(57)【要約】【課題】トンネル下部空間などの余分な空間が少なく、トンネル内を走行する列車への抵抗が少なく、不快感を与える列車風を増加させることはなく、さらに一部に大きな応力を生じさせることがないトンネルを提供することである。【解決手段】断面形状が、上部分→右上隅部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→左上隅部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを構成するセグメントであって、前記上部分及び下部分の曲率半径は、同一であり、前記左部分及び右部分の曲率半径は、同一であり、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径は、同一であり、前記上部分及び下部分の曲率半径をＲ１、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ２、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ３、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数９に表される関係であることを特徴とする。  【数９】2005264477.tif 000011【選択図】図１
2005264477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が、上部分→右上隅部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→左上隅部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを構成するセグメントであって、
前記上部分及び下部分の曲率半径は、同一であり、
前記左部分及び右部分の曲率半径は、同一であり、
前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径は、同一であり、
前記上部分及び下部分の曲率半径をＲ１、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ２、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ３、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数１に表される関係であることを特徴とするセグメント。
【数１】
2005264477.tif 000007
【請求項２】
断面形状が、上部分→右上隅部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→左上隅部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを施工するトンネルの施工方法であって、
前記上部分及び下部分の曲率半径を同一とし、
前記左部分及び右部分の曲率半径を同一とし、
前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径を同一とし、
前記上部分及び下部分の曲率半径をＲ１、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ２、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ３、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数２に表される関係であることを特徴とするトンネルの施工方法。
【数２】
2005264477.tif 000008
【請求項３】
断面形状が、上部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを構成するセグメントであって、
前記左部分及び右部分の曲率半径は、同一であり、
前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径は、同一であり、
前記上部分の曲率半径をＲ１、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ２、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ３、前記下部分の曲率半径をＲ４、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数３に表される関係であることを特徴とするセグメント。
【数３】
2005264477.tif 000009
【請求項４】
断面形状が、上部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを施工するトンネルの施工方法であって、
前記左部分及び右部分の曲率半径を同一とし、
前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径を同一とし、
前記上部分の曲率半径をＲ１、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ２、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ３、前記下部分の曲率半径をＲ４、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数４に表される関係であることを特徴とするトンネルの施工方法。
【数４】
2005264477.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道トンネルなどトンネルを構成するセグメント及びトンネルの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道トンネルなどトンネルの断面形状としては、矩形、楕円形、馬蹄形、円形又は複合円形などなどがあり、どのような断面形状にするかは、設計条件、地盤条件、環境条件等により適宜選択されている。
