JPH0274795A - トンネル構造体 - Google Patents

トンネル構造体

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JPH0274795A
JPH0274795A JP63225885A JP22588588A JPH0274795A JP H0274795 A JPH0274795 A JP H0274795A JP 63225885 A JP63225885 A JP 63225885A JP 22588588 A JP22588588 A JP 22588588A JP H0274795 A JPH0274795 A JP H0274795A
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tunnel
ground
layer
vibration energy
energy absorbing
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Ichiro Fukai
深井 一郎
Akihiro Moriyoshi
昭博 森吉
Mikio Takeuchi
幹雄 竹内
Yoshiaki Idota
井戸田 芳昭
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Okumura Corp
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Okumura Corp
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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は減震構造を有するトンネル及びその築造方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
近年、シールド工法の目覚ましい進歩により10メート
ル以上の大口径のトンネルが構築されるようになった。
このような大口径のトンネルを構築するシールド工法と
しては、従来から、シールド掘削機によって地盤を掘削
しながら、その掘進に従ってシールド掘削機のテール部
後方にセグメントを組立てていくと共に掘削された壁面
とセグメント間に生じる空隙部にトンネル内からモルタ
ル等の裏込材料を注入、固化させてセグメントによるト
ンネル覆工と掘削地盤との一体化を計り、且つその裏込
材料によって地盤の崩壊を防止すると共に地盤からトン
ネル内に地下水等の浸入を防止することが行われている
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、世界有数の地震国である我が国において
は、当然のことながらトンネルを高い耐震構造にして安
全性を確保しなければならないが、上記したような従来
のトンネル構造によれば、トンネル自体に耐震性を付与
しているにすぎないために、軟質地盤や地盤急変部、特
に、海底トンネルのように陸地部から海底部へと地質の
異なる層に亘ってトンネルを築造する場合には、地震が
発生した際に、異なる地層の変形量に大きな差異が生じ
てその境界部では変形量の差に応じた応力がトンネル構
造体に作用し、そのため、トンネルが破壊する虞れがあ
るという問題点を有する。
又、掘削された壁面とセグメント間に注入する裏込材料
はセメント系であるから、地震動等によってクランクが
生じ易く、トンネル内に漏水が発生することになる。
本発明はこのような問題点を解消したトンネル及びトン
ネルの築造方法の提供を目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のトンネル構造は、
掘削地盤とトンネル覆工外周面との間に地盤よりも柔軟
で粘性及び弾性を有する振動エネルギー吸収層を設けた
ものであり、このような振動エネルギー吸収層としては
水溶性アスファルトの水溶液に気泡や水分を混在させて
固化させた層が望ましく、さらに、掘削地盤とトンネル
覆工外周面との間の複数個所に弾性スペーサ部材を介在
