JP2007297906A - Composite segment structure formed of steel and concrete - Google Patents

Composite segment structure formed of steel and concrete Download PDF

Info

Publication number
JP2007297906A
JP2007297906A JP2007092446A JP2007092446A JP2007297906A JP 2007297906 A JP2007297906 A JP 2007297906A JP 2007092446 A JP2007092446 A JP 2007092446A JP 2007092446 A JP2007092446 A JP 2007092446A JP 2007297906 A JP2007297906 A JP 2007297906A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
concrete
tunnel
inner flange
segment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007092446A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Kawamura
彰誉 川村
Noriyuki Kawabata
規之 川端
Kenichi Nakatsu
賢一 中津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2007092446A priority Critical patent/JP2007297906A/en
Publication of JP2007297906A publication Critical patent/JP2007297906A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite segment structure capable of taking a measure against a fire at low cost in an extremely short construction period. <P>SOLUTION: This composite segment structure comprises a steel shell segment body frame 31 in which steel shell side-frames 44 formed of steel outer flanges 41 and steel inner flanges 43 joined to each other through a web 41 are disposed in parallel with each other at a predetermined interval in the axial direction of a tunnel and the steel shell outer flanges 42 are connected to each other through a skin plate 45, and fire resistant concrete 32 placed in the inner space of the steel shell segment body frame 31 and formed by mixing polypropylene fibers or vinylon fibers therein. The fire resistant concrete 32 covers the tunnel hollow side of the steel inner flange 43. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、シールドトンネル内における覆工体として用いられる鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造に関し、特に耐火性に優れた合成セグメント構造に関するものである。   The present invention relates to a composite segment structure made of steel and concrete used as a lining body in a shield tunnel, and particularly to a composite segment structure excellent in fire resistance.

従来より、高速道路等を始めとした各種シールドトンネルにおける覆工には、合成セグメントが広く用いられている。   Conventionally, synthetic segments have been widely used for lining in various shield tunnels including highways.

合成セグメントには、主桁、継手板、スキンプレートからなる鋼殻に中詰めコンクリートを充填してなる合成セグメントまたは、鉄筋、コンクリートより構成されるコンクリート系セグメントがある。   The synthetic segment includes a synthetic segment formed by filling a steel shell composed of a main girder, a joint plate, and a skin plate with filling concrete, or a concrete segment composed of reinforcing steel and concrete.

特に、この合成セグメントに関しては、鋼殻で枠組みされた鋼殻セグメント本体枠の内側空間部にコンクリートを充填することにより、セグメントの剛性を高くすることができるため、セグメント厚を小さくすることが可能となる。   Especially for this synthetic segment, it is possible to increase the rigidity of the segment by filling the inner space of the steel shell segment body frame, which is framed by the steel shell, so that the segment thickness can be reduced. It becomes.

ところで、道路網が発達しトンネルの数が増えたことや、自動車の増加により交通量が増えたこと等により、道路トンネル内での自動車同士の衝突、転倒等による火災事故の頻度が増え、また火災事故の規模も大形化の傾向にある。特に、引火性の液体燃料や液化薬品を搭載したタンクローリーによりトンネル内の火災事故が発生したときの災害の危険性は予測をはるかに超えるものがある。   By the way, due to the development of the road network and the increase in the number of tunnels and the increase in traffic volume due to the increase in automobiles, the frequency of fire accidents due to collisions between cars and falls within the road tunnel has increased. The scale of fire accidents is also increasing. In particular, the danger of a disaster when a fire accident occurs in a tunnel due to a tank truck equipped with flammable liquid fuel or liquefied chemicals is far beyond prediction.

トンネル内の火災事故において、人的災害を最小に抑えなければならないのは勿論であるが、さらにトンネル内壁、特に覆工体であるセグメントを如何にして熱から守るかという問題がある。   In a fire accident in a tunnel, it is a matter of course that human disasters must be minimized, but there is also a problem of how to protect the tunnel inner wall, especially the segment that is a lining body, from heat.

これに対して、上述の如き合成セグメントが組み立てられたシールドトンネルの内面は、コンクリート部分と鋼殻体の鋼製部分が露出している。このようなトンネルにあっては、火災が発生した場合、急速に上昇した高温の熱が覆工コンクリートに直接に熱衝撃的に伝わり、コンクリートに含まれる水分が急速に蒸発されるなどの原因で、当該コンクリートが爆裂してトンネル崩壊等の大事故になりかねない。特にこの合成セグメントが損傷してしまうとトンネル自体が崩落し、これに伴って負傷者の増大や救援活動への支障等をきたすことにもつながり、さらにはトンネルを復旧させるために多大なコストが必要になるという問題点もあった。   On the other hand, the concrete portion and the steel portion of the steel shell are exposed on the inner surface of the shield tunnel in which the composite segments as described above are assembled. In such a tunnel, when a fire breaks out, the rapidly rising high-temperature heat is transmitted directly to the lining concrete in a thermal shock, and moisture contained in the concrete is rapidly evaporated. The concrete may explode and cause a major accident such as a tunnel collapse. In particular, if this composite segment is damaged, the tunnel itself collapses, resulting in an increase in the number of injured persons and obstacles to rescue operations, and a great cost to restore the tunnel. There was also a problem that it was necessary.

