JP2007270473A - Composite segment and composite segment joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネルを構成する合成セグメント、及び、トンネル軸方向に隣接する合成セグメント同士を接合する継手構造に関する。 The present invention relates to a composite structure that forms a tunnel and a joint structure that joins adjacent composite segments in the tunnel axial direction.
近年、セグメントの厚さを小さくするセグメントの薄肉化の要望が高まっている。セグメントを薄肉化すると、シールドマシンによって掘削する掘削坑の径を小さくすることができ、これによって、シールドマシンを小型化するとともに掘削土量を低減させることができ、コストダウンを図ることができる。 In recent years, there is an increasing demand for a thinner segment that reduces the thickness of the segment. When the segment is thinned, the diameter of the excavation pit excavated by the shield machine can be reduced, thereby reducing the size of the shield machine and reducing the amount of excavated soil, thereby reducing the cost.
また、近年、セグメントの幅寸法(トンネル軸方向の寸法)を大きくするセグメントの幅広化の要望が高まっている。セグメントを幅広化すると、1サイクル当りの掘進距離が長くなるため、トンネル掘進工程の短縮を図ることができ、特に、長距離トンネルの掘進の場合には有効である。 In recent years, there has been an increasing demand for widening the segment to increase the width of the segment (the dimension in the tunnel axis direction). If the segment is widened, the excavation distance per cycle becomes long, so that the tunnel excavation process can be shortened, and is particularly effective in the case of excavation in a long-distance tunnel.
一方、セグメントにおけるリング間継手構造としては、一方のセグメントの接合端部に設けられたボルト状の雄ネジ部材と、他方のセグメントの接合端部に設けられたナット状の雌ネジ部材とを螺合させることで、トンネル軸方向に隣接する一対のセグメント同士を接合する構成のものがある。前記雄ネジ部材は、一方のセグメントの接合端部に設けられた定着具に取り付けられており、前記雌ネジ部材は、他方のセグメントの接合端部に設けられた定着具に取り付けられている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、セグメントが薄肉化されると、セグメントに作用する土圧によって、セグメントに撓みが生じ易くなる。特に、セグメントの場合、トンネル周方向の曲げを考慮する必要があり、トンネル周方向の曲げを許容できる剛性を保持することが必要である。
また、セグメントの幅広化されると、トンネル軸方向に撓みが生じ易くなり、トンネル軸方向の許容できる剛性を保持することが必要である。
However, when the segment is thinned, the segment tends to bend due to the earth pressure acting on the segment. In particular, in the case of a segment, it is necessary to consider bending in the tunnel circumferential direction, and it is necessary to maintain rigidity that allows bending in the tunnel circumferential direction.
Further, when the width of the segment is increased, bending tends to occur in the tunnel axis direction, and it is necessary to maintain an allowable rigidity in the tunnel axis direction.
また、上記した従来のセグメントのリング間継手構造では、一方のセグメントに取り付けられた雄ネジ部材と他方のセグメントに取り付けられた雌ネジ部材とを螺合させる必要があるため、セグメントのリング間継手には相当の手間がかかり、継手作業が煩雑であるという問題が存在する In addition, in the conventional inter-ring joint structure of the segment described above, it is necessary to screw the male screw member attached to one segment and the female screw member attached to the other segment. Has a problem that it takes a lot of work and the joint work is complicated.
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、合成セグメントを薄肉化、幅広化しても高い剛性を保持することができる合成セグメントを提供することを目的としている。
また、本発明は、合成セグメント同士のリング間継手を簡易に行うことができるセグメントの継手構造を提供することを目的としている。
The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a synthetic segment that can maintain high rigidity even if the synthetic segment is thinned and widened.
Another object of the present invention is to provide a joint structure of segments that can easily perform joints between rings of synthetic segments.
請求項1記載の発明は、掘削坑の内面に沿ってトンネル周方向及びトンネル軸方向にそれぞれ複数継手されてトンネルを構成する円弧版状の合成セグメントであって、前記トンネル周方向に沿って延在する円弧状の構造部材が少なくとも2本平行に埋設されているとともに、前記トンネル軸方向に沿って延在する鋼材が埋設されており、該鋼材に引張力が導入されるとともに、該鋼材の両端が定着具によって前記構造部材にそれぞれ固定されることで、前記トンネル軸方向へのプレストレスが与えられていることを特徴としている。
The invention according to
このような構成により、構造部材の剛性によって、トンネル周方向の曲げに対する合成セグメントの剛性が向上する。また、両端が構造部材に固定されているとともに引張力が導入された鋼材によって、合成セグメントにトンネル軸方向へのプレストレスが付与され、トンネル軸方向の曲げに対する合成セグメントの剛性が向上する。 With such a configuration, the rigidity of the composite segment with respect to bending in the circumferential direction of the tunnel is improved by the rigidity of the structural member. Further, the steel material in which both ends are fixed to the structural member and the tensile force is introduced imparts prestress in the tunnel axis direction to the composite segment, and the rigidity of the composite segment with respect to bending in the tunnel axis direction is improved.
