JP2006291597A - トンネルセグメント - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐火被覆材を特に設置することなく、トンネル内で火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止できるようにする。
【解決手段】 箱状の金属製ケーシング３の内部にコンクリート４を充填して、その充填した充填コンクリート層５側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してあるトンネルセグメントであって、充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面９側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａで構成してある。
【選択図】 図４
【解決手段】 箱状の金属製ケーシング３の内部にコンクリート４を充填して、その充填した充填コンクリート層５側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してあるトンネルセグメントであって、充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面９側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａで構成してある。
【選択図】 図４
Description
本発明は、箱状の金属製ケーシングの内部にコンクリートを充填して、その充填した充填コンクリート層側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してあるトンネルセグメントに関する。
上記トンネルセグメントは、金属製ケーシングの内部に充填した充填コンクリート層側をトンネル内方に向けて設置できるので、設置現場でケーシング内にコンクリート層を形成する２次覆工を実施することなく、ケーシング内面がトンネル内に露出することによる腐食を防止できるとともに、セグメントのトンネル内方側を円滑面に形成して、トンネル内を通過する空気の摩擦損失を軽減できる利点があるが、従来、高強度コンクリートなどを打設して充填コンクリート層を構成してある（例えば、特許文献１参照）。
このため、トンネル内で火災が発生した場合に、高温に加熱された充填コンクリート層が爆裂し易いとともに、その爆裂によって充填コンクリート層が破壊されると、ケーシング内面が高温に加熱されてケーシング強度も低下し易く、トンネルの修復に多大の手間と時間を要する問題がある。
そこで、火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止するために、例えばセラミック製パネルなどの耐火被覆材を別途設置することが考えられるが、この場合は耐火被覆材の設置コストが別途必要になる欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、耐火被覆材を特に設置することなく、トンネル内で火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止できるようにすることを目的とする。
そこで、火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止するために、例えばセラミック製パネルなどの耐火被覆材を別途設置することが考えられるが、この場合は耐火被覆材の設置コストが別途必要になる欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、耐火被覆材を特に設置することなく、トンネル内で火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止できるようにすることを目的とする。
本発明の第１特徴構成は、箱状の金属製ケーシングの内部にコンクリートを充填して、その充填した充填コンクリート層側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してあるトンネルセグメントであって、前記充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリートで構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリートで構成してあるので、耐火被覆材を特に設置することなく、トンネル内で火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止できる。
つまり、トンネル内で火災が発生して充填コンクリート層が３５０℃以上の高温に加熱されると、コンクリートが膨張するとともに、コンクリートに含まれている水分も気化膨張して爆裂し易くなるが、セグメント内面側の充填コンクリート層が高温に加熱されるに伴って、耐火コンクリートに配合してある３００℃以下で溶融する合成繊維が溶融してコンクリート内に微細な空隙が形成され、この空隙によって、コンクリートの膨張や水分の気化膨張に伴って生じるコンクリートの内部圧力を緩和して爆裂を防止できる。
