JP2001227293A - 薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既設トンネルの覆工内面から内面側への張出し
を少なくして、かつ、構造が簡潔で、迅速施工を可能と
し、建築限界を確保した保護構造体を提供する。 【解決手段】覆工内面の保護面材を構成する薄肉セグメ
ント７が、主桁１４と継手桁１５からなる金属製枠１３
と、その内側を覆うようにトンネル軸方向に掛け渡す金
属製枠１３の厚さ以下の金属製面材１８あるいは、これ
とコンクリートとの合成構造の面材とからなる。主桁１
４と継手桁１５は、それぞれ凹状部と凸状部からなるセ
グメント継手１６とリング継手２１を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、老朽化した、また
は健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネル
において、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止
し、万一コンクリートの崩落があった場合でも、トンネ
ル内に剥落片が落下しないように保護し、更には地山の
緩みあるいは塑性圧等の外力による変状に対して補強す
ることを目的とした既設トンネル覆工内面の保護構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、鉄道トンネルや道路トンネル等の
覆工コンクリートの剥落事故が多く見られ、通過中の列
車に損傷を与える例もでている。このため、各方面で既
設トンネルの調査・診断が精力的に行われ、原因究明が
行われている。

【０００３】現在のところ、覆工コンクリートの剥落原
因は、トンネル建設時のコンクリート打設に伴うコール
ドジョイント、コンクリートの中性化、アルカリ骨材反
応等が取りざたされているが、本当の原因は分かってい
ない。また、剥落原因として、地山の緩みや塑性圧等の
外力の変化も考えられている。

【０００４】一方、トンネル内を通行する列車や車両に
対して安全性の確保は極めて重要であり、国をあげてそ
の対策が検討されている。

【０００５】従来の、老朽化したトンネルの補修・補強
対策については「トンネル補修・補強マニュアル」：平
成２年１０月（鉄道総合技術研究所）や「変状トンネル
対策マニュアル」：平成１０年２月（鉄道総合技術研究
所）がある。

【０００６】これらのマニュアルでは、トンネルの変状
原因に応じて十数種の対策工法が示され、適切なものを
選定するようになされている。この対策工法のうち、覆
工コンクリートの剥落の対策として適用できるのもの
は、「当て板工法」、「鋼板接着工法」、と「セ
ントル補強工」がある。

【０００７】前記「当て板工法」は、剥落部の覆工内
面に鋼板当て板（帯鋼、型鋼）を張り付け、ロックボル
トで覆工コンクリートにアンカーした後、裏込め材を注
入するもので、局所的に補修する場合に適用される。

【０００８】「鋼板接着工法」は、比較的新しい工法
であって、覆工面に４．５ｍｍ標準厚の鋼板をエポキシ
樹脂系接着剤で張付け、覆工コンクリートにアンカーボ
ルトで固定するものである。アンカーボルトは７本／ｍ
² 程度に配置する。なお、鋼板の端部は隣接鋼板と掛け
渡し重ねた継手鋼板を接着材とアンカーボルトで固定す
る。

【０００９】「セントル補強工」は、トンネル覆工内
面の形状と同じ形状に曲げ加工した１００〜１５０ｍｍ
サイズのＨ型鋼板を覆工内面に沿って適当な間隔で配置
し、覆工内面に適宜間隔毎にくさびで固定されるもの
で、当て板、金網等との併用する場合が多い。

【００１０】また、前記「鋼板接着工法」に類似する他
の従来技術として、特公平３−６８２００「既設トンネ
ルの内張設置方法および内張設置装置」で開示されてい
る「鋼板内張工法」がある。

【００１１】この工法は、既設トンネル断面に対して僅
かに小さい相似形の内張り材（鋼板、強化プラスチッ
ク）を分割製作し、前記分割した内張り材をトンネル中
心側に引き寄せて縮径したものを特殊な台車に搭載して
既設トンネル内に搬入し、所定の位置で内張り材を拡径
してトンネル内壁に近付け、設置済みの内張り材に溶接
接合し、最後にグラウト材を充填するものである。この
内張り工法は、補修後のトンネル内空間を殆ど狭めない
特徴を有し、主とし農工水、下水トンネル等の水路トン
ネル補修工法として多くの実績がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明が対象とする鉄
道トンネルや道路トンネル等の既設トンネル覆工コンク
リート剥落に対する保護工法では、トンネル内の車両通
過の安全性を確保するため保護部材等の設置（保護構造
の厚み）は建築限界をはみ出すことが許されない。

【００１３】また、鉄道トンネルでは１日の作業時間が
深夜の運行休止時間帯（数時間）に限られ、さらに、給
電ケーブルや信号ケーブル等の障害物が多い等の制約条
件がある。また、道路トンネルでは、迂回路がない場
合、交通規制しながら工事する必要があり、迅速施工が
重要な課題となる。

【００１４】さらに、工事期間および対策工事の完成後
において、トンネル内で通行する列車等の風圧、振動に
対して、保護構造の緩み等が生じないようにしなければ
ならない。特に、トンネル上部から保護構造の部材等落
下があってはならない。したがって、このような条件下
で従来技術を適用しようとすると、以下のような問題が
ある。

【００１５】前記従来の、「当て板工法」、「鋼板
接着工法」は、剥落部の覆工内面に鋼製当て板（帯板、
型鋼）を張付けロックボルトで覆工コンクリートにアン
カーするため、覆工コンクリートにロックボルト用の孔
を穿孔する作業が伴い、迅速施工できない。また、劣化
した覆工コンクリートではアンカー強度が確保できない
ため健全なコンクリート面まではつる必要があり、さら
に、作業時間が長くなってしまう。

【００１６】またこの構造では、ロックボルトを使用し
ているため、ボルトの切断・アンカー抜けがあるとボル
トが落下してトンネル内を通過中の列車、車両に損傷を
与えることも考えられる。

【００１７】従来技術の「セントル補強工」は、トン
ネル覆工内面に大型のＨ型鋼セントルを配置するためト
ンネル内の空間を狭めてしまい、建築限界を確保できな
い場合は採用できない。

【００１８】「鋼板内張工法」は、覆工面に沿って薄
鋼板を溶接接合に依って組立て設置するため、トンネル
内部への張出しが少なく建築限界をクリアーできる。ま
た、ボルト等の部材を使用していないため、工事完成後
の部材落下等の心配もない。

