(57)【要約】【課題】施工期間の短縮化を図りつつ、トンネル双方の組立施工誤差を吸収可能としたセグメントの連結構造を提供する。【解決手段】各セグメント２の主桁２２は、トンネル軸方向に隣接する他の主桁２２とエンドプレート２５を介して連結され、また先端に支圧プレート２４が設けられ、またエンドプレート２５と支圧プレート２４との中間には、応力伝達桁２６がトンネル軸方向に設けられ、一方のセグメント２の主桁２２間に他方のセグメント２の主桁２２が施工誤差を吸収可能な間隙をもって遊嵌され、一方のセグメント２の主桁２２間のエンドプレート２５が他方のセグメント２の主桁２２先端の支圧プレート２４に対面された状態で構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル軸方向に直交する複数の主桁を有するセグメントを互いに連結する際に適用されるトンネル用のセグメントの連結構造において、
各セグメントの主桁は、トンネル軸方向に隣接する他の主桁とエンドプレートを介して連結され、また先端に支圧プレートが設けられ、また上記エンドプレートと上記支圧プレートとの中間には、応力伝達桁がトンネル軸方向に設けられ、
一方のセグメントの主桁間に他方のセグメントの主桁が施工誤差を吸収可能な間隙をもって遊嵌され、上記一方のセグメントの主桁間のエンドプレートが他方のセグメントの主桁先端の支圧プレートに対面され、上記一方のセグメントにおける上記応力伝達桁が上記他方のセグメントの主桁からトンネル内空面側及び／又はトンネル外面側に位置し、
さらに互いに遊嵌された一方のセグメントの主桁と他方のセグメントの主桁との間隙には、充填材が充填されていること
を特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
上記各セグメントの主桁は、少なくとも遊嵌時において他方の応力伝達桁がトンネル内空面側及び／又はトンネル外面側に位置する区間において、桁高さがより低く設定されていること
を特徴とする請求項１記載のセグメントの連結構造。
【請求項３】
互いにトンネル軸方向に隣接する各セグメントにおける軸方向端部に位置する主桁は、接合されてなり、
この接合された主桁が他方のセグメントの主桁間に遊嵌されること
を特徴とする請求項１又は２記載のセグメントの連結構造。
【請求項４】
上記エンドプレートの背面において補剛プレートが配設されていること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載のセグメントの連結構造。
【請求項５】
上記支圧プレートの背面において補剛プレートが配設されていること
を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載のセグメントの連結構造。
【請求項６】
上記各セグメントの主桁は、少なくとも上記充填材と接する区間において開口孔が形成されてなること
を特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項記載のセグメントの連結構造。
【請求項７】
上記応力伝達桁は、上記主桁の桁高さに収まるように配置されていること
を特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項記載のセグメントの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣接するセグメントを互いに周方向へ連結してトンネルを構成する際に用いられるセグメントの連結構造に関し、特に２本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成する際に好適なセグメントの連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド工法に基づいて構築されるいわゆるシールドトンネルは、構造的に安定した円形断面のトンネルが主流である。しかし、近年における都市部の地下道路網の整備が進展するにつれて、２本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部が必要となるケースが増加している。特にこのトンネル分岐合流部は、１本の本線トンネルに対して１本のランプトンネルを連結させるケースにおいて頻繁に利用されている。
【０００３】
従来においてトンネル分岐合流部は、地表から地面を掘り下げて施工を行う開削工法が主流であった。この開削工法では、トンネル間の地盤を取り除くために施工時にトンネルに作用する土水圧を比較的小さくすることができるという利点はある。
【０００４】
しかしながら、この開削工法では、トンネル分岐合流部の施工箇所が地表からの開削工事ができる場所に限定されてしまう。即ち、開削工法に基づいて施工を行う場合には、トンネル分岐合流部を構築するための用地を確保しなければならないという問題点があった。また大深度地下においてこのようなトンネル分岐合流部を施工しなければならないときには、かかる開削の掘削労力が過大となり、地下水対策も含めて工費が割高になるという問題点があった。
