JP2002081297A - 鋼殻セグメント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボルトレス結合方式の鋼殻セグメント構造に
おいて、トンネル円周方向の継手構造の簡易化とトンネ
ル内外方向のずれ力に対する結合強度を向上する。 【解決手段】相対する鋼殻セグメント１のトンネル軸方
向（セグメントリング間）の連結を、鋼殻側枠５のウェ
ブ１３に設けた雄側係合部材３５と雌側係合部材３６と
の止水パッキング（シール材）２６を介した係合により
行う鋼殻セグメントであって、鋼殻セグメント１におけ
るトンネル円周方向（セグメント）継手部材を、相対す
る部材間で接触可能な継手部板状鋼材２０で構成する。
継手部板状鋼材２０に形成したパッキング貼付け溝２４
に止水パッキング２６を装着し、止水パッキング２６を
介して両継手部板状鋼材２０が水密的に配設される。継
手部板状鋼材２０に設けた組立て時位置決めガイド兼用
の係合凹部４６と係合凸部４７が係合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル覆工に用
いられる鋼製周縁枠を有する鋼殻セグメント構造に係
り、特にトンネル軸方向と円周方向のセグメント間をボ
ルトレス方式で結合する鋼殻セグメント構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるボルトレス結合方式の鋼殻セグ
メントの従来構造にあっては、トンネル覆工を構築した
ときトンネル軸方向とトンネル円周方向に接合される各
鋼殻セグメント間を確実にかつ水密的に連結するよう、
当該鋼殻セグメントの４周辺の構造に種々の改良がなさ
れている。

【０００３】例えば従来の鋼殻セグメントでは、内側フ
ランジと外側フランジがウエブで連結されたＨ形断面の
鋼殻を平面矩形に組んで各接合部を溶接し、セグメント
４周辺面における前記内側と外側のフランジには、相対
する側と互いに凹凸部で係合するようそれぞれテーパ面
を介して内側と外側の一方が突出接合部、他方が凹み接
合部となるように構成され、かつセグメントのトンネル
円周方向両端におけるウエブ外面に、トンネル円周方向
に相対するセグメント間を連結する雄側係合部材と雌側
係合部材が溶接されている。

【０００４】他方、従来のコンクリート製セグメントに
おけるセグメント間の継手部において、片側は凸ほぞ、
他側は平面の突き合わせとしたほぞ付きセグメント継手
が知られている。（建設大臣認定機関 財団法人 先端
建設技術センター 「ほぞ付きセグメント工法」 平成
９年３月、Ｐ１４７〜Ｐ１４９）しかし、この従来例
は、セグメント間継ぎ手部をほぞ付き凹凸係合させるも
のではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、ボルトレ
ス結合方式の鋼殻セグメントの構造をより簡潔なものと
することにより製作工程と施工の簡易化を図り、工事費
の総合的なコスト低減を実現することについて研究を行
っている。

【０００６】前記の観点から検討するとき、従来構造の
鋼殻セグメントはトンネル軸方向の確実な連結だけでな
く、トンネル円周方向の確実な連結を図るために、セグ
メントのトンネル円周方向両端部に前述のような複雑な
加工構造を施しているが、このセグメントにおけるトン
ネル円周方向の両端部の構造はさらに簡潔化し得るとの
知見を得た。

【０００７】つまり、本発明者の研究結果によると、次
の３点が解明された。

【０００８】トンネル覆工において千鳥組に配列され
る各鋼殻セグメント間の結合強度、特に、覆工体の添接
強度は専ら鋼殻セグメントのトンネル軸方向（セグメン
トリング間）の結合構造が担っており、トンネル円周方
向（セグメント間）の結合構造は殆ど負担していないこ
と。

【０００９】それ故に、セグメントのトンネル円周方
向両端の接合構造は、セグメントリング間のような強固
な凹凸係合構造は必要でなく、単なる平面接触可能な板
状構造でも何ら不具合がないこと。

【００１０】さらに、覆工体はマシーン内のエレクタ
ーで組立後、推進ジヤッキにて地中に押し出されると地
下水の水圧による圧縮力を受けるため、トンネル円周方
向（セグメント間）のセグメント側枠は互いに圧着力を
受け、より一層接合しようとする。このため、止水パッ
キングが押し潰されるほどにセグメント間の接合面を緊
締することは必要でなく、トンネル円周方向の継手部材
間が密圧接していなくても、この継手部材に設ける止水
パッキングが相手側と適正圧で接触し、弾性変形されて
いればその反発力により止水性は十分確保されることを
確認した。

【００１１】本発明は前記，，の点にもとづいて
従来の課題を解決した鋼殻セグメント構造を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る鋼殻セグメント構造は次のように構成
する。

