説明

地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造

【課題】 セグメントを覆工材とするシールド孔とシールド孔のセグメントに接して構築される土留め止水壁との当接部にせん断力伝達部材をシールド孔の内側からセグメントを貫通し、土留め止水壁内にスムーズにかつ安全に突設することのできる地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造を提供する。
【解決手段】主桁3a、継手板3bおよび縦リブ3cを備えたセグメント3を覆工材とするシールド孔1とシールド孔1のセグメント3に接して構築される土留め止水壁2との当接部にせん断力伝達部材5をシールド孔1の内側からセグメント3を貫通し、土留め止水壁2内に突設する。せん断力伝達部材5はねじ付きボルトから形成し、かつセグメント3の主桁3a、継手板3bまたは縦リブ3cに溶接されたねじ付きスリーブ6に螺合して取り付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造に関し、主としてトンネルの覆工材として地中に設置されるセグメントと当該セグメントに接して構築される土留め止水壁との当接部に適用される。
【背景技術】
【0002】
トンネルを並行に掘進した後、その対向する内側を拡幅して地下構造物を構築する際に、トンネル間に凍結工法によって土留め止水壁を構築し、その内側を掘削して任意断面形状の地下空間を構築する地下構造物の構築方法が知られている。
【0003】
例えば、図11(a)に図示するようにシールド工法によってシールド孔20,20を並行に掘進し、当該シールド孔20,20間に凍土からなる土留め止水壁21をアーチ状に構築した後、その内側を掘削してシールド孔20と連続する拡幅部22を構築する地下構造物の構築工法が知られている(特許文献1参照)。
【0004】
この種の工法においては、施工中、上記した土留め止水壁21の外側から大きな土圧と水圧が作用し、この土圧と水圧はシールド孔20の覆工材(セグメント)と土留め止水壁21との当接部イに大きな軸力とせん断力となって作用する。
【0005】
当接部イの設計は、当接部イに作用する主としてせん断力に対して土留め止水壁21のセグメントに対する凍着(せん断)力が抵抗するものとして行われているが、この凍着(せん断)力はせん断抵抗力として充分とはいえず、また理論的に不明確なものであった。
【0006】
しかも、セグメントにはグリースや裏込め材などが付着している場合が多く、また空隙内の水が凍結した氷そのものが存在する等の影響により凍着力はさらに小さくなるおそれがあった。
【0007】
このため、当出願人は、例えば図11(b)に図示するように、セグメント23と土留め止水壁21との当接部イに鋼棒などからなるせん断力伝達部材24を突設する方法を開発したが、当該せん断力伝達部材24は、セグメント23の内側からセグメント23を貫通し、土留め止水壁21の端部21aに圧入することにより突設していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平4−281990号公報
【特許文献2】特開2004−156379号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、当接部イには常時大きな土圧と水圧が作用しているため、せん断力伝達部材24を土留め止水壁21側にスムーズに圧入できないという課題があった。また、大きな土圧と水圧を押しのけてせん断力抵抗部材24を圧入するために特別な圧入装置を必要とした。
【0010】
さらに、圧入装置の不具合や作業ミスにより押し戻されることがあり、押し戻された場合、高圧の地下水が土砂を伴なってトンネル内に流入し、大惨事を招くおそれがあり、施工の安全性に問題があった。
【0011】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、地中構造部材と土留め止水壁との当接部にせん断力伝達部材を地中構造部材側から土留め止水壁側にスムーズにかつ安全に圧入して突設できるようにした地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造は、主桁、継手板および縦リブを備えたセグメントを覆工材とするシールド孔と当該シールド孔のセグメントに接して構築された土留止め水壁との当接部にせん断力伝達部材を前記シールド孔の内側から前記セグメントを貫通し前記土留め止水壁内に突設することにより構成される地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、前記せん断力伝達部材はねじ付きボルトから形成され、かつ前記セグメントの主桁、継手板または縦リブに固定された取付金物のねじ孔に螺合して取り付けられていることを特徴とするものである。
【0013】