【０００５】
このため、用地節約の問題や、大深度のトンネル施工に適するという観点から、特に近年におけるトンネル分岐合流部の構築方法は、上述した開削工法からいわゆる非開削工法へと移行しつつある。
【０００６】
この非開削工法は、図２０に示すように、地表から地盤を掘削することなく、あくまで地中に開けた横穴２０１を利用して本線トンネル２０２とランプトンネル２０３を連結するためのトンネル分岐合流部を構築する。このとき、トンネル２０２、２０３上部の地盤２０４からの上載荷重が作用するために、トンネル分岐合流部の施工時に各トンネル２０２、２０３に作用する土水圧が大きく発生する。なお、この非開削工法に基づいてトンネル分岐合流部を構築する方法は、限られたスペースの中で確実にセグメント同士を現場接続可能な高耐力の連結構造が必要とされていた。
【０００７】
図２１(a)は、この非開削工法に基づいて構築された、本線トンネル２０２とランプトンネル２０３とが分岐又は合流するためのトンネル分岐合流部２０６の完成図を示している。このトンネル分岐合流部２０６が、地盤２０４における土被りが５０ｍを超える大深度トンネルに適用される場合には、土圧に加えて０．５ＭＰａ以上の大きな地下水圧が作用することになる。図２１(b)は、トンネル分岐合流部２０６に作用する曲げモーメントの分布を示している。トンネル分岐合流部２０６は、本線トンネル２０２並びにランプトンネル２０３を包含する横長形状のトンネル断面として構成されるところ、当該横長形部に大きな正曲げが発生する。この正曲げはトンネル内空面側へ引張力が負荷される形で作用することになる。このため、トンネル分岐合流部２０６では、このような大きな正曲げに対抗し得る、高耐力、高剛性のセグメント間連結構造を確立する必要があり、更には高止水性能をも兼ね備えたセグメント間連結構造とする必要もあった。
【０００８】
従来においては、鉄筋コンクリート（ＲＣ）部材からなるセグメントにより、トンネル分岐合流部２０６を構成する方法が提案されている。しかしながら、このＲＣ部材により高剛性のセグメント構造を構成するためには、ＲＣ部材の桁高さを２〜３ｍ程度としなければならず、トンネル内空の建築限界を侵す虞があった。
【０００９】
また従来においては、例えば図２２に示すような本線トンネル１０１とランプトンネル１０３の接続構造１１９も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。本線トンネル１０１とランプトンネル１０３との間隔は、徐々に変化することになるが、この本線トンネル１０１を構成するセグメント１２５とランプトンネル１０３を構成するセグメント１３１間を、この接続構造１１９を介して連結していくことになる。
【００１０】
図２３(a)は、この図２２における接合構造１１９のＡ部分の水平方向の断面図を、また図２３(b)は、接合構造１１９のＢ部分の水平方向の断面図を示している。
【００１１】
この接続構造１１９では、本線トンネル１０１のセグメント１２５の端面１２６と、ランプトンネル１０３のセグメント１３１の端面１２８との間に設置されるものである。また、この接続構造１１９は、一端がセグメント１２５の端面１２６に固定されたコマ材１２７を備え、このコマ材１２７は、セグメント１２５のリング間の継手面の延長上に固定される。また、このコマ材１２７は、例えばＨ形鋼の両端に継手板１３３を固定したものである。
【００１２】
ちなみに、図２３(a)に示すＡ部分では、本線トンネル１０１とランプトンネル１０３の間隔は一定であるため、長方形状のコマ材１２７を介装することになる。これに対して、図２３(b)に示すＢ部分では、本線トンネル１０１とランプトンネル１０３の間隔が拡大又は縮小することから、コマ材１２７を台形状に構成する。そして、コマ材１２７の継手板１３３とＨ形鋼１２９の継手板との間には、誤差吸収プレート１４１を挟み込む。
【特許文献１】特開平２００６−２８３２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、シールド工法に基づいて構築されるシールドトンネルのセグメントの連結構造は、例えばシールドマシンの姿勢制御時やセグメントリングを組み立てる際の組立施工誤差が発生する場合が多い。この組立施工誤差は、トンネル軸方向、トンネル周方向に対して最大４０〜５０ｍｍ程度の範囲内で管理される場合が多い。特に、２本のトンネルが分岐又は合流される場合には、本線トンネル、ランプトンネルの双方に組立施工誤差が既に生じている。このため、これらを互いに分岐合流させるトンネル分岐合流部を構成するセグメントにおいては、これら本線トンネル、ランプトンネル双方の組立施工誤差を吸収する必要が出てくる。
【００１４】
