JP2006161334A - Composite segment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼殻の内部にコンクリートを打設してなるトンネル覆工用の合成セグメントに関する。 The present invention relates to a composite segment for tunnel lining formed by placing concrete inside a steel shell.
従来、トンネルの構築に用いられる施工方法として、トンネル状の掘削穴を掘削しつつ、その内面に円弧板状のセグメントを複数連結して略筒状の壁体を構築する、いわゆるシールド工法が一般的である。掘削穴内でのセグメントの連結に際しては、各セグメントのセグメント継手とリング継手を他のセグメントのセグメント継手とリング継手にそれぞれ連結させ、しかも掘削穴の軸方向に隣り合う各セグメントを周方向に例えばリング間のボルトピッチ分づつずらして連結するようにしている。
シールド工法に用いられるセグメントとして、例えばコンクリート製セグメント、鋼製(スチール製)セグメント、鋼材(スチール)とコンクリートを複合使用した合成セグメントの3種類のセグメントが知られている。これらセグメントのうち、合成セグメントは円弧板状の鋼殻内にコンクリートを充填して製造されている。このような合成セグメントにおいて、鋼殻とコンクリートとの一体化を増強させると共にずれ止めのためにジベル等が内部に設けられてコンクリートで覆われているものがある。
Conventionally, as a construction method used for the construction of a tunnel, a so-called shield method is generally used in which a substantially cylindrical wall body is constructed by connecting a plurality of arc plate segments to the inner surface of a tunnel-like excavation hole. Is. When connecting segments within a drilling hole, connect the segment joint and ring joint of each segment to the segment joint and ring joint of another segment, respectively. The connection is made by shifting the bolt pitch between them.
As segments used in the shield method, for example, three types of segments are known: a concrete segment, a steel (steel) segment, and a synthetic segment using a combination of steel (steel) and concrete. Among these segments, the synthetic segment is manufactured by filling a circular arc plate-shaped steel shell with concrete. In such a synthetic segment, there are some which are provided with a gibber or the like and covered with concrete in order to enhance the integration of the steel shell and the concrete and prevent slippage.
一般的に鋼材とコンクリートの接触面に作用する剪断力を抑制するために、ジベル等のずれ止め、例えばアングル、スタッド、フック筋等のジベルを鋼材に溶接等で固着してその周囲を覆うようにコンクリートで固めている。これによって鋼材とコンクリートの接触面におおきな剪断力が作用してもずれ止め効果を高めるようにしている。
トンネル覆工用セグメントにおいても、例えば特許文献1に記載のように板状の鋼材で囲われた円弧板状の外側鋼殻内に中空部を形成する内側鋼殻を設け、外側鋼殻の内面と内側鋼殻の外面にずれ止め用のジベルを溶接しておき、外側鋼殻と内側鋼殻の空間部分にコンクリートを充填するようにしたものがある。これによって鋼殻とコンクリートを一体化してずれ止め効果を高めている。
Also in the tunnel lining segment, for example, as described in
しかしながら、上述したセグメントでは、ジベルを鋼殻に溶接した構造であるために、溶接時の熱によってジベルと鋼殻とに溶接ひずみが発生してしまう。そのため、セグメントに過大な荷重がかかってジベルとコンクリートとの間に大きな剪断力が働くと、溶接ひずみによってジベルや鋼殻とコンクリートとの付着力が低下しているために分離したり剪断破壊を生じるという欠点があった。 However, since the above-described segment has a structure in which a divel is welded to a steel shell, welding distortion occurs between the divel and the steel shell due to heat during welding. Therefore, if an excessive load is applied to the segment and a large shearing force is applied between the gibber and the concrete, the adhesion between the gibber, steel shell, and concrete is reduced by the welding strain, so separation or shear failure occurs. There was a disadvantage that it occurred.
本発明は、このような実情に鑑みて、熱による溶接ひずみを生じることなく、過大な荷重が働いても剪断破壊やジベルや鋼殻とコンクリートとの分離を防止できるようにした合成セグメントを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention provides a synthetic segment capable of preventing shear fracture and separation of a gibber, steel shell, and concrete even when an excessive load is applied without causing welding distortion due to heat. The purpose is to do.
