覆工の構築方法及びこれに用いる固定装置
【課題】シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法であって自動連結式継手を用いることなくＫ型セグメントがＢ型セグメント間から抜け出るのを防止することにより、前記トンネルの施工費の低減を可能にする構築方法を提供すること。
【解決手段】覆工の構築方法は、シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成すること、前記リングのうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成すること、固定装置を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントを前記１つのリングのＡ型セグメント又はＢ型セグメントに解除可能に固定することを含む。
【解決手段】覆工の構築方法は、シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成すること、前記リングのうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成すること、固定装置を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントを前記１つのリングのＡ型セグメント又はＢ型セグメントに解除可能に固定することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法及びこれに用いる固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドを用いて掘削されたトンネルに、該トンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工が構築される。前記覆工には、各リングが、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなるものがある。
【０００３】
前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法は一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法は前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減する。前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【０００４】
前記覆工を構築するとき、まず、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する。次に、既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる。その後、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して新たなリングを形成する。
【０００５】
新たなリングを形成するとき、まず、複数のＡ型セグメントを隣接して配置する。次に、２つのＢ型セグメントのそれぞれを前記Ａ型セグメントに隣接して配置する。その後、Ｋ型セグメントを前記トンネルの軸線方向に移動させて前記Ｂ型セグメント間に挿入する。前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減するため、すなわち前記Ｋ型セグメントが楔状であるため、仮に、前記Ｂ型セグメント間の間隔が、据付上の誤差により、設計上必要とされる間隔より狭くなった場合においても前記Ｋ型セグメントを前記Ｂ型セグメント間に挿入することができる。
【０００６】
前記新たなリングの形成後、該新たなリングに反力をとって前記シールドを推進させる。これにより、前記新たなリングは前記シールドにより保護されなくなり、前記新たなリングの外面に土圧及び水圧が作用する。このため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用する。前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減するため、前記新たなリングに前記圧縮力が作用したとき、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントにこれを前記切羽側へ移動させようとする力が作用する。このため、前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出る恐れがある。
【０００７】
前記覆工の従来の構築方法では、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記Ｂ型セグメント間への挿入時、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントと自動連結式継手を用いて連結する（特許文献１参照）。これにより、前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止する。
【特許文献１】特開２００１−１６４８９０号公報
【０００８】
前記自動連結式継手は、前記Ｋ型セグメントの前記坑口側の端面から突出する頭部を有する雄金具と、前記Ａ型セグメント及び前記Ｂ型セグメントのそれぞれの前記切羽側の端面に開放された孔が形成された雌金具とからなる。前記雄金具の前記頭部は、くびれ部と、該くびれ部の先方に位置する膨大部とからなる。前記雌金具は、それぞれが前記孔の内面から突出する、相対する一対の爪と、各爪に前記孔の中心に向けて弾性力を加えるスプリングとを有する。
【０００９】
前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記Ｂ型セグメント間への挿入時、前記Ｋ型セグメントの前記雄金具の前記頭部は、前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記雌金具の前記孔に受け入れられる。このとき、前記雌金具の前記膨張部は、前記爪に接触し、前記スプリングの弾性力に抵抗して前記爪間の間隔を広げつつ、前記爪間を通過する。その後、前記爪は、前記スプリングの弾性力により前記爪間の間隔を狭め、前記雄金具の前記頭部の前記くびれ部を挟む。これにより、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントは前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントと連結される。
【００１０】
前記雌金具の前記爪は、前記雄金具の前記頭部の前記膨大部が前記雌金具の前記孔から抜け出るのを阻止する。このため、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動することはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記自動連結式継手は、構造が複雑であるため、高価である。一般に、シールドを用いたトンネルの施工において、セグメントの製造コストが前記トンネルの施工費全体の約３割を占め、前記自動連結式継手に要する費用が前記セグメントの製造コストのうち約２割ないし約３割を占める。このため、前記自動連結式継手が高価であることにより、前記トンネルの施工費の増大を招いている。
【００１２】
本発明の目的は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法であって自動連結式継手を用いることなくＫ型セグメントがＢ型セグメント間から抜け出るのを防止することにより、前記トンネルの施工費の低減を可能にする構築方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、前記構築方法に適合する固定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記目的を達成するため、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成し、前記リングのうち前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成した後、Ｋ型セグメントのエレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、Ａ型セグメント又はＢ型セグメントのエレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する。
【００１４】
本発明に係る構築方法は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工に適用される。各リングは、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなる。前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法は一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸減する。前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれは、鉄筋コンクリートからなり、前記リングの内面に開放された内ねじが形成されたエレクタ用ソケットを備える。
【００１５】
前記構築方法は、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する第１ステップと、既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる第２ステップと、新たなリングを、該新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに隣接し、かつ前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと前記トンネルの軸線方向に整列されるように、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して形成する第３ステップと、前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する第４ステップと、前記第２ステップないし前記第４ステップを繰り返す第５ステップとを含む。前記第５ステップは、前記第２ステップないし前記第３ステップを少なくとも１回行った後、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントへの固定を解除することを含む。
