(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開削した地盤上にて組み立てた後埋め戻される開削工法によって構築される大断面トンネルであって、
底版部と、この底版部上に設けられたアーチ型のトンネル本体とから構成され、
該トンネル本体は、このトンネル本体の側部を構成する側壁部と、これら側壁部の上端に連結されてトンネル本体の上部を構成する天井部とを有し、
該天井部は、互いにトンネル周方向へ突き合わせて組み立てられるプレキャスト版から構成され、
前記側壁部は、予め鋼材を箱形に組み立てた枠体の内部に鉄筋が設けられかつ内周側に内壁版を取り付けてユニット化され、互いにトンネル軸方向へ連結された側壁構成部材と、該側壁構成部材の内部に前記鉄筋が設けられた前記枠体を埋設するように打設されたコンクリートとから構成されていることを特徴とする大断面トンネル。
【請求項２】
地盤を開削し、この開削した地盤上に、底版部と、この底版部上に設けられたアーチ型のトンネル本体とからなる大断面トンネルを構築し、その後、このトンネルを埋め戻す開削工法によって大断面トンネルを構築する構築方法であって、
開削地盤上に施工した底版の両側部における上部に、予め鋼材を箱形に組み立てた枠体の内部に鉄筋が配設されかつ内周側に内壁版が取り付けられてユニット化された側壁構成部材を、トンネル軸方向へ連結して設置し、この側壁構成部材の外周側に型枠板を配設し、内壁版と型枠板との間にコンクリートを打設して側壁部を構築し、該側壁部の上端に、トンネル周方向へ突き合わせるプレキャスト版を組み立てて天井部を構築することを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
【請求項３】
トンネル軸方向へ隣り合う前記側壁構成部材同士の間に所定の連結距離を設け、その連結距離の間隔において、前記内壁版同士の間に連結用内壁版を介して配設するとともに前記枠体同士を連結用鋼材を介して連結することを特徴とする請求項２記載の大断面トンネルの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、開削工法によって構築される大断面トンネル及びその構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの構築方法の一つとして、地盤を開削し、この開削した部分に、図８に示すように、成形型によって成形された２分割のプレキャスト製アーチ版１を現場にて互いに突き合わせて組み立ててアーチ型のトンネル２を構築し、その後、埋め戻す開削工法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記プレキャスト製のアーチ版１を用いた開削工法によるトンネルの構築工法は、施工が容易であるという利点を有するが、構築するトンネル２が大断面の場合、アーチ版１が大型化してしまい、次のような課題があった。
▲１▼．大型のアーチ版１を成形する型枠も大型化してしまい、設備費が嵩んでしまう。また、内部に配設する鉄筋の製作が困難であり、さらには、成形したアーチ版１を移動させる大型の天井クレーンが必要であり、やはり、設備費が嵩んでしまう。
▲２▼．運搬用トラックは、その積み荷の大きさ、積載重量に制限があるため、大型のアーチ版１を運搬することが困難である。
▲３▼．大型のアーチ版１を工場、現場にてストックする広大なストックヤードが必要である。
▲４▼．現場にて大型のアーチ版１を吊り上げる大型のクレーン等の重機が必要であり、また、このように大型重機を用いることにより、現場にて様々な制約が生じてしまう。
【０００４】
即ち、大型のアーチ版１によって大断面トンネルを構築するのは、極めて困難であった。
ここで、このアーチ版１を複数に分割して小型化すれば良いが、アーチ版１を複数分割した場合、周方向において、複数箇所にアーチ版同士の接合箇所ができてしまい、トンネル２が不安定なものとなってしまう。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップを招くことなく、容易に構築することが可能な大断面トンネル及びその構築方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の大断面トンネルは、開削した地盤上にて組み立てた後埋め戻される開削工法によって構築される大断面トンネルであって、底版部と、この底版部上に設けられたアーチ型のトンネル本体とから構成され、該トンネル本体は、このトンネル本体の側部を構成する側壁部と、これら側壁部の上端に連結されてトンネル本体の上部を構成する天井部とを有し、該天井部は、互いにトンネル周方向へ突き合わせて組み立てられるプレキャスト版から構成され、前記側壁部は、予め鋼材を箱形に組み立てた枠体の内部に鉄筋が設けられかつ内周側に内壁版を取り付けてユニット化され、互いにトンネル軸方向へ連結された側壁構成部材と、該側壁構成部材の内部に前記鉄筋が設けられた前記枠体を埋設するように打設されたコンクリートとから構成されていることを特徴としている。
