JP2009203623A - Joint structure and connecting method for steel segment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joint structure which prevents the appearance of a crack on secondary lining concrete 4 even if steel segments 1 and 1 are relatively displaced form each other due to earthquakes, differential settlement, etc. <P>SOLUTION: The one steel segment 1 and the adjacent steel segment 1 are fastened together with a bolt 2 and a nut. The periphery of the head of the bolt 2 and that of the nut are enclosed with a cap 5. The inside of the steel segment 1 is filled with the concrete 4 except for the inside of the cap 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、鋼製セグメントの継手構造に関するものである。   The present invention relates to a joint structure of steel segments.

シールド工法で掘進したトンネル内部を、図１に示すように、まず鋼製セグメントで一次覆工ａした後に、その内面に二次巻きコンクリートを打設して二次覆工ｂを施す工法が存在する。
このように二次覆工ｂする構造では、セグメントの内側にコンクリートを打設して充填する。
すると、図２に示すように一つの鋼製セグメント１と、隣接する鋼製セグメント１との主桁３間を連結するボルト２等は鋼製セグメント１の表面よりも内側に位置しているから、コンクリートを打設するとその内部に埋設されてしまう。
その結果、ボルト２の頭部やナットとコンクリートは、相互に強固に付着した状態となる。
なお、以下ではボルト頭部、ナットを含めて表現する場合に、煩雑さを避けて「ボルト等」と称する。
As shown in Fig. 1, there is a method in which the primary lining a is first performed with a steel segment, and then secondary winding concrete is placed on the inner surface of the tunnel that has been dug by the shield method. To do.
In such a secondary lining structure, concrete is placed and filled inside the segment.
Then, as shown in FIG. 2, the bolts 2 and the like that connect the main girders 3 between one steel segment 1 and the adjacent steel segment 1 are located on the inner side of the surface of the steel segment 1. When concrete is placed, it is buried inside.
As a result, the head of the bolt 2, the nut, and the concrete are firmly attached to each other.
In the following description, when including the bolt head and nut, it is referred to as “bolt or the like” to avoid complication.

前記したような鋼製セグメントの継手構造にあっては、次のような問題点がある。
すなわち、地震時や不等沈下が発生した場合に、図３に示すようにセグメント１の１リングと、隣接する１リングとの間が離れる状況が発生する。
その際に、ボルト２等は強固に連結しているから、位置の移動がなく、その周囲のコンクリート４だけが主桁３の表面から離れる方向に移動することになる。
すると、ボルト２等に付着していたコンクリート４は、無理に主桁３から剥離する状態となり、ボルト２等と、その周囲の二次覆工コンクリートｂとの間には隙間ｓが生じたり、周囲に伸びるクラックｃが発生することになる。
すると、セグメント１を構成する鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することになり、セグメント１の耐久性が低下する可能性がある。
The steel segment joint structure as described above has the following problems.
That is, when an earthquake or unequal subsidence occurs, a situation occurs in which one ring of segment 1 is separated from one adjacent ring as shown in FIG.
At that time, since the bolts 2 and the like are firmly connected, the position does not move, and only the surrounding concrete 4 moves in a direction away from the surface of the main girder 3.
Then, the concrete 4 adhering to the bolts 2 and the like is forced to peel off from the main girder 3, and a gap s is generated between the bolts 2 and the surrounding secondary lining concrete b, A crack c extending to the periphery is generated.
Then, water, moisture, a chemical substance, etc. will contact the steel plate which comprises segment 1, and the durability of segment 1 may fall.

