JP2002013392A - シールドトンネル覆工方法及び覆工体用のセグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドトンネルを例えば水路トンネルなど
のような内水圧が作用する状態で使用する場合でもセグ
メントの厚みを厚くしたりすることなく、且つトンネル
掘削の工期も長くならないシールドトンネル覆工方法を
提供すること。 【解決手段】 複数のセグメント１０をリング状に配置
してシールドトンネルを覆工する際に複数のセグメント
１０を周方向及び前後方向にクイックジョイント１１、
１２及びコッター継手３０で連結し、その後各セグメン
ト１０に設けられたリング方向のシース３３内に鋼線３
５を通してリング全周に回し、この鋼線３５の両端部を
緊張箱抜部３４で緊張定着することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールドトンネル覆
工方法及び覆工体用のセグメントに関し、更に詳細には
コッター継手とプレストレス導入により複数のセグメン
トをリング状に配置してシールドトンネルを覆工する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シールドトンネル覆工体として
用いるコンクリート製のセグメントは、リング方向及び
軸方向ともセグメントに箱抜部を施した上で、この部分
において例えばボルト式継手金具などにより締結してい
た。

【０００３】他方、セグメントリングに、軸力、曲げモ
ーメント、剪断力などの大きな外力が作用する場所で
は、大きく深い箱抜部をセグメント継手部に形成する必
要がある。しかし、大きく深い箱抜部は、セグメントに
おいて欠損部ともなり、強度上極めて不利な要素とな
る。このようなことから、大きな外力が作用する場所で
のセグメントリングはプレストレス導入により各セグメ
ントを締結することもある。

【０００４】プレストレス導入によるセグメントの締結
は、各セグメントに互いに連通する１つ若しくは複数の
シースをリング方向に形成し、このシースに例えばＰＣ
鋼撚り線を通し、その両端部をセグメントに形成した箱
抜部で締結し、これにより複数のセグメントをリング方
向において締付け固定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シール
ドトンネルを例えば水路トンネルとして使用する場合に
は、セグメントリングに内水圧が作用してリング方向へ
の引張力が発生する。そのため、コッター継手などでセ
グメントを締結する場合には、この引張力に対抗するた
めセグメントの厚みを厚くしなければならない、という
問題があった。

【０００６】また、プレストレス導入により複数のセグ
メントをリング状に固定する場合には、このプレストレ
ス導入によるセグメントの固定が完了するまで、次の掘
進が行えず、そのため工期が長くなると言う問題があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、シールドトンネルを例え
ば水路トンネルなどのような内水圧が作用する状態で使
用する場合でもセグメントの厚みを厚くしたりすること
なく、且つトンネル掘削の工期も長くならないシールド
トンネル覆工方法及び覆工体用のセグメントを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はシールドトンネ
ル覆工方法であり、前述した技術的課題を解決するため
に以下のように構成されている。すなわち、本発明のシ
ールドトンネル覆工方法は、複数のセグメントをリング
状に配置してシールドトンネルを覆工する際に複数のセ
グメントの周方向側端部及び前後方向端部をそれぞれコ
ッター継手及びクイックジョイントで連結し、その後各
セグメントに設けられたリング方向のシース内に鋼線を
通してリング全周に回し、この鋼線の両端部を緊張箱抜
部で緊張定着することを特徴とする。

【０００９】また、本発明はシールドトンネル覆工体用
のセグメントであり、前述した技術的課題を解決するた
めに以下のように構成されている。すなわち、本発明
は、シールド掘削後にトンネル内周面にリング方向に配
列して覆工体とする弧状をしたセグメントであって、前
端部に雌型クイックジョイント又は雄型クイックジョイ
ントのいずれか一方を且つ他方を後端部に設け、セグメ
ントの内部にはリング方向に貫通する複数のシースが設
けられ、各シースについての緊張箱抜部がそれぞれ別な
セグメントの内面に形成され、前記雌型及び雄型クイッ
クジョイントと前記コッター継手で各セグメントをリン
グ状に組み立てた後に複数のシースに鋼線を通して前記
緊張箱抜部で両端部を締結することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のシールドトンネル
覆工方法及び覆工体用のセグメントを一実施形態につい
て更に詳細に説明する。図１には本発明の一実施形態に
係るシールドトンネル覆工方法で覆工体として用いるコ
ンクリート製のセグメント１０が示されている。このセ
グメント１０の前端部には雌型クイックジョイント１１
が、また後端部には雄型クイックジョイント１２がそれ
ぞれ前後方向に相対応した位置に設けられている。