しかしながら、上述した従来の特許文献１の開示技術では、このような組立施工誤差を吸収するためには、接続部材としてのＨ形鋼１２９やコマ材１２７を、現場接続に必要な所定の寸法に切り込み、さらに接続時における部材同士の位置合わせを行うために誤差吸収プレート１４１を挟み込む必要がある。特にこの特許文献１の開示技術では、実際に現場において配設されたトンネル分岐合流部を構成するセグメントにおいて、現場測量に基づき組立施工誤差の詳細な寸法を調査した上で、これに見合ったコマ材１２７等を製作し、これを現場搬入してセグメント１２５のリング間の継手面の延長上に固定する必要がある。
【００１５】
即ち、この特許文献１の開示技術では、このトンネル分岐合流部付近の土砂を排除し、現場測量、コマ材１２７等の製作に長期間を要し、その間工事を中断しなければならないという問題点があった。従って、特に近年において高まりつつある施工期間を短縮化の要請に応えることができなかった。また誤差吸収プレート１４１を挟む界面では、せん断伝達性能に乏しいことから、構造力学的観点から不都合が生じる可能性も高かった。
【００１６】
また特にトンネル軸方向に直交する主桁を有するセグメントにより、本線トンネルとランプトンネルを構成する際において、上述したＢ部分に示すような本線トンネルとランプトンネルの間隔が拡大又は縮小する区間では、図２４に示すように、本線トンネル側から延長されてくる主桁１５１と、ランプトンネル側から延長されてくる主桁１５２間で互いに異なる角度で交差することになる。このような主桁１５１、１５２間における角度のズレを解消するためには、上述の如きコマ材等を現場測量結果に基づいてその都度製作するステップを排除し、あくまで組めば即座に上記角度のズレを解消しつつ互いのセグメントを強固に連結可能な構成とすることにより、施工期間の短縮化を図る必要性もあった。
【００１７】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、２本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成するセグメントの連結構造において、施工期間の短縮化を図りつつ、トンネル双方の組立施工誤差を吸収可能としたセグメントの連結構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決するために、本発明に係るセグメントの連結構造は、トンネル軸方向に直交する複数の主桁を有するセグメントを互いに連結する際に適用されるトンネル用のセグメントの連結構造において、各セグメントの主桁は、トンネル軸方向に隣接する他の主桁とエンドプレートを介して連結され、また先端に支圧プレートが設けられ、また上記エンドプレートと上記支圧プレートとの中間には、応力伝達桁がトンネル軸方向に設けられ、一方のセグメントの主桁間に他方のセグメントの主桁が施工誤差を吸収可能な間隙をもって遊嵌され、上記一方のセグメントの主桁間のエンドプレートが他方のセグメントの主桁先端の支圧プレートに対面され、上記一方のセグメントにおける上記応力伝達桁が上記他方のセグメントの主桁からトンネル内空面側及び／又はトンネル外面側に位置し、さらに互いに遊嵌された一方のセグメントの主桁と他方のセグメントの主桁との間隙には、充填材が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した構成からなる本発明では、一方のセグメントの主桁間に他方のセグメントの主桁を遊嵌しているため、トンネル分岐合流部を構成する２本のトンネル双方の組立施工誤差を吸収することが可能となる。
【００２０】
また、上述した構成からなる本発明では、負荷された軸力、曲げモーメントやせん断力を応力伝達桁や、エンドプレート等を介して伝達させることができることから、応力の伝達性能を向上させることが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明では、セグメントを互いに連結する際においても、従来技術の如きコマ材等を現場測量結果に基づいてその都度製作するステップを排除し、あくまで組めば即座に施工誤差を解消しつつ互いのセグメントを強固に連結することが可能となる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となる。
【００２２】
特に、本発明では、簡易な応力伝達構造により曲げモーメントやせん断力の伝達を可能とするものである。ちなみに曲げモーメントやせん断力の伝達可能な性能は、主桁全強度の７０％程度である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、２本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成するセグメントの連結構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