【０００７】
このように、アーチ型のトンネル本体が、その両側部を構成する側壁部と、これら側壁部の上端に連結されてトンネル本体の上部を構成する天井部とから構成され、この天井部が互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成されているので、トンネル本体全部を、互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成した場合と比較して、プレキャスト版を大幅に小型化させることができる。
これにより、プレキャスト版の成形用型枠及び内部に配設する鉄筋等の小型化を図ることができるとともに、大型の天井クレーンも不要となり、設備費及び製造費の低コスト化を図ることができる。
また、プレキャスト版の小型化に伴い、積み荷の大きさ、積載重量の制限があるトラックにて、プレキャスト版を容易に運搬することができ、しかも、工場、現場において、広大なストックヤードも不要とすることができ、さらには、現場における大型クレーン等の重機も不要となり、現場での制約を緩和させることができる。
また、側壁部には、予め箱形に組み立てられた枠体の内面側に内壁版が取り付けられかつ枠体内に鉄筋が配設されてユニット化された側壁構成部材が用いられているので、側壁部を構築する際には、側壁構成部材をトンネル軸方向へ連結させ、この側壁構成部材の枠体を埋設するようにコンクリートを打設すれば良く、側壁部の施工作業の容易化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の大断面トンネルの構築方法は、地盤を開削し、この開削した地盤上に、底版部と、この底版部上に設けられたアーチ型のトンネル本体とからなる大断面トンネルを構築し、その後、このトンネルを埋め戻す開削工法によって大断面トンネルを構築する構築方法であって、開削地盤上に施工した底版の両側部における上部に、予め鋼材を箱形に組み立てた枠体の内部に鉄筋が配設されかつ内周側に内壁版が取り付けられてユニット化された側壁構成部材を、トンネル軸方向へ連結して設置し、この側壁構成部材の外周側に型枠板を配設し、内壁版と型枠板との間にコンクリートを打設して側壁部を構築し、該側壁部の上端に、トンネル周方向へ突き合わせるプレキャスト版を組み立てて天井部を構築することを特徴としている。
【０００９】
つまり、底版の両側部における上部に、トンネル本体の両側部を構成する側壁部を構築し、これら側壁部の上端に、トンネル周方向へ突き合わせるプレキャスト版を組み立てて天井部を構築するので、トンネル本体全部を、互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成する場合と比較して、天井部を構成するプレキャスト版として小型のものを用いることができる。
これにより、現場におけるプレキャスト版の組み立て作業性を大幅に向上させることができ、また、プレキャスト版の組み立て用のクレーン等の重機として小型のものを用いることができ、現場における作業制約が大幅に緩和される。
さらには、内部に鉄筋が設けられた枠体の内周側に内壁版が取り付けられてユニット化された側壁構成部材をトンネル軸方向へ連結し、その外側に型枠板を設置し、側壁構成部材の内壁版と型枠板との間へコンクリートを充填することにより側壁部を構築するので、側壁部の構築作業を極めて容易に行うことができるとともに、側壁部の構築時における内面側での型枠を不要とすることができ、施工作業の簡略化を図ることができる。
【００１０】
請求項３記載の大断面トンネルの構築方法は、請求項２記載の大断面トンネルの構築方法において、トンネル軸方向へ隣り合う前記側壁構成部材同士の間に所定の連結距離を設け、その連結距離の間隔において、前記内壁版同士の間に連結用内壁版を介して配設するとともに前記枠体同士を連結用鋼材を介して連結することを特徴としている。
【００１１】
