(57)【要約】【課題】セグメントリングのローリングを修正すると共にローリング修正による段差を上部に形成しないようにした。【解決手段】傾斜部の矩形セグメントリング１Ａにローリングが発生した場合に、トンネル部２Ｂの端部に敷設されるローリングした矩形セグメントリング１Ａに隣接して略Ｕ字形断面からなるローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を敷設してローリングを解消する。ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５は、ローリングした矩形セグメントリング１Ａに接合する第一接合面７ａのリング間継手１３を、第二の接合面７ｂのリング間継手３からローリング角度θだけ偏移した位置に設定する。アプローチ部２Ａにおいて、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５をローリングした矩形セグメントリング１Ａに接合させてローリングを解消する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーパストンネルの覆工部を構成する矩形セグメントリングの敷設時に一の矩形セグメントリングにローリングが発生した際、ローリング修正用セグメントユニットを接合することでローリングを修正するようにしたセグメントユニットのローリング修正構造であって、
前記ローリング修正用セグメントユニットは上方が開放する略Ｕ字形断面を有していて第一及び第二の接合面を対向配置してなり、前記一の矩形セグメントリング側に位置する前記第一の接合面に設けたリング間継手が、前記一の矩形セグメントリングのローリング量に応じて前記第二の接合面に設けたリング間継手の位置から偏移した位置に設けられていることを特徴とするセグメントユニットのローリング修正構造。
【請求項２】
前記ローリング修正用セグメントユニットの前記第一の接合面はリング間継手を介して前記一の矩形セグメントリングに接合していることを特徴とする請求項１に記載のセグメントユニットのローリング修正構造。
【請求項３】
対向する第一及び第二の接合面にそれぞれ設けたリング間継手を介して他のセグメントユニットにそれぞれ接合するようにしたローリング修正用セグメントユニットであって、
上方が開口する略Ｕ字形断面とされ、前記第一の接合面に設けたリング間継手の位置が、ローリングを生じた一の矩形セグメントリングのローリング量に応じて、前記第二の接合面に設けたリング間継手の位置から偏移していることを特徴とするローリング修正用セグメントユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネルの覆工部を構成するセグメントリング敷設時にローリングが発生した際のセグメントユニットのローリング修正構造及びローリング修正用セグメントユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネルは、地中に埋設されたトンネル部と、トンネル部及び地上をつなぐアプローチ部とから構成されており、地上からシールド掘削機を発進させてアンダーパストンネル全線を連続施工することが可能である（例えば、特許文献１参照）。なお、アンダーパストンネルでは、トンネル部はセグメントリングが接合されて構成され、アプローチ部はセグメントリングの上方が地上に開口するために切除されてなる略Ｕ字形断面のセグメントが接合されて構成される。本書では、これらセグメントリングと略Ｕ字形断面のセグメントを総称してセグメントユニットという。
シールド工法によれば、線路や道路等を開削することなく、アンダーパストンネルを構築することができるので、工期および工費の縮減が可能となり、交通網が遮断されることもない。
【特許文献１】特開２００５−２４８５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、アンダーパストンネルでは、覆工部を構成するセグメントリングが、施工誤差あるいは幾何学的要因により、トンネル軸回りに回転移動（傾斜）するローリングと呼ばれる現象が発生することがある。
例えばローリングが発生する幾何学的要因について図８に基づいて説明する。図８は断面矩形型のアンダーパストンネルのアプローチ部を含む傾斜部を示しており、（ａ）が平面図、（ｂ）が縦断面図である。この例では、傾斜部が下方または上方に傾斜しながら左右方向にカーブする構造になっている。