させてトンネル覆工外周に均一な厚みを有する振動エネ
ルギー吸収層を形成することが好ましい。
又、このようなトンネルの築造方法としては、シールド
掘削機によって地盤を掘削すると共に該シールド掘削機
のテール部後方に掘進に従ってセグメントを組立てるこ
とによりトンネル覆工を形成していく際に、シールド掘
削機のテール部の後端又はセグメントの適所から掘削地
盤と覆工外周面との隙間に水溶性アスファルト水溶液等
の裏込材料を注入し、該裏込材料の固化によって地盤よ
りも柔らかい振動エネルギー吸収層を形成することを特
徴とするものである。
この際、セグメントの組立時に、該セグメントの複数個
所に配設したスペーサ部材を掘削地盤に向かって突出さ
せて掘削地盤の壁面に当接させることにより、セグメン
トを掘削地盤の壁面に対して所望間隔を存した状態に°
保持し、この間隔部に上記裏込材料を注入してトンネル
覆工外周に均一な厚みを有する振動エネルギー吸収層を
形成するものである。
〔作  用〕
上記のように構成したトンネルの構造によれば、地震が
発生した場合、地盤が変位するが、その変動量に応じて
振動エネルギー吸収層が圧縮し、トンネル覆工に作用す
る地震動を減震させてトンネル覆工に発生する応力を低
下させる。
このような減震作用は、海底トンネルのように地質の異
なる層に亘って築造されたトンネルの場合において効果
的に行われ、両地層の変位量が異なってもこれらの両地
層間に亘って一連に設けた振動エネルギー吸収層により
両地層からの振動エネルギーが平均化されるように吸収
され、トンネル覆工の長さ方向に亘って発生する応力を
均一的に低下させて地層境界部における局部的な応力発
生をなくするものである。
又、このような地盤よりも柔らかい振動エネルギー吸収
層を形成するには、トンネルを構築する際に、シールド
掘削機のテール部の後端又はセグメントの適所から掘削
地盤と覆工外周面との隙間に水溶性アスファルト水溶液
等の裏込材料を注入し、該裏込材料の固化によって容易
に形成でき、この際、セグメントの外周と掘削地盤間を
スペーサ部材によって所望間隔を存した状態に保持し、
この間隔部に上記裏込材料を注入することによってトン
ネル覆工外周に均一な厚みを有する振動エネルギー吸収
層を形成することができる。
〔実 施 例〕
本発明の実施例を図面について説明すると、(1)は陸
地の地盤であって剛性の高い地質を有し、(2)は海底
部の軟弱地盤であって剛性の小さい堆積層から成ってい
る。
(3)は陸地の剛性地盤(1)から海底部の軟質地盤(
2)に亘って築造された海底トンネルで、その覆工(4
)の外周と地盤(1)(2)との間隙部に所望厚さを有
する振動エネルギー吸収層(5)がトンネル(3)の全
長に亘って略均−な厚みで形成されである。
この振動エネルギー吸収層(5)は、地層(1)(2)
よりも柔らかい粘性及び弾性を有する材料からなり、こ
のような振動エネルギー吸収層としては、水溶性アスフ
ァルトの水溶液に気泡や水分を混在させて固化させた層
が好ましいが、これ以外にゴム状固化物やスポンジ状物
のように均一で柔軟性を有する圧縮変形可能層であれば
よい。
(6)はトンネルの掘削地盤とトンネル覆工外周面との
間の間隔部において、周方向及び長さ方向に所定間隔毎
に配設した複数個のスペーサ部材で、上記振動エネルギ
ー吸収層(5)を形成するための間隔を保持すると共に
地震時における地盤変位がトンネルに伝達される量を減
少させる目的で設けられである。
このスペーサ部材(6)は、トンネル覆工を形成するセ
グメント(4a)に内外周面間に螺進した前後−対の螺
筒(4b)と、該螺筒(4b)に内装したスプリング(
図示せず)の先端部に連結して該スプリングにより常時
弾圧されているピン(4c)と、該ビン(4c) (4
c)間に架設状態で固着した当接板(4d)とからなり
、セグメント(4a)の内側から螺筒(4b)を螺進さ
せることにより当接板(4d)を掘削地盤の内周壁面に
押接させているものである。
このようなトンネルを築造するには、シールド掘削機(
7)によって例えば、陸地の剛性地盤(1)から海底部
の軟質地盤(2ンに向かって掘進していくものであるが
、シールド掘削機(7)による地盤の掘削と共にシール
