JP2008069542A - 袋付きセグメント - Google Patents

Abstract

【課題】保護体のずれやこの保護体を係止する係止部の破損を防止して、トンネル構築作業を好適に行なうことを可能にする袋付きセグメントを提供する。
【解決手段】トンネル掘削坑の地山面に沿う円弧状に形成されたセグメント本体１と、セグメント本体１の地山面側に配される外周側に取り付けられた袋体２とを備える袋付きセグメントＢであって、セグメント本体１の外周側には、袋体２を覆って保護する板状の保護体３が設けられ、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向に延びる両側には、外周面１ｅから径方向外側に突出するとともに周方向に延びて、保護体３の両端縁をそれぞれ係止する係止部１０が設けられており、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向の端部には、保護体３の周方向の移動を規制する支持部１１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシールド工法などにおいて、テールボイドに裏込材を充填する際に用いる袋体を備えた袋付きセグメントに関する。

例えばシールド工法においては、シールドマシンで掘削したトンネル掘削坑の地山面とこの地山面を覆うように複数のセグメントが連結されてなる筒状壁体（覆工）との間に形成されるテールボイド（空隙）に、セグメントの表裏に貫通して形成された注入孔からモルタル等の裏込材を注入充填することによって、地山の肌落ちによる地盤の緩みを防止している。このとき、特に掘進方向が急激に変化する急曲線施工箇所等では、大きなテールボイドが形成されやすく、この大きなテールボイドに裏込材を高圧で充填する場合に、裏込材がテールボイドから流出してシールドマシンに流れ込む場合があった。このため、急曲線施工箇所等の大きなテールボイドが発生する箇所には、袋付きセグメントが使用されている。

この種の袋付きセグメントＡには、例えば図４及び図５に示すように、トンネル掘削坑の地山面に沿うように円弧状に形成されたセグメント本体１と、このセグメント本体１の外周側に取り付けられる袋体２と、セグメント本体１の外周側に袋体２を覆うように設けられて袋体２を保護する保護板（保護体）３とを備えて構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、この袋付きセグメントＡにおいては、セグメント本体１が、幅方向の両側（周方向に延びる両側）にそれぞれ配置される主桁板１ａと、両主桁板１ａ間の外周側に周方向（円弧方向）に延びて架装されたスキンプレート１ｂと、主桁板１ａ及びスキンプレート１ｂの周方向の両端部に配置された継手板１ｃと、主桁板１ａ及びスキンプレート１ｂ間に周方向に所定の間隔をあけて複数並設された縦リブ１ｄとを備えて形成されている。

また、袋体２は、セグメント本体１の外周面（スキンプレート１ｂの裏面）１ｅに沿う大きさで形成され、この外周面１ｅにボルト等で締結されるベース部２ａと、このベース部２ａの周囲に縫い合わせることにより、外周側にたるみを持たせた状態で設けられる袋部材２ｂとを備えて形成されている。さらに、袋部材２ｂは、セグメント本体１の円弧状の外周面１ｅに沿う長さを備えて形成され、ベース部２ａは、その中央部にセグメント本体１の注入孔４と対応する孔部５を備えて形成されている。また、セグメント本体１の外周面１ｅの両側には、外周面１ｅから径方向外側に突出するとともに周方向に延びるＬ字状の係止部６が設けられ、セグメント本体１の周方向の長さとほぼ同程度の長さを有する保護板３が、その両端縁３ａをこれら一対の係止部６の上端６ａに係止させて取り付けられている。

このように構成した袋付きセグメントＡと通常のセグメントとを、シールドマシンで掘削したトンネル掘削坑内で周方向に連結することによってリングが構築され、さらにトンネル掘削坑の軸方向に複数のリングを連結してゆくことによって筒状壁体が構築される。このように筒状壁体を構築した段階で、袋付きセグメントＡのセグメント本体１の注入孔４からモルタル等の裏込材Ｓを注入すると、図６に示すように、袋体２の袋部材２ｂの中に裏込材Ｓが注入されて次第に袋部材２ｂが膨らんでゆき、これとともに保護板３が次第に撓んでゆく。そして、裏込材Ｓの注入を継続してさらに袋部材２ｂが膨らむと、図７に示すように、保護板３の両端縁３ａが係止部６の上端６ａから外れ、膨張した袋部材２ｂがトンネル掘削坑の地山面に押し付けられて密着する。これにより、急曲線施工箇所などの大きなテールボイドが発生する箇所においても、裏込材Ｓがシールドマシンに流れ込むようなことがなく、確実にテールボイドが裏込材Ｓで閉塞され、地山の肌落ちによる地盤の緩みが防止される。
特許第３４５７６４７号公報