【００１３】請求項１に係る発明は、ウエブを介して結
合された鋼製外側フランジと鋼製内側フランジからなる
鋼殻側枠をトンネル軸方向に所定の間隔をあけて平行に
配設し、前記両鋼殻側枠のそれぞれの端部間をトンネル
円周方向継手部材で連結し、かつ内側に中詰めコンクリ
ートが充填された鋼殻セグメント本体枠を構成し、前記
鋼殻側枠における外側と内側のフランジには、トンネル
軸方向に相対するフランジ間で凹凸係合するよう、当該
相対する間で内径側と外径側に位置をずらして突出部接
合端面と凹み部接合端面を設け、両接合端面の交わる部
位に形成された貼付け溝に止水パッキングを貼付け、ま
た、前記ウエブに設けた雄側係合部材と雌側係合部材の
係合により各鋼殻セグメント本体枠がトンネル軸方向に
連結される鋼殻セグメントであって、この鋼殻セグメン
トのトンネル円周方向継手部材を、組立時相対する部材
間でトンネル軸方向にスライド可能で、トンネル内外方
向に非スライド的に設けた継手部板状鋼材で構成し、当
該継手部板状鋼材に形成した貼付け溝に真円形状又は非
真円形状等の任意の断面形状の止水パッキングを貼付
け、この止水パッキングの接触を介して両継手部板状鋼
材が接触又は非接触態様で平行配置されるように構成し
たことを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載の発明に
おいて、相対する継手部板状鋼材間でトンネル軸方向に
スライド可能、トンネル内外方向に非スライド的に設け
る手段として、前記継手部板状鋼材の一方と他方の対向
面に、互いに嵌り合うように組立て時位置決めガイド兼
用の係合凹部および係合凸部を形成したことを特徴とす
る。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２記載の発明に
おいて、トンネル円周方向に相対する前記継手部板状鋼
材の一方と他方の対向面に設けた、前記組立て時位置決
めガイド兼用の係合凹部および係合凸部と別に、トンネ
ル内外方向端部に、互いに嵌まり合うガイド斜面に連続
した凹部と凸部を形成したことを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の発明において、前記継手部板状鋼材のそ
れぞれに形成される前記止水パッキングの貼付け溝は、
トンネル内外方向に互いに位置をずらして設け、各貼付
け溝は請求項１におけるトンネル軸方向切羽側と坑口側
の両貼付け溝相互間の内外方向の位置ずれに対応して、
それと同レベルに設けてある構成を特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の発明において、前記鋼殻側枠のウエブの
端部側面には、トンネル円周方向に相対する鋼殻セグメ
ントをトンネル軸方向に相対移動することで、互いに掛
合う係合突起と係合孔開設部材とを設けた構成を特徴と
する。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の発明において、前記止水パッキングは、
前記貼付け溝に装着される任意断面形状のパッキング本
体部および、パッキング本体部と一体でセグメント同士
の接合面に位置する任意断面形状のひれ部を有している
構成を特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の発明において、前記止水パッキングは、
背面が円弧断面形状のパッキング本体部と一体に延出部
を有していて、このパッキング本体部と延出部の前面に
凹凸波状の接合面を有している構成を特徴とする。

【００２０】請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれ
か１項に記載の発明において、前記止水パッキングは、
パッキング本体部と一体にひれ部または延出部を有して
いて、セグメントの４辺を構成する前記止水パッキング
貼付け溝の全長に貼付けられ、かつ止水パッキングの不
連続部にはカバーシールを装着して保護している構成を
特徴とする。

【００２１】本発明によると、トンネル覆工として構築
された各鋼殻セグメント間の結合強度は、トンネル軸方
向（セグメントリング間）における雄雌係合部材による
結合及び、鋼殻側枠の内外側フランジにおける突出部接
合端面と凹み部接合端面との係合により確保され、トン
ネル円周方向（セグメント間）の接合は構造が簡潔な継
手部板状鋼材によってなされ、かつ両継手部板状鋼材間
には殆ど空間が形成されず、しかも、両継手部板状鋼材
に設けた真円形状又は非真円形状等の任意の断面形状の
止水パッキングを介して両部材間は確実に水密接合でき
る。

【００２２】さらに、組立て時位置決めガイド兼用の係
合凹部と係合凸部を互いに嵌まり合わせることにより、
セグメントに作用するトンネル内外方向のずれ力に対し
ても強力に抵抗でき、またさらに、セグメントにおける
トンネル円周方向の継手部の構造が従来に比べ著しく簡
潔で、組立、施工作業も容易である。

【００２３】また、本発明では、止水パッキングの断面
形状を真円、非真円など任意の断面形状とし、また、パ
ッキング本体部にひれ部や延出部を設け、これらの前面
のフラット又は波形の接触面などの止水性向上に適した
断面形状のパッキングを用いることで、セグメント同士
の接合部の止水性が向上し、こうして止水性に優れなお
かつ構成が簡潔な鋼殻セグメントを実現できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る鋼殻セグメントの凸
面を上にした概要斜視図、図２は図１の正面図、図３は
同じく図１の背面図、図４は同じく平面図、図５は図１
の横断平面図である。さらに、図６〜図１０は鋼殻セグ
メントのトンネル円周方向の連結構造を示す図、図１１
は止水パッキング（シール材）の不連続部の処理構造を
示す図、図１２（ａ）〜（ｄ）、図１３（ａ）〜（ｃ）
は止水パッキング断面形状の変形例を示す断面図、図１
４〜図１６はトンネル軸方向の連結構造を示す図であ
り、図１７は本発明の鋼殻セグメントを用いて構築した
トンネル覆工例の斜視図である。