本発明による合成セグメントは、鋼殻の内部にコンクリートを打設してなる円弧板状をなす合成セグメントにおいて、鋼殻は、円弧板状の外周面の四辺の角部を形成する第一枠体部と、円弧版状の内周面の四辺の角部を形成する第二枠体部とで形成され、第一枠体部及び/または第二枠体部の内面に非加熱手段によってジベルが連結され、該ジベルは鋼殻の内部に充填されたコンクリートが密着して覆われていることを特徴とする。
本発明によれば、ジベルを非加熱手段によって第一枠体部や第二枠体部に連結するようにしたから、熱によるひずみがジベルや第一枠体部、第二枠体部等に発生しない。そのため、充填されたコンクリートとジベル及び鋼殻とが強固に密着し、外部からかかる荷重によって剪断力が働いても、コンクリートがジベルや鋼殻から分離したり剪断破壊を生じることがなく、高い一体性と剛性及び強度を確保できる。
The synthetic segment according to the present invention is a synthetic segment in the shape of an arc plate formed by placing concrete in the steel shell, and the steel shell is a first frame that forms the corners of the four sides of the arc plate outer peripheral surface. Part and a second frame body part that forms the corners of the four sides of the arcuate plate-shaped inner peripheral surface, and a gibber is formed on the inner surface of the first frame part and / or the second frame part by non-heating means. The gibbels are characterized in that the concrete filled in the steel shell is covered closely.
According to the present invention, since the gibber is connected to the first frame part or the second frame part by the non-heating means, the strain due to heat is applied to the gibber, the first frame part, the second frame part or the like. Does not occur. Therefore, the filled concrete and the gibber and the steel shell are in close contact with each other, and even if a shearing force is applied due to an external load, the concrete does not separate from the gibber or the steel shell or cause a shear failure. Property, rigidity and strength can be secured.
また本発明による合成セグメントは、鋼殻の内部にコンクリートを打設してなる円弧板状をなす合成セグメントにおいて、鋼殻は、円弧板状の外周面の四辺の角部を形成する第一枠体部と、円弧版状の内周面の四辺の角部を形成する第二枠体部とで形成され、更に第一及び第二枠体部を連結する連結部材が設けられ、この連結部材に非加熱手段によってジベルが連結され、ジベルは鋼殻の内部に充填されたコンクリートが密着して覆われていることを特徴とする。
本発明によれば、上述の発明と同様に、熱によるひずみがジベルや連結部材、第一枠体部、第二枠体部等に発生しないから、コンクリートとジベル及び連結部材、鋼殻とが強固に密着し、剪断力が働いてもコンクリートがジベルや連結部材等から分離したり剪断破壊を生じることがなく高い一体性と剛性及び強度を確保できる。
Further, the synthetic segment according to the present invention is a synthetic segment having an arc plate shape formed by placing concrete inside the steel shell, and the steel shell is a first frame that forms corners of four sides of the outer peripheral surface of the arc plate shape. A connecting member that connects the first and second frame parts is provided, and the connecting member is formed by a body part and a second frame part that forms four corners of the arc-shaped inner peripheral surface. A non-heating means is connected to the diver, and the diver is characterized in that the concrete filled in the steel shell is closely covered.
According to the present invention, as in the case of the above-described invention, since distortion due to heat does not occur in the jibels, the connecting member, the first frame body portion, the second frame body portion, and the like, the concrete, the divel, the connecting member, and the steel shell It adheres firmly, and even if a shearing force is applied, the concrete does not separate from the gibber, the connecting member or the like, or shear fracture does not occur, and high integrity, rigidity and strength can be ensured.
なお、ジベルは、第一、第二枠体部または連結部材に螺合されたボルト、第一、第二枠体部または連結部材の孔部内に圧入されたピン、第一、第二枠体部または連結部材に形成された凹部または孔部の少なくともいずれかであってよい。
これらのジベルを鋼殻や連結部材に設ければ、熱を加えないためにジベルや連結部材や鋼殻等にひずみが発生せず、コンクリートとの高い密着性と強度を付与できる。
The gibber includes a bolt screwed into the first and second frame parts or the connecting member, a pin press-fitted into the hole of the first and second frame parts or the connecting member, and the first and second frame parts. It may be at least one of a recess or a hole formed in the part or the connecting member.
If these dowels are provided on the steel shell or the connecting member, since no heat is applied, no distortion occurs in the dowel, the connecting member, the steel shell, or the like, and high adhesion and strength to the concrete can be imparted.
本発明による合成セグメントによれば、ジベルや鋼殻等の鋼材に熱ひずみを起こさず、コンクリートと強固に密着し、外部からかかる荷重によって剪断力が働いてもコンクリートがジベルや鋼殻等の鋼材から分離したり剪断破壊を生じることがない。 According to the synthetic segment according to the present invention, the steel does not cause thermal distortion to the steel material such as a diver or a steel shell, and is firmly adhered to the concrete, and the concrete is a steel material such as a diver or a steel shell even if a shearing force is applied by an external load. From shearing or causing shear failure.
