JP2001173393A - トンネル覆工用鋼板製セグメント及びその製造方法 - Google Patents

トンネル覆工用鋼板製セグメント及びその製造方法

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JP2001173393A
JP2001173393A JP36111199A JP36111199A JP2001173393A JP 2001173393 A JP2001173393 A JP 2001173393A JP 36111199 A JP36111199 A JP 36111199A JP 36111199 A JP36111199 A JP 36111199A JP 2001173393 A JP2001173393 A JP 2001173393A
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Katsumi Tominaga
克己 富永
Shinji Chino
真士 千野
Masato Hashiya
允人 橋弥
Nobuo Uchida
信男 内田
Yoshikazu Kido
義和 木戸
Yoshiyuki Kawamura
良之 河村
Makoto Matsuzawa
誠 松澤
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Kumagai Gumi Co Ltd
Kumagai Technos Co Ltd
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Kumagai Gumi Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料の無駄を省き、液密性を確保できる、ト
ンネル覆工用鋼板製セグメントを提供すること。 【解決手段】 鋼板製セグメントはスキンプレートと、
補強プレートと、補強リブとを備える。スキンプレート
(30)は中間部(36)と2つの側部(37,38)
とを有する。中間部及び2つの側部は、トンネルの軸線
を含む仮想面において実質的にU字状を呈するように一
枚の板材を折り曲げて形成されている。スキンプレート
は、2つの側部が中間部の内側となるように正面形状が
円弧状に湾曲されている。2つの補強プレート(32)
が、スキンプレートの2つの側部に、互いに対面するよ
うにそれぞれ取り付けられている。複数の補強リブ(3
4,40)が補強プレートに対して実質的に直交するよ
うに取り付けられている。

Description

【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用鋼板
製セグメントと、その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シールド工法に用いるトンネル覆工用セ
グメントを鋼板製とする場合、断面状態の図3及び図4
に示すように形成されている。図3では、外周プレート
20と、この外周プレート20より厚みの大きな一対の
主げたプレート21とを全周にわたって溶接している。
図4では、同一厚みの一枚の板材をプレス成形して外周
部22と、一対の主げた部23とを得ている(例えば、
特公昭53−2617号公報参照)。
【0003】図3のセグメントにおいて、主げたプレー
ト21の厚みが外周プレート20の厚みより大きくなっ
ているのは、主げたプレート21間に複数のリブ24を
配置し、外周プレート20にかかる土圧と水圧による外
周プレート20の変形をリブ24で抑え、その荷重を主
げたプレート21に伝達するためである。図4のセグメ
ントにおいても主げた部23間に複数のリブ25を配置
し、同様の作用を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】セグメントをトンネル
の覆工に使用した状態では、外周プレート20又は外周
部22が地盤から土圧と水圧を受け、その荷重を主げた
21又は主げた部23で受け持ち、リング状の覆工を維
持する。したがって、図3のセグメントにおいて、外周
プレート20の厚みを主げたプレート21の厚みより小
さくしているのは、外力に対して合理的であり、材料経
済から好ましい。反面、外周プレート20と主げたプレ
ート21とは、液密を維持するのに十分な溶接により結
合しなければならず、溶接に手間がかかり過ぎる。
【0005】図4のセグメントでは、一枚の板材をプレ
ス成形しているため、液密性は最初から確保されている
