JP2003161100A - トンネル用セグメント及びトンネルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種類が少なく、連結箇所の重複も無いセグメ
ント部を、予めトンネル軸方向に組付けた幅広セグメン
トと、それによるトンネルリングとを提供する。 【解決手段】 トンネル周方向及びトンネル軸方向に多
数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成するた
めのトンネル用セグメントＳにおいて、鋳鉄製の第１セ
グメント部１と、これよりもトンネル周方向長さの長い
鋳鉄製の第２セグメント部２とを、第１セグメント部１
が第２セグメント部２のトンネル周方向での幅内に収ま
る状態でトンネル軸方向に並べて連結一体化するととも
に、第１及び第２セグメント部１，２の平面視形状を、
これら各セグメント部１，２のトンネル周方向端面４ａ
〜７ａがトンネル軸方向に対して互いに同方向、かつ、
同角度に傾斜された等脚台形に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル周方向及
びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでト
ンネル壁を形成するための金属製のトンネル用セグメン
ト、及びそのセグメントを用いて成るトンネルリングに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属製のセグメントを、トンネル周方向
及びトンネル軸方向に多数並べて構成トンネル壁を形成
することは、特開平１１−９３５８７号公報等にて知ら
れている。即ち、トンネル軸方向で隣合うセグメントど
うしは、それらの位置をトンネル周方向に互いにずらし
た千鳥配置として連結接続することでトンネル壁を作成
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】つまり、複数のセグメ
ントをトンネル周方向に連結して単位長さのトンネル筒
であるトンネルリングを形成するとともに、トンネル軸
方向で隣合うトンネルリングどうしを、互いのトンネル
周方向でのセグメント連結箇所がトンネル軸方向で重な
らないようにして、連結強度が高まるようにしてある。
トンネルの施工現場にて行われるこれら一連の連結操
作、即ち、トンネル周方向及び軸方向にセグメントを一
つずつ並べるとともにボルトナットを用いて連結する操
作は、大変手間を要するものであり、施工時間が長く掛
かるものとなっていた。

【０００４】本発明の目的は、予めトンネル軸方向にセ
グメント部を組付けた幅の広いセグメントを、セグメン
ト連結箇所の重複を避けて耐せん断力低下することのな
いようにしながら、連結操作の手間を減らせて施工時間
の短縮化が図れるものとして提供する点にある。又、そ
のセグメントを用いて合理的なトンネルリングを提供す
ることも目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔構成〕請求項１の構成
は、図１、図６に例示する如く、トンネル周方向及びト
ンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネ
ル壁Ｗを形成するためのトンネル用セグメントＳにおい
て、鋳鉄製の第１セグメント部１と、これよりもトンネ
ル周方向長さの長い鋳鉄製の第２セグメント部２とを、
第１セグメント部１が第２セグメント部２のトンネル周
方向での幅内に収まる状態でトンネル軸方向に並べて連
結一体化するとともに、第１及び第２セグメント部１，
２の平面視形状を、これら各セグメント部１，２のトン
ネル周方向端面４ａ〜７ａがトンネル軸方向に対して互
いに同方向、かつ、同角度に傾斜された等脚台形に形成
してあることを特徴とする。

【０００６】請求項２の構成は、図１、図４に例示する
如く、トンネルリングＴＲにおいて、請求項１に記載の
トンネル用セグメントＳの偶数個を、それらのうちのト
ンネル周方向で隣合うものどうしＳ，Ｓがトンネル軸方
向において互いに逆向きとなる状態で、トンネル周方向
に連結一体化して筒状のトンネル壁Ｗを構成してあるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【０００８】〔作用〕請求項１の構成によれば、２個の
セグメント部が予めトンネル軸方向に連結一体化してあ
るから、セグメントのトンネル軸方向幅を大きく増やす
ことができ、その分、トンネル施工現場での連結作業を
減少させることができるようになる。予め組付ける作業
は、条件の厳しい施工現場に比べて、工場等の条件に恵
まれた場所にて精度良く行うことが可能になるから、ト
ンネルリング即ちトンネルとしての組付け精度面でも有
利なものとなる。