【００２６】各図から分かるように、鋼殻セグメント１
の鋼殻セグメント本体枠１７は、トンネル軸方向に所定
の間隔をおいて平行に配設されたＨ形鋼からなる円弧状
の鋼殻側枠５と、この鋼殻側枠５の円弧状端部に継手部
板状鋼材２０を固着して構成される。この継手部板状鋼
材２０は圧延で成型する。

【００２７】円弧状の鋼殻側枠５は、ウエブ１３と、ウ
エブ１３の両端に一体に設けられた内側フランジ２と外
側フランジ７（図１４，図１５）とから構成され、さら
に、平行に配設される左右の円弧状の鋼殻側枠５の外側
フランジ７の凹部１９に、鋼板からなるスキンプレート
１１が溶接により固着され、前記外側フランジ７、内側
フランジ２およびウエブ１３からなる鋼殻セグメント本
体枠１７と、その中に充填された鉄筋コンクリート（鉄
筋は図示省略）１４とにより鋼殻セグメント１が構成さ
れている。なお、前記鋼殻セグメント１には、裏込め用
モルタル等の裏込め材注入用の注入パイプ６が設けられ
ている。

【００２８】前記鋼殻セグメント１のトンネル軸方向一
端側（図１４，図１５の右側）において、トンネル軸方
向にみて前方に突出する鋼製外側フランジ７には、突出
部接合端面８と凹み部接合端面９と、この突出部接合端
面８と凹み部接合端面９の間を接続する傾斜面３が設け
られる。さらに、傾斜面３の基端部には、その傾斜面３
の延長線上において、前記傾斜面３の断面欠損をするこ
となく略半円断面のパッキング貼付け溝４が設けられ
る。

【００２９】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向他端側
（図１４，図１５の左側）は、前記対向する相手側（図
の右側部分）の外側フランジ７の各部と対称配置になる
ように突出部接合端面８と凹み部接合端面９と、その突
出部接合端面８と凹み部接合端面９の間を接続する傾斜
面３が設けられ、さらに、傾斜面３の基端部には、前述
の場合と同様に略半円断面のパッキング貼付け溝４が設
けられる。

【００３０】さらに、図１４，図１５において、互いに
接合すべき鋼殻セグメント１の内側フランジ２も外側フ
ランジ７の構成と同様、左右側対称配置になるようにし
てそれぞれ突出部接合端面８と凹み部接合端面９と、前
記突出部接合端面８と凹み部接合端面９を接続する傾斜
面３と、傾斜面３の基端部に形成される断面が略半円形
状のパッキング貼付け溝４が前述の場合と同様に設けら
れる。

【００３１】次に図５は、円弧状に湾曲する単体の鋼殻
セグメント１の中間部を一部省略して示す横断面で、鋼
殻セグメント１の円弧状の平面からみて四角形の一方の
対角線上の隅部において、鋼殻セグメント１のウエブ１
３の端部に、その孔軸が鋼殻セグメント１の軸方向にな
るように形成された係合孔２２を有する連結板２３が溶
接２９で固着されており、前記係合孔２２は鋼殻セグメ
ント１の継手部板状鋼材２０より前側に突出位置してい
る。

【００３２】また、同図において、鋼殻セグメント１の
平面からみて四角形の他方の対角線の両端部において、
鋼殻側枠５のウエブ１３の端部側面に、その軸線が鋼殻
セグメント１の軸方向になるように係合突起３０が溶接
２９で固着されている。係合突起３０は、図１に示すよ
うに、その断面形状がトンネル円周方向に長い横小判型
にすることによって、基端溶接部の溶接長が得られ、継
手に働く引張力に対応させるうえで適している。

【００３３】図５〜図１０に示すように、前記鋼殻側枠
５のトンネル円周方向両端に固着される前記継手部板状
鋼材２０にもトンネル軸方向に伸長するパッキング貼付
け溝２４が設けられている。図９，図１０に示す例で
は、パッキング貼付け溝２４は、相対する継手部板状鋼
材２０間においてトンネル内外方向に段差を有して設け
てある。この図９，図１０の場合、トンネル円周側のパ
ッキング貼付け溝２４は、鋼殻側枠５の突出部接合端面
８と凹み部接合端面９に段差を有して形成されるトンネ
ル軸側の貼付け溝４とトンネル内外方向に同じレベルに
配置されるので、セグメントコーナ部で段差を有しない
で貼付け溝４、２４が連続し、各貼付け溝４と２４に貼
着される止水パッキング２６は前記コーナ部で段差を有
しないで貼付け溝４に連続して貼着される。

【００３４】前記止水パッキング（シール材）２６の断
面形状は、真円、非真円など任意の断面形状でよいが、
図９，図１０に示す例では、断面略円形パッキング本体
部と一体に、接着力を高めるためにひれ部２６ａを有し
ていて、セグメントの４辺を構成する前記止水パッキン
グ貼付け溝４，２４の全長に貼付けられ、かつ止水パッ
キング２６はセグメントリング間のＴ字部を外した箇所
でつなぎ、この不連続部６０にはカバーシール４８を装
着して保護している。