本願発明は、セグメントを覆工材とするシールド孔と当該シールド孔のセグメントに接して構築される土留止め水壁との当接部に、せん断力伝達部材を前記シールド孔の内側から前記セグメントを貫通し前記土留め止水壁内に突設する際、せん断力伝達部材をねじ付きボルトから形成し、かつ前記セグメントの主桁、継手板または縦リブに溶接された取付金物のねじ孔に螺合して取り付けることにより、せん断力伝達部材をセグメントの内側から土留め止水壁内に土圧や水圧に押し戻されることなくスムーズにかつ安全に突設できるようにしたものである。また、レンチ等を用いてせん断力伝達部材を回しながら圧入することで作業性を容易にしたものである。
【0014】
せん断力伝達部材には、例えばねじ付きボルト、具体的には六角頭付きボルトや六角穴付きボルト等を利用することができ、その径、長さ、数量、ピッチ等は設計条件に応じて任意に設定することができる。また、ねじ付きボルトとして六角頭付きボルトや六角穴付きボルト等、在来のものを用いることができるのできわめて経済的であり、またレンチ等を用いて簡単に圧入することができる。
【0015】
さらに、せん断力伝達部材の先端部を円錐形状または角錐形状に形成することによりせん断力伝達部材を固い土留め止水壁内にもスムーズに圧入して突設することができる。また、セグメントには鋼製セグメント、RCセグメント、あるいはPCセグメント等を用いることができる。
【0016】
請求項2記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造は、請求項1記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、取付金物は、内周にねじ孔を有するねじ付きスリーブまたは長ナットから形成されていることを特徴とするものである。
【0017】
請求項3記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造は、請求項1または2記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、セグメントの内側にせん断力伝達部材を固定するための固定金物が取り付けられていることを特徴とするものである。
【0018】
本発明は、せん断力伝達部材を土留め止水壁の端部に圧入する際、固定金物を土圧や水圧に対する反力受けとして利用することにより、せん断力伝達部材を土留め止水壁の端部に土圧や水圧によって押し戻されることなくスムーズにかつ安全に圧入することができ、また圧入後のせん断力伝達部材を固定金物によって押し戻されないように強固に固定できるようにしたものである。
【0019】
なお、この場合の固定金物の形状や構造などは特に限定されるものではなく、せん断力伝達部材が土圧や水圧によって押し戻されない強度、構造を有するものであればよい。
【0020】
請求項4記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造は、請求項1〜3のいずれかひとつに記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、取付金物は先端側にねじ孔、後端側にねじ孔と連通する貫通孔を有し、前記貫通孔の平坦部分に一個または複数の止水材がリング状に取り付けられていることを特徴とするものである。この場合の止水材は、せん断力伝達部材とねじ付きスリーブ間の止水を確実なものとすることが可能であれば種類は限定されないが、水膨張性の止水材が好ましい。
【0021】
請求項5記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造は、請求項4記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、止水材は、せん断力伝達部材の軸方向に複数取り付けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0022】
本発明は、地中構造部材と土留め止水壁との当接部に、せん断力伝達部材を当該せん断力伝達部材に形成された雄ねじ部を前記地中構造部材に取り付けられた取付金物のねじ孔に螺合して前記地中構造部材の内側から前記土留め止水壁内に突設されているので、せん断力伝達部材をセグメントの内側から土留め止水壁内に土圧や水圧に押し戻されることなくスムーズにかつ安全に突設することができる等の効果を有する。
【0023】
また、せん断力伝達部材をレンチ等を用いて回しながら圧入することができるので作業性もよく、さらに、せん断力伝達部材には、例えばねじ付きボルト等の在来の部品を利用することができるので経済的である等の効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】シールド孔と土留め止水壁とからなる地下構造物を示し、(a)は全体を示す断面図、(b)はセグメントの平面図である。
【図2】図1における土留め止水壁とセグメントとの当接部イの拡大断面図である。
