(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置される複数の主桁と、これら主桁の間に設けられる補強部材と、これら主桁の外側を覆うように取り付けられるスキンプレートとを有し、前記補強部材は、隣り合う前記主桁にそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、これら主桁の外角部の内側を塞ぐことにより、これら主桁と前記スキンプレートとでボックス構造をなし、
前記主桁が三つ以上あり、前記スキンプレートは、隣り合う主桁同士にわたって配設される複数の分割体に分割されていることを特徴とするトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻。
【請求項２】
前記主桁には、全周にフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大断面のトンネルの外殻部躯体の隅角部を構成するのに用いて好適なトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の小断面シールド機で大断面トンネルの外殻部を分割して掘削しつつ、各部に鋼殻を配設し、各鋼殻同士を連結して外殻部躯体を構築して、その後、汎用重機を使って残された躯体内部の土砂を掘削・排土して非開削大断面トンネルを構築する工法（ＭＭＳＴ工法（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｈｉｅｌｄ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ））が実施されている。
【０００３】
この工法の一例を図３〜図１１の概略図に沿って概略説明すると、横型シールド機で掘削を行って底版用鋼殻１００を配設し（図３）、その隣りに横型シールド機で掘削を行って底版用鋼殻１００を配設して、これらの間の外側に地盤改良体１０１を施工し（図４）、これら底版用鋼殻１００の間を掘削して底版用鋼殻１００同士を連結させる（図５）。
【０００４】
次に、連結された底版用鋼殻１００に所定範囲でコンクリート１０２を打設する一方で、連結された底版用鋼殻１００の一端上部に縦型シールド機で掘削を行って側版用鋼殻１０３を配設し（図６）、連結された底版用鋼殻１００の他端上部にも縦型シールド機で掘削を行って側版用鋼殻１０３を配設して、底版用鋼殻１００と各側版用鋼殻１０３とを連結させる（図７）。
【０００５】
さらに、底版用鋼殻１００および両側版用鋼殻１０３の所定範囲にコンクリート１０４を打設する一方で、横型シールド機で掘削を行って頂版用鋼殻１０５を配設し、その隣りに横型シールド機で掘削を行って頂版用鋼殻１０５を配設して、これらの間の外側に地盤改良体１０６を施工し（図８）、これら頂版用鋼殻１０５同士の間を掘削して頂版用鋼殻１０５同士を連結させ、連結された頂版用鋼殻１０５内に所定範囲でコンクリート１０７を打設する（図９）。
【０００６】
そして、すべての鋼殻内にコンクリートを打設して外殻部躯体１０８を構築する（図１０）。次に、外殻部躯体１０８の内部の土砂を掘削・排土する（図１１）。
【０００７】
この工法には、以下のようなメリットがある。
非開削工法のため、周辺の環境保全に有利であり、併用中の道路下での施工が可能である。
小断面シールドの組み合わせによりトンネル断面形状の自由度が高く任意の大断面トンネルを効率よく構築できる。
小断面シールド機を使用するため、立坑のスペースが小さくて済み、シールド機の現地搬入が容易である。
小断面シールド機による掘進のため、切り羽の安定性が高く、土被りが少ない場所でも施工が可能である。
大断面トンネル外殻部のみシールド掘進するため掘削土を大幅に削減できる。
【０００８】
そして、トンネルの外殻部躯体の隅角部を構成するのに用いられる隅角部構成用鋼殻のものとして、例えば、図１２に示すようなものが考えられている。この鋼殻１１０は、互いに平行に配置される略長方形状の一対の外側主桁１１２と、これら外側主桁１１２の間にこれらに平行に配置される略長方形状の中主桁１１３と、両外側主桁１１２間に設けられる補強部材１１４と、両外側主桁１１２間の外側を覆うように取り付けられるＬ字型のスキンプレート１１５とを有するもので、スキンプレート１１５と主桁１１２，１１３とを溶接する等の目的で補強部材１１４に窓１１６が形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外殻部躯体の隅角部には、掘削時の反力をとるためにシールド機がトンネルの掘削方向に沿って当接するようになっている。このため、隅角部はトンネルの掘削方向の強度も増大させなければならないが、上記構造の隅角部構成用鋼殻では、補強部材に窓が形成されている等の理由からこの方向の強度が十分ではないという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明は、トンネルの掘削方向の強度を増大させることができるトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻の提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻は、互いに平行に配置される複数の主桁と、これら主桁の間に設けられる補強部材と、これら主桁の外側を覆うように取り付けられるスキンプレートとを有し、前記補強部材は、隣り合う前記主桁にそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、これら主桁の外角部の内側を塞ぐことにより、これら主桁と前記スキンプレートとでボックス構造をなし、前記主桁が三つ以上あり、前記スキンプレートは、隣り合う主桁同士にわたって配設される複数の分割体に分割されていることを特徴としている。
【００１２】
このように、補強部材が、隣り合う主桁にそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、これら主桁の外角部の内側を塞ぐことにより、これら主桁とスキンプレートとでボックス構造をなすため、主桁の配列方向の強度を増大させることができる。
