JP2002235494A - セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形を防止しつつ、軽量化すること。 【解決手段】 セグメントピース１０は、プレート部１
２と、複数の中空パイプ体１４とを備えている。プレー
ト部１２は、構築するトンネル掘削面に接触するスキン
プレート１２ａと、内周板１２ｂと、スキンプレート１
２ａおよび内周板１２ｂの外周縁に固設される４枚の側
板１２ｃとを備え、プレート部１２は、偏平な中空曲板
状に形成されている。中空パイプ体１４は、両端が開口
した円筒形状に形成され、その長手軸が構築しようとす
るトンネル軸とほぼ平行になるように、プレート部１２
の空間内に一体的に配置されている。中空パイプ体１４
は、その直径がプレート部１２の中空曲板状の内空高と
ほぼ同じ大きさになっていて、周面同士が相互に密接す
るようにして、一列状に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネルの覆工
に用いられるセグメントに関し、特に、その軽量化を図
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地下鉄用などの地下トンネルをシールド
工法により構築する際には、掘削面の覆工体として、Ｒ
Ｃ製，スチール製，ダクタイル鋳鉄製などのセグメント
が用いられている。

【０００３】この種のセグメントは、両端が開口した円
筒体を周方向に沿って複数に分割したセグメントピース
を、トンネル掘削面に沿って相互に隣接配置し、周およ
び軸方向に隣接するセグメントピースの周縁部同士を相
互に連結することにより円筒状に組立てられる。

【０００４】ところで、この種のセグメントにおいて
は、地山荷重を支えると同時に、シールドジャッキによ
るトンネル軸方向の荷重を受けるため、高強度，高剛性
の材料で、セグメントピースを平板状曲面や平板格子状
曲面に製作していた。

【０００５】しかしながら、このような構造の従来のセ
グメントには、以下に説明する技術的な課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のセグ
メントでは、地山荷重や軸方向荷重を受けた際の変形を
防止するために、セグメントピースの厚みを大きくした
り、あるいは、継手部を強化することで対応していた
が、このような対応によれば、セグメントピースの重量
が重くなり、組付け装置の大型化や、施工能率の低下に
繋がっていた。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、変
形を防止しつつ、軽量化が達成されるセグメントを提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、両端が開口した円筒体を周方向に沿って
複数に分割したセグメントピースを、トンネル掘削面に
沿って相互に隣接配置し、周および軸方向に隣接する前
記セグメントピースの周縁部同士を相互に連結すること
により円筒状に組立てられるセグメントにおいて、前記
セグメントピースは、プレート部と、複数の中空パイプ
体とを備え、前記プレート部は、前記トンネル掘削面に
接触するスキンプレートと、前記スキンプレートの外周
縁の四周に固設される側板とを備え、前記中空パイプ体
は、その長手軸が構築するトンネル軸とほぼ平行になる
ように配置して、前記プレート部に固設するようにし
た。

【０００９】このように構成したセグメントによれば、
プレート部で地山荷重を支持するとともに、長手軸がト
ンネル軸とほぼ平行になるように、プレート部に固設さ
れた複数の中空パイプ体で、トンネル軸方向の荷重を支
持して、変形を防止する。

【００１０】この場合、セグメントセグメントピース
は、プレート部と、複数の中空パイプ体とで構成されて
いるので、全体重量を低減することができる。

【００１１】前記プレート部と前記中空パイプ体は、鋼
板，硬質プラスチックス，繊維強化合成樹脂のいずれか
で形成することができる。

【００１２】この構成によれば、特に、プレート部と中
空パイプ体とに、硬質プラスチックスや、カーボン繊維
やアラミド繊維を用いた繊維強化合成樹脂を使用する
と、鋼板でこれらを形成する場合に比べて、より一層軽
量化を図ることができるとともに、地中に埋設した場合
の耐腐食性も向上する。前記中空パイプ体は、長手軸が
前記トンネル軸とほぼ平行になるような方向と、これと
直交する方向とに配置され、かつ、これらを上下方向に
交互に配置することができる。

