延びる空洞113が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト梁110の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材112が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁110の引張抵抗の増大を図っている。
【0048】
空洞113の側壁には、トンネル構築用プレキャスト梁110を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110をさらに軽量化することが可能になる。空洞113の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0049】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110における空洞113の高さL3及び幅L4(図16)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110における溝111の幅L1及び深さL2(図5)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110における溝111の幅L1や深さL2についての構成は、「溝の幅L1」を「空洞の高さL3」に読み替えて、「溝の深さL2」を「空洞の幅L4」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110においても好適に採用することができる。鋼材112の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様の構成を好適に採用することができる。
【0050】
[トンネル構築用プレキャスト柱]
次に、トンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。トンネル構築用プレキャスト柱120は、図3に示すように、トンネルの側壁部を構築するために立設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱120も、トンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0051】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。図17は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120を示した正面図である。図18は、図17に示されたトンネル構築用プレキャスト柱120をZ3−Z3面で切断した状態を示した断面図である。
【0052】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱120は、図17と図18に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝121が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱120の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、その長手方向に沿って鋼材122が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱120の引張抵抗の増大を図っている。
【0053】
溝121の底部には、トンネル構築用プレキャスト柱120を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱120をさらに軽量化することが可能になる。溝121の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝111の内部に収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0054】
溝121の幅L5や深さL6(図18)、あるいは鋼材量(鋼材122の量)は、トンネル構築用プレキャスト柱120の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト柱120に生じる曲げモーメントや剪断力も、図6と図7に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。
【0055】
溝121の幅L5や深さL6、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図(図6)や剪断力図(図7)などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝121の幅L5が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝121の深さL6が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材122を多く埋め込む。
【0056】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。図19は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120を示した正面図である。図20は、図19に示されたトンネル構築用プレキャスト柱120をZ4−Z4面で切断した状態を示した断面図である。
【0057】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱120は、図19と図20に示すように、長手方向に沿って延びる空洞123が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト柱120の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材122が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱120の引張抵抗の増大を図っている。
【0058】
空洞123の前後壁には、トンネル構築用プレキャスト柱120を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱120をさらに軽量化することが可能になる。空洞123の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0059】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120における空洞123の幅L7及び奥行きL8(図20)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120における溝121の幅L5及び深さL6(図18)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120における溝121の幅L5や深さL6についての構成は、「溝の幅L5」を「空洞の幅L7」に読み替えて、「溝の深さL6」を「空洞の奥行きL8」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120においても好適に採用することができる。鋼材122の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120と同様の構成を好適に採用することができる。
【0060】
[トンネル構築用プレキャスト底版]
次に、トンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。トンネル構築用プレキャスト底版130は、図3に示すように、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版130も、トンネル構築用プレキャスト梁110やトンネル構築用プレキャスト柱120と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0061】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。図21は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130を示した正面図である。図22は、図21に示されたトンネル構築用プレキャスト底版130をX6−X6面で切断した状態を示した断面図である。
【0062】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト底版130は、図21と図22に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝131が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版130の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁110やトンネル構築用プレキャスト柱120と同様に、その長手方向に沿って鋼材132が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版130の引張抵抗の増大を図っている。
