(57)【要約】【課題】養生の必要な充填材の充填を不要とし、安定したガタツキの無い状態でプレキャスト床版をトンネル底部に配置できるプレキャスト床版、トンネルの床版構造及びその構築方法を提供する。【解決手段】トンネルＴ底部に配置する、トンネルＴ底部の形状に沿って形成された床版下面部２２，２２に凸形状の凸部２３を具備したプレキャスト床版２であり、凸部２３は、プレキャスト床版２の中央部に設けられ、プレキャスト床版２の両端部とトンネルＴ底部との間の隙間に支持部材３，３が配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル底部に配置する、該トンネル底部の形状に沿って形成された床版下面部に凸形状の凸部を具備したプレキャスト床版。
【請求項２】
前記凸部は前記プレキャスト床版の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプレキャスト床版。
【請求項３】
前記プレキャスト床版は前記トンネル底部に配置されている状態で該プレキャスト床版の両端部と該トンネル底部との間の隙間に支持部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネルの床版構造。
【請求項４】
前記支持部材の側面にはトンネル底部に固定されたずれ止め部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のトンネルの床版構造。
【請求項５】
トンネル底部の形状に沿って形成された床版下面部に凸形状の凸部を具備したプレキャスト床版をトンネル底部に配置し、
前記プレキャスト床版の両端部と該トンネル底部との間の隙間に支持部材を配置することを特徴とするトンネルの床版構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル底部に配置するプレキャスト床版、トンネルの床版構造及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、首都圏を中心として、都市部の大深度地下空間等を利用した高速道路や鉄道網の建設が盛んに行われている。
本線トンネルの多くが、世界的にも最大級の大断面長距離シールドトンネルであり、その施工には大断面長距離施工を可能とする高度な技術とともに、高速施工技術が求められている。
高速化を可能にするために、各種コンクリート部材にプレキャスト製品が積極的に採り入れられるようになってきている。例えば、道路トンネルでは、道路床版にハーフプレキャストタイプの合成床版を用いられることは一般化しつつある。
トンネル底部に配置されるインバートについても、従来は現場打ちコンクリートや掘削残土を再利用した流動化処理土等による現場施工が行われてきたが、インバート上は、シールドマシンの後続台車やセグメント等の資機材搬出入のためのバッテリーロコの軌条、ダンプトラック等の車両通行路等、仮設時に多目的に用いられるため、サイクルタイムのごく初期の段階で、その施工が完了していることが望ましく、一部の工事では、プレキャスト製品の適用が始められている。
【０００３】
特許文献１には、トンネルの底部に複数のコンクリート製のプレキャストインバートからなるインバートの構築方法が開示されている。インバートの中間部に複数のプレキャスト床版からなる床スラブが構築され、さらにプレキャストインバートとプレキャスト床版との間に複数のプレキャストコンクリート中壁からなる中壁が構築される。
なお、プレキャストインバートは、トンネルの底部に当該トンネルの軸方向に互いに隣接して敷設され、各プレキャストインバートはセグメントに複数のアンカーボルトによって固定される。アンカーボルトによって各プレキャストインバートのレベル調整が同時に行われ、調整後のプレキャストインバートとセグメントとの間に調整モルタルが充填される。当該プレキャストインバートの下端面はセグメントの内周面に沿って凸曲面状に形成されている。
プレキャストインバート上面を仮設利用する場合、当該プレキャストインバートがその端部近傍に配置されたアンカーボルトのみで支持された、セグメント内周面から浮いた状態を保ったまま、仮設設備等の荷重を載荷させることは構造上困難であり、現実的ではない（通常、本設共用時に曲げを想定していないインバートは曲げ部材としての曲げ耐力を保有していない。仮設時に発生する曲げに対抗するためだけに過度な鉄筋を配筋することは不合理である。）。したがって、プレキャストインバートとセグメント内周面との間に形成される隙間に充填するモルタルが所定の強度まで硬化した後に利用するのが相当である。
しかしながら、プレキャストインバートを配置した後にモルタルを充填する場合、モルタルが所定の強度を発現するまでの養生期間が必要であること、隙間が狭隘なため、充填不良を生じやすく、充填性を優先してモルタルの注入圧力を高くすれば、圧力によってプレキャストインバートに偏荷重が作用して損傷を招いたり、折角設置した位置から変動する可能性も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２７８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、養生の必要な充填材の充填を不要とし、安定したガタツキの無い状態でプレキャスト床版をトンネル底部に配置できるプレキャスト床版、トンネルの床版構造及びその構築方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明のプレキャスト床版は、トンネル底部に配置する、該トンネル底部の形状に沿って形成された床版下面部に凸形状の凸部を具備している。前記凸部は、前記プレキャスト床版の中央部に設けられていることが望ましい。