【００１９】しかし、「鋼板内張工法」では、分割し
た鋼板を現地にて周方向、長手方向に溶接接合するた
め、溶接接合時間が長く係り、供用トンネルにおいて１
日数時間の作業時間しか得られない工事条件下では適用
が難しい課題があった。

【００２０】本発明は、前記の課題を解消し、既設トン
ネルの覆工内面からの内面側への張出しを少なくして、
建築限界を確保した保護構造体をセグメントの接合によ
り構成したもので、各セグメントの接合は、トンネル上
方から落下するような部材を使用せず、かつ迅速施工を
可能とした既設トンネル覆工内面の保護構造を提供する
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る既設トンネルの覆工内面の保護構造
は、第１に、厚み寸法を可及的に薄く構成して、かつ必
要な強度を具備させること、第２に、部材等の落下の恐
れがない簡潔な構成とし、かつ現場での組立て施工を容
易にすることを主眼点として、次のように構成する。

【００２２】第１の発明は、既設トンネルの覆工内面に
沿って保護面材を設置する既設トンネル覆工内面の保護
構造において、前記保護面材は、トンネル軸に垂直な面
とトンネル軸に概ね平行な面で切断したトンネル周方向
および軸方向に分割製作された覆工内面形状とほぼ相似
のセグメントで構成され、前記セグメントは、隣接セグ
メントと周方向端部に設けたセグメント継手および軸方
向端部のリング継手で接合され、前記保護面材は、前記
セグメントをトンネル軸方向に隣接するセグメントと周
方向端部に設けたセグメント継手の位置をずらして千鳥
配置になるように覆工内面に隙間を形成して組立て設置
されており、前記セグメントは４辺の薄肉の金属製枠
と、当該金属製枠内を覆うようにトンネル軸方向に掛け
渡す金属製枠厚さ以下の金属製あるいは、金属とコンク
リートとの合成構造の面材とからなり、前記金属製枠を
構成するトンネル周方向の２本の主桁は、セグメント厚
さ方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板からなり、当
該帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向に相対する面
は、互いに噛み合うようにトンネル半径方向のズレ防ぐ
凸状部あるいは凹状部が形成されたリング継手となり、
また、最下段のセグメントは固定手段で既設トンネルの
コンクリートに固定され、少なくともリング継手部近傍
の各セグメント背面と覆工内面の隙間には周方向に渡っ
てグラウト材が充填され、各セグメントが覆工内面に密
着されている、ことを特徴とする。

【００２３】第２の発明は、既設トンネルの覆工内面に
沿って保護面材を設置する既設トンネル覆工内面の保護
構造において、前記保護面材は、トンネル軸に垂直な面
とトンネル軸に概ね平行な面で切断したトンネル周方向
および軸方向に分割製作された覆工内面形状とほぼ相似
のセグメントで構成され、前記セグメントは、隣接セグ
メントと周方向端部に設けたセグメント継手および軸方
向端部のリング継手で接合され、前記保護面材は、前記
セグメントをトンネル軸方向に隣接するセグメントと周
方向端部に設けたセグメント継手の位置をずらして千鳥
配置になるように覆工内面に隙間を形成して組立て設置
されており、前記セグメントは４辺の薄肉の金属製枠
と、当該金属製枠内を覆うようにトンネル軸方向に掛け
渡す金属製枠厚さ以下の金属製あるいは、金属とコンク
リートとの合成構造の面材からなり、 前記金属製枠を
構成するトンネル周方向の２本の主桁はセグメント厚さ
方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板からなり、当該
帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向に相対する面は
互いに噛み合うようにトンネル半径方向のズレ防ぐ凸状
部あるいは凹状部が形成されたリング継手となり、前記
金属製枠を構成するトンネル軸方向に沿った２本の継手
桁は、セグメント厚さ方向に短辺のある略矩形断面形状
の帯板からなり、隣接セグメントとトンネル周方向に相
対する面が対向面に沿ってスライドして差込嵌合するこ
とにより、トンネル周方向の引き抜きに抵抗するように
凸状部あるいは凹状部が形成されたセグメント継手とな
り、また、最下段のセグメントは固定手段で既設トンネ
ルのコンクリートに固定され、少なくともリング継手部
近傍の各セグメント背面と覆工内面の隙間には周方向に
渡ってグラウト材が充填され、各セグメントが覆工内面
に密着されている、ことを特徴とする。

【００２４】第３の発明は、第１または第２発明におい
て、前記保護材面が、トンネル内空側の金属製面板と、
当該金属製面板の背面側に打設されたコンクリートによ
り構成され、前記金属製面板の背面側には突起あるいは
補剛板が固着されている、ことを特徴とする。

【００２５】第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの
発明において、前記リング継手の相対する主桁間で、一
方の主桁の背面の複数箇所に所要のトンネル周方向の幅
の金属製薄板が固着され、当該金属製薄板は他方の主桁
の接合面と相対する主桁端面まで、あるいは他方の主桁
の背面側に係合用に設けた凹部まで、主桁背面に沿って
トンネル軸方向に突出し、当該金属製薄板の先端には、
前記主桁端面あるいは前記凹部と接触してリング継手の
トンネル軸方向への離脱を防ぐようにフックが形成され
ている、ことを特徴とする。

【００２６】第５の発明は、第１乃至第３のいずれかの
発明において、トンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部お
よび凹状部が形成されたリング継手を有する、前記金属
製枠を構成するトンネル周方向の２本の主桁において、
先端に突没自在な係合突起を設けた金属製薄板が、凹状
部が形成された側の主桁のトンネル背面側の複数箇所に
固着されており、凹状部が形成された側の主桁の当該凹
状部を形成する２つの両突出部のうち、セグメント背面
側の突出部の複数箇所に貫通孔が設けられ、当該貫通孔
には前記係合突起が設置されており、隣接するセグメン
トの凸状部を有する側の主桁の当該凸状部には、前記係
合突起が係合するための貫通孔または窪みが設けられて
いることを特徴とする。

【００２７】第６の発明は、第１〜第３のいずれかの発
明において、前記セグメント背面と覆工内面の隙間のう
ち、少なくとも前記主桁近傍には袋体を使用したグラウ
ト材が充填・固化されている、ことを特徴とする。

【００２８】

【作用】第１発明によると、主桁に、略矩形断面形状の
短辺を厚みとし、長辺の長さで、軸圧縮強度および曲げ
強度を設計できる金属製の帯板を用いることにより、か
つ曲げ性能に優れた金属製面材あるいは金属とコンクリ
ートとの合成構造の面材を主桁桁に掛け渡すことによ
り、薄肉だが高強度のセグメントを実現している。