【０００３】
トンネルの断面形状は、当初、矩形が主流であったが、その後の施工方法の変化などにより円形が主流となった。しかし、円形のトンネルは、トンネル下部に余分な空間が多いことから、近年、経済性、地下空間の有効利用、環境負荷低減などの理由により、楕円形、馬蹄形、複合円形を採用することが多くなっている（特許文献１）。このような楕円形、馬蹄形、複合円形のトンネルは、円形の場合に比べて、掘削断面積が縮小しているので、掘削土の削減を図ることができ、また、トンネル径の縮小に伴いトンネルを構成する部材の材料及び運搬重量等の縮減を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような楕円形、馬蹄形、複合円形のトンネルであっても、設計条件、地盤条件、環境条件などによっては、トンネルを構成する部材の材料及び運搬重量等の縮減が図れない場合がある。また、このような形状のトンネルは、トンネルを構成する部材に囲まれた空間の縮小により、鉄道トンネルの場合、円形のトンネルに比べてトンネル内を走行する列車への抵抗が増加し、これにより列車走行に係る電力量や列車走行に伴う列車風の増加を招き、トンネル内施設取付部材を大型化・高強度化する必要性が生じている。また、このようなトンネル空間の縮小により、駅のプラットホームで列車を待っている乗客に不快感を与える列車風を増加させるという問題を生じさせている。
【０００６】
また、トンネルは、上部、下部や隅角部などの形状のバランスによって、これらの一部に大きな応力を発生させてしまう場合があり、この場合、トンネルを構成する部材を厚くしたり、また強度が強い高価な材料や補強部材を使用したりするが、トンネルの製造コストが増すという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、トンネル下部空間などの余分な空間が少なく、トンネル内を走行する列車への抵抗が少なく、不快感を与える列車風を増加させることはなく、さらに一部に大きな応力を生じさせることがないトンネル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】
【０００８】
以上の目的を達成するため、本発明は、断面形状が、上部分→右上隅部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→左上隅部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを構成するセグメントであって、前記上部分及び下部分の曲率半径は、同一であり、前記左部分及び右部分の曲率半径は、同一であり、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径は、同一であり、前記上部分及び下部分の曲率半径をＲ１、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ２、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ３、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数５に表される関係であることを特徴とする。
【０００９】
【数５】
2005264477.tif 000003
【００１０】
また、本発明は、断面形状が、上部分→右上隅部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→左上隅部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを施工するトンネルの施工方法であって、前記上部分及び下部分の曲率半径を同一とし、前記左部分及び右部分の曲率半径を同一とし、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径を同一とし、前記上部分及び下部分の曲率半径をＲ１、前記右上隅部分、右下隅部分、左下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ２、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ３、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数６に表される関係であることを特徴とする。
【００１１】
【数６】
2005264477.tif 000004
【００１２】
さらに、本発明は、断面形状が、上部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを構成するセグメントであって、前記左部分及び右部分の曲率半径は、同一であり、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径は、同一であり、前記上部分の曲率半径をＲ１、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ２、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ３、前記下部分の曲率半径をＲ４、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数７に表される関係であることを特徴とする。
【００１３】
【数７】
2005264477.tif 000005
【００１４】
またさらに、本発明は、断面形状が、上部分→右部分→右下隅部分→下部分→左下隅部分→左部分→上部分と連続する複合円形であるトンネルを施工するトンネルの施工方法であって、前記左部分及び右部分の曲率半径を同一とし、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径を同一とし、前記上部分の曲率半径をＲ１、前記左部分及び右部分の曲率半径をＲ２、前記右下隅部分及び左下隅部分の曲率半径をＲ３、前記下部分の曲率半径をＲ４、複合円形の高さをＨ、複合円形の幅をＢとした場合、数８に表される関係であることを特徴とする。
