推進管のトンネル曲線部における接合構造およびトンネル施工方法
【課題】 トンネルの構築にあたり、トンネル曲線部における推進管列の設置を推進工法によって容易に、かつ確実に行うことができると共に、トンネル曲線部における推進管どうしの接合面間の止水を適切に行う。
【解決手段】 推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋは、一端側の接合面ｓ１に嵌合凸部ｓ１ａを設け他端側の接合面ｓ１に嵌合凹部ｓ１ｂを設けた一対の矩形断面の推進管Ｓ，Ｓどうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを他方の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合され、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部の半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型矩形セグメント３，４に、嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂに対向して設けたフランジ板（フランジ）６ａ，６ｂの相互間に位置させて、弾性変形可能な合成樹脂からなる推力伝達材１２が装着された構成とされている。
【解決手段】 推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋは、一端側の接合面ｓ１に嵌合凸部ｓ１ａを設け他端側の接合面ｓ１に嵌合凹部ｓ１ｂを設けた一対の矩形断面の推進管Ｓ，Ｓどうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを他方の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合され、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部の半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型矩形セグメント３，４に、嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂに対向して設けたフランジ板（フランジ）６ａ，６ｂの相互間に位置させて、弾性変形可能な合成樹脂からなる推力伝達材１２が装着された構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路や鉄道等の下を横断するトンネルを構築するのに使用する推進管のトンネル曲線部における接合構造およびトンネル施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の大断面トンネルの構築方法として、推進工法により複数の矩形小断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の構成部材（矩形セグメント）を撤去して大断面のトンネル覆工体を完成させる方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記大断面トンネルの構築方法においては、シールド用外郭やシールドジャッキを備えていない掘進機の後方に掘進管を取り付け、最後尾の推進管をその後方から推進ジャッキによって押し進めることによって、前記掘進機を地山内に掘進させるものであるから、トンネルの直線部では、各推進管の端部どうしをそれらの接合面の全周で当接させて推進ジャッキの推力を掘進機に伝達させることによって、該掘進機を直進させて各推進管を直線状に設置することができる。ところが、トンネルの曲線部では、掘進機がトンネル曲線部に従って方向付けされた方向に対して、後続の各推進管の推進方向が一致しなくなるので、各推進管の端部どうしは、トンネル曲線部の半径方向における内側の接合面と外側の接合面が均等に当接しないか、隙間が生じて掘進機に推進ジャッキの推力が適切に伝達されず、このため、トンネル曲線部での掘進を適切に行うことができず、推進管列のトンネル曲線部における設置が困難である。
また、各推進管の端部どうしは、それらの接合面間に通常止水用のシール材が装着されるが、前記のように接合面が均等に当接しなかったり、隙間が生じた場合には、シール材が有効に機能せず、止水が適切に行えないか、全くできなくなるおそれがある。
なお、シールド掘進機を用いてトンネル曲線部の掘進を行うこともできるが、その場合には、トンネル直線部とトンネル曲線部とに区分して複数の工法を行わねばならず、施工が複雑になる問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トンネルの構築にあたり、トンネル曲線部における推進管列の設置を推進工法によって容易に、かつ確実に行うことができると共に、トンネル曲線部における推進管どうしの接合面間の止水を適切に行うことができる推進管のトンネル曲線部における接合構造およびトンネル施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造は、一端側の接合面に嵌合凸部を設け他端側の接合面に嵌合凹部を設けた一対の矩形断面の推進管どうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管の嵌合凸部を他方の推進管の嵌合凹部に嵌合させて接合される推進管のトンネル曲線部における接合構造であって、
前記推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺には、前記嵌合凸部と嵌合凹部に対向して設けたフランジの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材が装着されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造は、請求項１に記載の接合構造において、前記嵌合凸部の外周面と嵌合凹部の内周面との間に、シール材が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に係るトンネル施工方法は、推進工法により複数の矩形断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の矩形セグメンを撤去して大断面トンネルの覆工体を施工するに際して、トンネル曲線部における推進管列の設置を、請求項１または２に記載した推進管のトンネル曲線部における接合構造を用いて行うことを特徴としている。
【０００８】
請求項４に係るトンネル施工方法は、一端側の接合面に嵌合凸部を他端側の接合面に嵌合凹部を設けた複数の矩形断面の推進管を、隣接する推進管どうしの嵌合凸部と嵌合凹部を嵌合させて、推進工法によりトンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工するトンネル施工方法において、
トンネルの軸方向に隣接する推進管の、トンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺における前記嵌合凸部と嵌合凹部の対向面間に、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材を装着して、推進管を推進させることを特徴とするトンネル施工方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造および請求項３に係るトンネル施工方法によれば、トンネル曲線部において、各推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺の推力伝達材が、それぞれ掘進機による方向付けに応じて適宜に弾性的に圧縮変形することにより、推進ジャッキからの推進力が前記推力伝達材を介して各推進管の断面領域の全体に略等分布荷重として作用されて掘進機に伝達されるので、先行する推進管の進行方向に対して後続する推進管を精度良く追従させることができる。これにより、トンネル曲線部における推進管列の推進工法による設置を容易に、かつ確実に行うことができる。
【００１０】
また、請求項２に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間に隙間が生じても、嵌合凸部と嵌合凹部との間に設けられたシール材によって、地山側から推進管内への水漏れを確実に防止することができ、大断面トンネルの止水性を良好に確保することができる。