本発明を適用したセグメントの連結構造が適用されるトンネル分岐合流部１は、例えば図１に示すように、本線トンネル１１とランプトンネル１２とが合流して１本のトンネル１３へと連結する。換言すれば、１本のトンネル１３から本線トンネル１１とランプトンネル１２へ分岐する部分である。因みに、この図１(a)は、１本のトンネル１３から、本線トンネル１１並びにランプトンネル１２へと２本に分岐するまでの構成を示しており、図１(b)は、この図１(a)におけるＡ−Ａ断面図、図１(c)は、Ｂ−Ｂ断面図、図１(d)は、Ｃ−Ｃ断面図、図１(e)は、Ｄ−Ｄ断面図である。
【００２５】
ここで、本線トンネル１１とランプトンネル１２とが合流して１本のトンネル１３へと連結する場合を例に挙げて説明をする。本線トンネル１１とランプトンネル１２は、Ｄ−Ｄ断面図で示されるように、円形筒状のセグメントリングをトンネル軸方向に連続させる形で地中に埋設されている。ここで図１(a)に示す対象区間ｋ１は、本線トンネル１１並びにランプトンネル１２が合流する区間である。対象区間ｋ１に入り、トンネル１１、１２を互いに合流させる場合には、例えばＣ−Ｃ断面図（図１(d)）に示すように、本線トンネル１１の外周を構成していたセグメントの残置部１１ａと、ランプトンネル１２の外周を構成していたセグメントの残置部１２ａとの間に、新たにセグメントを新設し、さらに仕切壁１５を設けていくことになる。この新設されたセグメントが連続する領域を新設部１４という。
【００２６】
この対象区間ｋ１においては、本線トンネル１１とランプトンネル１２の各中心軸が徐々に接近してゆき、これに伴って新設部１４の長さは、Ｂ−Ｂ断面図（図１(c)）に示すように徐々に短縮化され、また仕切壁１５も取り外される。そして、最終的にＡ−Ａ断面図（図１(b)）に示されるような１本の円形筒状のトンネル１３へと連結され、対象区間ｋ１は終了することになる。
【００２７】
本発明を適用したセグメントの連結構造は、この新設部１４を構成するセグメントと、本線トンネル１１、ランプトンネル１２を構成するセグメントの残置部１１ａ、１２ａとの間で互いに隣接するセグメント周方向へ連結する際に用いられる。
【００２８】
図２は、残置部１１ａ、１２ａと、新設部１４との連結構造を例示したものである。セグメント２は、それぞれ鋼殻の内部にコンクリートを充填した合成セグメントである。また、このセグメント２は、残置部１１ａ、１２ａにおける上端、下端に位置するものであり、新設部１４との連結箇所に位置するセグメントである。即ち、新設部１４から延長されてきたセグメント２と、残置部１１ａ、１２ａから延長されてきたセグメント２を互いに連結することにより連結構造を構成するものである。
【００２９】
図３、４は、セグメント２の拡大斜視図を示している。この図３、４に示すセグメント２は、図２におけるＨ部分を構成するセグメント２を例に挙げており、図３は、新設部１４から延長されてきたセグメント２であり、図４は、残置部１１ａ、１２ａから延長されてきたセグメント２を示している。但し、他のＩ，Ｊ、Ｋ部分を構成するセグメント２も同様の構成により具体化されるものであるから、図３が残置部１１ａ、１２ａから延長されてきたセグメント２を構成し、図４が、新設部１４から延長されてきたセグメント２を構成する場合もあり得る。また、下側のＪ、Ｋ部分においては、通常のＲＣセグメントを用いるようにしてもよい。
【００３０】
セグメント２は、トンネルの軸方向に直交する主桁２２と、主桁２２先端に設けられた支圧プレート２４と、トンネル軸方向に隣接する主桁２２間を連結するエンドプレート２５と、エンドプレート２５と支圧プレート２４との中間に設けられた２本の応力伝達桁２６とを備えている。
【００３１】
主桁２２は、図３に示す形態においては２枚で構成されており、図４に示す形態では、トンネル軸方向両端に形成された外主桁と、この外主桁の中間に配設された中主桁の３枚で構成される場合を示しているが、これに限定されるものではなく、いかなる枚数で構成されていてもよい。通常、この主桁２２は、２枚乃至４枚で構成される。各主桁２２は、互いに同一形状となるように成形、加工が施された鋼板で構成される。この主桁２２は、先端の桁高縮小区間ｋ２において桁高さが小さくなるように設定されている。この桁高縮小区間ｋ２よりも後端側は、桁高さが大きく設定されている。また、この主桁２２の板厚は３０〜１００ｍｍ程度で構成されている。ちなみに、この主桁２２には、所定の間隔をおいて開口孔２７が形成されていてもよい。
【００３２】
支圧プレート２４は、主桁に対して溶接等の手段により固着されるものであり、その板厚は３０〜１００ｍｍ程度である。支圧プレート２４からトンネル周方向に向けて主桁２２側面に補剛プレート２８が取り付けられている。この補剛プレート２８の板厚も３０〜１００ｍｍ程度であり、主桁２２並びに支圧プレート２４に対して溶接等により固着されている。
【００３３】