【0063】
溝131の幅L9や深さL10(図22)、あるいは鋼材量(鋼材132の量)は、トンネル構築用プレキャスト底版130の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト底版130に生じる曲げモーメントや剪断力も、図6と図7に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。
【0064】
溝131の幅L9や深さL10、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図(図6)や剪断力図(図7)などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝131の幅L9が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝131の深さL10が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材132を多く埋め込む。
【0065】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。図23は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130を示した正面図である。図24は、図23に示されたトンネル構築用プレキャスト底版130をX7−X7面で切断した状態を示した断面図である。
【0066】
本実施態様の空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130は、図23と図24に示すように、長手方向に沿って延びる空洞133が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト底版130の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材132が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版130の引張抵抗の増大を図っている。
【0067】
空洞133の側壁には、トンネル構築用プレキャスト底版130を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト底版130をさらに軽量化することが可能になる。空洞133の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0068】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130における空洞133の高さL11及び幅L12(図24)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130における溝131の幅L9及び深さL10(図22)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130における溝131の幅L9や深さL10についての構成は、「溝の幅L9」を「空洞の高さL11」に読み替えて、「溝の深さL10」を「空洞の幅L12」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130においても好適に採用することができる。鋼材132の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130と同様の構成を好適に採用することができる。
【0069】
[用途]
本発明のトンネル構築用プレキャスト梁110、トンネル構築用プレキャスト柱120、及びトンネル構築用プレキャスト底版130は、道路トンネルや水路トンネルなど、各種のトンネルを構築するものとして好適なものである。特に、構築するトンネルの寸法が大きな場合に好適なものである。また、開削工法で用いられるものに限定されず、シールド工法など、各種のトンネル工法で用いることができるものである。さらに、構築されるトンネルは、地中トンネルに限定されず、地上トンネルや、水中トンネルなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠を示した分解斜視図である。
【図2】図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。
【図3】図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。
【図4】溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)を示した正面図である。
【図5】図4に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)をX1−X1面で切断した状態を示した断面図である。
【図6】トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。
【図7】トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。
【図8】長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)を示した正面図である。
【図9】図8に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)をZ1−Z1面で切断した状態を示した断面図である。
【図10】長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)を示した正面図である。
【図11】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をZ2−Z2面で切断した状態を示した断面図である。
【図12】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX2−X2面で切断した状態を示した断面図である。
【図13】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX3−X3面で切断した状態を示した断面図である。
【図14】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX4−X4面で切断した状態を示した断面図である。
【図15】空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)を示した正面図である。
【図16】図15に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)をX5−X5面で切断した状態を示した断面図である。
【図17】溝型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)を示した正面図である。
【図18】図17に示されたトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)をZ3−Z3面で切断した状態を示した断面図である。
【図19】空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)を示した正面図である。
【図20】図19に示されたトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)をZ4−Z4面で切断した状態を示した断面図である。
【図21】溝型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)を示した正面図である。
【図22】図21に示されたトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)をX6−X6面で切断した状態を示した断面図である。
【図23】空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)を示した正面図である。
【図24】図23に示されたトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)をX7−X7面で切断した状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【0071】
100 トンネル構築用プレキャスト枠
110 トンネル構築用プレキャスト梁
111 溝
112 鋼材
113 空洞
120 トンネル構築用プレキャスト柱
121 溝
122 鋼材
123 空洞
130 トンネル構築用プレキャスト底版
131 溝
132 鋼材
133 空洞
【技術分野】
【0001】