また、請求項４に係るトンネル施工方法によれば、トンネルにトンネル直線部とトンネル曲線部が複数どのような配置で混在していても、そのトンネルの軸方向に推進管を的確に、かつ円滑に追従させて地山内に推進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る推進管の曲線部における接合構造について添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明の一実施の形態に係る推進管の曲線部における接合構造に適用される推進管Ｓについて図１〜図６にもとづいて説明する。この推進管Ｓは、第１、第２の横型矩形セグメント（矩形セグメント）１，２を上下方向に平行に間隔をあけて配置すると共に、該第１、第２の横型矩形セグメント１，２の両端部に位置して左右方向に平行に間隔をあけて第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を配置し、これら横型セグメント１，２と縦型セグメント３，４の端部どうしをボルト・ナットＢによって連結して、正面視（図１）またはトンネルの横断面視で縦方向が横方向より僅かに大きい矩形とされ、軸方向（トンネルの軸方向に同じ、図１で紙面に垂直な方向、図２で左右方向）の長さ（各矩形セグメント１〜４の幅に同じ）が前記縦、横方向の寸法に比べてかなり小さく設定されて矩形枠状体（函体）に形成されている。
【００１２】
前記推進管Ｓの縦、横の寸法は、大断面トンネルの断面内において縦、横方向に割付けされる推進管Ｓの個数に応じて設定される。
そして、前記推進管Ｓの軸方向の一端側（図２で左端側、図３で下端側）の接合面ｓ１には、推進管Ｓの外周より小口径であり正面視で矩形枠状の嵌合凸部ｓ１ａが設けられ、他端側（図２で右端側、図３で上端側）の接合面ｓ１には、推進管Ｓの外周より小口径であり正面視で矩形輪郭を有する嵌合凹部ｓ１ｂが設けられている。前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとは、隣接して接合される推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂと嵌合凸部ｓ１ａにそれぞれ嵌合し得る寸法関係に設定されている。
【００１３】
前記各横型矩形セグメント１，２と各縦型矩形セグメント３，４は、それぞれ、矩形平板状のスキンプレート１ａ，２ａ，３ａ，４ａに、それらの長手方向（図１で左右、上下方向、図４で左右方向、図５で上下方向）に向けた複数の主桁板１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂを、スキンプレート１ａ〜４ａの短手方向（図２、図５で左右方向、図３、図４で上下方向）に間隔をあけて平行に配置して接合すると共に、前記短手方向に向けた複数のリブ１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃを長手方向に間隔をあけて前記スキンプレート１ａ〜４ａと主桁板１ｂ〜４ｂに接合して構成されている。図４と図５には、第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３の前記スキンプレート１ａ，３ａに対する主桁板１ｂ，３ｂとリブ１ｃ，３ｃの具体的な配置の状態が示されている。第２の横型矩形セグメント２と第２の縦型矩形セグメント４の主桁板２ｂ，４ｂの配置の状態は、詳細に図示してないが、第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント３のものと略同様である。
なお、横型、縦型矩形セグメント１〜４の長手方向の両端部には、それらの隣接するものどうしを前記ボルト・ナットＢで連結する継手板１ｄ〜４ｄが設けられていると共に、トンネルの断面方向に隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしを連結する継手板１ｅ〜４ｅ（図１に示す推進管の場合は第２の縦型矩形セグメント４の継手板４ｅは不要のため省かれている）が設けられている。
【００１４】
また、前記各横型矩形セグメント１，２、各縦型矩形セグメント３，４の一端側（図２、図５で左端側、図３、図４で下端側）には、前記推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを構成するために、それぞれ推進管Ｓの接合面１ｓを形成する外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂに外側へ突き出して突出部材５ａが固着され、該突出部材５ａの先端に主桁板１ａに平行なフランジ板（フランジ）６ａが固着されている。また、前記各横型矩形セグメント１，２、各縦型矩形セグメント３，４の他端側には、前記推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂを構成するために、それぞれ推進管Ｓの接合面１ｓを形成する外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂに内側向けた受け部材５ｂが固着され、該受け部材５ｂの先端に主桁板１ｂ〜４ｂに平行なフランジ板（フランジ）６ｂが固着されている。各フランジ板６ａ，６ｂには、軸方向に隣接して接合される推進管Ｓ，Ｓを相互に連結する際に連結ボルトを挿通する複数のボルト孔７が、フランジ板６ａ，６ｂにその長手方向（各矩形セグメント１〜４の長手方向）に所定間隔をあけて設けられている。また、前記嵌合凹部ｓ１ｂの内周面、具体的には前記外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂの内側面１ｄ〜４ｄには、シール材８が接着されている（図６参照）。
【００１５】
そして、前記第２の横型セグメント２のスキンプレート２ｂには、図１で左右の両端側の位置に推進管Ｓの軸方向（トンネルの軸方向）に沿ってスリット９，９が形成され、該スリット９，９に対応するスキンプレート２ｂの内面側にスリット９に連通する凹溝１０ａを有する雌型ガイド部材１０，１０が固着して設けられている。また、前記第２の縦型矩形セグメント４のスキンプレート４ａには、その上下の両端側の位置に、外側に突き出し推進管Ｓの軸方向に沿って延長された雄型ガイド部材１１が固着されている。前記雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａには、他の推進管Ｓの雄型ガイド部材１１が嵌合され、また、前記雄型ガイド部材１１は、他の推進管Ｓに設けた雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａに嵌合されるようになっている。前記雌型ガイド部材１０と雄型ガイド部材１１は、大断面トンネルの断面領域における推進管Ｓの割り付け位置によって、断面方向に隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの雌型ガイド部材１０と雄型ガイド部材１１が互いに嵌合し得るように、推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１，２、３，４のいずれかに所要のものが選択されて設けられる。
【００１６】
前記構成の推進管Ｓがトンネル曲線部において隣接するものどうしで接合される構造は、図６に示すようにようになっている。すなわち、例えば、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒ（図９参照）の半径方向（曲率半径方向）における内側（曲率中心に近い側）Ｒ１と外側（曲率中心から遠い側）Ｒ２となる第１、第２の縦型セグメント３，４のフランジ板６ｂ，６ｂに沿って、ボルト孔７を設けた矩形板状の推力伝達材１２，１２を予め接着しておいて、一対の推進管Ｓ，Ｓの接合面ｓ１，ｓ１を対面させて、一方（図６で左方）の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａが他方（図６で右方）の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合され、前記嵌合凹部ｓ１ｂの内周部に接着されたシール材が８が嵌合凸部ｓ１ａの外周に水密に嵌合された状態となる。
前記推力伝達材１２は、低発泡性のポリスチレン、ポリウレタン等の合成樹脂からなり、トンネルの軸方向に推進される推進管Ｓの全断面域に推進力が均等に作用するときのように、推力伝達材１２に作用する圧縮力が比較的小さい領域では、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能な状態で前記推進力を伝達するが、それを超えた圧縮力の領域では、圧縮力に対する圧縮量の変化の割合が大きくなって塑性変形をし、その塑性領域が広い特性を有するものである。
【００１７】
次に、前記推進管Ｓを使用して大断面トンネルの施工方法について図７〜図９を参照して説明する。
