(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑内に設置される工事用仮設材を支持するためのトンネル用枕木材であって、
トンネルの内径よりも小さい弦長を有し、上向きの円弧となるように前記トンネルに横架されるアーチ部材を備えることを特徴とするトンネル用枕木材。
【請求項２】
前記アーチ部材は、その両端面が前記トンネルの内面に突き当てられた状態で横架されることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル用枕木材。
【請求項３】
前記アーチ部材が、少なくとも１箇所の折れ点を有し、折り畳み可能であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のトンネル用枕木材。
【請求項４】
前記アーチ部材に接続された巻き上げ手段を有しており、
前記アーチ部材が、前記巻上げ手段により折り畳まれることを特徴とする、請求項３に記載のトンネル用枕木材。
【請求項５】
前記アーチ部材の上方に水平部材が固定されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のトンネル用枕木材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工事に使用するトンネル用枕木材に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルの施工では、例えば特許文献１に示すように、シールドマシンに後続して、トンネルＴ内にレールＲを敷設し、工事に必要な機材や機器類を台車により搬送する施工方法が一般的に行われている（図５参照）。このようなレールＲは、セグメントＳの内面に横架された水平部材である枕木１００により支持されている。
【０００３】
大断面トンネルの施工では、トンネルの掘削に伴い、多量の掘削残土が発生するため、多量の掘削残土を処分する処分場を確保するのが困難であるとともに、残土処分の運搬や改質処理等に費用が嵩むという問題点を有していた。
また、大断面の切羽での掘削やセグメントの組立て作業に手間が掛かるため、工事が長期化するという問題点を有していた。
【０００４】
そのため、例えば特許文献２に示す施工方法のように、トンネルの掘削作業と並行して、トンネルの後方において路床の施工を行うことでトンネル施工の工期短縮を図るとともに、トンネルの掘進に伴い発生した掘削土を地上において固化材を添加して改質処理を施した後、再度坑内に搬入してトンネル内の路床材として再利用することにより、掘削残土の有効利用を図る場合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８０９００号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようにトンネルの掘削作業と路床の施工とを並行して行うトンネル施工においては、路床の施工を、シールド掘進機の後続設備（台車やレール等）の下で行う必要がある。そのため、後続設備を支持する枕木は、下方での路床の施工が可能となるように、高い箇所に取り付ける必要がある。
【０００７】
ところが、円形断面のトンネル内の高い箇所に枕木を設置すると、枕木のスパン長が長くなるため、枕木の長手方向中間部に枕木を支持するための支持部材を配置したり、枕木の断面形状を大きくする等の処置を施すことで長スパンに耐え得る強度を備える構成とする必要がある。しかしながら、支持部材による補強は、枕木の構造が複雑になり、その組立て作業に手間が掛かるため、枕木の転用時の切り回し作業に影響を及ぼすとともに、支持部材が路床の施工の妨げとなる。一方、枕木の断面形状を大きくすることは、仮設部材である枕木の材料費が高価になるとともに、枕木のハンドリング性が悪化することで、トンネルの掘進に伴い前方へと移設される枕木のトンネル内での切り回し作業に支障をきたす。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、安価であるとともに容易にトンネル内に架設することが可能なトンネル用枕木材を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のトンネル用枕木材は、トンネル坑内に設置される工事用仮設材を支持するためのトンネル用枕木材であって、トンネルの内径よりも小さい弦長を有し、上向きの円弧となるように前記トンネルに横架されるアーチ部材を備えることを特徴としている。
【００１０】
かかるトンネル用枕木材によれば、アーチ状の部材により構成されていることで、トンネル用枕木材への作用荷重としては、軸力が増加して曲げモーメントとせん断力が低減される。そのため、例えば、トンネル用枕木材の鋼材仕様を低減することが可能となり、枕木材の接続構造も簡易となるため、材料費の低減化が可能となる。さらに、トンネル用枕木材の軽量化により取り扱い性が向上するため、トンネル内における枕木材の切り回し作業や組立て、搬送等も容易となるため、作業性の向上を図ることができる。ここで、工事用仮設材とは、例えば、レール、レール状の鋼材、覆工板、足場板等、トンネル工事に伴い必要に応じて設置される各種仮設材をいう。