次に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図1乃至図6は第一の実施の形態による合成セグメントを示すもので、図1は合成セグメントの斜視図、図2は図1のA−A線断面図、図3は鋼殻及びラチスの斜視図、図4は合成セグメントからスキンプレートを分離した分解斜視図、図5はラチスの部分側面図、図6は図5のB−B線断面図である。
図1及び図2において、本実施の形態による合成セグメント1は、例えばシールド工法によって大断面のトンネルの内壁に構築されるトンネル覆工体を形成するもので、薄肉板状で略円筒周面形状(以下、円弧板状という)をなしている。この合成セグメント1は鋼殻2とその内部に充填されるコンクリート3とを有している。そして合成セグメント1の短辺側側面4にはトンネルの周方向の連結のためのセグメント間継手5が設けられ、このセグメント間継手5は中継継手部5aとインサート継手部5bとを有している。また長辺側側面6にはトンネルの軸方向の連結のためのリング間継手7が例えば4個設けられている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 6 show a composite segment according to the first embodiment. FIG. 1 is a perspective view of the composite segment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view in which the skin plate is separated from the synthetic segment, FIG. 5 is a partial side view of the lattice, and FIG. 6 is a sectional view taken along line BB in FIG.
1 and 2, the
次に合成セグメント1の鋼殻2について図3及び図4により説明する。図3に示す鋼殻2において、トンネル内に装着した状態で地山側に位置する外周面には、合成セグメント1の外周面を構成して四辺の角部に位置する外側枠体部9(第一枠体部)が形成されている。この外側枠体部9は長辺方向が略円筒周面形状に湾曲して形成されており、しかも、断面略L字形状をなすように互いに直交する第一プレート部9aと第二プレート部9bとで形成されている(図2参照)。第一プレート部9aは合成セグメント1の厚み方向に延び、第二プレート部9bはセグメントの外周面方向に延びている。
また、合成セグメント1においてトンネル内に装着状態で内側に位置する内周面には、外側枠体部9に対向する位置に合成セグメント1の内周面を構成して四辺の角部に位置する内側枠体部10(第二枠体部)が形成されている。この内側枠体部10は外側枠体部9と同様に略円筒周面形状に湾曲して形成され、断面略L字形状をなすように互いに直交する第一プレート部10aと第二プレート部10bとで形成されている。第一プレート部10aは合成セグメント1の厚み方向に延び、第二プレート部10bはセグメントの内周面方向に延びている。
外側枠体部9と内側枠体部10はいずれも鋼材で構成されている。
Next, the
In addition, the inner peripheral surface located inside in the tunnel in the
Both the outer frame body portion 9 and the inner
これら鋼殻2を構成する外側及び内側枠体部9,10において、互いに対向する長辺方向部分の第二プレート9b、10bの内側にI字型断面のラチス11が連結されている。即ち図2,3、5に示すように、ラチス11は、それぞれ第二プレート9b、10bの長辺方向部分にそれぞれ連結されるフランジ11a、11bと、これらフランジ11a、11b間を連結する板状または棒状のウエブ11cとで構成され、各フランジ11a、11bの長手方向の両端は第二プレート9b、10bの短辺方向部分に連結されている。そして、ウエブ11cは側面視で略三角形を形成するように交互に逆方向に傾斜してフランジ11a、11bに連結され、耐剪断力と曲げ耐性を発揮する。
ラチス11は両側の長辺方向部分の第二プレート9b、10bにそれぞれ設けられている。そして、これら外側及び内側枠体部9,10とラチス11、11は合成セグメント1の構造体を構成する。なお、ラチス11のウエブ11cは設けなくてもよいため、ウエブ11cを構造体に含めなくてよい。
In the outer and
The
そして、図2及び図5に示すように、各ラチス11において、ウエブ11cの両側にはフランジ11a、11bにジベルとしてボルト13が螺合によって固着されている。ボルト13とフランジ11a、11bの結合状態は図6の断面図に示されている。図中、ウエブ11cの両側のフランジ11a(及び11b)には雌ねじ孔14が穿孔されており、この雌ねじ孔14にボルト13が完全にねじ込まれた状態でボルト13の先端部はフランジ11aから突出せず、ボルト13の拡径した頭部13aはフランジ11aから所定の距離だけ離れた位置に保持されている。
図5に示すように、ボルト13は例えばラチス11の略三角形をなす2本のウエブ11c、11c間の中央部両側にそれぞれ固着されていることが好ましい。
そして、図4に示すように、鋼殻2の外側枠体部9の外側にはスキンプレート15が溶接等で固着されている。
また、外側及び内側枠体部9,10の厚み方向のプレート9a、10aには外側に凹溝17が全周に亘って形成されており、この凹溝17にはシール材18が貼り付けられている。これによって各合成セグメント1を各継手部で連結した際に、地山側の地下水等がトンネル内に漏水することはない。
