JP2007162452A - トンネル用セグメント及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トンネルの周方向及び軸方向に複数並べて互いに連結してトンネル壁を形成するトンネル用セグメントであって、トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁W1,W2と、この軸方向壁W1,W2に接合された内周板2a又は外周板2bと、軸方向壁W1,W2及び内周板2a又は外周板2bの両端部に接合された周方向壁5とを有し、上記一対の軸方向壁W1,W2を鋼管1a,1bで形成した。
【選択図】図1
Description
また、セグメント本体構造に加えて、別途、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結するためのセグメント継手及びリング継手を設置する必要があるため、製作コストがさらに嵩むことになる。
(3)上記(1)の一対の軸方向壁を、それぞれ複数本の鋼管を集成して形成した。
(5)上記(3)又は(4)の一対の軸方向壁をそれぞれ形成する複数本の鋼管を、側壁が凹凸をなすように集成し、該凹凸部によりトンネルの軸方向に連結するリング継手部を形成した。
(7)上記(1)〜(5)のいずれかの一対の軸方向壁を形成する鋼管の両端部を、トンネルの軸方向に配設した短管で連結した。
(9)上記(8)の内周板又は外周板の前記箱状部に対応するコンクリート打設面にすべり止めを設けた。
(10)上記(8)の内周板又は外周板の前記箱状部に対応する領域、前記一対の鋼管、短管及び周方向壁の箱状部内壁の全部又は一部にすべり止めを設けた。
(12)上記(1)〜(11)の一対の軸方向壁の下面及び上面若しくはいずれか一方、又は対向する壁面の下部及び上部若しくはいずれか一方に、内周板及び又は外周板を接合した。
(14)上記(1)〜(13)のいずれかの鋼管に、多角形鋼管を用いた。
(16)上記(1)〜(15)の鋼管内にコンクリートを充填した。
(17)上記(8)又は(16)のコンクリートに、最大骨材寸法20mm、スランプフロー60cm±10cm、空気量2%±1%の高流動コンクリートを使用した。
(18)上記(16)のコンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板又は継手板を接合した。
(23)上記(20)〜(22)のいずれかの軸方向壁を、それぞれ複数本の鋼管を集成して形成した。
(24)上記(20)〜(23)のいずれかの軸方向壁と、内周板又は外周板、周方向壁とによって形成された箱状部内にコンクリートを打設した。
(26)また、トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に成形された複数本の鋼管をトンネルの軸方向に並べて接合し、これら複数本の鋼管内にコンクリートを充填してその両端部に周方向壁を接合したものである。
図1は本発明の実施の形態1に係るトンネル用セグメントの斜視図、図2は図1のA−A断面図、図3(a)は図1のB−B断面図である。
本実施の形態に係るトンネル用セグメント(以下、単にセグメントという)は、図4に示すように、地盤中に掘削されたトンネル内に複数のセグメントSをリング状に接合してトンネル周壁を形成し、この周壁リングをトンネルの軸方向に順次接合してトンネルの周壁を形成するためのものである。
7aは箱状部6の長手方向に配筋された複数本の縦鉄筋である(図1には縦鉄筋7aは省略してある)。そして、ずれ止め3が設けられ縦鉄筋7aが配筋された箱状部6にはコンクリート20が打設されている。なお、図示してないが、コンクリート20のひび割れ等を防止するために、縦鉄筋7aに代えて、又は縦鉄筋7aと合わせて網鉄筋を配筋してもよい。
先ず、トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に曲げ形成された鋼管1a,1b内にコンクリート20を充填し、コンクリート20が硬化したのち鋼管1a,1bの両端部に拘束板4を溶接接合して、コンクリート20を管軸方向に拘束する。
図1の場合は、鋼管1a,1bを凸状に折曲げてセグメントSを構成した場合を示したが、本例の鋼管1a,1bを凹状に折曲げ、その凸面(外周壁)に背面板又はスキンプレート2b(以下外周板という)を接合してセグメントSを構成したものである。なお、図示してないが、鋼管1a,1bの内周壁に内周板2aを設けると共に、外周壁に外周板2bを設けて箱状部6の内外周面を閉塞してもよい(他の実施の形態においても同様である)。
本例の各部の構成及び製造手順は図1のセグメントの場合とほぼ同様である。なお、本例は以下に説明する他の実施の形態においても同様である。
実験供試体(以下、単に供試体と記す)を構成する鋼材は、鋼管がSTKR400、その他の鋼材がSS400材で、その機械的性質を表1に示す。また、鋼管等に充填するコンクリートには、最大骨材寸法20mm、スランプフロー60cm、空気量1.8%の高流動コンクリートを使用した。その硬化コンクリートの力学的特性を表2に示す。
試験にあたっては、鋼管のみにコンクリートを充填したセグメント(供試体NO.1)と、鋼管と箱状部にコンクリートを充填したセグメント(供試体NO.2)との2体について行った。
試験結果を図10に示す。
さらに、鋼管1a,1bの両端部に拘束板4を接合することにより、鋼管1a,1bとその内部に充填したコンクリート20との間に、周方向のせん断力に対するずれ止めが不要になる。
これらにより、セグメントSの製造コストが低減され、製造時間が短縮されるばかりでなく、施工性を向上することができる。
図11は本発明の実施の形態2に係るセグメントの斜視図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、実施の形態1と同様の軸方向壁W1,W2を構成する鋼管1a,1bの間に長手方向に所定の間隔で軸方向に配設した複数の短管10を溶接接合し、これらの下面に内周板2a(この内周板2aにはずれ止め3が設けられていない)を溶接により接合したものである。
