鋼殻とRC部材との接合構造および接合方法
【課題】 鋼殻とRC部材とを簡便かつ確実に接合する。
【解決手段】 構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手11にRC部材を形成するための鉄筋12を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成する。上記構造を、シールドトンネルにおけるセグメント6を鋼殻として、その外側に拡幅部の床版5としてのRC部材を接合する際に適用する。ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを採用し、スキンプレートを取り外して内周側に型枠17を取り付けて中空部を確保する。
【解決手段】 構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手11にRC部材を形成するための鉄筋12を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成する。上記構造を、シールドトンネルにおけるセグメント6を鋼殻として、その外側に拡幅部の床版5としてのRC部材を接合する際に適用する。ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを採用し、スキンプレートを取り外して内周側に型枠17を取り付けて中空部を確保する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造物の躯体としての鋼殻とRC部材(鉄筋コンクリート部材)とを接合するための構造および方法、特にたとえばシールドトンネルを拡幅する際に鋼製セグメントとRC造の躯体とを接合する際に適用して好適な構造および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼殻とRC部材との接合構造の一例として、特許文献1には、鋼殻の内部に鉄筋を差し込むとともに、鋼殻内部に充填するコンクリート中に膨張材料を注入し、その膨張材料を膨張させて接合部コンクリートに拘束圧を与えることにより、その拘束圧によって鉄筋と鋼殻とを強固に結合するという構造が提案されている。
【0003】
また、他の例として、特許文献2には、大断面トンネルの施工に際して、鋼殻としての鋼製セグメントをRC造の躯体中に埋設して一体化することでそれらを接合するという構造が提案されている。
【特許文献1】特開平9−60121号公報
【特許文献2】特開2002−188398号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、膨張材料による拘束圧で接合するという特許文献1に示される構造では、必ずしも充分な接合強度と信頼性が得られない場合も想定される。また、特許文献2に示される構造では、鋼製セグメントを巻き込むようにRC造の躯体を形成することからトンネル内において補強筋の配筋等の作業が必要となるが、トンネル内においてはそのような作業が制限される場合もあるので、その場合には適用できない。
【0005】
上記事情に鑑み、本発明は鋼殻とRC部材とを簡便かつ確実に接合することができ、特にシールドトンネルを拡幅する際に鋼製セグメントとRC造の躯体とを簡便かつ確実に接合し得る有効適切な接合構造および接合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】
【0006】
請求項1の発明は、構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための構造であって、鋼製セグメントの中空部に取り付けた鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明は、シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための方法であって、ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを組み立てつつシールドトンネルを施工した後、その外側を掘削し、ウエブからスキンプレートを取り外すとともにウエブの内周側に型枠を取り付けてそれらウエブと型枠とにより中空部を確保し、ウエブおよび型枠の内面に鉄筋継手を取り付けてその鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、しかる後にコンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
請求項1の発明は、鋼殻の中空部に鉄筋継手を取り付け、鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻とRC部材とを簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【0010】
請求項2の発明は、鋼殻としての鋼製セグメントの中空部に鉄筋継手を取り付け、鉄筋継手にRC部材としての床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻としての鋼製セグメントの外側にRC部材としての床版を簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【0011】