【００３５】また、図９，図１０において相対する両継
手部板状鋼材２０は、互いに断面点対称となるよう対向
面に凹凸状段部を複数付形し、相互に係合するように構
成する。つまり、両継手部板状鋼材２０の対向フラット
近接面２１からみてトンネル内外方向両端部において、
一方が凸部１５となり、他方が凸部１５の嵌まる凹部１
６となるよう数mm程度の凹凸を付して構成し、この凸部
１５と凹部１６を形成する段差部にトンネル内外方向に
段差を有してパッキング貼付け溝２４が設けられてい
る。したがって、図９，図１０の構成によると、セグメ
ントを組立てるに際し、相対する継手部板状鋼材２０は
平行間隔を保って近接することで、凸部１５と凹部１６
から対向フラット近接面２１にかけてパッキング貼付け
溝２４を介して連続する対向ガイド斜面２５，２８をガ
イドとして互いに嵌まりあって、両継手部板状鋼材２０
の位置決めが確実にでき、セグメントのトンネル円周方
向の組立てが一層迅速にできる。

【００３６】さらに、図９，図１０に示す本発明の継手
部板状鋼材２０には、前記のトンネル内外方向両端部の
凸部１５と凹部１６の構成に加えて、対向フラット近接
面２１に、互いに嵌まり合うことのできる組立て時位置
決めガイド兼用の係合凹部４７と、これが嵌まる係合凸
部４６をトンネル軸方向に伸長して設けてある。それに
より鋼殻セグメント１の組立て時、位置決めガイド兼用
の係合凹部４７と、その係合凸部４６の嵌まり合いによ
り、両セグメントが結合される。

【００３７】前記鋼殻セグメント１を円周方向に連結す
るには、図６，図７，図８の順序で行なう。まず、図６
に示すように一対の鋼殻セグメント１を、各係合突起３
０の先端が継手部板状鋼材２０にぶつからないようにし
て、この鋼殻セグメント１を互いにトンネル軸一方向に
ずらした状態で、各継手部板状鋼材２０同士がトンネル
円周方向に接近するように配置する。このとき、前記凸
部１５と凹部１６の嵌まり合いに加えて、若干先細状に
テーパが付形されている位置決めガイド兼用の係合凹部
４７と、これに嵌まる係合凸部４６がガイドとなり各鋼
殻セグメント１をトンネル内外方向に容易かつ確実に位
置決めすることができる。

【００３８】次に、図７に示すように、継手部板状鋼材
２０同士が面接触するまで一対の鋼殻セグメント１をト
ンネル円周方向に接近させる。このとき、係合突起３０
と係合孔２２のトンネル軸方向に軸線が揃う。

【００３９】最後に、位置決めガイド兼用の係合凹部４
７と、係合凸部４６とが嵌合した状態で、各鋼殻セグメ
ン各継手部板状鋼材２０同士を軽くスライドさせながら
一対の鋼殻セグメント１をトンネル軸他方向に相対移動
させる。それにより鋼殻セグメント１のトンネル軸方向
の両サイドにおいて、それぞれ係合突起３０と係合孔２
２が嵌り合うことによって、鋼殻セグメント１がトンネ
ル円周方向に連結され、図９，図１０に示すように継手
部板状鋼材２０の面接触に近い状態が保たれる。またこ
のとき、複数本の止水パッキング２６はそれぞれ相手側
と接触しており、かつ対向する継手部板状鋼材２０の間
には殆ど空隙が存在しないので、この継手部板状鋼材２
０の間にはモルタル等を充填しなくともよく、かつ止水
性も確実に保持される。なお、図１で略図的に示すよう
に継手部板状鋼材２０の両端部の内径側と外径側は、内
側フランジ２と外側フランジ７の端面形状と同レベルで
合致するように形成する。

【００４０】なお、図１０に示す例では、相対する継手
部板状鋼材２０同士は圧接しておらず、両者の間に少し
の間隙Ｓがあるが、前記複数の各止水パッキング２６が
その直径の数分の１（具体的には２ｍｍ程度）圧縮変形
して相手側と接触していれば止水性は十分確保され、漏
水しないことを確認している。

【００４１】本発明で用いられる止水パッキング２６の
断面構造は、図１０に示したもののほかにも種々の断面
構造の止水パッキングを用いることができるので、その
数例を図１２、図１３に示す。

【００４２】図１２（Ａ）に示される止水パッキング２
６は、鋼殻側枠５の突出部接合端面８と凹み部接合端面
９に段差を有して形成される貼付け溝２４に装着され
た、略半円状のパッキング本体部５０と、この本体部５
０の円弧部と反対のフラット接合面５０ａと、このフラ
ット接合面５０ａが一つの辺をなすようにしてパッキン
グ本体部５０と一体に設けられた短冊形のひれ部５０ｂ
が形成された断面形状に設けられている。