【００２９】さらに、セグメントを接合して覆工内面に
わずかな隙間をおいて設置された保護構造体は、背面の
充填グラウト材でトンネル覆工内面に密着され、最下段
セグメントの下端部は固定手段で既設トンネルに固定し
て支持されるアーチ構造となるので、天井部はロックボ
ルトによる覆工コンクリートへの固定手段を必要とせず
に、覆工コンクリートの剥落荷重、更には地山の圧力増
加に対して変形を拘束され、セグメント主桁に作用する
曲げモーメントが低減され、前記の薄肉高強度のセグメ
ント構造特性との相乗効果により、トンネル内建築限界
内に収まる保護構造体の薄肉化を可能としている。

【００３０】また、主桁となる帯板の隣接セグメントと
トンネル軸方向に相対する面は互いに噛み合うようにト
ンネル半径方向のズレを防ぐ凸状部あるいは凹状部が形
成され、リング間をセグメントのトンネル軸方向挿入に
より容易に嵌合接合することができ、リング継手の嵌合
とセグメントの千鳥配置によりセグメント継手に作用す
る曲げモーメントを隣接するセグメントの主桁に流して
伝達することができる。この継手構造により、少なくと
もリング継手にボルトを用いずに急速組立施工が可能と
なり、高強度セグメント継手も実現できる。

【００３１】第２発明によると、第１発明の嵌合方式の
リング継手に加えて、セグメント継手がスライド式の差
込嵌合継手となっているので、セグメントを組み立てる
際に、セグメント継手をガイドとしてトンネル軸方向に
押し込むだけで容易に装着でき、第１発明よりもさらに
急速組立施工が可能となり、かつ工事中や完成後に落下
するようなボルト等の部材の使用を避けることができ
る。

【００３２】また、継手桁がセグメント厚さ方向に短辺
のある略矩形断面形状の帯板からなっているので、トン
ネル周方向の引抜きに抵抗するように凹状部を形成こと
が容易であり、引抜き力が作用した時の継手桁としての
セグメント面内の剛性および強度を大きくすることがで
きる。

【００３３】第３発明によると、面材が金属板とコンク
リートとの合成構造となるので、さらに肉薄で高強度な
面材を実現でき、覆工コンクリートの崩落荷重に抵抗で
きるのは勿論のこと、より大きな背面グラウト材注入に
耐えることができるので、グラウト材注入作業が容易に
行える。

【００３４】第４発明によると、セグメントを組み立て
る際にセグメントをトンネル軸方向に押し込むだけで容
易に嵌合し、抜けないように装着できるリング継手を経
済的に実現できる。

【００３５】第５発明によると、セグメントを組み立て
る際にセグメントをトンネル軸方向に押し込むだけで容
易に嵌合し、抜けないように装着できるリング継手を経
済的に実現することができる。

【００３６】第６発明によると、セグメント背面に充填
されたグラウト材は、柔軟性があり、所定範囲内で変形
自在な袋体を型枠として用いているためグラウト材注入
時にシール材の必要がなく、しかも、漏れのトラブルを
回避できる。なお、セグメントの背面を覆工内面に密着
させる充填グラウト材は、セグメント背面の全面に施し
た方が望ましいが、少なくとも、主桁近傍の周方向に渡
って施せば構造上はよく、この場合においては袋体の利
用により部分的なグラウト充填が容易に施工できる。

【００３７】また、覆工コンクリートからの漏水に対
し、主桁近傍の背面を部分的にグラウト充填する場合、
未充填部を排水路として排水することができ、セグメン
ト背面の全面をグラウト充填する場合、袋体の背面に集
水孔の開いた管を所要の間隔で設置することにより袋体
とコンクリート覆工内面との僅かな隙間から管へ集水し
て排水することができ、保護構造体に大きな水圧が作用
することを防止できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図を参
照して詳細に説明する。

【００３９】図１、図２は、既設トンネル覆工内面の保
護構造の第１例と、第２例の全体概要例を示す。図１、
図２において、既設トンネル１の床版部２には枕木３を
介して、鉄道レール４が設置されている。また、この既
設トンネル１は、地山５の内面にコンクリート６を打設
して覆工内面が構築されており、補強前は、コンクリー
ト６がトンネル内に露呈している。

【００４０】本発明では、前記コンクリート６の内面に
保護面材７ａを設置することで、当該コンクリート６の
崩落を防止するものであり、必要に応じて、地山の緩み
や塑性圧等の外力に対し、当該コンクリート６を補強す
るものである。この保護面材７ａは、トンネル軸に垂直
な面とトンネル軸に概ね平行な面で切断したトンネル周
方向および、軸方向に分割製作された覆工内面形状とほ
ぼ相似の薄肉セグメント７で構成される。

【００４１】また、図１の第１例では、床版部２を除
き、天井部と両側を含み、トンネル内面全体に渡って薄
肉セグメント７が設置されている。図２の第２例では、
天井部と両側上部のトンネル内面に渡って略半円弧状に
薄肉セグメント７が設置された例が示されている。薄肉
セグメント７は、図１（Ｃ）、図２（Ｃ）に矢印で示す
ように、トンネル軸方向に移動させながら千鳥配置に組
み立てられる。前記薄肉セグメント７は、トンネル軸方
向に隣接するセグメントと周方向端部に設けたセグメン
ト継手１６の位置をずらして千鳥配置になるように覆工
内面に隙間を形成して組立て設置される。

【００４２】図２の第２例では、覆工上半部に渡り、略
円弧状に薄肉セグメント７を配置する例が示されてお
り、最下段（トンネル周方向の両端部）の前記薄肉セグ
メント７の下端部は、固定手段で既設トンネルのコンク
リート６に固定され、トンネル内両側の中間高さ位置に
設置したＨ形鋼、ボックス形鋼などからなる梁材８で支
持されている。この梁材８は、トンネル軸方向に伸長し
て設置されており、トンネル軸方向に渡り、保護構造の
分布荷重を支えている。また、この梁材８は、トンネル
軸方向に所定間隔で配置された支持ブラケット１０に載
置され、連結ボルト１１で固定されて支持されている。
支持ブラケット１０は、コンクリート６に打設するアン
カーボルト１２によってトンネル内壁に固着されてい
る。