【００１６】
前記新たなリングを前記１つのリングに隣接して形成した後、前記固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定するため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用したときに前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなく前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止することができる。
【００１７】
前記構築方法に用いる固定装置は、それぞれが本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる。前記連結手段は、前記第１部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が一端部に形成され、また前記第２部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が他端部に形成された帯状部材からなる。
【００１８】
前記構築方法に用いる他の固定装置は、それぞれが、貫通孔が形成された本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる。前記連結手段は、一端部が前記第１部材の前記貫通孔に挿入され、また他端部が前記第２部材の前記貫通孔に挿入される棒状部材であって各端部にねじ溝が形成されている棒状部材と、該棒状部材の各端部の前記貫通孔への挿入後に前記棒状部材の各端部に螺合される、前記棒状部材の各端部が前記貫通孔から抜けるのを阻止するナットとからなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、既に形成された複数のリングのうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成した後、固定装置を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントを前記１つのリングのＡ型セグメント又はＢ型セグメントに解除可能に固定するため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用したときに前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが切羽側へ移動してＢ型セグメント間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなく前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止するすることができる。これにより、セグメントの製造コストを低減することができ、シールドを用いたトンネルの施工費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示すように、シールド１０を用いて掘削されたトンネル１２のための覆工１４が構築されている。覆工１４は、トンネル１２の軸線方向に隣接する複数のリング１６からなる。
【００２１】
図２に示すように、各リング１６は、隣接する複数のＡ型セグメント１８と、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメント２０と、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメント２２とからなる。Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【００２２】
図３に示すように、Ａ型セグメント１８は、トンネル１２の周方向における長さ寸法が一定であり、Ｂ型セグメント２０は、前記長さ寸法がトンネル１２の切羽側（図面下方）から坑口側（図面上方）に向けて漸増し、Ｋ型セグメント２２は、前記長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減する。
【００２３】
Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれは、リング１６の内面２４に開放された内ねじ２６が形成されたエレクタ用ソケット２８を有する。エレクタ用ソケット２８は、Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２を組み立ててリング１６を形成するとき、Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれをエレクタ（図示せず）で吊り上げるために用いられる。また、エレクタ用ソケット２８はグラウト用の注入孔としても用いられる。
【００２４】
Ａ型セグメント１８は、リング１６の周方向における一方の側面から突出するピン３０と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる溝３２とを有する。一方のＢ型セグメント２０ａは、一方の側面から突出するピン３０と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる、切羽側の端面で開放された溝３４とを有する。他方のＢ型セグメント２０ｂは、一方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる、切羽側の端面で開放された溝３４と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる溝３２とを有する。Ｋ型セグメント２２は、２つの側面のそれぞれから突出するピン３０を有する。
【００２５】
隣接する２つのＡ型セグメント１８のうち、一方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面は他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面に接している。他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０は、他方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。これにより、隣接する２つのＡ型セグメント１８が互いに他方のＡ型セグメント１８に対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２６】
一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面はＡ型セグメント１８の前記他方の側面に接しており、一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面から突出するピン３０は、Ａ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。また、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面はＡ型セグメント１８の前記一方の側面に接しており、該側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。これにより、一方のＢ型セグメント２０ａ及び他方のＢ型セグメント２０ｂのそれぞれがＡ型セグメント１８に対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２７】
Ｋ型セグメント２２の一方の側面及び他方の側面は、それぞれ、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面及び他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に接している。Ｋ型セグメント２２の前記一方の側面から突出するピン３０は、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面に形成された溝３４に受け入れられ、Ｋ型セグメント２２の前記他方の側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に形成された溝３４に受け入れられている。これにより、Ｋ型セグメント２２が一方のＢ型セグメント２０ａ及び他方のＢ型セグメント２０ｂに対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２８】
複数のリング１６のＫ型セグメント２２は、図３に示したように、千鳥状に配置されている。すなわち、隣接する２つのリング１６のうち、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２と、坑口側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２とは、互いに隣接していない。図示の例では、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂに隣接している。切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれは、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ及びＫ型セグメント２２のうち少なくとも２つに隣接している。切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂに隣接している図示の例に代え、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８に隣接していてもよい。
【００２９】
Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ及びＫ型セグメント２２のそれぞれは、坑口側の端面から突出するピン３６と、切羽側の端面に形成され、ピン３６を受け入れる孔３８とを有する。
【００３０】