【００４３】図１２（Ｂ）に示される止水パッキング２
６は、その貼付け溝２４に装着された、軸心部に円孔５
１ｃが形成された略円状のパッキング本体部５１と、こ
の本体部５１の円周の一部から一体に突出した略短冊形
のひれ部５１ｂを有し、前面にフラット接合面５１ａが
形成された断面形状に設けられている。

【００４４】図１２（Ｃ）に示される止水パッキング２
６は、外形は図（Ｂ）と同じパッキング、つまり円孔は
有せず、内実断面の略円状のパッキング本体部５２と、
この本体部５２の円周の一部から一体に突出した略短冊
形のひれ部５２ｂを有し、前面にフラット接合面５２ａ
が形成された断面形状に設けられている。

【００４５】図１２（Ｄ）に示される止水パッキング２
６は、図（Ｃ）と円孔を内部に有しない、内実断面の略
円状のパッキング本体部５３と、この本体部５３の円周
の一部から一体に突出した略短冊形のひれ部５３ｂと、
この略短冊形のひれ部５３ｂの側面から垂直かつ一体的
に設けられた圧接突部５３ｃとからなる略鈎形外径の断
面形状に設けられている。

【００４６】図１３（Ａ）に示される止水パッキング２
６は、円弧状の貼付け溝２４に装着された円弧形状のパ
ッキング本体部５４と、この本体部５４と一体の延出部
５４ａと、これら本体部５４と延出部５４ｂの前面に２
つの凹波と２つの凸波とで形成された波形接合面５４ａ
と、延出先端の矩形先端部５４ｃとからなる断面形状に
設けられている。

【００４７】図１３（Ｂ）に示される止水パッキング２
６は、同図（Ａ）に示されるパッキング２６と近似した
構成であり、貼付け溝２４に装着された、円弧形状のパ
ッキング本体部５５と、この本体部５５と一体の延出部
５５ｂと、これら本体部５５と延出部５５ｂの前面に２
つの凹波と２つの凸波とで形成された波形接合面５５ａ
と、延出先端の拡径先端部５５ｃとからなる断面形状に
設けられている。

【００４８】図１３（Ｃ）に示される止水パッキング２
６は、図（Ａ）、（Ｂ）に示されるパッキング２６と近
似した構成であり、貼付け溝２４に装着された、円弧形
状のパッキング本体部５６と、この本体部５６と一体の
延出部５６ｂと、これら本体部５６および延出部５６ａ
の前面に２つの凹波と２つの凸波とで形成された波形接
合面５６ａと、延出先端の縮径先端部５６ｃとからなる
断面形状に設けられている。

【００４９】前記各パッキング２６の材料は、各種弾性
ゴムや水膨潤性止水材または、前記両部材の組み合わ
せ、さらには、前記両部材と芯材との組み合わせなどで
構成することが出来る。

【００５０】図１２、図１３に示す何れの止水パッキン
グ２６においても、トンネル円周方向およびトンネル軸
方向に対向する鋼殻セグメント１同士を接合するとき、
パッキング２６が圧縮されて止水性を発揮する。図１２
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の止水パッキング２６
にあっては、短冊形のひれ部５０ｂ、５１ｂ、５２ｂ、
５３ｂの接合面が接合面と圧接し圧縮されて、止水性を
有効に発揮する。さらに、図１２（Ｄ）の短冊形ひれ部
５３ｂに設けられた圧接突部５３ｃが対抗面と圧接して
押しつぶされることで、部分的止水部が形成され、この
点での止水性が向上する。

【００５１】図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の止水パッ
キング２６にあっては、円弧形状のパッキング本体部５
４、５５、５６および、これと一体の延出部５４ｂ、５
５ｂ、５６ｂと、これら本体部５４…・および延出部５
６ｂ…・の前面に形成された複数の凹波と凸波からなる
波形接合面５４ａ、５５ａ、５６ａが対向面と複数点で
圧接して押しつぶされることで、止水性を有効に発揮
し、セグメント接合部の止水性が確実となる。

【００５２】次に、鋼殻セグメント１のトンネル軸方向
の連結は、本発明の実施形態では、後述の雄側係合部材
３５と雌側係合部材３６の係合で行なうのみでもよい。
またセグメント１のトンネル円周方向の結合は、図示例
では、係合突起３０と係合孔２２で行っているが、この
トンネル円周方向を繋ぐ係合突起３０と係合孔２２の掛
け合い構造は省略することも可能である。

【００５３】なお、鋼殻セグメント１の組立において、
各鋼殻セグメント１のトンネル円周方向所定位置への移
動配置はエレクター（図示せず）で行なう。また鋼殻セ
グメント１のトンネル軸方向の移動は押圧ジャッキ（図
示せず）で行なうもので、本発明では、すべて機械的手
段により、かつ簡易な動作で鋼殻セグメント１のトンネ
ル円周方向の連結を行なうことができる。

【００５４】また、各図に示すように前記鋼殻セグメン
ト１をトンネル軸方向に容易かつ確実強固に結合するた
め、一方のセグメント１のトンネル軸方向の一側面（ウ
エブ）１３に、雄側係合部材３５が設けられており、他
方のセグメント１のトンネル軸方向のウエブ（一側面）
１３に、雌側係合部材３６におけるスライドストッパー
保持フレーム４０の一側面が溶接により固着されてい
る。