【００１１】雌型クイックジョイント１１の外殻を構成
するケーシング１３は、図２に示されるようにセグメン
ト１０の内部に先端面のみを露出させるように埋設さ
れ、その先端側から後端側にかけて徐々に外径を縮小す
るように外周に若干のテーパーを付けた円筒状に形成さ
れている。そして、その先端側から後方に亘って内径が
徐々に拡大するテーパー孔１４が形成されている。

【００１２】ケーシング１３における一連に形成された
空洞部１５の少なくとも後端部内周には、雌ねじ１６が
形成され、更にテーパー孔１４の先端側には受口１７が
形成されている。また、ケーシング１３の先端側には、
このケーシング１３を回転しながらセグメント１３から
引き抜くための回転冶具の係合凹部１８が形成されてい
る。

【００１３】テーパー孔１４には、図２に示されるよう
にその内周面に倣って形成した円錐筒体を円周方向に複
数分割して形成された楔板１９群が、ケーシング１３の
軸方向に移動自在に円錐筒状をなすように配設されてい
る。従って、これらの楔板１９群によって形成される円
錐筒状内周面は、テーパー孔１４と同様に先端側から後
方にかけて内径が拡大するようにテーパー面とされてい
る。

【００１４】ケーシング１４内の空洞部１５における後
端部内周に形成された雌ねじ１６には、アンカー２０に
設けた雄ねじ部２１が螺合され、更に楔板１９の後端に
設けたバネ受け座２２と雄ねじ部２１の端面との間には
コイルバネ２３が縮設配置されている。

【００１５】他方、雄型クイックジョイント１２は、図
３に示されるように先端が先鋭状に形成された挿入先端
部１２ａと、その後方に位置する挿入係止部１２ｂと、
更にその後方に位置する位置決め用の嵌合部１２ｃと、
更にその後方に設けられている雄ねじ部１２ｄとから構
成されている。挿入係止部１２ｂの形状は、前述した雌
型クイックジョイント１１を構成する楔板１９によって
形成される円錐筒状内周面に倣ったテーパー面を全周に
有している。

【００１６】また、嵌合部１２ｃは、前述した雌型クイ
ックジョイント１１を構成する受口１７に緊密に嵌合し
得るような形状で形成されている。このような雄型クイ
ックジョイント１２は、セグメント１０の後端部に先端
面開口部を露出して埋設され、内側に箱抜部を設けた溝
形の固定金具２４の先端面に形成された透孔２５に雄ね
じ部１２ｄを遊挿してワッシャー２６を介してナット２
７により締結されている。

【００１７】その際、固定金具２４の先端面に対して位
置決め用の嵌合部１２ｃから前方、言い換えれば挿入先
端部１２ａ、挿入係止部１２ｂ及び嵌合部１２ｃが固定
金具２４の先端面から前方向に突出するように固定され
ている。固定金具２４の後端にはアンカー２８が取り付
けられ、このアンカー２８がセグメント１０に埋設され
ていることにより固定金具２４がセグメント１０に堅固
に固定されている。

【００１８】更に、セグメント１０のリング方向側端部
には、コッター継手３０が設けられ、このコッター継手
３０は図１及び図５に示されるように断面Ｃ型のコッタ
ー受け金具３１が埋設固定され、リング方向に隣接する
セグメント１０、１０の相対接するコンター受け金具３
１、３１にリング内面側から断面Ｈ型の楔状コッター３
２を圧入することにより、リング方向のセグメント１
０、１０相互を締結一体化するようになっている。