請求項2記載の発明は、 請求項1に記載された合成セグメント同士をトンネル軸方向に継手する合成セグメントの継手構造であって、トンネル軸方向に隣接する一対の合成セグメントのうち、一方の合成セグメントに設けられた一方の定着具には、ピンボルトを有する雄型継手が設けられ、他方の合成セグメントに設けられた他方の定着具には、前記ピンボルトが挿嵌される挿入孔が形成された楔を有する雌型継手が設けられ、前記ピンボルトが前記挿入孔に挿入され、前記ピンボルトと前記楔とが嵌合係止されて前記一対の合成セグメント同士が継手されている
Invention of
このような構成により、挿入孔に挿入されたピンボルトを楔が把持し、ピンボルトの引き抜きが規制されることとなる。 With such a configuration, the wedge is gripped by the pin bolt inserted into the insertion hole, and the extraction of the pin bolt is restricted.
本発明に係る合成セグメントによれば、トンネル周方向およびトンネル軸方向の曲げに対する合成セグメントの剛性がそれぞれ向上し、合成セグメントを薄肉化、幅広化しても、高い剛性を保持することができる。 According to the composite segment according to the present invention, the rigidity of the composite segment with respect to bending in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction is improved, and high rigidity can be maintained even if the composite segment is thinned and widened.
また、本発明に係る合成セグメントの継手構造によれば、一方の合成セグメント側の定着具に設けられたピンボルトを、他方の合成セグメント側の定着具に設けられた楔の挿入孔に挿入させるだけで、トンネル軸方向に隣接する合成セグメント同士を接合させることができる。このように、リング間継手がワンタッチ継手となるため、リング間継手の作業を簡単に行うことができる。 Further, according to the joint structure of the composite segment according to the present invention, the pin bolt provided in the fixing tool on the one composite segment side is only inserted into the insertion hole of the wedge provided in the fixing tool on the other composite segment side. Thus, the synthetic segments adjacent in the tunnel axis direction can be joined. Thus, since the inter-ring joint is a one-touch joint, the inter-ring joint can be easily operated.
以下、本発明に係る合成セグメント及び合成セグメントの継手構造の実施の形態について、図面に基いて説明する。なお、以下の説明の中で、「前方」や「前側」は、トンネル2の掘進方向における「前方」や「前側」であり、図1における左側である。また、「後方」や「後側」は、トンネル2の掘進方向における「後方」や「後側」であり、図1における右側である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a synthetic segment and a joint structure of synthetic segments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, “front” and “front” are “front” and “front” in the direction of
図1は複数のセグメントピース1…(合成セグメント)からなるトンネル2を表す図である。図1に示すように、湾曲した板形状の複数のセグメントピース1…を図示せぬ掘削坑の内面に沿って筒状に組み立てることでトンネル2が構築される。このとき、トンネル2の周方向に隣接するセグメントピース1,1は、対向するピース間接合面1a,1a(トンネル2軸方向に延在するセグメントピース1の端面)同士が図示せぬピース間継手を介して接合されることで連結されている。また、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1は、対向するリング間接合面1b,1b(トンネル2の周方向に延在するセグメントピース1の端面)同士が複数(図1では4つ)のリング間継手3…(リング間継手構造)を介して接合されることで連結されている。
FIG. 1 is a diagram showing a
図2はセグメントピース1を表す図である。図1,図2に示すように、セグメントピース1は、円弧版状のコンクリート造の部材であり、その内部には、2本平行するH形鋼などの鉄骨材6,6(構造部材)と、PC(プレストレスコンクリート)鋼線やPC鋼棒等の複数(図1では4本)のPC鋼材4…(鋼材)とがそれぞれ埋設されている。鉄骨材6,6は、トンネル2の周方向に沿って延在する円弧状の部材であり、セグメントピース1のリング間側の両端部にそれぞれ設けられている。PC鋼材4…は、トンネル2の軸方向に沿って延在させており、平行する2本の鉄骨材6,6間に架設されている。
FIG. 2 is a diagram showing the