このように、トンネルが傾斜部でカーブする場合、カーブ箇所、即ち、矩形セグメントリングＳ０と矩形セグメントリングＳ１の間に、両側部の長さが異なる矩形テーパセグメントリングＴが挿入される。しかし、矩形テーパセグメントリングＴの両側部の長さが異なっているため、次に接合される矩形セグメントリングＳ１との接合面における下端面両角部Ｐ、Ｑは矩形セグメントリングＳ０からの長さが異なるために高低差Ｈが生じる。この接合面は高低差Ｈ分だけ傾斜する即ちローリングすることになる。
【０００４】
そのため、矩形テーパセグメントリングＴの接合面に接合させる新たな矩形セグメントリングＳ１を同一高低差Ｈだけローリング（傾斜）させなければ両者のリング間継手同士を接合できなくなる。矩形セグメントリングの場合、ローリングによって後続のセグメントリングＳ１、…も傾斜するため、トンネル内面に建築限界を超えるローリングが発生した場合には車輌等の運行に支障を生じる欠点が生じる。
図８に示す例では矩形テーパセグメントリングＴに対して下り方向に配設されるセグメントリングＳ１にローリングが発生するようになっているが、上がり傾斜の場合でも同様であり、トンネル部のアプローチ部方向のセグメントリングにローリングが発生することになる。矩形セグメントリングのローリングの修正は困難であり、仮に修正できるとしても隣接する矩形セグメントリング間の接合部全周に角度差による段差が発生する欠点が生じる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、セグメントリングのローリングを修正すると共にローリング修正による段差を上部に形成しないようにしたセグメントユニットのローリング修正構造及びローリング修正用セグメントユニット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】
上記目的を達成するため、本発明によるセグメントユニットのローリング修正構造は、アンダーパストンネルの覆工部を構成する矩形セグメントリングの敷設時に一の矩形セグメントリングにローリングが発生した際、ローリング修正用セグメントユニットを接合することでローリングを修正するようにしたセグメントユニットのローリング修正構造であって、ローリング修正用セグメントユニットは上方が開放する略Ｕ字形断面を有していて第一及び第二の接合面を対向配置してなり、一の矩形セグメントリング側に位置する第一の接合面に設けたリング間継手が、一の矩形セグメントリングのローリング量に応じて第二の接合面に設けたリング間継手の位置から偏移した位置に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ローリングした矩形セグメントリングに対して、直接または他のセグメントユニットを介してアプローチ部に設ける略Ｕ字形断面のローリング修正用セグメントユニットを接合することによって矩形セグメントリングで生じたローリングを修正する。その際、ローリング修正用セグメントユニットは、第一の接合面のリング間継手がローリング量に応じて偏移した位置に設けられているため、ローリング修正用セグメントユニットをローリングを解消した姿勢で接合でき、更に第二の接合面のリング間継手によって接合される他の略Ｕ字形セグメントユニットはローリングを解消した状態で接合できる。
そのため、ローリングした矩形セグメントリングに対してローリング修正用セグメントユニットは上部が開放されているから上部に段差を生じることはなく、内面上部にコンクリートからなる二次覆工を逆打ちで施す必要がなく、後打ちコンクリートが崩落するおそれもない。
【０００７】
また、ローリング修正用セグメントの第一の接合面はリング間継手を介して一の矩形セグメントリングに接合していることが好ましい。
略Ｕ字形断面からなるローリング修正用セグメントをローリングした矩形セグメントリングに隣接して敷設することで、アプローチ部でローリングを解消できる。
【０００８】
本発明によるローリング修正用セグメントユニットは、対向する第一及び第二の接合面にそれぞれ設けたリング間継手を介して他のセグメントユニットにそれぞれ接合するようにしたローリング修正用セグメントユニットであって、上方が開口する略Ｕ字形断面とされ、第一の接合面に設けたリング間継手の位置が、ローリングを生じた一の矩形セグメントリングのローリング量に応じて、第二の接合面に設けたリング間継手の位置から偏移していることを特徴とする。