本発明は、道路トンネルや水路トンネルを構築するためなどに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材(トンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、トンネル構築用プレキャスト底版)と、これを用いたトンネルの構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、地盤に溝を掘削してその内部にトンネル構築用プレキャスト部材を設置した後、前記溝を埋め戻すことによってトンネルを施工することが行われている。この施工方法は開削工法と呼ばれており、これに用いられるトンネル構築用プレキャスト部材としては種々のものが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、道路トンネルや水路トンネルなどを構築するために用いられるボックスカルバートであって、頂壁部と両側壁部と底壁部とからなり、前記頂壁部の両端部が厚く形成されたものが記載されている。これにより、頂壁部の両端部付近の断面積を広く確保することができるとされている。
【0004】
また、特許文献2には、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の一対の側壁部材の上端間に、断面凹形に形成されたプレキャストコンクリート製の頂版部材を凹部が外側を向くように張架する大型ボックスカルバートの構築方法が記載されている。これにより、施工現場における組立作業を省力化することができるとされている。
【0005】
【特許文献1】特開2001−303654号公報(特許請求の範囲、発明の効果、図1)
【特許文献2】特開2004−218372号公報(特許請求の範囲、発明の効果、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1のボックスカルバートは、頂壁部や側壁部や底壁部が中実に形成されており、重量が嵩むものであったために、その運搬や施工は、必ずしも容易ではなかった。また、特許文献1のボックスカルバートには、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が大きくなりやすく、ひび割れが生じやすいという欠点もあった。
【0007】
一方、特許文献2の大型ボックスカルバートの構築方法に用いる頂版部材や側壁部材は、その断面が凹形に形成されており、軽量化が可能なものではあったが、その凹部は外側に向けられ、頂版部材の上面が平坦でないために、トンネルを土の中に埋め戻す場合などには、施工に手間が掛かる場合があった。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供するものである。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも本発明の目的である。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによって解決される。
【0010】
このように、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に溝を設けることによって、トンネル構築用プレキャスト梁を減量するだけでなく、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力を低減させて、トンネル構築用プレキャスト梁に生じうるひび割れを防止することも可能になる。また、減量した分、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することが可能となるために、トンネルを開削工法によって構築する場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を埋め戻す際の土かぶりを減らすこともできるようになる。さらに、トンネル構築用プレキャスト梁の長手方向に沿って鋼材を埋め込む場合には、トンネル構築用プレキャスト梁を厚く形成することによって、引張側に埋め込まれた鋼材から梁上端までの距離を長く確保することもできるようになるために、設計を有利に行うことができる。さらにまた、梁上部と梁下部との2箇所で止水するだけでなく、トンネル構築用プレキャスト梁の正面や背面に形成された溝を排水溝として利用することも可能になり、トンネルの止水性を向上することも可能になる。
【0011】
ここで、トンネル構築用プレキャスト梁とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより梁全体を構成するもの(梁セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、例えばアーチ梁のように、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、後述するトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0012】
以下においては、説明の便宜上、正面や背面に長手方向に沿って延びる溝が設けられたトンネル構築用プレキャスト梁を、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。
【0013】
また、上記課題は、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁を提供することによっても解決される。
【0014】
このトンネル構築用プレキャスト梁は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト梁とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0015】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト梁を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁と呼ぶことがある。
【0016】
さらに、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。
【0017】
このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。
【0018】
ここで、トンネル構築用プレキャスト柱とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより柱全体を構成するもの(柱セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って幅が変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト梁の一部や全体、及び/又は後述するトンネル構築用プレキャスト底版の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0019】
以下においては、説明の便宜上、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。
【0020】
さらにまた、上記課題は、トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱を提供することによっても解決される。
【0021】
このトンネル構築用プレキャスト柱は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト柱とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0022】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト柱を、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱と呼ぶことがある。
【0023】
そしてまた、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、正面(施工後にトンネルの前方(トンネルの貫通方向におけるいずれか一方)を向く面)及び/又は背面(施工後にトンネルの後方を向く面、前記正面とは反対側の面)に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。
【0024】
このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されている点で、前述した溝型のトンネル構築用プレキャスト梁と同一な技術的特徴を有するものとなっている。
【0025】
ここで、トンネル構築用プレキャスト底版とは、1つの部材で構成されるものに限定されず、複数の部材で構成されるものをも含む概念であるとする。例えば、複数本を長手方向に沿って継ぐことにより底版全体を構成するもの(底版セグメント)であってもよい。また、真直ぐに形成されたものに限定されず、その全体や一部を曲げられて形成されたものや、長手方向に沿って厚さが変えられて形成されたものをも含む概念であるとする。さらに、上述したトンネル構築用プレキャスト柱の一部や全体と一体的に形成されたものをも含む概念であるとする。