上記のような課題を解決するために、本発明の鋼製セグメントの継手構造は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための構造であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、キャップは、有底の容器であり、キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してあることを特徴としたものである。
また本発明の鋼製セグメントの連結方法は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための連結方法であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行うことを特徴としたものである。
In order to solve the above-described problems, a steel segment joint structure according to the present invention includes a steel surrounding frame, one steel segment composed of a skin plate, and an adjacent steel segment. It is a structure for connection, and between one steel segment and the adjacent steel segment is fastened with bolts and nuts, and the periphery of the head of this bolt and the periphery of the nut are surrounded by a cap The cap is a container with a bottom, the edge on the open side of the cap is in contact with the inner surface of the frame around the segment, and the inside of the steel segment is made of concrete except for the inside of the cap. It is characterized by being filled.
The steel segment connecting method of the present invention is a connecting method for connecting a steel surrounding frame, one steel segment constituted by a skin plate, and an adjacent steel segment, A bolt and a nut are used to fasten between one steel segment and the adjacent steel segment. The cap is a bottomed container around the head of the bolt and around the nut. The edge is surrounded so as to be in contact with the inner surface of the frame around the segment, and the inside of the steel segment is filled with concrete except for the inside of the cap.

本発明の鋼製セグメントの継手構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞地震時や不等沈下などで鋼製セグメントと鋼製セグメントとが相対的に移動しても、二次覆工コンクリートにクラックが発生しない。
＜２＞二次覆工コンクリートにクラックが発生しないことにより、セグメントの鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することがなく、耐久性が低下することない。
＜３＞二次覆工コンクリートにクラックが発生しないから、その補修の手数が不要である。
＜４＞ なお特開２００２−７０４９４号公報に記載された発明もキャップを使用しているが、これは板ばねなどを介在させて、セグメント間が引き離される引張力を板ばねなどで吸収しようというものであり、本発明のようにコンクリートとセグメントの枠体との剥離を許容してしまい、しかしクラックの発生を阻止する、という発明ではない。
Since the joint structure of the steel segment of the present invention is as described above, the following effects can be obtained.
<1> Even if the steel segment and the steel segment move relative to each other during an earthquake or uneven settlement, no cracks are generated in the secondary lining concrete.
<2> Since cracks do not occur in the secondary lining concrete, water, moisture, chemical substances, etc. do not come into contact with the steel plates of the segments, and the durability does not decrease.
<3> Since cracks do not occur in the secondary lining concrete, the repair work is unnecessary.
<4> Although the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-70494 also uses a cap, this means that a leaf spring or the like is interposed to absorb the tensile force that separates the segments with the leaf spring or the like. However, it is not an invention that allows the separation of the concrete and the frame of the segment as in the present invention, but prevents the occurrence of cracks.

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜１＞前提条件。
本発明の対象は、鋼製セグメント１と鋼製セグメント１のリング継手面を接続する場合の構造である。
ここで図１に示すようにリング継手面とはひとつのセグメントリングと、隣接するセグメントリングとの間の継手を意味する。
そしてセグメントリングとは、複数の円弧状のセグメント１を組み合わせて構成した円筒のことであり、このセグメントリングを順次接続してシールドトンネルを構成する。
また、鋼製セグメント１とは、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成した公知のセグメント１であり、その内側に二次覆工コンクリートｂを打設する場合を本発明の対象としている。
そして本発明は、ひとつの鋼製セグメント１と、隣接する鋼製セグメント１とを連結するために、両者の鋼製セグメント１の間は、ボルト２とナットで締結する構成であるが、このようなボルト２等による締結構造もまた公知である。 <1> Precondition.
The object of the present invention is the structure in the case where the steel segment 1 and the ring joint surface of the steel segment 1 are connected.
Here, as shown in FIG. 1, the ring joint surface means a joint between one segment ring and an adjacent segment ring.
The segment ring is a cylinder formed by combining a plurality of arc-shaped segments 1, and the segment rings are sequentially connected to form a shield tunnel.
Moreover, the steel segment 1 is the well-known segment 1 comprised with the surrounding frame body made from steel, and a skin plate, and the case where the secondary lining concrete b is laid inside is made into the object of this invention. Yes.
And in this invention, in order to connect one steel segment 1 and the adjacent steel segment 1, between the both steel segments 1, it is the structure fastened with the volt | bolt 2 and a nut. A fastening structure with a bolt 2 or the like is also known.