請求項3の発明は、ウエブの外周側にスキンプレートを有する鋼製セグメントを採用し、鋼製セグメントからスキンプレートを取り外してウエブの内周側に型枠を取り付けて、その中空部に鉄筋継手を取り付け、床版を形成するための鉄筋を鉄筋継手に連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻としての鋼製セグメントの外側にRC部材としての床版を簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、シールドトンネルを拡幅するに際して、鋼製セグメントからなる鋼殻と、拡幅部に設けるRC部材からなる床版とを接合する場合の適用例であり、まず図1〜図6を参照してシールドトンネルの拡幅工法について説明する。
【0013】
本工法は、図1に示すように円形断面の2本のシールドトンネル1(1a、1b)を上下に間隔をおいて施工した後、それらシールドトンネル1のそれぞれを側方に拡幅することによって、最終的には図6に示すようにそれぞれが横長断面とされた上下2連のトンネルを施工するものである。
【0014】
すなわち、本工法においては、まず通常のシールド機による通常のシールド工法によって、図1に示すような円形断面の2本のシールドトンネル1(1a、1b)を上下に間隔をおいて施工する。
【0015】
そして、拡幅を行う範囲に対して、図2に示すように地表から双方のシールドトンネル1a、1bの側方を通過して下段のシールドトンネル1bよりも深い位置に達するような地中壁2を設ける。また、上段のシールドトンネル1aの上部にも地中壁3を設ける。それらの地中壁2,3としては適宜の構造のものが採用可能であるが、たとえば鋼製地中連続壁が好適に採用可能である。なお、地盤の状況等によっては、シールドトンネル1aの上部に設ける地中壁3としては泥水固化壁等の簡易なものでも充分であるし、必要であれば要所に地盤改良を施すと良い。
【0016】
図2に示しているように上記の地中壁2,3の間を切梁4により適宜支持しつつ開削していき、上段のシールドトンネル1aに達したら、図3に示すようにシールドトンネル1aの上部の高さにRC造(鉄筋コンクリート造)の床版5(上段の床版5a)を施工し、その床版5をシールドトンネル1aのセグメント6と地中壁2の双方に対して接合する。
【0017】
以上のようにして上段の床版5aを施工したら、続いて図4に示すようにその下方の地盤を掘削して上下のシールドトンネル1a、1bの間の高さに同様の床版5(中段の床版5b)を施工し、さらに図5に示すようにその下方地盤を掘削して下段のシールドトンネル1bの下部の高さに同様の床版5(下段の床版5c)を施工する。これにより、上段のシールドトンネル1aの側方には上段の床版5aと中段の床版5bと地中壁2とにより拡幅部7aが確保され、下段のシールドトンネル1bの側方には中段の床版5bと下段の床版5cと地中壁2とにより拡幅部7bが確保される。
【0018】
そこで、図6に示すように、各シールドトンネル1a、1bの拡幅部7a、7bに面しているセグメント6を解体撤去し、シールドトンネル1aと拡幅部7aとを連通させ、シールドトンネル1bと拡幅部7bとを連通させれば、円形断面のシールドトンネル1a、1bから側方に拡幅された横長断面の拡幅トンネルがそれぞれ構築される。以降は必要に応じて地中壁2に対して増し打ちを行ったりハンチ部を設けて拡幅部7a、7bの壁面を形成し、また、開削部分を発泡モルタル等により埋め戻す。なお、拡幅部7a、7bに面するセグメント6を解体撤去してシールドトンネル1a、1bを拡幅した後には、必要であれば仮壁8によりシールドトンネル1a、1bと拡幅部7a、7bとを仮に区画することにより、いずれか一方で工事を続けながら他方の供用を早期に開始することができる。
【0019】
以上の拡幅工法によれば、先行施工したシールドトンネル1a、1bの側方に地中壁2を設け、それらの間を開削して床版5を設けることで拡幅部7a、7bを確保したうえで、シールドトンネル1a、1bからセグメント6の一部を解体撤去することにより、シールドトンネル1a、1bを極めて容易に拡幅することができる。そして、本工法によれば、従来のように拡幅部全体をシールド工法によることなく開削工法のみで施工する場合に較べれば開削範囲を削減できるし、工期、工費の点で有利である。また、拡幅自体もシールド機により行う場合には特殊なシールド機や特殊なセグメントが不可欠であるが、本工法ではそのような必要は一切なく、この点においても合理的である。
【0020】
なお、上記では拡幅部7a、7bを地表からの開削工法により施工したが、開削工法によることなくNATM工法によるトンネル掘削により拡幅部7a、7bを施工することも可能であり、その例を図7〜図8に示す。
【0021】
すなわち、図7に示すように上記の場合と同様にシールドトンネル1a、1bの側方に地中壁2を設けた後(上記においてシールドトンネル1aの上部に設けた地中壁3はここでは省略可能である)、所望位置に設けた立坑(図示せず)からNATM工法により上段のシールドトンネル1aと地中壁2との間にトンネル10を掘削する。そして、図8に示すようにそのトンネル10の内部において上段の床版5aを施工し、それ以降は、上記と同様(図4〜図6参照)にその床版5aの下方地盤を掘削して中段の床版5bを設け、さらにその下方地盤を掘削して下段の床版5cを設ければ良い。本工法によれば立坑を設けるのみで地表からの開削が不要であるから、NATM工法の採用が可能な場合には上記の場合よりも効率的な施工が可能である。