エンドプレート２５は、主桁２２に対して直交する方向、換言すればトンネル軸方向に向けて延長される形で配設され、その板厚は３０〜１００ｍｍ程度で構成される。また、このエンドプレート２５は、主桁２２間を架設するように配設され、これに溶接等により固着されている。また、エンドプレート２５から後端側へ向けて主桁２２側面に補剛プレート２９が取り付けられている。この補剛プレート２９の板厚も３０〜１００ｍｍ程度であり、主桁２２並びに支圧プレート２４に対して互いに直交する向きで溶接等により固着されている。
【００３４】
応力伝達桁２６ａ、２６ｂは、上下フランジとウェブとからなるＨ形鋼で構成される。ちなみに、この応力伝達桁２６ａ、２６ｂは、エンドプレート２５と支圧プレート２４との中間において配設されていればよいが、桁高縮小区間ｋ２よりも後端側において配設されていることが必須となる。応力伝達桁２６ａ、２６ｂは、主桁２２側面を架設するように配設され、溶接等の手段により固着されている。応力伝達桁２６ａ、２６ｂは、曲げ剛性に優れる断面Ｈ形状或いは断面箱型形状で構成されていてもよいが、さらに断面Ｔ型、Ｃ型、Ｌ型で構成されていてもよい。また、応力伝達桁２６ａ、２６ｂは、２本に亘って設けられる場合に限定されるものではなく、少なくとも１本以上で構成されていればよい。
【００３５】
上述の如き構成からなるセグメント２を連結する際には、互いに連結すべき一方のセグメント２を構成する主桁２２間に、他方のセグメント２の主桁２２が施工誤差を吸収可能な間隙をもって遊嵌させることにより行う。具体的には、図５、６に示すように、一方のセグメント２を構成する主桁２２と、他方のセグメント２の主桁２２との間で互いに間隙が形成される状態で、遊びを持った状態で嵌められる。このとき、一方のセグメント２を構成する主桁２２と、他方のセグメント２の主桁２２との間で互いに動くことができる程度の間隙が形成されていることが必要となる。この間隙を設ける理由は、互いの施工誤差を吸収するためである。
【００３６】
図５、６の例では、一方のセグメント２の主桁２２間のエンドプレート２５が他方のセグメント２の主桁２２先端の支圧プレート２４に対面する形とされている。このとき、エンドプレート２５と支圧プレート２４との間に間隙が形成されるように調整されている。同様に、一方のセグメント２の主桁２２と、他方のセグメント２の主桁２２とは互いに間隙が形成されるように調整されている。このような間隙が形成されることにより、セグメント２間同士で、互いにトンネル軸方向、トンネル周方向、更には、内空面側から地山側へと、水平移動又は垂直移動することができる。また、とくにこのような間隙が形成されていることにより、一方のセグメント２を構成する主桁２２と、他方のセグメント２を構成する主桁２２とを互いに斜めに角度を持たせて配置することも可能となる。
【００３７】
なお、互いに遊嵌された主桁２２、並びにエンドプレート２５、支圧プレート２４との間隙には、充填材４１が充填されている。この充填材４１の材料としては、例えば高強度モルタルやコンクリート等の経時固化材等が適用される。ちなみに、充填性を良好にするためには、例えばＡＥ（Air Entrain）減水剤等の流動化剤を添加したスランプフロー５０ｃｍ以上の高流動タイプのものを適用するようにしてもよい。この充填材４１を充填する際には、例えば現場で型枠を設置して充填されることになる。
【００３８】
ちなみに、このセグメント２の連結時においては、主桁２２の先端に形成された支圧プレート２４と、相手側のセグメント２におけるエンドプレート２５とが間隙を介して対面することになり、当該間隙には、充填材４１が充填されることから、この支圧プレート２４とエンドプレート２５とは互いに充填材４１を介して対面することになる。また、桁高縮小区間ｋ２においては、応力伝達桁２６ａ、２６ｂと、主桁２２とが上下方向に近接又は接触することになる。
【００３９】
このようにして連結されるセグメント２において例えば図７(a)に示すような方向で軸力Ｄが主桁２２を介して伝わってきた場合には、支圧プレート２４とエンドプレート２５とを互いに向かい合わせに配置し、その間隙には充填材４１を介装していることから、当該軸力Ｄを支圧プレート２４（エンドプレート２５）、充填材４１、エンドプレート２５（支圧プレート２４）の順で伝達させることが可能となる。そして、この伝達させた軸力は、相手側のセグメント２の主桁２２を介して伝達されていくことになる。
【００４０】
特に上述した補剛プレート２８、２９を形成させておくことにより、軸力Ｄを支圧プレート２４（エンドプレート２５）、充填材４１、エンドプレート２５（支圧プレート２４）の順で伝達させる際において、支圧プレート２４、エンドプレート２５の剛性を補うことが可能となる。
【００４１】
また、主桁２２に対して開口孔２７を設けておくことにより、当該開口孔２７から充填材４１を介して力を伝達させることも可能となり、軸力の伝達性能をより向上させることが可能となる。