隣接する２つのリング１６のうち、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２の坑口側の端面から突出するピン３６は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられている。切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれの坑口側の端面から突出するピン３６は、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ又はＫ型セグメント２２の切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられている。これにより、切羽側に位置するリング１６が、坑口側に位置するリング１６に対してリング１６の軸線に垂直な方向に移動するのを防止する。
【００３１】
ピン３６は太さが一定であり、孔３８は、その内面から突出する、相対する一対の爪と、各爪に前記孔の中心に向けて弾性力を加えるスプリングとが設けられていない。すなわち、ピン３６及び孔３８は、それぞれ、自動連結式継手の雄金具及び雌金具と異なり、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２と、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂとは、自動連結式継手を用いた連結がなされていない。また、切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれと、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０又はＫ型セグメント２２とについても、自動連結式継手を用いた連結はなされていない。
【００３２】
覆工１４を構築するとき、まず、シールド１０の後方及びシールド１０内に複数のリング１６を互いに隣接して形成する。次に、既に形成された複数のリング１６のうち、トンネル１２の切羽に最も近いリング１６ａに反力をとってシールド１０を地盤４０の中へ推進させる（図１）。シールド１０内に複数のシールドジャッキ４２が配置されており、シールド１０の地盤４０中へ推進は、シールドジャッキ４２を用いて行う。シールド１０の推進により、シールド１０内に新たな空間が形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、新たなリング１６ｂを前記空間にリング１６ａに隣接して形成する。このとき、図５に示すように、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０に隣接し、かつ新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８がリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８とトンネル１２の軸線方向に整列されるようにする。
【００３４】
新たなリング１６ｂを形成するとき、まず、複数のＡ型セグメント１８を隣接して配置する。このとき、隣接する２つのＡ型セグメント１８のうち、一方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２は、他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０を受け入れる（図３）。また、各Ａ型セグメント１８の坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。
【００３５】
次に、２つのＢ型セグメント２０のそれぞれをＡ型セグメント１８に隣接して配置する。このとき、一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面から突出するピン３０は、Ａ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられ、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面に形成された溝３２に、Ａ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０が受け入れられる（図３）。また、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ又はＫ型セグメント２２の切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。
【００３６】
その後、Ｋ型セグメント２２を切羽側から坑口側に向けてＢ型セグメント２０間に挿入する。このとき、Ｋ型セグメント２２の前記一方の側面から突出するピン３０は、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面に形成された溝３４に受け入れられ、Ｋ型セグメント２２の前記他方の側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に形成された溝３４に受け入れられる。また、Ｋ型セグメント２２の坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。なお、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの溝３４は、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面で開放されているため、両Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの配置後であってもＫ型セグメント２２のピン３０を受け入れることができる。
【００３７】
Ｋ型セグメント２２のトンネル１２の周方向における長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減するため、仮に、Ｂ型セグメント２０間の間隔が、据付上の誤差により、設計上必要とされる間隔より狭くなった場合でもＫ型セグメント２２をＢ型セグメント２０間に挿入することができる。
【００３８】
新たなリング１６ｂの形成時、該新たなリングのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０に隣接するようにする図５に示した例に代え、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＡ型セグメント１８に隣接するようにしてもよい。この場合、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８がリング１６ａのＡ型セグメント１８のエレクタ用ソケット２８とトンネル１２の軸線方向に整列されるようにする。
【００３９】
その後、図６に示すように、固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をこれに隣接するリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定する。固定装置４４は、Ｋ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と螺合可能な第１部材４６と、Ａ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８と螺合可能な第２部材４８と、第１部材４６及び第２部材４８を連結する連結手段５０とからなる。
【００４０】
図７に示す例では、固定装置４４の第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれは、本体部分５２と、該本体部分から突出する雄ねじ部分５４とからなる。固定装置４４の連結手段５０は、第１部材４６の雄ねじ部分５４が挿入される貫通孔５６が一端部に形成され、また第２部材４８の雄ねじ部分５４が挿入される貫通孔５８が他端部に形成された帯状部材６０からなる。
【００４１】
固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定するとき、まず、帯状部材６０を新たなリング１６ｂ及びリング１６ａの内面に沿って配置する。このとき、帯状部材６０の貫通孔５６が新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と整列され、また帯状部材６０の貫通孔５８がリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８と整列されるようにする。
【００４２】
次に、第１部材４６の雄ねじ部分５４を帯状部材６０の貫通孔５６に挿入し、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。また、第２部材４８の雄ねじ部分５４を帯状部材６０の貫通孔５８に挿入し、リング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。このようにして固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａに取り付ける。
【００４３】
新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と螺合された第１部材４６と、リング１６ａのＢ型セグメント２０と螺合された第２部材４８とが帯状部材６０により連結されているため、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０から離れて切羽側へ移動することはない。
【００４４】
なお、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＡ型セグメント１８に隣接する場合、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に固定装置４４を用いて解除可能に固定する図６に示した例に代え、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＡ型セグメント１８に固定装置４４を用いて解除可能に固定する。
【００４５】
