(57)【要約】【課題】覆工エレメントを用いた覆工構造体において、薄い壁体の構築を可能とする。【解決手段】地山に覆工エレメント１、２を並べて挿入して構築され、トンネル内空断面を区画する覆工構造体であって、覆工エレメント１、２は、トンネル壁体を形成するための本体エレメント１０、２０と、この本体エレメント１０、２０に対し取り外し可能に連結され、トンネル内方を掘削作業するための作業用エレメント１６、２６とからなる。覆工エレメント１、２を本体エレメント１０、２０でつなぎ合わせ、作業用エレメント１６、２６内を掘削した後、本体エレメント１０、２０から作業用エレメント１６、２６を取り外し撤去する。すると、、つなぎ合わされた本体エレメント１０、２０だけになるので、トンネル覆工構造体として必要十分な薄い壁体を構築できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に挿入され、地下構造物の内空断面を区画する覆工構造体を構築するための覆工エレメントであって、
前記覆工構造体を形成するための本体エレメントと、
この本体エレメントに対し取り外し可能に連結され、地下構造物の内空断面側を掘削するための作業用エレメントとからなることを特徴とする覆工エレメント。
【請求項２】
前記本体エレメントに本体エレメントどうしをつなぎ合わせるための継手が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の覆工エレメント。
【請求項３】
鋼製、コンクリート製、木製、または樹脂製であって、
断面形状が、中空の四角形、円形、楕円形、または内部が充填された四角形、円形、楕円形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の覆工エレメント。
【請求項４】
前記継手は、互いに嵌合して力を伝達可能な構造継手であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の覆工エレメント。
【請求項５】
前記継手は、閉合形状をした鉄筋継手を重ねる鉄筋重ね継手であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の覆工エレメント。
【請求項６】
前記閉合形状の鉄筋継手は、半円形、コの字形、または曲線と直線を組み合わせた形状であることを特徴とする請求項５に記載の覆工エレメント。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の覆工エレメントが地山に順次挿入されるとともに、前記本体エレメントどうしでつなぎ合わされ、
前記本体エレメント内にコンクリートが打設され、
前記作業用エレメント内を掘削した後、前記本体エレメントから前記作業用エレメントを取り外し撤去して構築されることを特徴とする覆工構造体。
【請求項８】
前記本体エレメント内の打設コンクリートには、ＰＣ鋼線によるプレストレスが導入されていることを特徴とする請求項７に記載の覆工構造体。
【請求項９】
請求項４に記載の構造継手を互いに嵌合して前記本体エレメントどうしがつなぎ合わされていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の覆工構造体。
【請求項１０】
請求項５に記載の鉄筋重ね継手を介して前記本体エレメントどうしがつなぎ合わされており、
前記鉄筋重ね継手部分にコンクリートが打設されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の覆工構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道や道路の下方に立体交差するトンネル等の地下構造物を構築する場合に用いられる覆工エレメントと、その覆工エレメントを用いた覆工構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地山に覆工エレメントを並べて挿入し、トンネル内空断面を区画する覆工構造体を構築する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−４１８８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような覆工エレメントを用いたトンネル覆工構造体において、トンネル壁体を形成する覆工エレメントは、構造上、土圧に対抗できる外形断面寸法を有している必要がある。