図13は本発明の実施の形態3に係るセグメントの斜視図、図14は図13のC−C断面図、図15は図13のD−D断面図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
図16は本発明の実施の形態4に係るセグメントの斜視図、図17は図16のE−E断面図、図18は図16のF−F断面図、図19は図16のセグメントを構成する軸方向壁W1,W2の先端部の説明図である。なお、実施の形態1と同一又は相当部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
そして、鋼管1hを鋼管1eの外側に沿って、また鋼管1iを鋼管1gの外側に沿って配設し、それぞれ溶接接合して一体に構成したものである。なお、このとき、外側面が凹凸状に形成されて鋼管1hと1iとの間には空間部が形成される。
先ず、軸方向壁W1,W2を所定の間隔Gで配置して補助部材9(図示せず)で固定し、その下面に、コンクリート打設面にずれ止め3を有する内周板2aを溶接接合し、軸方向壁W1,W2の両端部に継手板5をそれぞれ溶接接合する。これにより、両軸方向壁W1,W2、内周板2a及び継手板5に囲まれた箱状部6が形成される。
ついで、箱状部6の軸方向壁W1,W2の間に、長手方向に所定の間隔で複数本の横鉄筋8を配筋し、また、長手方向に複数本の縦鉄筋7aあるいは網鉄筋を配筋する。そして、箱状部6にコンクリート20を打設すれば、セグメントの製造は完了する。
また、一方の軸方向壁W1を構成する鋼管1a〜1dの外側壁の一部(例えば1d)を外方に突出させ、他方の軸方向壁W2を構成する鋼管1e〜1iの外側壁の一部に空間部を設けて互いに対応する凹凸部を形成したので、これらにより、トンネルの軸方向に隣接するセグメントSを連結するためのリング継手部16を形成することができる。
また、図21のセグメントSは、両軸方向壁W1,W2を構成する複数の鋼管1の両端部を揃えて、同一平面上に位置させたもので、その他の構成は図16の場合と同様である。
図22は本発明の実施の形態5に係るセグメントの斜視図である。なお、実施の形態4と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は実施の形態4の鋼管1と同様にトンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に成形し、内部にコンクリート20が充填されて両端部に拘束板4が接合された複数(図には3本の場合が示してある)の鋼管1a,1b,1cを上下方向に積層し、溶接接合により一体化して軸方向壁W1を構成し、同様に鋼管1d,1e,1fにより軸方向壁W2を構成したもので、その他の構成は図16の場合と同様である。なお、図には箱状部6に縦鉄筋7aと横鉄筋8が記載されていないが、これは必要に応じて設けてもよい。
本実施の形態の効果は、実施の形態4の場合とほぼ同様であるが、さらに、少数の鋼管1を単純に接合して軸方向壁W1,W2を構成したので、製造が容易でコストを低減することができる。
図23は本発明の実施の形態6に係るセグメントの軸方向壁を構成する鋼管の説明図である。
実施の形態1〜5においては、セグメントSの軸方向壁W1,W2を構成する鋼管1を、曲げ加工して円弧状に形成した場合を示したが、本実施の形態は、鋼管1を、複数本の短管10a,10b,10c(図には3本の場合を示してある)を溶接接合して、円弧状に近似した形状に形成したものである。
本実施の形態による鋼管1によっても、本実施の形態1〜5とほぼ同様のセグメントSを構成することができ、ほぼ同様の効果を得ることができる。
図24は本発明の実施の形態7に係るセグメントによりトンネルの周壁を構成した説明図、図25は図24のセグメントの説明図である。
実施の形態1〜6では、地盤に掘削された断面円形のトンネルの内周に、複数の円弧状のセグメントSをリング状に接合してトンネルの周壁を構成する場合について説明したが、本実施の形態は、断面が長方形(四角形)のトンネルの周壁を構成するセグメントに関するものである。
第2のセグメントS2も上記に準じて構成する。なお、上記の製造手段はその一例を示すもので、本実施の形態においても実施の形態1〜5の構成、製造手段を適宜採用することができる。
本実施の形態においても、実施の形態1〜5に準じた効果を得ることができる。
また、図28は内周面にリブ3aが設けられたリブ付き鋼管1を用いたもので、いずれの場合にも鋼管1内に充填したコンクリート20を一体化して拘束することができる。
先ず、断面正方形で一辺の幅450mm、板厚12mm、長さ4mの角形鋼管1a,1bを、トンネルの周方向に沿って半径r(図4参照)を6.5mとして曲げ成形し、ほぼ円弧状に形成した。ついで、この鋼管1a,1b内に最大骨材寸法20mm、スランプフロー60cm、空気量1.8%の高流動コンクリート20を充填し、コンクリート20が硬化したのち、その両端部に鋼管1a,1bの断面形状と同じ大きさで板厚12mmの拘束板4を溶接により接合し、一対の軸方向壁W1,W2を製作した。
Claims (26)
- トンネルの周方向及び軸方向に複数並べて互いに連結してトンネル壁を形成するトンネル用セグメントであって、
トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁と、該軸方向壁に接合された内周板又は外周板と、前記軸方向壁及び内周板又は外周板の両端部に接合された周方向壁とを有し、