このように、側壁構成部材の内壁版同士の間に連結用内壁版を配設するとともに枠体同士を連結用鋼材によって連結することにより、ユニット化された側壁構成部材をトンネル軸方向へ確実に連結した状態に設置することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の大断面トンネル及びその構築方法の実施の形態を図によって説明する。
図１において、符号１１は、大断面トンネルである。このトンネル１１は、現場施工により構築されたインバート（底版部）１２と、このインバート１２の両側部の基礎部１３上に架け渡すように構築されたアーチ型のトンネル本体１４とから構成されている。
トンネル本体１４は、その両側部が側壁部１５とされ、中間部が天井部１６とされている。
【００１３】
側壁部１５には、図２〜図４に示すように、複数の側壁構成部材２１が用いられている。これら側壁構成部材２１は、鋼材２２を箱形に組み立ててなる枠体２３と、この枠体２３の内部に配設されたカゴ型鉄筋２４と、枠体２３の内周側に取り付けられた内壁版２５とからなるユニット化されたものである。これら側壁構成部材２１同士は、連結用鋼材２６及び連結用内壁版２７を介してトンネル軸方向へ連結されている。
【００１４】
側壁構成部材２１の枠体２３には、その両側部に継手片２３ａが設けられており、これら継手片２３ａに、前記連結用鋼材２６がボルト・ナットによって締結固定され、これにより、側壁構成部材２１の枠体２３同士がトンネル軸方向へ連結されている。
また、前記連結用内壁版２７は、側壁構成部材２１の内壁版２５同士の間に設けられており、この連結用内壁版２７は、前記連結用鋼材２６に、ボルト・ナットによって締結固定されている。
【００１５】
側壁構成部材２１とこれら側壁構成部材２１を連結する連結用鋼材２６とによって囲われた部分には、カゴ型鉄筋２４ａが設けられている。また、側壁部１５には、複数の配力筋２８が、トンネル軸方向へ沿って配設されている。
側壁構成部材２１には、枠体２３の下端部に、挿入孔２９が形成されており、この挿入孔２９には、インバート１２の基礎部１３に立設されたアンカーフレーム３０が挿通され、このアンカーフレーム３０にナット３２が締結されている。即ち、このナット３２によって側壁構成部材２１がインバート１２の基礎部１３に締結固定されている。
【００１６】
基礎部１３には、複数のアンカー筋３１が立設されており、これらアンカー筋３１が、上部のカゴ型鉄筋２４、２４ａとラップされている。
また、側壁部１５の外周側には、型枠板３３が設けられており、これら型枠板３３は、側壁構成部材２１の枠体２３へネジ止めされて固定されている。
【００１７】
天井部１６は、一対のプレキャスト版４１から構成されたもので、各プレキャスト版４１の一端が、互いに接合される接合端４１ａとされ、例えば、ボルト・ナット等によって締結固定されている。
このプレキャスト版４１は、高強度コンクリートから成形されてその厚さが薄くされている。
【００１８】
また、天井部１６の両端を構成するプレキャスト版４１の他端部は、側壁部１５の上端との連結端４１ｂとされている。
この連結端４１ｂは、外周方向へ突出したフランジ部４２が形成されてその厚さが側壁部１５の厚さと略同一とされており、この連結端４１ｂのフランジ部４２には、長手方向へ間隔をあけて複数の連通孔４３が形成されている。
【００１９】
そして、この連通孔４３には、側壁部１５の上端に立設された連結筋４４が挿通されている。なお、この連結筋４４は、その上端部が、プレキャスト版４１のフランジ部４２の上方に突出されており、この突出された部分にナット４０が螺合されて締結固定されている。
【００２０】
次に、上記構造のトンネル１１を構築する場合について説明する。
（１）まず、現場打ちコンクリートにより、インバート１２を構築する。
（２）次に、このインバート１２の基礎部１３の上部に、基礎部１３のアンカーフレーム３０を、枠体２３の下端部の挿入孔２９へ挿入させながら側壁構成部材２１を立設し、アンカーフレーム３０へナット３２を螺合させて締結固定する。
【００２１】
（３）上記のように基礎部１３上に立設させた側壁構成部材２１同士を、連結用鋼材２６及び連結用内壁版２７を介して連結させる。つまり、連結用鋼材２６を隣り合う側壁構成部材２１の枠体２３の継手片２３ａへボルト・ナットによって締結固定することにより、これら側壁構成部材２１の枠体２３同士を連結する。さらに、側壁構成部材２１の内壁版２５同士の間へ連結用内壁版２７を配設し、この連結用内壁版２７を、連結用鋼材２６へボルト・ナットによって締結固定する。
【００２２】
（４）次いで、側壁構成部材２１の枠体２３及び連結用鋼材２６によって囲われた部分に、カゴ型鉄筋２４ａを配設し、さらに、連結された側壁構成部材２１に、トンネル軸方向へ配力筋２８を挿通させる。