ド掘削機(7)のテール部内でセグメント(4a) (
4a)・・・(4a)を円環状に組立て、組立てたセグ
メントに反力を受止させてシールド掘削機(7)を推進
、掘削させ、この掘進により組立てたセグメントはテー
ル部内から掘削地盤側に露出する。
このように、セグメント(4a)の組立てとシールド掘
削機(7)の掘進とを繰り返し行って掘削地盤に組立て
セグメントによるトンネル覆工(4)を形成していくも
のである。
この際、シールド掘削機(7)の前進によってテール部
内から掘削地盤側に位置させられたセグメン) (4a
)の外周面と掘削地盤間には隙間が生じるので、セグメ
ント(4a)に配設している複数個の螺筒(4b)をセ
グメント(4a)の内側から螺進させることにより当接
jIi(4d)を掘削地盤の内周壁面に押接させ、セグ
メン) (4a)の外周面と掘削地盤間に所定の間隔(
8)を設けた状態で円環状に組立てたセグメント(4a
)を固定する。
次いで、該セグメント(4a)の適所に予め内外周面間
に亘って貫設しておいた注入孔(9)(9)から前記掘
削地盤との間隔部(8)に裏込材料として水溶性アスフ
ァルトの水溶液00)を注入する。
この水溶性アスファルトの水溶液θ0)は、通常のアス
ファルト乳剤に適宜な助剤を添加させることにより液状
体をなしているもので、容易に水と懸濁しく比重1.0
)、酸素を吸収して固化し、固化後はあたかもゴムのよ
うな弾性体を有し、且つ適度な粘性を有する層を形成す
るものである。
このような層を形成する手段としては、第2図に示すよ
うに、水溶性アスファルトの水溶液0口)をトンネル内
に設置した貯溜タンク(11)内から加圧・混合タンク
θ′IJに必要量供給し、該加圧・混合タンク0りにコ
ンプレッサ側によって圧縮空気を気泡発生装置θ滲を介
して吹き込むと共にタンクQ2)内に配設した攪拌翼θ
つを回転させることによって水溶性アスファルトと気泡
との混合を促進させ、適度な粘度に調整したのち注入ポ
ンプOωによって上記注入孔(9)(9)からセグメン
トと掘削地盤との間隔部(8)に圧送する手段を採用す
ることができる。
なお、振動エネルギー吸収層(5)は、セグメント(4
a)に設けている注入孔(9)からの間隔部(8)への
供給により形成する以外に、シールド掘削機のテール部
の後端部分に間隔部(8)に向かって開口した注入孔(
図示せず)を設けておき、この注入孔から間隔部(8)
に裏込材料を圧送することによって形成してもよい。
こうしてセグメントにより形成されたトンネル覆工(4
)の外周面と掘削地盤間の間隔部(8)に供給された水
溶性アスファルトは気泡中の酸素と反応して徐々に固化
し、上記振動エネルギー吸収層(5)を形成するもので
ある。
なお、このような振動エネルギー吸収層(5)は、水溶
性アスファルトにより形成する以外に、適宜な発泡材料
又は粘性を有する材料によって形成してもよいことは勿
論であり、要するに適度な弾性と粘性を有し、且つ上記
軟質地盤(2)よりも柔らかい層を形成すれば本発明を
充分に満足させることができるものであり、又、振動エ
ネルギー吸収層(5)は、剛性地盤(1)と軟質地盤(
2)間に設けたトンネルに限定されることなく、このよ
うなトンネル以外、例えば、剛性地盤(1)中の1−ン
ネルや軟質地盤(2)中のトンネルにおいても、地震に
対する滅震効果を発揮することができるものである。
なお、振動エネルギー吸収層(5)は、上記したような
注入工法で形成しなくても、例えば、予めセグメントの
外表面にスポンジ等の柔軟な材料を貼着等によって取り
付けておいてもよい。
トンネル覆工(4)の外周をこのような振動エネルギー
吸収層(5)によって全面的に被覆しておくと、地震が
生じた場合には、上記剛性地盤(1)と軟質地盤(2)
との変位量の差(ひずみ)を吸収すると共に振動エネル
ギーを吸収してトンネルに伝達される地震動を減じさせ
ることができるものである。
〔発明の効果〕
以上のように本発明のトンネル構造によれば、掘削地盤
とトンネル覆工外周面との間に地盤よりも柔軟で粘性及
び弾性を有する振動エネルギー吸収層を設けているので
、地震が発生して地盤が変位した場合、その変動量に応
じて振動エネルギー吸収層が圧縮し、トンネル覆工に作