一方、覆工エレメントは、その内部空間で掘削して土砂を搬出するため、作業上、土砂の搬出作業に支障を来さない内空断面寸法を有している必要がある。
【０００５】
しかし、構造上必要な厚さ寸法に対して作業上必要な厚さ寸法が相当に大きい場合、トンネル壁体の厚さ寸法が必要以上に大きいエレメント断面寸法となってしまい、必要十分な薄い壁体の構築が不可能であった。
【０００６】
本発明の課題は、覆工エレメントを用いた覆工構造体において、薄い壁体の構築を可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地山に挿入され、地下構造物の内空断面を区画する覆工構造体を構築するための覆工エレメントであって、前記覆工構造体を形成するための本体エレメントと、この本体エレメントに対し取り外し可能に連結され、地下構造物の内空断面側を掘削するための作業用エレメントとからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の覆工エレメントであって、前記本体エレメントに本体エレメントどうしをつなぎ合わせるための継手が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の覆工エレメントであって、鋼製、コンクリート製、木製、または樹脂製であり、断面形状が、中空の四角形、円形、楕円形、または内部が充填された四角形、円形、楕円形であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の覆工エレメントであって、前記継手は、互いに嵌合して力を伝達可能な構造継手であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の覆工エレメントであって、前記継手は、閉合形状をした鉄筋継手を重ねる鉄筋重ね継手であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の覆工エレメントであって、前記閉合形状の鉄筋継手は、半円形、コの字形、または曲線と直線を組み合わせた形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の覆工エレメントが地山に順次挿入されるとともに、前記本体エレメントどうしでつなぎ合わされ、前記本体エレメント内にコンクリートが打設され、前記作業用エレメント内を掘削した後、前記本体エレメントから前記作業用エレメントを取り外し撤去して構築される覆工構造体を特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の覆工構造体であって、前記本体エレメント内の打設コンクリートには、ＰＣ鋼線によるプレストレスが導入されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の覆工構造体であって、請求項４に記載の構造継手を互いに嵌合して前記本体エレメントどうしがつなぎ合わされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の覆工構造体であって、請求項５に記載の鉄筋重ね継手を介して前記本体エレメントどうしがつなぎ合わされており、前記鉄筋重ね継手部分にコンクリートが打設されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、覆工エレメントは、作業用エレメントを取り外し撤去すると、つなぎ合わされた本体エレメントだけになるので、覆工構造体として必要十分な薄い壁体を構築できる。
【００１８】
また、本体エレメントをつなぎ合わせる際、例えば、構造継手の嵌合余裕（隙間）によって施工誤差を吸収でき、また、閉合形状の鉄筋継手による鉄筋重ね継手により施工誤差を吸収できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は覆工エレメントの閉合状態を示したもので、１はコーナー部覆工エレメント、２は一般部覆工エレメントであり、これらのコーナー部覆工エレメント１及び一般部覆工エレメント２はいずれも鋼製である。
コーナー部覆工エレメント１は本体エレメント１０と作業用エレメント１６により構成されており、一般部覆工エレメント２も本体エレメント２０と作業用エレメント２６により構成されている。
【００２０】