【0026】
以下においては、説明の便宜上、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と呼ぶことがある。
【0027】
また、上記課題は、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版を提供することによっても解決される。
【0028】
このトンネル構築用プレキャスト底版は、正面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版と、背面に溝が設けられた溝型のトンネル構築用プレキャスト底版とを、各溝が向かい合うように組み合わせたものと同等のものであり、その内部に設けられた空洞が、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版の溝に対応する技術的特徴となっている。
【0029】
以下においては、説明の便宜上、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されたトンネル構築用プレキャスト底版を、空洞型のトンネル構築プレキャスト底版と呼ぶことがある。
【発明の効果】
【0030】
以上のように、本発明によって、軽量で運搬や施工が容易なトンネル構築用プレキャスト部材を提供することが可能になる。また、製造時や共用時の部材内に生じる温度応力や死荷重による断面力が小さく、ひび割れが生じにくいトンネル構築用プレキャスト部材を提供することも可能になる。さらに、このトンネル構築用プレキャスト部材を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法を提供することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版と、これらを用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法について、図面を用いてより具体的に説明する。
【0032】
図1は、トンネル構築用プレキャスト梁110と、トンネル構築用プレキャスト柱120と、トンネル構築用プレキャスト底版130とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠100を示した分解斜視図である。図2は、図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠100を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。図3は、図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。
【0033】
[トンネル構築用プレキャスト梁]
まず、トンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。トンネル構築用プレキャスト梁110は、図3に示すように、トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁110は、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0034】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。図4は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図5は、図4に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX1−X1面で切断した状態を示した断面図である。
【0035】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110は、図4と図5に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝111が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト梁110の内部には、その長手方向に沿って鋼材112が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁110の引張抵抗の増大を図っている。鋼材112としては、鉄筋やPC鋼棒やH型鋼材などの補強材が例示される。
【0036】
溝111の底部には、トンネル構築用プレキャスト梁110を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110をさらに軽量化することが可能になる。溝111の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝111の内部に収容してもよい。鋼材や管材やケーブルは、前記貫通孔(図示省略)に通してもよい。また、トンネルを施工する地盤の地下水位が高く、トンネルが浮き上がるおそれがあるような場合には、施工後に、溝111の内部にコンクリートなどを充填して、トンネル構築用プレキャスト梁110の重量を増加させてもよい。
【0037】
溝111の幅L1(図5)は、トンネル構築用プレキャスト梁110の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110に生じる曲げモーメントの大きさは、図6に示すように、通常、長手方向中間部(点P1)で最大となるが、これにより、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0038】
ここで、図6は、トンネル構築用プレキャスト枠100の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。この曲げモーメント図は、トンネル構築用プレキャスト枠100の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。
【0039】
溝111の深さL2(図5)は、トンネル構築用プレキャスト梁110の長手方向に亘って一定であってもよいが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110に生じる剪断力の大きさは、図7に示すように、通常、長手方向端部(点P2)で最大となるが、これにより、長手方向端部の剪断抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0040】
ここで、図7は、トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。この剪断力図は、トンネル構築用プレキャスト部材の自重だけでなく、自動車の荷重や土圧による影響も考慮したものとなっている。
【0041】
トンネル構築用プレキャスト梁110に埋め込む鋼材量(鋼材112の量)は、長手方向に亘って一定であってもよいが、梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなっていると好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110の梁下部に生じる引張応力は、通常、長手方向中間部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110の梁下部における長手方向中間部の引張抵抗を増大させて、長手方向中間部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0042】
トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部に埋め込まれる鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなることも好ましい。トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部に生じる引張応力は、通常、長手方向端部で最大となるが、これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110の梁上部における長手方向端部の引張抵抗を増大させて、長手方向端部の曲げ抵抗を大きく確保することが可能になるためである。
【0043】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)]
図8は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝111の幅L1が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図9は、図8に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をZ1−Z1面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図9に示すように、溝111の幅L1だけでなく溝111の深さL2も連続的に変化しており、溝111の深さL2は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。