【００４３】図３（Ａ）、（Ｂ）には、本発明の主構成
要素である、薄肉セグメント７の２例を斜視図で示して
いる。

【００４４】各図において、薄肉セグメント７は、４辺
の薄肉の金属製枠１３と、当該金属製枠１３内を覆うよ
うにトンネル軸方向に掛け渡す当該金属製枠１３の厚さ
以下の金属製面材、あるいは金属面板とコンクリートと
の合成構造の面材（図では、金属製面材１８を示す）と
からなる。金属製枠１３および金属製面材１８には、炭
素鋼、ステンレス鋼あるいはアルミニュウム等の金属が
使用される。炭素鋼を使用する場合には、防食のために
塗装あるいは亜鉛めっきを施したほうがよい。

【００４５】前記の構成を具体的に説明すると、４辺の
前記薄肉の金属製枠１３の内、トンネル軸方向に位置す
る２辺の枠は、主桁１４を構成し、トンネル周方向に位
置する２辺の枠は継手桁１５を構成している。前記金属
製枠１３を構成するトンネル周方向の２本の主桁１４は
セグメント厚さ方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板
からなり、当該帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向
に相対する面は互いに噛み合うようにトンネル半径方向
のズレ防ぐ凸状部あるいは凹状部が形成されたリング継
手２１となる。

【００４６】薄肉セグメント７は、周方向端部において
継手桁１５を介して、隣接セグメントと接合される。そ
の連結手段としては、図３（Ａ）に示すように、凹凸状
部からなるセグメント継手部１６の突合せ接合または、
図３（Ｂ）に示すように、連結ボルト１７を用いた引張
り接合で連結するとよい。リング間は、薄肉セグメント
７のトンネル軸方向端部において、主桁１４に設けた前
記のリング継手２１で接合される。

【００４７】また、図３（Ａ）において、金属製面材１
８は、デッキプレートで構成されており、面板本体の内
側に幅方向（トンネル軸方向）に延びる断面T字形折曲
げ部の補強鋼板１９が所定間隔で複数形成されている。
他方、図３（Ｂ）においては、金属製面材１８は、リブ
付き鋼板で構成されており、鋼板本体の内側に幅方向
（トンネル軸方向）に延びる補強リブ２０が所定間隔で
複数配置してあり、内端縁が面板本体の内側面に溶接で
固着されている。

【００４８】前記薄肉セグメント７は、少なくともリン
グ継手２１近傍の各前記薄肉セグメント７の背面と既設
トンネルのコンクリート６の覆工内面との隙間には周方
向に渡ってグラウト材が充填され、各前記薄肉セグメン
ト７が覆工内面に密着されている（後述する）。

【００４９】図４、図５はいずれも、既設トンネルのコ
ンクリート６の覆工内面に、薄肉セグメント７を配置
し、薄肉セグメント７の背面とコンクリート６との隙間
にグラウト材２２を充填して、覆工内面を補強した後の
トンネル縦断面を示し、各図によって薄肉セグメント７
の断面構造を説明する。

【００５０】図４（Ａ）では、金属製面材１８が厚鋼板
で構成された例が示されており、当該厚鋼板の周方向両
端部に所定厚の帯板からなる主桁１４または、継手桁１
５（図は、主桁１４を示すものとして説明する）を固着
している。主桁１４は、継手桁１５と同様、セグメント
厚さ方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板からなり、
当該帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向に相対する
面は互いに噛み合うようにトンネル半径方向のズレ防ぐ
凸状部２３あるいは凹状部２４が形成されている。ま
た、主桁１４の一側面に金属製面材１８の厚み分だけ凹
ました載置段部２５が形成されていて、そこに金属製面
材１８の周方向端部を載置し、溶接で固着している。固
着方法としては、接着でもよい。

【００５１】図４（Ｂ）では、金属製面材１８が図３
（Ａ）と同じデッキプレートで構成された例が示されて
おり、面板本体の内面に補強鋼板１９が配置してあり、
その両端が面板本体の内側面に溶接で固着されている。
主桁１４の一側面においては、補強鋼板１９の厚みを加
えた金属製面材１８の厚み分だけ凹ました載置段部２５
が形成されていて、そこに金属製面材１８のトンネル軸
方向両端部を載置し、溶接で固着している。主桁１４の
凹凸状部からなるリング継手構造は、図４（Ａ）と同じ
である。

【００５２】本発明では、薄肉セグメント７は、所定の
強度を備え、かつ所定の厚さ（例えば、３０mmの厚さ）
以内に収めることが最優先の課題である。この視点か
ら、図示例では、主桁１４と継手桁１５（金属製枠１
３）の厚みを３０mmの厚さとして、これを前記薄肉セグ
メント７の最大厚とし、金属製面材１８は、前記金属製
枠１３の厚みからはみ出さない配置とされる。このた
め、主桁１４と継手桁１５の上面には、金属製面材１８
の厚み分だけ（または、後述するように、厚み分以上）
凹ました載置段部２５が形成されている。

【００５３】薄肉セグメント７にあっては、前述のとお
り、金属製面材１８に必要な強度を付与するため、当該
金属製面材１８を厚鋼板製とし、あるいは補強鋼板１９
を設けることがある。補強鋼板１９を金属製面材１８の
内側に設ける場合は、図４（Ｂ）に示すように当該補強
鋼板１９は金属製面材１８の内側において、主桁１４の
厚さによって形成される内部空間に配置されるから、補
強鋼板１９は、主桁１４の厚さ部の外にはみ出すことが
ない。

【００５４】図４（Ａ）、（Ｂ）において、前記薄肉セ
グメント７が組まれた後に、セグメント背面と既設トン
ネルのコンクリート６の覆工内面との隙間にグラウト材
２２が充填される。

【００５５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、金属製面材１８と
主桁１４との結合構造の他の例を示す。各図示例では、
金属製面材１８の載置段部２５の高さを、主桁１４の厚
み部分の下部近くまで下げる。それにより、金属製面材
１８の上部には、主桁１４（および継手桁１５も同じ）
の厚み部分を有効に利用して、深い凹み部２７が形成さ
れる。