【００４２】
また、上述の如く連結されるセグメント２において例えば図７(b)に示すような方向で曲げモーメントＥが加わった場合には、偶力が形成されてこれに基づく伝達力Ｆが負荷されることになる。同様にせん断力Ｇが加わった場合にもこれに基づく伝達力Ｆが負荷される。
【００４３】
しかし、本発明では、セグメント２の連結時に、桁高縮小区間ｋ２においては、応力伝達桁２６ａ、２６ｂと、主桁２２とが上下方向に近接又は接触することになるため、内空面側から地山側、或いは地山側から内空面側へと伝達してくる伝達力Ｆは、この上下方向に配列した応力伝達桁２６を介してそれぞれ上下方向へと伝達させることが可能となる。また、主桁２２に対して開口孔２７を設けておくことにより、当該開口孔２７から充填材４１を介して力を伝達させることも可能となり、曲げ応力の伝達性能をより向上させることが可能となる。
【００４４】
特に本発明においては、一方のセグメント２の応力伝達桁２６と、他方のセグメント２の応力伝達桁２６との距離がある程度離間させていることから、曲げモーメントＥやせん断力Ｇに基づく伝達力Ｆをより効果的に伝達させることが可能となる。
【００４５】
本発明を適用したセグメントの連結構造は、例えば図８に示すような形態に適用することも可能である。
【００４６】
この図８(a)に示す形態において上述した図３〜５に示す形態と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００４７】
このセグメント２には、地山側から内空面側にかけて縦リブ３０が所定の間隔をおいて設けられている。セグメント２においては、図中紙面奥行き方向に相当するトンネル軸方向に向けてリングボルト孔３１がそれぞれ縦リブ３０の間に設けられている。このリングボルト孔３１はトンネル軸方向に隣接する他のセグメントと連結する際に用いられるものである。また、セグメント２には、周方向に隣接する残置部１１ａにおける他のセグメントと連結可能とするための図示しないセグメントボルト孔が穿設された継手板３２がさらに設けられている。さらに支圧プレート２４とエンドプレート２５との間隙並びに主桁２２と応力伝達桁２６との間隙は、施工余裕しろとして設定されているものである。
【００４８】
本発明を適用したセグメントの連結構造は、例えば図８(b)に示すような形態に適用することも可能である。
【００４９】
この図８(b)に示す形態において上述した図８(a)に示す形態と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。支圧プレート２４および補剛プレート２８が２段に分割して設けられている。この様な構造にすることで当該軸力Ｄを伝達する性能が向上する。支圧プレート２４とエンドプレート２５との伝達に加えて、軸力Ｄを支圧プレート２４（応力伝達桁２６ａ）、充填材４１、応力伝達桁２６ａ（支圧プレート２４）の順で伝達させることが可能となる。そして、この伝達させた軸力は、相手側のセグメント２の主桁２２を介して伝達されていくことになる。
【００５０】
本発明を適用したセグメントの連結構造は、例えば図９に示すような形態に適用することも可能である。
【００５１】
この図９に示す形態において上述した図８に示す形態と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
【００５２】
応力伝達桁２６は、主桁２２の底面に設けられている。この仮にこのような主桁２２の外側に応力伝達桁２６を設けた場合においても、同様の効果を得ることはできる。しかし、図８に示す形態の如く応力伝達桁２６を主桁２２の桁高さに収まるように配置する構成の方が、トンネル必要内空を侵す虞がない点で有利である。
【００５３】
本発明を適用したセグメントの連結構造は、例えば図１０に示すように、新設部１４から延長されてくるセグメント３について、新設部１４の一部を構成する立ち上がり部４０を形成するようにしてもよい。この立ち上がり部４０においても縦リブ３０やリングボルト孔３１を設けるようにしてもよい。
【００５４】
また図１１は、応力伝達桁２６をそれぞれ地山側に設けた例を示している。これにより、特に図中に示すような方向の曲げモーメントＥが負荷された場合において、この地山側に設けられた応力伝達桁２６と主桁２２との間で伝達力を伝達させることが可能となる点で有利となる。
【００５５】
また図１２は、応力伝達桁２６をそれぞれ地山側、内空面側の双方に設けた例を示している。これにより、曲げモーメントＥがいかなる方向であっても、この地山側並びに内空面側の双方に設けられた応力伝達桁２６が、主桁２２との間で伝達力を伝達させることが可能となる点で有利となる。
【００５６】
次に、本発明を適用したセグメント連結構造の施工方法について図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００５７】
