(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弧状をなす複数のトンネル覆工部材を組立てることにより、トンネルの内周面を覆うリング状覆工体を形成するうえで、各覆工部材間の周方向継手部を仮止め係合手段によって結合するとともに、各覆工部材間の少なくとも一カ所の継手部分に配置されてこの部分を拡張、収縮させるための伸縮継手を設けたトンネル覆工部材の組立構造において、
前記伸縮継手は、
一対の逆ネジと、両逆ネジにネジ結合した長さ調整用のナット部とを備え、一方の覆工部材の端部に一端が連結するターンバックルと、
一端を他方の覆工部材の周方向端部に連結するガイド管と、
該ガイド管の長手方向に沿って所定間隔をおいて穿孔された複数の長さ調整穴と、
前記ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトに、長手方向に沿って穿孔され、かつ前記長さ調整穴に一致する複数の長さ調整穴と、
前記シャフトが前記ガイド管に挿通された際に、前記ガイド管の長さ調整穴及び前記シャフトの長さ調整穴に挿通されて、前記シャフトの前記ガイド管からの突出長さを位置決めするロックピンとを備えることを特徴とするトンネル覆工部材の組立構造。
【請求項２】
弧状をなす複数のトンネル覆工部材を組立てることにより、トンネルの内周面を覆うリング状覆工体を形成するうえで、各覆工部材間の周方向継手部を仮止め係合手段によって結合するとともに、各覆工部材間の少なくとも一カ所の継手部分に配置されてこの部分を拡張、収縮させるための伸縮継手を設けたトンネル覆工部材の組立構造において、
前記伸縮継手は、
一対の逆ネジと、両逆ネジにネジ結合した長さ調整用のナット部とを備え、一方の覆工部材の端部に一端が連結するターンバックルと、
一端を他方の覆工部材の周方向端部に連結するガイド管とを備え、
前記ガイド管の管端側にネジ穴を形成し、前記ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトが前記ガイド管に挿通された際に、このネジ穴にねじ込まれるロックネジを前記シャフト側に押しつけ固定することで、前記シャフトのガイド管からの突出長さを位置決めすることを特徴とするトンネル覆工部材の組立構造。
【請求項３】
前記ガイド管及び前記シャフトが、覆工部材の弧状に沿って弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル覆工部材の組立構造。
【請求項４】
前記ガイド管は一方の覆工部材からなり、覆工部材の内側をガイド部として、これに沿って前記シャフトを他方の覆工部材の接合端面に向けてスライド可能に保持するとともに、ネジ止めによって一方の覆工部材からの突出長さを位置決めすることを特徴とする請求項２又は３に記載のトンネル覆工部材の組立構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル覆工部材の組立構造に関し、特に、孤状のピース部材たる複数のトンネル覆工部材を組立てて、トンネルの内周面を覆うリング状の覆工体を形成する際に、これらのトンネル覆工部材の周方向の接続一体化及び解体作業を迅速に行えるようにしたトンネル覆工部材の組立構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの内周面に覆工体を形成するための覆工部材の一つとしてセグメントが知られている。このセグメントは、シールド工法や、トンネルボーリングマシーン（以下「ＴＢＭ」とする。）で代表されるトンネル掘進機などによってトンネルを掘削形成する場合に、支保工あるいは一次覆工として用いられる鋼製あるいは鉄筋コンクリート製の部材であり、一般にトンネル内周面に沿った形状を形成するように、周方向に複数分割された孤状のピース部材として製作されるものであって、このセクメントピースを周方向に接続してリング状に一体化することで１リング分のセグメントが形成される。
そして、このように形成されたセグメントを、さらにトンネルの軸方向に連接することによって、所定の領域のトンネル内周面を覆う覆工体が連続的に形成される。
【０００３】
以上のセグメントは、本来、掘削形成したトンネルが崩れないようにトンネルに働く荷重に抵抗し、必要とされる断面を保持するための永久構造物として設置されるものであり、特に、シールド掘進機やＴＢＭに対しては、これらを前進させるための推進ジャッキの反力壁としての機能をも果たすものであるため、強固て安定した構造物とすべく、セグメントを周方向あるいはトンネルの軸方向に接続一体化するための継手部は、いずれもボルト等を使用してしっかりと連結することが望ましいと考えられている。
【０００４】