また、主桁が三つ以上ある場合に、スキンプレートが、隣り合う主桁同士にわたって配設される複数の分割体に分割されているため、上記のように、補強部材とスキンプレートと中主桁を含む一対の主桁とでボックス構造をなしても、中主桁とスキンプレートとを溶接することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻は、請求項１記載のものに関し、前記主桁には、全周にフランジ部が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
このように、主桁には、全周にフランジ部が形成されているため、主桁自体の強度を、ひいては全体の強度を増大させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施の形態に係るトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻を図１および図２を参照して以下に説明する。
【００１８】
この隅角部構成用鋼殻１１は、上述したＭＭＳＴ工法により構築されるトンネルの外殻部躯体の隅角部を構成するのに用いられるもので、全体として平面視長方形状で側面視がＬ字形状をなしており、Ｌ字の角部側を外側にした状態で配置されてトンネル外殻部躯体の隅角部を構成する。
【００１９】
隅角部構成用鋼殻１１は、鏡面対象形状をなす一対のＬ字型の外側主桁（主桁）１２と、一つのＬ字型の中主桁（主桁）１３とを有している。
【００２０】
外側主桁１２は、Ｌ字型の平板状の主部１５と、該主部１５の全周から連続的に、該主部１５に対し垂直をなして一方向に突出するフランジ部１６とを有しており、各外側主桁１２は、それぞれの主部１５が同形状をなしている一方、それぞれの主部１５に対するフランジ部１６の突出方向が逆になっている。これら外側主桁１２は、それぞれフランジ部１６を対向させるようにして互いに平行をなし、かつ主部１５の面方向における位置を一致させて配置される。
【００２１】
中主桁１３は、Ｌ字型の平板状の主部１８と、該主部１８の全周から連続的に、該主部１８に対し垂直をなして両方向に突出するフランジ部１９とを有しており、その主部１８は、外側主桁１２の主部１５と同形状をなしている。この中主桁１３は、両外側主桁１２の間位置に、これらと平行をなし、これらそれぞれに対し同間隔をあけ、かつこれらと主部１８の面方向における位置を一致させて配置される。
【００２２】
隅角部構成用鋼殻１１は、両外側主桁１２および中主桁１３を上記配置状態で固定するための一対の連結板２１を有している。
【００２３】
これら連結板２１は互いに同じ長方形状をなしており、一方の連結板２１には、両外側主桁１２および中主桁１３のＬ字の短側の端部が溶接により接合される。
【００２４】
他方の連結板２１には、両外側主桁１２および中主桁１３のＬ字の長側の端部が溶接により接合される。
【００２５】
そして、隅角部構成用鋼殻１１は、各外側主桁１２と中主桁１３との間に、それぞれ、両端が外側主桁１２および中主桁１３に突き当てられて設けられる（結果として、両外側主桁１２の間に設けられる）補強部材２３を有している。
【００２６】
これら補強部材２３は、ともに、平板がＬ字状に屈曲されたものであり、その結果、互いに直交する一対の平板部２４を有している。
【００２７】
一方の補強部材２３は、両平板部２４の連続する一方の端縁部が、全体として一方の外側主桁１２の主部１５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部２４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁１３の主部１８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００２８】
他方の補強部材２３は、両平板部２４の連続する一方の端縁部が、全体として他方の外側主桁１２の主部１５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部２４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁１３の主部１８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００２９】
ここで、両補強部材２３は、外側主桁１２および中主桁１３の外角部２６の内側（Ｌ字の内角側すなわちトンネル外殻部躯体における内側）を完全に塞ぐように取り付けられている。すなわち、両補強部材２３は、外側主桁１２および中主桁１３のＬ字の屈曲方向に対し逆に屈曲方向を向けるようにして取り付けられている。
【００３０】
加えて、隅角部構成用鋼殻１１は、両外側主桁１２の外側（Ｌ字の外角側すなわちトンネル外殻部躯体における外側）を覆うように取り付けられるＬ字型のスキンプレート２８を有しており、このスキンプレート２８は、一対の分割体２９で構成されている。ここで、一方の分割体２９は、一方の外側主桁１２と中主桁１３とにわたって配設されることになり、他方の分割体２９は、他方の外側主桁１２と中主桁１３とにわたって配設されることになる。
【００３１】
これら分割体２９は、ともに、平板がＬ字状に屈曲されたものであり、その結果、互いに直交する一対の平板部３０を有している。
【００３２】
一方の分割体２９は、両平板部３０の連続する一方の端縁部側の所定範囲が、一方の外側主桁１２のフランジ部１６に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部３０の連続する他方の端縁部側の所定範囲が、中主桁１３のフランジ部１９の一方の外側主桁１２側に当接させられた状態で溶接接合される。
【００３３】
また、他方の分割体２９は、両平板部３０の連続する一方の端縁部側の所定範囲が、他方の外側主桁１２のフランジ部１６に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部３０の連続する他方の端縁部側の所定範囲が、中主桁１３のフランジ部１９の他方の外側主桁１２側に当接させられた状態で溶接接合される。
【００３４】