＜２＞キャップ５による絶縁。
本発明の構造では、このボルト２の頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップ５で包囲する。
ここでいうキャップ５とは、帽子状、コップ状の一面が開放してある有底の容器である。
キャップ５の内径は、ボルト２等の外径よりも大きく、その深さはボルト２等を十分に収納できる深さを備えている。
キャップ５の素材はプラスチック、発泡スチロール、プラスチックと発泡スチロールの組み合わせ、紙、薄い金属板など、公知の材料を広く採用することができる。 <2> Insulation by the cap 5.
In the structure of the present invention, the cap 5 surrounds the periphery of the head of the bolt 2 and the periphery of the nut.
The cap 5 as used herein is a bottomed container having a cap-shaped or cup-shaped open surface.
The inner diameter of the cap 5 is larger than the outer diameter of the bolt 2 or the like, and the depth thereof is deep enough to accommodate the bolt 2 or the like.
As the material of the cap 5, known materials such as plastic, polystyrene foam, a combination of plastic and polystyrene, paper, and a thin metal plate can be widely used.

＜３＞キャップの取り付け。
このキャップ５を、鋼製セグメント１と鋼製セグメント１との接続のために締結が終わったボルト２等にかぶせ、両面テープなどで接着する。
ボルト２等は、鋼製セグメント１の主桁３の内面に接触している。
したがって、かぶせたキャップ５の開放側の縁は、その主桁３の内面に接する状態でセットされる。 <3> Attaching the cap.
The cap 5 is put on a bolt 2 or the like that has been fastened for connection between the steel segment 1 and the steel segment 1 and bonded with a double-sided tape or the like.
The bolts 2 and the like are in contact with the inner surface of the main girder 3 of the steel segment 1.
Therefore, the edge of the covered cap 5 on the open side is set in contact with the inner surface of the main girder 3.

＜４＞コンクリートの充填。
鋼製セグメント１と鋼製セグメント１との連結が終了したら、一定の期間の後に、その内側コンクリート４を打設する。
しかしボルト２等の周囲はキャップ５で包囲してあり、周囲と絶縁してあるから、キャップ５の内側を除いて鋼製セグメント１の内側にはコンクリート４が充填されることになる。 <4> Filling with concrete.
When the connection between the steel segment 1 and the steel segment 1 is completed, the inner concrete 4 is placed after a certain period of time.
However, since the periphery of the bolt 2 and the like is surrounded by the cap 5 and insulated from the periphery, the concrete 4 is filled inside the steel segment 1 except for the inside of the cap 5.

＜５＞地震時の機能。（図５）
地震や不等沈下によってひとつのセグメントリングと、隣接したセグメントリングとの間に離れる方向の力が作用する場合が生じる。
その場合にボルト２等の位置はほとんど変化せず、その周囲のコンクリート４が頭部とボルト２および主桁３の内側の表面から離れることになる。
しかし本発明の構造では、ボルト２等は、キャップ５を介してその周囲のコンクリート４と絶縁している。
したがってコンクリート４が移動しても、ボルト２等との間の付着がないから、クラックが発生する可能性がない。
そのためにコンクリート４のクラックから水や湿気、化学材料がセグメント１の内部に侵入することがなく、その破損の心配がない。 <5> Functions during earthquakes. (Fig. 5)
There is a case where a force in a direction away from one segment ring and an adjacent segment ring acts due to an earthquake or uneven settlement.
In this case, the position of the bolt 2 or the like hardly changes, and the surrounding concrete 4 is separated from the head and the inner surface of the bolt 2 and the main girder 3.
However, in the structure of the present invention, the bolt 2 and the like are insulated from the surrounding concrete 4 via the cap 5.
Therefore, even if the concrete 4 moves, there is no possibility of cracks because there is no adhesion between the bolts 2 and the like.
Therefore, water, moisture, and chemical materials do not enter the interior of the segment 1 from the cracks in the concrete 4, and there is no fear of breakage.