図２に拡大して示したように、コーナー部覆工エレメント１において、本体エレメント１０は、プレート１１、１２、１３によって断面Ｌ形ボックス状に形成されている。本体エレメント１０の内部には、断面Ｌ形補強片１４がプレート１１、１２に固定して設けられている。この本体エレメント１０の外部には、断面Ｌ形ボックス状の両端隅角部にプレート１１、１２から延長する断面Ｃ形の構造継手１５が一体に備えられている。
作業用エレメント１６は、プレート１７によって断面矩形ボックス状に形成されている。この作業用エレメント１６は、その直角に隣り合う二面のプレート１７において、本体エレメント１０のＬ形内方の二面のプレート１１、１２にボルト１８、ナット１９により連結されている。
【００２１】
一般部覆工エレメント２において、本体エレメント２０は、プレート２１、２２によって断面矩形ボックス状に形成されている。本体エレメント２０の内部には、断面Ｌ形補強片２４がプレート２１に固定して設けられている。本体エレメント２０の外部には、断面矩形ボックス状の両端隅角部にプレート２１から延長する断面Ｃ形の構造継手２５が一体に備えられている。
作業用エレメント２６は、プレート２７によって断面矩形ボックス状に形成されている。この作業用エレメント２６は、その一面のプレート２７において、本体エレメント２０の一面のプレート２１にボルト２８、ナット２９により連結されている。
【００２２】
以上のコーナー部覆工エレメント１及び一般部覆工エレメント２は、地山に対し先頭の刃口で掘削するとともに土砂等を搬出しながら順次挿入され、そのとき互いの断面Ｃ形の構造継手１５、２５を嵌合して本体エレメント１０、２０でつなぎ合わされる。そして、図１に示した例では、トンネル内空断面の下部両側に位置するコーナー部覆工エレメント１、１の間が閉合部３となっている。
すなわち、閉合部３において、コーナー部覆工エレメント１、１間を跨ぐように土留め用の上下のカバープレート３１、３２が地山に挿入され、その間が掘削される。そして、連結プレート３３の両側にボルトナットで固定した継手プレート３４に備えられた断面Ｃ形の構造継手３５を、本体エレメント１０の断面Ｃ形の構造継手１５にそれぞれ嵌合して閉合がなされる。
以上のように、断面Ｃ形の構造継手１５、２５、３５を嵌合させて本体エレメント１０、２０をつなぎ合わせる際、その構造継手１５、２５、３５の嵌合余裕（隙間）によって施工誤差を吸収できる。また、このような断面Ｃ形の構造継手１５、２５、３５によって力を伝達でき、特に、引張力を有効に伝達できる。
【００２３】
こうして閉合したコーナー部覆工エレメント１及び一般部覆工エレメント２において、本体エレメント１０、２０内とその間の構造継手１５、２５により囲まれた部分内及び閉合部３内にコンクリートを打設する。
すなわち、図４に示したように、本体エレメント１０、２０内とその間の構造継手１５、２５により囲まれた部分内及び閉合部３内にＰＣ鋼より線４を通しておいてから、コンクリート５を打設する。その後、ＰＣ鋼より線４を所定量緊張させることで、コンクリート５にプレストレスを導入する。
このように、プレストコンクリートによるトンネル壁体を構築する。
【００２４】
その後、作業用エレメント１６、２６の内側を含めトンネル内空断面を掘削した後に、作業用エレメント１６、２６を本体エレメント１０、２０からそれぞれ取り外して撤去する。
すなわち、図２に示されるボルト１８、２８からナット１９、２９を取り外ししてから、作業用エレメント１６、２６及び上方のカバープレート３１を地山から抜き去る（図３参照）。
【００２５】
このように、コーナー部及び一般部の覆工エレメント１、２は、各々の作業用エレメント１６、２６を取り外し撤去することによって、つなぎ合わされた本体エレメント１０、２０だけになるため、トンネル覆工構造体として必要十分な薄い壁体を構築できる。
【００２６】
図５はエレメント間の鉄筋重ね継手法を示したもので、本体エレメント１０、２０間に、前述した構造継手１５、２５に代えて、鉄筋重ね継手６を設けている。すなわち、鉄筋重ね継手６は、図示のように、本体エレメント１０、２０からＵ形をなす閉合形状をした鉄筋継手６１を突出させ、その両側のＵ形をなす閉合形状の鉄筋継手６１に跨ってループ形をなす閉合形状をした鉄筋継手６２を重ねる。その後、以上の鉄筋重ね継手６部分にコンクリートを打設する。
このように、Ｕ形で閉合形状の鉄筋継手６１に跨ってループ形で閉合形状の鉄筋継手６２を重ねる鉄筋重ね継手６を採用することで、本体エレメント１０、２０をつなぎ合わせる際の施工誤差を吸収できる。