【００１５】
【数８】
2005264477.tif 000006
【００１６】
本発明に係るセグメント及びトンネルの施工方法において、上部分とは、少なくともトンネルの垂直方向上側を含む同一の曲率半径が連続する円弧部分であり、下部分とは、少なくともトンネルの垂直方向下側を含む同一の曲率半径が連続する円弧部分である。また、右部分とは、少なくともトンネルの水平方向右側を含む同一の曲率半径が連続する円弧部分であり、左部分とは、少なくともトンネルの水平方向左側を含む同一の曲率半径が連続する円弧部分である。さらに、右上隅部分とは、上部分と右部分の間の同一の曲率半径が連続する円弧部分であり、右下隅部分とは、下部分と右部分の間の同一の曲率半径が連続する円弧部分であり、左下隅部分とは、下部分と左部分の間の同一の曲率半径が連続する円弧部分であり、左上隅部分とは、上部分と左部分の間の同一の曲率半径が連続する円弧部分である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明に係るセグメント及びトンネルの施工方法によれば、円形のトンネルと異なり、トンネル下部空間などの余分な空間が少なく、円形とほぼ同一の面積を有するので、トンネル内を走行する列車への抵抗が少なく、不快感を与える列車風を生じさせることはなく、さらに一部に大きな応力を生じさせることがないトンネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係るセグメントの第１実施例を用いてトンネルを施工する場合について図面に基づいて説明する。図１は、第１実施例に係るセグメントを用いたトンネルの正面断面図である。第１実施例に係るセグメントは、トンネルの上部分を構成する二つの上部セグメント１０、１０と、トンネルの右上隅部分を構成する右上隅部セグメント１２と、トンネルの右部分を構成する二つの右部セグメント１４、１４と、トンネルの右下隅部分を構成する右下隅部セグメント１６と、トンネルの下部分を構成する二つの下部セグメント１８、１８と、トンネルの左下隅部分を構成する左下隅部セグメント２０と、トンネルの左部分を構成する二つの左部セグメント２２、２２と、トンネルの左上隅部分を構成する左上隅部セグメント２４と、から構成されている。
【００１９】
上部セグメント１０、１０によって構成される上部分及び下部セグメント１４、１４によって構成される下部分の曲率半径Ｒ１は、同一で７３５０ｍｍである。右上隅部セグメント１２によって構成される右上隅部分、右下隅部セグメント１６によって構成される右下隅部分、左下隅部セグメント２０によって構成される左下隅部分、及び左上隅部セグメント２４によって構成される左上隅部分の曲率半径Ｒ２は、同一で３２００ｍｍである。右部セグメント１２、１２によって構成される右部分及び左部セグメント２２、２２によって構成される左部分の曲率半径Ｒ３は、それぞれ同一で５２００ｍｍである。また、これらセグメントによって構成されるトンネルの高さＨは、８４００ｍｍであり、幅Ｂは、９７００ｍｍである。
【００２０】
第１実施例に係るセグメントから構成されたトンネルの施工は、シールド掘削機により掘削した後に、各セグメントを壁面に貼り付けることによって行なわれる。
【００２１】
次に、本発明に係るセグメントの第２実施例を用いてトンネルを施工する場合について図面に基づいて説明する。図２は、第２実施例に係るセグメントを用いたトンネルの正面断面図である。第２実施例に係るセグメントは、トンネルの上部分を構成する二つの上部セグメント３０、３０と、トンネルの右部分を構成する二つの右部セグメント３２、３２と、トンネルの右下隅部分を構成する右下隅部セグメント３４と、トンネルの下部分を構成する二つの下部セグメント３６、３６と、トンネルの左下隅部分を構成する左下隅部セグメント３８と、トンネルの左部分を構成する二つの左部セグメント４０、４０から構成されている。
【００２２】
上部セグメント３０、３０によって構成される上部分の曲率半径Ｒ１は、４２１０ｍｍである。右部セグメント３２、３２によって構成される右部分及び左部セグメント４０、４０によって構成される左部分の曲率半径Ｒ２は、同一で７０００ｍｍである。右下隅部セグメント３４によって構成される右下隅部分及び左下隅部セグメント３８によって構成される左下隅部分の曲率半径Ｒ３は、同一で１５００ｍｍである。下部セグメント３４によって構成されている下部分の曲率半径Ｒ４は、同一で１４１４０ｍｍである。また、これらセグメントによって構成されるトンネルの高さＨは、８６６７ｍｍであり、幅Ｂは、９８００ｍｍである。
【００２３】
以上のように第１実施例及び第２実施例においては、セグメントを組み立てることによって、トンネルを施工したが、トンネルの施工方法にかかる本発明は、これに限定されず、例えば現場打ちコンクリートによって施工しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るセグメントの第１実施例に係るセグメントを用いたトンネルの正面断面図である。
【図２】本発明に係るセグメントの第２実施例に係るセグメントを用いたトンネルの正面断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０   上部セグメント
１２   右上隅部セグメント
１４   右部セグメント
１６   右下隅部セグメント
１８   下部セグメント
２０   左下隅部セグメント
２２   左部セグメント
２４   左上隅部セグメント
３０   上部セグメント
３２   右部セグメント
３４   右下隅部セグメント
３６   下部セグメント
３８   左下隅部セグメント
４０   左部セグメント
【図１】
2005264477.tif 000012
【図２】
2005264477.tif 000013