ken14403

黒橋　群

SENSの一次覆工挙動に関する研究

杉本　光隆

　SENSとは，密閉型シールドにより地山を掘削して切羽の安定を図り，シールド掘進(Shield)と並行して一次覆工となる場所打ちコンクリートライニング(ECL)によりトンネルを支保し，計測により一次覆工の安定を確認した後，漏水処理工と力学的機能を負荷させない二次覆工を施工(NATM)してトンネルを完成させる工法(System)で，それぞれの頭文字をとってSENSとよんでいる．
　SENSが初めて採用された三本木原トンネルでは，内型枠脱型時から，ライニング縦断方向に斜めひび割れがすでに発生し，そのひび割れから地下水の漏水が確認された．ひび割れ発生原因の1つとして，未固結の一次覆工コンクリート中にある内型枠が，シールド機から離れるに従って浮き上がることが推察されているが，現在のところ，SENSの覆工の挙動を解析的に表現することはできておらず，ひび割れ発生メカニズムは明らかになっていない．解析手法としては，一般に，二次元骨組み解析と三次元有限要素解析が挙げられるが，前者ではトンネルの三次元効果を考慮できず，後者ではコンクリート圧や水圧による浮力によって覆工が浮き上がる挙動を表現できないことが課題となっている．
　そこで，本研究では，SENSの荷重条件と施工過程を考慮した三次元解析手法を開発した．本解析モデルの特徴を以下に示す．
①全周ばねモデル：覆工をシェル－ばねでモデル化する．さらに，一次覆工コンクリート固体部では，全周に配置された法線方向ばね（地盤ばね）で覆工を支持する．
②地盤ばね特性：地盤変位と土圧係数の関係を地盤反力曲線（双曲線関数）で表現することで主働側の土圧を表現する．
③コンクリート打設圧：未固結の一次覆工コンクリート中の内型枠にコンクリート打設圧を作用させる．
④一次覆工コンクリートの硬化過程：シェル要素を内型枠と一次覆工コンクリートが一体となった合成シェル要素とみなし，打設後経過時間に応じてシェル要素のヤング率を更新し，コンクリートの硬化過程および内型枠の脱型を表現する．
⑤逐次解析：トンネル先端に内型枠を追加し，荷重やばねを前方にシフトさせることにより，各施工ステップにおける施工条件と荷重条件を表現する．
　本研究では，地盤反力曲線を規定する，初期変位，水平土圧係数，地盤反力係数をパラメータとした解析を行い，3つのパラメータが解析結果に与える影響を把握し，本解析モデルの妥当性を検証した．その結果，内型枠の脱型後に至るまで，一次覆工コンクリートが示す挙動を表現することができた．

前のページに戻るには"戻るボタン"で戻ってください。