このような問題点を解決するために、従来においては、例えば特許文献1に示すような耐火被覆構造が提案されている。この耐火被覆構造では、セグメント等の覆工内周面に配置されるブロック状の断熱材と、この断熱材の内周面側から狭持させる多数の孔が形成された金属薄板とを備えている。そして、この金属薄板と断熱材とをアンカーピンでセグメントに固定させて耐火パネルを構成している。これにより、セグメントと耐火パネルとの間に高熱空気が入らないように密着性を向上させることが可能となる。   In order to solve such problems, conventionally, a fireproof covering structure as shown in Patent Document 1 has been proposed. This fireproof covering structure includes a block-shaped heat insulating material disposed on the inner peripheral surface of the lining such as a segment, and a metal thin plate in which a large number of holes to be held from the inner peripheral surface side of the heat insulating material are formed. Yes. And this fireproof panel is comprised by fixing this metal thin plate and a heat insulating material to a segment with an anchor pin. Thereby, it becomes possible to improve adhesiveness so that hot air may not enter between a segment and a fireproof panel.

また、耐火パネルを利用した他の技術としては、例えば特許文献2に示すように、セグメントの内周全面に耐火パネルを貼り付けたトンネル用セグメントも提案されている。   As another technique using a fireproof panel, for example, as shown in Patent Document 2, a tunnel segment in which a fireproof panel is attached to the entire inner surface of the segment has been proposed.

さらには、例えば、特許文献3に示すように、落下防止機構を有した突起体を取り付けた断熱質部材の面に未硬化のコンクリートを打設硬化させる耐火構造も提案されている。   Furthermore, as shown in Patent Document 3, for example, a fireproof structure is proposed in which uncured concrete is cast and cured on the surface of a heat insulating member to which a protrusion having a fall prevention mechanism is attached.

また、型枠にコンクリートを打設し、そのコンクリートが完全に固まらないうちに耐火被覆材をコンクリート表面に積層するトンネル耐火セグメントも提案されている(例えば、特許文献4参照。)。   In addition, a tunnel refractory segment is proposed in which concrete is placed on a mold and the refractory coating material is laminated on the concrete surface before the concrete is completely hardened (see, for example, Patent Document 4).

また、特許文献5においては、鋼枠本体とスキンプレートとで囲まれた内側にコンクリート等を充填してなるセグメント本体の内側に、耐火性能、耐衝撃性能を有する2次覆工体が一体に施されているセグメントも提案されている。
特開2003−129797号公報 特開2002−371797号公報 特開2000−96995号公報 特開2004−3285号公報 特許第3302925号公報
Moreover, in patent document 5, the secondary lining body which has fire resistance performance and impact resistance performance is united with the inside of the segment main body formed by filling concrete etc. inside the steel frame main body and the skin plate. Some segments have been proposed.
JP 2003-129797 A JP 2002-371797 A JP 2000-96995 A JP 2004-3285 A Japanese Patent No. 3302925

しかしながら、上述した耐火パネルや2次覆工体を貼り付ける構成では、トンネル内周全域に亘って耐火パネルを貼り付ける必要があるため、大量の耐火パネルが必要となり、材料コストが増大し、ひいてはシールドトンネル全体の耐火対策コストが増加してしまうとともに施工期間が長期化してしまうという問題点があった。   However, in the configuration in which the above-described fireproof panel or secondary lining body is pasted, since it is necessary to paste the fireproof panel over the entire inner periphery of the tunnel, a large amount of fireproof panels are required, which increases the material cost, and consequently There was a problem that the fireproofing cost of the entire shield tunnel increased and the construction period was prolonged.

そこで、本発明は、上述した問題点を鑑みて案出されたものであり、耐火対策をきわめて短い工期でしかも低コストで施すことが可能な鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and provides a composite segment structure made of steel and concrete that can be applied with fire resistance measures in a very short construction period and at a low cost. Objective.

本発明者は、上述した課題を解決するために、鋼殻セグメント本体枠の内側空間部に、火災時の熱で溶融、消失するポリプロピレン繊維又はビニロン繊維等の合成繊維を混入させた耐火コンクリートを充填させ、さらにこの耐火コンクリートを鋼製内側フランジのトンネル内空側まで被覆させた鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造を発明した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor is provided with a refractory concrete in which synthetic fibers such as polypropylene fibers or vinylon fibers that melt and disappear due to heat at the time of fire are mixed in the inner space of the steel shell segment main body frame. A composite segment structure composed of steel and concrete was invented, which was filled and further covered with this refractory concrete up to the air side inside the tunnel of the steel inner flange.