【０００９】そして、セグメントを構成する各セグメン
ト部の平面視形状は、いずれも斜辺の方向及び傾斜角度
が互いに等しい等脚台形に形成されているから、第１セ
グメント部を移動方向下手側に配した状態でのトンネル
軸方向移動によって既設のセグメントに接近操作するこ
とができ、これによってトンネルリングを形成するため
の最終セグメントであるキーセグメントを兼ねることが
可能になる。つまり、最終組付けセグメントをトンネル
軸方向に移動させて、左右のセグメント間にセットする
ことができるので、セグメントとしては１種類のみで、
換言すればセグメント部としては２種類のみで良いもの
となる。

【００１０】請求項２の構成によれば、次のような作用
がある。即ち、本発明者らは、トンネル軸方向で隣合う
セグメントどうしを予め工場等において組付けておき、
その予備組付けされてトンネル軸方向幅が倍増された２
個一組のセグメントをトンネル施工現場にて連結操作す
ることにより、現場での組付け工数削減とそれによる施
工時間の短縮を図ることを、先に出願した特願２０００
−１５７７２０号において提案している。

【００１１】しかしながら、その手段では、トンネルリ
ングとしての最後のセグメント、即ちトンネル軸方向又
はトンネル周方向の両端面がテーパ面とされたキーセグ
メント、及びその両隣のセグメントが異なる種類のセグ
メントになり、２個一組に予備組付けされる前のセグメ
ント部としては計８種類必要となり、部品点数が多いこ
と並びにその管理の点で実現が困難であることが予測さ
れるので、さらなる改善の余地が残されているように思
える。

【００１２】これに対して本請求項２の構成では、各セ
グメント部が共に等脚台形に形成して連結一体化するこ
とでセグメントを構成して、トンネル軸方向に関して互
いに逆向きとすることで、トンネル周方向で隣合うセグ
メントどうしを隙間無く連結することができる状態が齎
されている。故に、偶数個のセグメントをトンネル周方
向で互い違いに連結することにより、単一種類のセグメ
ントの未でありながら、セグメント１個分のトンネル軸
方向幅を有した筒状のトンネルリングを形成することが
できるようになる。

【００１３】〔効果〕請求項１に記載のトンネル用セグ
メントでは、互いに同じ向きで、かつ、斜辺の向き角度
が互いに同じに設定された等脚台形でトンネル周方向長
さの互いに異なる２個のセグメント部でセグメントを構
成する工夫により、１種類のセグメントのみでキーセグ
メントを含む全ての種類のセグメントを兼用することが
可能となり、セグメント種類の削減並びにそれによる管
理工数削減ができてコストダウンしながら、現場でのセ
グメント組付け工数を減らせて、施工時間が短縮できる
合理的なものとして提供することができた。

【００１４】請求項２に記載のトンネルリングでは、請
求項１の構成によるセグメントを偶数個用いて、トンネ
ル周方向で隣合うものどうしをトンネル軸方向に関して
互い違いに組付ける工夫により、僅か１種類のみのセグ
メントのみで、合理的、経済的にトンネル軸方向幅がセ
グメントのトンネル軸方向幅であるトンネルリングを構
成することができた。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１と図２に、本発明によるトン
ネル用セグメントＳを多数用いて構成されたトンネルリ
ングＴＲが、そして図６にそのトンネル用セグメントＳ
が夫々示されている。トンネル軸方向（矢印イ方向）の
幅が、セグメント１個分であるトンネルとしての一単位
であるトンネルリングＴＲは、単一種で１４個のセグメ
ントＳをトンネル周方向（矢印ロ方向）に連結してトン
ネル壁Ｗが形成される状態に構成されている。尚、トン
ネルリングＴＲをトンネル軸方向に多数連結することで
トンネルＴが形成される。

【００１６】図５〜図１０に示すように、セグメントＳ
は、第１セグメント部１と、これよりもトンネル周方向
長さの長い第２セグメント部２とを、第１セグメント部
１が第２セグメント部２のトンネル周方向での幅内に収
まる状態で、詳しくは両セグメント部１，２のトンネル
周方向中心が一致する状態で、トンネル軸方向に並べて
複数のボルト・ナット３を用いて連結一体化して構成さ
れている。つまり、セグメントＳは、恰も２段ロケット
型のような平面視形状に設定されている。