一方、例えば道路トンネルなどの大断面のトンネルを構築する際に、地質調査や水抜き、あるいは切羽面の掘削作業時における自由面の確保等を目的として、当該大断面のトンネルより小さな断面のトンネルを、先進導坑として、例えばＴＢＭを用いて掘削形成することがあるが、かかる先進導坑の掘削中においても、トンネルの内壁面の防護や推進ジャッキの反力の確保などのために、トンネル覆工部材を用いて覆工体が組立てられる場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記先進導坑において覆工体が組立てられた場合、この先進導坑は、これに後続して大断面のトンネル本体部分を掘削する際に拡幅掘削されるものであることから、組立てたトンネル覆工部材を解体撤去する必要を生ずる。
【０００６】
しかしながら、従来のトンネル覆工部材の組立構造によれば、ボルト等による強固な継手部とした永久構造であったため、これを解体するのに多くの手間がかり、撤去作業を速やかに行うことができなかった。また、強固な継手部を有するトンネル覆工部材の組立構造では、その組立にも手間がかかるため、特にトンネルの掘削作業をＴＢＭにより行う場合には、覆工体の組立作業に多くの時間を費やすことになってＴＢＭの高速掘削性を生かした効率の良いトンネルの掘削作業を行うことが出来ない課題があった。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、トンネル覆工部材の周方向への設置作業及び解体作業を容易かつ速やかに行えるトンネル覆工部材の組立構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明のうち請求項１に記載の発明は、弧状をなす複数のトンネル覆工部材を組立てることにより、トンネルの内周面を覆うリング状覆工体を形成するうえで、各覆工部材間の周方向継手部を仮止め係合手段によって結合するとともに、各覆工部材間の少なくとも一カ所の継手部分に配置されてこの部分を拡張、収縮させるための伸縮継手を設けたトンネル覆工部材の組立構造において、前記伸縮継手は、一対の逆ネジと、両逆ネジにネジ結合した長さ調整用のナット部とを備え、一方の覆工部材の端部に一端が連結するターンバックルと、一端を他方の覆工部材の周方向端部に連結するガイド管と、該ガイド管の長手方向に沿って所定間隔をおいて穿孔された複数の長さ調整穴と、前記ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトに、長手方向に沿って穿孔され、かつ前記長さ調整穴に一致する複数の長さ調整穴と、前記シャフトが前記ガイド管に挿通された際に、前記ガイド管の長さ調整穴及び前記シャフトの長さ調整穴に挿通されて、前記シャフトの前記ガイド管からの突出長さを位置決めするロックピンとを備えることを特徴とする。従って、本発明によれば、各覆工部材継手部で連結し、展開することで、ほぼリング状とした後、ターンバックルのナット部を回転させ、逆ネジを左右に伸張させることで、覆工部材が拡径してトンネル壁面に密着する。また、解体時にはナット部を逆回転することで、各覆工部材は縮径して壁面から離脱する。その後は、各継手部を取外して解体することが出来る。
【０００９】
また、前記伸縮継手は、ガイド管と、該ガイド管の長手方向に沿って穿孔された長さ調整穴と、ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトに、長手方向に沿って穿孔され長さ調整穴と、シャフトがガイド管に挿通された際に、ガイド管の長さ調整穴及びシャフトの長さ調整穴に挿通されて、シャフトのガイド管からの突出長さを位置決めするロックピンとを備えることを特徴とする。従って、この構造では、シャフトの伸縮によって拡径、縮径が可能となり、また、ピンの係脱操作だけでロック、アンロックがなされるため、作業時間を短縮できる。
【００１０】
さらに、前記伸縮継手は、一方の覆工部材の端部に一端連結するターンバックルと、該ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトを、他方の覆工部材に一端が連結するガイド管に長さ調整可能に挿通するものであることを特徴とするものである。従って、この発明では、概略の長さ調整をガイド管に対するシャフトの突出長さとし、微調整をターンバックルで行うことが出来るため、作業時間の短縮と、微調整作業を同時に可能とする。
【００１１】