本発明によれば、ローリングした一の矩形セグメントリングに対して、アプローチ部に設ける略Ｕ字形断面のローリング修正用セグメントユニットを接合することによって矩形セグメントリングで生じたローリングを解消できるため、ローリングした一の矩形セグメントリングとローリング修正用セグメントユニットとの間には上部に段差が生じない。そのため、これらの接合部について内面にコンクリートからなる二次覆工を逆打ちで施す必要がなく、後打ちコンクリートが崩落することもない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセグメントユニットのローリング修正構造及びローリング修正用セグメントユニットは、略Ｕ字形断面のローリング修正用セグメントで矩形セグメントリングによるローリングを解消でき、しかもローリング修正用セグメントユニットは上方が開放するＵ字形断面であるから、上部の二次覆工作業を必要とせず、逆打ちによるコンクリートの二次覆工に起因する崩落等の不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態による矩形セグメントリングのローリング修正構造及びローリング修正用略Ｕ字形セグメントについて図１乃至図７により説明する。なお、以下の説明では、セグメントリング、Ｕ字形セグメントを総称してセグメントユニットと呼ぶことがある。
図１に示すように、線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネル２は、地中に構築されるトンネル部２Ｂと、地上ＧＬ及びトンネル部２Ｂをつなぐ上方が開放するアプローチ部２Ａとから構成されており、アプローチ部２Ａとアプローチ部２Ａにつづくトンネル部２Ｂの端部は傾斜部２Ｃになっている。即ち、地上ＧＬから地中に向けて徐々に深度を増していく傾斜部２Ｃが形成され、所定の深さで略水平となり、さらに所定の地点で地上に向けた上り勾配の傾斜部２Ｃが形成されている。
【００１１】
アンダーパストンネル２の施工に当たっては、周知の種々の工法を採用できるが、本実施形態では、断面の有効利用や工期および工費の縮減といった観点から矩形断面シールド掘削機（図示省略）が使用され、この矩形断面シールド掘削機の後方で矩形セグメントリングが組み立てられる。
トンネル部２Ｂの覆工部を構成するセグメントユニットは、図２に示すような矩形セグメントリング１からなり、トンネル周方向に配設された複数のセグメントピース４、５から構成されている。
矩形セグメントリング１は図２に示す基本構成において断面略四角形枠形状に形成され、その四隅の角部には略Ｌ字形セグメントピース４が配設され、矩形の各辺を構成する各Ｌ字形セグメントピース４、４間にはブロック状、例えば直方体形状のセグメントピース５がセグメント間継手によって接合されている。特に上辺における両側のＬ字形セグメントピース４、４間には例えば平面視略台形をなすくさびブロック形状のセグメントピース５ａ（５）が配設され、このセグメントピース５ａを最後に挿入することで１組の矩形セグメントリング１が構築される。
矩形セグメントリング１の対向する端面である第一及び第二の接合面６ａ、６ｂには、所定の間隔をおいて複数のリング間継手３…が設けられている。リング間継手３としては、施工が容易なプッシュグリップ式継手やコーンコネクターなどが用いられる。
なお、プッシュグリップ式継手は、楔を応用したピン方式の継手で、挿入側のピンボルトを受入側の孔部に挿入して締結力を得る継手であり、ピンボルトと受入れ孔部にはそれぞれ噛み合い可能な鋸歯状の突部と凹部が連続して形成されている。コーンコネクターは、先端に爪が設けられた多数のスリットを有する円錐台形の雄継手を、爪格納用の雌継手に挿入することで係合して締結力を得るものである。
【００１２】
一方、アプローチ部２Ａの覆工部を構成するセグメントユニットは、図３に示すようにセグメントリング１の上方が切除された断面略Ｕ字状の略Ｕ字形セグメント８からなり、矩形セグメントリング１と同様に、トンネル周方向に配設された複数のセグメントピース４、５から構成されている。略Ｕ字形セグメント８は矩形の底辺角部には略Ｌ字形セグメントピース４、４が配設され、その間にブロック状のセグメントピース５が接合されている。そして各Ｌ字形セグメントピース４、４の両側部にはブロック状のセグメントピース５、５がそれぞれ接合されている。
略Ｕ字形セグメント８の対向する端面である第一及び第二の接合面７ａ、７ｂには、所定の間隔をおいて上述した複数のリング間継手３…が設けられている。
この略Ｕ字形セグメント８は地上ＧＬに対して傾斜するアプローチ部２Ａに配列されているために、図４（ｂ）に示すように両側部におけるブロック状のセグメントピース５の長さが配列方向に沿って順次調整され、上端が地上ＧＬとほぼ一致するように形成されている。