先ず、トンネル分岐合流部を構成する本線トンネル１１とランプトンネル１２について、残置部１１ａ、１２ａと新設部１４との連結部位に相当する箇所について図１３に示すような仮設用セグメント４を仕込んでおく。この仮設用セグメント４は、地山側から内空面側にかけて縦リブ５１が所定の間隔をおいて設けられている。仮設用セグメント４においては、図中紙面奥行き方向に相当するトンネル軸方向に向けてリングボルト孔５３がそれぞれ縦リブ５１の間に設けられ、土砂の侵入を防止すべく地山側においてスキンプレート５２が配設されている。このリングボルト孔５３はトンネル軸方向に隣接する他のセグメントと連結する際に用いられるものである。また、仮設用セグメント４には、周方向に隣接する撤去部５における他のセグメントと連結可能とするための図示しないセグメントボルト孔が穿設された継手板５４がさらに設けられている。さらに、この仮設用セグメント４は、エンドプレート２５が後端側に設けられており、これに対してさらに補剛プレート２９が固着されている。
【００５８】
この段階においては、本線トンネル１１、ランプトンネル１２において、今後撤去すべき撤去部５を構成するセグメントが連結されたままの状態にある。
【００５９】
次に、トンネル周囲の地盤等を凍結させて補強した後、本線トンネル１１とランプトンネル１２間の土砂を掘削する。
【００６０】
次に仮設用セグメント４の縦リブとスキンプレート等を除去して、セグメント２の構成に成形する。この段階と前後して撤去部５を構成するセグメントを除去するようにしてもよい。
【００６１】
次に、図１５に示すように、新設部１４を構成する。このとき、残置部１１ａ、１２ａから延長されてきたセグメント２と、新設部１４から延長されてきたセグメント２とを互いに遊嵌させる。このとき、互いの施工誤差を吸収するように位置調整を行う。ちなみに、この新設部１４のセグメントを構成する際には、重機を用いて実行することになるが、かかる段階において施工誤差が具体的にどれくらい発生しているかが比較的明るみに出てくる場合もあるため、互いのセグメント２の位置合わせをその段階において実行することが望ましい。
【００６２】
次に、図１６（a）に示すように、互いに連結すべきセグメント２の主桁２２、支圧プレート２４、エンドプレート２５の間隙に充填材４１を充填する。上述の如くセグメント２間は互いに施工誤差が吸収された状態にあり、かかる状態においてこれらを固定するために充填材４１を充填することになる。この充填材４１を隙間なく充填させることにより、止水性をも確保することが可能となる。
【００６３】
図１６(b)は、新設部１４において鋼製部材の周囲を鉄筋コンクリート１２１で覆い鉄骨鉄筋コンクリート構造断面を構成する例を示している。本構成は新設部１４を構成する鋼製部材の現場組立が完了した後に、その周囲に図示しない鉄筋および型枠を設置し型枠の内部にコンクリートを充填することで完成させることができる。この鉄筋コンクリート１２１で覆う構成により新設部１４の部材耐力および剛性が高められ、トンネル分岐合流部断面の変形抑制などの効果を得ることが可能となる。なお、この鉄筋コンクリート１２１で覆う構成は連結部の構成には拘わらないため、本発明の効果とするところの連結構造の性能には影響はない。
【００６４】
図１７は、互いにトンネル軸方向に隣接するセグメント２をトンネル軸方向に連結させた例を示している。この例では、各セグメント２は、３本の主桁２２により構成され、各セグメント２における軸方向端部に位置する主桁を互いに接合することにより、軸方向への連結を成り立たせている。そして、この接合された主桁２２が他方のセグメント２の主桁２２間にそれぞれ遊嵌される。
【００６５】
上述の如き本発明を適用したセグメント連結構造の施工方法では、従来技術の如きコマ材等を現場測量結果に基づいてその都度製作するステップを排除し、あくまで組めば即座に施工誤差を解消しつつ互いのセグメントを強固に連結することが可能となる。このため、施工期間の短縮化を図ることが可能となる。また、誤差吸収プレートを配設する必要性も無くなることから、工期をさらに短縮化することができる。
【００６６】
ちなみに本発明を適用したセグメントの連結構造は、この新設部１４を構成するセグメントと、本線トンネル１１、ランプトンネル１２を構成するセグメントの残置部１１ａ、１２ａとの間で互いに周方向へ連結する際に用いられる場合に限定されるものではなく、例えば図１８に示すように、新設部１４を構成するセグメント間においても適用可能である。
【００６７】