しかしながら、上記の袋付きセグメントＡにおいては、保護板３が、セグメント本体１の外周側に形成したＬ字状の係止部６の上端６ａに、その両端縁３ａを引っ掛けて係止させることのみで保持されているため、袋付きセグメントＡを移動してリング（筒状壁体）を構築するように設置する際に、保護板３が係止部６の延設方向（周方向）にスライド移動してしまうという問題があった。すなわち、図８に示すように、Ｌ字状の係止部６の端部が開口しているため、袋付きセグメントＡを斜めに傾けると、保護板３が自重により係止部６の端部よりも外側に突出するように（矢印Ｔ方向に）スライド移動してしまい、好適にリングを構築するように袋付きセグメントＡを設置できなくなってしまう。このため、ずれた保護板３を元の位置に戻すことが必要となり、作業性を悪化させるという問題があった。

また、上記の袋付きセグメントＡにおいては、リング及び筒状壁体を構築するように設置した後に、図９に示すように、筒状壁体（袋付きセグメントＡ）の外周面をシールドマシンＭのテールブラシＭ１が接触しつつ押圧しながら通過するが、このとき、保護板３上を、シールドマシンＭの内周面側の端部に一端を固定して設けられるテールブラシＭ１が通過する際に、保護板３がテールブラシＭ１の押圧力によって下方に沈み込み、これにより、テールブラシＭ１が落ち込んでしまうという問題があった。このようにテールブラシＭ１が落ち込んだ場合には、掘進方向前方側の係止部６にテールブラシＭ１の一端が引っ掛かってしまい、この係止部６が破損したり、シールドマシンＭを好適に推進させることができないという問題が生じる。

本発明は、上記事情を鑑み、保護体のずれやこの保護体を係止する係止部の破損を防止して、トンネル構築作業を好適に行なうことを可能にする袋付きセグメントを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の袋付きセグメントは、トンネル掘削坑の地山面に沿う円弧状に形成されたセグメント本体と、該セグメント本体の前記地山面側に配される外周側に取り付けられた袋体とを備える袋付きセグメントであって、前記セグメント本体の外周側には、前記袋体を覆って保護する板状の保護体が設けられ、前記セグメント本体の外周面の周方向に延びる両側には、前記外周面から径方向外側に突出するとともに前記周方向に延びて、前記保護体の両端縁をそれぞれ係止する係止部が設けられており、前記セグメント本体の外周面の周方向の端部には、前記保護体の周方向の移動を規制する支持部が設けられていることを特徴とする。

この発明においては、係止部の上端に両端部を引っ掛けて係止した保護体が、袋付きセグメントを斜めに傾けた際に、その自重により係止部の端部よりも周方向外側にスライド移動しようとしても、支持部でその移動を規制することができる。これにより、従来の袋付きセグメントのように保護体がずれることがなく、ずれた保護体を元の位置に戻す手間を不要にできる。

また、このように支持部が設けられていることにより、テールブラシを支持部の上端に当接させて、この支持部上を滑動させることができる。これにより、係止部の上端に両端部を引っ掛けて係止した保護体がテールブラシによって下方に沈み込み、テールブラシが落ち込むことを解消できる。

また、本発明の袋付きセグメントにおいて、前記支持部は、上端が、前記係止部の上端に対し径方向の略同位置もしくは径方向外側に配されるように形成されていることが望ましい。

この発明においては、支持部と係止部のそれぞれの上端の位置が略同位置、もしくは支持部の上端が上方に配されていることにより、確実にテールブラシを支持部の上端に当接させて滑動させることができ、確実にテールブラシの落ち込みを解消できる。

本発明の袋付きセグメントによれば、支持部を設けることにより、保護体のずれを防止することができるため、その設置の作業性を向上させることができるとともに、テールブラシが引っ掛かって係止部の破損を招いたり、シールドマシンの推進が阻害されることを確実に解消することができ、トンネル構築の施工性を向上させることができる。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る袋付きセグメントについて説明する。本実施形態は、例えばシールド工法などにおいて、テールボイドに裏込材を充填する際に用いる袋体を備えた袋付きセグメントに関し、特に、急曲線施工箇所などの大きなテールボイドが発生する箇所に用いられて好適な袋付きセグメントに関するものである。

本実施形態の袋付きセグメントＢは、図１に示すように、円弧状に形成されたセグメント本体１と、このセグメント本体１の外周側に取り付けられた袋体２と、セグメント本体１の外周側に袋体２を覆うように設けられてこれを保護する保護板（保護体）３と、セグメント本体１の外周面の両側にそれぞれ設けられて保護板３を係止する係止部１０と、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向の端部に設けられた支持部１１とを備えて構成されている。

