JP2017227070A

JP2017227070A - セグメント壁体及びトンネル覆工体

Info

Publication number: JP2017227070A
Application number: JP2016125153A
Authority: JP
Inventors: 和正久積; Kazumasa Hisazumi; 冨永　知徳; Noriyoshi Tominaga; 知徳冨永
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-24
Also published as: JP6766468B2

Abstract

【課題】セグメントの品質を確保しながら重量、寸法を低減させるとともに、施工効率を向上させたセグメント壁体を提供する。【解決手段】本発明を適用したセグメント壁体１は、トンネルを構築するためのものであり、トンネルの周方向Ｙで互いに接合される第１セグメント２１と第２セグメント２２とを備える。第１セグメント２１は、第２セグメント２２と接合される周方向Ｙの端部２ｂに、壁厚方向Ｘで第１セグメント２１の内空側αの側面２ａよりも地山側βに配置された第１対向面３が形成される。第２セグメント２２は、第１セグメント２１と接合される周方向Ｙの端部２ｂに、壁厚方向Ｘで第２セグメント２２の地山側βの側面２ａよりも内空側αに配置された第２対向面４が形成される。第１対向面３及び第２対向面４は、壁厚方向Ｘで互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向Ｘで互いに離間させた部分に、固化材を充填するための空間Ｓが形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、複数のセグメントを接合させてトンネルを構築するためのセグメント壁体、及び、複数のセグメントを周方向及び奥行方向に接合させたトンネル覆工体に関する。

従来から、施工精度の向上及び掘削時間の短縮を図り、鋼殻エレメント間の未掘削部を無くし、施工の効率化を図るものとして、特許文献１に開示される鋼殻エレメントの構築方法が提案されている。また、施工が容易で、安価にして構造上優れた剛性が得られるものとして、特許文献２に開示される連続壁体が提案されている。

特許文献１に開示される鋼殻エレメントの構築方法は、発進側に設置された元押しジャッキによって押し込まれる推力伝達部材で、鋼殻エレメントを間接的に牽引しながら貫入させることで、先行して貫入させた鋼殻エレメントと後行で貫入される鋼殻エレメントとを連結させる手順を繰り返して、複数の鋼殻エレメントで地下構造物が構築される。

特許文献２に開示される連続壁体は、隣接するＨ形部材のフランジ部同士を奥行方向に重ね合わせて、奥行方向で両側のフランジ部間に固化材が充填される。特許文献２に開示される連続壁体は、隣接するＨ形部材のフランジ部同士の空間に固化材を充填することで、連続壁体の剛性が高まって、支保工なしの自立式の土留壁を作り易くなる。

特開２００９−２６３８８３号公報特開２００５−２５６５７１号公報

ここで、特許文献１に開示される鋼殻エレメントの構築方法は、複数の鋼殻エレメントを連結させることで、地下構造物の底版、頂版及び両側壁が形成される。このとき、特許文献１に開示される鋼殻エレメントの構築方法は、複数の鋼殻エレメントを周方向に順次連結させる作業が要求されるため、頂版となる鋼殻エレメントの連結と両側壁となる鋼殻エレメントの連結とを同時施工できず、施工効率が悪いものとなる。

また、特許文献２に開示される連続壁体は、隣接するＨ形部材のフランジ部間に固化材を充填させながら、奥行寸法の小さい複数のＨ形部材を奥行方向に連続させるものとなる。このとき、特許文献２に開示される連続壁体は、奥行寸法の小さいＨ形部材を順次連続させる作業が要求されるため、連続壁体の施工区間が大きい場合等には、奥行方向に短いスパンで多数の箇所での固化材の充填作業が必要となり、施工効率が悪いものとなる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、セグメント単体の品質を確保しながら重量、寸法を低減させるとともに、施工効率を向上させたセグメント壁体及びトンネル覆工体を提供することにある。

第１発明に係るセグメント壁体は、複数のセグメントを接合させてトンネルを構築するためのセグメント壁体であって、トンネルの周方向で互いに接合される第１セグメントと第２セグメントとを備え、前記第１セグメントは、前記第２セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第１セグメントの内空側の側面よりも地山側に配置された第１対向面が形成されて、前記第２セグメントは、前記第１セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第２セグメントの地山側の側面よりも内空側に配置された第２対向面が形成されて、前記第１対向面及び前記第２対向面は、壁厚方向で互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向で互いに離間させた部分に、固化材を充填するための空間が形成されることを特徴とする。