【００５５】前記雄側係合部材３５と雌側係合部材３６
の詳細は図１４〜図１６に示されている。まず図１６
（Ａ），（Ｂ）において、矢印Ｄがトンネル軸方向、矢
印Ｅがトンネル半径方向、矢印Ｆがトンネル円周方向で
ある。各図において、雄側係合部材３５として先端にト
ンネル円周方向に突出した係止突起３４を有する。係止
部材３３が一方のセグメント１のトンネル軸方向のウエ
ブ（一側面）１３に溶接で固定されている。他方のセグ
メント１のトンネル軸方向のウエブ（一側面）１３に
は、雌側係合部材３６としてスライドストッパー保持フ
レーム４０によって一対のスライドストッパー３２がト
ンネル半径方向に可動的に設けられている。一対のスラ
イドストッパー保持フレーム４０は、所定の幅と、長さ
と、厚みを有する金属の板状体で構成され、板状体には
トンネル半径方向に長い２つのガイド孔３８が開設され
ている。スライドストッパー保持フレーム４０の一側面
は、他方のセグメント１のトンネル軸方向のウエブ（一
側面）１３に溶接で固定されている。

【００５６】一対のスライドストッパー３２は角軸状
で、かつ、両ストッパーの対向面には、係止部材３３の
進入側が拡開したテーパ面３２Ａが付形してある。ま
た、スライドストッパー３２は、ガイド孔３８内におい
て、ガタつかないでトンネル半径方向に可動自由に設け
られている。左右のスライドストッパー保持フレーム４
０の上下端部に架設され、かつ固定ボルト３１によって
固定した連結フレーム４５とスライドストッパー３２と
の間には、この一対のスライドストッパー３２の間が近
づく方向に付勢するばね３７が配設されている。

【００５７】実施形態に係るストッパー機構は次の場合
特に有効である。図１６を参照して説明すると、トンネ
ル軸方向に相対するセグメント１間の偏心が０のとき
は、両セグメント１を近接させることにより、係止部材
３３はテーパ面３２Ａをガイドとして一対のスライドス
トッパー３２の間を押し拡げながら進入し、係止突起３
４がスライドストッパー３２に係合して抜け出さない。

【００５８】他方、実際の施工においては、相対するセ
グメント１間は偏心していることが多く、その偏心を０
に修正する作業は著るしく困難を伴なうために、この場
合は、最大２ｍｍ程度を許容範囲として偏心したままで
連結する場合が多い。この場合、本発明の連結構造にあ
っては、セグメント１の偏心に伴って係止部材３３のス
ライドストッパー３２に対する正常な進入位置からトン
ネル半径方向に２ｍｍずれた位置を進入し、スライドス
トッパー３２と係止する。この場合は、一対のスライド
ストッパー３２が、一対のばね３７付勢を僅かに変えて
係止部材３３の偏心に容易に追従でき、ガイド孔３８内
を２ｍｍだけトンネル半径方向に変位した位置で係止部
材３３の係止突起３４と機械的に係合する。そのときの
両部材（つまり、スライドストッパー３２と係止部材３
３）の係合姿勢は、相対するセグメント１の偏心が０の
ときの正常な係合姿勢と全く同じである。

【００５９】また、相対するセグメント１間は、複数の
セグメントを円周方向に連結してセグメントリングを構
築する際、隣接するセグメントリングのセグメント１の
間で位置ずれしていることが多く、この位置ずれを０に
することは殆ど不可能に近い。この場合は、最大５ｍｍ
程度のトンネル円周方向の位置ずれを許容範囲として、
トンネル円周方向の位置ずれのままで連結する場合が多
い。この場合、本発明の連結構造にあっては、係止部材
３３の両側面と、一対のスライドストッパー保持フレー
ム４０との間に所定の間隙３９を形成しておくことによ
り、セグメント１，２のトンネル円周方向のずれに対応
して、係止部材３３が左右のスライドストッパー保持フ
レーム４０の中間位置より左右いずれかの側に片寄った
位置で、一対のスライドストッパー３２の間に進入し、
かつスライドストッパー３２に機械的に係止する。この
とき、両部材（つまり、スライドストッパー３２と係止
部材３３）の係合姿勢は、セグメント１のトンネル円周
方向の変位が０のときの正常な係合姿勢と全く同じであ
る。

【００６０】前記雄側係合部材３５と雌側係合部材３６
は図１５，図１６に示されるように取付けられている。

【００６１】すなわち雌側係合部材３６は、スライドス
トッパー保持フレーム４０の上下端に連結フレーム４５
を配置して枠状に組み、連結フレーム４５のボルト挿入
孔４１に固定ボルト３１を挿入し、かつ保持フレーム４
０の上下端面に形成した雌ねじに螺合することで、両フ
レーム４０，４５を強固に結合して構成できる。また、
スライドストッパー３２の両端のピン孔４３に割りピン
４４が挿入されていて、この割りピン４４がスライドス
トッパー保持フレーム４０の外側面に係合することによ
り、スライドストッパー３２がガイド孔３８から脱出し
ないように設けられている。この雌側係合部材３６は、
セグメント１のウエブ（一側面）１３に固着する前の段
階では、単体（ユニット）として構成されており、この
単体の状態でセグメント１のウエブ１３に溶接する。な
お、雄雌係合部材３５，３６が係合した後、両セグメン
トのウエブ１３間の空隙にはモルタルを充填する。