また、PC鋼材4…には、引張力がそれぞれ導入されているとともに、それらPC鋼材4…の両端は、両側の鉄骨材6,6をそれぞれ貫通しているとともに、定着具5,5によって鉄骨材6,6にそれぞれ固定されている。これにより、セグメントピース1には、トンネル2軸方向へのプレストレスが導入され、つまり図2に示す矢印方向の圧縮力(外力による引張応力を打ち消すための応力)が予め計画的に付与されている。セグメントピース1へのプレストレスの付与方法としては、セグメントピース1のコンクリートを打設する前に、予め図示せぬ型枠内に配置したPC鋼材4にテンションをかけておき、コンクリート硬化後に緊張をゆるめ、PC鋼材4とセグメントピース1のコンクリートとの付着力によってプレストレスを導入するプレテンション方式が採用されている。
Further, tensile forces are respectively introduced into the
図3はセグメントピース1のリング間側の両端部(前後端部)の拡大断面図である。図3に示すように、PC鋼材4…は、少なくとも両端部(図3ではPC鋼材4の全体)が雄ネジ状に形成された部材であり、セグメントピース1の一方のリング間側端部から他方のリング間側端部まで延在されている。
また、セグメントピース1のリング間側の両端部に設けられた鉄骨材6,6のウェブには、複数のPC鋼材4…の端部をそれぞれ挿通させるための孔6aがそれぞれ形成されており、PC鋼材4の両端部は鉄骨材6,6にそれぞれ貫設されている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of both end portions (front and rear end portions) of the
Moreover, the
定着具5…は、PC鋼材4の両端部を鉄骨材6,6にそれぞれ定着される冶具であり、具体的には、鉄骨材6のウェブ外側面に接合された鋼板7と、鋼板7の外側に配置されたナット8と、鋼板7とナット8との間に介在されたワッシャ9とから構成されている。鋼板7には、鉄骨材6の孔6aに一致する孔7aが形成されており、この孔7aにPC鋼材4の端部が挿通されている。鋼板7から突出したPC鋼材4の端部にはワッシャ9を介してナット8が螺合されており、このナット8を締め付けることでPC鋼材4に引張力が導入され、鋼板7で反力をとることでセグメントピース1にプレストレスが付与される。なお、定着具5…は、セグメントピース1…のリング間側の端面には、テーパー状に窄まった丸穴1c形成されており、この丸穴1c内に定着具5が設けられている。
The
図1,図2に示すように、セグメントピース1の一方側(後側)のリング間側端部に設けられた一方の定着具(後側定着具5a)には、雄型継手10が設けられており、セグメントピース1の他方(前側)のリング間側端部に設けられた他方の定着具(前側定着具5b)には、雌型継手11が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a male joint 10 is provided on one fixing tool (
図3に示すように、雄型継手10は、後側定着具5aのナット8から突出した雄ネジ状のPC鋼材4の先端部に螺合される螺合部12と、螺合部12の先端面(後側の端面)に突設されたピンボルト13とから構成されている。
螺合部12は、基端側(前側)に開口された雌ネジ穴12aが形成されているとともに当該雌ネジ穴12aの先端側(後側)が閉じられた構成からなる部位である。ピンボルト13は、トンネル2の軸方向に延在している円柱形状の部材であり、ピンボルト13は、セグメントピース1のリング間接合面1bから突出している。また、ピンボルト13の外周面には、周方向に延在する複数の同軸凹凸が軸方向に連続的(鋸目状)に形成されている。
As shown in FIG. 3, the male joint 10 includes a screwing
The threaded
また、雌型継手11は、楔14と、楔14を保持するホルダ15と、楔14を付勢するウレタンバネ16と、ウレタンバネ16を収容するケース17とから構成されている。
楔14は、外形が前側に窄まったテーパー形状になっているとともに、ピンボルト13が挿入される挿入孔14aが中央に形成された中空の部材である。挿入孔14aの内周面には、周方向に延在する複数の同軸凹凸が軸方向に連続的(鋸目状)に形成されており、挿入孔14aの内周面に形成された同軸凹凸と、ピンボルト13の外周面に形成された同軸凹凸とは、互いに噛み合う形状になっている。
The female joint 11 includes a
The
ホルダ15は、内周形状が前側に窄まったテーパー形状になっている中空の部材であり、このテーパー状のホルダ15の中には、同じくテーパー状の楔14が挿嵌されて収納されている。なお、楔14は、ホルダ15に対して軸方向に摺動自在に嵌合されている。また、ホルダ15や楔14(雌型継手11)は、リング間接合面1bから突出させずに丸穴1cの中に配置されている。
The
ウレタンバネ16は、所定の弾力性を有するドーナツ状(環状)のウレタン部材であり、楔14の環状の後端面(奥側の端面)に当接されている。ケース17は、前側に開放された丸皿状の部材であり、ケース17の前端(鍔部)はホルダ15に接合されており、また、ケース17の後端(底部)は前側定着具5bのナット8に接合されている。なお、ウレタンバネを収納するケースは、ナット8と一体成形されたものであっても良い。
The
図4はトンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´のリング間継手3を表す破断図である。図4に示すように、リング間継手3は、上記した雄型継手10と雌型継手11とから構成されている。つまり、リング間継手3は、新たに設置する一方のセグメントピース1に設けられた雄型継手10のピンボルト13を、既に設置された他方のセグメントピース1´の雌型継手11の挿入孔14aに挿入し、ピンボルト13と楔14とを嵌合係止させることで、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士を継手する構成からなる。
FIG. 4 is a cutaway view showing the
次に、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士の継手方法について説明する。