が、外周部22の厚みが主げた部23の厚みと同じであ
るため、材料の無駄となっている。
【0006】本発明は、材料の無駄を省き、液密性を確
保できる、トンネル覆工用鋼板製セグメントと、その製
造方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明に
係るトンネル覆工用鋼板製セグメントはスキンプレート
と、補強プレートと、補強リブとを備える。前記スキン
プレートは中間部と2つの側部とを有する。これら中間
部及び2つの側部がトンネルの軸線を含む仮想面におい
て実質的にU又は逆U字状を呈するように一枚の板材を
折り曲げて形成されており、前記スキンプレートは、前
記2つの側部が前記中間部の内側となるように正面形状
が円弧状に湾曲されている。2つの補強プレートが、前
記スキンプレートの前記2つの側部に、互いに対面する
ようにそれぞれ取り付けられている。そして、複数の補
強リブが前記補強プレートに対して実質的に直交するよ
うに取り付けられている。
【0008】使用状態では、スキンプレートの中間部が
地山に対面し、スキンプレートの2つの側部と、補強プ
レートと、補強リブとがシールドの推力を受ける。
【0009】スキンプレートが一枚の板材からなり、中
間部と2つの側部とを一体に有するため、中間部と2つ
の側部のそれぞれとを溶接することなく、液密性が本来
確保される。そのため、止水性能検査箇所が大幅に減少
する。また、スキンプレートの各側部と補強プレートと
は、溶接の他ねじ止めなどで取り付けることができる
が、溶接の場合であっても、全周にわたる連続溶接は必
要なく、断続溶接で十分であるため、作業性を向上でき
る。
【0010】スキンプレートの中間部によって土圧や水
圧を受け、スキンプレートの側部と、ここに取り付けた
補強プレートとによってシールドの推力に対抗できる厚
みを確保するため、それぞれの機能を果たすのに必要、
かつ、十分な厚みや、材料を選択することができる。こ
れによって、材料経済を図ることができる。
【0011】本発明に係る、トンネル覆工用鋼板製セグ
メントを製造する方法は、中間部と、この中間部の側方
の2つの側部とを有する、平面形状が方形のスキンプレ
ートを作り、このスキンプレートの2つの側部のそれぞ
れに補強プレートを溶接する。この補強プレートの溶接
に先立って、又は溶接後、前記スキンプレートの2つの
側部が前記中間部に対して実質的に直交し、かつ、前記
補強プレートが対面するように前記2つの側部を同じ向
きに折り曲げる。その後、前記補強プレート及び前記ス
キンプレートの2つの側部が周方向へ伸び、かつ、前記
スキンプレートの中間部の内側となるように、前記スキ
ンプレート及び前記補強プレートを円弧状に湾曲してプ
リセグメントを作る。このプリセグメントに複数の補強
リブを、これら補強リブが前記補強プレートに対して実
質的に直交するように溶接してセグメントを作る。
【0012】本発明に係る、トンネル覆工用鋼板製セグ
メントを製造する方法はまた、中間部と、この中間部の
側方の2つの側部とを有する、平面形状が方形のスキン
プレートを作り、このスキンプレートの2つの側部が前
記中間部に対して実質的に直交するように前記2つの側
部を同じ向きに折り曲げる。その後、前記スキンプレー
トの2つの側部が周方向へ伸び、かつ、前記スキンプレ
ートの中間部の内側となるように、前記スキンプレート
を円弧状に湾曲する。そして、前記スキンプレートとは
別個に用意した2枚の補強プレートを、これら補強プレ
ートが対面するように前記スキンプレートの2つの側部
に溶接してプリセグメントを作り、このプリセグメント
に複数の補強リブを、これら複数の補強リブが前記補強
プレートに対して実質的に直交するように溶接してセグ
メントを作る。
【0013】スキンプレート及び補強プレートから、円
弧状のプリセグメントを、さらに複数の補強リブを有す
るセグメントを能率的に作ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】トンネル覆工用鋼板製セグメント
は、斜視状態の図1及び断面状態の図2を参照すると、
スキンプレート30と、2つの補強プレート32と、複
数の補強リブ34とを備える。
【0015】スキンプレート30は、中間部36と2つ
の側部37,38とを有する。中間部36及び2つの側
部37,38は、トンネルの軸線を含む仮想面Pにおい
て実質的にU又は逆U字状、つまりコ字状を呈するよう
に一枚の板材を折り曲げて形成されている。中間部36
は、前記仮想面において図2に示すように、真っ直ぐと
なり、2つの側部37,38は、中間部36の中央を通