セグメント本体１は、図４及び図５に示した従来の袋付きセグメントＡと同様に形成されており、幅方向の両側にそれぞれ配置される主桁板１ａと、両主桁板１ａ間に架装されたスキンプレート１ｂと、主桁板１ａ及びスキンプレート１ｂの周方向の両端部に配置された継手板１ｃと、主桁板１ａ及びスキンプレート１ｂ間に周方向に所定の間隔をあけて複数並設された縦リブ１ｄとを備えて形成されている。

また、袋体２も、図４及び図５に示した従来の袋付きセグメントＡと同様に形成されており、外周面１ｅにボルト等で締結されるベース部２ａと、このベース部２ａの周囲に縫い合わされ、外周側にたるみを持たせた状態で設けられた袋部材２ｂとを備えている。なお、袋部材２ｂは、土木シート等の通気性を有する布材料からなる袋状に形成されている。

一方、本実施形態の係止部１０は、Ｌ字状に形成され、セグメント本体１の外周面１ｅの両側にそれぞれ、外周面１ｅから径方向外側に突出し周方向に延びるように設けられている。また、各係止部１０は、周方向の端部１０ａが、セグメント本体１の周方向の端部よりも僅かに中央側（周方向中央側）に配されるように形成されている。なお、これら一対の係止部１０は、例えば等辺山形鋼とされ、一端（下端）をスキンプレート１ｂに溶接などによって固着させ、上端１０ｂ側の他端がセグメント本体１の幅方向中央側に配されるように形成されている。そして、保護板３は、その両端縁３ａが一対の係止部１０の上端１０ｂにそれぞれ係止されて、袋体２を覆うように設けられている。また、この保護板３は、周方向の端部３ｂが係止部１０の端部１０ａと周方向の略同位置に配される長さで形成されている。

本実施形態の支持部１１は、断面矩形状の棒状に形成されており、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向の端部（継手板１ｃ上）に、外周面１ｅから径方向外側に突出するとともに外周面１ｅの端部（セグメント本体１の端部）に沿って延設されている。また、この支持部１１は、両端１１ａが、セグメント本体１の幅方向の側端とそれぞれ幅方向同位置に配されるように形成されている。さらに、支持部１１は、その上端１１ｂが、係止部１０の上端１０ｂに対し径方向の略同位置に配されるように形成されている。

ついで、上記の構成からなる袋付きセグメントＢの作用及び効果について説明する。

本実施形態の袋付きセグメントＢは、シールドマシンで掘削した掘削坑の地山面（内面）を覆うようにリングを構築する際、ハンドリング装置に保持されて、このハンドリング装置によって設置位置に移動されるが、このとき、袋付きセグメントＢを、設置位置に合わせるため、斜めに傾けたり、回転させたりする。このように斜めに傾けたりする際、図８に示したように、従来の袋付きセグメントＡでは、係止部６の上端６ａに両端縁３ａを引っ掛けて係止しただけの保護板３が、その自重によって係止部６の端部よりも周方向外側にスライド移動してしまう問題があった。

これに対し、本実施形態の袋付きセグメントＢでは、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向の端部に支持部１１が設けられているため、斜めに傾けたり、回転させることで保護板３が周方向にスライド移動しようとした場合に、保護板３の端部３ｂが支持部１１の側面に当接することになる。これにより、保護板３の周方向の移動が規制されるため、保護板３が周方向外側に突出するようにずれてしまうことが解消される。

また、リング及び筒状壁体を構築するように袋付きセグメントＢを設置した後に、筒状壁体（袋付きセグメントＢ）の外周面をシールドマシンＭのテールブラシＭ１が接触しつつ押圧しながら通過するが、図９に示したように、従来の袋付きセグメントＡでは、保護板３上を、シールドマシンＭの内周面側の端部に一端を固定して設けられるテールブラシＭ１が通過する際に、保護板３がテールブラシＭ１の押圧力によって下方に沈み込み、テールブラシＭ１が落ち込んでしまう。そして、このようにテールブラシＭ１が落ち込んだ場合には、掘進方向前方側の係止部６にテールブラシＭ１の一端が引っ掛かって係止部６が破損したり、シールドマシンＭを好適に推進させることができないという問題があった。

これに対し、本実施形態の袋付きセグメントＢでは、セグメント本体１の外周面１ｅの周方向の端部に支持部１１が設けられ、また、この支持部１１の上端１１ｂが係止部１０の上端１０ｂと略同位置に配されているため、図２に示すように、テールブラシＭ１が支持部１１の上端１１ｂに当接して、この支持部１１上を滑動しながら通過することになる。これにより、係止部１０の上端１０ｂに両端縁３ａを引っ掛けて係止した保護板３がテールブラシＭ１で下方に沈み込むことがなく、テールブラシＭ１が落ち込むことが解消される。