【図3】ジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図4】ジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図5】ジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図6】ジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図7】(a),(b)はジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図8】(a),(b)はジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図9】ジベルの取付け部の構造を示す断面図である。
【図10】(a),(b)は止水材の取付け部の構造を示す図9における拡大断面図である。
【図11】(a)は、シールド孔と土留め止水壁とからなる地下構造物の全体を示す断面図、(b)は従来の土留め止水壁とセグメントとの当接部の構造を示す(a)におけるイ部拡大断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
図1〜図3は、本発明に係る地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造の一実施形態として、鋼製セグメントと土留め止水壁との当接部の構造を示したものである。
【0026】
図において、2本のシールド孔1,1が並行に掘進され、当該シールド孔1,1間の上側及び下側に土留め止水壁2がアーチ状に構築されている。シールド孔1,1の地山は鋼製セグメント3によって覆工されている。
【0027】
また、土留め止水壁2はシールド孔1,1間の地盤中に凍結管4をアーチ状に敷設し、当該凍結管4内に冷媒を循環させて管周囲の地盤を凍結させることにより所定の厚さに構築されている。当該土留め止水壁2の両端部2a,2aは鋼製セグメント3の外周面に当接している。
【0028】
土留め止水壁2の端部2aと鋼製セグメント3との当接部イに、複数のせん断力伝達部材(以下「ジベル」という)5が鋼製セグメント3側から土留め止水壁2側に突設されている。
【0029】
鋼製セグメント3は主桁3a、継手板3b、縦リブ3cおよびスキンプレート3dからなるセグメント本体の内側にモルタルまたはコンクリートからなる中詰コンクリート3e(以下「コンクリート層3e」という)を所定の厚さに充填することにより構成されている。
【0030】
コンクリート層3e内にジベル5を取り付けるためのジベル取付金物6(以下「取付金物6」という)が複数埋設されている。
【0031】
取付金物6には内周にねじ孔を有するねじ付きスリーブが用いられ、当該取付金物6は、主桁3a、継手板3bおよび縦リブ3cにそれぞれ添わせ、当該主桁3a、継手板3bおよび縦リブ3cの長手方向に所定間隔をおいて埋設されている。また、各取付金物6は主桁3a、継手板3bまたは縦リブ3cとスキンプレート3dに溶接することによりセグメント本体に固定されている。
【0032】
ジベル5にはねじ付きボルトが用いられ、当該ジベル5は取付金物6のねじ孔にセグメント3の内側から外側に螺合することにより取り付けられている。当該ジベル5の雄ねじ部5aは取付金物6のねじ孔およびセグメント本体のスキンプレート3dを貫通し、先端部5bが土留め止水壁2の端部2a内に所定長さ突出している。
【0033】
ジベル5の雄ねじ部5aに止水ナット7が螺合されている。また、取付金物6の外側のコンクリート層3e内に補強座金8が同心円状に埋設され、さらに取付金物6の端部および補強座金8の上にゴムなどからなる止水材9aが取り付けられている。
【0034】
そして、これらの上から止水材9を強く圧縮するように止水ナット7が締め付けられている。また、ジベル5の雄ねじ部5aと止水ナット7の雌ねじ部との間に止水材9bが充填され、さらにジベル5のボルト頭部5cと止水ナット7との間に止水材9cが介在されている。
【0035】
このような構成において、土留め止水壁2の両端部2a,2aと鋼製セグメント3(スキンプレート3d)との当接部イにおけるせん断力に対し、ジベル5に対する凍土の支圧抵抗力によって抵抗する。
【0036】
また、当該当接部イにおける剥離力に対しては、ジベル5の土留め止水壁(凍土)2に対する引き抜け抵抗力(定着力)よって抵抗する。
【0037】
この場合、ジベル5の長さ、径、ピッチ、本数などを適宜設定することにより、必要な凍着(せん断)力と凍着剥離抵抗力を得ることができる。
【0038】
図4は、本発明の他の実施形態を示し、図3においてセグメント本体の内側にジベル5を固定するためのジベル固定金具10(以下「固定金物10」という)が取り付けられている。
【0039】
固定金物10は、セグメント本体のスキンプレート3d側に開口するコの字型またはハット型の形状に形成され、ウェブ部10aにジベル5の雄ねじ部5aが貫通する貫通孔10bが形成され、当該管通孔10bは取付金物6のねじ孔と対応している。