【0022】
以上、トンネル拡幅工法について説明したが、次に上記工法に本発明の接合構造および接合方法を適用する場合の実施形態について図9〜図16を参照して説明する。
【0023】
本実施形態の接合構造では、シールドトンネル1を施工するに際してそのセグメント6として図11に示すような鋼製セグメントを鋼殻として採用し、そのセグメント6にRC部材としての床版5を接合するに当たっては、セグメント6を図12に示すように加工してこれに鉄筋継手11(11a、11b)を取り付ける。そして、床版5の施工に際しては各鉄筋12(引張筋12aおよび割裂防止筋12b)をそれら鉄筋継手11に連結したうえで、床版5をセグメント6の外側に一体化した状態で形成する。
【0024】
具体的には、上記のセグメント6として、図11に示すように対のウエブ13の外周側にスキンプレート14を取り付けた溝形円弧状の鋼製セグメントを採用し、これを通常のように周方向およびトンネル軸方向に連結して全体として筒状をなすように組み立て、図13に示すようにシールドトンネル1の一次覆工を形成する。
【0025】
そのように組み立てたセグメント6の外側に床版5を一体に接合するには、図12および図14に示すようにウエブ13の内面にフランジ15およびその補強リブ16を溶接し、そのフランジ15に鉄筋継手11aを所定間隔で取り付ける。また、図15に示すようにウエブ13の外周側からスキンプレート14を取り外し、それに代えて鋼板からなる型枠17をウエブ13の内周側に溶接あるいはボルト止めにより取り付け、かつ図9に示すように床版5の接合位置の両端側には同じく鋼板からなる型枠18を取り付け、それら型枠17,18によりウエブ13の間にコンクリートを打設するための中空部を確保する。そして、上記の型枠17の内面にも鉄筋継手11bを取り付ける。
【0026】
上記の鉄筋継手11としては適宜の形式のものが採用可能であるが、鉄筋12をワンタッチで連結し得る機械式継手が好適に採用可能である。それら鉄筋継手11の位置と方向は床版5の配筋に合わせて設置するが、図9に示すように割裂防止筋12bは放射状に配筋されるので、それを連結する鉄筋継手11(11a、11b)も放射状に取り付け、鉄筋継手11aを取り付けるためのフランジ15はウエブ13の外周縁部に沿わせて設ければ良い。また、引張筋12aは水平に配筋されるので、それを連結する鉄筋継手11(11a、11b)は引張筋12aと同軸状態で水平に設け、鉄筋継手11aを取り付けるためのフランジ15は引張筋12aに直交するように鉛直に取り付ければ良い。
【0027】
そして、図16に示すように各鉄筋継手11に各鉄筋12を連結し、床版形成用の型枠(図示せず)を組み立て、その内部にコンクリートを打設するとともに、セグメント6の中空部に一体にコンクリートを充填する。これによりセグメント6の外側に鉄筋12および鉄筋継手11を介して確実強固に一体化された状態でRC造の床版5が形成される。
【0028】
このような構造によりセグメント6と床版5とを接合することにより、鋼殻としてのセグメント6の外側にRC部材としての床版5を確実強固に接合できる。また、従来のように床版5中にセグメント6を巻き込んだり、あるいはセグメント6の内側(すなわちシールドトンネル1の内部)に床版5を接合する場合には、シールドトンネル1の内部に床版5を接合するためのスペースを確保する必要があるが、上記のように床版5をセグメント6の外側に接合することでそのような必要はないし、シールドトンネル1の内部での作業を殆ど不要とでき、極めて施工性に優れ、合理的である。
【0029】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって、本発明は上記実施形態に限定されることなく適宜の変更が可能である。たとえば上記実施形態はシールドトンネルを拡幅する際に本発明を適用した場合の例であるが、本発明はそのようなトンネル拡幅工法に適用するのみならず、様々な構造、形態、用途の構造物の施工に際して鋼殻とRC部材とを接合する場合全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の接合構造を適用するトンネル拡幅工法の一例を示すもので、シールドトンネルを施工した状態を示す図である。
【図2】同、地中壁を設けて開削した状態を示す図である。
【図3】同、上段の床版を施工した状態を示す図である。
【図4】同、中段の床版を施工した状態を示す図である。
【図5】同、下段の床版を施工した状態を示す図である。
【図6】同、拡幅部に面するセグメントを解体撤去した状態を示す図である。
【図7】他のトンネル拡幅工法を示すもので、拡幅部を施工するためのトンネルを設けた状態を示す図である。
【図8】同、トンネル内に上段の床版を施工した状態を示す図である。
【図9】本発明の接合構造の一実施形態を示す図である。
【図10】同、断面図である。
【図11】同、鋼製セグメントの例を示す図である。