【0044】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)]
図10は、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝111の幅L1が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図11は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をZ2−Z2面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図11に示すように、溝111の幅L1だけでなく溝111の深さL2も段階的に変化しており、溝111の深さL2は、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなっている。
【0045】
図12は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX2−X2面で切断した状態を示した断面図である。図13は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX3−X3面で切断した状態を示した断面図である。図14は、図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX4−X4面で切断した状態を示した断面図である。本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110においては、図12〜図14に示すように、梁上部の鋼材量と梁下部の鋼材量も段階的に変化している。梁上部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向中間部よりも長手方向端部の方が多くなっており、梁下部に埋め込まれた鋼材量は、長手方向端部よりも長手方向中間部の方が多くなっている。
【0046】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110について説明する。図15は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110を示した正面図である。図16は、図15に示されたトンネル構築用プレキャスト梁110をX5−X5面で切断した状態を示した断面図である。
【0047】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト梁110は、図15と図16に示すように、長手方向に沿って延びる空洞113が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト梁110の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材112が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト梁110の引張抵抗の増大を図っている。
【0048】
空洞113の側壁には、トンネル構築用プレキャスト梁110を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト梁110をさらに軽量化することが可能になる。空洞113の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0049】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110における空洞113の高さL3及び幅L4(図16)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110における溝111の幅L1及び深さL2(図5)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110における溝111の幅L1や深さL2についての構成は、「溝の幅L1」を「空洞の高さL3」に読み替えて、「溝の深さL2」を「空洞の幅L4」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁110においても好適に採用することができる。鋼材112の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様の構成を好適に採用することができる。
【0050】
[トンネル構築用プレキャスト柱]
次に、トンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。トンネル構築用プレキャスト柱120は、図3に示すように、トンネルの側壁部を構築するために立設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱120も、トンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0051】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。図17は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120を示した正面図である。図18は、図17に示されたトンネル構築用プレキャスト柱120をZ3−Z3面で切断した状態を示した断面図である。
【0052】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱120は、図17と図18に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝121が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト柱120の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、その長手方向に沿って鋼材122が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱120の引張抵抗の増大を図っている。
【0053】
溝121の底部には、トンネル構築用プレキャスト柱120を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱120をさらに軽量化することが可能になる。溝121の内部は、空洞のままであってもよいが、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを溝111の内部に収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0054】
溝121の幅L5や深さL6(図18)、あるいは鋼材量(鋼材122の量)は、トンネル構築用プレキャスト柱120の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト柱120に生じる曲げモーメントや剪断力も、図6と図7に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。
【0055】
溝121の幅L5や深さL6、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図(図6)や剪断力図(図7)などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝121の幅L5が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝121の深さL6が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材122を多く埋め込む。
【0056】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120について説明する。図19は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120を示した正面図である。図20は、図19に示されたトンネル構築用プレキャスト柱120をZ4−Z4面で切断した状態を示した断面図である。
【0057】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト柱120は、図19と図20に示すように、長手方向に沿って延びる空洞123が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト柱120の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材122が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト柱120の引張抵抗の増大を図っている。