前記一対の軸方向壁を鋼管で形成したことを特徴とするトンネル用セグメント。 - 前記一対の軸方向壁を、それぞれ1本の鋼管で形成したことを特徴とする請求項1記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁を、それぞれ複数本の鋼管を集成して形成したことを特徴とする請求項1記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁をそれぞれ形成する複数本の鋼管を、端部が凹凸をなすように集成し、該凹凸部によりトンネルの周方向に連結するセグメント継手部を形成したことを特徴とする請求項3記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁をそれぞれ形成する複数本の鋼管を、側壁が凹凸をなすように集成し、該凹凸部によりトンネルの軸方向に連結するリング継手部を形成したことを特徴とする請求項3又は4記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁を形成する鋼管を、トンネルの軸方向に配設した1本又は複数本の短管で連結したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁を形成する鋼管の両端部を、トンネルの軸方向に配設した短管で連結したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁と、内周板又は外周板と、周方向壁とによって形成された箱状部にコンクリートを打設したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記内周板又は外周板の前記箱状部に対応するコンクリート打設面にすべり止めを設けたことを特徴とする請求項8記載のトンネル用セグメント。
- 前記内周板又は外周板の前記箱状部に対応する領域、前記一対の鋼管、短管及び周方向壁の箱状部内壁の全部又は一部にすべり止めを設けたこと特徴とする請求項8記載のトンネル用セグメント。
- 前記箱状部に、縦鉄筋及び網鉄筋の両者又はいずれか一方を配筋したことを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁の下面及び上面若しくはいずれか一方、又は対向する壁面の下部及び上部若しくはいずれか一方に、内周板及び又は外周板を接合したことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- トンネルの周方向及び軸方向に複数並べて互いに連結してトンネル壁を形成するトンネル用セグメントであって、
複数本の鋼管をトンネルの軸方向に並べて接合し、これら複数本の鋼管の両端部に周方向壁を接合したことを特徴とするトンネル用セグメント。 - 前記鋼管に多角形鋼管を用いたことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記一対の軸方向壁を構成する鋼管を、トンネル周方向に沿ってほぼ円弧状に形成したことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記鋼管内にコンクリートを充填したことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 前記コンクリートに、最大骨材寸法20mm、スランプフロー60cm±10cm、空気量2%±1%の高流動コンクリートを使用したことを特徴とする請求項8又は16記載のトンネル用セグメント。
- 前記コンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板又は継手板を接合したことを特徴とする請求項16記載のトンネル用セグメント。
- 前記軸方向壁を構成する鋼管を、複数枚の鋼板の端縁部を溶接接合し、又はL字状若しくはコ字状の鋼材を溶接接合して構成したことを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
- 鋼管内にコンクリートを充填し、該コンクリートの硬化後に前記鋼管の両端部に拘束板を接合して一対の軸方向壁を形成し、該一対の軸方向壁を所定の間隔で配設して内周板又は外周板を接合し、前記一対の軸方向壁及び内周板又は外周板の両端部に周方向壁を接合したことを特徴とするトンネル用セグメントの製造方法。
- トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の鋼管により軸方向壁を形成し、該一対の軸方向壁を所定の間隔で配設して内周板又は外周板を接合し、前記軸方向壁を形成する鋼管内にコンクリートを充填して前記一対の軸方向壁及び内周板又は外周板の両端部に周方向壁を接合したことを特徴とするトンネル用セグメントの製造方法。
- 前記一対の軸方向壁を所定の間隔で配設し、該軸方向壁の長手方向に所定の間隔で複数の補助部材を配設してその両端部を前記軸方向壁にそれぞれ接合し、ついで内周板又は外周板を接合することを特徴とする請求項20又は21記載のトンネル用セグメントの製造方法。
- 前記一対の軸方向壁を、それぞれ複数本の鋼管を集成して形成したことを特徴とする請求項20〜22のいずれかに記載のトンネル用セグメントの製造方法。
- 前記一対の軸方向壁と、内周板又は外周板と、周方向壁とによって形成された箱状部内にコンクリートを打設したことを特徴とする請求項20〜23のいずれかに記載のトンネル用セグメントの製造方法。
- トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に成形され、内部にコンクリートが充填された複数本の鋼管をトンネルの軸方向に並べて接合し、これら複数本の鋼管の両端部に周方向壁を接合したことを特徴とするトンネル用セグメントの製造方法。
- トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に形成された複数本の鋼管をトンネルの軸方向に並べて接合し、これら複数本の鋼管内にコンクリートを充填してその両端部に周方向壁を接合したことを特徴とするトンネル用セグメントの製造方法。
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