先ず、従来の推進工法によるトンネルの施工方法と同様にして、地山側に掘進機１３を位置させ、その後部に前記推進管Ｓを接続して掘進機１３のカッター１３ａを作動させながら、推進ジャッキ１４により押圧板１５を介して推進管Ｓの後部を押すことにより、掘進機１３と推進管Ｓを地山内に押し進め、１つの推進管Ｓを押し進める毎に、先行する推進管Ｓに後続の推進管Ｓを継ぎ足しながら、大断面トンネルの断面に割り付けられた１つの小断面の推進管Ｓの接続列（推進管列）Ｓａを地山内に設置する（第１設置工程）。
【００１８】
この場合、推進管列Ｓａにおける推進管Ｓの隣接するものどうしは、例えば、先行側の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに後続側の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａが嵌合させられる。
続いて、第２の横型矩形セグメント２と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４に雌型ガイド部材１０を設けた推進管Ｓを、その第１の縦型矩形セグメント３の雌型ガイド部材１１を前記推進管列Ｓａの推進管Ｓの第２の縦型矩形セグメント４の雄型ガイド部材１１に嵌合させ、前記第１設置工程と同様にして、前記推進管列Ｓａの横に沿って推進させて第２の推進管列Ｓｂを設置する（第２設置工程）（図７，図８（ａ）参照）。
【００１９】
以下、同様にして、図８（ｂ）に示すように、第２の横型セグメント２に雌型ガイド部材１０を設け、第１の縦型矩形セグメント３に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｂの横に沿って推進させて第３の推進管列Ｓｃを設置する（第３設置工程）。また、第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント４に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓａの上に沿って推進させて第４の推進管列Ｓｄを設置する（第４設置工程）。また、第１の横型矩形セグメント１に雄型ガイド部材１１を設け、第１、第２の縦型矩形セグメント３，４に雌型ガイド部材１０を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｄの横と推進管列Ｓｂの上に沿って推進させて第５の推進管列Ｓｅを設置する（第５設置工程）。さらに、第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｅの横と推進管列Ｓｃの上に沿って推進させて第６の推進管列Ｓｆを設置する（第６設置工程）。
【００２０】
前記各推進管列Ｓａ〜Ｓｆを設置する第１〜第６設置工程において、大断面トンネルに直線部（トンネル直線部）のほかに曲線部（トンネル曲線部）Ｒが設けられる場合（図９参照）には、該トンネル曲線部Ｒに設置される推進管Ｓは、図６に示すように、トンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺である第１、第２の縦型矩形セグメント３，４において、隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの嵌合部Ｓｘで対面する各フランジ板６ａ，６ａと各フランジ板６ｂ，６ｂとの間に、予め前記推力伝達材１２を装着しておく。
【００２１】
このようにすると、トンネル直線部において、各推進管Ｓは、トンネルの軸方向に隣接するものどうしが互いの接合面ｓ１，ｓ１を全面で直接均等に当接され、推進ジャッキ１４による推進力が直線状に伝達されて直進されるのに対して、トンネル曲線部Ｒにおいて、推進管Ｓのトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１では、前記フランジ板６ａ，６ｂ間に装着された推力伝達材１２が、推進ジャッキ１４の推進力によって圧縮されて大きく弾性変形される一方、推進管Ｓのトンネル曲線部Ｒの半径方向の外側Ｒ２では、前記フランジ板６ａ，６ｂ間に装着された推力伝達材１２が、推進ジャッキ１４の推進力によって圧縮される弾性変形を小さく抑えられるので、トンネル曲線部Ｒの半径方向の内、外側Ｒ１，Ｒ２において推進管Ｓをトンネルの軸方向へ作用する推進力が均等になり、トンネル曲線部Ｒに従って方向付けされて推進される掘進機１３に各推進管Ｓが正確に追従してトンネル曲線部Ｒに倣って設置されることとなる。
【００２２】
前記のようにして、大断面トンネルの断面領域に全ての推進管列Ｓａ〜Ｓｆを設置した後には、図８に示すように、大断面トンネルの構造に関わらない各推進管列Ｓａ〜Ｓｆにおける推進管Ｓの構成部材を撤去して大断面トンネルの覆工体を構築する（本設構築工程）。
すなわち、先ず、大断面トンネルの覆工用として残す横型、縦型矩形セグメント１〜４のうち、大断面トンネルの断面方向に隣接するものの継手板１ｅ〜４ｅどうしをボルトで連結する。この後に、第１の推進管列Ｓａの推進管Ｓにおいては第２の横型矩形セグメント２と第２の縦型矩形セグメント４を、第２の推進管列Ｓｂの推進管Ｓにおいては第２の横型矩形セグメント２と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を、第３の推進管列Ｓｃにおいては第２の横型矩形セグメント２と第１の縦型矩形セグメント３を、第４の推進管列Ｓｄの推進管Ｓにおいては第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント４を、第５の推進管列Ｓｅにおいては第１の横型矩形セグメント１と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を、また、第６の推進管列Ｓｆにおいては第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３を、それぞれ、大断面トンネルの覆工用に残す横型、縦型矩形セグメント１〜４と連結している前記ボルト・ナットＢを取り外して撤去する。
【００２３】
そして、大断面トンネルの覆工用に残した横型、縦型矩形セグメント１〜４において、トンネルの軸方向に隣接するものどうしを、嵌合部Ｓｘにおける嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部１ｂのフランジ板６ａ，６ｂどうしを、ボルト孔７に挿通したボルト１６とナット１７で締め付けて連結し、しかる後に、例えば、大断面トンネルの断面領域の周囲に残された推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１〜４の内側にコンクリートを充填して硬化させることにより、大断面トンネルの覆工体Ｔを完成させる。
なお、完成された大断面トンネルの覆工体Ｔは、前記嵌合部Ｓｘにおいて嵌合凸部ｓ１ａの外周面と嵌合凹部ｓ１ｂの内周面との間に設けたシール材８によって地山から大断面トンネル内への漏水に対する止水が行われる。トンネル曲線部Ｒではその半径方向における内側Ｒ１と外側Ｒ２で、トンネルの軸方向における隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの間に隙間ｅが生じるが、前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂがトンネル軸方向に適当量重合されているので、前記止水が常時良好に維持される。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋは、一端側の接合面ｓ１に嵌合凸部ｓ１ａを設け他端側の接合面ｓ１に嵌合凹部ｓ１ｂを設けた一対の矩形断面の推進管Ｓ，Ｓどうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを他方の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合させて接合され、前記推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型セグメント３，４には、前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂに対向して設けたフランジ板６ａ，６ｂの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材１２が装着されると共に、前記嵌合凸部ｓ１ａの外周面と嵌合凹部ｓ１ｂの内周面との間に、シール材８が設けられた構成とされている。
【００２５】