第２発明に係るセグメント壁体は、第１発明において、前記第１対向面及び前記第２対向面は、トンネルの奥行方向における前記空間の側方に、壁厚方向で互いに当接される当接面が形成されることを特徴とする。

第３発明に係るセグメント壁体は、第１発明又は第２発明において、前記第１セグメント及び前記第２セグメントは、トンネルの奥行方向における前記空間の側方に、壁厚方向で段状に屈曲した段部が形成されて、前記第１セグメントの前記段部と前記第２セグメントの前記段部とが、周方向で互いに当接されることを特徴とする。

第４発明に係るセグメント壁体は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記空間では、前記第１セグメント及び前記第２セグメントから突出させた補強部材が設けられて、前記第１セグメントから突出する前記補強部材と、前記第２セグメントから突出する前記補強部材とが、互いに連結されることを特徴とする。

第５発明に係るセグメント壁体は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記空間では、前記第１セグメント及び前記第２セグメントから突出させた一又は複数の補強部材が、壁厚方向及び周方向の何れか一方又は両方に延びて設けられることを特徴とする。

第６発明に係るトンネル覆工体は、複数のセグメントを周方向及び奥行方向に接合させたトンネル覆工体であって、トンネルの周方向で互いに接合される第１セグメントと第２セグメントとを有する複数のセグメント壁体を備え、前記第１セグメントは、前記第２セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第１セグメントの内空側の側面よりも地山側に配置された第１対向面が形成されて、前記第２セグメントは、前記第１セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第２セグメントの地山側の側面よりも内空側に配置された第２対向面が形成されて、前記第１対向面及び前記第２対向面は、壁厚方向で互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向で互いに離間させた部分に、固化材を充填するための空間が形成されて、複数の前記セグメント壁体は、トンネルの奥行方向で互いに接合されることで、内空側と地山側とを隔てるようにトンネルが構築されることを特徴とする。

第７発明に係るトンネル覆工体は、第６発明において、トンネルの奥行方向で互いに隣り合って接合される複数の前記セグメント壁体は、各々の前記第１セグメントと前記第２セグメントとが周方向で接合される接合箇所が、互いに周方向の位置を異ならせて配置されることを特徴とする。

第１発明〜第７発明によれば、第１セグメントと第２セグメントとの接合箇所で、第１対向面及び第２対向面が壁厚方向で互いに対向させて配置されて、複数のセグメントが壁厚方向に分割された状態から互いに接合されるため、各々のセグメントの壁厚方向及び周方向の寸法を低減させて、コンパクトなセグメントを提供することが可能となる。

第１発明〜第７発明によれば、各々のセグメントをあらかじめ工場で製作してから現場に搬入することができるため、各々のセグメントの品質管理を容易にするとともに、セグメントを製作するときの型枠を共通化して使い回してコスト削減することが可能となる。また、各々のセグメントの形状、寸法及び重量を任意に設計できるため、施工条件に応じた設計自由度の高いセグメントを提供することが可能となる。

第１発明〜第７発明によれば、窓部等から空間に固化材を流し込むだけの容易な作業で、第１セグメントと第２セグメントとを接合できるため、接合箇所での接合作業の施工効率を向上させることが可能となる。また、現場に搬入されるセグメント単体の重量が、空間に充填される固化材の重量分だけ軽量となることで、セグメント単体を運搬するための重機の小型化、運搬効率化、現場施工性を向上させることが可能となる。

第１発明〜第７発明によれば、接合箇所での空間への固化材の充填作業と、頂版の中空部に固化材を充填して頂版を接合する作業とを同時に実施することで、複数のセグメントの周方向の接合作業とセグメント壁体への頂版の接合作業とを同時施工できるため、トンネル全体で施工効率を向上させることが可能となる。

特に、第２発明によれば、第１対向面及び第２対向面の各々に、壁厚方向で互いに対向させて当接される当接面が形成されることで、奥行方向で空間の側方が当接面で閉塞されるため、互いに分割された各々のセグメントを型枠として利用して、固化材の充填作業を迅速に実施することが可能となる。