り、トンネルの軸線に直交する仮想面に対して対称であ
る。スキンプレート30は、2つの側部37,38が中
間部36の内側となるように正面形状が円弧状に湾曲さ
れている。使用状態では、中間部36は地山と密接し、
2つの側部37,38は、トンネルの軸線方向で隣接し
て配置される別のセグメントの側部と密接する。
【0016】それ自体公知のように、複数のセグメント
を周方向に連結してリング状の覆工とするのであるか
ら、スキンプレート30の円弧長さは、トンネルの直径
や、1つのリング状覆工に含まれるセグメントの数量に
よって自ずと定まる。また、側部37,38の径方向の
長さは、セグメントにかかる外荷重(土圧・水圧)の大
きさ及び既設のリング状覆工とシールドとの間に配置さ
れるジャッキの大きさによって定まる。
【0017】2つの補強プレート32は、スキンプレー
ト30の2つの側部37,38に、互いに対面するよう
にそれぞれ取り付けられている。すなわち、図2におい
て左の補強プレート32が側部37の右側面に、右の補
強プレート32が側部38の左側面に取り付けられてい
る。
【0018】補強プレート32は、スキンプレート30
の側部37,38の形状と実質的に一致する円弧状の形
状であることが好ましい。補強プレート32は、側部3
7,38に溶接付けすることによって取り付けることが
好ましい。溶接付けする場合、溶接ビードが周方向へ、
つまり円弧の長さ方向へ断続するように溶接すれば十分
である。
【0019】複数の補強リブ34は、トンネルの軸線方
向へ伸び、補強プレート32に対して実質的に直交する
ように取り付けられている。図示の実施例では、6個の
補強リブ34が補強プレート32とスキンプレート30
の中間部36とに溶接され、補強プレート32に直交し
ている。
【0020】6個の補強リブのうち端部にある2個の補
強リブ40は、その他の補強リブとは形状が異なってい
る。すなわち、その他の補強リブ34は断面形状がほぼ
L字状を呈するものであるのに対し、補強リブ40は平
板からなり、ステー42によって補強されている。これ
は、補強リブ40が周方向で隣接する別のセグメントを
連結するための継手となっていることによる。
【0021】鋼板製セグメントは、吊り下げ用フック4
4を溶接し、裏込め注入用の孔46を設け、軸線方向で
隣接する別のセグメントを連結するための複数のボルト
孔48を側部37,38及び補強プレート32に開け、
周方向で隣接する別の鋼板製セグメントを連結するため
の複数のボルト孔50を補強リブ40に開けて完成す
る。
【0022】トンネル覆工用鋼板製セグメントを製造す
る方法は、斜視状態の図5ないし図10を参照すると、
まず中間部36と、中間部36の側方の2つの側部3
7,37とを有する、平面形状が方形の平板状のスキン
プレート30を作る(図5)。平板状のスキンプレート
30を作った時点では、中間部36や側部37,38の
区別はないが、中間部36がトンネルの軸線方向におけ
る鋼板製セグメントの長さとなり、中間部37,38が
ジャッキの推力を受けるための径方向の長さとなるた
め、それぞれの長さを勘案して平板状のスキンプレート
30の大きさを定める。スキンプレート30は、中間部
36が地山の土圧及び水圧に耐えるようにその厚みを選
定し、プレス成形することができる。
【0023】次いで、スキンプレート30の2つの側部
37,38のそれぞれに補強プレート32を溶接する
(図6)。この溶接は、隅肉による断続溶接でよい。補
強プレート32は、この補強プレート32と、スキンプ
レート30の2つの側部37,38とで、スキンプレー
ト30により伝達される外荷重を受け持ち、セグメント
をリング状に保持する構造部材としてその厚みを選定す
る。
【0024】補強プレート32の溶接後、スキンプレー
ト30の2つの側部37,38が中間部36に対して実
質的に直交し、かつ、補強プレート32が対面するよう
に2つの側部37,38を同じ向きに折り曲げる(図
7)。これは、プレス成形によって得られる。プレス成
形時、モルタル注入用孔60を開ける。
【0025】前記に代えて、斜視状態の図11ないし図
13に示すように、中間部36と、2つの側部37,3
8とを有する平板状のスキンプレート30を作り(図1
1)、2つの側部37,38を同じ向きに折り曲げ(図
12)、その後、2つの真っ直ぐの補強プレート32
(図13)が互いに対面するように側部37,38に溶
接することもできる。2つの補強プレート32を側部3
7,38に溶接したとき、図7の状態となる。
【0026】2つの側部37,38を中間部36から折