本願請求項1に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造は、ウエブを介して結合された鋼製外側フランジと鋼製内側フランジからなる鋼殻側枠を2辺或いは4辺に所定の間隔をあけて平行に配設し、上記鋼殻外側フランジ間をスキンプレートで連結した鋼殻セグメント本体枠と、上記鋼殻セグメント本体枠の内側空間部に充填された、火災時に熱で溶融、消失するポリプロピレンやビニロン等の合成繊維を混入させた耐火コンクリートとを備え、上記耐火コンクリートは、さらに上記鋼製内側フランジのトンネル内空側を被覆してなることを特徴とする。   In the composite segment structure made of steel and concrete according to claim 1 of the present application, a steel shell side frame made of a steel outer flange and a steel inner flange connected via a web is spaced at a predetermined interval on two or four sides. The steel shell segment main body frame that is arranged in parallel and connected between the outer flanges of the steel shell by a skin plate, and the polypropylene that melts and disappears due to heat in a fire, filled in the inner space of the steel shell segment main body frame And refractory concrete mixed with synthetic fiber such as vinylon, and the refractory concrete is further characterized by covering the inner side flange of the steel inner flange.

本願請求項2に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造は、請求項1に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造において、鋼製内側フランジのトンネル内空側を被覆するコンクリートの厚さは、50mm以上65mm以下であることを特徴とする。   The composite segment structure composed of steel and concrete according to claim 2 of the present application is the composite segment structure composed of steel and concrete according to claim 1, wherein the thickness of the concrete covering the inner side of the tunnel of the steel inner flange is 50 mm. It is characterized by being 65 mm or less.

また、本願請求項3に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造は、請求項1又は2に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造において、上記耐火コンクリートと上記鋼製内側フランジとは、スタッドジベル又は螺旋ジベル又は金網を介して互いに固定され、或いは接着材により互いに固着されてなることを特徴とする。   Further, the composite segment structure made of steel and concrete according to claim 3 of the present application is the composite segment structure made of steel and concrete according to claim 1 or 2, wherein the refractory concrete and the steel inner flange are a stud diver or They are fixed to each other via a spiral dowel or a wire mesh, or fixed to each other by an adhesive.

また、本願請求項4に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造は、請求項1又は2に係る鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造において、上記耐火コンクリートと上記鋼製内側フランジとは、不織布を挿入することで固着しないことを特徴とする。   Moreover, the synthetic segment structure consisting of steel and concrete according to claim 4 of the present application is the synthetic segment structure consisting of steel and concrete according to claim 1 or 2, wherein the refractory concrete and the steel inner flange insert a non-woven fabric. It is characterized by not sticking.

本発明は、上述した課題を解決するために、鋼殻セグメント本体枠の内側空間部に、ポリプロピレン繊維又はビニロン繊維等の合成樹脂を混入させた耐火コンクリートを充填させ、さらにこの耐火コンクリートを鋼製内側フランジのトンネル内空側まで被覆させた合成セグメント構造としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention fills the inner space of the steel shell segment body frame with refractory concrete mixed with a synthetic resin such as polypropylene fiber or vinylon fiber, and this refractory concrete is made of steel. It has a composite segment structure that covers the inner flange of the inner flange.

これにより、従来技術のように大量の耐火パネルが不要となり、単に耐火コンクリートを鋼製内側フランジのトンネル内空側まで被覆すればよいため、耐火コストを削減しつつ耐火対策を施すことが可能となる。   This eliminates the need for a large number of fireproof panels as in the prior art, and simply covers the fireproof concrete up to the inner side of the tunnel inside the steel inner flange, making it possible to take fireproof measures while reducing fireproof costs. Become.

以下、本発明を実施するための最良の形態として、シールドトンネル内における覆工体として用いられる合成セグメント構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a synthetic segment structure used as a lining body in a shield tunnel will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る合成セグメント構造が適用されるシールドトンネル3の斜視図を、図2はその正面図を示している。この図1、2に示すように、シールドトンネル3は、複数の円弧状の合成セグメント4をセグメント継手部5及びリング継手部5´においてリング状に連結した覆工体をトンネル内面に組み立てて構築される。   FIG. 1 is a perspective view of a shield tunnel 3 to which a composite segment structure according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a front view thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the shield tunnel 3 is constructed by assembling a cover body in which a plurality of arc-shaped composite segments 4 are connected in a ring shape at a segment joint portion 5 and a ring joint portion 5 ′ on the inner surface of the tunnel. Is done.

シールドトンネル3内には自動車走行用の道路床15が構築されており、また建築限界19が存在している。   A road floor 15 for driving a car is constructed in the shield tunnel 3 and a building limit 19 exists.