【０００７】
本発明のトンネルの床版構造は、前記プレキャスト床版は前記トンネル底部に配置されている状態で該プレキャスト床版の両端部と該トンネル底部との間の隙間に支持部材が配置されていることを特徴としている。前記支持部材の側面にはトンネル底部に固定されたずれ止め部材が配置されていることが望ましい。
【０００８】
本発明のトンネルの床版構造の構築方法は、トンネル底部の形状に沿って形成された床版下面部に凸形状の凸部を具備したプレキャスト床版をトンネル底部に配置し、前記プレキャスト床版の両端部と該トンネル底部との間の隙間に支持部材を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプレキャスト床版によれば、設置するトンネル底面の内周面の形状に沿って形成された下面側に凸形状の凸部が具備されているので、鉛直土圧よりも側方土圧の方が卓越する偏荷重によって縦潰れした、トンネル底面の内周面の曲率が小さくなった場合であっても、凸部がトンネル底面を確実に捉えることができるので、プレキャスト床版に局所的な負荷がかかることが無く、過度な曲げモーメントやせん断力が作用してプレキャスト床版を損傷することを回避できる。
また、前記のようにトンネルに縦潰れが生じた場合、プレキャスト床版の両端がトンネル内面に先行して接触するため、プレキャスト床版の両端を支点とする曲げモーメントが発生することが想定されるが、最大曲げモーメントが発生するプレキャスト床版の中央部に凸部が設けられていれば、両端部に先行してプレキャスト床版を単純梁とする梁の中央部に支点を設けることになり、発生曲げモーメントを小さく緩和できる。
【００１０】
本発明のトンネルの床版構造によれば、プレキャスト床版の凸部によって、プレキャスト床版の両端部とトンネル底部との間に隙間が生じても、その隙間に支持部材が配置されていることで、プレキャスト床版が天秤になることが無く、両端部に支持点を確保できるため、安定した床版構造が図られる。
また、支持部材の側面にトンネル底部に固定されたずれ止め部材が配置されていれば、係るプレキャスト構造に作用する車両等の振動や繰り返し荷重を受けても、支持部材が当該隙間から緩んで抜け出すことが無く、恒久的に安定した構造を保つことができる。
【００１１】
本発明のトンネルの床版構造の構築方法によれば、プレキャスト床版の床版下面部に設けられた凸部によって生じるプレキャスト床版の両端部とトンネル底部との間の隙間に支持部材を配置することで、トンネルの外荷重による変形、セグメントの目違いや目開き、製作誤差等に対しても柔軟に対応でき、ガタツキの無い安定した床版構造を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のプレキャスト床版と床版構造の断面図である。
【図２】本発明のプレキャスト床版端部の断面図である（図１のＡ部詳細図）。
【図３】本発明のカルバートと一体となったプレキャスト床版と床版構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜プレキャスト床版及びトンネルの床版構造＞
図１に、本発明のプレキャスト床版と床版構造の断面図を示す。
本実施形態におけるトンネルＴは、円形のシールドトンネルであり、複数のセグメントＳ，Ｓ・・・を組み合わせてリング状に形成されている。セグメントＳは、内面側が平滑なＲＣセグメント（鉄筋コンクリート製セグメント）又は、合成セグメント（中詰めコンクリート鋼製セグメント）のいずれかである。
プレキャスト床版２は、椀形に形成されており、上面の平滑面である床版上面部２１と、下面の曲面である床版下面部２２，２２と、最下面に凸形状を有する凸部２３とで構成されている。
床版下面部２２の曲率は、設置範囲であるトンネルＴの底部内周面形状に沿って形成されている。ここでトンネルＴの内周面形状とは、トンネルＴが理想的な真円に組み立てられた場合に相当する。
また、凸部２３も床版下面部２２と同様な曲率を有するが、設計上想定されるトンネルの変形やセグメントＳ，Ｓ・・・の製作及び施工誤差等を考慮して、必要に応じて曲率を変えても良く、凸部２３の下面に不図示のゴム板を介在させて、プレキャスト床版２に局所的な応力集中が生じないように配慮したり、該ゴム板を高さ調整に用いても良い。
凸部２３の厚さは、設計上想定されるトンネルの変形やセグメントＳ，Ｓ・・・の製作及び施工誤差等を考慮して、トンネルＴ軸方向のどの位置に配置しても、プレキャスト床版２の両端部が凸部２３に先行してトンネルＴを構成するセグメントＳの内面に接触しないように設計、計画される。
【００１４】
図２に、図１のＡ部の詳細であるプレキャスト床版端部の断面図を示す。
凸部２３とトンネルＴとの接触によって生じるプレキャスト床版２の両端部とトンネルＴとの隙間は、その隙間の大きさに応じて加工された支持部材３，３を勘合させる。プレキャスト床版２の両端部は、トンネルＴの内面との接触により損傷を受けないように、テーパー部２４，２４が設けられており、支持部材３，３は、テーパー部２４，２４のテーパー面に沿って打ち込まれることによって、プレキャスト床版２がガタツキ無く安定した状態でトンネルＴの底面に設置される。支持部材３は、挿入方向に向かって楔となるように、テーパーが設けられている。床版上面２１に作用する将来荷重に対して、弾性範囲内で変形する材質であれば限定されないが、実施形態では鋼製を採用している。