【００５６】図５（Ａ）、（Ｂ）では、深い凹み部２７
により比較的広いグラウト充填空間が形成されるので、
グラウトの充填が容易でグラウト注入圧を低く押えるこ
とができ、グラウト注入圧による保護構造の変形を低減
できる。この金属製面材１８は、その端縁をトンネル内
空側に落として、載置段部２５に乗せ掛けるだけでグラ
ウト材により押えられるので、止水性能のみを発揮する
簡易な溶接あるいは接着で固定する程度でよい。

【００５７】また、図５（Ｂ）では、背面側に、比較的
背の高い突起あるいは、補剛板２８が設けられていて、
この補剛板２８で金属製面材１８の剛性および強度が向
上されるが、この場合でも、比較的背の高い補剛板２８
は、深い凹み部２７に位置しているから、主桁１４の厚
み部の外に出張ることがない。また、補剛板２８の背が
高い分、グラウト材２２と金属製面材１８の一体性が向
上することにより、当該金属製面材１８の剛性および強
度が一層向上する。また、図５（Ａ）では、金属製面材
１８は、図４（Ａ）と同様、厚鋼板で構成することで、
強度が向上されている。

【００５８】図６（Ａ）、（Ｂ）は、主桁１４に設けら
れるリング継手２１の凹凸嵌合継手部における止水構造
例を示す。図６（Ａ）では、凹状部２４の底部に水膨潤
性止水材２９が配置されており、凸状部２３を凹状部２
４に嵌合したとき、水膨潤性止水材２９は凹状部圧され
て弾性変形し、凹凸嵌合継手部内の金属面に密着するこ
とで止水がなされている。更に水が浸入すると、水膨潤
性止水材２９が水を吸収して膨張することで、凹凸嵌合
継手部の止水性能が向上する。

【００５９】図６（C）、（D）では、凸状部２３の根元
部に膨潤性止水材２９が配置されている。この例でも、
凸状部２３を凹状部２４に嵌合したとき、水膨潤性止水
材２９は凹状部圧されて弾性変形し、凹凸嵌合継手部内
の金属面に密着することで止水がなされている。更に水
が浸入すると、水膨潤性止水材２９が水を吸収して膨張
することで、凹凸嵌合継手部の止水性能が向上する。

【００６０】図７、図８および、図９、図１０は、薄肉
セグメント７を覆工上半部に施工する場合における、セ
グメント両下端部の支持構造の第１例と、第２例を示
す。この支持構造は、図２に示した構造と共通する点が
あるので、共通要素には共通符号を付して説明する。

【００６１】図７、図８の第１例では、トンネル軸方向
に伸長するボックス形鋼製の梁材８が、支持ブラケット
１０を介して、図２と同じ支持構造でトンネル内側面に
固定されている。薄肉セグメント７の下端は、梁材８に
上面に突設した挟持板３０および挟持ばね板３１で挟持
されている。この場合も、薄肉セグメント７の保護面材
のトンネル軸方向の分布荷重を梁材８で受けてトンネル
側に伝達できる。

【００６２】図９、図１０の第２例では、トンネル軸方
向に伸長するボックス形鋼製の梁材８の支持構造とし
て、比較的長尺の鋼材からなる脚部材３２で支持してお
り、この点が、図７、図８の第１例と相異している。つ
まり、脚部材３２の下端部３２ａが床版部２で支持され
ており、脚部材３２の上端部３２ｂで支持されている。
薄肉セグメント７の下端と梁材８との挟持構造は図７、
図８の第１例と同じである。

【００６３】図１１には、薄肉セグメント７の継手桁１
５に、トンネル周方向の引き抜きに抵抗するようにくび
れ部のある凸状係合部３３あるいは、凹状係合部３４が
形成されたセグメント継手が構成された例が示されてい
る。

【００６４】したがって、図１１の継手構造によると、
トンネル周方向に隣接する薄肉セグメント７の相対する
継手桁１５の凸状係合部３３と凹状係合部３４を嵌合さ
せて、トンネル軸方向にスライドして差込嵌合すること
により、トンネル周方向の引き抜きに抵抗するので、相
対するセグメント継手の接合面に引離し応力が掛かって
も、その接合面は離間しない。

【００６５】図１２には、薄肉セグメント７の面材が金
属製面材１８と面板用コンクリート２６からなる合成面
材として構成され、この金属製面材１８がその背面にト
ンネル軸方向に所要の間隔で設けられ、トンネル周方向
に連続した小突起３５を具備した突起付き鋼板よりなる
例が示されている。この小突起３５により、金属製面材
１８と面材用コンクリート２６のトンネル軸方向の一体
性が確保され、面材のトンネル軸方向（主桁間）の面外
曲げに対し、剛性および強度が向上する。また、この面
材が周方向の圧縮軸力に対しても抵抗してくれるので、
主桁１４の応力度を低減できる。

【００６６】図１３には、図１２の合成構造面材を有す
る薄肉セグメント７を組立ててトンネル覆工内面を補強
し、既設のコンクリート６と薄肉セグメント７の間隙に
グラウト材２２を充填した例が示されている。

【００６７】図１４には、図１２の例と反対に、金属製
面材１８の背面にトンネル周方向に所要の間隔で設けら
れ、トンネル軸方向に連続したリブ３６を具備したリブ
付き鋼板で構成された例が示されている。図１４におい
て、面材が金属製面材１８と面板用コンクリート２６か
らなる合成面材として構成されている点は、図１２と同
じである。リブ３６により、金属製面材１８と面材用コ
ンクリート２６のトンネル軸方向の一体性が確保され、
面材のトンネル軸方向（主桁間）の面外曲げに対し、剛
性および強度が向上するのみならず、トンネル周方向の
軸圧縮力および面外曲げに対しても剛性および強度が向
上する。

【００６８】図１５には、薄肉セグメント７の相対する
主桁１４間のリング継手２１において、一方の主桁１４
の背面の複数箇所に、トンネル周方向に所要の幅のある
金属製薄板３８が固着された例が示されている。この金
属製薄板３８は、他方の主桁１４の接合面と相対する主
桁端面まで、主桁背面に沿ってトンネル軸方向に突出
し、その先端には、相対する主桁１４の端面と接触して
リング継手２１のトンネル軸方向への離脱を防ぐように
フック３７が形成されている、

【００６９】したがって、図１５の継手構造によると、
リング間の薄肉セグメント７の相対する主桁１４の凸状
係合部２３と凹状係合部２４を嵌合させて、トンネル軸
方向にさらに押し込んで嵌合することにより、フック３
７が相対する主桁１４の端面と係合するので、相対する
リング継手２１の接合面にトンネル軸方向へ引離し応力
が掛かっても、その接合面は離間しない。