上述の各セグメントピース４、５は、鋼製セグメント、鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメントのいずれでもよい。
【００１３】
図４に示すように、本実施形態では、トンネル部２Ｂからアプローチ部２Ａに向けて矩形断面シールド掘削機を掘進させる際に、トンネル部２Ｂの傾斜部２Ｃに敷設される矩形セグメントリング１にローリングが発生した場合について説明する。これは、例えば前述した幾何学的要因によりカーブした傾斜部２Ｃにおいてローリングが発生することによる。
図４に示す傾斜面２Ｃで説明すると、傾斜部２Ｃに設けた矩形セグメントリング１に続いて上り傾斜しながらカーブする場合、矩形テーパセグメントリングＴの両側部の長さが異なっているため、次に接合される矩形セグメントリング１（これを符号１Ａで示す）との接合面Ｔ１における下端面両角部Ｐ、Ｑは矩形セグメントリング１からの長さが異なるために高低差Ｈが生じる。この接合面Ｔ１は高低差Ｈ分だけ傾斜する即ちローリングすることになる。
そのため、矩形テーパセグメントリングＴの接合面Ｔ１にリング間継手３を以て接合されたローリングする矩形セグメントリング１Ａは図５に示す、トンネル軸Ｃを中心軸にして或る角度θ（例えばθ＝３°）だけ回転移動（傾斜）する。
本実施形態では、矩形テーパセグメントリングＴの接合面Ｔ１にローリングが発生した場合、トンネル部２Ｂの端部までローリングした状態で矩形セグメントリング１を敷設するものとし、アプローチ部２Ａにおいてローリングを解消する。図４に示す例では、トンネル部２Ｂの端部にはローリングした矩形セグメントリング１Ａが接合されている。
【００１４】
本実施形態では、矩形セグメントリング１Ａのローリングを解消するために、図６に示すように、隣接するアプローチ部２Ａの端部に、上方が開放するＵ字形断面からなるローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を接合している。
ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５は、上述した通常の略Ｕ字形セグメント８と同大同形状であるが、ローリングした矩形セグメントリング１Ａに接合するために設けられる第一接合面７ａにおけるリング間継手１３の位置が通常の略Ｕ字形セグメント８と異なっている。ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５は通常の略Ｕ字形セグメント８と中心軸Ｃに一致させ、基準線Ｌを中心にしてローリング角度θ＝０°に設置した状態で、リング間継手１３は通常の略Ｕ字形セグメント８におけるリング間継手３の位置（二点鎖線で示す）からローリング角度θだけ偏移した位置に設けられている。
【００１５】
ローリング角度θは、幾何学的要因の場合、セグメントリングＴ、１Ａ、１５やトンネルの傾斜部２Ｃの幾何学的形状から予め計算することができ、ローリング角度θがわかれば、トンネル軸Ｃからリング間継手３までの距離とローリング角度θからローリング変位Ｒ（周方向の距離）を求めることができる。従って、略Ｕ字形セグメント８の製造段階において、リング間継手３の本来の位置（二点鎖線で示す）からローリング変位Ｒだけ偏移した位置に予めリング間継手１３を設けておけばローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５が得られる。また、鋼製セグメントの場合には、リング間継手１３の位置を現場合わせで決定して形成してもよい。
図６において、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５に接合される矩形セグメントリング１Ａが二点鎖線で示されている。ローリング状態の矩形セグメントリング１Ａの他方の接合面６ｂに設けたリング間継手３は、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５の第一の接合面７ａに設けたリング間継手１３と位置が一致する。
なお、ローリング修正用略Ｕ字形セグメントリング１５の他方の接合面７ｂに設けられるリング間継手３の位置は、図２に示す通常の略Ｕ字形セグメント８のリング間継手３と同位置である。
【００１６】
本実施形態によるローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５は上述の構成を備えており、次にアンダーパストンネル２のトンネル部２Ｂで発生する矩形セグメントリングのローリング修正方法について図４、図６を中心に説明する。