【図12】同、鋼製セグメントを加工して鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図13】同、施工手順を示す図であって、鋼製セグメントを組み立てた状態を示す図である。
【図14】同、フランジと鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図15】同、スキンプレートを撤去して型枠および他の鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図16】同、鉄筋継手に鉄筋を連結した状態を示す図である。
【符号の説明】
【0031】
1(1a、1b) シールドトンネル
5(5a、5b、5c) 床版(RC部材)
6 セグメント(鋼製セグメント、鋼殻)
11(11a、11b) 鉄筋継手
12 鉄筋
12a 引張筋
12b 割裂防止筋
13 ウエブ
14 スキンプレート
15 フランジ
17,18 型枠
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造物の躯体としての鋼殻とRC部材(鉄筋コンクリート部材)とを接合するための構造および方法、特にたとえばシールドトンネルを拡幅する際に鋼製セグメントとRC造の躯体とを接合する際に適用して好適な構造および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼殻とRC部材との接合構造の一例として、特許文献1には、鋼殻の内部に鉄筋を差し込むとともに、鋼殻内部に充填するコンクリート中に膨張材料を注入し、その膨張材料を膨張させて接合部コンクリートに拘束圧を与えることにより、その拘束圧によって鉄筋と鋼殻とを強固に結合するという構造が提案されている。
【0003】
また、他の例として、特許文献2には、大断面トンネルの施工に際して、鋼殻としての鋼製セグメントをRC造の躯体中に埋設して一体化することでそれらを接合するという構造が提案されている。
【特許文献1】特開平9−60121号公報
【特許文献2】特開2002−188398号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、膨張材料による拘束圧で接合するという特許文献1に示される構造では、必ずしも充分な接合強度と信頼性が得られない場合も想定される。また、特許文献2に示される構造では、鋼製セグメントを巻き込むようにRC造の躯体を形成することからトンネル内において補強筋の配筋等の作業が必要となるが、トンネル内においてはそのような作業が制限される場合もあるので、その場合には適用できない。
【0005】
上記事情に鑑み、本発明は鋼殻とRC部材とを簡便かつ確実に接合することができ、特にシールドトンネルを拡幅する際に鋼製セグメントとRC造の躯体とを簡便かつ確実に接合し得る有効適切な接合構造および接合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】
【0006】
請求項1の発明は、構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための構造であって、鋼製セグメントの中空部に取り付けた鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明は、シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための方法であって、ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを組み立てつつシールドトンネルを施工した後、その外側を掘削し、ウエブからスキンプレートを取り外すとともにウエブの内周側に型枠を取り付けてそれらウエブと型枠とにより中空部を確保し、ウエブおよび型枠の内面に鉄筋継手を取り付けてその鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、しかる後にコンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
請求項1の発明は、鋼殻の中空部に鉄筋継手を取り付け、鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻とRC部材とを簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【0010】
請求項2の発明は、鋼殻としての鋼製セグメントの中空部に鉄筋継手を取り付け、鉄筋継手にRC部材としての床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻としての鋼製セグメントの外側にRC部材としての床版を簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【0011】