本発明のうち請求項２に記載の発明は、弧状をなす複数のトンネル覆工部材を組立てることにより、トンネルの内周面を覆うリング状覆工体を形成するうえで、各覆工部材間の周方向継手部を仮止め係合手段によって結合するとともに、各覆工部材間の少なくとも一カ所の継手部分に配置されてこの部分を拡張、収縮させるための伸縮継手を設けたトンネル覆工部材の組立構造において、前記伸縮継手は、一対の逆ネジと、両逆ネジにネジ結合した長さ調整用のナット部とを備え、一方の覆工部材の端部に一端が連結するターンバックルと、一端を他方の覆工部材の周方向端部に連結するガイド管とを備え、前記ガイド管の管端側にネジ穴を形成し、前記ターンバックルの他端側逆ネジのシャフトが前記ガイド管に挿通された際に、このネジ穴にねじ込まれるロックネジを前記シャフト側に押しつけ固定することで、前記シャフトのガイド管からの突出長さを位置決めすることを特徴とする。従って、本発明では、作業時間の短縮と、突出長さの微調整を可能とするほか、アーチ状に形成できるため、継手部分の挫屈防止に好適である。
【００１２】
本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ガイド管及び前記シャフトが、覆工部材の弧状に沿って弧状に形成されていることを特徴とする。従って、本発明では、組立完成状態でアーチが構築され、継手部分の挫屈防止に好適である。
【００１３】
本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記ガイド管は一方の覆工部材からなり、覆工部材の内側をガイド部として、これに沿って前記シャフトを他方の覆工部材の接合端面に向けてスライド可能に保持するとともに、ネジ止めによって一方の覆工部材からの突出長さを位置決めすることを特徴とする。従って、本発明では、覆工部材を利用した伸縮継手構造が可能となる。また、必然的に組立状態ではアーチ構造となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ），図１（ｂ）は、本発明において使用されるターンバックルの使用態様を説明するための参考図であり、覆工体２０の組立手順を示している。図１（ａ），図１（ｂ）における覆工体２０は、断面弧状の４本のトンネル覆工部材２１，２２，２３，２４を備える。各覆工部材２１〜２４は、ＴＢＭによって掘削された掘削されたトンネル壁面２５に対応した弧状に設定され、またその長さも同一であるが、４本を周方向につなぎ合せた状態では、若干その周長が短くなっており、これによりトンネル内での組立を可能としている。また各覆工部材２１〜２４の周方向両端面には、周方向継手手段としてのＶ型突片２６及びＶ型溝２７が一方向に向けて形成されている。
【００１５】
そして、上部側覆工部材２３，２４の天端側接合端は、伸縮継手手段としてのターンバックル２８によって接合されている。ターンバックル２８は、図２に拡大して示すように、それぞれ上部側覆工部材２３，２４の接合端面にヒンジピン２９などを介して一端連結された一対の逆ネジ３０，３１と、逆ネジ３０，３１の他端側対向端をネジ結合したナット部３２とからなるもので、ナット部３２の回転により両逆ネジ３０，３１はナット部３２より突出、没入し、その長さを可変としている。
【００１６】
以上の構成において各部材は、図中符号▲１▼〜▲５▼の手順で組立てられる。まず最初に底部側覆工部材２１をトンネル壁面２５の底部に設置し（▲１▼）、次いで底部側覆工部材２２を覆工部材２１に対して継手手段を介して周方向に接合した状態に設置する（▲２▼）。
【００１７】
次に、上部側覆工部材２３，２４の上部をターンバックル２８で連結した状態で上昇させて、それぞれＶ型突片２６及びＶ型溝２７をつき合わせて底部側覆工部材２１，２２上に設置する（▲３▼，▲４▼）。このとき、図１（ａ）に示すように、ターンバックル２８の逆ネジ３１，３２をナット部３２に没入させ、その長さを縮小した状態とすることで、上部側覆工部材１３，２５はトンネル内側に向けて互いに傾斜した状態で設置され、底部側覆工部材２１，２２に対して設置作業を行うことが出来る。
【００１８】
最後は、図１（ｂ）及び図２に示すように、ターンバックル２８のナット部３２を逆ネジ３０，３１が互いに遠ざかる方向に回転し、逆ネジ３０，３１を左右方向に伸張させることで、各覆工部材２３，２４は左右に移動し、トンネル壁面２５に密着し、また各Ｖ型突片２６とＶ型溝２７は完全にはめ合い、一体的なリング形状となって覆工体２０を完成する（▲５▼）。
【００１９】
なお、以上の覆工体２０を撤去する場合には、前記の逆の手順で、ターンバックル２８を縮小させて上部側覆工部材２３，２４を内側に傾けたのちそれぞれを順次撤去することが出来る。また、以上の方法ではトンネル壁面２５の天端が一部開いた状態となり、落石などのおそれが生ずる。そこで、覆工部材２３，２４の裏側に薄鋼板などを差込んで掛け渡せば、天端を閉じることが出来る。
【００２０】
次に、図３は、本発明において使用される長さ調整穴付きガイド管、長さ調整穴付きシャフト及びロックピンの使用態様を説明するための参考図であり、図４は、図３におけるＢ部拡大視図である。なお、以下の説明については、前述したものと同一部材には同一符号を付し、異なる箇所にのみ、異なる符号を用いて説明する。
【００２１】
