側壁の構築方法、支持構造およびセグメント

【課題】施工が容易で、かつ連結手段の腐食の問題がない耐久性に優れた側壁の構築方法および側壁とセグメントの連結構造を提供する。
【解決手段】まず、地盤を掘削してトンネル１を形成し、トンネル１の内壁にセグメント３ｂを設ける。セグメント３ｂは、内面に凹凸部１３を有している。
次に、トンネル１内に架台１７を設置し、架台１７のクレーン２５を用いて、側壁ユニット化部材１５ａをセグメント３ｂ上に設置する。
次に、側壁ユニット化部材１５ａの周囲に型枠３５ａを設置し、コンクリートを打設して側壁５ａが構築される。この際、架台１７をセントルとして用いる。
側壁５ａとセグメント３ｂは、床版の支点反力に対して、凹凸部１３のせん断耐力と、側壁のコンクリートの支圧で抵抗するので、別途ジベルを取り付ける工程が不要となり、施工が容易となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内の側壁の構築方法、支持構造およびセグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル内に道路を設ける場合には、トンネル内に床版を設ける。
この際、床版を支持する部材として、側壁が必要になる。
【０００３】
側壁は、トンネルの側部に設けられたセグメントにジベル（シアコネクター）を設け、セグメント上に鉄筋を設置した後に、鉄筋の周囲にコンクリートを打設することによって構築される。
【０００４】
即ち、側壁とセグメントとはジベルによって連結され、床版の支点反力に対してジベルのせん断耐力と側壁のコンクリートの支圧で抵抗することにより、床版を支持している（特許文献１）。
【０００５】
なお、側壁として場所打ちコンクリートではなく、プレキャストコンクリートを用いる場合もある。
この場合は、側壁とセグメントはボルトによって連結され、床版の支点反力に対してボルトのせん断耐力と側壁のコンクリートの支圧で抵抗することにより、床版を支持している（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６-１５２７４６号公報
【特許文献２】特開２００４-２８５７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ジベルを用いて側壁とセグメントを連結する場合は、ジベルの設置に手間がかかり、また、トンネル内の漏水によってジベルが腐食するという問題も考えられる。
【０００７】
また、側壁としてプレキャストコンクリートを用いる場合は、施工誤差を考慮して、側壁のボルト挿入孔の直径を、ボルトの直径よりも大きく形成する必要がある。
【０００８】
そのため、ボルトを挿入した後に、ボルトとボルト挿入孔の間の隙間を充填しなければならず、施工の手間がかかり、充填管理が困難であるという問題があった。
また、施工の品質の管理が困難であるという問題があった。
さらに、トンネル内の漏水によってボルトが腐食するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は施工が容易で、かつ連結手段の腐食の問題がない耐久性に優れた側壁の構築方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、床版を支持する側壁をトンネル内に構築する側壁の構築方法であって、前記トンネルの内壁として、内面に凹凸形状を有するセグメントを設置する工程（ａ）と、前記トンネルの側部の前記セグメント上に、鉄筋を設置する工程（ｂ）と、前記鉄筋の周囲にコンクリートを打設する工程（ｃ）と、を有することを特徴とする側壁の構築方法である。
【００１１】
前記工程（ｂ）は、鉄筋の籠体である側壁ユニット化部材を前記セグメント上に設置する工程である。
前記工程（ｂ）は、前記側壁ユニット化部材を、前記トンネル内に設けられた架台を用いて前記セグメント上に設置し、前記工程（ｃ）は、前記側壁ユニット化部材の周囲に型枠を設置する際に、前記架台を支保工として用いてコンクリートを打設する。
【００１２】
第２の発明は、トンネル内で床版を支持する支持構造であって、トンネルの内壁として設けられ、内面に凹凸形状を有するセグメントと、前記トンネルの側部の前記セグメント上に設置された側壁と、を有することを特徴とする支持構造である。
前記側壁は、鉄筋の籠体である側壁ユニット化部材から構成される。
【００１３】
第３の発明は、トンネルの内壁として設けられるセグメントであって、内面に凹凸形状を有し、側壁構築に際して、せん断抵抗力を増加させることを特徴とするセグメントである。
【００１４】
本発明では、側壁の構築方法が、トンネルの内壁に、内面に凹凸形状を有するセグメントを設置する工程を備えており、構築されたセグメントと側壁は、床版の支点反力に対してセグメントの凹凸形状のせん断耐力と側壁のコンクリートの支圧で抵抗する。