また、実施の形態に係るトンネル施工方法は、推進工法により複数の矩形断面の推進管Ｓをトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列Ｓａを設置すると共に、この推進管列Ｓａの上と横に順次推進管列Ｓｂ〜Ｓｆを隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管Ｓの矩形セグメント１〜４のいずれかを撤去して大断面トンネルの覆工体Ｔを施工する際して、トンネル曲線部Ｒにおける推進管列Ｓａ〜Ｓｆの設置を、前記推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋを用いて行う構成とされている。
【００２６】
したがって、実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋおよびトンネル施工方法によれば、トンネル曲線部Ｒにおいて、各推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型矩形セグメント３，４の推力伝達材１２が、それぞれ掘進機による方向付けに応じて適宜に弾性変形することにより、推進ジャッキ１４からの推進力が前記推力伝達材１２を介して各推進管Ｓの断面領域の全体に略等分布荷重として作用されて掘進機１３に伝達されるので、先行する推進管Ｓの進行方向に対して後続する推進管Ｓを精度良く追従させることができる。これにより、トンネル曲線部Ｒにおける推進管列Ｓａ〜Ｓｆの推進工法による設置を容易に、かつ確実に行うことができる。
また、トンネル曲線部Ｒに設置された推進管Ｓの隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１間に隙間ｅが生じても、嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの間に設けられたシール材８によって、地山側から推進管Ｓ内への水漏れを確実に防止することができ、大断面トンネルの止水性を良好に確保することができる。
【００２７】
なお、前記実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋおよびトンネル施工方法においては、水平方向に湾曲するトンネルに適用して、前記推力伝達材１２が、推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合部Ｓｘにおける第１、第２の縦型矩形セグメント３，４のフランジ板６ａ，６ｂ間に推力伝達材１２が装着される場合の例を示したが、これに限らず、垂直方向に湾曲するトンネルに適用する場合には、推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合部Ｓｘにおける第１、第２の横型セグメント１，２のフランジ板６ａ，６ｂ間に装着される。要するに、トンネル曲線部Ｒの半径方向（曲率半径方向）の内側Ｒ１と外側Ｒ２の二辺となる縦型矩形セグメント３，４または横型セグメント１，２のいずれかにおけるフランジ板６ａ，６ｂ間に前記推力伝達材１２を装着すればよい。
【００２８】
また、前記推進管Ｓをスキンプレート１ａ〜４ａに主桁板１ｂ〜４ｂとリブ１ｃ〜４ｃを接合して形成した鋼殻製矩形セグメント１〜４を矩形枠状に連結して構成したが、推進管Ｓはこれに限らず、前記鋼殻製矩形セグメントにコンクリートを詰めてなる中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントを矩形枠状に連結して構成したものであってもよい。中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントで構成した推進管Ｓを使用する場合には、鋼殻製矩形セグメントを使用する場合のように、大断面トンネルの覆工体Ｔの完成にあたり、矩形セグメントの内側にコンクリートを充填する必要がなく、覆工体Ｔを容易に完成させることができる。
【００２９】
また、前記実施の形態に係るトンネル施工方法おいては、トンネル曲線部Ｒに設置される推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの間にのみ推力伝達材１２を装着するようにしたが、本発明はこれに限らず、トンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルに推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工する場合には、トンネル直線部に設置される推進管Ｓ，Ｓのどうしの接合面ｓ１，ｓ１における嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂのフランジ板（対向面）６ａ，６ｂ間にも、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側と外側に対応する二辺に対して、予め前記推力伝達材１２を装着しておいてもよい。このようにすると、推進管Ｓは、トンネル直線部では前記二辺の推力伝達材１２が均等に圧縮されて推進管Ｓに推進力が直線状に伝達されるため直進され、トンネル曲線部Ｒに差し掛かると前記のように掘進機１３に追従してトンネル曲線部Ｒに倣って推進される。したがって、トンネルにトンネル直線部とトンネル曲線部Ｒが複数どのような配置で混在していても、そのトンネルの軸方向に推進管を的確に、かつ円滑に追従させて地山内に推進させることができる。
【００３０】
また、前記実施の形態に係るトンネル施工方法おいては、第１の推進管列Ｓａを設置してその横に順に第２、第３の推進管列Ｓｂ，Ｓｃを設置し、しかる後に、それらの推進管列Ｓａ〜Ｓｃの上に第１の推進管列Ｓａ側から順に第４、第５、第６の推進管列Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆを設置するようにしたが、本願発明は、これに限らず、推進管列Ｓａ〜Ｓｆの設置順序は任意であり、それらの設置列数もトンネルの断面領域の大きさに応じて適宜に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造に適用する推進管を示す正面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】図１のイ矢視図である。
【図５】図１のロ矢視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るトンネル施工方法に適用する推進工法を示す説明図である。
【図８】同じく推進工法による推進管列の設置工程の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るトンネル施工方法による推進管列のトンネル曲線部における設置状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，２ 第１、第２の横型矩形セグメント（矩形セグメント）
３，４ 第１、第２の縦型矩形セグメント（矩形セグメント）
５ａ 突出部材
５ｂ 受け部材
６ａ，６ｂ フランジ板（フランジ）
７ ボルト孔
８ シール材
９ スリット
１０ 雌型ガイド部材（ガイド部材）
１１ 雄型ガイド部材（ガイド部材）
１２ 推力伝達材
１３ 掘進機
１４ 推進ジャッキ
１６ ボルト
１７ ナット
Ｋ 推進管のトンネル曲線部における接合構造
Ｒ トンネル曲線部
Ｒ１，Ｒ２ トンネル曲線部の半径方向（曲率半径方向）における内側、外側
Ｓ 推進管
Ｓａ〜Ｓｆ 第１〜第６の推進管列
Ｓｘ 嵌合部
ｓ１ 接合面
ｓ１ａ 嵌合凸部
ｓ１ｂ 嵌合凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路や鉄道等の下を横断するトンネルを構築するのに使用する推進管のトンネル曲線部における接合構造およびトンネル施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の大断面トンネルの構築方法として、推進工法により複数の矩形小断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の構成部材（矩形セグメント）を撤去して大断面のトンネル覆工体を完成させる方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２１４６９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記大断面トンネルの構築方法においては、シールド用外郭やシールドジャッキを備えていない掘進機の後方に掘進管を取り付け、最後尾の推進管をその後方から推進ジャッキによって押し進めることによって、前記掘進機を地山内に掘進させるものであるから、トンネルの直線部では、各推進管の端部どうしをそれらの接合面の全周で当接させて推進ジャッキの推力を掘進機に伝達させることによって、該掘進機を直進させて各推進管を直線状に設置することができる。ところが、トンネルの曲線部では、掘進機がトンネル曲線部に従って方向付けされた方向に対して、後続の各推進管の推進方向が一致しなくなるので、各推進管の端部どうしは、トンネル曲線部の半径方向における内側の接合面と外側の接合面が均等に当接しないか、隙間が生じて掘進機に推進ジャッキの推力が適切に伝達されず、このため、トンネル曲線部での掘進を適切に行うことができず、推進管列のトンネル曲線部における設置が困難である。