特に、第３発明によれば、壁厚方向で段状に屈曲した段部が形成されるため、接合箇所の周方向に対する各断面における断面欠損が抑制されるため、接合箇所での十分な接合強度を確保することが可能となる。また、セグメントの段部と第１対向面又は第２対向面とを併せた表面積が大きくなるため、空間に充填された固化材との付着力及び摩擦力を向上させることが可能となる。

特に、第３発明によれば、第１セグメントの段部と第２セグメントの段部とが周方向で互いに当接されることで、各々の段部での当接面積が大きく確保されて、セグメント同士の設置圧が低減されるため、第１セグメント及び第２セグメントの各々の割れ、欠け等の破損を防止することが可能となる。

特に、第４発明によれば、第１セグメントから突出する補強部材と第２セグメントから突出する補強部材とが空間で互いに連結されるため、互いに連結された補強部材が空間で硬化させた固化材に埋め込まれてずれ止めとして機能することで、セグメント同士の一体性を向上させることが可能となる。

特に、第５発明によれば、第１セグメント及び第２セグメントから突出させた補強部材が、壁厚方向に延びて設けられることで、セグメント同士の壁厚方向のずれを抑制することが可能となる。また、第１セグメント及び第２セグメントから突出させた補強部材が、周方向に延びて引抜きに対する抵抗力を発揮することで、セグメント同士が周方向に離間することを防止することが可能となる。

特に、第６発明によれば、各々のセグメントの重量及び寸法が低減されるため、各々のセグメント壁体で奥行方向の大スパン化を実現することで、複数のセグメント壁体による奥行方向の接合箇所の数量を抑制して、トンネル全体で施工速度を向上させることが可能となる。

特に、第７発明によれば、複数のセグメント壁体の隣り合った接合箇所を互いに周方向の位置を異ならせて略千鳥状等に配置して、複数のセグメント壁体による添接効果を発揮させることで、接合箇所での応力集中が緩和されて、接合箇所での安全性を向上させるとともに、接合箇所のスリム化、設計の合理化が図られ、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。

本発明を適用したトンネル覆工体を示す斜視図である。（ａ）は、本発明を適用したセグメント壁体を示す側面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線端面図であり、（ｃ）は、その正面図である。本発明を適用したセグメント壁体の第１セグメントの第１対向面を示す斜視図である。本発明を適用したセグメント壁体の第２セグメントの第２対向面を示す斜視図である。本発明を適用したセグメント壁体を内空側から示す斜視図である。本発明を適用したセグメント壁体を地山側から示す斜視図である。本発明を適用したセグメント壁体の空間を示す端面図である。（ａ）は、本発明を適用したセグメント壁体に設けられた補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線端面図であり、（ｃ）は、その正面図である。本発明を適用したセグメント壁体で互いに連結された補強部材を示す拡大図である。（ａ）は、本発明を適用したセグメント壁体に形成された貫通孔を示す側面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線端面図であり、（ｃ）は、その正面図である。本発明を適用したトンネル覆工体の頂版を示す斜視図である。本発明を適用したトンネル覆工体の第２セグメント及び第１セグメントを設置する設置工程を示す正面図である。本発明を適用したトンネル覆工体のコンクリート又はモルタル等の固化材を空間に充填する充填工程を示す正面図である。本発明を適用したトンネル覆工体を示す側面図である。

以下、本発明を適用したセグメント壁体１及びトンネル覆工体７を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図１に示すように、複数のセグメント２を互いに接合させてトンネル８を構築するために用いられる。本発明を適用したセグメント壁体１は、互いに接合される複数のセグメント２として、トンネル８の周方向Ｙで互いに接合される第１セグメント２１と第２セグメント２２とを備える。