勘合状態の支持部材３，３が荷重の繰り返し載荷等による緩みによって抜け出さないように、支持部材３，３の側面には、それぞれずれ止め部材４，４が配置される。ずれ止め部材４は、Ｌ形鋼材を使用した反力部材４１と、反力部材４１のセグメントＳ側の面に設けられた不図示の貫通孔を介して、同じくセグメントＳに設けられたインサートに対してボルト４２によって一体に固定され、最終的にトンネルの床版構造１が形成される。
【００１５】
図３に、カルバートと一体となったプレキャスト床版と床版構造の断面図を示す。
特に、高速道路トンネル等では、道路床版の下部空間にカルバートを設け、火災時等の緊急避難通路として利用する形態があり、本実施形態は、当該カルバートの底版を兼ねたプレキャスト床版１の一実施形態を示すものである。
【００１６】
＜トンネルの床版構造の構築方法＞
図１〜３より、本発明の実施形態であるトンネルの床版構造の構築方法は、トンネルＴの底部の形状に沿って形成された床版下面部２２，２２に凸形状の凸部２３を具備したプレキャスト床版２をトンネルＴの底部に配置し、プレキャスト床版２の両端部とトンネルＴの底部との間の隙間に支持部材３，３を配置する。
プレキャスト床版１は、搬入されたプレキャスト床版１をトンネルＴ坑内に配置された不図示の楊重機によって、所定のトンネルＴの底部に配置する。プレキャスト床版１の高さは、凸部２３の下面に不図示のゴム板を複数枚介在させることで調整しても良い。
支持部材３，３は、挿入方向に対してハンマー等を用いて挿入勘合させる。
その後、勘合した状態で、支持部材３，３の側面にずれ止め部材を配置する。ずれ止め部材４は、Ｌ形鋼材を使用した反力部材４１と、反力部材４１のセグメントＳ側の面に設けられた不図示の貫通孔を介して、同じくセグメントＳに設けられたインサートに対してボルト４２によって一体に固定され、最終的にトンネルの床版構造１が形成される。
【００１７】
本発明のプレキャスト床版の実施形態によれば、設置するトンネル底面の内周面の形状に沿って形成された下面側に凸形状の凸部が具備されているので、鉛直土圧よりも側方土圧の方が卓越する偏荷重によって縦潰れした、トンネル底面の内周面の曲率が小さくなった場合であっても、凸部がトンネル底面を確実に捉えることができるので、プレキャスト床版に局所的な負荷がかかることが無く、過度な曲げモーメントやせん断力が作用してプレキャスト床版を損傷することを回避できる。
また、前記のようにトンネルに縦潰れが生じた場合、プレキャスト床版の両端がトンネル内面に先行して接触するため、プレキャスト床版の両端を支点とする曲げモーメントが発生することが想定されるが、最大曲げモーメントが発生するプレキャスト床版の中央部に凸部が設けられていれば、両端部に先行してプレキャスト床版を単純梁とする梁の中央部に支点を設けることになり、発生曲げモーメントを小さく緩和できる。
【００１８】
本発明のトンネルの床版構造の実施形態によれば、プレキャスト床版の凸部によって、プレキャスト床版の両端部とトンネル底部との間に隙間が生じても、その隙間に支持部材が配置されていることで、プレキャスト床版が天秤になることが無く、両端部に支持点を確保できるため、安定した床版構造が図られる。
また、支持部材の側面にトンネル底部に固定されたずれ止め部材が配置されていれば、係るプレキャスト構造に作用する車両等の振動や繰り返し荷重を受けても、支持部材が当該隙間から緩んで抜け出すことが無く、恒久的に安定した構造を保つことができる。
【００１９】
本発明のトンネル床版構造の構築方法の実施形態によれば、プレキャスト床版の床版下面部に設けられた凸部によって生じるプレキャスト床版の両端部とトンネル底部との間の隙間に支持部材を配置することで、トンネルの外荷重による変形、セグメントの目違いや目開き、製作誤差等に対しても柔軟に対応でき、ガタツキの無い安定した床版構造を保つことができる。
【００２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、プレキャスト床版の凸部は中央部の１つに限定されず、複数あっても良い。また、プレキャスト床版の適用対象は、セグメントはＲＣセグメント、合成セグメントに限定されず、鋼製セグメント等の内空面側が平滑でないセグメントであっても良い。この場合、トンネル底部にプレキャスト床版を配置した後、プレキャスト床版とトンネルを構成するセグメントとの隙間にモルタル等の充填材を充填することで対応する。
【符号の説明】
【００２１】
Ｔ          トンネル
Ｓ          セグメント
１          トンネルの床版構造
２          プレキャスト床版
２１        床版上面部
２２        床版下面部
２３        凸部
２４        テーパー部
３          支持部材
４          ずれ止め部材
４１        反力部材
４２        ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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