【００１７】第１及び第２セグメント部１，２の平面視
形状（トンネル径方向視形状）は、これら各セグメント
部１，２のトンネル周方向端面４ａ〜７ａがトンネル軸
方向に対して互いに同方向、かつ、同角度に傾斜された
等脚台形に形成されるとともに、それら各セグメント部
１，２のトンネル軸方向中心におけるトンネル周方向長
さの比は１：２に、つまり、第１セグメント部１は第２
セグメント部２の長さの半分に設定されている。参考と
して、第１セグメント部１のトンネル周方向角度は１
７．１４３度（最外径部での直線長さにして約１９１
２．３ｍｍ）に、かつ、第２セグメント部２のトンネル
周方向角度は３４．２８６度（最外径部での直線長さに
して約３７８３．６ｍｍ）に夫々設定されている。

【００１８】各セグメント部１，２は、基本的に同じ構
造であり、一対のトンネル周方向端壁４〜７、一対のト
ンネル軸方向端壁８〜１１、湾曲した外周壁１２，１
３、トンネル周方向に延びる１個の縦リブ１４，１５、
及びトンネル軸方向に延びる複数の横リブ１６，１７か
ら成るダクタイル鋳鉄製のもの（一般に三主桁セグメン
トと言われる）に形成されている。

【００１９】各セグメント部１，２の幅（トンネル軸方
向長さ）は同じである。そして、第１セグメント部１に
おける一方のトンネル周方向端面４ａの傾斜角度及び方
向と、第２セグメント部２における一方のトンネル周方
向端面６ａの傾斜角度及び方向とは同一であり、第１セ
グメント部１における他方のトンネル周方向端面５ａの
傾斜角度及び方向と、第２セグメント部２における他方
のトンネル周方向端面７ａの傾斜角度及び方向とは同一
である。

【００２０】各セグメント部１，２共に、トンネル軸方
向端壁８〜１１には、その径方向でのほぼ中心において
等角度（約４．２８６度）毎にボルト挿通用の連結孔１
８が形成されている。第１セグメント部１の外側のトン
ネル軸方向端壁８には３箇所の、第２セグメント部２の
外側のトンネル軸方向端壁１１には９箇所の連結孔１８
が形成されている。そして、第１セグメント部１の内側
のトンネル軸方向端壁９には６箇所の、第２セグメント
部２の内側のトンネル軸方向端壁１０には８箇所の連結
孔１８が形成されている。

【００２１】第１セグメント部１の内側のトンネル軸方
向端壁９と、第２セグメント部２の内側のトンネル軸方
向端壁１０とにおけるトンネル周方向の中心位置には、
セグメントＳを吊り上げて組付け場所に移動させるため
の大径のエレクター孔１９を、やや内径側に寄せて形成
してあるとともに、そのエレクター孔１９の両脇ににお
いては、連結孔１８をトンネル径方向に２箇所ずつ形成
して、第１セグメント部１と第２セグメント部２との連
結強度を補強してある。これは、エレクター孔１９を用
いてセグメントを吊り上げたときに、セグメントＳの自
重による曲げモーメントによって、内側の各トンネル軸
方向端壁１０，１１が変形するおそれを回避するための
手段である。

【００２２】各トンネル周方向端壁４〜７には、上下左
右の計４箇所に連結孔１８が形成されている。セグメン
トＳは、第１セグメント部１と第２セグメント部２とを
６個のボルト・ナット３によって予備組付けされたもの
であり、各セグメント部１，２のエレクター孔１９，１
９は、互いの位置が合致する状態に設定されている。
尚、各セグメント部１，２における２０は、各側壁４〜
１１の外周側に形成されたシール材充填用の溝である。

【００２３】次に、複数のセグメントＳによるトンネル
リングＴＲの組立て方について説明する。図１〜図４に
示すように、１４個のセグメントＳを、それらのうちの
トンネル周方向で隣合うものどうしがトンネル軸方向に
おいて互いに逆向きとなる状態で、トンネル周方向に連
結一体化するとにより、筒状のトンネル壁を形成するト
ンネルリングＴＲが構成される。図４に示すように、各
セグメントＳは、トンネル内における切羽側から抗口側
に向けて移動して、既設のトンネルリングＴＲにボルト
連結されるようになる。

【００２４】即ち、周方向で隣合うセグメントＳ，Ｓど
うしは、一方のセグメントＳにおける第１セグメント部
１の一方のトンネル周方向端壁４と、他方のセグメント
Ｓにおける第２セグメント部２の一方のトンネル周方向
端壁６とがボルト・ナット３を用いて連結され、一方の
セグメントＳにおける第２セグメント部２の内側のトン
ネル軸方向端壁１０の一方のトンネル周方向端部と、他
方のセグメントＳにおける第２セグメント部２の内側の
トンネル軸方向端壁１０の他方のトンネル周方向端部と
がボルト・ナット３を用いて連結されるようになる（図
３参照）。