請求項3の発明は、ウエブの外周側にスキンプレートを有する鋼製セグメントを採用し、鋼製セグメントからスキンプレートを取り外してウエブの内周側に型枠を取り付けて、その中空部に鉄筋継手を取り付け、床版を形成するための鉄筋を鉄筋継手に連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成するので、鋼殻としての鋼製セグメントの外側にRC部材としての床版を簡単な構造でかつ簡単な作業で確実強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、シールドトンネルを拡幅するに際して、鋼製セグメントからなる鋼殻と、拡幅部に設けるRC部材からなる床版とを接合する場合の適用例であり、まず図1〜図6を参照してシールドトンネルの拡幅工法について説明する。
【0013】
本工法は、図1に示すように円形断面の2本のシールドトンネル1(1a、1b)を上下に間隔をおいて施工した後、それらシールドトンネル1のそれぞれを側方に拡幅することによって、最終的には図6に示すようにそれぞれが横長断面とされた上下2連のトンネルを施工するものである。
【0014】
すなわち、本工法においては、まず通常のシールド機による通常のシールド工法によって、図1に示すような円形断面の2本のシールドトンネル1(1a、1b)を上下に間隔をおいて施工する。
【0015】
そして、拡幅を行う範囲に対して、図2に示すように地表から双方のシールドトンネル1a、1bの側方を通過して下段のシールドトンネル1bよりも深い位置に達するような地中壁2を設ける。また、上段のシールドトンネル1aの上部にも地中壁3を設ける。それらの地中壁2,3としては適宜の構造のものが採用可能であるが、たとえば鋼製地中連続壁が好適に採用可能である。なお、地盤の状況等によっては、シールドトンネル1aの上部に設ける地中壁3としては泥水固化壁等の簡易なものでも充分であるし、必要であれば要所に地盤改良を施すと良い。
【0016】
図2に示しているように上記の地中壁2,3の間を切梁4により適宜支持しつつ開削していき、上段のシールドトンネル1aに達したら、図3に示すようにシールドトンネル1aの上部の高さにRC造(鉄筋コンクリート造)の床版5(上段の床版5a)を施工し、その床版5をシールドトンネル1aのセグメント6と地中壁2の双方に対して接合する。
【0017】
以上のようにして上段の床版5aを施工したら、続いて図4に示すようにその下方の地盤を掘削して上下のシールドトンネル1a、1bの間の高さに同様の床版5(中段の床版5b)を施工し、さらに図5に示すようにその下方地盤を掘削して下段のシールドトンネル1bの下部の高さに同様の床版5(下段の床版5c)を施工する。これにより、上段のシールドトンネル1aの側方には上段の床版5aと中段の床版5bと地中壁2とにより拡幅部7aが確保され、下段のシールドトンネル1bの側方には中段の床版5bと下段の床版5cと地中壁2とにより拡幅部7bが確保される。
【0018】
そこで、図6に示すように、各シールドトンネル1a、1bの拡幅部7a、7bに面しているセグメント6を解体撤去し、シールドトンネル1aと拡幅部7aとを連通させ、シールドトンネル1bと拡幅部7bとを連通させれば、円形断面のシールドトンネル1a、1bから側方に拡幅された横長断面の拡幅トンネルがそれぞれ構築される。以降は必要に応じて地中壁2に対して増し打ちを行ったりハンチ部を設けて拡幅部7a、7bの壁面を形成し、また、開削部分を発泡モルタル等により埋め戻す。なお、拡幅部7a、7bに面するセグメント6を解体撤去してシールドトンネル1a、1bを拡幅した後には、必要であれば仮壁8によりシールドトンネル1a、1bと拡幅部7a、7bとを仮に区画することにより、いずれか一方で工事を続けながら他方の供用を早期に開始することができる。
【0019】
以上の拡幅工法によれば、先行施工したシールドトンネル1a、1bの側方に地中壁2を設け、それらの間を開削して床版5を設けることで拡幅部7a、7bを確保したうえで、シールドトンネル1a、1bからセグメント6の一部を解体撤去することにより、シールドトンネル1a、1bを極めて容易に拡幅することができる。そして、本工法によれば、従来のように拡幅部全体をシールド工法によることなく開削工法のみで施工する場合に較べれば開削範囲を削減できるし、工期、工費の点で有利である。また、拡幅自体もシールド機により行う場合には特殊なシールド機や特殊なセグメントが不可欠であるが、本工法ではそのような必要は一切なく、この点においても合理的である。
【0020】
なお、上記では拡幅部7a、7bを地表からの開削工法により施工したが、開削工法によることなくNATM工法によるトンネル掘削により拡幅部7a、7bを施工することも可能であり、その例を図7〜図8に示す。
【0021】
すなわち、図7に示すように上記の場合と同様にシールドトンネル1a、1bの側方に地中壁2を設けた後(上記においてシールドトンネル1aの上部に設けた地中壁3はここでは省略可能である)、所望位置に設けた立坑(図示せず)からNATM工法により上段のシールドトンネル1aと地中壁2との間にトンネル10を掘削する。そして、図8に示すようにそのトンネル10の内部において上段の床版5aを施工し、それ以降は、上記と同様(図4〜図6参照)にその床版5aの下方地盤を掘削して中段の床版5bを設け、さらにその下方地盤を掘削して下段の床版5cを設ければ良い。本工法によれば立坑を設けるのみで地表からの開削が不要であるから、NATM工法の採用が可能な場合には上記の場合よりも効率的な施工が可能である。
【0022】