また、各推進管の端部どうしは、それらの接合面間に通常止水用のシール材が装着されるが、前記のように接合面が均等に当接しなかったり、隙間が生じた場合には、シール材が有効に機能せず、止水が適切に行えないか、全くできなくなるおそれがある。
なお、シールド掘進機を用いてトンネル曲線部の掘進を行うこともできるが、その場合には、トンネル直線部とトンネル曲線部とに区分して複数の工法を行わねばならず、施工が複雑になる問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トンネルの構築にあたり、トンネル曲線部における推進管列の設置を推進工法によって容易に、かつ確実に行うことができると共に、トンネル曲線部における推進管どうしの接合面間の止水を適切に行うことができる推進管のトンネル曲線部における接合構造およびトンネル施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造は、一端側の接合面に嵌合凸部を設け他端側の接合面に嵌合凹部を設けた一対の矩形断面の推進管どうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管の嵌合凸部を他方の推進管の嵌合凹部に嵌合させて接合される推進管のトンネル曲線部における接合構造であって、
前記推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺には、前記嵌合凸部と嵌合凹部に対向して設けたフランジの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材が装着されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造は、請求項１に記載の接合構造において、前記嵌合凸部の外周面と嵌合凹部の内周面との間に、シール材が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に係るトンネル施工方法は、推進工法により複数の矩形断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の矩形セグメンを撤去して大断面トンネルの覆工体を施工するに際して、トンネル曲線部における推進管列の設置を、請求項１または２に記載した推進管のトンネル曲線部における接合構造を用いて行うことを特徴としている。
【０００８】
請求項４に係るトンネル施工方法は、一端側の接合面に嵌合凸部を他端側の接合面に嵌合凹部を設けた複数の矩形断面の推進管を、隣接する推進管どうしの嵌合凸部と嵌合凹部を嵌合させて、推進工法によりトンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工するトンネル施工方法において、
トンネルの軸方向に隣接する推進管の、トンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺における前記嵌合凸部と嵌合凹部の対向面間に、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材を装着して、推進管を推進させることを特徴とするトンネル施工方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造および請求項３に係るトンネル施工方法によれば、トンネル曲線部において、各推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺の推力伝達材が、それぞれ掘進機による方向付けに応じて適宜に弾性的に圧縮変形することにより、推進ジャッキからの推進力が前記推力伝達材を介して各推進管の断面領域の全体に略等分布荷重として作用されて掘進機に伝達されるので、先行する推進管の進行方向に対して後続する推進管を精度良く追従させることができる。これにより、トンネル曲線部における推進管列の推進工法による設置を容易に、かつ確実に行うことができる。
【００１０】
また、請求項２に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間に隙間が生じても、嵌合凸部と嵌合凹部との間に設けられたシール材によって、地山側から推進管内への水漏れを確実に防止することができ、大断面トンネルの止水性を良好に確保することができる。
また、請求項４に係るトンネル施工方法によれば、トンネルにトンネル直線部とトンネル曲線部が複数どのような配置で混在していても、そのトンネルの軸方向に推進管を的確に、かつ円滑に追従させて地山内に推進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る推進管の曲線部における接合構造について添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明の一実施の形態に係る推進管の曲線部における接合構造に適用される推進管Ｓについて図１〜図６にもとづいて説明する。この推進管Ｓは、第１、第２の横型矩形セグメント（矩形セグメント）１，２を上下方向に平行に間隔をあけて配置すると共に、該第１、第２の横型矩形セグメント１，２の両端部に位置して左右方向に平行に間隔をあけて第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を配置し、これら横型セグメント１，２と縦型セグメント３，４の端部どうしをボルト・ナットＢによって連結して、正面視（図１）またはトンネルの横断面視で縦方向が横方向より僅かに大きい矩形とされ、軸方向（トンネルの軸方向に同じ、図１で紙面に垂直な方向、図２で左右方向）の長さ（各矩形セグメント１〜４の幅に同じ）が前記縦、横方向の寸法に比べてかなり小さく設定されて矩形枠状体（函体）に形成されている。
【００１２】
前記推進管Ｓの縦、横の寸法は、大断面トンネルの断面内において縦、横方向に割付けされる推進管Ｓの個数に応じて設定される。
そして、前記推進管Ｓの軸方向の一端側（図２で左端側、図３で下端側）の接合面ｓ１には、推進管Ｓの外周より小口径であり正面視で矩形枠状の嵌合凸部ｓ１ａが設けられ、他端側（図２で右端側、図３で上端側）の接合面ｓ１には、推進管Ｓの外周より小口径であり正面視で矩形輪郭を有する嵌合凹部ｓ１ｂが設けられている。前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとは、隣接して接合される推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂと嵌合凸部ｓ１ａにそれぞれ嵌合し得る寸法関係に設定されている。
【００１３】
前記各横型矩形セグメント１，２と各縦型矩形セグメント３，４は、それぞれ、矩形平板状のスキンプレート１ａ，２ａ，３ａ，４ａに、それらの長手方向（図１で左右、上下方向、図４で左右方向、図５で上下方向）に向けた複数の主桁板１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂを、スキンプレート１ａ〜４ａの短手方向（図２、図５で左右方向、図３、図４で上下方向）に間隔をあけて平行に配置して接合すると共に、前記短手方向に向けた複数のリブ１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃを長手方向に間隔をあけて前記スキンプレート１ａ〜４ａと主桁板１ｂ〜４ｂに接合して構成されている。図４と図５には、第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３の前記スキンプレート１ａ，３ａに対する主桁板１ｂ，３ｂとリブ１ｃ，３ｃの具体的な配置の状態が示されている。第２の横型矩形セグメント２と第２の縦型矩形セグメント４の主桁板２ｂ，４ｂの配置の状態は、詳細に図示してないが、第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント３のものと略同様である。
なお、横型、縦型矩形セグメント１〜４の長手方向の両端部には、それらの隣接するものどうしを前記ボルト・ナットＢで連結する継手板１ｄ〜４ｄが設けられていると共に、トンネルの断面方向に隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしを連結する継手板１ｅ〜４ｅ（図１に示す推進管の場合は第２の縦型矩形セグメント４の継手板４ｅは不要のため省かれている）が設けられている。