【0040】
このように形成された固定金物10は、取付金物6と共にセグメント本体の主桁3a、継手板3bまたは縦リブ3cに添わせ、当該主桁3a、継手板3bおよび縦リブ3cの長手方向に所定間隔をおいて複数設置されている。そして、それぞれ主桁3a、継手板3bまたは縦リブ3cとスキンプレート3dに溶接することにより取り付けられている。
【0041】
ジベル5は固定金物10のウェブ部10aの貫通孔10bを貫通し、取付金物6のねじ孔に螺合され、かつセグメント本体のスキンプレート3dを貫通している。そして、ジベル5の先端部5bはスキンプレート3dの外側に突出し、土留め止水壁2の端部2a内に所定長さ突出している。
【0042】
ジベル5の雄ねじ部5aに緩み防止ナット11が螺合されている。緩み防止ナット11は固定金物10のウェブ10aの内側を強く押し付けるように締め付けられている。
【0043】
このように構成されていることで、ジベル5を土留め止水壁2の端部2a内に圧入する際は、固定金物6を当接部イに作用する土圧や水圧に対する反力受けとしてジベル5を土留め止水壁3側に容易に圧入することができる。また、圧入後はジベル5を土圧や水圧によって押し戻されないように強固に固定することができる。
【0044】
図5〜図9も本発明の他の実施の形態を示し、図5は、特に構造を簡単化したものであり、図3の例において止水ナット7がなく、止水材9aはジベル5のボルト頭部5cによって強く圧縮されることで、ジベル5の雄ねじ部5aと取付金物6間の止水性が図られている。その他の構成は図3で説明した実施形態とほぼ同じである。
【0045】
図6は、特にジベル5と取付金物6間の止水性を高めたものであり、図5の例で説明した実施形態において、取付金物6の端部(セグメント3の内側)に取付金物6の外径より大きい内径の収納凹部12が形成され、当該収納凹部12内にゴム等からなる止水材9aが取り付けられ、かつ土留め止水壁2側に圧入された後のジベル5のボルト頭部5cが収納されている。この場合は、ジベル5のボルト頭部5cは六角穴付きとするのが望ましい。
【0046】
図7(a),(b)は、特にジベル5と取付金物6間の止水性を高めたものであり、図5の例で説明した実施形態において、取付金物6の先端側(セグメント3の外側)に取付金物6の外径より大きい内径の充填凹部13が形成され、当該充填凹部13内に止水剤9dが充填されている。こうしてジベル5と取付金物6間の止水性が高められている。
【0047】
なお、図7(a)はセグメント3を組み立てた後、充填凹部13内に粘性の止水材9dを充填するタイプであり、止水材9dは取付金物6近くのコンクリート層3e内に埋設されたチューブ14を介してセグメント3の内側から注入するようになっており、止水材9dの充填はジベル5を土留め止水壁3側に圧入する前、圧入した後のいずれでもよい。
【0048】
図7(b)は、セグメント3を組み立てる前に凹部13内に止水材9dをあらかじめ充填し、セグメント3を組み立て後にジベル5を土留め止水壁3側に充填材9dを突き破るように圧入するタイプであり、いずれのタイプも充填凹部13内で雄ねじ部5aの周囲が止水材9dによってシールされることで、ジベル5と取付金物6間の止水性が高められる。
【0049】
図8(a),(b)は、特に簡単な方法でジベル5と取付金物6間の止水性を高められるようにしたものであり、図8(a)は図5で説明した実施形態において、ジベル5の雄ねじ部5aと取付金物6のねじ孔間に止水剤9eが充填されている。
【0050】
また、図8(b)は図5で説明した実施形態において、取付金物6の先端側部において、ジベル5の雄ねじ部5aの周囲に止水剤9eが充填されていることにより、ジベル5と取付金物6間の止水性が高められている。
【0051】
なお、止水材9eは取付金物6近くのコンクリート層3e内に埋設されたチューブ14を介してセグメント3の内側から注入するようになっており、止水材9eの充填は、ジベル5を土留め止水壁3側に圧入した後に行なう。
【0052】
図9(a),(b)は、止水構造をさらに簡単化したものであり、取付金物6として先端側の一定範囲にのみねじ孔が形成され、これより後端側部は貫通孔になっているスリーブが用いられ、貫通孔の平滑部分に止水材15がリング状に取り付けられている。また、ジベル5には先端側の一定範囲にのみ雄ねじ部5aが形成された半ねじボルトが用いられている。
【0053】
そして、ジベル5と取付金物6間の止水性は止水部材15によって図られている。なお、図10(a),(b)に図示するように、止水材15はジベル5の軸方向に一個または所定間隔をおいて複数取り付けられていてもよい。また、止水材15はジベル5側の軸部に取り付けられてもよい。
【0054】
次に、図4の実施形態に基づいて施工手順を簡単に説明すると、最初に、シールド孔1,1を並行に掘進する。次に、一方のシールド孔1側から他方のシールド孔1側に凍結管4をアーチ状に挿通する。