以上、トンネル拡幅工法について説明したが、次に上記工法に本発明の接合構造および接合方法を適用する場合の実施形態について図9〜図16を参照して説明する。
【0023】
本実施形態の接合構造では、シールドトンネル1を施工するに際してそのセグメント6として図11に示すような鋼製セグメントを鋼殻として採用し、そのセグメント6にRC部材としての床版5を接合するに当たっては、セグメント6を図12に示すように加工してこれに鉄筋継手11(11a、11b)を取り付ける。そして、床版5の施工に際しては各鉄筋12(引張筋12aおよび割裂防止筋12b)をそれら鉄筋継手11に連結したうえで、床版5をセグメント6の外側に一体化した状態で形成する。
【0024】
具体的には、上記のセグメント6として、図11に示すように対のウエブ13の外周側にスキンプレート14を取り付けた溝形円弧状の鋼製セグメントを採用し、これを通常のように周方向およびトンネル軸方向に連結して全体として筒状をなすように組み立て、図13に示すようにシールドトンネル1の一次覆工を形成する。
【0025】
そのように組み立てたセグメント6の外側に床版5を一体に接合するには、図12および図14に示すようにウエブ13の内面にフランジ15およびその補強リブ16を溶接し、そのフランジ15に鉄筋継手11aを所定間隔で取り付ける。また、図15に示すようにウエブ13の外周側からスキンプレート14を取り外し、それに代えて鋼板からなる型枠17をウエブ13の内周側に溶接あるいはボルト止めにより取り付け、かつ図9に示すように床版5の接合位置の両端側には同じく鋼板からなる型枠18を取り付け、それら型枠17,18によりウエブ13の間にコンクリートを打設するための中空部を確保する。そして、上記の型枠17の内面にも鉄筋継手11bを取り付ける。
【0026】
上記の鉄筋継手11としては適宜の形式のものが採用可能であるが、鉄筋12をワンタッチで連結し得る機械式継手が好適に採用可能である。それら鉄筋継手11の位置と方向は床版5の配筋に合わせて設置するが、図9に示すように割裂防止筋12bは放射状に配筋されるので、それを連結する鉄筋継手11(11a、11b)も放射状に取り付け、鉄筋継手11aを取り付けるためのフランジ15はウエブ13の外周縁部に沿わせて設ければ良い。また、引張筋12aは水平に配筋されるので、それを連結する鉄筋継手11(11a、11b)は引張筋12aと同軸状態で水平に設け、鉄筋継手11aを取り付けるためのフランジ15は引張筋12aに直交するように鉛直に取り付ければ良い。
【0027】
そして、図16に示すように各鉄筋継手11に各鉄筋12を連結し、床版形成用の型枠(図示せず)を組み立て、その内部にコンクリートを打設するとともに、セグメント6の中空部に一体にコンクリートを充填する。これによりセグメント6の外側に鉄筋12および鉄筋継手11を介して確実強固に一体化された状態でRC造の床版5が形成される。
【0028】
このような構造によりセグメント6と床版5とを接合することにより、鋼殻としてのセグメント6の外側にRC部材としての床版5を確実強固に接合できる。また、従来のように床版5中にセグメント6を巻き込んだり、あるいはセグメント6の内側(すなわちシールドトンネル1の内部)に床版5を接合する場合には、シールドトンネル1の内部に床版5を接合するためのスペースを確保する必要があるが、上記のように床版5をセグメント6の外側に接合することでそのような必要はないし、シールドトンネル1の内部での作業を殆ど不要とでき、極めて施工性に優れ、合理的である。
【0029】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって、本発明は上記実施形態に限定されることなく適宜の変更が可能である。たとえば上記実施形態はシールドトンネルを拡幅する際に本発明を適用した場合の例であるが、本発明はそのようなトンネル拡幅工法に適用するのみならず、様々な構造、形態、用途の構造物の施工に際して鋼殻とRC部材とを接合する場合全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の接合構造を適用するトンネル拡幅工法の一例を示すもので、シールドトンネルを施工した状態を示す図である。
【図2】同、地中壁を設けて開削した状態を示す図である。
【図3】同、上段の床版を施工した状態を示す図である。
【図4】同、中段の床版を施工した状態を示す図である。
【図5】同、下段の床版を施工した状態を示す図である。
【図6】同、拡幅部に面するセグメントを解体撤去した状態を示す図である。
【図7】他のトンネル拡幅工法を示すもので、拡幅部を施工するためのトンネルを設けた状態を示す図である。
【図8】同、トンネル内に上段の床版を施工した状態を示す図である。
【図9】本発明の接合構造の一実施形態を示す図である。
【図10】同、断面図である。
【図11】同、鋼製セグメントの例を示す図である。
【図12】同、鋼製セグメントを加工して鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図13】同、施工手順を示す図であって、鋼製セグメントを組み立てた状態を示す図である。
【図14】同、フランジと鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図15】同、スキンプレートを撤去して型枠および他の鉄筋継手を取り付けた状態を示す図である。