従って、ジベルやボルト等の連結手段（せん断伝達手段）が不要であり、従来と比べて施工が容易になる。
【００１５】
また、本発明では、凹凸形状はセグメントの一部であり、腐食の恐れがないため、連結部（せん断伝達手段）の防食処理が不要となり、コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、施工が容易で、かつ連結手段の腐食の問題がない側壁の構築方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
図１、図４、図６および図７は、本実施形態に係る側壁の構築方法による側壁５ａ、５ｂの構築手順を示す断面図である。
【００１８】
また、図２はセグメント３ｂを示す斜視図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の凹凸部１３付近の拡大図である。
さらに、図５は側壁ユニット化部材１５ａを示す斜視図であって、図８は構築された側壁５ａ、５ｂを示す断面図、図９は図８の側壁５ａ付近の拡大断面図である。
【００１９】
まず、図１に示すように、図示しないシールド機等を用いて地盤を掘削し、地盤内にトンネル１を構築する。
この際、トンネル１の構築と同時にトンネル１の内壁にセグメント３ａ、３ｂを設置する。
セグメント３ｂは少なくともトンネル１の側部に設置される。
【００２０】
図２および図３（ａ）に示すように、セグメント３ｂは、本体１１の内面に凹凸形状としての凹凸部１３を有している。ここで、凹凸部１３は、図２（ａ）に示すように、セグメント３ｂの内面に対して複数の凸部１３ａを有し、凸部１３ａ間を凹部１２としてもよく、また、図２（ｂ）に示すように、セグメント３ｂ内面に対して複数の凹部１２を有し、凹部１２間を凸部１３ａとしてもよい。
【００２１】
図３（ｂ）には、凹凸部１３が、台形状の凸部１３ａ、１３ｂを有し、凸部１３ａと凸部１３ｂの間には凹部１２が設けられている状態の拡大図を示す。
【００２２】
凸部１３ａと凸部１３ｂの中心間の距離である凸部幅１４ａは、例えば凸部高さ１６が３〜５ｍｍ程度の場合、４０〜５０ｍｍ程度である。これは既住の実績等により接触面のせん断耐力の向上が期待できる一例である。なお、一例としては以下の文献に記載されている。
「ＰＣ合成床版工法設計施工指針（案）」、土木学会、昭和６２年３月。
また、凸部１３ａ、１３ｂの台形部分の角度αは４５度以上が望ましい。
【００２３】
さらに、凸部高さ１６と、凸部底部幅１４ｂの間の関係は、以下に示す式（１）の条件を満たすのが望ましい。

ｈ／ｌ_ｐｅ＝０．１０〜０．２０ ………式（１）

ｈ：凸部高さ１６
ｌ_ｐｅ：凸部底部幅１４ｂ

これは凸部１３ａ、１３ｂの前面のコンクリートが局所的に圧壊する支圧破壊形式とするためであり、既往の文献等でも、ｈ／ｌ_ｐｅが０．２０以上ではせん断破壊するという報告がある。
【００２４】
また、凸部１３ａの頂部は、平坦部１８を有するのが望ましい。
これは、頂部が平坦でない場合は、セグメント３ｂの搬送中に凸部１３ａが欠けてしまう恐れがあるからである。
また、後述するコンクリートの打設の際に充填性が低下する恐れがあるからである。
【００２５】
一方、セグメント３ａの形状は、公知の形状の物を用いることができ、またセグメント３ｂと同様の形状の物を用いてもよい。
【００２６】
なお、セグメント３ａ、３ｂの材質は特に限定されず、公知のセグメントの材質と同様であり、例えばコンクリートである。なお、コンクリートとして、耐火コンクリートを用いてもよい。
【００２７】
トンネル１の内壁にセグメント３ａ、３ｂが設置されると、次に、セグメント３ｂの凹凸部１３の表面を清掃し、凹凸部１３の表面に付着した異物等を除去する。
これは、後述するコンクリートの打設工程において、コンクリートとセグメント３ｂの密着性を向上させるためである。
【００２８】
次に、図４に示すように、トンネル１内に架台１７を設置する。
そして、架台１７に設けられたクレーン２５を用いて、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂをＣ１方向に移動させ、セグメント３ｂ上に設置する。
【００２９】
なお、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂは、セラミックインサートによってセグメント３ｂに固定される。
【００３０】
架台１７は、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの搬送および設置に用いられる装置であり、また、後述する型枠３５ａ、３５ｂの設置の際にはセントル（型枠の支保工）として用いられる。
【００３１】
図４に示すように、架台１７は脚部１９ａ、１９ｂを有し、脚部１９ａ、１９ｂにはレール２１が設けられている。
