(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略円形のトンネル孔の底部に配したベースセグメントに、トンネル孔の周壁面に沿って支保工を接続するトンネル支保工の継手構造であって、
前記支保工が接続される前記ベースセグメントの継手部に、前記支保工を前記トンネル孔の径方向に移動可能とするガイド部を設け、
ベースセグメントと支保工とに設けた固定手段により、ガイド部に沿って移動させた支保工を、少なくともトンネル孔の内周側および外周側の２位置において固定させることを特徴とするトンネル支保工の継手構造。
【請求項２】
前記ベースセグメントの前記継手部に、前記支保工を前記２位置にそれぞれ位置決めさせる位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル支保工の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネル工法等に採用されるトンネル支保工の継手構造、詳しくは、トンネル孔の底部に配したベースセグメントにトンネル孔の周壁面に沿ってＨ型鋼等の支保工を接続する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドマシンによりトンネル孔を掘進しながら、シールドマシンの後部でトンネル周壁面を覆工していくいわゆるシールド工法は、特に大断面トンネルの施工法として一般化してきている。覆工手段は地盤の硬軟状態等で決定され、例えば、コンクリート製あるいは鋼製のセグメントを張ったり、コンクリートを直接吹き付けたり、その他様々な手段がある。図１４は、そのうちの１つを簡単に示している。この場合、シールドマシン７０の後部において、底部に配したインバートセグメント（シールドマシン推進用の反力を得るためのもの）７１の左右両端部に、円弧状に湾曲形成されたＨ型鋼からなる支保工７２を一定区間おきに接続して据え付けた後、トンネル孔Ｔの周壁面全体にコンクリートを吹き付ける。支保工７２は、インバートセグメント７１に対し、通常ボルト止め等の固定手段で固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近来、上記工法において、より大断面化を図るために、支保工７２で決定されるトンネル径の拡径が求められてきている。そのためには、図１５に示すように、シールドマシン通過後に、一旦インバートセグメント７１に固定した支保工７２を外し、トンネル孔Ｔの周壁面に近付け、再びインバートセグメント７２に固定する必要性が生じる。ところが、そのような作業を容易かつ確実に行える施工技術が確立されておらず、開発が待たれているのが現状である。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、支保工の拡径（移動）作業を容易かつ確実に行えるための継手構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の手段をもって上記目的を達成するものである。
すなわち、断面略円形のトンネル孔の底部に配したベースセグメントに、トンネル孔の周壁面に沿って支保工を接続するトンネル支保工の継手構造であって、支保工が接続されるベースセグメントの継手部に、支保工をトンネル孔の径方向に移動可能とするガイド部を設け、ベースセグメントと支保工とに設けた固定手段により、ガイド部に沿って移動させた支保工を、少なくともトンネル孔の内周側および外周側の２位置において固定させることを特徴としている。
また、上記構成において、ベースセグメントの継手部に、支保工を前記２位置に位置決めさせる位置決め手段を設けると好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。
各実施形態とも、シールドマシンでトンネル孔を掘進しながら、その後部において、インバートセグメントを底部に敷設した後に行う次の工程Ａ、Ｂを実現するための形態である。
工程Ａ．インバートセグメントにシールドマシン内で支保工を接続する。
工程Ｂ．シールドマシン通過後に、支保工をトンネル孔の周壁面側に移動させてトンネル内径を広げ、その状態を固定する。
上記Ａ．Ｂの工程終了後、トンネル周壁面にはコンクリート吹き付けによる覆工がなされる。
なお、各実施形態に対応する図面において、互いに同一の構成要素には同一の符号を付してあり、それらについての説明は特に繰り返さない。
【０００７】
（１）第１の実施形態