図３及び図４において、上部側覆工部材２３，２４を接続するための伸縮継手手段４０は、一方の覆工部材２３にヒンジピン４１を介して連結されたガイド管４２と、ガイド管４２に出没可能に挿通され、かつその突出先端が他方側覆工部材２４のＶ型溝２７に突き当てられるか、あるいはピンなどを介して連結されるスライド管４３と、各管４２，４３の側面を貫通して長手方向１列に穿孔された複数のロック穴４４，４５と、各ロック穴４４，４５の一つに挿通されてガイド管４２の突出長さを位置決めするロックピン４６とを備えたものである。
【００２２】
従って、図３及び図４に示すように、ガイド管４２、スライド管４３及びロックピン４６を用いる場合においては、図１及び図２に示したターンバックル２８を用いる場合と同様に、（丸の１）〜（丸の４）の手順で各覆工部材２１〜２４を組上げ、次いで、（丸の５）の工程でスライド管４３を突出させることで覆工部材２３，２４は拡径する。この状態でロック穴４４，４５にロックピン４６を挿通すれば、覆工部材２３，２４は拡径状態にロックされ、前記と同様のリング状覆工体２０を完成する。
【００２３】
また、図３及び図４に示すように、ガイド管４２、スライド管４３及びロックピン４６を用いる場合においては、構造そのものが簡単であり、ロックピン４６の挿通により、拡径状態に固定されるため、作業性も向上する。なお、スライド管４３は、中空管であっても良いし、中実の鋼棒のような部材も使用できる。またガイド管４２、スライド管４３とも図示のごとく円筒であっても良いし、角筒であっても良い。
【００２４】
図５は、本発明の第一実施形態にかかるトンネル覆工部材の組立構造を示す図である。本実施形態における伸縮継手４８は、図１及び図２に示したターンバックル２８と、図３及び図４に示したガイド管４２、スライド管４３及びロックピン４６とから構成されたもので、ターンバックル２８は一方の覆工部材２３の端部にピン２９を介して一方の逆ネジ３０に連結され、ガイド管４２は他方の覆工部材２４の端部にピン４１を介して連結されている。なお、本実施形態の組立構造が請求項１に記載のトンネル覆工部材の組立構造に対応するものである。
【００２５】
ターンバックル２８の長さは、図１及び図２に示した単独でターンバックル２８を用いた場合に比べて短く、また、ターンバックル２８の他端側逆ネジ３１は、そのシャフト部の長さを一端側より十分に長くされ、ガイド管４２内に出没可能に挿通され、その軸方向にロック穴４４に一致する複数のロック穴４５を穿孔したものであり、その内の一つにロックピン４６の挿通により、突出長さを位置決めするようにしている。
【００２６】
従って、本実施形態においては、（丸の５）の手順の時に、まずガイド管４２に対する逆ネジ３１の突出長さを調整し、ロックすることにより概略の拡径作業を行い、次いでターンバックル２８側のナット部３２の回転調整により突出量の微調整を行うことで、ナット部３２の回転数を少なく出来るため、迅速な伸張動作が可能であり、また、ロック穴間隔による多少のズレを解消できる。
【００２７】
図６は、本発明において使用される弧状の長さ調整穴付きガイド管、弧状の長さ調整穴付きシャフト及びロックピンの使用態様を説明するための参考図であり、図７は、図６におけるＣ部拡大視図である。
図６及び図７に示したガイド管５２、シャフトであるスライド管５３及びロックピン５７の使用態様は、図３及び図４に示した使用形態の変形例であって、伸縮継手５０を構成するガイド管５２は各覆工部材２１〜２４と同様の弧状をなす角筒であり、また、このガイド管５２に出没可能にガイドされるスライド管５３も同一の円周率の弧状に形成された角筒型の管である。
【００２８】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
本施形態における伸縮継手（図示しない）は、図１及び図２に示したターンバックル２８と、図６及び図７に示したガイド管５２、スライド管５３、ロックピン５７とから構成されたもので、ガイド管５２は覆工部材２３に対してヒンジピン５４を介して連結し、またスライド管５３の先端は相手側覆工部材２４の端部Ｖ型溝２７に対してターンバックル２８を介して連結される。そして、ガイド管５２及びスライド管５３には側面方向にロック穴５５，５６が形成され、覆工部材２３，２４の拡径調整後、一致するロック穴の一つにロックピン５７を挿通することで、スライド管５３は突出状態にロックされる。
【００２９】
本実施形態では、伸縮継手５０がアーチ状となるため、トンネル壁面２５における天端の支保となり、それ自体も挫屈防止効果がある。なお、本実施形態の組立構造が請求項３に記載のトンネル覆工部材の組立構造に対応するものである。
【００３０】
図８は、本発明において使用される弧状のガイド管、弧状のシャフト及びロックねじの使用態様を説明するための参考図である。