固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定した後、図８に示すように、既に形成された複数のリング１６のうちトンネル１２の切羽に最も近いリング、すなわちリング１６ｂに反力をとってシールド１０を地盤４０中へ推進させる。このとき、シールドジャッキ４２を伸長させて、該シールドジャッキにリング１６ｂからの反力を担わせつつシールド１０を地盤４０に向けて押し出す。シールド１０の推進後、シールドジャッキ４２を縮める。
【００４６】
シールド１０の推進により、リング１６ｂはシールド１０により保護されなくなる。このため、リング１６ｂの外面に土圧及び水圧が作用し、リング１６ｂに該リングの周方向の圧縮力が作用する。Ｋ型セグメント２２のトンネル１２の周方向における長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減するため、リング１６ｂに前記圧縮力が作用することにより、リング１６ｂのＫ型セグメント２２にこれを切羽側へ移動させようとする力が作用する。
【００４７】
リング１６ｂのＫ型セグメントがリング１６ａのＢ型セグメント２０に固定装置４４を用いて解除可能に固定されているため、リング１６ｂに前記圧縮力が作用してリング１６ｂのＫ型セグメント２２が切羽側へ移動することはない。すなわち、リング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなくリング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出るのを防止するすることができる。これにより、セグメントの製造コストを低減することができ、シールドを用いたトンネルの施工費を低減することができる。
【００４８】
その後、新たなリング（図示せず）を、リング１６ｂを形成したときと同様に、シールド１０内にリング１６ｂに隣接して形成する。その後、固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａから取り外してリング１６ｂのＫ型セグメント２２のリング１６ａのＢ型セグメント２０への固定を解除する。リング１６ｂに隣接して形成された前記新たなリングが、リング１６ｂのＫ型セグメント２２が切羽側へ移動することを阻止するため、前記固定の解除後においても、リング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出ることはない。
【００４９】
その後、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントをこれに隣接するリング１６ｂのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定する。このように固定装置４４を流用することにより、覆工１４の構築をより経済的に行うことができる。前記新たなリングのＫ型セグメントをリング１６ｂのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定するために、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を用いる上記の例に代え、新たに用意した固定装置４４を用いてもよい。
【００５０】
その後、シールド１０を推進させること、既に形成された複数のリング１６のうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成すること、固定装置４４を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定することを繰り返す。
【００５１】
リング１６ｂのＫ型セグメント２２のリング１６ａのＢ型セグメント２０への固定の解除は、１つの新たなリングがリング１６ｂに隣接して形成された後になされる上記の例に代え、複数の新たなリングがリング１６ｂに隣接して形成された後になされてもよい。この場合、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を、リング１６ｂの形成後に形成された前記複数の新たなリングのうち切羽に最も近い２つのリングに取り付けることができる。
【００５２】
図９に示す例では、固定装置４４の連結手段５０は、帯状部材６０からなる図７に示した例に代え、棒状部材６２と該棒状部材の各端部に螺合されるナット６４とからなる。棒状部材６２は各端部にねじ溝が形成されている。固定装置４４の第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれは、本体部分５２に貫通孔６６が形成されている。
【００５３】
この場合、固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定するとき、まず、第１部材４６の雄ねじ部分５４を新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。また、第２部材４８の雄ねじ部分５４をリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。
【００５４】
次に、棒状部材６２の一端部を第１部材４６の貫通孔６６に挿入し、また棒状部材６２の他端部を第２部材４８の貫通孔６６に挿入する。その後、ナット６４を棒状部材６２の各端部に螺合し、第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれに接するまで締め付ける。このようにして固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａに取り付ける。ナット６４は、棒状部材６２の各端部が貫通孔６６から抜けるのを阻止する。第１部材４６と第２部材４８とが、棒状部材６２及びその各端部に螺合されたナット６４により連結されているため、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０から離れて切羽側へ移動することはない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】シールドを用いて掘削されたトンネルの覆工の縦断面図。
【図２】図１の線２における覆工の横断面図。
【図３】覆工を構成するリングの展開図。
【図４】新たなリングの形成後における覆工の縦断面図。
【図５】新たなリングの形成後における覆工の斜視図。
【図６】新たなリングのＫ型セグメントを、既に形成された複数のリングのうち切羽に最も近いリングのＢ型セグメントに固定装置を用いて解除可能に固定した後における覆工の斜視図。
【図７】本発明に係る固定装置の側面図。
【図８】新たなリングに反力をとってシールドを推進させた後における覆工の縦断面図。
【図９】本発明に係る他の固定装置の側面図。
【符号の説明】
【００５６】
１０ シールド
１２ トンネル
１４ 覆工
１６ リング
１８ Ａ型セグメント
２０ Ｂ型セグメント
２２ Ｋ型セグメント
２４ 内面
２６ 内ねじ
２８ エレクタ用ソケット
４４ 固定装置
４６ 第１部材
４８ 第２部材
５０ 連結手段
５２ 本体部分
５４ 雄ねじ部分
５６、５８、６６ 貫通孔
６０ 帯状部材
６２ 棒状部材
６４ ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法及びこれに用いる固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドを用いて掘削されたトンネルに、該トンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工が構築される。前記覆工には、各リングが、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなるものがある。
【０００３】
前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法は一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法は前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減する。前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【０００４】
前記覆工を構築するとき、まず、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する。次に、既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる。その後、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して新たなリングを形成する。
【０００５】
新たなリングを形成するとき、まず、複数のＡ型セグメントを隣接して配置する。次に、２つのＢ型セグメントのそれぞれを前記Ａ型セグメントに隣接して配置する。その後、Ｋ型セグメントを前記トンネルの軸線方向に移動させて前記Ｂ型セグメント間に挿入する。前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減するため、すなわち前記Ｋ型セグメントが楔状であるため、仮に、前記Ｂ型セグメント間の間隔が、据付上の誤差により、設計上必要とされる間隔より狭くなった場合においても前記Ｋ型セグメントを前記Ｂ型セグメント間に挿入することができる。
【０００６】
前記新たなリングの形成後、該新たなリングに反力をとって前記シールドを推進させる。これにより、前記新たなリングは前記シールドにより保護されなくなり、前記新たなリングの外面に土圧及び水圧が作用する。このため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用する。前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記切羽側から前記坑口側に向けて漸減するため、前記新たなリングに前記圧縮力が作用したとき、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントにこれを前記切羽側へ移動させようとする力が作用する。このため、前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出る恐れがある。
【０００７】