【００７０】図１６、１７は、図１５の変形例を示し、
薄肉セグメント７の相対する主桁１４間のリング継手２
１において、一方の主桁１４の背面の複数箇所に固着さ
れた、トンネル周方向に所要の幅のある金属製薄板３８
は、他方の主桁１４の背面側に係合用に設けた凹部４８
まで、主桁１４の背面に沿ってトンネル軸方向に突出
し、当該金属製薄板３８の先端には、前記凹部４９と接
触してリング継手２１のトンネル軸方向への離脱を防ぐ
ようにフック３７が形成された例が示されている。

【００７１】図１６、１７において、リング継手２１に
は、相対する当該リング継手２１を接続する際のガイド
となるガイド突起４９ａ、４９ｂが対向して設けられて
おり、また、一方のガイド突起４９ｂの側部には、ガイ
ド凹部５０が設けられていて、ガイド凹部５０の底に
は、水膨潤性止水材２９が装着されている。

【００７２】したがって、図１６、１７の構成による
と、リング継手２１を接続するとき、対向するガイド突
起４９ａ、４９ｂを相互に滑らすことで、安定したリン
グ接続作業を行える。なお、一方のガイド突起４９ａが
ガイド凹部５０に嵌合することで、薄肉セグメント７の
相対する主桁１４間のリング継手２１において、トンネ
ル半径方向のずれを防ぐことができる。

【００７３】図１８、図１９は、リング継手２１のトン
ネル軸方向への離脱を防ぐようにするための更に他の実
施形態を示す。この例では、薄肉セグメント７の相対す
る主桁１４間のリング継手２１において、トンネル半径
方向のずれを防ぐ凸状部５１および凹状部５２が形成さ
れている。また、金属製枠１３を構成するトンネル周方
向の２本の主桁１４において、先端に突没自在な係合突
起５３を設けた金属製薄板５４が、凹状部４６が形成さ
れた側の主桁１４ｂのトンネル背面側に配置され、複数
箇所がネジ５５で固着されている。また、主桁１４ｂの
凹状部５２を形成する２つの両側部の一方の複数箇所
に、前記係合突起５３が係合する貫通孔５７が設けられ
ている。また、隣接するセグメントの凸状部５１を有す
る主桁１４ｃの当該凸状部５１には係合突起５３が係合
するための窪み５６が設けられている。凹状部５２の底
には、水膨潤性止水材２９が装着されている。

【００７４】従って、図１８、１９に示す継手構造によ
ると、リング間の薄肉セグメント７の主桁１４ｂの凹状
部５２を相対する主桁１４ｃの凸状部５１に嵌合させ
て、トンネル軸方向にスライドして差し込み嵌合するこ
とにより、係合突起５３が相対する主桁１４ｃの凸状部
５１に設けられた窪み５６と係合するので、相対するリ
ング継手２１の接合面にトンネル軸方向へ引き離し応力
が掛かっても、その接合面は離間しない。

【００７５】また、本実施形態のように係合突起５３に
は、当該係合突起５３の相対する主桁１４ｃ側に向かっ
て斜めに傾斜を設けることにより、凸状部５１の凹状部
５２への挿入に伴い係合突起５０がセグメント背面側に
押し出され、金属製薄板５１がバネとして機能するた
め、嵌合終了時には係合突起５３と凸状部５１に設けら
れた窪み５６（あるいは貫通孔でもよいが図示せず）に
スムーズに係合されるので、スムーズに薄肉セグメント
７同士を接合することができる。

【００７６】図２０、図２１には、本発明の他の実施形
態として、薄肉セグメント７の背面側主桁１４の近傍ま
たは、セグメント背面全体に袋体３９を配置し、この袋
体３９内にグラウト材２２を充填・固化した例が、斜視
図と断面図で示されている。袋体３９は柔軟性があっ
て、注入したグラウト材２２が袋体３９内部に円滑に充
填され、周りの隙間を埋めるものがよく、合繊シート、
テント生地を縫製したもの等がある。各図において、図
２１（Ａ）が図２０（Ａ）の中央部縦断面図、図２１
（Ｂ）が図２０（Ｂ）の中央部縦断面図である。また、
図２０（Ｂ）および図２１（Ｂ）において、薄肉セグメ
ント７には、覆工内面側から薄肉セグメント７の背面側
に湧き出す地下水を排水するため、多数の通水小孔があ
るドレンパイプ４０が設けられている。

【００７７】図２０（Ａ）、図２１（Ａ）の例では、薄
肉セグメント７の背面側主桁１４の近傍にだけ、グラウ
ト材２２を充填した袋体３９（これを帯状袋体３９ａと
いう）が配置されているので、図２１（Ａ）に示すよう
に、薄肉セグメント７で覆工内面を補強したとき、トン
ネル軸方向に間隔を置いて位置する帯状袋体３９ａの間
に排水用の空隙部４１が形成され、空隙部４１が複数の
薄肉セグメント７に渡って連続して、両端部がトンネル
両側の下部方向に続いた排水路４１ａが形成される。

【００７８】それによりコンクリート６から湧出し、薄
肉セグメント７の背面側に漏出する地下水は、排水路４
１ａを通ってトンネル内両側下部に円滑に導かれ、薄肉
セグメント７の背面側に水圧が掛からない。排水路４１
ａの端部には配管を接続するとよい。（但し、図示省
略）

【００７９】なお、前記の薄肉セグメント７において、
金属製面材１８の背面で、両方の帯状袋体３９ａに跨っ
てグラウト注入パイプ４２（これを第１パイプ４２ａと
いう）が配設されていて、第１パイプ４２ａの中間部に
連結した第２パイプ４２ｂが金属製面材１８を貫通し
て、内空側に突出しており、これらのグラウト注入パイ
プ４２を通して、トンネル内空側から両方の帯状袋体３
９ａにグラウト２２を注入する。

【００８０】図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）の例では、薄
肉セグメント７の背面側の全面に、グラウト材２２を充
填した袋体３９（これを面状袋体３９ｂという）が配置
されているので、覆工内面と薄肉セグメント７には、排
水用の空隙部が存在しない。そのためこの例では、面状
袋体３９ｂの背面にめり込むように、トンネル周方向に
延びる複数本のドレンパイプ４０を所定間隔で配設す
る。また、この例では、薄肉セグメント７で覆工内面を
補強したとき、複数の薄肉セグメント７のそれぞれのド
レンパイプ４０が接続して、両端部がトンネル両側の下
部方向に連続した排水路が形成される。