【００１１】
また、前記アーチ部材が、その両端面が前記トンネルの内面に突き当てられた状態で横架すれば、アーチ部材に作用する軸力を直接セグメント（トンネル内面）に伝達する構成となる。そのため、ブラケット等の取付部材を省略することが可能となる。
【００１２】
また、前記トンネル用枕木材の前記アーチ部材が、少なくとも１箇所の折れ点を有し、折り畳み可能であれば、トンネル用枕木材の輸送時に、トンネル用枕木材の寸法（弦長）を短くすることが可能となるため、トンネル内でのハンドリングが容易となり、トンネル用枕木材の切り回し作業が容易となる。
【００１３】
また、前記トンネル用枕木材が、前記アーチ部材に接続された巻き上げ手段を有しており、前記アーチ部材が前記巻上げ手段により折り畳まれるものであれば、アーチ部材の端部を折り畳んだ状態で固定することが可能となるため、トンネル用枕木材の移設時の取り扱い性能が向上するとともに、安全性が確保される。
【００１４】
また、前記トンネル用枕木材が、前記アーチ部材の上方に固定された水平部材を有していれば、レールの敷設をより簡易に行うことが可能なため、好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトンネル用枕木材によれば、安価であるとともに容易に架設することができるため、トンネル施工をより簡易かつ安価に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図１に示すように、シールド工法による大断面トンネルの施工において、トンネルＴの坑内に設置される仮設のレールＲ（工事用仮設材）を支持するためのトンネル用枕木材１について説明する。
【００１７】
トンネルＴは、図２に示すように、シールドマシンＭによる地山Ｇの切削とともに、シールドマシンＭの背後においてセグメントＳを組み立てることにより形成されるものであって、トンネルＴ坑内へのセグメントピースの搬送は、シールドマシンＭに後続してトンネルＴの坑内に敷設されたレールＲ上を走行する台車を利用して行う。
【００１８】
本実施形態に係るトンネルＴの施工では、図２に示すように、トンネルＴの切削に伴い発生した掘削土砂を路床材として使用することで、掘削残土の削減を図っている。
【００１９】
本実施形態に係るトンネル用枕木材１は、図１に示すように、上向きの円弧となるように、トンネルＴ（セグメント２）に横架されるアーチ部材１０と、アーチ部材１０の上面に一体に固定された水平部材１１とを備えている。
【００２０】
アーチ部材１０は、弦長ＬがトンネルＴの内径ＴＤよりも小さく、また、その曲率がセグメントの曲率より大きくなるように形成されている。
アート部材１０を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、Ｈ形鋼、溝型鋼、角形鋼管等の鋼材の中から適宜選定して使用することが可能である。
【００２１】
アーチ部材１０は、トンネルＴに設置した状態で、その両端面がトンネルＴを構成するセグメントＳの内面に突き当てられた状態で横架されていることで、トンネル用枕木材１に作用する上載荷重を軸力により受け持つ。
【００２２】
アーチ部材１０は、本体部１０ａと本体部１０ａの両端に折り畳み可能に取り付けられた折曲部１０ｂとにより構成されており、各折曲部１０ｂの近傍に、前記アーチ部材１０に接続された巻き上げ手段１２，１２を有している。
【００２３】
本体部１０ａと折曲部１０ｂとは、互いの端面が突き合わされた状態でアーチ部材１０のトンネルＴへの架設が可能に構成されている。そして、本体部１０ａと折曲部１０ｂとは、この突き合せ面の下端において回転可能に連結されており、折曲部１０ｂは、巻き上げ手段１２，１２を操作することにより折り畳まれるように構成されている。
【００２４】
アーチ部材１０は、その端面（折曲部１０ｂの本体部１０ａと反対側の端面）が、路床ＴＲの上面よりも高く、かつ、トンネルＴの内径ＴＤ（内法）が最大となる高さよりも低い位置に配置された状態で、トンネルＴの坑内に架設される。
なお、本実施形態では、アーチ部材１０の端面とセグメントＳとの当接面に、ウレタンパット等のあて板を介在させるものとし、セグメントＳの保護を図るとともに、トンネル用枕木材１の前後方向の転びを防止する。
【００２５】
本実施形態では、巻き上げ手段１２として、手巻きウィンチを採用している。巻き上げ手段１２は、水平部材１１の端部と、本体部１０ａの両端と、にそれぞれ設置されており、各巻き上げ手段１２から延長されたワイヤーの先端は折曲部１０ｂに接続されている。これにより、巻き上げ手段１２による、折れ点における折曲部１０ｂの折り畳みと引き伸ばし（展開）の操作が可能となっている。
【００２６】
水平部材１１は、Ｈ形鋼、溝型鋼、角形鋼管等の鋼材からなる部材であって、本実施形態では、本体部１０ａの弦長Ｌと同等の長さに構成されている。なお、水平部材１１の長さは、トンネルＴの半径よりも短ければ限定されるものではない。
【００２７】
水平部材１１は、その長手方向（トンネル断面に対する横方向）の中間部が、アーチ部材１０の長手方向の中間部に固定されているとともに、本体部１０ａ（アーチ部材１０）の端部に立設された支持材１４により水平部材１１の両端部が固定されている。