【００１９】更に、このセグメント１０の内部には、図
１に示されるように複数のリング方向シース（貫通路）
３３が形成されている。一リングを構成する複数のセグ
メント１０には、その内面に緊張箱抜部３４が形成され
ている。具体的には、緊張箱抜部３４は、あるセグメン
トに１つのリング方向シース３３について形成され、別
なセグメントには他のリング方向シース３３についての
緊張箱抜部３４が形成されている。

【００２０】次に、このようなセグメント１０を用いて
シールドトンネルを覆工する方法について説明する。複
数のセグメントを組み立て形成された先行リングに隣接
して次のリングを形成する。その際、先行リングの各セ
グメントにおける後端部に、エレクター（図示せず）に
より保持位置決めされた次のリングのセグメント１０を
配置する時、先行リングのセグメントの雌型クイックジ
ョイント１１に、次のリングのセグメント１０の雄型ク
イックジョイント１２を対向させて押し込むことにより
連結する。

【００２１】この時、雌型クイックジョイント１１と雄
型クイックジョイント１２との連結状態について説明す
ると、図４に示されるように雄型クイックジョイント１
２の挿入先端部１２ａを、雌型クイックジョイント１１
の受口１７から楔板１９群の内周部に挿入すると、挿入
先端部１２ａの径が円錐筒状の楔板１９群の内周面の先
端側の小径部より徐々に大きくなるため、挿入先端部１
２ａのテーパー面で各楔板１９を外周側に押し広げなが
らコイルバネ２３の弾発力に抗して前方に押し出す。

【００２２】やがて挿入先端部１２ａの基端の最大径部
分が円錐筒状の楔板１９群の内周部に挿入されると、そ
の挿入係止部１２ｂはその後方にかけて径が徐々に小さ
くなるため、各楔板１９はコイルバネ２３に押し戻され
て内周側に収縮しながらテーパー孔１４に沿って後退
し、その内周面で雄型クイックジョイント１２の挿入係
止部１２ｂを密に抱持して楔作用により雄型クイックジ
ョイント１２を抜け出し不能に錠止する。

【００２３】この状態において、雄型クイックジョイン
ト１２の嵌合部１２ｃが雌型クイックジョイント１１の
ケーシング１３における受口１７に密に嵌合し、これに
よりセグメント１０同志が隙間を生じることなく密接す
ると共に雄型クイックジョイント１２を雌型クイックジ
ョイント１１のケーシング１３内に揺動不能に位置決め
保持して前後のセグメント１０同志はガタ及び位置ずれ
することなく前後に確実に接合一体化される。

【００２４】次に、リング方向に隣接するセグメント１
０の側端部同志は、コッター継手３０により連結され
る。具体的には、図５に示されるように相対接するコッ
ター継手金具３１、３１に断面Ｈ型のコッター３２を圧
入ことにより締結一体化される。このようにして１リン
グを構成するすべてのセグメントが所定位置に配置され
て相互に且つ先行リングに連結される。

【００２５】このようにして形成されたリングには更に
プレストレスが導入される。すなわち、図６に示される
ようにセグメント１０の内面に形成された各緊張箱抜部
３４からそれぞれのシース３３にＰＣ鋼撚り線３５の一
端がプッシュ・スルー・マシーン３６により送り込まれ
る。次いで、このＰＣ鋼撚り線３５がリング全周を回っ
てその一端が再び緊張箱抜部３４に出てきたところで、
このＰＣ鋼撚り線３５をジャッキで緊張すると共に緊張
箱抜部３４内で両端を定着金具３７により定着する。Ｐ
Ｃ鋼撚り線３５の定着後に緊張箱抜部３４内には無収縮
コンクリート３８が充填され且つ各シース３３内にはグ
ラウトが注入される。

【００２６】ところで、所定数のセグメントをリング状
に配置すると共にクイックジョイントとコッター継手と
により連結されて構成されたリングにプレストレスを導
入する際、シース３３をセグメント１０の前後幅方向に
所定の間隔で偶数設け、各リング方向シース毎に１つ設
けられる緊張箱抜部３４を、任意の２つのシースについ
ての各緊張箱抜部３４をリングの中心に対して対称位置
にくるようにセグメントを配置し、各シースに通された
ＰＣ鋼撚り線３５を緊張定着する際にリングの中心に対
して対称位置にある２つの緊張箱抜部３４で同時に行う
ことが好ましい。