【００８１】この例でも、薄肉セグメント７の背面側の
地下水は、ドレンパイプ４０で形成された排水路を通っ
てトンネル内両側下部に円滑に導かれ、薄肉セグメント
７の背面側に水圧が掛からない。排水路４１ａの端部に
は配管を接続するとよい。（但し、図示省略）

【００８２】なお、前記の薄肉セグメント７において、
グラウト注入パイプ４２が金属製面材１８の中央部を貫
通して、内空側に突出しており、これらのグラウト注入
パイプ４２を通して、面状袋体３９ｂにグラウト材２２
を注入する。

【００８３】また、前記の説明では、本発明を主として
既設の鉄道トンネル内面の保護構造に適用した例を説明
したが、道路トンネル等にも同様に適用できる。道路ト
ンネルに適用する場合は、迂回路があれば、トンネル内
の通行を閉鎖して施工容易となるが、片側通行可として
施工する場合は、施工用の仮設材や装置を工夫する必要
がある。

【００８４】

【発明の効果】本発明によると、以下の効果がある。 （１）本発明に係る保護構造は、アーチ形状に組立てた
薄肉セグメントを背面の充填グラウト材で覆工内面に密
着させて変形を拘束するようにし、下端部は固定手段で
既設トンネルのコンクリートに固定して支持しているた
め、前記セグメント薄肉化を可能とし、完成後の保護構
造体の内面はトンネル内建築限界内に収めることができ
る。

【００８５】（２）少なくともセグメント継手は、ボル
トを使用しない嵌合継手を用いて接合強度を確保すると
ともに、差込接合手段によって容易に装着可能とし、か
つ工事中や完成後に落下するようなボルト等の部材の使
用を極力避けているため、安全性を確保でき、しかも迅
速施工ができる。

【００８６】（３）セグメント背面に充填されたグラウ
ト材は柔軟性があり、所定範囲内で変形自在な袋体を型
枠材として用いることにより、施工時にグラウト材注入
用のシール材の必要がなく、しかも、グラウト漏れのト
ラブルを回避でき、迅速施工ができる。

【００８７】（４）また、グラウト材注入時の袋体の利
用により、セグメント背面と覆工内面との間に排水路を
形成することが容易になり、覆工コンクリートからの漏
水によるセグメントへの過大な水圧の作用を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、既設トンネル覆工内面の保護構造の
第１例の概要断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図、
（Ｃ）は、同図（Ｂ）おける薄肉セグメントの組立て概
要側面図である。

【図２】（Ａ）は、既設トンネル覆工内面の保護構造の
第２例の概要断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図、
（Ｃ）は、同図（Ｂ）おける薄肉セグメントの組立て概
要側面図である。

【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の主構成要素で
ある、薄肉セグメントの２例を示す斜視図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の２つの実施形態を
示し、それぞれ薄肉セグメントで覆工内面を補強した後
のトンネル縦断面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の更に他の２つの実
施形態を示し、それぞれ薄肉セグメントで覆工内面を補
強した後のトンネル縦断面図である。

【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）、（Ｄ）は、リン
グ継手の凹凸嵌合継手部における止水構造の２例を示
す、嵌合前と嵌合後の断面説明図である。

【図７】（Ａ）は、薄肉セグメントを覆工上半部に施工
する場合における、既設トンネル覆工内面の保護構造の
第１例の概要断面図、（Ｂ）、（Ｃ）は、（Ａ）の部分
拡大図である。

【図８】図７（Ａ）の側面図である。

【図９】（Ａ）は、薄肉セグメントを覆工上半部に施工
する場合における、既設トンネル覆工内面の保護構造の
第２例の概要断面図、（Ａ）は、（Ａ）の部分拡大図で
ある。

【図１０】図９（Ａ）の側面図である。

【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、トンネル周方向
の引き抜きに抵抗構造の継手桁に薄肉セグメントの平面
図、長手方向縦断面図、幅方向縦断面図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、面材が突起付き
鋼板とコンクリートよりなる薄肉セグメントの平面図、
長手方向縦断面図、幅方向縦断面図である。

【図１３】（Ａ）は、図１２の合成構造面材を有する薄
肉セグメントを組立ててトンネル覆工内面を補強した図
で、同図（Ｂ）のイ−イ拡大断面図、同図（Ｂ）は、組
立てた薄肉セグメントの平面図である。

【図１４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、面材がトンネル
軸方向リブを有する金属製面板とコンクリートよりなる
薄肉セグメントの平面図、長手方向縦断面図、幅方向縦
断面図である。

【図１５】（Ａ）は、リング間の離間防止部材を有する
リング継手を具備した薄肉セグメントを組立ててトンネ
ル覆工内面を補強した図で、同図（Ｂ）のロ−ロ拡大断
面図、同図（Ｂ）は、組立てた薄肉セグメントの平面図
である。

【図１６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、リング間の離間
防止部材を有するリング継手の他例の係合工程図であ
る。

【図１７】図１６のリング間の離間防止部材を有するリ
ング継手で組立てた薄肉セグメントの平面図である。

【図１８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、リング間の離間
防止部材を有するリング継手のさらに他例の係合工程図
である。