り曲げた後、補強プレート32及びスキンプレート30
の2つの側部37,38が周方向へ伸び、かつ、スキン
プレート30の中間部36の内側となるように、スキン
プレート30及び補強プレート32を円弧状に湾曲して
プリセグメント62を作る(図8)。これは、プレス成
形によって得られる。
【0027】プリセグメント62を作った後、複数の補
強リブ34,40を、これら補強リブ34,40が補強
プレート32に対して実質的に直交するように溶接して
セグメント64を作る。このとき、端部の補強リブ40
が継手となるように平板状とする。
【0028】図示の実施例では、セグメント64を作る
前、プリセグメント62を作った後、2つの側部37,
38と補強プレート32とに複数の孔48を開けてい
る。また、補強リブ40を溶接する前に、補強リブ40
そのものに複数の孔50を開けている。これら孔48,
50は、どの時点で開けてもよい。
【0029】セグメント64を作った後、吊り下げ用フ
ック44を溶接し、ボス66を孔60の周縁に溶接す
る。
【0030】トンネル覆工用鋼板製セグメントを製造す
る別の方法は、斜視状態の図14ないし図18を参照す
ると、まず中間部36と、中間部36の側方の2つの側
部37,38とを有する、平面形状が方形の平板状のス
キンプレート30を作る(図14)。
【0031】次いで、スキンプレート30の2つの側部
37,38が中間部36に対して実質的に直交するよう
に2つの側部37,38を同じ向きに折り曲げる(図1
5)。このとき、モルタル注入用の孔60を開ける。
【0032】その後、スキンプレート30の2つの側部
37,38が周方向へ伸び、かつ、スキンプレート30
の中間部36の内側となるように、スキンプレート30
を円弧状に湾曲する(図16)。
【0033】スキンプレート30を湾曲する間、又は湾
曲する前若しくは後に、スキンプレート30とは別個に
2枚の真っ直ぐな補強プレート32を用意する(図1
7)。別個に用意した補強プレート32は、スキンプレ
ート30の側部37,38と実質的に一致する円弧状に
湾曲することが好ましい(図18)。その後、補強プレ
ート32が対面するようにスキンプレート30の2つの
側部37,38に溶接してプリセグメント62を作る
(図8)。
【0034】プリセグメント62を作った後、プリセグ
メント62に複数の補強リブ34,40を、これら複数
の補強リブが補強プレート32に対して実質的に直交す
るように溶接してセグメント64を作る(図10)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトンネル覆工用鋼板製セグメント
の実施例を示す斜視図である。
【図2】図1の仮想面Pで切断した断面図である。
【図3】従来のセグメントを示す図2と同様な断面図で
ある。
【図4】従来の別のセグメントを示す図2と同様な断面
図である。
【図5】鋼板製セグメントを製造する1つの方法におけ
る1つの過程を示す斜視図である。
【図6】鋼板製セグメントを製造する1つの方法におけ
る別の過程を示す斜視図である。
【図7】鋼板製セグメントを製造する1つの方法におけ
るさらに別の過程を示す斜視図である。
【図8】鋼板製セグメントを製造する1つの方法におけ
るさらに別の過程を示す斜視図である。
【図9】鋼板製セグメントを製造する1つの方法におけ
るさらに別の過程を示す斜視図である。
【図10】鋼板製セグメントを製造する1つの方法にお
けるさらに別の過程を示す斜視図である。
【図11】鋼板製セグメントを製造する別の方法におけ
る1つの過程を示す斜視図である。
【図12】鋼板製セグメントを製造する別の方法におけ
る別の過程を示す斜視図である。
【図13】鋼板製セグメントを製造する別の方法におけ
るさらに別の過程を示す斜視図である。
【図14】鋼板製セグメントを製造するさらに別の方法
における1つの過程を示す斜視図である。
【図15】鋼板製セグメントを製造するさらに別の方法
における別の過程を示す斜視図である。
【図16】鋼板製セグメントを製造するさらに別の方法
におけるさらに別の過程を示す斜視図である。
【図17】鋼板製セグメントを製造するさらに別の方法
におけるさらに別の過程を示す斜視図である。
【図18】鋼板製セグメントを製造するさらに別の方法
におけるさらに別の過程を示す斜視図である。
【符号の説明】
30 スキンプレート 32 補強プレート 34,40 補強リブ 36 中間部 37,38 側部 62 ブリセグメント 64 セグメント