図3は、この合成セグメント4の斜視図であり、図4は、鋼殻セグメントのトンネル周方向からの図であり、図上部が地山側、図下部がトンネル内空側を示す。   FIG. 3 is a perspective view of the synthetic segment 4, and FIG. 4 is a view of the steel shell segment from the circumferential direction of the tunnel, with the upper part of the figure showing the natural ground side and the lower part of the figure showing the sky inside the tunnel.

合成セグメント4は、鋼殻セグメント本体枠31と、当該鋼殻セグメント本体枠31の内側空間部に充填された耐火コンクリート32とを備えている。   The composite segment 4 includes a steel shell segment main body frame 31 and a refractory concrete 32 filled in the inner space of the steel shell segment main body frame 31.

鋼殻セグメント本体枠31は、ウエブ41を介して結合された鋼製外側フランジ42と鋼製内側フランジ43からなる鋼殻側枠44をトンネル軸方向に、或いは2辺或いは4辺に所定の間隔をあけて平行に配設してなる。鋼殻側枠44は、セグメント間にも配置されることもある。また、この鋼殻側枠44における鋼製外側フランジ42間にはスキンプレート45が固定されている。地山側のみに配設されるスキンプレート45は、トンネル周方向に向けて湾曲された薄板状の鋼板で構成される。このスキンプレート45は、鋼製外側フランジ42の上面において溶接等の固着手段によって水密的に固定される。   The steel shell segment main body frame 31 has a steel shell side frame 44 composed of a steel outer flange 42 and a steel inner flange 43 joined via a web 41 in a tunnel axis direction, or at a predetermined interval on two sides or four sides. Open and arranged in parallel. The steel shell side frame 44 may be disposed between the segments. A skin plate 45 is fixed between the steel outer flanges 42 of the steel shell side frame 44. The skin plate 45 disposed only on the natural mountain side is formed of a thin steel plate curved in the tunnel circumferential direction. The skin plate 45 is watertightly fixed on the upper surface of the steel outer flange 42 by fixing means such as welding.

この鋼殻セグメント本体枠31においては、トンネル内空側32´に、耐火コンクリート32を直接露出させる構成を採用している。耐火コンクリート32は、さらに鋼製内側フランジ43のトンネル内空側43´をも被覆している構成としている。   The steel shell segment main body frame 31 employs a configuration in which the refractory concrete 32 is directly exposed to the tunnel inner side 32 ′. The refractory concrete 32 is also configured to cover the tunnel inner side 43 ′ of the steel inner flange 43.

耐火コンクリート32は、ポリプロピレン繊維又はビニロン繊維等のように熱溶融性の合成樹脂繊維を混入させたコンクリートである。このコンクリートの成分や作製方法は、例えば“トンネル施工管理要領(繊維補強覆工コンクリート編)、平成15年9月、日本道路公団”、或いは“コンクリート構造物の耐火技術研究小委員会報告ならびにシンポジウム論文集P72〜P75 土木学会編”等の記載に基づいていてもよい。   The refractory concrete 32 is a concrete mixed with a heat-meltable synthetic resin fiber such as polypropylene fiber or vinylon fiber. The concrete composition and production method are, for example, “Tunnel Management Guidelines (Fiber Reinforced Concrete), September 2003, Japan Highway Public Corporation” or “Concrete Structure Fireproof Technology Research Subcommittee Report and Symposium” It may be based on descriptions such as “Papers P72 to P75, Japan Society of Civil Engineers”.

この耐火コンクリート32に混入させたポリプロピレン繊維又はビニロン繊維等の合成樹脂繊維は、火災時の熱により溶融又は消失する性質を有するため、これらを混入させることにより火災時にシールドトンネル3内が例えば1200℃以上まで上昇してもコンクリートの爆裂を防止することができる。即ち、この耐火コンクリート32では、火災時における熱により微細な空洞を作り出し、この空洞が内部で膨張した水蒸気の圧力を緩和する役割を果たすことになり、表層の剥離、飛散を防止することが可能となる。なお、この耐火コンクリート32は、工場のコンクリートプラント等においてこれらの合成樹脂繊維を混入させることが可能である。   Synthetic resin fibers such as polypropylene fibers or vinylon fibers mixed in the refractory concrete 32 have a property of melting or disappearing due to heat at the time of fire. Therefore, by mixing them, the inside of the shield tunnel 3 is, for example, 1200 ° C. at the time of fire. Even if it rises above, concrete explosion can be prevented. That is, in this refractory concrete 32, a fine cavity is created by heat in the event of a fire, and this cavity plays a role in relieving the pressure of the water vapor expanded inside, and it is possible to prevent peeling and scattering of the surface layer. It becomes. The refractory concrete 32 can be mixed with these synthetic resin fibers in a concrete plant of a factory.