また、本発明を適用したトンネル覆工体７は、複数の本発明を適用したセグメント壁体１が用いられるものであり、複数のセグメント２をトンネル８の周方向Ｙ及び奥行方向Ｚで互いに接合させたものとなる。本発明を適用したトンネル覆工体７は、第１セグメント２１と第２セグメント２２とを有する複数のセグメント壁体１を備える。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、上部の頂版７１、下部の底版７２及び両側部のセグメント壁体１で取り囲まれた略中空状の内空部８０が形成されて、トンネル８の奥行方向Ｚに対して断面略矩形状に形成される。本発明を適用したトンネル覆工体７は、これに限らず、トンネル８の奥行方向Ｚに対して断面略円形状等に形成されてもよい。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、既設等の地山８１を開削させた開削部８１ａに設けられる。本発明を適用したトンネル覆工体７は、これに限らず、既設等の地山８１を開削させることなく、シールド工法等で掘削して形成された掘削坑に設けられてもよい。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、トンネル８の壁厚方向Ｘで、略中空状の内空部８０が配置される方向が内空側αとなって、地山８１が配置される方向が地山側βとなる。本発明を適用したトンネル覆工体７は、複数のセグメント壁体１が、奥行方向Ｚで互いに接合されることで、内空側αと地山側βとを隔てるようにトンネル８が構築される。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図２に示すように、第１セグメント２１と第２セグメント２２とが周方向Ｙで互いに接合されて、第１セグメント２１と第２セグメント２２との接合箇所Ｊが形成される。本発明を適用したセグメント壁体１は、例えば、第１セグメント２１が上部に配置されるとともに、第２セグメント２２が下部に配置される。

第１セグメント２１は、図３に示すように、内空側α及び地山側βの側面２ａに、鋼板２０等が設けられて、内空側αの側面２ａの鋼板２０と、地山側βの側面２ａの鋼板２０との間に、硬化した状態の鉄筋コンクリート等のコンクリート部２５が設けられる。また、第１セグメント２１は、内空側α及び地山側βの側面２ａに、鋼板２０等が設けられることなく、硬化した状態のコンクリート部２５のみで形成されてもよい。

第１セグメント２１は、第２セグメント２２と接合される周方向Ｙの端部２ｂに、奥行方向Ｚ及び周方向Ｙに延びる略平坦状の第１対向面３が形成されて、主に、略鉛直方向に延びる第１対向面３が形成される。第１セグメント２１は、壁厚方向Ｘで第１セグメント２１の内空側αの側面２ａよりも地山側βに寄せた位置に第１対向面３が配置される。

第１セグメント２１は、内空側αの側面２ａから壁厚方向Ｘで地山側βに屈曲することで、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状の第１基端面２１ａが形成される。また、第１セグメント２１は、地山側βの側面２ａから壁厚方向Ｘで内空側αに屈曲することで、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状の第１先端面２１ｂが形成される。

第２セグメント２２は、図４に示すように、内空側α及び地山側βの側面２ａに、鋼板２０等が設けられて、内空側αの側面２ａの鋼板２０と、地山側βの側面２ａの鋼板２０との間に、硬化した状態の鉄筋コンクリート等のコンクリート部２５が設けられる。また、第２セグメント２２は、内空側α及び地山側βの側面２ａに、鋼板２０等が設けられることなく、硬化した状態のコンクリート部２５のみで形成されてもよい。

第２セグメント２２は、第１セグメント２１と接合される周方向Ｙの端部２ｂに、奥行方向Ｚ及び周方向Ｙに延びる略平坦状の第２対向面４が形成されて、主に、略鉛直方向に延びる第２対向面４が形成される。第２セグメント２２は、壁厚方向Ｘで第２セグメント２２の地山側βの側面２ａよりも内空側αに寄せた位置に第２対向面４が配置される。