フロントページの続き (72)発明者 千野 真士 大阪府大阪市都島区片町2丁目10番5号 株式会社熊谷組大阪支店内 (72)発明者 橋弥 允人 大阪府大阪市都島区片町2丁目10番5号 株式会社熊谷組大阪支店内 (72)発明者 内田 信男 大阪府大阪市都島区片町2丁目10番5号 株式会社熊谷組大阪支店内 (72)発明者 木戸 義和 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 河村 良之 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 松澤 誠 愛知県豊川市穂ノ原2丁目1番地 熊谷テ クノス株式会社内 Fターム(参考) 2D055 EB10 KB04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル覆工用鋼板製セグメントであっ
    て、 中間部と2つの側部とを有するスキンプレートであって
    これら中間部及び2つの側部がトンネルの軸線を含む仮
    想面において実質的にU又は逆U字状を呈するように一
    枚の板材を折り曲げて形成され、前記2つの側部が前記
    中間部の内側となるように正面形状が円弧状に湾曲され
    たスキンプレートと、 このスキンプレートの前記2つの側部に、互いに対面す
    るようにそれぞれ取り付けられた補強プレートと、 これら補強プレートに対して実質的に直交するように取
    り付けられた複数の補強リブとを備える、トンネル覆工
    用鋼板製セグメント。
  2. 【請求項2】 トンネル覆工用鋼板製セグメントを製造
    する方法であって、 中間部と、この中間部の側方の2つの側部とを有する、
    平面形状が方形のスキンプレートを作ること、 このスキンプレートの2つの側部のそれぞれに補強プレ
    ートを溶接すること、 この補強プレートの溶接に先立って、又は溶接後、前記
    スキンプレートの2つの側部が前記中間部に対して実質
    的に直交し、かつ、前記補強プレートが対面するように
    前記2つの側部を同じ向きに折り曲げること、 その後、前記補強プレート及び前記スキンプレートの2
    つの側部が周方向へ伸び、かつ、前記スキンプレートの
    中間部の内側となるように、前記スキンプレート及び前
    記補強プレートを円弧状に湾曲してプリセグメントを作
    ること、 このプリセグメントに複数の補強リブを、これら補強リ
    ブが前記補強プレートに対して実質的に直交するように
    溶接してセグメントを作ることを含む、鋼板製セグメン
    トの製造方法。
  3. 【請求項3】 トンネル覆工用鋼板製セグメントを製造
    する方法であって、中間部と、この中間部の側方の2つ
    の側部とを有する、平面形状が方形のスキンプレートを
    作ること、 このスキンプレートの2つの側部が前記中間部に対して
    実質的に直交するように前記2つの側部を同じ向きに折
    り曲げること、 前記スキンプレートの2つの側部が周方向へ伸び、か
    つ、前記スキンプレートの中間部の内側となるように、
    前記スキンプレートを円弧状に湾曲すること、 前記スキンプレートとは別個に用意した2枚の補強プレ
    ートを、これら補強プレートが対面するように前記スキ
    ンプレートの2つの側部に溶接してプリセグメントを作
    ること、 このプリセグメントに複数の補強リブを、これら複数の
    補強リブが前記補強プレートに対して実質的に直交する
    ように溶接してセグメントを作ることを含む、鋼板製セ
    グメントの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006159581A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Nippon Steel Corp 合成セグメントの製造方法及び合成セグメント

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006159581A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Nippon Steel Corp 合成セグメントの製造方法及び合成セグメント
JP4541858B2 (ja) * 2004-12-07 2010-09-08 新日本製鐵株式会社 合成セグメントの製造方法

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