Next, a method for jointing the
図1に示すように、先に設置されたセグメントピース1´の前方に、新たに設置するセグメントピース1を配置する。このとき、新たに設置するセグメントピース1は、先に設置されたセグメントピース1´に対して、周方向に略半分だけずらして配置しており、セグメントピース1…は、接合目地がジグザグになるように千鳥配置する。また、予め、新たに設置するセグメントピース1の後側定着具5aに雄型継手10を取り付けておくとともに、先に設置されたセグメントピース1´の前側定着具5bに雌型継手11を取り付けておく。
As shown in FIG. 1, the
そして、図3に示すように、新たに設置するセグメントピース1を後方に移動させて、新たに設置するセグメントピース1の後側のリング間接合面1bを、先に設置されたセグメントピース1´の前側のリング間接合面1b´に当接させるとともに、新たに設置するセグメントピース1の雄型継手10を、先に設置されたセグメントピース1´の雌型継手11に嵌合させることで、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士を継手する。具体的には、雄型継手10のピンボルト13を、雌型継手11の挿入孔14aに位置決めした後、楔14を押し広げながら挿入孔14a内に挿入させる。このとき、図5(a)に示すように、ピンボルト13の外周面と挿入孔14aの内周面とは、同軸凹凸によって互いに引っ掛かるため、ホルダ15に軸方向に摺動可能に保持されている楔14には、挿入されるピンボルト13によって、後方に向かって軸方向に押し出す力が作用し、楔14はウレタンバネ16に押し付けられる。楔14がウレタンバネ16に押し付けられると、図5(b)に示すように、ウレタンバネ16の弾性反力によって、楔14を前方に押し出す力が作用して、楔14に縮径する方向の力が作用し、この楔14によってピンボルト13が把持され、ピンボルト13の引き抜きが規制される。さらに、ピンボルト13に引き抜き力が作用した場合、同軸凹凸によって挿入孔14aの内周面がピンボルト13の外周面に引っ掛かるため、楔14に縮径方向の力が作用し、楔14によってピンボルト13がより強力に把持される。
Then, as shown in FIG. 3, the newly installed
上記した構成からなるセグメントピース1によれば、鉄骨材6,6自体の剛性によって、トンネル2の周方向の曲げに対するセグメントピース1の剛性が向上し、また、引張力が導入されるとともに両端が鉄骨材6,6にそれぞれ固定されたPC鋼材4…によって、セグメントピース1にトンネル2軸方向へのプレストレスが付与され、トンネル2の軸方向の曲げに対するセグメントピース1の剛性が向上する。これによって、セグメントピース1を薄肉化、幅広化しても、高い剛性を保持することができる。
According to the
また、上記したトンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士を継手するリング間継手3によれば、新たに設置するセグメントピース1の後側定着具5aに設けられたピンボルト13を、先に設置されたセグメントピース1´の前側定着具5bに設けられた楔14の挿入孔14aに挿入させるだけで、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士を接合させることができる。このように、リング間継手3がワンタッチ継手となるため、リング間継手3の作業を簡単に行うことができる。
Further, according to the inter-ring joint 3 that joins the
また、雌型継手11の楔14と前側定着具5bとの間にウレタンバネ16が介在されているため、ウレタンバネ16の弾性反力によって、楔14に縮径方向の力が作用し、楔14がピンボルト13を強力に把持するため、トンネル2の軸方向に隣接するセグメントピース1,1´同士の継手状態を確実に維持することができる。
Further, since the
また、図示せぬシールド機を図示せぬジャッキによって掘進させる際、セグメントピース1の前側のリング間接合面1bで図示せぬジャッキの反力を取ることになるが、雌型継手11がリング間接合面1bから突出していないため、図示せぬジャッキの設置の障害になることがない。
Further, when a shield machine (not shown) is dug with a jack (not shown), the reaction force of the jack (not shown) is taken at the inter-ring
以上、本発明に係る合成セグメント及び合成セグメントの継手構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、セグメントピース1のコンクリートを打設する前に、予め図示せぬ型枠内に配置したPC鋼材4にテンションをかけておくことで、セグメントピース1にプレストレスを与えるプレテンション方式のセグメントピースを採用しているが、本発明は、セグメントピースのコンクリート内にPC鋼材を挿通させるシースを埋設させ、コンクリート硬化後にシース内にPC鋼材を挿通させて、このPC鋼材にテンションをかけることで、セグメントピースにプレストレスを与えるポストテンション方式のセグメントピースであってもよい。
As described above, the embodiments of the composite segment and the joint structure of the composite segment according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. is there. For example, in the above-described embodiment, pre-stress is applied to the