アンダーパストンネル２の傾斜部２Ｃにおいて幾何学的要因によってローリングが発生する場合を例にとって説明する。図４において、傾斜部２Ｃが例えば上方に傾斜しながら右または左方向にカーブする構造になっている。
傾斜部２Ｃにおいて、矩形セグメントリング１をリング間継手３によって順次接合し、トンネルが途中でカーブする箇所で、両側部の長さが異なる矩形テーパセグメントリングＴが接合される。この場合、上述のように矩形テーパセグメントリングＴの両側部の長さが異なっているため、次に接合される矩形セグメントリング１Ａとの接合面Ｔ１、６ａにおいて接合面Ｔ１の両側に高低差Ｈが生じる。
【００１７】
そのため、矩形テーパセグメントリングＴの接合面Ｔ１にリング間継手３をもって接合させる矩形セグメントリング１Ａは、矩形テーパセグメントリングＴより前に接合された矩形セグメントリング１に対して例えば図５に示すようにローリング角度θだけ傾斜した状態で接合される。このローリング状態における矩形セグメントリング１Ａはトンネル部２Ｂの端部であり、アプローチ部２Ａの始端であるローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を接合する場合、図６に示すようにこのローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５はローリング角度θ＝０°となるように中心軸Ｃ回りに位置調整して、その第一の接合面７ａを矩形セグメントリング１Ａの接合面６ｂに接合すると、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５の偏移したリング間継手１３は角度θローリングした状態の矩形セグメントリング１Ａのリング間継手３に一致するため、雄雌嵌合される。
これによって、矩形テーパセグメントリングＴを接続することで発生するトンネル部２Ｂのローリングをアプローチ部２Ａで修正することができる。そしてローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５の接合面７ａに対向する接合面７ｂにおけるリング間継手３は通常の略Ｕ字形セグメント８のリング間継手３と同一位置に設けられているから、次の略Ｕ字形セグメント８を接続することで、その後の略Ｕ字形セグメント８はローリングを解消した状態で順次接合できてアプローチ部２Ａを構成する。
【００１８】
ここで、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を、上方が開放するＵ字形断面からなるセグメントとする理由について説明する。
トンネル部２Ｂでローリングが発生した場合、トンネル部２Ｂに敷設される矩形セグメントリング１をローリング修正用セグメントとすると、ローリングした矩形セグメントリング１とローリング修正用の矩形セグメントリングとの間の修正量が大きい場合は段差が発生するため、矩形セグメントリング１の内側にコンクリートからなる二次覆工２０を施して段差をなくさなければならない（図７参照）。特に、覆工部を構成するセグメント４，５が鋼製セグメントである場合には必ず二次覆工が必要となる。
しかし、この場合、上部の二次覆工２０が逆打ちとなるため、コンクリートの未充填部ができやすく、気泡が混入したりするおそれがあり、ボルトボックス２１内や天井部分等の後打ちコンクリート２２が崩落するおそれもある。これに対し、本実施形態では、ローリング修正用のセグメントユニットをアプローチ部に設け、上方が開放するＵ字形断面からなるローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５としたことで上部に段差が生じないため、上部の二次覆工作業を省略して上記の不具合が生じないようにすることができる。
【００１９】
上述のように本実施形態による矩形セグメントリング１Ａのローリング修正構造及びローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５によれば、トンネル部を構築する際に幾何学的または施工的要因等によってローリングが発生しても、アプローチ部２Ａにローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を介在させて接合することで、セグメントリングＴ、１Ａのローリングを改善でき、ローリングによってトンネル内面の空間範囲が建築限界を越えることを防止できる。しかも、ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５は上方が開放されているために隣接するローリングした矩形セグメントリング１との間に上部に段差が発生しないので、上部のコンクリートによる二次覆工を省略でき、ボルトボックス２１内や天井部分等の後打ちコンクリート２２が崩落するおそれをなくすことができる。