因みに、図4(a)は、鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆する耐火コンクリート32の厚みを薄く構成した例であり、図4(b)は、係る耐火コンクリート32の厚みを厚く構成した例を示している。この図4(a)の例では、鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さを例えば30mmで構成している。また、図4(b)の例では、鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さを例えば60mmで構成している。   4 (a) is an example in which the thickness of the refractory concrete 32 covering the inner side of the tunnel of the steel inner flange 43 is reduced, and FIG. 4 (b) is an example in which the thickness of the refractory concrete 32 is increased. A configured example is shown. In the example of FIG. 4 (a), the thickness of the concrete 32 that covers the tunnel inner side of the steel inner flange 43 is set to 30 mm, for example. Moreover, in the example of FIG.4 (b), the thickness of the concrete 32 which coat | covers the tunnel inner side of the steel inner flange 43 is comprised, for example by 60 mm.

なお、鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さは、60mmであることが最も望ましい。その理由として、コンクリート32は、粗骨材としての石と、細骨材としての砂とを水と混ぜて作製するものである。この粗骨材の径は、最大20mm程度である。仮に、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さが、粗骨材の径の3倍を切るようであると、鋼製内側フランジ43との一体性が阻害され、コンクリート剥離の原因を作り出す。また、コンクリート32と粗骨材とが一体性も阻害することになり、容易に欠陥が発生してしまうことにもなる。このため、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さは、かかる粗骨材の径の3倍程度である60mmで構成されることが望ましい。   The thickness of the concrete 32 that covers the inner side of the tunnel of the steel inner flange 43 is most preferably 60 mm. The reason is that the concrete 32 is produced by mixing stone as coarse aggregate and sand as fine aggregate with water. The diameter of this coarse aggregate is about 20 mm at the maximum. If the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel is less than three times the diameter of the coarse aggregate, the integrity with the steel inner flange 43 is hindered, creating the cause of concrete peeling. . In addition, the integrity of the concrete 32 and the coarse aggregate also inhibits the integrity, and defects are easily generated. For this reason, it is desirable that the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel is 60 mm, which is about three times the diameter of the coarse aggregate.

また、鋼製内側フランジ43の温度は、火災時においても、300℃以下にしたいという要望がある。鋼材は、温度が上がると、引張強度、圧縮強度、ヤング係数等の機械的特性が劣化し、特に温度が300℃を超えると強度、ヤング係数ともに70%を切る場合が生じ、鋼材としての役割を果たせなくなる。このため、鋼材の表面温度を300℃以下に抑える必要があった。鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さが薄い場合には、この鋼製内側フランジ43の温度を300℃以下に制御するのは困難になる。即ち、この鋼製内側フランジ43のトンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さが厚いほど、鋼製内側フランジ43の温度上昇を抑えることができる。同様の理由からコンクリートの温度も350℃以下にしたいという要望がある。   Further, there is a demand for the temperature of the steel inner flange 43 to be 300 ° C. or less even in a fire. When the temperature rises, the mechanical properties such as tensile strength, compressive strength, Young's modulus, etc. deteriorate when the temperature rises. Especially when the temperature exceeds 300 ° C, both the strength and Young's modulus may fall below 70%. Can no longer be fulfilled. For this reason, it was necessary to suppress the surface temperature of steel materials to 300 degrees C or less. When the thickness of the concrete 32 covering the tunnel inner side of the steel inner flange 43 is thin, it is difficult to control the temperature of the steel inner flange 43 to 300 ° C. or lower. That is, the temperature rise of the steel inner flange 43 can be suppressed as the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel of the steel inner flange 43 increases. For the same reason, there is a demand for the concrete temperature to be 350 ° C. or lower.

図5は、繊維強化コンクリートにおける加熱面からの距離に対する最大温度の関係を示している。この図5に示すように加熱面からの距離が60mmを超える場合において、コンクリート最大温度を350℃以下にすることが可能となることが分かる。
コンクリート温度を350℃以下に抑えれば鋼材温度は必然的に300℃以下となる。その理由は、鋼材の熱伝導率がコンクリートの熱伝導率よりも高いために、コンクリートに比べ鋼材の温度は上がらないためである。
FIG. 5 shows the relationship between the maximum temperature and the distance from the heating surface in fiber reinforced concrete. As can be seen from FIG. 5, when the distance from the heating surface exceeds 60 mm, the concrete maximum temperature can be 350 ° C. or less.
If the concrete temperature is suppressed to 350 ° C. or lower, the steel material temperature will inevitably be 300 ° C. or lower. The reason is that the temperature of the steel material does not rise compared to the concrete because the heat conductivity of the steel material is higher than the heat conductivity of the concrete.