【００１３】前記プレート部は、前記スキンプレートと
同一形状に形成され、前記スキンプレートの内方側に所
定の間隔を隔てて配置され、外周縁が前記側板に固設さ
れる内周板を有し、前記スキンプレートと側板および前
記内周板とで中空曲板状に形成し、前記中空パイプ体の
前記プレート部の空間内に密接配置することができる。

【００１４】前記中空曲板状の空間内に設置された前記
中空パイプ体と前記プレート部の内面との間に、モルタ
ルや熱硬化性樹脂などの硬化性物質を充填して、両者間
を一体化することができる。

【００１５】この構成によれば、プレート部と中空パイ
プ体との一体性が硬化性物質により強化されるので、地
山荷重や軸方向荷重に対する変形がより少なくなる。

【００１６】前記中空パイプ体は、円形，楕円，四角な
いしは六角などの多角形断面に形成することができる。
前記中空パイプ体は、各中空パイプ体の中心が、格子ま
たは千鳥状に配置され、かつ、相互に外周面を密接させ
た状態で、上下方向に複数段に積層することができる。

【００１７】この構成によれば、中空パイプ体の積層段
数を適宜選択することにより、トンネル断面の大きさに
容易に対応することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１
は、本発明にかかるセグメントの第１実施例を示してい
る。同図に示したセグメントは、両端が開口した円筒体
を周方向に沿って複数に分割したセグメントピース１０
を、トンネル掘削面に沿って相互に隣接配置し、周およ
び軸方向に隣接する前記セグメントピース１０の周縁部
同士を相互に連結することにより円筒状に組立てられ
る。

【００１９】図１は、このようなセグメントに用いられ
るセグメントピース１０の１個を示したものであって、
同図に示したセグメントピース１０は、プレート部１２
と、複数の中空パイプ体１４とを備えている。

【００２０】プレート部１２は、板厚が比較的小さい薄
板から構成され、構築するトンネル掘削面に接触するス
キンプレート１２ａと、スキンプレート１２ａと所定の
間隔を隔てて、その内面側に配設される内周板１２ｂ
と、スキンプレート１２ａおよび内周板１２ｂの外周縁
に、上下方向の端部が固設される４枚の側板１２ｃとを
備えている。

【００２１】スキンプレート１２ａおよび内周板１２ｂ
は、分割した円筒体の外周と同じ曲率の曲面に形成され
ていて、上下方向に所定の間隔を隔てて配置した状態
で、四周に側板１２ｃを固設することにより、セグメン
トピース１０は、偏平な中空曲板状に形成されている。

【００２２】中空パイプ体１４は、本実施例の場合に
は、所定の肉厚を有し、両端が開口した円筒形状に形成
され、その長手軸が構築しようとするトンネル軸とほぼ
平行になるように、プレート部１２で画成した空間内に
一体的に配置されている。

【００２３】複数の中空パイプ体１４は、本実施例の場
合には、その直径がプレート部１２の中空曲板状の内空
高とほぼ同じ大きさになっていて、同一外径の複数本
が、周面同士を相互に密接するようにして、一列状に配
置されている。

【００２４】本実施例のセグメントピース１０では、プ
レート部１２と中空パイプ体１４は、鋼板，硬質プラス
チックス，繊維強化合成樹脂のいずれかで形成すること
ができるこの場合、プレート部１２と中空パイプ体１４
とに、鋼板を用いた場合には、中空パイプ体１４の長手
軸方向の両端を、側板１２ｃの内面に溶接することによ
り、一体化させることができる。

【００２５】また、プレート部１２と中空パイプ体１４
とに、硬質プラスチックスや、カーボン繊維やアラミド
繊維を用いた繊維強化合成樹脂を使用した場合には、こ
れらの間を接着剤や溶着により一体化させることができ
る。