図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図示せぬシールドマシンで掘進されるトンネル孔Ｔの底部に配されるインバートセグメント（ベースセグメント）１を示している。このインバートセグメント１は、円弧板状のスキンプレート２と、このスキンプレート２の周方向に沿う両縁部から立ち上がって互いに平行な一対の主桁３と、これら主桁３に直交して主桁３の左右端縁をつなぐ端板４と、主桁３間に延びる複数の補強桁５とからなり、これらが溶接で固着されて組まれたものである。この場合の補強桁５は、図２に示すように、一対の平行なフランジ５ａをウエブ５ｂでつないだ一般的なＨ型鋼であり、周方向両端部とその間に２つ、等間隔に、かつ左右の端板４と平行に配されている。また、一方の主桁３には、複数の位置決めピン６が設けられ、他方の主桁３には、次に敷設されるインバートセグメント１の位置決めピン６が挿入される位置決め孔（図示略）が設けられている。
【０００８】
上記インバートセグメント１は、シールドマシンの推進に伴い、そのシールドマシンの後部において、スキンプレート２をトンネル孔Ｔの周方向に沿う状態にしてトンネル孔Ｔの底部に配され、位置決めピン６を利用してトンネル長さ方向に順次連結、敷設されていく。
【０００９】
インバートセグメント１の敷設状態において、端板４はトンネル孔Ｔの径方向に沿って傾斜しており、その外面の中央部が、図２に示す支保工１０の端部が接続される継手部とされている。
【００１０】
支保工１０は、図２に示すように、一対のフランジ１０ａおよびウエブ１０ｂからなるＨ型鋼からなり、フランジ１０ａをトンネル孔Ｔの外周側と内周側に配した状態で、トンネル孔Ｔの側方の周壁面に沿うよう円弧状に形成されている。また、本実施形態の場合、支保工１０のインバートセグメント１に対する接続側の端部には、図２に示すように、支保工１０の断面に対応した断面矩形枠状の継手ブロック１１が溶接されている。この継手ブロック１１は、外面側（支保工１０に対する接続側とは反対側）にエンドプレート１２を有している。このエンドプレート１２には、ボルト通し孔１２ａが形成されている。また、継手ブロック１１の内周側の板部１３にはボルト通し孔１３ａが形成され、外周側の板部１４には、後述するナット２５を通すためのナット孔１４ａが形成されている。
【００１１】
さて、インバートセグメント１の継手部には、ガイドボックス（ガイド部）２０が溶接されている。このガイドボックス２０は、図２および図４に示すように、端板４の中央部外周側に合わせて溶接される基板２１と、この基板２１の前後および底部の端縁から直交して立ち上がる一対の側板２２および底板２３とを有する箱状のもので、内周側のみに板部がなく、そこが支保工１０の導入口２０ａとなっている。側板２２間の間隔は、その間に前記継手ブロック１１がほぼ隙間なく入る程度に設定されている。
【００１２】
基板２１の上部（内周側）に当たる部分には、この基板２１から端板４を貫通するネジ孔２４が形成されている。また、底板２３の内側には、ナット２５が溶接されている。
【００１３】
次いで、上記Ａ工程およびＢ工程を順次行う場合について説明する。
「工程Ａ」
図２および図５に示すように、支保工１０の端部の継手ブロック１１を導入口２０ａからガイドボックス１１内に嵌め込み、支保工１０をシールドマシンの内面に沿った状態としながら、エンドプレート１２にボルト３０を通してネジ孔２４にねじ込む。これにより、支保工１０はシールドマシンの内側においてインバートセグメント１に接続される。シールドマシンにおける後部の外郭部分の厚さは、支保工１０の外周面とインバートセグメント１の外周面との間の間隔に相当する。
【００１４】
「工程Ｂ」
シールドマシン通過後、まず、ボルト３０を外してインバートセグメント１に対する支保工１０の固定を解除する。次いで、図３および図５に示すように、継手ブロック１１をガイドボックス２０の両側板２２に沿って外周側に移動させることにより支保工１０全体を同方向に移動させ、継手ブロック１１をガイドボックス２０の底板２３に当接させる。ナット２５はナット孔１４ａに嵌まるので、ナット２５が邪魔になることはなく、このように支保工１０は継手ブロック１１がガイドボックス２０の底板２３に当接することで、固定位置が決められる。続いて、内周側からボルト棒３１をボルト通し孔１３ａに通し、その先端部をナット２５にねじ込んだら、ボルト棒３１にナット３２を締め付ける。これにより、支保工１０はトンネル孔Ｔの周壁面に近接し、インバートセグメント１の外周側に接続される。
【００１５】
以上の工程Ａ、Ｂにより、支保工１０は、まずシールドマシンの内側においてインバートセグメント１に固定され、次いで、シールドマシン通過後に外周側に広げられてインバートセグメント１に接続される。本実施形態によれば、支保工１０をインバートセグメント１の内周側に固定した状態から、外周側に移動させ、かつ位置決めして固定するといった一連の工程を、容易かつ確実に行える。
【００１６】
（２）第２の実施形態
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