また、一般にコンクリートは火災により熱せられると中性化する。火災によるCOガスがコンクリートに接触すると、アルカリ性であるコンクリートは中性化して性能が劣化してしまう。即ち、コンクリートは中性化することにより、強度が低下し、水と酸素の接触により内部の鋼は錆びてしまう。しかし、最高温度1200℃が60分程度継続するトンネル火災では、コンクリートの中性化は表面から50mm程度しか進行しない。このため、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さを60mmで構成することにより、表面から50mm中性化しても残りの10mmの厚みの部分で中性化を防止することができ、ひいては鋼製内側フランジ43の錆びを防ぐことができる。 In general, concrete becomes neutral when heated by a fire. When CO 2 gas due to a fire comes into contact with the concrete concrete degraded performance by neutralizing alkaline. That is, the concrete is neutralized, so that the strength is reduced, and the inner steel is rusted by the contact of water and oxygen. However, in a tunnel fire where the maximum temperature of 1200 ° C. continues for about 60 minutes, the neutralization of concrete proceeds only about 50 mm from the surface. For this reason, by configuring the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel at 60 mm, neutralization can be prevented in the remaining 10 mm thick portion even if the surface is neutralized by 50 mm. Rust of the steel inner flange 43 can be prevented.

さらに、コンクリートに充填された繊維は、熱により溶失し、軽石状になってしまうが、かかる繊維の溶失は、最高温度1200℃、継続時間60分程度のトンネル火災においては、コンクリート表面から50mm程度である。このため、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さを60mmで構成することにより、表面から50mmの繊維が溶失しても残りの10mmの厚みの部分で軽石化を防止することが可能となる。
なお、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さが65mmを超えると、材料コストが高くなり、またトンネル内径が小さくなるため、最大でも65mm程度で構成されていることが望ましい。また、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さは、少なくとも50mm程度あれば、上述した問題点をクリアできることから、50〜65mm程度の範囲であればよい。
Furthermore, the fiber filled in the concrete is melted down by heat and becomes pumice. However, in the case of a tunnel fire with a maximum temperature of 1200 ° C. and a duration of about 60 minutes, the fiber is melted from the concrete surface. It is about 50 mm. For this reason, by configuring the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel to be 60 mm, it is possible to prevent pumice formation in the remaining 10 mm thick portion even if 50 mm fibers are melted from the surface. It becomes.
In addition, when the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel exceeds 65 mm, the material cost increases and the inner diameter of the tunnel becomes smaller. Therefore, it is desirable that the maximum thickness is about 65 mm. Moreover, if the thickness of the concrete 32 covering the inner side of the tunnel is at least about 50 mm, the above-described problems can be cleared, and therefore, it may be in the range of about 50 to 65 mm.

また、この耐火コンクリート32は、鋼製内側フランジ43を被覆している。このため、鋼殻セグメント本体枠31に対する耐火性についても同様に向上させることが可能となる。   The refractory concrete 32 covers the steel inner flange 43. For this reason, it becomes possible to improve the fire resistance with respect to the steel shell segment main body frame 31 similarly.

なお、これら耐火性コンクリート32と鋼製内側フランジ43とは、互いに熱膨張係数が異なるため、これらが火災による高熱に曝された場合には、その耐火性コンクリート32における鋼製内側フランジ43との付着部が剥離する可能性がある。   The refractory concrete 32 and the steel inner flange 43 have different coefficients of thermal expansion. Therefore, when they are exposed to high heat due to a fire, the refractory concrete 32 and the steel inner flange 43 are different from the steel inner flange 43 in the refractory concrete 32. There is a possibility that the adhered portion may be peeled off.

このため、図6に示すように、耐火コンクリート32と鋼製内側フランジ43との境界面51を、スタッドジベル又は螺旋ジベルを介して互いに固定されていてもよい。また、この境界面51に接着材を配設し、これら耐火コンクリート32と鋼製内側フランジ43とを互いに固着するようにしてもよい。また、耐火コンクリート32と鋼製内側フランジ43との間に不織布等を挿入することで互いを固着しない構成としてもよい。これにより、耐火コンクリート32と鋼製内側フランジ43との付着部においてひび割れの発生を防ぐことができる。   For this reason, as shown in FIG. 6, the boundary surface 51 between the refractory concrete 32 and the steel inner flange 43 may be fixed to each other via a stud or bell. Further, an adhesive may be provided on the boundary surface 51 so that the refractory concrete 32 and the steel inner flange 43 are fixed to each other. Moreover, it is good also as a structure which does not mutually adhere by inserting a nonwoven fabric etc. between the refractory concrete 32 and the steel inner flange 43. FIG. Thereby, generation | occurrence | production of a crack can be prevented in the adhesion part of the refractory concrete 32 and the steel inner flange 43. FIG.

さらに、これら境界面51に対して各種ジベル又は接着材を配設する代わりに、例えばステンレス製の金網52を耐火コンクリート32のトンネル内空側近傍に設けるようにしてもよい。これによっても同様にひび割れの発生を防止することが可能となる。また、この金網52の例としては、例えば棒鋼を格子状に配設した金網として適用されるようにしてもよいし、エキスパンドメタルやラス等として適用されるものであってもよい。即ち、金網52は、格子状であればいかなる網目のサイズで構成されていてもよく、また縦筋、横筋が互いに溶接等により固着されていなくてもよい。   Further, instead of providing various kinds of jibels or adhesives to these boundary surfaces 51, for example, a stainless steel wire mesh 52 may be provided in the vicinity of the refractory concrete 32 inside the tunnel. This also makes it possible to prevent the occurrence of cracks. Further, as an example of the wire mesh 52, for example, it may be applied as a wire mesh in which steel bars are arranged in a lattice shape, or may be applied as an expanded metal or a lath. That is, the wire mesh 52 may be configured in any mesh size as long as it is a lattice shape, and the vertical and horizontal stripes may not be fixed to each other by welding or the like.