以上の結果、スキンプレート２８の一方の分割体２９と一方の外側主桁１２と中主桁１３と補強部材２３とで、全方向が閉塞されたボックス構造３２が形成されており、スキンプレート２８の他方の分割体２９と他方の外側主桁１２と中主桁１３と補強部材２３とでも、それぞれ全方向が閉塞されたボックス構造３２が形成されることになる。すなわち、この隅角部構成用鋼殻１１は、各外側主桁１２と中主桁１３との間がすべてボックス構造で補強されていることになる。
【００３５】
以上に述べた隅角部構成用鋼殻１１によれば、補強部材２３が、外側主桁１２と中主桁１３とにそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、外側主桁１２および中主桁１３の外角部２６の内側を塞ぐことにより、スキンプレート２８と外側主桁１２と中主桁１３とでボックス構造３２をなすため、主桁の配列方向の強度を増大させることができる。
したがって、トンネルの掘削方向の強度を増大させることができる。
【００３６】
また、スキンプレート２８が、一方の外側主桁１２と中主桁１３とにわたって配設される分割体２９と、他方の外側主桁１２と中主桁１３とにわたって配設される分割体２９とを有するため、上記のように、補強部材２３とスキンプレート２８と外側主桁１２と中主桁１３とでボックス構造３２をなしても、中主桁１３とスキンプレート２８とを溶接することができる。
したがって、トンネルの掘削方向の強度をさらに増大させることができる。
【００３７】
加えて、外側主桁１２および中主桁１３には、全周にフランジ部１６，１９が形成されているため、外側主桁１２自体および中主桁１３自体の強度を、ひいては隅角部構成用鋼殻１１の全体の強度を増大させることができる。
【００３８】
なお、以上においては、一対の外側主桁１２の間に中主桁１３を一つ設ける場合を例にとり説明したが、一対の外側主桁１２のみが設けられる場合や、一対の外側主桁１２の間に同様の中主桁１３を複数設ける場合、言い換えれば複数の主桁を有する場合のすべてについて適用可能である。この場合、補強部材２３は、隣り合う主桁にそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、これら主桁の外角部の内側を塞ぐことにより、これら主桁とスキンプレートとでボックス構造をなすことになる。そして、すべての主桁の隣り合うもの同士の間にボックス構造が形成されることになる。
【００３９】
また、上記場合を含み、主桁が三つ以上ある場合、スキンプレート２８は、隣り合う主桁同士のみにわたって配設される複数の分割体２９に分割されることになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻によれば、補強部材が、隣り合う主桁にそれぞれ両端が突き当てられて設けられるとともに、これら主桁の外角部の内側を塞ぐことにより、これら主桁とスキンプレートとでボックス構造をなすため、主桁の配列方向の強度を増大させることができる。
したがって、トンネルの掘削方向の強度を増大させることができる。
【００４１】
本発明の請求項２記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻によれば、主桁が三つ以上ある場合に、スキンプレートが、隣り合う主桁同士にわたって配設される複数の分割体に分割されているため、上記のように、補強部材とスキンプレートと中主桁を含む一対の主桁とでボックス構造をなしても、中主桁とスキンプレートとを溶接することができる。
したがって、トンネルの掘削方向の強度をさらに増大させることができる。
【００４２】
本発明の請求項３記載のトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻によれば、主桁には、全周にフランジ部が形成されているため、主桁自体の強度を、ひいては全体の強度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一の実施の形態に係るトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻を示す分解斜視図である。
【図２】  本発明の一の実施の形態に係るトンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻を示す斜視図である。
【図３】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図４】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図５】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図６】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図７】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図８】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図９】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図１０】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図１１】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図１２】  トンネル外殻部躯体の隅角部構成用鋼殻を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  隅角部構成用鋼殻
１２  外側主桁（主桁）
１３  中主桁（主桁）
１６，１９  フランジ部
２３  補強部材
２６  外角部
２８  スキンプレート
２９  分割体
３２  ボックス構造
【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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