【００６２】また、雌側係合部材３６と雄側係合部材３
５は、図ではセグメント１のトンネル軸方向一側面に２
個設けられているが、これに限らず、１個でもあるいは
３個以上の複数個の雌側係合部材３６と雄側係合部材３
５を設けてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボルトレ
ス結合方式の鋼殻セグメントによると、トンネル覆工と
して構築した際、各鋼殻セグメント間の結合強度は、ト
ンネル軸方向（セグメントリング間）における雄雌側係
合部材による結合と、鋼殻側枠の内外側フランジにおけ
る突出部接合端面と凹み部接合端面との係合により確保
される。また、トンネル円周方向（セグメント間）の継
手は従来に比べ構造が簡易で、製作も容易な継手部板状
鋼材による継手部構造とし、かつ両継手部板状鋼材間は
真円形状又は非真円形状等の任意の断面形状の止水パッ
キングの接触を介して単に平行に近接して配置されてい
ても、または軽く面接触していても、或いは圧接してい
てもいずれでもよく、したがって、両継手部板状鋼材間
に殆ど空隙が形成されないので、その継手部板状鋼材間
に充填材を充填する作業が不要である。

【００６４】また、継手部板状鋼材間の一方に組立て時
位置決めガイド兼用の係合凹部と他方係合凸部を設ける
ときは、これら係合凹部と係合凸部との係合により、各
セグメント間に作用するトンネル内外方向の剪断ずれ力
に対して強度が著しく向上し、しかも、セグメント組み
立て時の位置決めガイドともなり鋼殻セグメントの組立
て効率が向上する。さらに、本発明は鋼殻セグメントの
トンネル円周方向の継手部構造を従来に比べて著るしく
簡単化でき、鋼殻セグメントの製作コストや施工コスト
の低減に大きく寄与できる。

【００６５】さらに本発明では、パッキング本体部にフ
ラット接合面や圧接凸部を有するひれ部を設け、あるい
は凹凸波接合面を有する延出部を設けるなどの止水性向
上に適した断面形状のパッキングを用いることで、セグ
メント同士の接合部の止水性が向上し、止水性に優れな
おかつ構成が簡潔な鋼殻セグメントを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼殻セグメントの円弧状凸部を上
にして見たステンプレート省略の概要斜視図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の背面図である。

【図４】図１の一部省略して示す平面図である。

【図５】図１の一部省略して示す横断平面図である。

【図６】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の接合時の
第１工程を示す断面図である。

【図７】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の接合時の
第２工程を示す断面図である。

【図８】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の接合時の
第３（最終）工程を示す断面図である。

【図９】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の第１の接
合例を示す断面図である。

【図１０】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の第２の
接合例を示す断面図である。

【図１１】止水パッキングの不連続部の処理構造を示す
鋼殻セグメントの側面図である。

【図１２】（Ａ）〜（Ｄ）は止水パッキングの変形例を
示す断面図である。

【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１２とさらに異なる止水
パッキングの変形例を示す断面図である。