なお、図4(b)に示すように、鋼製内側フランジ43の表面温度を例えば350℃以下にしたい場合には、耐火コンクリート32の厚みを厚く構成する。また、図4(a)に示すように、鋼製内側フランジ43の表面温度は例えば350℃以上となるが、合成セグメントの高温耐力は維持できる場合には、耐火コンクリート32の厚みを薄く構成して安価にすることができる。   In addition, as shown in FIG.4 (b), when it is desired to make the surface temperature of the steel inner flange 43 into 350 degrees C or less, the thickness of the refractory concrete 32 is comprised thickly. Further, as shown in FIG. 4 (a), the surface temperature of the steel inner flange 43 is, for example, 350 ° C. or more. However, when the high temperature proof stress of the synthetic segment can be maintained, the refractory concrete 32 is made thin. Can be made cheaper.

また、上述した実施の形態では、鋼殻セグメント4を予め工場で製作し、これらを現場に搬送して組み立てる場合を想定して説明をしたが、本発明はかかる場合に限定されるものではない。例えば、シールド施工の後施工として現場で製作するようにしてもよい。また、鋼殻セグメント4の形状を円弧板とした場合を想定して説明をしてきたが、かかる場合に限定されるものではなく、トンネルの形状に応じて平板状で構成するようにしてもよいことは勿論である。   Moreover, in embodiment mentioned above, although the steel shell segment 4 was previously manufactured in the factory, and it demonstrated supposing the case where these are conveyed and assembled on the spot, this invention is not limited to this case. . For example, you may make it produce on-site as a post-installation of shield construction. Moreover, although the description has been made assuming that the shape of the steel shell segment 4 is an arc plate, it is not limited to such a case, and may be configured in a flat plate shape according to the shape of the tunnel. Of course.

本発明に係る合成セグメント構造が適用されるシールドトンネルの斜視図である。1 is a perspective view of a shield tunnel to which a composite segment structure according to the present invention is applied. 本発明に係る合成セグメント構造が適用されるシールドトンネルの正面図である。It is a front view of the shield tunnel to which the synthetic segment structure concerning the present invention is applied. 本発明を適用した合成セグメントの斜視図である。It is a perspective view of the synthetic segment to which this invention is applied. 本発明を適用した合成セグメントのトンネル周方向からの図である。It is a figure from the tunnel peripheral direction of the synthetic | combination segment to which this invention is applied. 繊維強化コンクリートにおける加熱面からの距離に対する最大温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the maximum temperature with respect to the distance from the heating surface in fiber reinforced concrete. 耐火コンクリートと鋼製内側フランジとの境界面の固定方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fixing method of the interface of a refractory concrete and steel inner flanges.

符号の説明Explanation of symbols

2 セグメントリング
3 シールドトンネル
4 合成セグメント
11 地山
15 道路床
19 建築限界
31 鋼殻セグメント本体枠
32 耐火コンクリート
41 ウエブ
42 鋼製外側フランジ
43 鋼製内側フランジ
44 鋼殻側枠
45 スキンプレート
2 Segment ring 3 Shield tunnel 4 Composite segment 11 Ground 15 Road floor 19 Building limit 31 Steel shell segment frame 32 Refractory concrete 41 Web 42 Steel outer flange 43 Steel inner flange 44 Steel shell side frame 45 Skin plate

Claims (4)