（５）次に、側壁構成部材２１の外周側及びこれら側壁構成部材２１同士の間における外周側に、型枠板３３をネジ止め固定する。
【００２３】
（６）この状態において、側壁構成部材２１の内壁版２５及び連結用内壁版２７と型枠板３３との間へコンクリートＣを打設し、側壁部１５を完成させる。
なお、側壁部１５の構築時に用いた型枠板３３は、コンクリートＣの硬化後に取り外しても、あるいはそのまま埋め殺す捨て型枠として用いても良い。
（７）次に、上記のようにして構築した側壁部１５の上端に、プレキャスト版４１を設置する。
つまり、プレキャスト版４１の連結端４１ｂを構成するフランジ部４２に形成された連通孔４３に、側壁部１５の上端に設けられた連結筋４４を挿通させながら連結端４１ｂを側壁部１５上へ載せ、このプレキャスト版４１の接合端４１ａ同士を互いに突き合わせ、ボルト・ナットによって接合させる。
さらに、連結筋４４にナット４０を螺合させ、プレキャスト版４１のフランジ部４２を側壁部１５の上端部に締結固定してトンネル１１を完成させ、その後、このトンネル１１を埋め戻す。
【００２４】
このように、上記の大断面トンネル及びその構築方法によれば、アーチ型のトンネル本体１４が、その両側部を構成する側壁部１５と、これら側壁部１５の上端に連結されてトンネル本体１４の上部を構成する天井部１６とから構成され、この天井部１６が互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版４１から構成されているので、トンネル本体１４全部を、互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版４１から構成した場合と比較して、プレキャスト版４１を大幅に小型化させることができる。
【００２５】
これにより、プレキャスト版４１の成形用型枠及び内部に配設する鉄筋等の小型化を図ることができるとともに、大型の天井クレーンも不要となり、設備費及び製造費の低コスト化を図ることができる。
また、プレキャスト版４１の小型化に伴い、積み荷の大きさ、積載重量の制限があるトラックにて、プレキャスト版４１を容易に運搬することができる。
しかも、工場、現場において、広大なストックヤードも不要とすることができ、さらには、現場における大型クレーン等の重機も不要となり、現場での制約を緩和させることができる。
【００２６】
また、側壁部１５には、予め箱形に組み立てられた枠体２３の内面側に内壁版２５が取り付けられかつ枠体２３内にカゴ型鉄筋２４が配設されてユニット化された側壁構成部材２１が用いられているので、側壁部１５を構築する際には、側壁構成部材２１を、連結用鋼材２６及び連結用内壁版２７を介してトンネル軸方向へ連結させ、この側壁構成部材２１の枠体２３が埋設するようにコンクリートＣを打設すれば良く、側壁部１５の施工作業の容易化を図ることができる。
【００２７】
また、側壁構成部材２１を、連結用鋼材２６及び連結用内壁版２７を介して確実に連結することにより、ユニット化された側壁構成部材２１をトンネル軸方向へ確実に連結した状態に設置することができる。
【００２８】
図７に示すものは、側壁構成部材２１同士の間に、内面側が開口する凹部４５を形成したもので、このように凹部４５を形成することにより、この凹部４５に、例えば、消火栓設備あるいは電話等を設置することができる。なお、この場合、側壁構成部材２１同士の間における外側にて、側壁構成部材２１の枠体２３同士を、鋼材４６によって連結し、さらにコンクリートＣを打設して強度を確保する。このように、側壁部１５が、側壁構成部材２１同士を連結用鋼材２６によって連結する構造であるので、側壁構成部材２１同士の間に、容易に凹部４５を形成することができ、消火栓設備、電話等の設置場所を容易に確保することができる。
【００２９】
なお、上記の例では、側壁構成部材２１の枠体２３と連結用鋼材２６とによって囲われた部分に、カゴ型鉄筋２４ａを配設したが、この連結部分では、カゴ型鉄筋２４ａの鉄筋数を少なくしても良く、また、特に、連結距離が短い場合は、カゴ型鉄筋２４ａを省略しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の大断面トンネル及びその構築方法によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載の大断面トンネルによれば、アーチ型のトンネル本体が、その両側部を構成する側壁部と、これら側壁部の上端に連結されてトンネル本体の上部を構成する天井部とから構成され、この天井部が互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成されているので、トンネル本体全部を、互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成した場合と比較して、プレキャスト版を大幅に小型化させることができる。