【００２０】
なお、上述の実施形態では、ローリングを発生させる矩形テーパセグメントリングＴに続けて（１または複数の）矩形セグメントリング１Ａをローリング状態で接合した後で、ローリング修正用略Ｕ字形セグメントリング１１を接合したが、矩形セグメントリング１Ａを省略して矩形テーパセグメントリングＴの接合面Ｔ１に直接ローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を接合してもよい。
またトンネル部２Ｂの端部に設けたローリング状態の矩形セグメントリング１Ａに対してローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を隣接して配設しなくてもよく、１または複数の通常の（第一及び第二の接合面７ａ、７ｂにおけるリング間継手３の位置が略同一または偏移していない）略Ｕ字形セグメント８を介してローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５を接合してローリングを解消するようにしてもよい。
また、施工誤差等の施工的要因によってローリングが発生した場合も、同様にしてローリング修正用略Ｕ字形セグメントリング１５を介在・接合させることによってローリングを修正できる。この場合、ローリング角度θを必ずしも事前に算出できないので、ローリング修正用略Ｕ字形セグメントリング１５の一方の接合面７ａに形成するリング間継手１３はトンネル構築現場で形成してもよい。
【００２１】
以上、本発明の実施形態によるセグメントの修正構造およびそれに用いられるローリング修正用略Ｕ字形セグメントについて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、一つのローリング修正用略Ｕ字形セグメント１５、２５でローリングを解消しているが、ローリングが大きい場合には、複数のローリング修正用略Ｕ字形セグメントを用いて徐々にローリングを解消してもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アンダーパストンネルの概略全体図である。
【図２】アンダーパストンネルのトンネル部に用いる矩形セグメントリングの正面図である。
【図３】アプローチ部に用いる略Ｕ字形セグメントの正面図である。
【図４】本発明の実施形態による、傾斜部におけるトンネル部とアプローチ部の境界付近のセグメントユニットを示すものであり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）はその側断面図である。
【図５】ローリングした矩形セグメントリングの正面図である。
【図６】実施形態によるローリング修正用略Ｕ字形セグメントとローリングした矩形セグメントリングとによるローリング修正構造を示す正面図である。
【図７】矩形セグメントリングをローリング修正用セグメントにした場合の欠点を説明するための縦断面図である。
【図８】アンダーパストンネルの傾斜部において矩形セグメントリングがローリングする幾何学的要因を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、Ｒ０、Ｒ１、Ｓ０、Ｓ１  矩形セグメントリング
２  アンダーパストンネル
２Ａ  アプローチ部
２Ｂ  トンネル部
２Ｃ  傾斜部
３、１３、２６  リング間継手
４  略Ｌ字形セグメントピース
５  ブロック状セグメントピース
１５、２５  ローリング修正用略Ｕ字形セグメント
Ｔ  矩形テーパセグメントリング
Ｃ  トンネル軸
θ  ローリング角（ローリング量）
Ｒ  ローリング変位（ローリング量）
【図１】
2008002156.tif 000003
【図２】
2008002156.tif 000004
【図３】
2008002156.tif 000005
【図４】
2008002156.tif 000006
【図５】
2008002156.tif 000007
【図６】
2008002156.tif 000008
【図７】
2008002156.tif 000009
【図８】
2008002156.tif 000010