【図１９】図２５のリング間の離間防止部材を有するリ
ング継手で組立てた薄肉セグメントの平面図である。

【図２０】（Ａ）、（Ｂ）は、セグメント背面にグラウ
ト材充填用袋体を有した薄肉セグメントの２例を示す斜
視図である。

【図２１】（Ａ）は、図２０（Ａ）の中央部縦断面図、
Ｂは、図２０（Ｂ）の中央部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 既設のトンネル ２ 床版部 ３ 枕木 ４ 鉄道レール ５ 地山 ６ コンクリート ７ 薄肉セグメント ７ａ 保護面材 ８ 梁材 １０ 支持ブラケット １１ 連結ボルト １２ アンカーボルト １３ 金属製枠材 １４ 主桁 １５ 継手桁 １６ セグメント継手 １７ 連結ボルト １８ 金属製面材 １９ 帯状補剛鋼板 ２０ 補強リブ ２１ リング継手 ２２ グラウト材 ２３ 凸状部 ２４ 凹状部 ２５ 載置段部 ２６ 面板用コンクリート ２７ 凹み部 ２８ 補強板 ２９ 膨潤性止水材 ３０ 挟持板 ３１ 挟持ばね板 ３２ 脚部材 ３３ 凸状係合部 ３４ 凹状部係合部 ３５ 小突起 ３６ リブ ３７ フック ３８ 金属製薄板 ３９ 袋体 ４０ ドレンパイプ ４１ 空隙部 ４１ａ 排水路 ４２ グラウト注入パイプ ４８ 凹部 ４９ ガイド突起 ５０ ガイド凹部 ５１ 凹状部 ５２ 凸状部 ５３ 係合突起 ５４ 金属薄板 ５５ ネジ ５６ 窪み ５７ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広沢 規行 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 鰰田 実 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 竹内 貴司 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 坂本 隆 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 松本 嘉司 東京都練馬区大泉学園町５丁目29番25号 Ｆターム(参考） 2D055 CA04 EB01 KB03 LA16 LA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設トンネルの覆工内面に沿って保護面
   材を設置する既設トンネル覆工内面の保護構造におい
   て、 前記保護面材は、トンネル軸に垂直な面とトンネル軸に
   概ね平行な面で切断したトンネル周方向および軸方向に
   分割製作された覆工内面形状とほぼ相似のセグメントで
   構成され、 前記セグメントは、隣接セグメントと周方向端部に設け
   たセグメント継手および軸方向端部のリング継手で接合
   され、 前記保護面材は、前記セグメントをトンネル軸方向に隣
   接するセグメントと周方向端部に設けたセグメント継手
   の位置をずらして千鳥配置になるように覆工内面に隙間
   を形成して組立て設置されており、 前記セグメントは４辺の薄肉の金属製枠と当該金属製枠
   内を覆うようにトンネル軸方向に掛け渡す金属製枠厚さ
   以下の金属製あるいは金属とコンクリートとの合成構造
   の面材とからなり、 前記金属製枠を構成するトンネル周方向の２本の主桁は
   セグメント厚さ方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板
   からなり、 当該帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向に相対する
   面は互いに噛み合うようにトンネル半径方向のズレを防
   ぐ凸状部あるいは凹状部が形成されたリング継手とな
   り、 また、最下段のセグメントは固定手段で既設トンネルの
   コンクリートに固定され、少なくともリング継手部近傍
   の各セグメント背面と覆工内面の隙間には周方向に渡っ
   てグラウト材が充填され、各セグメントが覆工内面に密
   着されている、 薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構造。
2. 【請求項２】 既設トンネルの覆工内面に沿って保護面
   材を設置する既設トンネル覆工内面の保護構造におい
   て、 前記保護面材は、トンネル軸に垂直な面とトンネル軸に
   概ね平行な面で切断したトンネル周方向および軸方向に
   分割製作された覆工内面形状とほぼ相似のセグメントで
   構成され、 前記セグメントは、隣接セグメントと周方向端部に設け
   たセグメント継手および軸方向端部のリング継手で接合
   され、 前記保護面材は、前記セグメントをトンネル軸方向に隣
   接するセグメントと周方向端部に設けたセグメント継手
   の位置をずらして千鳥配置になるように覆工内面に隙間
   を形成して組立て設置されており、 前記セグメントは４辺の薄肉の金属製枠と、当該金属製
   枠内を覆うようにトンネル軸方向に掛け渡す金属製枠厚
   さ以下の金属製あるいは金属とコンクリートとの合成構
   造の面材からなり、 前記金属製枠を構成するトンネル周方向の２本の主桁は
   セグメント厚さ方向に短辺のある略矩形断面形状の帯板
   からなり、 当該帯板の隣接セグメントとトンネル軸方向に相対する
   面は互いに噛み合うようにトンネル半径方向のズレを防
   ぐ凸状部あるいは凹状部が形成されたリング継手とな
   り、 前記金属製枠を構成するトンネル軸方向に沿った２本の
   継手桁はセグメント厚さ方向に短辺のある略矩形断面形
   状の帯板からなり、 隣接セグメントとトンネル周方向に相対する面が対向面
   に沿ってスライドして差込嵌合することにより、トンネ
   ル周方向の引き抜きに抵抗するように凸状部あるいは凹
   状部が形成されたセグメント継手となり、 また、最下段セグメントの下端部は固定手段で既設トン
   ネルのコンクリートに固定され、少なくともリング継手
   部近傍の各セグメント背面と覆工内面の隙間には周方向
   に渡ってグラウト材が充填され、各セグメントが覆工内
   面に密着されている、 薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構造。
3. 【請求項３】 前記保護材面は、トンネル内空側の金属
   製面板と、当該金属製面板の背面側に打設されたコンク
   リートにより構成され、 前記金属製面板の背面側には突起あるいは補剛板が固着
   されている、 ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の薄肉セ
   グメントを用いたトンネル覆工内面の保護構造。
4. 【請求項４】 前記リング継手の相対する主桁間におい
   て、 一方の主桁の背面の複数箇所に所要のトンネル周方向の
   幅の金属製薄板が固着され、 当該金属製薄板は、他方の主桁の接合面と相対する主桁
   端面まで、あるいは他方の主桁の背面側に係合用に設け
   た凹部まで、主桁背面に沿ってトンネル軸方向に突出
   し、 当該金属製薄板の先端には、前記主桁端面あるいは前記
   凹部と接触してリング継手のトンネル軸方向への離脱を
   防ぐようにフックが形成されている、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構
   造。
5. 【請求項５】 トンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部お
   よび凹状部が形成されたリング継手を有する、前記金属
   製枠を構成するトンネル周方向の２本の主桁において、
   先端に突没自在な係合突起を設けた金属製薄板が、凹状
   部が形成された主桁のトンネル背面側の複数箇所に固着
   されており、凹状部が形成された側の主桁の当該凹状部
   を形成する２つの両突出部のうち、セグメント背面側の
   突出部の複数箇所に貫通孔が設けられ、当該貫通孔には
   前記係合突起が設置されており、 隣接するセグメントの凸状部を有する側の主桁の当該凸
   状部には、前記係合突起が係合するための貫通孔または
   窪みが設けられている、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構
   造。
6. 【請求項６】 前記セグメント背面と覆工内面の隙間の
   うち、少なくとも前記主桁近傍には袋体を使用したグラ
   ウト材が充填・固化されている、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の薄肉セグメントを用いたトンネル覆工内面の保護構
   造。