また、上記した実施の形態では、セグメントピース1のリング間側の両端部に、H形鋼等からなる鉄骨材6,6がそれぞれ埋設されているが、本発明は、鉄骨以外の構造部材であってもよい。また、本発明は、セグメントピース(合成セグメント)の中央部にも構造部材が設けられていてもよく、3本以上の構造部材が埋設されていてもよい。さらに、本発明は、セグメントピースのリング間側の両端部だけでなく、セグメントピースのピース間側の両端部にも構造部材が設けられていてもよい。
Moreover, in above-mentioned embodiment, although the
また、上記した実施の形態では、少なくとも両端部が雄ネジ状に形成されたPC鋼材4を用いているが、本発明は、両端部に雄ネジ部材が付設された構成からなるPC鋼材であってもよい。
また、上記した実施の形態では、セグメントピース1の一方のリング間側端部に、ピンボルト13を有する雄型継手10が設けられ、他方のリング間側端部に、ピンボルト13が挿嵌される楔14を有する雌型継手11が設けられているが、本発明に係る合成セグメントは、上記した雄型継手10や雌型継手11が設けられていなくてもよく、他の継手構造によって継手される合成セグメントであってもよい。
さらに、上記した実施の形態では、ナット8等を用いた定着具5を使用しているが、本発明は、他の定着具であってもよく、また、その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成を、周知の構成に置き換えてもよい。
In the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the male joint 10 having the
Further, in the above-described embodiment, the fixing
1、1´ セグメントピース(合成セグメント)
2 トンネル
3 リング間継手(継手構造)
4 PC鋼材(鋼材)
5,5a,5b 定着具
6 鉄骨材(構造部材)
10 雄型継手
11 雌型継手
13 ピンボルト
14 楔
14a 挿入孔
1, 1 'segment piece (synthetic segment)
2
4 PC steel (steel)
5, 5a,
10
Claims (2)
前記トンネル周方向に沿って延在する円弧状の構造部材が少なくとも2本平行に埋設されているとともに、前記トンネル軸方向に沿って延在する鋼材が埋設されており、
該鋼材に引張力が導入されるとともに、該鋼材の両端が定着具によって前記構造部材にそれぞれ固定されることで、前記トンネル軸方向へのプレストレスが与えられていることを特徴とする合成セグメント。 A circular arc-shaped composite segment that is jointed together in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction along the inner surface of the excavation pit to form the tunnel,
At least two arc-shaped structural members extending along the tunnel circumferential direction are embedded in parallel, and a steel material extending along the tunnel axis direction is embedded,
A composite segment, wherein a tensile force is introduced into the steel material, and both ends of the steel material are fixed to the structural member by a fixing tool, respectively, so that prestress is applied in the tunnel axis direction. .
トンネル軸方向に隣接する一対の合成セグメントのうち、一方の合成セグメントに設けられた一方の定着具には、ピンボルトを有する雄型継手が設けられ、他方の合成セグメントに設けられた他方の定着具には、前記ピンボルトが挿嵌される挿入孔が形成された楔を有する雌型継手が設けられ、
前記ピンボルトが前記挿入孔に挿入され、前記ピンボルトと前記楔とが嵌合係止されて前記一対の合成セグメント同士が継手されていることを特徴とする合成セグメントの継手構造。 It is a joint structure of the composite segment which joins the composite segments described in claim 1 in the tunnel axial direction,
Of the pair of composite segments adjacent in the tunnel axis direction, one fixing tool provided in one composite segment is provided with a male joint having a pin bolt, and the other fixing tool provided in the other composite segment. Is provided with a female joint having a wedge formed with an insertion hole into which the pin bolt is inserted,
A joint structure of a composite segment, wherein the pin bolt is inserted into the insertion hole, the pin bolt and the wedge are fitted and locked, and the pair of composite segments are joined together.
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