用する震動を截置させてトンネル覆工に発生する応力を
低下させることができ、地震に対して安全なトンネルを
堤供することができるものであり、特に、海底トンネル
のように地質の異なる層に亘って築造されたトンネルの
場合においては、両地層の変位量が異なってもこれらの
両地層間に亘って一連に設けた振動エネルギー吸収層に
より両地層からの振動エヱルギーを平均的に吸収し、ト
ンネル覆工の長さ方向に亘って発生する応力を均一的に
低下させて地層境界部における局部的な応力発生をなく
することができるものである。
又、このようなトンネルの築造方法としては、シールド
掘削機によって地盤を掘削すると共に該シールド掘削機
のテール部後方に掘進に従ってセグメントを組立てるこ
とによりトンネル覆工を形成していく際に、シールド掘
削機のテール部の後端又はセグメントの適所から掘削地
盤と覆工外周面との隙間に水溶性アスファルト水溶液等
の裏込材料を注入し、該裏込材料の固化によって地盤よ
りも柔らかい振動エネルギー吸収層を形成するものであ
るから、トンネルを築造しながら容易に振動エネルギー
吸収層を形成することができるものである。
このような振動エネルギー吸収層としては、水溶性アス
ファルト、の水溶液に気泡や水分を混在させて固化させ
た層を採用することにより、滅震を効果的に行わせるこ
とができる適度な弾性と粘性とを有する層を形成するこ
とができ、従って、クラックが入ることがないから地下
水がトンネル内に漏水する虞れもなくすることができ、
さらに、掘削地盤とトンネル覆工外周面との間の複数個
所に弾性スペーサ部材を介在させることによって、トン
ネル覆工外周に均一な厚みを有する振動エネルギー吸収
層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図はトンネル
の闇路縦断側面図、第2図はシールド掘削機によってト
ンネルを築造している状態の縦断側面図、第3図及び第
4図は第2図A−A線、B−B線における縦断正面図で
ある。 (1)(2)・・・地盤、(3)・・・トンネル、(4
)・・・トンネル覆工、(5)・・・振動エネルギー吸
収層、(6)・・・スペーサ部材、(力・・・シールド
掘削機、(8)・・・間隔部。 七べ FΔ )?て 菱へ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、掘削地盤とトンネル覆工外周面との間に地盤よ
    りも柔軟で粘性及び弾性を有する振動エネルギー吸収層
    を設けてなることを特徴とするトンネル。
  2. (2)、振動エネルギー吸収層は、水溶性アスファルト
    の水溶液に気泡や水分を混在させて固化させたものであ
    ることを特徴とする請求項(1)記載のトンネル。
  3. (3)、掘削地盤とトンネル覆工外周面との間の複数個
    所に弾性スペーサ部材を介在させたことを特徴とするト
    ンネル。
  4. (4)、シールド掘削機によって地盤を掘削すると共に
    該シールド掘削機のテール部後方に掘進に従ってセグメ
    ントを組立てることによりトンネル覆工を形成していく
    トンネルの築造方法において、シールド掘削機のテール
    部の後端又はセグメントの適所から掘削地盤と覆工外周
    面との隙間に水溶性アスファルト水溶液等の裏込材料を
    注入し、該裏込材料の固化によって地盤よりも柔らかい
    振動エネルギー吸収層を形成することを特徴とするトン
    ネルの築造方法。
  5. (5)、セグメントの組立時に、該セグメントの複数個
    所に配設したスペーサ部材を掘削地盤に向かって突出さ
    せて掘削地盤の壁面に当接させることにより、セグメン
    トを掘削地盤の壁面に対して所望間隔を存した状態に保
    持することを特徴とする請求項(4)記載のトンネルの
    築造方法。
JP63225885A 1988-09-08 1988-09-08 トンネル構造体 Expired - Lifetime JPH0663433B2 (ja)

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