なお、水平部材１１のアーチ部材１０への固定方法は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２８】
水平部材１１の両端部には、それぞれ折曲部１０ｂに連結された巻上げ手段１２が設置されている。
トンネル用枕木材１をトンネルＴ内に設置した状態で、水平部材１１の上面には、トンネル軸に沿って敷設されたレールＲが上載されて、台車の走行が可能に構成されている。
また、水平部材１１の両端と、トンネルＴのセグメントＳとの隙間には、着脱式足場１５が架設されている。
【００２９】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態のトンネル用枕木材１を利用したトンネル施工について説明する。
【００３０】
トンネルＴの施工は、地山Ｇの切削と並行して、セグメントＳの組立ておよび路床ＴＲの埋め戻しを行う。
【００３１】
図２に示すように、地山の切削は、設計された掘削断面に応じた形状からなるシールドマシンＭを利用して行い、セグメントＳの組立ては、シールドマシンＭの背後において、掘進に伴って行う。
【００３２】
また、路床ＴＲの埋め戻しは、地山Ｇの切削に伴い発生した掘削土砂を、シールドマシンの背後に配設された改良プラントＰにより改良した後、この改良土砂をトンネル用枕木材１の下方において埋め戻すことにより行う。
なお、路床材として使用する掘削土砂の改良プラントＰは、トンネルＴの坑外に設置されていてもよく、掘削土砂を一端坑外に搬送して、改良処理を施した後、トンネルＴの坑内に搬送して埋め戻す構成としてもよい。また、路床ＴＲは、コンクリート部材や鋼製部材からなる床板および壁部材により構成してもよく、埋め戻しにより形成される場合に限定されるものではない。
【００３３】
セグメントＳ等のトンネルＴの掘進に伴い必要となる各資材は、完成後の路床ＴＲ上と、路床ＴＲの施工個所の上方に架設されたトンネル用枕木材１上とに敷設されたレールＲを走行する台車Ｄにより、トンネルＴの切羽方向に輸送される。  
【００３４】
トンネル用枕木材１は、シールドマシンＭによる掘進および路床ＴＲの施工の進捗状況に応じて、随時坑口側の枕木材１を切羽側に移設することにより、トンネル施工の進捗状況に応じた台車Ｄの走行面を形成している。
【００３５】
トンネル用枕木材１は、図２に示すように、折曲部１０ｂが折り畳まれた状態で、台車Ｄを介して輸送される。このとき、トンネル用枕木１は、その長手方向がトンネル１の軸方向に沿った向きにより輸送される。
【００３６】
トンネル用枕木材１がシールドマシン後方の設置箇所の近傍まで輸送されたら、台車ＤからクレーンＣに移し替えて、所定の設置箇所まで輸送する。
【００３７】
トンネル用枕木材１が所望の位置に到達したら、図３（ａ）に示すように、トンネル用枕木１を９０°回転させて、トンネル用枕木材１の長手方向がトンネルＴの横断方向と一致するような状態とする。そして、作業足場１６上の作業員による巻き上げ手段１２の操作が可能となる位置まで、トンネル用枕木材１を下降させる。
【００３８】
トンネル用枕木１を下降させたら、図３（ｂ）に示すように、巻き上げ手段１２を操作して折曲部１０ｂを引上げることで、折曲部１０ｂの端面と本体部１０ａの端面とを当接させて、アーチ部材１０を伸長させる。
【００３９】
さらにトンネル用枕木材１を下降させることで、セグメントＳの内面にアーチ部材１０の端面を当接させて、トンネル用枕木材１をセグメントＳの内面に架設する。トンネル用枕木材１をセグメントＳに架設したら、着脱式足場１５を設置する。
【００４０】
シールドマシンＭによる地山Ｇの掘削の進捗および路床材の施工の進捗に伴い、最後尾のトンネル用枕木材１、図２に示すように、レールＲ上を走行する台車Ｄを利用して切羽側へと搬送される。
【００４１】
トンネル用枕木材１の取り外しは、図２および図４（ａ）に示すように、路床ＴＲの上に設置されたクレーンＣを利用して行う。
【００４２】
トンネル用枕木材１は、図４（ａ）に示すように、クレーンＣにより上昇させられた後、作業員が巻き上げ手段１２を操作することにより、折曲部１０ｂを折り畳まれる。そして、折曲部１０ｂの折り畳みが完了したら、図４（ｂ）に示すように、少なくとも作業員と接触することがない高さまでトンネル用枕木材１を上昇させた後、当該トンネル用枕木材１の向きを９０°回転させてトンネル軸方向と一致させる。
【００４３】
図２に示すように、トンネル用枕木材１は、その長手方向がトンネル軸方向を向いた状態で、台車Ｄに移し変えられた後、切羽方向へと輸送されて、所定の位置に設置される。
【００４４】
以上の作業を繰り返すことにより、トンネル用枕木材１の移設を行う。
【００４５】
以上、本実施形態にかかるトンネル用枕木材１によれば、トンネル用枕木材１に作用する荷重を、アーチ部材１０の軸力により受け持つため、優れた耐力を発現する。そのため、従来の水平部材のみからなるトンネル用枕木材と比較して鋼材の使用を低減させることが可能となる。故に、トンネル用枕木材の材料費の低減が可能となるとともに、トンネル用枕木材の軽量化によりハンドリング性が向上し、作業性の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