【0058】
空洞123の前後壁には、トンネル構築用プレキャスト柱120を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト柱120をさらに軽量化することが可能になる。空洞123の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0059】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120における空洞123の幅L7及び奥行きL8(図20)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120における溝121の幅L5及び深さL6(図18)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120における溝121の幅L5や深さL6についての構成は、「溝の幅L5」を「空洞の幅L7」に読み替えて、「溝の深さL6」を「空洞の奥行きL8」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱120においても好適に採用することができる。鋼材122の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト柱120と同様の構成を好適に採用することができる。
【0060】
[トンネル構築用プレキャスト底版]
次に、トンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。トンネル構築用プレキャスト底版130は、図3に示すように、トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版130も、トンネル構築用プレキャスト梁110やトンネル構築用プレキャスト柱120と同様に、溝型のものと空洞型のものとに大別される。
【0061】
[溝型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)]
溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。図21は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130を示した正面図である。図22は、図21に示されたトンネル構築用プレキャスト底版130をX6−X6面で切断した状態を示した断面図である。
【0062】
本実施例のトンネル構築用プレキャスト底版130は、図21と図22に示すように、正面と背面に長手方向に沿って延びる溝131が形成されたものとなっている。トンネル構築用プレキャスト底版130の内部には、トンネル構築用プレキャスト梁110やトンネル構築用プレキャスト柱120と同様に、その長手方向に沿って鋼材132が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版130の引張抵抗の増大を図っている。
【0063】
溝131の幅L9や深さL10(図22)、あるいは鋼材量(鋼材132の量)は、トンネル構築用プレキャスト底版130の長手方向に亘って一定であってもよいが、溝型のトンネル構築用プレキャスト梁110と同様に、場所によって変化させてもよい。トンネル構築用プレキャスト底版130に生じる曲げモーメントや剪断力も、図6と図7に示すように、場所によって異なっているのが通常であるためである。
【0064】
溝131の幅L9や深さL10、あるいは鋼材量をどのように変化させるかは、曲げモーメント図(図6)や剪断力図(図7)などを参考に適宜調整される。具体的には、曲げモーメントが大きくなる箇所で溝131の幅L9が狭くなるように形成し、剪断力が大きくなる箇所で溝131の深さL10が浅くなるように形成し、引張応力が大きくなる箇所に鋼材132を多く埋め込む。
【0065】
[空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)]
続いて、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130について説明する。図23は、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130を示した正面図である。図24は、図23に示されたトンネル構築用プレキャスト底版130をX7−X7面で切断した状態を示した断面図である。
【0066】
本実施態様の空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130は、図23と図24に示すように、長手方向に沿って延びる空洞133が内部に形成されたものとなっている。また、トンネル構築用プレキャスト底版130の内部には、溝型のものと同様に、その長手方向に沿って鋼材132が埋め込まれており、トンネル構築用プレキャスト底版130の引張抵抗の増大を図っている。
【0067】
空洞133の側壁には、トンネル構築用プレキャスト底版130を正面側から背面側に向かって貫通する貫通孔(図示省略)を設けてもよい。これにより、トンネル構築用プレキャスト底版130をさらに軽量化することが可能になる。空洞133の内部には、必要に応じて、鋼材や管材やケーブルなどを収容したり、コンクリートなどを充填したりするとよい。
【0068】
空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130における空洞133の高さL11及び幅L12(図24)は、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130における溝131の幅L9及び深さL10(図22)にそれぞれ対応している。すなわち、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130における溝131の幅L9や深さL10についての構成は、「溝の幅L9」を「空洞の高さL11」に読み替えて、「溝の深さL10」を「空洞の幅L12」に読み替えることによって、空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版130においても好適に採用することができる。鋼材132の量についても、溝型のトンネル構築用プレキャスト底版130と同様の構成を好適に採用することができる。
【0069】
[用途]
本発明のトンネル構築用プレキャスト梁110、トンネル構築用プレキャスト柱120、及びトンネル構築用プレキャスト底版130は、道路トンネルや水路トンネルなど、各種のトンネルを構築するものとして好適なものである。特に、構築するトンネルの寸法が大きな場合に好適なものである。また、開削工法で用いられるものに限定されず、シールド工法など、各種のトンネル工法で用いることができるものである。さらに、構築されるトンネルは、地中トンネルに限定されず、地上トンネルや、水中トンネルなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0070】
【図1】本発明のトンネル構築用プレキャスト梁と、トンネル構築用プレキャスト柱と、トンネル構築用プレキャスト底版とを組み合わせることによって形成されるトンネル構築用プレキャスト枠を示した分解斜視図である。
【図2】図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を連設してトンネルを構築している様子を示した斜視図である。
【図3】図1に示されたトンネル構築用プレキャスト枠を用いて構築されたトンネルを、トンネルの貫通方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。
【図4】溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)を示した正面図である。
【図5】図4に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例1)をX1−X1面で切断した状態を示した断面図である。
【図6】トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる曲げモーメントを示した曲げモーメント図である。
【図7】トンネル構築用プレキャスト枠の各部に生じる剪断力を示した剪断力図である。
【図8】長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が連続的に狭くなるように形成された溝型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)を示した正面図である。
【図9】図8に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例2)をZ1−Z1面で切断した状態を示した断面図である。