【００２５】又、トンネル軸方向で隣合うセグメント
Ｓ，Ｓどうしは、そのトンネル周方向中心位置が互いに
連結ボルト・ナット３の１ピッチ角度分ずれる状態で連
結一体化されるようにして、せん断力に対して不利とな
るトンネル周方向でのセグメント連結部がトンネル軸方
向で極力重ならないように工夫してある。

【００２６】この場合、トンネル壁Ｗを形成すべく最後
の（１４個目の）セグメントＳは、その第１セグメント
部１が、既に筒状に形成されている既設トンネルリング
ＴＲ側となる向きとなるように設定することにより、ト
ンネル軸方向に移動させて両隣のセグメントＳ，Ｓ間に
押し込むキーセグメントの役割を果たすことが可能とな
っている（図１参照）。

【００２７】ところで、２段ロケット型のセグメントＳ
を１個の部品として鋳造するには、その金型がトンネル
周方向及びトンネル軸方向の双方に大きくなり過ぎてし
まい、金型の強度が十分なものとはならないこと等から
鋳造成形が安定して行い難いこと、並びに、セグメント
Ｓどうしの連結面として面精度の要求され箇所である第
１セグメント部１の両トンネル周方向端面４ａ，５ａの
第２セグメント部２側端部の機械加工が先ず不可能であ
ること等から、その実現が極めて困難である。従って、
トンネル周方向長さの短い第１及び第２セグメント部
１，２を工場にて予備組付けすることで、トンネル軸方
向幅の広いセグメントＳを形成することが、金型による
成形上及び組付け上の双方において問題無く実現できる
手段として有効である。

【００２８】〔別実施形態〕図示しないが、第１セグメ
ント部１と第２セグメント部２とを、図６に示す状態か
ら連結ボルト・ナット３の１ピッチ分又は２ピッチ分ず
らして連結して成る左右方向（トンネル周方向）で非対
称形状のセグメントＳでも良い。この別形状のセグメン
トＳでも、トンネル周方向に互い違いに偶数個連結すれ
ば、図１に示すトンネルリングＴＲと全体形状が同一の
トンネルリングを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネルリングの構造及びトンネルを示す斜視
図

【図２】トンネルリングの正面図

【図３】セグメントの既設セグメントへの組付け状態を
示す作用図

【図４】セグメントの組付け手順を示す作用図

【図５】セグメントの予備組付けされる前の状態を示す
平面図

【図６】第１及び第２セグメント部が予備組付けされた
セグメントを示す平面図

【図７】（イ）は第１セグメント部の正面図、（ロ）は
第２セグメント部の正面図

【図８】第２セグメント部の第１セグメントとの連結側
を示す正面図

【図９】セグメントの断面図

【図１０】セグメントの側面図

【符号の説明】

１ 第１セグメント部 ２ 第２セグメント部 ４ａ〜７ａ トンネル周方向端面 Ｓ セグメント Ｗ トンネル壁 ＴＲ トンネルリング

フロントページの続き (72)発明者 足羽 晋也 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 青木 敏行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 渡辺 崇志 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 2D055 BB01 EB01 KB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル周方向及びトンネル軸方向に多
   数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成するた
   めの金属製のトンネル用セグメントであって、 第１セグメント部と、これよりもトンネル周方向長さの
   長い第２セグメント部とを、前記第１セグメント部が前
   記第２セグメント部のトンネル周方向での幅内に収まる
   状態でトンネル軸方向に並べて連結一体化するととも
   に、前記第１及び第２セグメント部の平面視形状を、こ
   れら各セグメント部のトンネル周方向端面がトンネル軸
   方向に対して互いに同方向、かつ、同角度に傾斜された
   等脚台形に形成してあるトンネル用セグメント。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトンネル用セグメント
   の偶数個を、それらのうちのトンネル周方向で隣合うも
   のどうしがトンネル軸方向において互いに逆向きとなる
   状態で、トンネル周方向に連結一体化して筒状のトンネ
   ル壁を構成してあるトンネルリング。