充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリートで構成してあるので、耐火被覆材を特に設置することなく、トンネル内で火災が発生した場合の充填コンクリート層の爆裂を防止できる。
つまり、トンネル内で火災が発生して充填コンクリート層が３５０℃以上の高温に加熱されると、コンクリートが膨張するとともに、コンクリートに含まれている水分も気化膨張して爆裂し易くなるが、セグメント内面側の充填コンクリート層が高温に加熱されるに伴って、耐火コンクリートに配合してある３００℃以下で溶融する合成繊維が溶融してコンクリート内に微細な空隙が形成され、この空隙によって、コンクリートの膨張や水分の気化膨張に伴って生じるコンクリートの内部圧力を緩和して爆裂を防止できる。
本発明の第２特徴構成は、前記充填コンクリート層を、前記ケーシングの底側に設けた普通コンクリート層に、前記耐火コンクリートからなる耐火コンクリート層を積層して構成してある点にある。
〔作用及び効果〕
ポリプロピレン繊維を配合した耐火コンクリートは打設時の流動性が低く、充填コンクリート層の全体をこのような耐火コンクリートで構成すると作業性が低下し易いが、充填コンクリート層を、ケーシングの底側に設けた普通コンクリート層に、ポリプロピレン繊維を配合した耐火コンクリートからなる耐火コンクリート層を積層して構成してあるので、打設時の流動性が低い耐火コンクリートの打設量を少なくして、作業性の低下を抑制できる。
ポリプロピレン繊維を配合した耐火コンクリートは打設時の流動性が低く、充填コンクリート層の全体をこのような耐火コンクリートで構成すると作業性が低下し易いが、充填コンクリート層を、ケーシングの底側に設けた普通コンクリート層に、ポリプロピレン繊維を配合した耐火コンクリートからなる耐火コンクリート層を積層して構成してあるので、打設時の流動性が低い耐火コンクリートの打設量を少なくして、作業性の低下を抑制できる。
本発明の第３特徴構成は、前記耐火コンクリートを、前記合成繊維の配合率が前記セグメント内面側ほど高くなるように設けてある点にある。
〔作用及び効果〕
耐火コンクリートを、火災発生時に高温に加熱され易いセグメント内面側ほど合成繊維の配合率が高くなるように設けてあるので、効率良く爆裂を防止できる。
耐火コンクリートを、火災発生時に高温に加熱され易いセグメント内面側ほど合成繊維の配合率が高くなるように設けてあるので、効率良く爆裂を防止できる。
本発明の第４特徴構成は、前記充填コンクリート層を埋設鉄筋で補強してある点にある。
〔作用及び効果〕
充填コンクリート層を埋設鉄筋で補強してあるので、爆裂に伴って生じたコンクリート片を埋設鉄筋に支持させて、その飛散や落下を防止することができ、金属製ケーシングの加熱量を抑制してその強度低下を遅らせることができる。
充填コンクリート層を埋設鉄筋で補強してあるので、爆裂に伴って生じたコンクリート片を埋設鉄筋に支持させて、その飛散や落下を防止することができ、金属製ケーシングの加熱量を抑制してその強度低下を遅らせることができる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図４は、枠体１と底板材２とを箱状に一体形成してあるダクタイル鋳鉄製ケーシング３を設け、そのケーシング３の内部にコンクリート４を充填して、その充填コンクリート層５側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してある道路用の本発明によるトンネルセグメントを示す。
〔第１実施形態〕
図１〜図４は、枠体１と底板材２とを箱状に一体形成してあるダクタイル鋳鉄製ケーシング３を設け、そのケーシング３の内部にコンクリート４を充填して、その充填コンクリート層５側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してある道路用の本発明によるトンネルセグメントを示す。
前記枠体１は、トンネル周方向端部を形成する二枚の端板部１ａと、トンネル長手方向端部を形成する二枚の扇形側板部１ｂとで、平面視で略矩形、かつ、トンネル長手方向視で扇形に一体形成してあり、この枠体１のトンネル外周側をトンネル長手方向視で円弧状の底板材２で塞いで、枠体１の内側が全面に亘ってトンネル内周側に開口しているケーシング３を形成し、ケーシング３の内側をトンネル周方向に沿う横桁部６とトンネル長手方向に沿う縦桁部７とで補強し、枠体１の全周に亘って一連のシール溝１３をセグメント厚さ方向の前後に設けてある。