脚部１９ａ、１９ｂの下部には移動用の車輪２０ａ、２０ｂが設けられている。
レール２１には、クレーン２５が図４のＢ１、Ｂ２方向に移動可能に設けられている。
【００３２】
また、脚部１９ａと脚部１９ｂとの間には、平板状の台座２３が設けられている。
即ち、側壁ユニット化部材は、図４に示す側壁ユニット化部材１５ｂのように、台座２３に載置されてトンネル１内に搬入される。
【００３３】
そして、図４に示す側壁ユニット化部材１５ａのように、クレーン２５によってＣ２方向に吊り上げられ、Ｂ１、Ｂ２方向およびＣ１方向に移動してセグメント３ｂ上に載置される。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、側壁ユニット化部材１５ａは鉄筋３１を組み合わせた籠体であり、両端には型枠３３ａ、３３ｂが設けられている。
側壁ユニット化部材１５ａは、後述する側壁５ａの鉄筋部分であり、トンネル１内に搬入される前に、あらかじめ鉄筋３１が配筋されている。
なお、図５（ｂ）に示す側壁ユニット化部材１８ａのように、前面にも型枠３４を設けた構造としてもよい。
このような構造とすることにより、後述するセントルが不要となる。
【００３５】
側壁ユニット化部材１５ｂは、後述する側壁５ｂの鉄筋部分であり、側壁ユニット化部材１５ａと同様に、トンネル１内に搬入される前に、あらかじめ鉄筋３１が配筋されている。
【００３６】
なお、側壁ユニット化部材１５ｂの構造は、側壁ユニット化部材１５ａの構造と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
また、側壁ユニット化部材１５ａはトンネル１の軸方向に並ぶように複数個設置され、図示しないボルト等によってトンネル１（セグメント３ｂ）に連結される。側壁ユニット化部材１５ｂも同様である。
【００３８】
このように、鉄筋として、あらかじめ鉄筋が配筋された側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂを用いることにより、トンネル１内での鉄筋の配筋作業を省略することができ、施工性を向上させることができる。
【００３９】
次に、図６に示すように、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの周囲に型枠３５ａ、３５ｂを設置する。
この際、架台１７の脚部１９ａ、１９ｂをセントル（型枠の支保工）として用いて型枠を支持する。
【００４０】
なお、必要に応じて、脚部１９ａ、１９ｂと型枠３５ａ、３５ｂの間にジャッキ４０ａ、４０ｂを挿入して脚部１９ａ、１９ｂと型枠３５ａ、３５ｂを連結する。
【００４１】
このように、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの搬送と取付に用いた架台１７を、セントルとして用いることにより、別途セントルを設置する工程が不要となり、従来と比べて施工性が改善される。
【００４２】
次に、図７に示すように、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの周囲にコンクリートを打設して、側壁５ａ（ブラケット）および側壁５ｂ（ブラケット）を構築する。
【００４３】
以上の工程で、トンネル１の内壁に側壁５ａ、５ｂが構築され、セグメント３ｂと側壁５ａ、５ｂとは凹凸部１３（図３）によって連結される。
【００４４】
図８に示すように、側壁５ａ、５ｂには床版７が設けられ、床版７を側壁５ａ、５ｂが支持する。
このようにして床版７は設置され、トンネル１が道路トンネルとして用いられる。
【００４５】
ここで、先に述べたように、セグメント３ｂには凹凸部１３が設けられており、図９に示すように、セグメント３ｂと側壁５ａとは凹凸部１３によって連結されている。
同様に、セグメント３ｂと側壁５ｂとは凹凸部１３によって連結されている。
【００４６】
即ち、側壁５ａ、５ｂとセグメント３ｂは、床版７の支点反力に対して、セグメント３ｂの凹凸部１３のせん断耐力と、側壁５ａ、５ｂのコンクリートの支圧とで抵抗する。
【００４７】
従って、ジベルやボルトを用いた従来の連結構造と異なり、連結手段（せん断伝達手段）として、ジベルやボルトを取り付ける工程が不要となるため、側壁５ａ、５ｂの施工が容易となる。
【００４８】
また、凹凸部１３はセグメント３ｂの一部であり、例えばコンクリートで形成されるので、トンネル内の漏水により腐食する恐れがない。
【００４９】
このように、本実施の形態によれば、側壁５ａ、５ｂの構築方法が、トンネル１の内壁に、内面に凹凸部１３を有するセグメント３ｂを設置する工程を備えており、構築されたセグメント３ｂと側壁５ａ、５ｂは、床版７の支点反力に対して、セグメント３ｂの凹凸部１３のせん断耐力と、側壁５ａ、５ｂのコンクリートの支圧とで抵抗する。