したがって、本実施形態の袋付きセグメントＢにおいては、支持部１１を備えることで、保護板３の周方向の移動を規制できるため、保護板３がずれることがなく、従来の袋付きセグメントＡのようにずれた保護板３を元の位置に戻す必要がなく、その設置の作業性を向上させることが可能になる。また、支持部１１を設けることで、テールブラシＭ１の落ち込みを解消でき、従来の袋付きセグメントＡに対し、テールブラシＭ１が引っ掛かって係止部の破損を招いたり、シールドマシンＭの推進が阻害されることを確実に解消することができる。よって、本実施形態の袋付きセグメントＢによれば、トンネル構築の施工性を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態に係る袋付きセグメントについて説明したが、本発明の袋付きセグメントは、上記の一実施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、本実施形態では、支持部１１の上端１１ｂが、係止部１０の上端１０ｂと略同位置に配置されるように支持部１１が形成されているものとしたが、支持部１１は、その上端１１ｂが係止部１０の上端１０ｂよりも上方に配されるように形成されていてもよい。この場合には、係止部１０に作用するテールブラシＭ１の押圧力を小さく抑えることができるため、係止部１０がテールブラシＭ１の通過時に破損するようなことを確実に防止できる。

また、本実施形態では、係止部１０が、等辺山形鋼とされ、一端（下端）をスキンプレート１ｂに溶接などによって固着させて形成されているものとしたが、係止部１０は、例えば図３に示すように、外周面１ｅから径方向外側に突出し周方向に延びる断面矩形状の角鋼からなる係止部本体１２と、係止部本体１２の上端に溶接などで固着されてセグメント本体１の幅方向中央側に延びるように形成された板状の係止部材１３とを備えて、略Ｌ字状に形成されていてもよい。このように形成した係止部１０においては、本実施形態の山形鋼と比較して、係止部本体１２が断面矩形状の角鋼であることによりセグメント本体１との接合面積を大きくとって安定した状態で一体形成することができ、テールブラシＭ１が通過する際に作用する押圧力で損傷することをより確実に防止できる。

本発明の一実施形態に係る袋付きセグメントを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る袋付きセグメント上をテールブラシが通過している状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る袋付きセグメントの変形例を示す断面図である。 従来の袋付きセグメントのセグメント本体を示す斜視図である。 従来の袋付きセグメントの断面図である。 従来の袋付きセグメントの袋体に裏込材を注入している状態を示す断面図である。 従来の袋付きセグメントの袋体に裏込材を注入して、保護板と係止部の係止が解除された状態を示す断面図である。 従来の袋付きセグメントを設置する際に保護板にずれが生じることを説明するために用いた図である。 従来の袋付きセグメント上をテールブラシが通過した際に、テールブラシの落ち込みが生じることを説明するために用いた図である。

符号の説明

１ セグメント本体
１ａ 主桁板
１ｂ スキンプレート
１ｃ 継手板
１ｄ 縦リブ
１ｅ 外周面
２ 袋体
２ａ ベース部
２ｂ 袋部材
３ 保護板（保護体）
３ａ 端縁
３ｂ 端部
４ 注入孔
５ 孔部
６ 係止部
６ａ 上端
１０ 係止部
１０ａ 端部
１０ｂ 上端
１１ 支持部
１１ａ 端部
１１ｂ 上端
Ａ 従来の袋付きセグメント
Ｂ 袋付きセグメント
Ｍ シールドマシン
Ｍ１ テールブラシ
Ｓ 裏込材

Claims (2)

1. トンネル掘削坑の地山面に沿う円弧状に形成されたセグメント本体と、該セグメント本体の前記地山面側に配される外周側に取り付けられた袋体とを備える袋付きセグメントであって、
   前記セグメント本体の外周側には、前記袋体を覆って保護する板状の保護体が設けられ、前記セグメント本体の外周面の周方向に延びる両側には、前記外周面から径方向外側に突出するとともに前記周方向に延びて、前記保護体の両端縁をそれぞれ係止する係止部が設けられており、
   前記セグメント本体の外周面の周方向の端部には、前記保護体の周方向の移動を規制する支持部が設けられていることを特徴とする袋付きセグメント。
2. 請求項１記載の袋付きセグメントにおいて、
   前記支持部は、上端が、前記係止部の上端に対し径方向の略同位置もしくは径方向外側に配されるように形成されていることを特徴とする袋付きセグメント。

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