そして、多数の鉄筋８を縦横に配筋して縦桁部７などに係止した上で溶接固定してあるケーシング３の内側に、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａを打設し、もって、埋設鉄筋８で補強してある充填コンクリート層５を設けると共に、設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面９側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａで構成してある。
なお、鉄筋８は、縦桁部７に固定する他に、横桁部６や底板材２に固定してもよく、要は縦桁部７と横桁部６を含むケーシング３のいずれかの箇所に固定されていればよい。又、その固定方法も係止や溶接に限らず接着などであってもよい。さらに鉄筋８の配筋はセグメント内面９側に位置する耐火コンクリート４ａで構成する充填コンクリート層５まで延設配置されることが望ましい。
前記３００℃以下で溶融する合成繊維としては、ポリプロピレン繊維やポリアセタール繊維，ビニロン繊維があり、これらの繊維を配合したポリプロピレン繊維混入コンクリート（ポリプロピレン繊維混入量：０．５〜５ｋｇ／ｍ3 ）やポリアセタール繊維混入コンクリート（ポリアセタール繊維混入量：０．０５〜０．５ｖｏｌ％）やビニロン繊維混入コンクリート（ビニロン繊維混入量：０．５〜５重量％）を打設して耐火コンクリート４ａを構成してある。
尚、前記耐火コンクリート４ａは、３００℃以下で溶融する合成繊維の配合率がセグメント内面９側ほど高くなるように設けてある。
尚、前記耐火コンクリート４ａは、３００℃以下で溶融する合成繊維の配合率がセグメント内面９側ほど高くなるように設けてある。
前記端板部１ａには、トンネル長手方向に沿う蟻溝１０をその端部が開口するように設けて、トンネル周方向で隣り合うセグメントの端板部１ａどうしを突き合わせた状態で、トンネル周方向で互いに対向する蟻溝１０に亘って楔状の連結具（図外）を押し込んで、トンネル周方向で隣り合うセグメントどうしを連結できるように構成してある。
前記側板部１ｂの一方には、抗口側に設置済みのセグメントに対する連結用の複数のジョイント金具１１を設け、他方の側板部１ｂには、切羽側に設置するセグメントのジョイント金具１１を抜け止め状態で嵌合させる複数のジョイント受け口１２を設けて、トンネル長手方向やトンネル周方向で隣り合うセグメントどうしを連結できるように構成してある。
〔第２実施形態〕
図５は、本発明によるトンネルセグメントの別実施形態を示し、充填コンクリート層５を、底板材２側の普通コンクリート４ｂを打設して構成した普通コンクリート層１４に、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａからなる耐火コンクリート層１５を積層して構成してある。
図５は、本発明によるトンネルセグメントの別実施形態を示し、充填コンクリート層５を、底板材２側の普通コンクリート４ｂを打設して構成した普通コンクリート層１４に、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリート４ａからなる耐火コンクリート層１５を積層して構成してある。
前記耐火コンクリート層１５には、縦桁部７などでケーシング３の内側に係止した上で溶接固定してある多数の鉄筋８を埋設してあるので、火災発生時に仮に破損してもトンネル内に落下するおそれが少ない。鉄筋８は、前記第１実施形態と同様に、ケーシング３の何れかの箇所に固定されていればよく、又、セグメント内面９側に位置する耐火コンクリート層１５まで延設して配置されることが望ましい。
尚、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、耐火コンクリート４ａを３００℃以下で溶融する合成繊維の配合率がセグメント内面９側ほど高くなるように設けてある。 その他の構成は第１又は第２実施形態と同様である。
〔第３実施形態〕
図６は、本発明によるトンネルセグメントの別実施形態を示し、鋼材を溶接で一体に接続して金属製ケーシング３を構成してある。
つまり、トンネル周方向端部を形成する二枚の鋼板製端板部（図示せず）と、トンネル長手方向端部を形成する二本のＨ形鋼製側板部１ｂとを溶接で一体に接続して、平面視で略矩形、かつ、トンネル長手方向視で扇形の鋼製枠体１を形成し、この枠体１のトンネル外周側にトンネル長手方向視で円弧状の鋼板製底板材２を溶接で一体に接続して、枠体１の内側が全面に亘ってトンネル内周側に開口している鋼製ケーシング３を構成し、ケーシング３の内側には、充填コンクリート層５とのずれ止め用のジベル１６を溶接固定してある。
尚、本実施形態においても、第１実施形態と同様の耐火コンクリート４ａからなる充填コンクリート層５、又は、第２実施形態と同様の普通コンクリート層１４と耐火コンクリート層１５とを積層した充填コンクリート層５を設けてある。
図６は、本発明によるトンネルセグメントの別実施形態を示し、鋼材を溶接で一体に接続して金属製ケーシング３を構成してある。