＜６＞目地材を介在させた場合。（図６）
以上のようなキャップ５を使用する構造によって、所期の目的を達成することができるが、さらにコンクリート４とコンクリート４との境界部分に目地材６を介在させる構成を採用することもできる。
すなわち、鋼製セグメントの内側に打設するコンクリート４とコンクリート４との間に、目地材５として介在させる構造である。
この目地材５は、耐水性、柔軟性に富んだ材料で構成した板状体であり、公知の材料の中から選択して採用することができる。
このように構成すると、鋼製セグメントの内側に位置する二次覆工コンクリートも、セグメントの位置ごとに縁が切れていることになる。
その結果、地震時に鋼製セグメントと鋼製セグメントとの位置のずれが生じても、すでにコンクリートは縁が切れているから、セグメントとセグメントの間にクラックが発生することがなく、クラック部分からの浸水などが生じることがない。 <6> When a joint material is interposed. (Fig. 6)
Although the intended purpose can be achieved by the structure using the cap 5 as described above, a structure in which the joint material 6 is interposed at the boundary portion between the concrete 4 and the concrete 4 can also be adopted.
That is, it is a structure that interposes as a joint material 5 between the concrete 4 and the concrete 4 to be placed inside the steel segment.
The joint material 5 is a plate-like body made of a material having excellent water resistance and flexibility, and can be selected from known materials.
If comprised in this way, the edge of the secondary lining concrete located inside a steel segment will also be cut for every position of a segment.
As a result, even if a position shift occurs between the steel segment and the steel segment during an earthquake, the edge of the concrete is already cut, so there is no crack between the segments, No flooding occurs.

＜７＞他の実施例。
この発明は、鋼製セグメントを使用した立坑の構築作業においても採用することができる。
<7> Other embodiments.
The present invention can also be employed in the construction work of a shaft using a steel segment.

従来の鋼製セグメントと二次覆工コンクリートの説明図。Explanatory drawing of the conventional steel segment and secondary lining concrete. 従来の鋼製セグメント間の継手構造の説明図。Explanatory drawing of the joint structure between the conventional steel segments. 従来の鋼製セグメントの継手構造において、地震時にコンクリートにクラックが発生する状況の説明図。Explanatory drawing of the situation where a crack occurs in concrete at the time of an earthquake in the conventional joint structure of steel segments. 本発明の継手構造の実施例の説明図。Explanatory drawing of the Example of the joint structure of this invention. 本発明の継手構造における地震時のコンクリートの挙動の説明図。Explanatory drawing of the behavior of the concrete at the time of the earthquake in the joint structure of this invention. セグメントとセグメントの間に目地材を介在させて実施例の断面図。Sectional drawing of an Example with a joint material interposed between a segment.

符号の説明Explanation of symbols

１：セグメント
２：ボルト
３：主桁
４：コンクリート
５：キャップ 1: Segment
2: Bolt
3: Main digit
4: Concrete
5: Cap

Claims (3)

鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための構造であって、
ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、
このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、
キャップは、有底の容器であり、
キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、
鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してある、
鋼製セグメントの継手構造。
It is a structure for connecting a steel surrounding frame, one steel segment composed of a skin plate, and an adjacent steel segment,
Between one steel segment and the adjacent steel segment, it is fastened with bolts and nuts,
The circumference of the head of this bolt and the circumference of the nut are surrounded by a cap,
The cap is a bottomed container,
The edge on the open side of the cap touches the inner surface of the frame around the segment,
The inside of the steel segment is filled with concrete except for the inside of the cap,
Steel segment joint structure.
鋼製セグメントの内側に打設するコンクリートとコンクリートとの間に、柔軟性にとんだ材料の板体を、目地材として介在させた、
請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造。
Between the concrete to be placed inside the steel segment and concrete, a flexible plate of material was interposed as a joint material.
The joint structure of steel segments according to claim 1.
鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための連結方法であって、
ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、
このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、
鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行う、
鋼製セグメントの連結方法。 A connecting method for connecting a steel surrounding frame, one steel segment composed of a skin plate, and an adjacent steel segment,
Between one steel segment and the adjacent steel segment, fasten with bolts and nuts,
The cap is a bottomed container around the head of the bolt and the nut, and the edge on the open side of the cap is surrounded with the inner surface of the frame around the segment.
The inside of the steel segment is filled with concrete except for the inside of the cap,
How to connect steel segments.
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