前記覆工の従来の構築方法では、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記Ｂ型セグメント間への挿入時、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントと自動連結式継手を用いて連結する（特許文献１参照）。これにより、前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止する。
【特許文献１】特開２００１−１６４８９０号公報
【０００８】
前記自動連結式継手は、前記Ｋ型セグメントの前記坑口側の端面から突出する頭部を有する雄金具と、前記Ａ型セグメント及び前記Ｂ型セグメントのそれぞれの前記切羽側の端面に開放された孔が形成された雌金具とからなる。前記雄金具の前記頭部は、くびれ部と、該くびれ部の先方に位置する膨大部とからなる。前記雌金具は、それぞれが前記孔の内面から突出する、相対する一対の爪と、各爪に前記孔の中心に向けて弾性力を加えるスプリングとを有する。
【０００９】
前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記Ｂ型セグメント間への挿入時、前記Ｋ型セグメントの前記雄金具の前記頭部は、前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記雌金具の前記孔に受け入れられる。このとき、前記雌金具の前記膨張部は、前記爪に接触し、前記スプリングの弾性力に抵抗して前記爪間の間隔を広げつつ、前記爪間を通過する。その後、前記爪は、前記スプリングの弾性力により前記爪間の間隔を狭め、前記雄金具の前記頭部の前記くびれ部を挟む。これにより、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントは前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントと連結される。
【００１０】
前記雌金具の前記爪は、前記雄金具の前記頭部の前記膨大部が前記雌金具の前記孔から抜け出るのを阻止する。このため、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動することはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記自動連結式継手は、構造が複雑であるため、高価である。一般に、シールドを用いたトンネルの施工において、セグメントの製造コストが前記トンネルの施工費全体の約３割を占め、前記自動連結式継手に要する費用が前記セグメントの製造コストのうち約２割ないし約３割を占める。このため、前記自動連結式継手が高価であることにより、前記トンネルの施工費の増大を招いている。
【００１２】
本発明の目的は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法であって自動連結式継手を用いることなくＫ型セグメントがＢ型セグメント間から抜け出るのを防止することにより、前記トンネルの施工費の低減を可能にする構築方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、前記構築方法に適合する固定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記目的を達成するため、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成し、前記リングのうち前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成した後、Ｋ型セグメントのエレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、Ａ型セグメント又はＢ型セグメントのエレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する。
【００１４】
本発明に係る構築方法は、シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工に適用される。各リングは、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなる。前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法は一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法は前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸減する。前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれは、鉄筋コンクリートからなり、前記リングの内面に開放された内ねじが形成されたエレクタ用ソケットを備える。
【００１５】
前記構築方法は、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する第１ステップと、既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる第２ステップと、新たなリングを、該新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに隣接し、かつ前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと前記トンネルの軸線方向に整列されるように、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して形成する第３ステップと、前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する第４ステップと、前記第２ステップないし前記第４ステップを繰り返す第５ステップとを含む。前記第５ステップは、前記第２ステップないし前記第３ステップを少なくとも１回行った後、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントへの固定を解除することを含む。
【００１６】
前記新たなリングを前記１つのリングに隣接して形成した後、前記固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントを前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定するため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用したときに前記Ｋ型セグメントが前記切羽側へ移動して前記Ｂ型セグメント間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなく前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止することができる。
【００１７】
前記構築方法に用いる固定装置は、それぞれが本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる。前記連結手段は、前記第１部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が一端部に形成され、また前記第２部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が他端部に形成された帯状部材からなる。
【００１８】
前記構築方法に用いる他の固定装置は、それぞれが、貫通孔が形成された本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる。前記連結手段は、一端部が前記第１部材の前記貫通孔に挿入され、また他端部が前記第２部材の前記貫通孔に挿入される棒状部材であって各端部にねじ溝が形成されている棒状部材と、該棒状部材の各端部の前記貫通孔への挿入後に前記棒状部材の各端部に螺合される、前記棒状部材の各端部が前記貫通孔から抜けるのを阻止するナットとからなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、既に形成された複数のリングのうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成した後、固定装置を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントを前記１つのリングのＡ型セグメント又はＢ型セグメントに解除可能に固定するため、前記新たなリングにその周方向に圧縮力が作用したときに前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが切羽側へ移動してＢ型セグメント間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなく前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記Ｂ型セグメント間から抜け出るのを防止するすることができる。これにより、セグメントの製造コストを低減することができ、シールドを用いたトンネルの施工費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示すように、シールド１０を用いて掘削されたトンネル１２のための覆工１４が構築されている。覆工１４は、トンネル１２の軸線方向に隣接する複数のリング１６からなる。
【００２１】
図２に示すように、各リング１６は、隣接する複数のＡ型セグメント１８と、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメント２０と、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメント２２とからなる。Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【００２２】
図３に示すように、Ａ型セグメント１８は、トンネル１２の周方向における長さ寸法が一定であり、Ｂ型セグメント２０は、前記長さ寸法がトンネル１２の切羽側（図面下方）から坑口側（図面上方）に向けて漸増し、Ｋ型セグメント２２は、前記長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減する。