つまり、トンネル周方向端部を形成する二枚の鋼板製端板部（図示せず）と、トンネル長手方向端部を形成する二本のＨ形鋼製側板部１ｂとを溶接で一体に接続して、平面視で略矩形、かつ、トンネル長手方向視で扇形の鋼製枠体１を形成し、この枠体１のトンネル外周側にトンネル長手方向視で円弧状の鋼板製底板材２を溶接で一体に接続して、枠体１の内側が全面に亘ってトンネル内周側に開口している鋼製ケーシング３を構成し、ケーシング３の内側には、充填コンクリート層５とのずれ止め用のジベル１６を溶接固定してある。
尚、本実施形態においても、第１実施形態と同様の耐火コンクリート４ａからなる充填コンクリート層５、又は、第２実施形態と同様の普通コンクリート層１４と耐火コンクリート層１５とを積層した充填コンクリート層５を設けてある。
〔その他の実施形態〕
１．本発明によるトンネルセグメントは、充填コンクリート層の全体や、普通コンクリート層に積層する耐火コンクリート層の全体を、３００℃以下で溶融する合成繊維を略均一に配合した耐火コンクリートで構成してあっても良い。
２．本発明によるトンネルセグメントは、コルゲート状に形成してある底板部を備えた金属製ケーシングの内側に充填コンクリート層を設けてあっても良い。
３．本発明によるトンネルセグメントは、道路用のトンネルセグメントに限定されず、鉄道用のトンネルセグメントや、電力や通信ケーブルなどの敷設用のトンネルセグメントなどであっても良い。
１．本発明によるトンネルセグメントは、充填コンクリート層の全体や、普通コンクリート層に積層する耐火コンクリート層の全体を、３００℃以下で溶融する合成繊維を略均一に配合した耐火コンクリートで構成してあっても良い。
２．本発明によるトンネルセグメントは、コルゲート状に形成してある底板部を備えた金属製ケーシングの内側に充填コンクリート層を設けてあっても良い。
３．本発明によるトンネルセグメントは、道路用のトンネルセグメントに限定されず、鉄道用のトンネルセグメントや、電力や通信ケーブルなどの敷設用のトンネルセグメントなどであっても良い。
３ ケーシング
４ コンクリート
４ａ 耐火コンクリート
５ 充填コンクリート層
８ 埋設鉄筋
９ セグメント内面
１４ 普通コンクリート層
１５ 耐火コンクリート層
４ コンクリート
４ａ 耐火コンクリート
５ 充填コンクリート層
８ 埋設鉄筋
９ セグメント内面
１４ 普通コンクリート層
１５ 耐火コンクリート層
Claims (4)
- 箱状の金属製ケーシングの内部にコンクリートを充填して、その充填した充填コンクリート層側をトンネル内方に向けて設置可能に構成してあるトンネルセグメントであって、 前記充填コンクリート層のうちの少なくとも設置状態でトンネル内方に向けるセグメント内面側を、３００℃以下で溶融する合成繊維を配合した耐火コンクリートで構成してあるトンネルセグメント。
- 前記充填コンクリート層を、前記ケーシングの底側に設けた普通コンクリート層に、前記耐火コンクリートからなる耐火コンクリート層を積層して構成してある請求項１記載のトンネルセグメント。
- 前記耐火コンクリートを、前記合成繊維の配合率が前記セグメント内面側ほど高くなるように設けてある請求項１又は２記載のトンネルセグメント。
- 前記充填コンクリート層を埋設鉄筋で補強してある請求項１〜３のいずれか１項記載のトンネルセグメント。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005114637A JP2006291597A (ja) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | トンネルセグメント |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009024341A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Ohbayashi Corp | 耐火セグメント及び耐火セグメントの製造方法 |
| JP2009114791A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Taisei Corp | 耐火セグメントおよびトンネル |
| JP2009249940A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Nippon Steel Corp | 合成セグメント |
| JP2012127190A (ja) * | 2012-03-30 | 2012-07-05 | Tokyu Construction Co Ltd | セグメントの構造 |
| JP2015227614A (ja) * | 2015-09-24 | 2015-12-17 | 株式会社Ｉｈｉ建材工業 | セグメント |
-
2005
- 2005-04-12 JP JP2005114637A patent/JP2006291597A/ja active Pending
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