なお、雌ねじ孔14は袋止め状の底部を有する、貫通しない有底孔としてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 5, in each
As shown in FIG. 5, the
As shown in FIG. 4, a
In addition, a
The
本実施の形態による合成セグメント1は上述の構成を有しているから、その製造工程においてラチス11のフランジ11a、11bの雌ねじ孔14にジベルとしてボルト13をねじ込んで固着したため、溶接やろう付け等の熱を加えることなく設置でき、熱によるひずみがボルト13やラチス11、鋼殻2等の鋼材に発生しない。そのため、図示しない型枠に囲われて保持された鋼殻2内にコンクリート3を充填し固化させると、得られた合成セグメント1は、固化したコンクリート3とボルト13やラチス11、鋼殻2の内面との密着強度が高く、コンクリート3とボルト13やラチス11、鋼殻2等との接触面に荷重等による剪断力が働いても高い耐荷力を発揮でき、特にジベルとしてのボルト13によってずれ止め効果と曲げ剛性が高くコンクリート3と各鋼材との高い一体性と強度及び剛性を確保できる。
Since the
次に本発明の実施の形態による合成セグメント1やジベルの変形例について説明するが、上述の実施の形態と同一または同様の部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
図7はジベルの連結構造についての第一変形例を示すラチスの要部縦断面図である。図7において、ラチス11にはフランジ11a(及び11b)のウエブ11cの両側に一対の円柱状の貫通孔20、20が穿孔されている。貫通孔20には貫通孔20の内径よりも若干外径の大きい軸部21aを有するピン21が圧入される。このピン21は軸部21aの頭部に拡径頭部21aが形成されている。ピン21を貫通孔20内に圧入した状態で軸部21aの先端がフランジ11aから反対側に突出しない構成を有している。そのためには、ピン21の圧入時に剛性基板上にフランジ11aを載置して圧入作業を行うとよい。
ピン21の圧入状態で軸部21aの一部及び頭部21bはフランジ11aの内側(図中、上方)に突出している。また、圧入を容易にするためにピン21の軸部21aの先端を面取りしたり、貫通孔20の圧入口角部を面取りしておくとよい。
なお、貫通孔20に代えて袋止めの有底孔を設けてもよい。
Next, modifications of the
FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of a main part of a lattice showing a first modified example of the connecting structure of the dowels. In FIG. 7, the
In the press-fitted state of the
In addition, instead of the through
次に図8はジベルの構造についての第二変形例を示すラチスの要部斜視図である。
図において、ラチス11のフランジ11a(及び11b)上でウエブ11cの両側にジベルとして複数の円筒状の孔部23a、23bがそれぞれ所定間隔で配列されている。そのため、型枠内で鋼殻2内にコンクリート3を打設すると、孔部23a、23b内にも充填されるためジベルとしての効果を発揮させることができる。孔部23a、23bは貫通孔であっても型枠とスキンプレート15によって孔部23a、23bからコンクリートが外部に突出して硬化することはない。
なお、孔部23a、23bは有底の孔部でもよく、また孔部23a、23bの形状は円筒形状に限定されることなく、星形筒状、多角筒状、開口よりも内部が拡径または拡幅された孔部等、任意の形状を採用できる。
Next, FIG. 8 is a main portion perspective view of a lattice showing a second modification of the structure of the gibber.
In the figure, a plurality of
The
次に図9は合成セグメント1の構造体の変形例を示す図2と同様な縦断面図である。
図9に示す合成セグメント1において、外側枠体部9と内側枠体部10の第二プレート部9b、10bの長辺部分に対して一対のラチス11は分離して配設され、各ラチス11の上下方向に位置するフランジ11a、11bはその両端が外側枠体部9の第二プレート9bと内側枠体部10の第二プレート部10bの各短辺側部分に連結されて構成されている。これによって合成セグメント1の構造体を構成する。
各ラチス11、11には第一の実施の形態や変形例と同様にフランジ11a、11bにボルト13等のジベルが非加熱手段で固着されている。そして、鋼殻2内にはコンクリートが充填されて固化されている。
これらの各変形例においても実施の形態と同様の作用効果を奏する。
Next, FIG. 9 is a longitudinal sectional view similar to FIG. 2 showing a modification of the structure of the
In the
In each
In each of these modified examples, the same operational effects as in the embodiment are exhibited.