図７（ａ）に示すインバートセグメント１の端板４の中央部には、図中左右一対のネジ孔４０、４１が、内周側（図７で上側）および外周側（図７で下側）にそれぞれ配されて形成されている。そして、これらネジ孔４０、４１の両側には、断面Ｌ字状をなす一対のガイドプレート（ガイド部）４２が、互いに対向し、かつ径方向に沿う状態に溶接されている。ガイドプレート４２の間には、図７（ｂ）に示すように、支保工１０の端部に溶接されたエンドプレート４３が周方向には抜けないように嵌まる。そのエンドプレート４３には、ネジ孔４０、４１に一致する左右一対のボルト通し孔４３ａが形成されている。
【００１７】
次いで、本実施形態の場合の上記Ａ工程およびＢ工程を説明する。
「工程Ａ」
支保工１０の端部のエンドプレート４３を、内周側から両ガイドプレート４２の内側に嵌め込み、ボルト通し孔４３ａを内周側のネジ孔４０に一致させ、ボルト通し孔４０に通したボルト４４をネジ孔４０にねじ込む。これにより、支保工１０はシールドマシンの内側においてインバートセグメント１に接続される。
【００１８】
「工程Ｂ」
シールドマシン通過後、まず、ボルト４４を外してインバートセグメント１に対する支保工１０の固定を解除する。次いで、エンドプレート４３をガイドプレート４２に沿って外周側に移動させることにより支保工１０全体を同方向に移動させ、ボルト通し孔４３ａを外周側のネジ孔４１に一致させる。次いで、ボルト通し孔４３ａに通したボルト４４をネジ孔４１にねじ込む。これにより、支保工１０はトンネル孔の周壁面に近接し、インバートセグメント１の外周側に接続される。
【００１９】
（３）第３の実施形態
次に、図８および図９を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。
まず、支保工１０の端部には、半円弧状のブラケット５０が突設されている。このブラケット５０は、ウエブ１０ｂの面方向に沿ってウエブ１０ｂの端面に溶接され、その中央部には、ボルト通し孔５０ａが形成されている。
【００２０】
一方、図９に示すように、インバートセグメント１の端板４の中央部には、図中左右一対のガイドプレート（ガイド部）５１が径方向に沿って溶接されている。これらガイドプレート５１の内周側（図９で上側）および外周側（図９で下側）には、ボルト通し孔５２、５３が同軸的にそれぞれ形成されている。ガイドプレート５１間の間隔は、支保工１０のブラケット５０が摺接可能に嵌め込まれる程度に設定されている。
【００２１】
次いで、本実施形態の場合の上記Ａ工程およびＢ工程を説明する。
「工程Ａ」
支保工１０の端部のブラケット５０を、内周側から両ガイドプレート５１間に嵌め込み、ボルト通し孔５０ａを内周側のボルト通し孔５２に一致させる。次に、これらボルト通し孔５２、５０ａ、５２にボルト５４を通し、反対側からナット５５を締め付ける。これにより、支保工１０はシールドマシンの内側においてインバートセグメント１に接続される。
【００２２】
「工程Ｂ」
シールドマシン通過後、まず、ボルト５４、ナット５５を外してインバートセグメント１に対する支保工１０の固定を解除する。次いで、ブラケット５０をガイドプレート５１に沿って外周側に移動させることにより支保工１０全体を同方向に移動させ、ブラケット５０のボルト通し孔５０ａを外周側のボルト通し孔５３に一致させる。次いで、ボルト通し孔５３、５０ａ、５３にボルト５４を通し、ナット５５を締め付ける。これにより、支保工１０はトンネル孔の周壁面に近接し、インバートセグメント１の外周側に接続される。
【００２３】
（４）第４の実施形態
次に、図１０〜図１３を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。
図１０に示すように、支保工１０の端部には凸部６０が設けられている。すなわち、図１１および図１２に示すように、支保工１０の端部にはエンドプレート６１が溶接され、さらにこのエンドプレート６１の中央部には、短いブロックが溶接されるなどの手段により凸部６０が設けられている。エンドプレート６１には、左右一対のボルト通し孔６１ａが形成されている。
【００２４】
一方、図１３に示すように、インバートセグメント１の端板４の中央部には、径方向に沿って長円状のスリット（ガイド部、位置決め手段）６２が形成されている。そして、このスリット６２の両側における内周側（図１３で上側）および外周側（図１３で下側）には、左右一対の状態でネジ孔６３、６４がそれぞれ形成されている。これら各一対のネジ孔６３、６４の間隔は、支保工１０のエンドプレート６１のボルト通し孔６１ａに対応している。
【００２５】
次いで、本実施形態の場合の上記Ａ工程およびＢ工程を説明する。
「工程Ａ」
支保工１０の端部の凸部６０をスリット６２に挿入してエンドプレート６１を端板４に重ね合わせるとともに、凸部６０を、スリット６２の内周側の端縁内面に当接させ、支保工１０を内周側に位置決めする。これにより、エンドプレート６１のボルト通し孔６１ａは内周側のネジ孔６３に一致し、ボルト通し孔６１ａに通したボルト６５をネジ孔６３にねじ込む。これにより、支保工１０はシールドマシンの内側においてインバートセグメント１に接続される。