【0055】
そして、凍結管4に冷媒を循環させて凍結管4周囲の地盤を一定範囲に渡って凍結させる。こうして、シールド孔1,1間にアーチ状に連続する土留め止水壁2を構築することができる。
【0056】
この場合、土留め止水壁2の両端部2a,2aはシールド孔1,1の覆工材として設置された鋼製セグメント3のスキンプレート3dの表面に当接させる。
【0057】
また、鋼製セグメント3の内側から土留め止水壁2側にジベル5を取付金物6にねじ込んで圧入する。そして、ジベル5の先端部5bを鋼製セグメント3のスキンプレート3dの外側に貫通させて土留め止水壁2の端部2a内に圧入する。そして、ジベル5を土圧や水圧によって押し戻されないにように鋼製セグメント3に溶接等よって固定する。
【0058】
さらに、ジベル5は、シールド孔1,1を掘進する段階でセグメント3にあらかじめ取り付けておき(但し、ジベル5の先端がスキンプレート3dの表面から未突出の状態に取り付けておく)、シールド孔1,1の掘進後に凍土(土留め止水壁2)を構築する。要するに、地盤を凍結する前にジベル5を地盤中に押し出す。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明は、地中構造部材と土留め止水壁との当接部にせん断力伝達部材を地中構造部材側から土留め止水壁側にスムーズにかつ安全に圧入して突設することができる。
【符号の説明】
【0060】
1 シールド孔
2 土留め止水壁
3 セグメント(地中構造部材)
4 凍結管
5 ジベル(せん断力伝達部材)
6 取付金物(ジベル取付金物)
7 止水ナット
8 補強座金
9a 止水材
9b 止水材
9c 止水材
9d 止水材
10 固定金物(ジベル固定金物)
11 緩み防止ナット
12 収納凹部
13 充填凹部
14 チューブ
15 止水部材
20 シールド孔
21 土留め止水壁
22 拡幅部
23 セグメント

【特許請求の範囲】
【請求項1】
主桁、継手板および縦リブを備えたセグメントを覆工材とするシールド孔と当該シールド孔のセグメントに接して構築される土留め止水壁との当接部にせん断力伝達部材を前記シールド孔の内側から前記セグメントを貫通し、前記土留め止水壁内に突設することにより構成される地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、前記せん断力伝達部材はねじ付きボルトから形成され、かつ前記セグメントの主桁、継手板または縦リブに固定された取付金物のねじ孔に螺合して取り付けられていることを特徴とする地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造。
【請求項2】
請求項1記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、取付金物はねじ付きスリーブまたは長ナットから形成されていることを特徴とする地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造。
【請求項3】
請求項1または2記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、セグメントの内側にせん断力伝達部材を固定するための固定金物が取り付けられていることを特徴とする地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかひとつに記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、取付金物は先端側にねじ孔、後端側にねじ孔と連通する貫通孔を有し、前記貫通孔の平坦部分に一個または複数の止水材がリング状に取り付けられていることを特徴とする地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造。
【請求項5】
請求項4記載の地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造において、止水材は、せん断力伝達部材の軸方向に複数取り付けられていることを特徴とする地中構造部材と土留め止水壁との当接部構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2012−57466(P2012−57466A)
【公開日】平成24年3月22日(2012.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−281251(P2011−281251)
【出願日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【分割の表示】特願2008−102384(P2008−102384)の分割
【原出願日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【Fターム(参考)】