【００２３】
Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれは、リング１６の内面２４に開放された内ねじ２６が形成されたエレクタ用ソケット２８を有する。エレクタ用ソケット２８は、Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２を組み立ててリング１６を形成するとき、Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０及びＫ型セグメント２２のそれぞれをエレクタ（図示せず）で吊り上げるために用いられる。また、エレクタ用ソケット２８はグラウト用の注入孔としても用いられる。
【００２４】
Ａ型セグメント１８は、リング１６の周方向における一方の側面から突出するピン３０と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる溝３２とを有する。一方のＢ型セグメント２０ａは、一方の側面から突出するピン３０と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる、切羽側の端面で開放された溝３４とを有する。他方のＢ型セグメント２０ｂは、一方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる、切羽側の端面で開放された溝３４と、他方の側面に形成され、トンネル１２の軸線方向に伸びる溝３２とを有する。Ｋ型セグメント２２は、２つの側面のそれぞれから突出するピン３０を有する。
【００２５】
隣接する２つのＡ型セグメント１８のうち、一方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面は他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面に接している。他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０は、他方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。これにより、隣接する２つのＡ型セグメント１８が互いに他方のＡ型セグメント１８に対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２６】
一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面はＡ型セグメント１８の前記他方の側面に接しており、一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面から突出するピン３０は、Ａ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。また、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面はＡ型セグメント１８の前記一方の側面に接しており、該側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられている。これにより、一方のＢ型セグメント２０ａ及び他方のＢ型セグメント２０ｂのそれぞれがＡ型セグメント１８に対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２７】
Ｋ型セグメント２２の一方の側面及び他方の側面は、それぞれ、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面及び他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に接している。Ｋ型セグメント２２の前記一方の側面から突出するピン３０は、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面に形成された溝３４に受け入れられ、Ｋ型セグメント２２の前記他方の側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に形成された溝３４に受け入れられている。これにより、Ｋ型セグメント２２が一方のＢ型セグメント２０ａ及び他方のＢ型セグメント２０ｂに対してリング１６の径方向に移動するのを防止する。
【００２８】
複数のリング１６のＫ型セグメント２２は、図３に示したように、千鳥状に配置されている。すなわち、隣接する２つのリング１６のうち、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２と、坑口側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２とは、互いに隣接していない。図示の例では、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂに隣接している。切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれは、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ及びＫ型セグメント２２のうち少なくとも２つに隣接している。切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂに隣接している図示の例に代え、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８に隣接していてもよい。
【００２９】
Ａ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ及びＫ型セグメント２２のそれぞれは、坑口側の端面から突出するピン３６と、切羽側の端面に形成され、ピン３６を受け入れる孔３８とを有する。
【００３０】
隣接する２つのリング１６のうち、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２の坑口側の端面から突出するピン３６は、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられている。切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれの坑口側の端面から突出するピン３６は、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ又はＫ型セグメント２２の切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられている。これにより、切羽側に位置するリング１６が、坑口側に位置するリング１６に対してリング１６の軸線に垂直な方向に移動するのを防止する。
【００３１】
ピン３６は太さが一定であり、孔３８は、その内面から突出する、相対する一対の爪と、各爪に前記孔の中心に向けて弾性力を加えるスプリングとが設けられていない。すなわち、ピン３６及び孔３８は、それぞれ、自動連結式継手の雄金具及び雌金具と異なり、切羽側に位置するリング１６のＫ型セグメント２２と、坑口側に位置するリング１６のＢ型セグメント２０ａ、２０ｂとは、自動連結式継手を用いた連結がなされていない。また、切羽側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８及びＢ型セグメント２０ａ、２０ｂのそれぞれと、坑口側に位置するリング１６のＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０又はＫ型セグメント２２とについても、自動連結式継手を用いた連結はなされていない。
【００３２】
覆工１４を構築するとき、まず、シールド１０の後方及びシールド１０内に複数のリング１６を互いに隣接して形成する。次に、既に形成された複数のリング１６のうち、トンネル１２の切羽に最も近いリング１６ａに反力をとってシールド１０を地盤４０の中へ推進させる（図１）。シールド１０内に複数のシールドジャッキ４２が配置されており、シールド１０の地盤４０中へ推進は、シールドジャッキ４２を用いて行う。シールド１０の推進により、シールド１０内に新たな空間が形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、新たなリング１６ｂを前記空間にリング１６ａに隣接して形成する。このとき、図５に示すように、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０に隣接し、かつ新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８がリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８とトンネル１２の軸線方向に整列されるようにする。
【００３４】
新たなリング１６ｂを形成するとき、まず、複数のＡ型セグメント１８を隣接して配置する。このとき、隣接する２つのＡ型セグメント１８のうち、一方のＡ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２は、他方のＡ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０を受け入れる（図３）。また、各Ａ型セグメント１８の坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。
【００３５】
次に、２つのＢ型セグメント２０のそれぞれをＡ型セグメント１８に隣接して配置する。このとき、一方のＢ型セグメント２０ａの前記一方の側面から突出するピン３０は、Ａ型セグメント１８の前記他方の側面に形成された溝３２に受け入れられ、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記他方の側面に形成された溝３２に、Ａ型セグメント１８の前記一方の側面から突出するピン３０が受け入れられる（図３）。また、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＡ型セグメント１８、Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂ又はＫ型セグメント２２の切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。