【００１４】
また、前記各横型矩形セグメント１，２、各縦型矩形セグメント３，４の一端側（図２、図５で左端側、図３、図４で下端側）には、前記推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを構成するために、それぞれ推進管Ｓの接合面１ｓを形成する外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂに外側へ突き出して突出部材５ａが固着され、該突出部材５ａの先端に主桁板１ａに平行なフランジ板（フランジ）６ａが固着されている。また、前記各横型矩形セグメント１，２、各縦型矩形セグメント３，４の他端側には、前記推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂを構成するために、それぞれ推進管Ｓの接合面１ｓを形成する外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂに内側向けた受け部材５ｂが固着され、該受け部材５ｂの先端に主桁板１ｂ〜４ｂに平行なフランジ板（フランジ）６ｂが固着されている。各フランジ板６ａ，６ｂには、軸方向に隣接して接合される推進管Ｓ，Ｓを相互に連結する際に連結ボルトを挿通する複数のボルト孔７が、フランジ板６ａ，６ｂにその長手方向（各矩形セグメント１〜４の長手方向）に所定間隔をあけて設けられている。また、前記嵌合凹部ｓ１ｂの内周面、具体的には前記外端位置の主桁板１ｂ〜４ｂの内側面１ｄ〜４ｄには、シール材８が接着されている（図６参照）。
【００１５】
そして、前記第２の横型セグメント２のスキンプレート２ｂには、図１で左右の両端側の位置に推進管Ｓの軸方向（トンネルの軸方向）に沿ってスリット９，９が形成され、該スリット９，９に対応するスキンプレート２ｂの内面側にスリット９に連通する凹溝１０ａを有する雌型ガイド部材１０，１０が固着して設けられている。また、前記第２の縦型矩形セグメント４のスキンプレート４ａには、その上下の両端側の位置に、外側に突き出し推進管Ｓの軸方向に沿って延長された雄型ガイド部材１１が固着されている。前記雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａには、他の推進管Ｓの雄型ガイド部材１１が嵌合され、また、前記雄型ガイド部材１１は、他の推進管Ｓに設けた雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａに嵌合されるようになっている。前記雌型ガイド部材１０と雄型ガイド部材１１は、大断面トンネルの断面領域における推進管Ｓの割り付け位置によって、断面方向に隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの雌型ガイド部材１０と雄型ガイド部材１１が互いに嵌合し得るように、推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１，２、３，４のいずれかに所要のものが選択されて設けられる。
【００１６】
前記構成の推進管Ｓがトンネル曲線部において隣接するものどうしで接合される構造は、図６に示すようにようになっている。すなわち、例えば、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒ（図９参照）の半径方向（曲率半径方向）における内側（曲率中心に近い側）Ｒ１と外側（曲率中心から遠い側）Ｒ２となる第１、第２の縦型セグメント３，４のフランジ板６ｂ，６ｂに沿って、ボルト孔７を設けた矩形板状の推力伝達材１２，１２を予め接着しておいて、一対の推進管Ｓ，Ｓの接合面ｓ１，ｓ１を対面させて、一方（図６で左方）の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａが他方（図６で右方）の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合され、前記嵌合凹部ｓ１ｂの内周部に接着されたシール材が８が嵌合凸部ｓ１ａの外周に水密に嵌合された状態となる。
前記推力伝達材１２は、低発泡性のポリスチレン、ポリウレタン等の合成樹脂からなり、トンネルの軸方向に推進される推進管Ｓの全断面域に推進力が均等に作用するときのように、推力伝達材１２に作用する圧縮力が比較的小さい領域では、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能な状態で前記推進力を伝達するが、それを超えた圧縮力の領域では、圧縮力に対する圧縮量の変化の割合が大きくなって塑性変形をし、その塑性領域が広い特性を有するものである。
【００１７】
次に、前記推進管Ｓを使用して大断面トンネルの施工方法について図７〜図９を参照して説明する。
先ず、従来の推進工法によるトンネルの施工方法と同様にして、地山側に掘進機１３を位置させ、その後部に前記推進管Ｓを接続して掘進機１３のカッター１３ａを作動させながら、推進ジャッキ１４により押圧板１５を介して推進管Ｓの後部を押すことにより、掘進機１３と推進管Ｓを地山内に押し進め、１つの推進管Ｓを押し進める毎に、先行する推進管Ｓに後続の推進管Ｓを継ぎ足しながら、大断面トンネルの断面に割り付けられた１つの小断面の推進管Ｓの接続列（推進管列）Ｓａを地山内に設置する（第１設置工程）。
【００１８】
この場合、推進管列Ｓａにおける推進管Ｓの隣接するものどうしは、例えば、先行側の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに後続側の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａが嵌合させられる。
続いて、第２の横型矩形セグメント２と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４に雌型ガイド部材１０を設けた推進管Ｓを、その第１の縦型矩形セグメント３の雌型ガイド部材１１を前記推進管列Ｓａの推進管Ｓの第２の縦型矩形セグメント４の雄型ガイド部材１１に嵌合させ、前記第１設置工程と同様にして、前記推進管列Ｓａの横に沿って推進させて第２の推進管列Ｓｂを設置する（第２設置工程）（図７，図８（ａ）参照）。
【００１９】
以下、同様にして、図８（ｂ）に示すように、第２の横型セグメント２に雌型ガイド部材１０を設け、第１の縦型矩形セグメント３に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｂの横に沿って推進させて第３の推進管列Ｓｃを設置する（第３設置工程）。また、第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント４に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓａの上に沿って推進させて第４の推進管列Ｓｄを設置する（第４設置工程）。また、第１の横型矩形セグメント１に雄型ガイド部材１１を設け、第１、第２の縦型矩形セグメント３，４に雌型ガイド部材１０を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｄの横と推進管列Ｓｂの上に沿って推進させて第５の推進管列Ｓｅを設置する（第５設置工程）。さらに、第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３に雄型ガイド部材１１を設けた推進管Ｓを、前記推進管列Ｓｅの横と推進管列Ｓｃの上に沿って推進させて第６の推進管列Ｓｆを設置する（第６設置工程）。
【００２０】
前記各推進管列Ｓａ〜Ｓｆを設置する第１〜第６設置工程において、大断面トンネルに直線部（トンネル直線部）のほかに曲線部（トンネル曲線部）Ｒが設けられる場合（図９参照）には、該トンネル曲線部Ｒに設置される推進管Ｓは、図６に示すように、トンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺である第１、第２の縦型矩形セグメント３，４において、隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの嵌合部Ｓｘで対面する各フランジ板６ａ，６ａと各フランジ板６ｂ，６ｂとの間に、予め前記推力伝達材１２を装着しておく。
【００２１】