図８に示したガイド管６２、シャフトのスライド管６３及びロックねじ６５の使用態様は、伸縮継手６０を構成するガイド管６２及びスライド管６３とも弧状に形成され、ガイド管６２の管端がヒンジピン６４により覆工部材２３に連結されている。また、ガイド管６２の先端部内側に図示しないネジ穴を形成し、このネジ穴にロックネジ６５をネジ込むことで、スライド管６３の固定を行うようにしている。
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態は、第二実施形態の変形例であり、伸縮継手（図示しない）は、図１及び図２に示したターンバックル２８と、図８に示したガイド管６２、スライド管６３及びロックねじ６５とから構成されたもので、ガイド管６２の管端がヒンジピン６４により覆工部材２３に連結され、ガイド管６２のネジ穴にロックネジ６５をネジ込むことで、スライド管６３を固定する。スライド管６３の先端は相手側覆工部材２４の端部Ｖ型溝２７に対してターンバックル２８を介して連結される。従って、本実施形態では第一実施形態と同様の効果があるほか、ロック穴のピッチ間隔に左右されず、任意の位置にスライド管６３を固定でき、突出長の微調整が可能となる。なお、本実施形態の組立構造が請求項２に記載のトンネル覆工部材の組立構造に対応するものである。
【００３１】
図９は、本発明において使用される覆工部材をガイド管とした態様を説明するための参考図である。
図９に示した覆工部材をガイド管とした使用態様は、覆工部材２３の接合端側をガイド管として、これに弧状をしたスライド管７１をスライド可能に保持し、かつ覆工部材の端部内側に図示しないネジ穴を形成し、これにロックネジ７２をねじ込んでスライド管７１を伸張状態にロックするものである。
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
本実施形態は、第三実施形態をさらに発展させたもので、伸縮継手（図示しない）は、図１及び図２に示したターンバックル２８と、図９に示した覆工部材２３、スライド管７１及びロックねじ７２とから構成されたもので、覆工部材２３の接合端側をガイド管として、これに弧状をしたスライド管７１をスライド可能に保持し、ロックネジ７２をねじ込んでスライド管７１をロックするものである。また、スライド管７１の先端は相手側覆工部材２４の端部Ｖ型溝２７に対してターンバックル２８を介して連結される。従って、本実施形態では、さらに構造が簡単となる。なお、本実施形態の組立構造が請求項４に記載のトンネル覆工部材の組立構造に対応するものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によるトンネル覆工部材の組立構造によれば、各覆工部材の周方向への設置作業及び解体作業を容易かつ速やかに行うことが出来、特に先進導坑の掘削形成時に、覆工体を組立設置する作業を迅速かつ容易に行うことができるので、高速掘進性を備えるＴＢＭによる掘進作業を妨げることなく、先進導坑の施工を効率良く行うことが可能であり、加えて覆工体の解体撤去作業も迅速かつ容易に行うことができる。従って、本発明では、トンネル本体部分の拡幅掘削作業の進行を妨げることなく、工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ），（ｂ）は、本発明において使用されるターンバックルの使用態様を説明するための参考図である。
【図２】  図１（ｂ）におけるＡ部拡大図である。
【図３】  本発明において使用される長さ調整穴付きガイド管、長さ調整穴付きシャフト及びロックピンの使用態様を説明するための参考図である。
【図４】  図３におけるＢ部拡大視図である。
【図５】  本発明の第一実施形態にかかるトンネル覆工部材の組立構造を示す図である。
【図６】  本発明において使用される弧状の長さ調整穴付きガイド管、弧状の長さ調整穴付きシャフト及びロックピンの使用態様を説明するための参考図である。
【図７】  図６のＣ部拡大視図である。
【図８】  本発明において使用される弧状のガイド管、弧状のシャフト及びロックねじの使用態様を説明するための参考図である。
【図９】  本発明において使用される覆工部材をガイド管とした例の態様を説明するための参考図である。
【符号の説明】
２０  トンネル覆工体
２１〜２４  覆工部材
２６，２７  仮止係合手段（２６  Ｖ型突起、２７  Ｖ型溝）
２８，４０，４８，５０，６０，７０  伸縮継手
（２８  ターンバックル）
３０，３１  逆ネジ
３２  ナット部
４２，５２，６２  ガイド管
４３，５３，６３，７１  スライド管
４４，４５，５５，５６  ロック穴
４６，５７  ロックピン
６５，７２  ロックネジ
【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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