【００３６】
その後、Ｋ型セグメント２２を切羽側から坑口側に向けてＢ型セグメント２０間に挿入する。このとき、Ｋ型セグメント２２の前記一方の側面から突出するピン３０は、一方のＢ型セグメント２０ａの前記他方の側面に形成された溝３４に受け入れられ、Ｋ型セグメント２２の前記他方の側面から突出するピン３０は、他方のＢ型セグメント２０ｂの前記一方の側面に形成された溝３４に受け入れられる。また、Ｋ型セグメント２２の坑口側の端面から突出するピン３６は、リング１６ａのＢ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面に形成された孔３８に受け入れられる。なお、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの溝３４は、各Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの切羽側の端面で開放されているため、両Ｂ型セグメント２０ａ、２０ｂの配置後であってもＫ型セグメント２２のピン３０を受け入れることができる。
【００３７】
Ｋ型セグメント２２のトンネル１２の周方向における長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減するため、仮に、Ｂ型セグメント２０間の間隔が、据付上の誤差により、設計上必要とされる間隔より狭くなった場合でもＫ型セグメント２２をＢ型セグメント２０間に挿入することができる。
【００３８】
新たなリング１６ｂの形成時、該新たなリングのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０に隣接するようにする図５に示した例に代え、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＡ型セグメント１８に隣接するようにしてもよい。この場合、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８がリング１６ａのＡ型セグメント１８のエレクタ用ソケット２８とトンネル１２の軸線方向に整列されるようにする。
【００３９】
その後、図６に示すように、固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をこれに隣接するリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定する。固定装置４４は、Ｋ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と螺合可能な第１部材４６と、Ａ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８と螺合可能な第２部材４８と、第１部材４６及び第２部材４８を連結する連結手段５０とからなる。
【００４０】
図７に示す例では、固定装置４４の第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれは、本体部分５２と、該本体部分から突出する雄ねじ部分５４とからなる。固定装置４４の連結手段５０は、第１部材４６の雄ねじ部分５４が挿入される貫通孔５６が一端部に形成され、また第２部材４８の雄ねじ部分５４が挿入される貫通孔５８が他端部に形成された帯状部材６０からなる。
【００４１】
固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定するとき、まず、帯状部材６０を新たなリング１６ｂ及びリング１６ａの内面に沿って配置する。このとき、帯状部材６０の貫通孔５６が新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と整列され、また帯状部材６０の貫通孔５８がリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８と整列されるようにする。
【００４２】
次に、第１部材４６の雄ねじ部分５４を帯状部材６０の貫通孔５６に挿入し、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。また、第２部材４８の雄ねじ部分５４を帯状部材６０の貫通孔５８に挿入し、リング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。このようにして固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａに取り付ける。
【００４３】
新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８と螺合された第１部材４６と、リング１６ａのＢ型セグメント２０と螺合された第２部材４８とが帯状部材６０により連結されているため、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０から離れて切羽側へ移動することはない。
【００４４】
なお、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＡ型セグメント１８に隣接する場合、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に固定装置４４を用いて解除可能に固定する図６に示した例に代え、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＡ型セグメント１８に固定装置４４を用いて解除可能に固定する。
【００４５】
固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定した後、図８に示すように、既に形成された複数のリング１６のうちトンネル１２の切羽に最も近いリング、すなわちリング１６ｂに反力をとってシールド１０を地盤４０中へ推進させる。このとき、シールドジャッキ４２を伸長させて、該シールドジャッキにリング１６ｂからの反力を担わせつつシールド１０を地盤４０に向けて押し出す。シールド１０の推進後、シールドジャッキ４２を縮める。
【００４６】
シールド１０の推進により、リング１６ｂはシールド１０により保護されなくなる。このため、リング１６ｂの外面に土圧及び水圧が作用し、リング１６ｂに該リングの周方向の圧縮力が作用する。Ｋ型セグメント２２のトンネル１２の周方向における長さ寸法が切羽側から坑口側に向けて漸減するため、リング１６ｂに前記圧縮力が作用することにより、リング１６ｂのＫ型セグメント２２にこれを切羽側へ移動させようとする力が作用する。
【００４７】
リング１６ｂのＫ型セグメントがリング１６ａのＢ型セグメント２０に固定装置４４を用いて解除可能に固定されているため、リング１６ｂに前記圧縮力が作用してリング１６ｂのＫ型セグメント２２が切羽側へ移動することはない。すなわち、リング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出ることはない。このため、自動連結式継手を用いることなくリング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出るのを防止するすることができる。これにより、セグメントの製造コストを低減することができ、シールドを用いたトンネルの施工費を低減することができる。
【００４８】
その後、新たなリング（図示せず）を、リング１６ｂを形成したときと同様に、シールド１０内にリング１６ｂに隣接して形成する。その後、固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａから取り外してリング１６ｂのＫ型セグメント２２のリング１６ａのＢ型セグメント２０への固定を解除する。リング１６ｂに隣接して形成された前記新たなリングが、リング１６ｂのＫ型セグメント２２が切羽側へ移動することを阻止するため、前記固定の解除後においても、リング１６ｂのＫ型セグメント２２がＢ型セグメント２０間から抜け出ることはない。
【００４９】
その後、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントをこれに隣接するリング１６ｂのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定する。このように固定装置４４を流用することにより、覆工１４の構築をより経済的に行うことができる。前記新たなリングのＫ型セグメントをリング１６ｂのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定するために、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を用いる上記の例に代え、新たに用意した固定装置４４を用いてもよい。
【００５０】
その後、シールド１０を推進させること、既に形成された複数のリング１６のうち切羽に最も近い１つのリングに隣接して新たなリングを形成すること、固定装置４４を用いて前記新たなリングのＫ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングのＡ型セグメント１８又はＢ型セグメント２０に解除可能に固定することを繰り返す。
【００５１】
リング１６ｂのＫ型セグメント２２のリング１６ａのＢ型セグメント２０への固定の解除は、１つの新たなリングがリング１６ｂに隣接して形成された後になされる上記の例に代え、複数の新たなリングがリング１６ｂに隣接して形成された後になされてもよい。この場合、リング１６ｂ及びリング１６ａから取り外された固定装置４４を、リング１６ｂの形成後に形成された前記複数の新たなリングのうち切羽に最も近い２つのリングに取り付けることができる。
【００５２】
図９に示す例では、固定装置４４の連結手段５０は、帯状部材６０からなる図７に示した例に代え、棒状部材６２と該棒状部材の各端部に螺合されるナット６４とからなる。棒状部材６２は各端部にねじ溝が形成されている。固定装置４４の第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれは、本体部分５２に貫通孔６６が形成されている。
【００５３】