【図１４】トンネル軸方向に隣り合う鋼殻セグメント相
互を雄雌係合部材を介して接合すべく、一対の鋼殻セグ
メントの接合部を対向させた状態を示す断面図である。

【図１５】前記鋼殻セグメント同士をトンネル軸方向に
接合し、空隙にモルタルや裏込め注入材等の充填材を充
填した状態を示す断面図である。

【図１６】本発明のセグメントをトンネル軸方向に連結
する雄雌係合部材を示し、図（Ａ）は図（Ｂ）における
Ｃ−Ｃ断面図、図（Ｂ）は前記部材の側断面図である。

【図１７】本発明に係るセグメント履工の斜視図であ
る。

【符号の説明】 １ 鋼殻セグメント ２ 内側フランジ ３ 傾斜面 ４ パッキング貼付け溝 ５ 鋼殻側枠 ６ パイプ ７ 外側フランジ ８ 突出部接合端面 ９ 凹み部接合端面 １１ スキンプレ−ト １３ ウエブ １４ コンクリ−ト １５ 凸部 １６ 凹部 １７ 鋼殻セグメント本体枠 １８ 常温硬化材料 １９ 凹部 ２０ 継手部板状鋼材 ２１ 対向フラット近接面 ２２ 係合孔 ２３ 連結板 ２４ パッキング貼付け溝 ２５ ガイド斜面 ２６ 止水パッキング ２８ ガイド斜面 ２９ 溶接 ３０ 係合突起 ３１ 固定ボルト ３２ スライドストッパ− ３３ 係止部材 ３４ 係止突起 ３５ 雄側係合部材 ３６ 雌側係合部材 ３７ ばね ３８ ガイド孔 ３９ 間隙 ４０ スライドストッパ−保持フレ−ム ４１ ボルト挿入孔 ４３ ピン孔 ４４ 割りピン ４５ 連結フレ−ム ４６ 位置決めガイド兼用の係合凸部 ４７ 位置決めガイド兼用の係合凹部 ４８ カバーシール ５０ パッキング本体部 ５０ａ フラット接合面 ５０ｂ ひれ部 ５１ パッキング本体部 ５１ａ フラット接合面 ５１ｂ ひれ部 ５１ｃ 円孔 ５２ パッキング本体部 ５２ａ フラット接合面 ５２ｂ ひれ部 ５３ パッキング本体部 ５３ｂ ひれ部 ５３ｃ 圧接突部 ５４ パッキング本体部 ５４ａ 波形接合面 ５４ｂ 延出部 ５４ｃ 矩形先端部 ５５ パッキング本体部 ５５ａ 波形接合面 ５５ｂ 延出部 ５５ｃ 拡径先端部 ５６ パッキング本体部 ５６ａ 波形接合面 ５６ｂ 延出部 ５５ｃ 縮径先端部 ６０ 不連続部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブを介して結合された鋼製外側フラ
   ンジと鋼製内側フランジからなる鋼殻側枠をトンネル軸
   方向に所定の間隔をあけて平行に配設し、前記両鋼殻側
   枠のそれぞれの端部間をトンネル円周方向継手部材で連
   結し、かつ内側に中詰めコンクリートが充填された鋼殻
   セグメント本体枠を構成し、前記鋼殻側枠における外側
   と内側のフランジには、トンネル軸方向に相対するフラ
   ンジ間で凹凸係合するよう、当該相対する間で内径側と
   外径側に位置をずらして突出部接合端面と凹み部接合端
   面を設け、両接合端面の交わる部位に形成された貼付け
   溝に止水パッキングを貼付け、また、前記ウエブに設け
   た雄側係合部材と雌側係合部材の係合により各鋼殻セグ
   メント本体枠がトンネル軸方向に連結される鋼殻セグメ
   ントであって、この鋼殻セグメントのトンネル円周方向
   継手部材を、組立時相対する部材間でトンネル軸方向に
   スライド可能で、トンネル内外方向に非スライド的に設
   けた継手部板状鋼材で構成し、当該継手部板状鋼材に形
   成した貼付け溝に真円形状又は非真円形状等の任意の断
   面形状の止水パッキングを貼付け、この止水パッキング
   の接触を介して、両継手部板状鋼材が接触又は非接触態
   様で平行配置されるように構成したことを特徴とする鋼
   殻セグメント構造。
2. 【請求項２】 相対する継手部板状鋼材間でトンネル軸
   方向にスライド可能、トンネル内外方向に非スライド的
   に設ける手段として、前記継手部板状鋼材の一方と他方
   の対向面に、互いに嵌り合うように組立て時位置決めガ
   イド兼用の係合凹部および係合凸部を形成したことを特
   徴とする請求項１記載の鋼殻セグメント構造
3. 【請求項３】 トンネル円周方向に相対する前記継手部
   板状鋼材の一方と他方の対向面に設けた、前記組立て時
   位置決めガイド兼用の係合凹部および係合凸部と別に、
   トンネル内外方向端部に、互いに嵌まり合うガイド斜面
   に連続した凹部と凸部を形成したことを特徴とする請求
   項２記載の鋼殻セグメント構造
4. 【請求項４】 前記継手部板状鋼材のそれぞれに形成さ
   れる前記止水パッキングの貼付け溝は、トンネル内外方
   向に互いに位置をずらして設け、各貼付け溝は請求項１
   におけるトンネル軸方向切羽側と坑口側の両貼付け溝相
   互間の内外方向の位置ずれに対応して、それと同レベル
   に設けてある構成を特徴とする請求項１〜３の何れか１
   項に記載の鋼殻セグメント構造。
5. 【請求項５】 前記鋼殻側枠のウエブの端部側面には、
   トンネル円周方向に相対する鋼殻セグメントをトンネル
   軸方向に相対移動することで、互いに掛合う係合突起と
   係合孔開設部材とを設けた請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の鋼殻セグメント構造。
6. 【請求項６】 前記止水パッキングは、前記貼付け溝に
   装着される任意断面形状のパッキング本体部および、パ
   ッキング本体部と一体でセグメント同士の接合面に位置
   する任意断面形状のひれ部を有している構成を特徴とす
   る請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼殻セグメント
   構造。
7. 【請求項７】 前記止水パッキングは、背面が円弧断面
   形状のパッキング本体部と一体に延出部を有していて、
   このパッキング本体部と延出部の前面に凹凸波状の接合
   面を有している構成を特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載の鋼殻セグメント構造。
8. 【請求項８】 前記止水パッキングは、パッキング本体
   部と一体にひれ部または延出部を有していて、セグメン
   トの４辺を構成する前記止水パッキング貼付け溝の全長
   に貼付けられ、かつ止水パッキングの不連続部にはカバ
   ーシールを装着して保護している構成を特徴とする請求
   項１〜７のいずれか１項に記載の鋼殻セグメント構造。