【００２６】プレート部１２と中空パイプ体１４とに、
硬質プラスチックスや、カーボン繊維やアラミド繊維を
用いた繊維強化合成樹脂を使用すると、鋼板でこれらを
形成する場合に比べて、より一層軽量化を図ることがで
きるとともに、地中に埋設した場合の耐腐食性も向上す
る。

【００２７】なお、図１には、その詳細を示していない
が、プレート部１２の側板１２ｃには、ゼメントピース
１０をトンネル掘削面に沿って相互に隣接配置し、周お
よび軸方向に隣接するセグメントピース１０の周縁部同
士を、相互に連結して円筒状に組立てる際に用いるボル
トボックスなどの継手部が配置される。

【００２８】また、図１に示した実施例では、上述した
ように各中空パイプ体１４をプレート部１２の側板１２
ｃなどに固設した場合には、内周板１２ｂは、必ずしも
必要とせず、これを除去することもできる。

【００２９】さて、以上のように構成されたセグメント
によれば、プレート部１２で地山荷重を支持するととも
に、長手軸がトンネル軸とほぼ平行になるように、プレ
ート部１２の空間内に一体的に配置された中空パイプ体
１４で、トンネル軸方向の荷重を支持して、変形を防止
する。

【００３０】この場合、セグメントピース１０は、プレ
ート部１２と、複数の中空パイプ体１４とを備え、プレ
ート部１２は、トンネル掘削面に接触するスキンプレー
トと１２ａ、スキンプレート１２ａと所定の間隔を隔て
て、その内面側に配設される内周板１２ｂと、スキンプ
レート１２ａおよび内周板１２ｂの外周縁に固設される
側板１２ｃとを備えた中空曲板状に形成されているの
で、全体重量を低減することができる。

【００３１】なお、図1に示した実施例で、内周板１２
ｂを除去した場合には、より一層重量の低減効果が得ら
れる。

【００３２】図２は、本発明にかかるセグメントの第２
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００３３】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ａは、プレート部１２と中空パイプ体１４とを備
えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａお
よび内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、偏
平な中空曲板状に形成されている。

【００３４】中空パイプ体１４は、上記実施例と同様
に、プレート部１２の空間１６内に、周面同士が相互に
密接するようにして、一列状に配置されており、これら
の構成は、上記実施例と実質的に同一構成となっている
が、本実施例の場合には、以下に説明する点に顕著な特
徴がある。

【００３５】すなわち、本実施例の場合には、プレート
部１２で形成された中空曲板状の空間１６内に設置され
た中空パイプ１４と、プレート部１２の内面との間に、
流動性のある硬化性物質１８を充填して、硬化性物質１
８を硬化させて、両者間を一体化させている。

【００３６】この場合、プレート部１２と中空パイプ体
１４とに、鋼板を用いた場合には、硬化性物質１８に
は、流動性があるモルタルなどを用いることができる。
また、プレート部１２と中空パイプ体１４とに、硬質プ
ラスチックスや、カーボン繊維やアラミド繊維を用いた
繊維強化合成樹脂を使用した場合には、硬化性物質１８
には、エポキシ樹脂などの熱硬化性合成樹脂を用いるこ
とができる。

【００３７】このように構成したセグメントピース１０
ａによれば、上記実施例と同等の作用効果が得られると
ともに、プレート部１２と中空パイプ体１４との一体性
が硬化性物質１８により強化されるので、地山荷重や軸
方向荷重に対する変形がより少なくなる。

【００３８】図３は、本発明にかかるセグメントの第３
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００３９】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｂは、プレート部１２と中空パイプ体１４とを備
えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａお
よび内周板１２ｂと側板１２ｃとを有し、偏平な中空曲
板状に形成されている。

【００４０】中空パイプ体１４は、上記実施例と同様
に、同じ外径の円形断面のものが複数本用いられてお
り、本実施例の場合には、長手軸がトンネルの軸方向に
配置されたものに加えて、長手軸がトンネル軸と直交す
る方向にも一列状に配置されている。