なお、上述の実施の形態や変形例では、外側枠体部9と内側枠体部10とを連結する連結部材として、ウエブ11cを略三角形状に配列したラチス11を配設したが、ウエブ11cの形状は任意である。また、ラチス11は鋼殻2の長辺方向に配設したが、短辺方向や対角線方向に配設してもよい。
また連結部材は、外側枠体部9及び内側枠体部10とは別個のラチス11である必要はなく、単に外側枠体部9及び内側枠体部10を連結する例えばウエブ11cと同様な板状または棒状の部材で構成してもよい。
上述した実施の形態では、ラチス11が外側枠体部9及び内側枠体部10のプレート9b、10bに連結されて一体化されているために、ボルト13等のジベルは外側枠体部9及び内側枠体部10に連結されているとすることもできる。この場合、ジベルは外周面や内周面方向の第二プレート9b、10bに限らず、厚み方向の第一プレート9a、10aに連結するようにしてもよい。或いはラチス11のウエブ11cにジベルを連結してもよい。
また、ジベルとしては、実施の形態等で提示したボルト13、ピン21、孔部23a、23bに限らず適宜の形状のものを採用できる。ジベルは連結に際して溶接やろう付け等の加熱を用いない非加熱手段によって鋼材に連結すればよい。また、ジベルは鋼殻2やラチス11の少なくとも一部に連結すればよい。
In the above-described embodiment and modification, the
Further, the connecting member does not need to be a
In the above-described embodiment, the
Moreover, as a bevel, not only the volt |
1 合成セグメント
2 鋼殻
3 コンクリート
9 外側枠体部(第一枠体部)
10 内側枠体部(第二枠体部)
11 ラチス(連結部材)
13 ボルト(ジベル)
14 雌ねじ孔
20 圧入孔
21 ピン(ジベル)
23a、23b 孔部
1
10 Inner frame (second frame)
11 Lattice (connection member)
13 Bolt (Giber)
14
23a, 23b hole
Claims (3)
前記鋼殻は、円弧板状の外周面の四辺の角部を形成する第一枠体部と、円弧版状の内周面の四辺の角部を形成する第二枠体部とで形成され、
前記第一枠体部及び/または第二枠体部の内面に非加熱手段によってジベルが連結され、該ジベルは鋼殻の内部に充填されたコンクリートが密着して覆われていることを特徴とする合成セグメント。 In the synthetic segment that forms a circular arc plate formed by placing concrete inside the steel shell,
The steel shell is formed of a first frame body part that forms the corners of the four sides of the arcuate plate-shaped outer peripheral surface and a second frame body part that forms the corners of the four sides of the arc-shaped inner peripheral surface. ,
A diver is connected to the inner surface of the first frame part and / or the second frame part by non-heating means, and the diver is covered with concrete filled in a steel shell in close contact. The composite segment to be
前記鋼殻は、円弧板状の外周面の四辺の角部を形成する第一枠体部と、円弧版状の内周面の四辺の角部を形成する第二枠体部とで形成され、 前記第一及び第二枠体部を連結する連結部材が設けられ、
該連結部材に非加熱手段によってジベルが連結され、該ジベルは鋼殻の内部に充填されたコンクリートが密着して覆われていることを特徴とする合成セグメント。 In the synthetic segment that forms a circular arc plate formed by placing concrete inside the steel shell,
The steel shell is formed of a first frame body part that forms the corners of the four sides of the arcuate plate-shaped outer peripheral surface and a second frame body part that forms the corners of the four sides of the arc-shaped inner peripheral surface. A connecting member for connecting the first and second frame parts is provided;
A synthetic segment characterized in that a divel is connected to the connecting member by non-heating means, and the concrete is closely covered with concrete filled in a steel shell.
The dowel is a bolt screwed into the first and second frame parts or the connecting member, a pin press-fitted into a hole of the first and second frame parts or the connecting member, the first and second The synthetic segment according to claim 1 or 2, wherein the synthetic segment is at least one of a concave portion or a hole portion formed in the frame body portion or the connecting member.
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