また、アーチ部材１０は、その両端面がトンネルＴの内面に突き当てられた状態で横架されるため、アーチ部材１０に作用する軸力を直接セグメントＳ（トンネルＴの壁面）に伝達する構造が構成される。そのため、ブラケット等の特殊な取付部材を省略して、トンネル用枕木材１を架設することができるため、安価であるとともに作業性にも優れている。
【００４７】
また、アーチ部材１０が折れ点を有しており、折曲部１０ｂを折り畳んだ状態で輸送することが可能なため、トンネル用枕木材１の着脱および輸送時のハンドリング性が向上し、作業性に優れている。
【００４８】
また、アーチ部材１０の折り畳みは、巻き上げ手段１２を介して行うため、作業が容易であるとともに作業員の安全性も確保できる。
【００４９】
また、レールＲの敷設はアーチ部材１０の上面に固定された水平部材１１を利用して行うため、レールＲの位置決めや固定が容易である。
【００５０】
また、アーチ部材１０の円弧をセグメントＳの円弧よりも大きくするとともに、アーチ部材１０の端面の設置箇所を路床ＴＲの表面よりも高い位置に設定されているため、路床の施工に支障をきたすことなく、また、セグメントＳ等の輸送にも悪影響を及ぼすことがない。
【００５１】
以上、本発明について、好適な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設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、アーチ部材が２箇所において折れ点を有する構成としたが、アーチ部材の折れ点の数は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００５２】
巻き上げ手段の設置箇所、構成、数等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、巻き上げ手段は必要に応じて設置すればよく、必ずしも設置する必要はない。
【００５３】
また、水平部材は、必要に応じて設置すればよく、水平部材を省略して、アーチ部材の上面に直接レールを敷設する構成としてもよい。また、前記実施形態では、水平部材として１本の鋼材をアーチ部材の上面に固定するものとしたが、２本の鋼材をアーチ部材から側方に延設するように固定してもよい。さらに、水平部材が、アーチ部材と同様に折れ点を有していることで、ハンドリング性の向上を図るものであってもよい。
【００５４】
また、トンネル用枕木材の設置箇所、設置間隔等は、適宜設定することが可能である。
また、クレーンや台車の形式等も限定されるものではなく、適宜公知の機種から選定して使用すればよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、シールドトンネルの施工において本発明のトンネル用枕木材を使用する場合について説明したが、ＴＢＭや山岳トンネル等にも使用可能である。
また、トンネルの断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば、矩形、楕円形、複円形、馬蹄形等であってもよい。
【００５６】
また、前記実施形態では、アーチ部材の端面をセグメントの表面にウレタンパット等からなるあて板を介して突き合わせるものとしたが、あて板は必要に応じて介在させればよく、必ずしも配置する必要はない。また、あて板を構成する材料は限定されるものではなく、適宜選定して使用すればよい。
また、トンネル用枕木材１の前後方向の転びを防止する部材として、アンカーピン等、あて板以外の部材を使用してもよい。
【００５７】
また、前記実施形態では、トンネル用枕木材にレールを敷設する場合について説明したが、トンネル用枕木材が支持する部材はレールに限定されるものではなく、例えば、レール状の鋼材、覆工板、足場板等、その他の工事用仮設材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るトンネル用枕木材を示す正面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るトンネル用枕木材の移設方法を示す断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は図１に示すトンネル用枕木材の取り付け方法を示す正面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は図１に示すトンネル用枕木材の取り外し方法を示す正面図である。
【図５】従来のトンネル用枕木材を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    トンネル用枕木材
１０  アーチ部材
１１  水平部材
１２  巻き上げ手段
１３  止水用継手板
Ｌ    弦長
Ｒ    レール（工事用仮設材）
Ｓ    セグメント
Ｔ    トンネル
ＴＲ    路床
【図１】
0004829872.tif 000002
【図２】
0004829872.tif 000003
【図３】
0004829872.tif 000004
【図４】
0004829872.tif 000005
【図５】
0004829872.tif 000006