【００２７】このようにすると、ＰＣ鋼撚り線３５の緊
張に際してプレストレスが偏らずにリング方向全周均等
に導入することができ、これによって高水圧に対して止
水性を良好に確保することができると共に併用する継手
金具を小さなものとしてこの箱抜欠損部を小さくでき、
その結果大きな外力に適応できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
トンネル覆工方法及び覆工体用のセグメントによれば、
クイックジョイントとコッター継手を用いてセグメント
をリング状に組み立て連結した後にプレストレスを導入
するようにしたので、覆工直後の短期荷重に対してはク
イックジョイントとコッター継手による連結で対抗させ
ることができ、長期荷重、内水圧、地震時荷重などに対
しては覆工体に発生する断面力に応じたプレストレスに
より応力度を低減することができる。

【００２９】その結果、覆工体を構成するセグメントの
厚さを低減して覆工体を薄くすることができ、また掘進
とプレストレス導入が同時に施工できるので工程に影響
がでず、工期が延びることもなく、従ってシールドトン
ネル建設において覆工を安価に行うことができるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシールドトンネル覆
工方法で使用するセグメントを示す平面図である。

【図２】図１に示されるセグメントに設けられた雌型ク
イックジョイントを示す断面図である。

【図３】図１に示されるセグメントに設けられた雄型ク
イックジョイントを示す断面図である。

【図４】図１に示されるセグメント同志を連結する際に
おける雌型クイックジョイントと雄型クイックジョイン
トとの連結状態を示す断面図である。

【図５】図１に示されるセグメントに設けられたコッタ
ー継手によりセグメントのリング方向側端部を連結した
状態を示す断面図である。

【図６】図１に示されるセグメントをリング状に配置し
てクイックジョイントとコッター継手で連結した後のプ
レストレス導入時にＰＣ鋼撚り線を緊張箱抜部で緊張定
着した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ セグメント １１ 雌型クイックジョイント １２ 雄型クイックジョイント １２ａ 挿入先端部 １２ｂ 挿入係止部 １２ｃ 嵌合部 １２ｄ 雄ねじ部 １３ ケーシング １４ テーパー孔 １５ 空洞部 １６ 雌ねじ部 １７ 受口 １８ 係合凹部 １９ 楔板 ２０ アンカー ２１ 雄ねじ部 ２２ バネ受け座 ２３ コイルバネ ２４ 固定金具 ２５ 透孔 ２６ ワッシャー ２７ ナット ２８ アンカー ３０ コッター継手 ３１ コッター受け金具 ３２ 楔状コッター ３３ シース ３４ 緊張箱抜部 ３５ ＰＣ鋼撚り線 ３６ プッシュ・スルー・マシーン ３７ 定着金具 ３８ 無収縮コンクリート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセグメントをリング状に配置して
   シールドトンネルを覆工する際に前記複数のセグメント
   の周方向側端部及び前後方向端部をそれぞれコッター継
   手及びクイックジョイントで連結し、その後前記各セグ
   メントに設けられたリング方向のシース内に鋼線を通し
   てリング全周に回し、この鋼線の両端部を緊張箱抜部で
   緊張定着することを特徴とするシールドトンネル覆工方
   法。
2. 【請求項２】 シールド掘削後にトンネル内周面にリン
   グ方向に配列して覆工体とする弧状をしたセグメントで
   あって、前端部に雌型クイックジョイント又は雄型クイ
   ックジョイントのいずれか一方を且つ他方を後端部に設
   け、前記セグメントの内部にはリング方向に貫通する複
   数のシースが設けられ、前記各シースについての緊張箱
   抜部がそれぞれ別なセグメントの内面に形成され、前記
   雌型及び雄型クイックジョイントと前記コッター継手で
   前記各セグメントをリング状に組み立てた後に複数の前
   記シースに鋼線を通して前記緊張箱抜部で両端部を締結
   することを特徴とするシールドトンネル覆工体用のセグ
   メント。