【００４１】また、このような中空パイプ体１４の配置
方向は、直交する長手軸が上下方向に交互になるよう
に、３層状になっている。複数本の中空パイプ体１４を
このように配置すると、上記実施例の作用効果に加え
て、長手軸がトンネル軸とほぼ直交するように配置され
た中空パイプ体１４により、地山荷重を支持することが
できる。

【００４２】図４は、本発明にかかるセグメントの第４
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００４３】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｃは、プレート部１２と中空パイプ体１４とを備
えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａお
よび内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、偏
平な中空曲板状に形成されている。

【００４４】中空パイプ体１４は、上記実施例と同様
に、プレート部１２の空間１６内に、周面同士が相互に
密接するようにして配置されており、これらの構成は、
上記実施例と実質的に同一構成となっているが、本実施
例の場合には、以下に説明する点に顕著な特徴がある。

【００４５】すなわち、本実施例の場合には、中空パイ
プ体１４は、円形断面に形成され、各中空パイプ体１４
の中心が千鳥状に配置され、かつ、相互に外周面を密接
させた状態で、上下方向に複数段に積層されている。

【００４６】このように構成したセグメントピース１０
ｃによれば、上記実施例と同等の作用効果が得られると
ともに、本実施例の場合には、中空パイプ体１４の積層
段数を適宜選択することにより、トンネル断面の大きさ
に容易に対応することができる。

【００４７】図5は、本発明にかかるセグメントの第５
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００４８】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｄは、プレート部１２と中空パイプ体１４とを備
えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａお
よび内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、偏
平な中空曲板状に形成されている。

【００４９】中空パイプ体１４は、円形断面に形成さ
れ、各中空パイプ体１４の中心が格子状に配置され、か
つ、相互に外周面を密接させた状態で、上下方向に複数
段に積層されている。

【００５０】このように構成したセグメントピース１０
ｄでも上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００５１】図６は、本発明にかかるセグメントの第６
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００５２】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｅは、プレート部１２と中空パイプ体１４ａとを
備えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａ
および内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、
偏平な中空曲板状に形成されている。

【００５３】中空パイプ体１４ａは、本実施例の場合、
六角形断面に形成され、各中空パイプ体１４ａの中心が
格子状に配置され、かつ、相互に側面の一部同士を密接
させた状態で、上下方向に複数段に積層されている。

【００５４】このように構成したセグメントピース１０
ｅでも上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００５５】図７は、本発明にかかるセグメントの第７
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００５６】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｆは、プレート部１２と中空パイプ体１４ｂとを
備えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａ
および内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、
偏平な中空曲板状に形成されている。

【００５７】中空パイプ体１４ｂは、本実施例の場合、
楕円形断面に形成され、各中空パイプ体１４ｂの中心が
格子状に配置され、かつ、相互に密接させた状態で、上
下方向に複数段に積層されている。

【００５８】このように構成したセグメントピース１０
ｆでも上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００５９】図８は、本発明にかかるセグメントの第８
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００６０】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｇは、プレート部１２と中空パイプ体１４ｃとを
備えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａ
および内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、
偏平な中空曲板状に形成されている。

【００６１】中空パイプ体１４ｃは、本実施例の場合、
四角形断面に形成され、各中空パイプ体１４ｃの中心が
格子状に配置され、かつ、相互に密接させた状態で、上
下方向に複数段に積層されている。

【００６２】このように構成したセグメントピース１０
ｇでも上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００６３】図９は、本発明にかかるセグメントの第９
実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

【００６４】同図に示した実施例では、セグメントピー
ス１０ｈは、プレート部１２と中空パイプ体１４ｄとを
備えている。プレート部１２は、スキンプレート１２ａ
および内周板１２ｂと図示省略の側板１２ｃとを有し、
偏平な中空曲板状に形成されている。