【００５０】
従って、連結手段（せん断伝達手段）として、ジベルやボルト等を設ける必要がなく、従来と比べて施工が容易になり、また、施工の品質管理も容易となる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、凹凸部１３はセグメント３ｂの一部であり、例えばコンクリートであるため、腐食の恐れがない。
【００５２】
従って、従来と比べてセグメント３ｂと側壁５ａ、５ｂの連結部分の品質が向上し、耐久性も向上させることができる。
さらに連結部分の防食処理が不要となるため、コストを低減することができる。
【００５３】
さらに、本実施の形態によれば、側壁５ａ、５ｂの鉄筋として、トンネル１内に搬入される前にあらかじめ鉄筋が配筋された側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂを用いている。
【００５４】
従って、トンネル１内での鉄筋の配筋作業を省略することができ、施工性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの搬送と、セグメント３ｂへの取付に用いた架台１７を、コンクリートを打設する際のセントルとして用いている。
【００５６】
従って、別途セントルを設置する工程が不要となり、従来と比べて施工性が改善される。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
例えば、本実施形態では側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂが型枠３３ａ、３３ｂを有しているが、型枠３３ａ、３３ｂを有さない構造としてもよい。
【００５９】
この場合は、型枠３３ａ、３３ｂは、側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂとは別の部材として、型枠３５ａ、３５ｂを設置する際に合わせて側壁ユニット化部材１５ａ、１５ｂの周囲に設置される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】側壁の構築手順を示す断面図
【図２】セグメント３ｂを示す斜視図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図および凹凸部１３付近の拡大図
【図４】側壁の構築手順を示す断面図
【図５】側壁の構築手順を示す断面図
【図６】側壁の構築手順を示す断面図
【図７】側壁の構築手順を示す断面図
【図８】構築された側壁を示す断面図
【図９】図７の側壁５ａ付近の拡大断面図
【符号の説明】
【００６１】
１…………トンネル
３ａ………セグメント
３ｂ………セグメント
５ａ………側壁（ブラケット）
７…………床版
１１………本体
１２………凹部
１３………凹凸部
１３ａ……凸部
１４ａ……凸部幅
１４ｂ……凸部底部幅
１５ａ……側壁ユニット化部材
１７………架台
１９ａ……脚部（セントル）
２１………レール
２３………台座
２５………クレーン
３１………鉄筋
３３ａ……型枠
３５ａ……型枠

【特許請求の範囲】
【請求項１】
床版を支持する側壁をトンネル内に構築する側壁の構築方法であって、
前記トンネルの内壁として、内面に凹凸形状を有するセグメントを設置する工程（ａ）と、
前記トンネルの側部の前記セグメント上に、鉄筋を設置する工程（ｂ）と、
前記鉄筋の周囲にコンクリートを打設する工程（ｃ）と、
を有することを特徴とする側壁の構築方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、鉄筋の籠体である側壁ユニット化部材を前記セグメント上に設置する工程であることを特徴とする請求項１記載の側壁の構築方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）は、前記側壁ユニット化部材を、前記トンネル内に設けられた架台を用いて前記セグメント上に設置し、
前記工程（ｃ）は、前記側壁ユニット化部材の周囲に型枠を設置する際に、前記架台を支保工として用いてコンクリートを打設することを特徴とする請求項２記載の側壁の構築方法。
【請求項４】
トンネル内で床版を支持する支持構造であって、
トンネルの内壁として設けられ、内面に凹凸形状を有するセグメントと、
前記トンネルの側部の前記セグメント上に設置された側壁と、
を有することを特徴とする支持構造。
【請求項５】
前記側壁は、鉄筋の籠体である側壁ユニット化部材から構成されることを特徴とする請求項４記載の支持構造。
【請求項６】
トンネルの内壁として設けられるセグメントであって、内面に凹凸形状を有し、側壁構築に際して、せん断抵抗力を増加させることを特徴とするセグメント。

【図１】