ウエブを介して結合された鋼製外側フランジと鋼製内側フランジからなる鋼殻側枠を2辺或いは4辺に所定の間隔をあけて平行に配設し、上記鋼殻外側フランジ間をスキンプレートで連結した鋼殻セグメント本体枠と、
上記鋼殻セグメント本体枠の内側空間部に充填された、火災時に熱で溶融、消失するポリプロピレンやビニロン等の合成繊維を混入させた耐火コンクリートとを備え、
上記耐火コンクリートは、さらに上記鋼製内側フランジのトンネル内空側を被覆してなること
を特徴とする鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造。
A steel shell side frame composed of a steel outer flange and a steel inner flange connected via a web is arranged in parallel at a predetermined interval on two or four sides, and a skin plate is provided between the steel shell outer flanges. Steel shell segment body frame connected by
The inner space of the steel shell segment body frame is filled with refractory concrete mixed with synthetic fibers such as polypropylene and vinylon that melts and disappears by heat in the event of a fire,
The refractory concrete is a synthetic segment structure made of steel and concrete, characterized in that it further covers the inner side flange of the steel inner flange.
鋼製内側フランジのトンネル内空側を被覆するコンクリートの厚さは、50mm以上65mm以下であること
を特徴とする請求項1記載の鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造。
The composite segment structure comprising steel and concrete according to claim 1, wherein the thickness of the concrete covering the tunnel inner side of the steel inner flange is not less than 50 mm and not more than 65 mm.
上記耐火コンクリートと上記鋼製内側フランジとは、スタッドジベル又は螺旋ジベル又は金網を介して互いに固定され、或いは接着材により互いに固着されてなること
を特徴とする請求項1又は2記載の鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造。
The steel and concrete according to claim 1 or 2, wherein the refractory concrete and the steel inner flange are fixed to each other through a stud or bell or a wire mesh, or fixed to each other by an adhesive. A synthetic segment structure consisting of
上記耐火コンクリートと上記鋼製内側フランジとは、不織布を挿入することで固着しないこと
を特徴とする請求項1又は2記載の鋼とコンクリートからなる合成セグメント構造。
The composite segment structure comprising steel and concrete according to claim 1 or 2, wherein the refractory concrete and the steel inner flange are not fixed by inserting a nonwoven fabric.
JP2007092446A 2006-04-03 2007-03-30 Composite segment structure formed of steel and concrete Pending JP2007297906A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007092446A JP2007297906A (en) 2006-04-03 2007-03-30 Composite segment structure formed of steel and concrete

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006102157 2006-04-03
JP2007092446A JP2007297906A (en) 2006-04-03 2007-03-30 Composite segment structure formed of steel and concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007297906A true JP2007297906A (en) 2007-11-15

Family

ID=38767617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007092446A Pending JP2007297906A (en) 2006-04-03 2007-03-30 Composite segment structure formed of steel and concrete

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007297906A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009249841A (en) * 2008-04-02 2009-10-29 Nippon Steel Corp Concrete-filled steel segment
CN105156131A (en) * 2015-10-20 2015-12-16 上海市城市建设设计研究总院 Composite pipe joint structure of rectangular jacking pipe
JP2017089310A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 大成建設株式会社 Segment, and manufacturing method thereof
CN114134930A (en) * 2021-11-11 2022-03-04 中建三局集团有限公司 Steel die cast-in-place type jacking pipe joint and construction method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3302925B2 (en) * 1998-06-05 2002-07-15 新日本製鐵株式会社 Boltless segment
JP2006016900A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Nippon Concrete Ind Co Ltd Tunnel constructing segment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3302925B2 (en) * 1998-06-05 2002-07-15 新日本製鐵株式会社 Boltless segment
JP2006016900A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Nippon Concrete Ind Co Ltd Tunnel constructing segment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009249841A (en) * 2008-04-02 2009-10-29 Nippon Steel Corp Concrete-filled steel segment
CN105156131A (en) * 2015-10-20 2015-12-16 上海市城市建设设计研究总院 Composite pipe joint structure of rectangular jacking pipe
JP2017089310A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 大成建設株式会社 Segment, and manufacturing method thereof
CN114134930A (en) * 2021-11-11 2022-03-04 中建三局集团有限公司 Steel die cast-in-place type jacking pipe joint and construction method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5972592B2 (en) Reinforced structure
JPH11294098A (en) Fire resistant tunnel structure
JP2007297906A (en) Composite segment structure formed of steel and concrete
US20140273684A1 (en) Protective Panels
JP2007297907A (en) Composite segment structure formed of steel and concrete
CN211873363U (en) Plugging structure and secondary structure
JP6163984B2 (en) Concrete structure repair method, repair structure and shield method segment
JP3801013B2 (en) Fireproof panel for tunnel, fireproof covering structure in tunnel, and construction method thereof
JP2007077746A (en) Reinforcing structure and reinforcing construction method of steel floor slab
KR20070074282A (en) Fireproof panel and manufacture method for the same
JP2006291597A (en) Tunnel segment
JP2007032215A (en) Fireproof segment
JP5286693B2 (en) Fireproof structure between segments
WO2021210619A1 (en) Panel structure
JP5215531B2 (en) Fireproof flat roof
JP3798296B2 (en) Fireproof coating structure in tunnel
JP3798295B2 (en) Fireproof coating structure in tunnel
JP4236196B2 (en) Construction method of foamed resin insulation board for folded roof
JP2004137687A (en) Fireproof composite member
JP2020169507A (en) Fireproof coating structure and fireproof coating method
JP3798297B2 (en) Fireproof coating structure in tunnel
CN210622852U (en) High internal hydraulic shield tunnel double-layer lining flame-retardant buffering drainage cushion structure
JP2012045120A (en) Structure of fire compartment penetrating part of ship
JP2012246716A (en) Laminate panel for reinforcing concrete structure, structure for reinforcing concrete structure and method for reinforcing concrete structure
JPH08158590A (en) Architectural fireproof panel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20101207

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110308