このようにすると、トンネル直線部において、各推進管Ｓは、トンネルの軸方向に隣接するものどうしが互いの接合面ｓ１，ｓ１を全面で直接均等に当接され、推進ジャッキ１４による推進力が直線状に伝達されて直進されるのに対して、トンネル曲線部Ｒにおいて、推進管Ｓのトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１では、前記フランジ板６ａ，６ｂ間に装着された推力伝達材１２が、推進ジャッキ１４の推進力によって圧縮されて大きく弾性変形される一方、推進管Ｓのトンネル曲線部Ｒの半径方向の外側Ｒ２では、前記フランジ板６ａ，６ｂ間に装着された推力伝達材１２が、推進ジャッキ１４の推進力によって圧縮される弾性変形を小さく抑えられるので、トンネル曲線部Ｒの半径方向の内、外側Ｒ１，Ｒ２において推進管Ｓをトンネルの軸方向へ作用する推進力が均等になり、トンネル曲線部Ｒに従って方向付けされて推進される掘進機１３に各推進管Ｓが正確に追従してトンネル曲線部Ｒに倣って設置されることとなる。
【００２２】
前記のようにして、大断面トンネルの断面領域に全ての推進管列Ｓａ〜Ｓｆを設置した後には、図８に示すように、大断面トンネルの構造に関わらない各推進管列Ｓａ〜Ｓｆにおける推進管Ｓの構成部材を撤去して大断面トンネルの覆工体を構築する（本設構築工程）。
すなわち、先ず、大断面トンネルの覆工用として残す横型、縦型矩形セグメント１〜４のうち、大断面トンネルの断面方向に隣接するものの継手板１ｅ〜４ｅどうしをボルトで連結する。この後に、第１の推進管列Ｓａの推進管Ｓにおいては第２の横型矩形セグメント２と第２の縦型矩形セグメント４を、第２の推進管列Ｓｂの推進管Ｓにおいては第２の横型矩形セグメント２と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を、第３の推進管列Ｓｃにおいては第２の横型矩形セグメント２と第１の縦型矩形セグメント３を、第４の推進管列Ｓｄの推進管Ｓにおいては第１の横型矩形セグメント１と第２の縦型矩形セグメント４を、第５の推進管列Ｓｅにおいては第１の横型矩形セグメント１と第１、第２の縦型矩形セグメント３，４を、また、第６の推進管列Ｓｆにおいては第１の横型矩形セグメント１と第１の縦型矩形セグメント３を、それぞれ、大断面トンネルの覆工用に残す横型、縦型矩形セグメント１〜４と連結している前記ボルト・ナットＢを取り外して撤去する。
【００２３】
そして、大断面トンネルの覆工用に残した横型、縦型矩形セグメント１〜４において、トンネルの軸方向に隣接するものどうしを、嵌合部Ｓｘにおける嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部１ｂのフランジ板６ａ，６ｂどうしを、ボルト孔７に挿通したボルト１６とナット１７で締め付けて連結し、しかる後に、例えば、大断面トンネルの断面領域の周囲に残された推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１〜４の内側にコンクリートを充填して硬化させることにより、大断面トンネルの覆工体Ｔを完成させる。
なお、完成された大断面トンネルの覆工体Ｔは、前記嵌合部Ｓｘにおいて嵌合凸部ｓ１ａの外周面と嵌合凹部ｓ１ｂの内周面との間に設けたシール材８によって地山から大断面トンネル内への漏水に対する止水が行われる。トンネル曲線部Ｒではその半径方向における内側Ｒ１と外側Ｒ２で、トンネルの軸方向における隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの間に隙間ｅが生じるが、前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂがトンネル軸方向に適当量重合されているので、前記止水が常時良好に維持される。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋは、一端側の接合面ｓ１に嵌合凸部ｓ１ａを設け他端側の接合面ｓ１に嵌合凹部ｓ１ｂを設けた一対の矩形断面の推進管Ｓ，Ｓどうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管Ｓの嵌合凸部ｓ１ａを他方の推進管Ｓの嵌合凹部ｓ１ｂに嵌合させて接合され、前記推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型セグメント３，４には、前記嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂに対向して設けたフランジ板６ａ，６ｂの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材１２が装着されると共に、前記嵌合凸部ｓ１ａの外周面と嵌合凹部ｓ１ｂの内周面との間に、シール材８が設けられた構成とされている。
【００２５】
また、実施の形態に係るトンネル施工方法は、推進工法により複数の矩形断面の推進管Ｓをトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列Ｓａを設置すると共に、この推進管列Ｓａの上と横に順次推進管列Ｓｂ〜Ｓｆを隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管Ｓの矩形セグメント１〜４のいずれかを撤去して大断面トンネルの覆工体Ｔを施工する際して、トンネル曲線部Ｒにおける推進管列Ｓａ〜Ｓｆの設置を、前記推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋを用いて行う構成とされている。
【００２６】
したがって、実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋおよびトンネル施工方法によれば、トンネル曲線部Ｒにおいて、各推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側Ｒ１と外側Ｒ２に対応する二辺の縦型矩形セグメント３，４の推力伝達材１２が、それぞれ掘進機による方向付けに応じて適宜に弾性変形することにより、推進ジャッキ１４からの推進力が前記推力伝達材１２を介して各推進管Ｓの断面領域の全体に略等分布荷重として作用されて掘進機１３に伝達されるので、先行する推進管Ｓの進行方向に対して後続する推進管Ｓを精度良く追従させることができる。これにより、トンネル曲線部Ｒにおける推進管列Ｓａ〜Ｓｆの推進工法による設置を容易に、かつ確実に行うことができる。
また、トンネル曲線部Ｒに設置された推進管Ｓの隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１間に隙間ｅが生じても、嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの間に設けられたシール材８によって、地山側から推進管Ｓ内への水漏れを確実に防止することができ、大断面トンネルの止水性を良好に確保することができる。
【００２７】
なお、前記実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造Ｋおよびトンネル施工方法においては、水平方向に湾曲するトンネルに適用して、前記推力伝達材１２が、推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合部Ｓｘにおける第１、第２の縦型矩形セグメント３，４のフランジ板６ａ，６ｂ間に推力伝達材１２が装着される場合の例を示したが、これに限らず、垂直方向に湾曲するトンネルに適用する場合には、推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合部Ｓｘにおける第１、第２の横型セグメント１，２のフランジ板６ａ，６ｂ間に装着される。要するに、トンネル曲線部Ｒの半径方向（曲率半径方向）の内側Ｒ１と外側Ｒ２の二辺となる縦型矩形セグメント３，４または横型セグメント１，２のいずれかにおけるフランジ板６ａ，６ｂ間に前記推力伝達材１２を装着すればよい。
【００２８】
また、前記推進管Ｓをスキンプレート１ａ〜４ａに主桁板１ｂ〜４ｂとリブ１ｃ〜４ｃを接合して形成した鋼殻製矩形セグメント１〜４を矩形枠状に連結して構成したが、推進管Ｓはこれに限らず、前記鋼殻製矩形セグメントにコンクリートを詰めてなる中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントを矩形枠状に連結して構成したものであってもよい。中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントで構成した推進管Ｓを使用する場合には、鋼殻製矩形セグメントを使用する場合のように、大断面トンネルの覆工体Ｔの完成にあたり、矩形セグメントの内側にコンクリートを充填する必要がなく、覆工体Ｔを容易に完成させることができる。
【００２９】