【図10】長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて溝の幅が段階的に狭くなるように形成された溝形のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)を示した正面図である。
【図11】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をZ2−Z2面で切断した状態を示した断面図である。
【図12】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX2−X2面で切断した状態を示した断面図である。
【図13】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX3−X3面で切断した状態を示した断面図である。
【図14】図10に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例3)をX4−X4面で切断した状態を示した断面図である。
【図15】空洞型のトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)を示した正面図である。
【図16】図15に示されたトンネル構築用プレキャスト梁(実施例4)をX5−X5面で切断した状態を示した断面図である。
【図17】溝型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)を示した正面図である。
【図18】図17に示されたトンネル構築用プレキャスト柱(実施例5)をZ3−Z3面で切断した状態を示した断面図である。
【図19】空洞型のトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)を示した正面図である。
【図20】図19に示されたトンネル構築用プレキャスト柱(実施例6)をZ4−Z4面で切断した状態を示した断面図である。
【図21】溝型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)を示した正面図である。
【図22】図21に示されたトンネル構築用プレキャスト底版(実施例7)をX6−X6面で切断した状態を示した断面図である。
【図23】空洞型のトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)を示した正面図である。
【図24】図23に示されたトンネル構築用プレキャスト底版(実施例8)をX7−X7面で切断した状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【0071】
100 トンネル構築用プレキャスト枠
110 トンネル構築用プレキャスト梁
111 溝
112 鋼材
113 空洞
120 トンネル構築用プレキャスト柱
121 溝
122 鋼材
123 空洞
130 トンネル構築用プレキャスト底版
131 溝
132 鋼材
133 空洞
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項2】
前記溝の幅が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなる請求項1記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項3】
前記溝の深さが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなる請求項1又は2記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項4】
長手方向に沿って鋼材が埋め込まれてなる請求項1〜3いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項5】
梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなる請求項4記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項6】
梁上部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなる請求項4又は5記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項7】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項8】
トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱。
【請求項9】
トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱。
【請求項10】
トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版。
【請求項11】
トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版。
【請求項12】
請求項1〜11いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、及び/又は、トンネル構築用プレキャスト底版を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法。
【請求項1】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項2】
前記溝の幅が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて狭くなる請求項1記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項3】
前記溝の深さが、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて浅くなる請求項1又は2記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項4】
長手方向に沿って鋼材が埋め込まれてなる請求項1〜3いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項5】
梁下部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向端部から長手方向中間部に近づくにつれて多くなる請求項4記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項6】
梁上部に埋め込まれた鋼材量が、長手方向中間部から長手方向端部に近づくにつれて多くなる請求項4又は5記載のトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項7】
トンネルの天井部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って架設されるトンネル構築用プレキャスト梁であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト梁。
【請求項8】
トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱。
【請求項9】
トンネルの側壁部を構築するために立設されるトンネル構築用プレキャスト柱であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト柱。
【請求項10】
トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、正面及び/又は背面に長手方向に沿って延びる溝が形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版。
【請求項11】
トンネルの底部を構築するためにトンネルの幅方向に沿って敷設されるトンネル構築用プレキャスト底版であって、長手方向に沿って延びる空洞が内部に形成されてなることを特徴とするトンネル構築用プレキャスト底版。
【請求項12】
請求項1〜11いずれか記載のトンネル構築用プレキャスト梁、トンネル構築用プレキャスト柱、及び/又は、トンネル構築用プレキャスト底版を用いてトンネルを構築するトンネルの構築方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2007−56512(P2007−56512A)
【公開日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−241696(P2005−241696)
【出願日】平成17年8月23日(2005.8.23)
【出願人】(000211237)ランデス株式会社 (35)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年8月23日(2005.8.23)
【出願人】(000211237)ランデス株式会社 (35)
【Fターム(参考)】
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