この場合、固定装置４４を用いて新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２をリング１６ａのＢ型セグメント２０に解除可能に固定するとき、まず、第１部材４６の雄ねじ部分５４を新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。また、第２部材４８の雄ねじ部分５４をリング１６ａのＢ型セグメント２０のエレクタ用ソケット２８の内ねじ２６と螺合する。
【００５４】
次に、棒状部材６２の一端部を第１部材４６の貫通孔６６に挿入し、また棒状部材６２の他端部を第２部材４８の貫通孔６６に挿入する。その後、ナット６４を棒状部材６２の各端部に螺合し、第１部材４６及び第２部材４８のそれぞれに接するまで締め付ける。このようにして固定装置４４をリング１６ｂ及びリング１６ａに取り付ける。ナット６４は、棒状部材６２の各端部が貫通孔６６から抜けるのを阻止する。第１部材４６と第２部材４８とが、棒状部材６２及びその各端部に螺合されたナット６４により連結されているため、新たなリング１６ｂのＫ型セグメント２２がリング１６ａのＢ型セグメント２０から離れて切羽側へ移動することはない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】シールドを用いて掘削されたトンネルの覆工の縦断面図。
【図２】図１の線２における覆工の横断面図。
【図３】覆工を構成するリングの展開図。
【図４】新たなリングの形成後における覆工の縦断面図。
【図５】新たなリングの形成後における覆工の斜視図。
【図６】新たなリングのＫ型セグメントを、既に形成された複数のリングのうち切羽に最も近いリングのＢ型セグメントに固定装置を用いて解除可能に固定した後における覆工の斜視図。
【図７】本発明に係る固定装置の側面図。
【図８】新たなリングに反力をとってシールドを推進させた後における覆工の縦断面図。
【図９】本発明に係る他の固定装置の側面図。
【符号の説明】
【００５６】
１０ シールド
１２ トンネル
１４ 覆工
１６ リング
１８ Ａ型セグメント
２０ Ｂ型セグメント
２２ Ｋ型セグメント
２４ 内面
２６ 内ねじ
２８ エレクタ用ソケット
４４ 固定装置
４６ 第１部材
４８ 第２部材
５０ 連結手段
５２ 本体部分
５４ 雄ねじ部分
５６、５８、６６ 貫通孔
６０ 帯状部材
６２ 棒状部材
６４ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法であって、
各リングが、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなり、前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法が一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法が前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸減し、前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれが、鉄筋コンクリートからなり、前記リングの内面に開放された内ねじが形成されたエレクタ用ソケットを備え、
前記構築方法は、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する第１ステップと、
既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる第２ステップと、
新たなリングを、該新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに隣接し、かつ前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと前記トンネルの軸線方向に整列されるように、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して形成する第３ステップと、
前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する第４ステップと、
前記第２ステップないし前記第４ステップを繰り返す第５ステップとを含み、
該第５ステップは、前記第２ステップないし前記第３ステップを少なくとも１回行った後、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントへの固定を解除することを含む、覆工の構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の覆工の構築方法に用いる固定装置であって、それぞれが本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなり、該連結手段は、前記第１部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が一端部に形成され、また前記第２部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が他端部に形成された帯状部材からなる、固定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の覆工の構築方法に用いる固定装置であって、それぞれが、貫通孔が形成された本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなり、該連結手段は、一端部が前記第１部材の前記貫通孔に挿入され、また他端部が前記第２部材の前記貫通孔に挿入される棒状部材であって各端部にねじ溝が形成されている棒状部材と、該棒状部材の各端部の前記貫通孔への挿入後に前記棒状部材の各端部に螺合される、前記棒状部材の各端部が前記貫通孔から抜けるのを阻止するナットとからなる、固定装置。
【請求項１】
シールドを用いて掘削されたトンネルの軸線方向に隣接する複数のリングからなる覆工の構築方法であって、
各リングが、隣接する複数のＡ型セグメントと、それぞれが該Ａ型セグメントに隣接する２つのＢ型セグメントと、該Ｂ型セグメント間のＫ型セグメントとからなり、前記Ａ型セグメントの前記トンネルの周方向における長さ寸法が一定であり、前記Ｂ型セグメントの前記長さ寸法が前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸増し、前記Ｋ型セグメントの前記長さ寸法が前記トンネルの切羽側から坑口側に向けて漸減し、前記Ａ型セグメント、前記Ｂ型セグメント及び前記Ｋ型セグメントのそれぞれが、鉄筋コンクリートからなり、前記リングの内面に開放された内ねじが形成されたエレクタ用ソケットを備え、
前記構築方法は、前記シールドの後方及び前記シールド内に複数のリングを互いに隣接して形成する第１ステップと、
既に形成された複数のリングのうち、前記トンネルの切羽に最も近い１つのリングに反力をとって前記シールドを推進させる第２ステップと、
新たなリングを、該新たなリングの前記Ｋ型セグメントが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに隣接し、かつ前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットが前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと前記トンネルの軸線方向に整列されるように、前記シールド内に前記１つのリングに隣接して形成する第３ステップと、
前記Ｋ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第１部材と、前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントの前記エレクタ用ソケットと螺合可能な第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなる固定装置を用いて前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントをこれに隣接する前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントに解除可能に固定する第４ステップと、
前記第２ステップないし前記第４ステップを繰り返す第５ステップとを含み、
該第５ステップは、前記第２ステップないし前記第３ステップを少なくとも１回行った後、前記新たなリングの前記Ｋ型セグメントの前記１つのリングの前記Ａ型セグメント又は前記Ｂ型セグメントへの固定を解除することを含む、覆工の構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の覆工の構築方法に用いる固定装置であって、それぞれが本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなり、該連結手段は、前記第１部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が一端部に形成され、また前記第２部材の前記雄ねじ部分が挿入される貫通孔が他端部に形成された帯状部材からなる、固定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の覆工の構築方法に用いる固定装置であって、それぞれが、貫通孔が形成された本体部分と該本体部分から突出する雄ねじ部分とからなる第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材を連結する連結手段とからなり、該連結手段は、一端部が前記第１部材の前記貫通孔に挿入され、また他端部が前記第２部材の前記貫通孔に挿入される棒状部材であって各端部にねじ溝が形成されている棒状部材と、該棒状部材の各端部の前記貫通孔への挿入後に前記棒状部材の各端部に螺合される、前記棒状部材の各端部が前記貫通孔から抜けるのを阻止するナットとからなる、固定装置。
【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２００９−７７３９（Ｐ２００９−７７３９Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７０６０（Ｐ２００７−１６７０６０）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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