また、前記実施の形態に係るトンネル施工方法おいては、トンネル曲線部Ｒに設置される推進管Ｓ，Ｓどうしの嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂとの間にのみ推力伝達材１２を装着するようにしたが、本発明はこれに限らず、トンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルに推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工する場合には、トンネル直線部に設置される推進管Ｓ，Ｓのどうしの接合面ｓ１，ｓ１における嵌合凸部ｓ１ａと嵌合凹部ｓ１ｂのフランジ板（対向面）６ａ，６ｂ間にも、推進管Ｓにおけるトンネル曲線部Ｒの半径方向の内側と外側に対応する二辺に対して、予め前記推力伝達材１２を装着しておいてもよい。このようにすると、推進管Ｓは、トンネル直線部では前記二辺の推力伝達材１２が均等に圧縮されて推進管Ｓに推進力が直線状に伝達されるため直進され、トンネル曲線部Ｒに差し掛かると前記のように掘進機１３に追従してトンネル曲線部Ｒに倣って推進される。したがって、トンネルにトンネル直線部とトンネル曲線部Ｒが複数どのような配置で混在していても、そのトンネルの軸方向に推進管を的確に、かつ円滑に追従させて地山内に推進させることができる。
【００３０】
また、前記実施の形態に係るトンネル施工方法おいては、第１の推進管列Ｓａを設置してその横に順に第２、第３の推進管列Ｓｂ，Ｓｃを設置し、しかる後に、それらの推進管列Ｓａ〜Ｓｃの上に第１の推進管列Ｓａ側から順に第４、第５、第６の推進管列Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆを設置するようにしたが、本願発明は、これに限らず、推進管列Ｓａ〜Ｓｆの設置順序は任意であり、それらの設置列数もトンネルの断面領域の大きさに応じて適宜に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造に適用する推進管を示す正面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】図１のイ矢視図である。
【図５】図１のロ矢視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る推進管のトンネル曲線部における接合構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るトンネル施工方法に適用する推進工法を示す説明図である。
【図８】同じく推進工法による推進管列の設置工程の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るトンネル施工方法による推進管列のトンネル曲線部における設置状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，２ 第１、第２の横型矩形セグメント（矩形セグメント）
３，４ 第１、第２の縦型矩形セグメント（矩形セグメント）
５ａ 突出部材
５ｂ 受け部材
６ａ，６ｂ フランジ板（フランジ）
７ ボルト孔
８ シール材
９ スリット
１０ 雌型ガイド部材（ガイド部材）
１１ 雄型ガイド部材（ガイド部材）
１２ 推力伝達材
１３ 掘進機
１４ 推進ジャッキ
１６ ボルト
１７ ナット
Ｋ 推進管のトンネル曲線部における接合構造
Ｒ トンネル曲線部
Ｒ１，Ｒ２ トンネル曲線部の半径方向（曲率半径方向）における内側、外側
Ｓ 推進管
Ｓａ〜Ｓｆ 第１〜第６の推進管列
Ｓｘ 嵌合部
ｓ１ 接合面
ｓ１ａ 嵌合凸部
ｓ１ｂ 嵌合凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側の接合面に嵌合凸部を設け他端側の接合面に嵌合凹部を設けた一対の矩形断面の推進管どうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管の嵌合凸部を他方の推進管の嵌合凹部に嵌合させて接合される推進管のトンネル曲線部における接合構造であって、
前記推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺には、前記嵌合凸部と嵌合凹部に対向して設けたフランジの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材が装着されていることを特徴とする推進管のトンネル曲線部における接合構造。
【請求項２】
前記嵌合凸部の外周面と嵌合凹部の内周面との間に、シール材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の推進管のトンネル曲線部における接合構造。
【請求項３】
推進工法により複数の矩形断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の矩形セグメントを撤去して大断面トンネルの覆工体を施工するに際して、トンネル曲線部における推進管列の設置を、請求項１または２に記載した推進管のトンネル曲線部における接合構造を用いて行うことを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項４】
一端側の接合面に嵌合凸部を他端側の接合面に嵌合凹部を設けた複数の矩形断面の推進管を、隣接する推進管どうしの嵌合凸部と嵌合凹部を嵌合させて、推進工法によりトンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工するトンネル施工方法において、
トンネルの軸方向に隣接する推進管の、トンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺における前記嵌合凸部と嵌合凹部の対向面間に、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材を装着して、推進管を推進させることを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項１】
一端側の接合面に嵌合凸部を設け他端側の接合面に嵌合凹部を設けた一対の矩形断面の推進管どうしが、トンネルの軸方向に隣接して、一方の推進管の嵌合凸部を他方の推進管の嵌合凹部に嵌合させて接合される推進管のトンネル曲線部における接合構造であって、
前記推進管におけるトンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺には、前記嵌合凸部と嵌合凹部に対向して設けたフランジの相互間に位置させて、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材が装着されていることを特徴とする推進管のトンネル曲線部における接合構造。
【請求項２】
前記嵌合凸部の外周面と嵌合凹部の内周面との間に、シール材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の推進管のトンネル曲線部における接合構造。
【請求項３】
推進工法により複数の矩形断面の推進管をトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の矩形セグメントを撤去して大断面トンネルの覆工体を施工するに際して、トンネル曲線部における推進管列の設置を、請求項１または２に記載した推進管のトンネル曲線部における接合構造を用いて行うことを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項４】
一端側の接合面に嵌合凸部を他端側の接合面に嵌合凹部を設けた複数の矩形断面の推進管を、隣接する推進管どうしの嵌合凸部と嵌合凹部を嵌合させて、推進工法によりトンネル直線部とトンネル曲線部とが混在するトンネルの軸方向に順に地山に推進させて推進管列を設置してトンネルの覆工体を施工するトンネル施工方法において、
トンネルの軸方向に隣接する推進管の、トンネル曲線部の半径方向の内側と外側に対応する二辺における前記嵌合凸部と嵌合凹部の対向面間に、トンネルの軸方向へ弾性的に圧縮、復元可能であり、かつ推進力伝達が可能な合成樹脂からなる推力伝達材を装着して、推進管を推進させることを特徴とするトンネル施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−６３９４７（Ｐ２００７−６３９４７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５４９３１（Ｐ２００５−２５４９３１）
【出願日】平成１７年９月２日（２００５．９．２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２日（２００５．９．２）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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