そして、このような鉄筋重ね継手６部分にコンクリートを打設することで、本体エレメント１０、２０間において、閉合形状の鉄筋継手６１、６２が打設コンクリートを介して引張力を伝達できる。
【００２７】
図６は他の鉄筋重ね継手法を示したもので、この鉄筋重ね継手６は、本体エレメント１０、２０間において、一方に固定されたＵ形をなす閉合形状の鉄筋継手６１と、他方にはスライドさせて引き出し可能に組み込んだＵ形をなす閉合形状の鉄筋継手６３からなる。
すなわち、先ず、図６（ａ）に示すように、本体エレメント１０、２０の一方に固定のＵ形で閉合形状の鉄筋継手６１に対し、他方に組み込んだＵ形で閉合形状の鉄筋継手６３を引き出して、図６（ｂ）に示したように、鉄筋継手６１、６３を互いに重ねる。そして、必要に応じ、鉄筋継手６１、６３が重なったループ状の閉合部分内に、例えば、４本の補強鉄筋６４を配筋する。なお、補強鉄筋６４は、鉄筋継手６１、６３の長さ及び荷重によっては必要がなく、例えば、図６（ｃ）に示したように、鉄筋継手６１、６３を重ねただけでも良い。その後、以上の鉄筋重ね継手６部分にコンクリートを打設する。
このように、Ｕ形で閉合形状の鉄筋継手６１、６３を互いに重ねる鉄筋重ね継手６によっても、本体エレメント１０、２０をつなぎ合わせる際の施工誤差を吸収できる。
そして、このような鉄筋重ね継手６部分にコンクリートを打設することで、本体エレメント１０、２０間において、閉合形状の鉄筋継手６１、６３が打設コンクリートを介して引張力を伝達できる。
【００２８】
なお、以上の実施の形態においては、矩形断面の覆工構造体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、円形断面の覆工構造体の構築であっても良い。また、実施形態では、鋼製エレメントに断面Ｌ形補強片を設けたが、その断面Ｌ形補強片は設けなくても良い。さらに、実施形態では、鋼製エレメントとしたが、コンクリート製エレメント（ＲＣ製エレメント）、木製エレメント、樹脂製エレメントであっても良い。そして、覆工エレメントの断面形状は、実施形態の中空の四角形の他、中空の円形や楕円形であっても良く、また、内部が充填された四角形、円形、楕円形であっても良い。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。例えば、互いに嵌合する構造継手や閉合形状の鉄筋継手の他、他の力を伝達できる継手であっても良い。さらに、閉合形状の鉄筋継手は、実施形態のＵ形やループ状の他、半円形、コ字形、または曲線と直線を組み合わせて形状であっても良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、作業用エレメントの撤去により本体エレメントだけとなって、覆工構造体として必要十分な薄い壁体を構築できる。
【００３０】
また、構造継手の嵌合余裕（隙間）や閉合形状の鉄筋継手による鉄筋重ね継手によって、本体エレメントをつなぎ合わせる際の施工誤差を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の構成を示すもので、覆工エレメントの閉合状態を示した正面図である。
【図２】図１のコーナー部を示した拡大図である。
【図３】図１の状態から作業用エレメント撤去後の覆工構造体を示した正面図である。
【図４】壁体のＰＣ鋼線での緊張法を示した正面図である。
【図５】エレメント間の鉄筋重ね継手法を示した拡大図である。
【図６】他の鉄筋重ね継手法を示すもので、閉合形状の鉄筋継手を重ねる前の状態を示した拡大図（ａ）、閉合形状の鉄筋継手を重ねて補強鉄筋を使用した状態を示した拡大図（ｂ）、閉合形状の鉄筋継手を重ねただけで補強鉄筋を使用しない状態を示した拡大図（ｃ）である。
【符号の説明】
１、２覆工エレメント
１０、２０  本体エレメント
１５、２５  継手（断面Ｃ形の構造継手）
１８、２８  ボルト
１９、２９  ナット
３  閉合部
３１、３２  カバープレート
３３  連結プレート
３４  継手プレート
３５  継手（断面Ｃ形の構造継手）
４  ＰＣ鋼線（ＰＣ鋼より線）
５  コンクリート
６  継手（鉄筋重ね継手）
６１、６２、６３  閉合形状をした鉄筋継手
６４  補強鉄筋
【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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