【図16】同、鉄筋継手に鉄筋を連結した状態を示す図である。
【符号の説明】
【0031】
1(1a、1b) シールドトンネル
5(5a、5b、5c) 床版(RC部材)
6 セグメント(鋼製セグメント、鋼殻)
11(11a、11b) 鉄筋継手
12 鉄筋
12a 引張筋
12b 割裂防止筋
13 ウエブ
14 スキンプレート
15 フランジ
17,18 型枠
【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部にコンクリートを一体に充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする鋼殻とRC部材との接合構造。
【請求項2】
シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための構造であって、鋼製セグメントの中空部に取り付けた鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする鋼殻とRC部材との接合構造。
【請求項3】
シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための方法であって、ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを組み立てつつシールドトンネルを施工した後、その外側を掘削し、ウエブからスキンプレートを取り外すとともにウエブの内周側に型枠を取り付けてそれらウエブと型枠とにより中空部を確保し、ウエブおよび型枠の内面に鉄筋継手を取り付けてその鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、しかる後にコンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成することを特徴とする鋼殻とRC部材との接合方法。
【請求項1】
構造物の躯体としての鋼殻とRC部材とを接合するための構造であって、鋼殻の中空部に取り付けた鉄筋継手にRC部材を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設してRC部材を形成するとともに鋼殻の中空部にコンクリートを一体に充填することにより、鋼殻の外側にRC部材を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする鋼殻とRC部材との接合構造。
【請求項2】
シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための構造であって、鋼製セグメントの中空部に取り付けた鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、コンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成したことを特徴とする鋼殻とRC部材との接合構造。
【請求項3】
シールドトンネルにおける鋼製セグメントからなる鋼殻と、その外側に設けられる拡幅部の床版としてのRC部材とを接合するための方法であって、ウエブの外周側にスキンプレートを有する溝形断面の鋼製セグメントを組み立てつつシールドトンネルを施工した後、その外側を掘削し、ウエブからスキンプレートを取り外すとともにウエブの内周側に型枠を取り付けてそれらウエブと型枠とにより中空部を確保し、ウエブおよび型枠の内面に鉄筋継手を取り付けてその鉄筋継手に床版を形成するための鉄筋を連結し、しかる後にコンクリートを打設して床版を形成するとともに鋼製セグメントの中空部に一体にコンクリートを充填することにより、鋼製セグメントの外側に床版を一体に接合した状態で形成することを特徴とする鋼殻とRC部材との接合方法。
【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】
【公開番号】特開2006−97317(P2006−97317A)
【公開日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−284216(P2004−284216)
【出願日】平成16年9月29日(2004.9.29)
【出願人】(591127098)首都高速道路公団 (7)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】(390036515)株式会社鴻池組 (41)
【出願人】(000219406)東亜建設工業株式会社 (177)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年9月29日(2004.9.29)
【出願人】(591127098)首都高速道路公団 (7)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】(390036515)株式会社鴻池組 (41)
【出願人】(000219406)東亜建設工業株式会社 (177)
【Fターム(参考)】
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