この図１８に示す形態では、ランプトンネル１２側から延長されてきた新設部１４においてセグメント２を設け、また本線トンネル１１側から延長されてきた新設部１４においてセグメント２を設ける。そして、これらセグメント２間を上述した方法と同様に連結させる。このとき、この新設部１４の中央付近にこのセグメント２の連結構造を１箇所設けることが望ましい。その理由として、ランプトンネル１２側から延長されてきた新設部１４のセグメントを構成する主桁２２と、本線トンネル１１側から延長されてきた新設部１４のセグメントを構成する主桁２２は、特に本線トンネル１１とランプトンネル１２の間隔が拡大又は縮小する区間において互いに異なる角度で交差することになる。このような主桁２２間の角度のズレを解消するためには、角度のズレを解消しつつ互いのセグメントを強固に連結可能な本発明をこの新設部１４の中央付近に設けることにより対処することが可能となるためである。
【実施例１】
【００６８】
トンネル分岐合流部１の仕様としては、本線トンネル１１の外径が１２．３ｍ、ランプトンネル１２の外径が９．９ｍ、双方のトンネル１１、１２の中心間の距離が９．４ｍ、セグメント２を構成する主桁２２の設計断面力は、軸力が８３９１ｋＮ、曲げが１８００ｋＮｍである。
【００６９】
本発明を適用した場合に、本線トンネル１１、ランプトンネル１２のセグメントの桁高は７００ｍｍ、接続部材の桁高が６００ｍｍであるのに対して、接続部材をＲＣ構造とした場合に、本線トンネル１１、ランプトンネル１２のセグメントの桁高は７００ｍｍ、接続部材の桁高が４０００ｍｍとなり、トンネル必要内空を侵すことが判明した。
【００７０】
また、セグメント２、３における間隙を図１９(a),(b)に示すサイズで設定をする。即ち、図中に示す座標系においてＸ方向には＋２２５ｍｍ、−１００ｍｍ移動可能とし、Ｚ方向には±５０ｍｍ移動可能とし、紙面奥行き方向（Ｙ方向）には、±５０ｍｍ移動可能としている。また図１６(c)中、角度θｙは、±２．６°変動可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を適用したセグメントの連結構造が適用されるトンネル分岐合流部を示す図である。
【図２】残置部におけるセグメントと、新設部におけるセグメントとの連結構造を例示した図である。
【図３】本発明を適用したセグメントの拡大斜視図である。
【図４】本発明を適用したセグメントの他の拡大斜視図である。
【図５】セグメントを互いに遊嵌させることにより連結する例を示す斜視図である。
【図６】セグメントを互いに遊嵌させることにより連結する例を示す平面図である。
【図７】各応力の伝達メカニズムについて説明するための図である。
【図８】さらに補剛プレートや縦リブを設けたセグメントの連結構造を示す図である。
【図９】主桁の外側に応力伝達桁を設けたセグメントの連結構造を示す図である。
【図１０】新設部の一部を構成する立ち上がり部を形成した例を示す図である。
【図１１】応力伝達桁を地山側に設けた例を示す図である。
【図１２】応力伝達桁をそれぞれ地山側、内空面側の双方に設けた例を示す図である。
【図１３】残置部と新設部との連結部位に相当する箇所に・BR>ツいて仕込む仮設用セグメントの構成図である。
【図１４】本発明を適用したセグメントの連結構造の施工方法について説明するための図である。
【図１５】本発明を適用したセグメントの連結構造の施工方法について説明するための他の図である。
【図１６】(a)は、本発明を適用したセグメントの連結構造の施工方法において、充填材を充填する工程について説明するための図であり、(b)は、新設部を鉄骨鉄筋コンクリート部材として構成した例を示す図である。
【図１７】互いにトンネル軸方向に隣接するセグメントをトンネル軸方向に連結させた例を示す図である。
【図１８】新設部を構成するセグメント間において本発明を適用する例を示す図である。
【図１９】本発明を適用したセグメントの連結構造の実施例について示す図である。
【図２０】非開削工法の従来例について説明するための図である。
【図２１】非開削工法に基づいて構築された本線トンネルとランプトンネルとのトンネル分岐合流部の完成図を示す図である。
【図２２】従来における本線トンネルとランプトンネルの接続構造を示す図である。
【図２３】(a)は、図３２における接合構造のＡ部分の水平方向の断面図であり、(b)は、接合構造のＢ部分の水平方向の断面図である。
【図２４】本線トンネル側から延長されてくる主桁と、ランプトンネル側から延長されてくる主桁間で互いに異なる角度で交差する例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  トンネル分岐合流部
２  セグメント
４  仮設用セグメント
５  撤去部
１１  本線トンネル
１２  ランプトンネル
１３  トンネル
１４  新設部
１５  仕切壁
２２  主桁
２４  支圧プレート
２５  エンドプレート
２６  応力伝達桁
２７  開口孔
２８、２９  補剛プレート
３０、５１  縦リブ
３１、５３  リングボルト孔
４０  立ち上がり部
４１  充填材
５２  スキンプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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