これにより、プレキャスト版の成形用型枠及び内部に配設する鉄筋等の小型化を図ることができるとともに、大型の天井クレーンも不要となり、設備費及び製造費の低コスト化を図ることができる。
また、プレキャスト版の小型化に伴い、積み荷の大きさ、積載重量の制限があるトラックにて、プレキャスト版を容易に運搬することができ、しかも、工場、現場において、広大なストックヤードも不要とすることができ、さらには、現場における大型クレーン等の重機も不要となり、現場での制約を緩和させることができる。
また、側壁部には、予め箱形に組み立てられた枠体の内面側に内壁版が取り付けられかつ枠体内に鉄筋が配設されてユニット化された側壁構成部材が用いられているので、側壁部を構築する際には、側壁構成部材をトンネル軸方向へ連結させ、この側壁構成部材の枠体が埋設するようにコンクリートを打設すれば良く、側壁部の施工作業の容易化を図ることができる。
【００３１】
請求項２記載の大断面トンネルの構築方法によれば、底版の両側部における上部に、トンネル本体の両側部を構成する側壁部を構築し、これら側壁部の上端に、トンネル周方向へ突き合わせるプレキャスト版を組み立てて天井部を構築するので、トンネル本体全部を、互いに突き合わされて接合されるプレキャスト版から構成する場合と比較して、天井部を構成するプレキャスト版として小型のものを用いることができる。
これにより、現場におけるプレキャスト版の組み立て作業性を大幅に向上させることができ、また、プレキャスト版の組み立て用のクレーン等の重機として小型のものを用いることができ、現場における作業制約が大幅に緩和される。
さらには、内部に鉄筋が設けられた枠体の内周側に内壁版が取り付けられてユニット化された側壁構成部材をトンネル軸方向へ連結し、その外側に型枠板を設置し、側壁構成部材の内壁版と型枠板との間へコンクリートを充填することにより側壁部を構築するので、側壁部の構築作業を極めて容易に行うことができるとともに、側壁部の構築時における内面側での型枠を不要とすることができ、施工作業の簡略化を図ることができる。
【００３２】
請求項３記載の大断面トンネルの構築方法によれば、側壁構成部材同士の間に所定の連結距離を設け、その連結距離の間隔において、内壁版同士の間に連結用内壁版を介して配設するとともに枠体同士を連結用鋼材を介して連結することにより、ユニット化された側壁構成部材をトンネル軸方向へ確実に連結した状態に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルの断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルの一部の断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルの分解側面図である。
【図４】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルを構成する側壁部の断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルの側壁部に用いられる側壁構成部材の枠体の側面図である。
【図６】  本発明の実施の形態の大断面トンネル及びその構築方法を説明する大断面トンネルの側壁部に用いられる側壁構成部材の枠体の正面図である。
【図７】  本発明の実施の形態の大断面トンネルの側壁部に形成した凹部を説明する側壁部の断面図である。
【図８】  プレキャスト版を用いたトンネルの一例を示すトンネルの概略斜視図である。
【符号の説明】
１１  大断面トンネル
１２  インバート（底版部）
１４  トンネル本体
１５  側壁部
１６  天井部
２１  側壁構成部材
２２  鋼材
２３  枠体
２４  カゴ型鉄筋（鉄筋）
２５  内壁版
２６  連結用鋼材
２７  連結用内壁版
３３  型枠板
４１  プレキャスト版
Ｃ  コンクリート
【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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