【００６５】中空パイプ体１４ｄは、本実施例の場合、
菱形断面に形成され、各中空パイプ体１４ｄの中心が格
子状に配置され、かつ、相互に密接させた状態で、上下
方向に複数段に積層されている。

【００６６】このように構成したセグメントピース１０
ｈでも上記実施例と同等の作用効果が得られる。

【００６７】なお、上記実施例では、中空パイプ体１４
として、同一形状で同一外径の円形断面や多角形断面の
ものを例示したが、本発明の実施は、これに限ることは
なく、例えば、異なった形状のものの組合せや、同一形
状でも外径の異なるものの組合せなども含まれる。

【００６８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかるセグメントによれば、変形を防止しつつ、軽量化
が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるセグメントの第１実施例を示す
セグメントピースの斜視図である。

【図２】本発明にかかるセグメントの第２実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図３】本発明にかかるセグメントの第３実施例を示す
セグメントピースの斜視図である。

【図４】本発明にかかるセグメントの第４実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図５】本発明にかかるセグメントの第５実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図６】本発明にかかるセグメントの第６実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図７】本発明にかかるセグメントの第７実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図８】本発明にかかるセグメントの第８実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【図９】本発明にかかるセグメントの第９実施例を示す
セグメントピースの要部断面図である。

【符号の説明】

１０ セグメントピース １２ プレート部 １２ａ スキンプレート １２ｂ 内周板 １２ｃ 側板 １４ 中空パイプ体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が開口した円筒体を周方向に沿って
   複数に分割したセグメントピースを、トンネル掘削面に
   沿って相互に隣接配置し、周および軸方向に隣接する前
   記セグメントピースの周縁部同士を相互に連結すること
   により円筒状に組立てられるセグメントにおいて、 前記セグメントピースは、プレート部と、複数の中空パ
   イプ体とを備え、 前記プレート部は、前記トンネル掘削面に接触するスキ
   ンプレートと、前記スキンプレートの外周縁の四周に固
   設される側板とを備え、 前記中空パイプ体は、その長手軸が構築するトンネル軸
   とほぼ平行になるように配置して、前記プレート部に固
   設されることを特徴とするセグメント。
2. 【請求項２】 前記プレート部と前記中空パイプ体は、
   鋼板，硬質プラスチックス，繊維強化合成樹脂のいずれ
   かで形成することを特徴とする請求項１記載のセグメン
   ト。
3. 【請求項３】 前記中空パイプ体は、長手軸が前記トン
   ネル軸とほぼ平行になるような方向と、これと直交する
   方向とに配置され、かつ、これらを上下方向に交互に配
   置することを特徴とする請求項１または２記載のセグメ
   ント。
4. 【請求項４】 前記プレート部は、前記スキンプレート
   と同一形状に形成され、前記スキンプレートの内方側に
   所定の間隔を隔てて配置され、外周縁が前記側板に固設
   される内周板を有し、前記スキンプレートと側板および
   前記内周板とで中空曲板状に形成し、前記中空パイプ体
   の前記プレート部の空間内に密接配置することを特徴と
   する請求項１から３のいずれか１項記載のセグメント。
5. 【請求項５】 前記中空曲板状の空間内に設置された前
   記中空パイプ体と前記プレート部の内面との間に、モル
   タルや熱硬化性樹脂などの硬化性物質を充填して、両者
   間を一体化することを特徴とする請求項４記載のセグメ
   ント。
6. 【請求項６】 前記中空パイプ体は、円形，楕円，四角
   ないしは六角などの多角形断面に形成することを特徴と
   する請求項１から５のいずれか1項記載のセグメント。
7. 【請求項７】前記中空パイプ体は、各中空パイプ体の中
   心が、格子または千鳥状に配置され、かつ、相互に外周
   面を密接させた状態で、上下方向に複数段に積層するこ
   とを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のセ
   グメント。