【００２６】
「工程Ｂ」
シールドマシン通過後、まず、ボルト６５を外してインバートセグメント１に対する支保工１０の固定を解除する。次いで、凸部６０をスリット６２に沿って外周側に移動させることにより支保工１０全体を同方向に移動させ、凸部６０をスリット６２の外周側の端縁内面に当接させ、支保工１０を外周側に位置決めする。これにより、エンドプレート６１のボルト通し孔６１ａは外周側のネジ孔６４に一致し、ボルト通し孔６１ａに通したボルト６５をネジ孔６４にねじ込む。これにより、支保工１０はトンネル孔の周壁面に近接し、インバートセグメント１の外周側に接続される。
【００２７】
上記第２〜第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、支保工１０をインバートセグメント１の内周側に固定した状態から、外周側に移動させ、かつ位置決めして固定するといった一連の工程を、容易かつ確実に行える。特に第４の実施形態の場合、支保工１０の内周側および外周側の固定位置に対する位置決めが、凸部６０をスリット６２の内面に当接することにより容易になされるので、施工性が大幅に向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支保工が接続されるベースセグメントの継手部に支保工をトンネル孔の径方向に移動可能とするガイド部を設け、ベースセグメントと支保工とに設けた固定手段により、ガイド部に沿って移動させた支保工を、少なくともトンネル孔の内周側および外周側の２位置において固定させることを特徴とするから、支保工をベースセグメントの内周側に固定した状態から、外周側に移動させ、かつ位置決めして固定するといった一連の工程を、容易かつ確実に行える。
また、ベースセグメントの継手部に、支保工を内周側と外周側の２位置に位置決めさせる位置決め手段を設けることにより、施工性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るインバートセグメントの（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。
【図２】  同実施形態においてインバートセグメントに対し支保工をトンネル内周側に接続した状態を示す正断面図である。
【図３】  同実施形態においてインバートセグメントに対し支保工をトンネル外周側に接続した状態を示す正断面図である。
【図４】  同実施形態に係るインバートセグメントの一部を示す斜視図である。
【図５】  同実施形態においてインバートセグメントに対し支保工をトンネル内周側に接続した状態を示す斜視図である。
【図６】  同実施形態においてインバートセグメントに対し支保工をトンネル外周側に接続した状態を示す斜視図である。
【図７】  本発明の第２の実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。
【図８】  本発明の第３の実施形態に係るインバートセグメントおよび支保工の正面図である。
【図９】  同実施形態を示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。
【図１０】  本発明の第４の実施形態に係るインバートセグメントおよび支保工の正面図である。
【図１１】  同実施形態に係る支保工の端部正面図である。
【図１２】  同実施形態に係る支保工の端部側面図である。
【図１３】  同実施形態を示す側面図である。
【図１４】  シールド工法による従来の支保工据え付け状態を示す正面図である。
【図１５】  支保工を広げて据え付けた状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１  インバートセグメント（ベースセグメント）
１０  支保工
２０  ガイドボックス（ガイド部）
４２  ガイドプレート（ガイド部）
５１  ガイドプレート（ガイド部）
６２  スリット（ガイド部、位置決め手段）
Ｔ  トンネル孔
【図１】
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【図２】
0003821895.tif 000003
【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】
0003821895.tif 000011
【図１１】
0003821895.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003821895.tif 000015
【図１５】
0003821895.tif 000016