第２セグメント２２は、地山側βの側面２ａから壁厚方向Ｘで内空側αに屈曲することで、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状の第２基端面２２ａが形成される。また、第２セグメント２２は、内空側αの側面２ａから壁厚方向Ｘで地山側βに屈曲することで、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状の第２先端面２２ｂが形成される。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、第１セグメント２１の第１対向面３と第２セグメント２２の第２対向面４とが、壁厚方向Ｘで互いに対向させて配置されるものとなる。第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、各々の周方向Ｙの端部２ｂでの接合箇所Ｊにおいて、第１対向面３及び第２対向面４が互いに対向させて配置された状態で、図５、図６に示すように、周方向Ｙで互いに接合される。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、第１先端面２１ｂが第２基端面２２ａに当接されるとともに、第２先端面２２ｂが第１基端面２１ａに当接されて、周方向Ｙで互いに接合される。第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、これに限らず、第１先端面２１ｂ及び第２先端面２２ｂの何れか一方又は両方が、第２基端面２２ａ又は第１基端面２１ａに当接されることなく、周方向Ｙで互いに接合されてもよい。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図５に示すように、奥行方向Ｚの一部で内空側αの側面２ａが切り欠かれることで、第１基端面２１ａと第２先端面２２ｂとの境界に窓部２６が形成されてもよい。また、第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図６に示すように、奥行方向Ｚの一部で地山側βの側面２ａが切り欠かれることで、第１先端面２１ｂと第２基端面２２ａとの境界にも窓部２６が形成されてもよい。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図２（ａ）に示すように、周方向Ｙで互いに接合された状態となり、図２（ｂ）に示すように、第１対向面３と第２対向面４とが、部分的に壁厚方向Ｘで離間して、空間Ｓが形成される。このとき、第１対向面３及び第２対向面４は、壁厚方向Ｘで互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向Ｘで互いに離間させた部分に、所定の空間Ｓが形成されるものとなる。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図２（ｃ）に示すように、奥行方向Ｚの手前側及び奥側において、奥行方向Ｚで空間Ｓの側方に、壁厚方向Ｘで段状に屈曲した段部５が形成される。第１対向面３及び第２対向面４は、必要に応じて、空間Ｓの部分にも段部５が形成されてもよい。そして、第１対向面３及び第２対向面４は、奥行方向Ｚで空間Ｓの側方に、壁厚方向Ｘで互いに対向させて当接される当接面５０が形成される。

段部５は、周方向Ｙで１段又は複数段に亘って形成されて、例えば、２段に亘って段状に形成される。段部５は、第１基端面２１ａから第１先端面２１ｂまで、第１対向面３を地山側βに向けて屈曲させて、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状に形成される。また、段部５は、第２基端面２２ａから第２先端面２２ｂまで、第２対向面４を内空側αに向けて屈曲させて、奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状に形成される。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、第１セグメント２１の段部５と、第２セグメント２２の段部５とが、ともに奥行方向Ｚ及び壁厚方向Ｘに延びる略平坦状に形成されて、周方向Ｙで互いに当接されるものとなる。そして、第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、周方向Ｙで複数段等に亘った各々の段部５と段部５との間でも、壁厚方向Ｘで互いに当接される当接面５０が形成されるものとなる。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、接合箇所Ｊから周方向Ｙに離間させた位置で、内空側αの側面２ａから地山側βの側面２ａまでの幅寸法Ｗが、例えば、８００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度となる。そして、第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、接合箇所Ｊとなる位置でも、周方向Ｙで互いに接合された状態での幅寸法Ｗを、内空側αの側面２ａから地山側βの側面２ａまでの幅寸法Ｗと略同一とすることができる。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図７に示すように、空間Ｓの部分にも段部５が形成される場合に、空間Ｓの部分での第１セグメント２１の段部５と、空間Ｓの部分での第２セグメント２２の段部５とを、周方向Ｙ及び壁厚方向Ｘで互いに離間させる。このとき、第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図７（ａ）に示すように、第１対向面３と第２対向面４とを互いに離間させた壁厚方向Ｘの離間距離ｄｘが、例えば、５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度となる。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、空間Ｓの部分にも段部５が形成される場合に、空間Ｓの部分での第１セグメント２１の段部５と第２セグメント２２の段部５とを離間させた周方向Ｙの離間距離ｄｙが、例えば、１００ｍｍ〜４００ｍｍ程度となる。また、第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、図７（ｂ）に示すように、空間Ｓの部分での第１セグメント２１の段部５と第２セグメント２２の段部５とを、周方向Ｙで互いに接近させることで、周方向Ｙで離間させた離間距離ｄｙを小さくしてもよい。

第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、必要に応じて、図７（ｃ）に示すように、空間Ｓの部分のみで段部５を傾斜させてもよい。第１セグメント２１及び第２セグメント２２は、空間Ｓの部分のみで第１セグメント２１の段部５及び第２セグメント２２の段部５の何れか一方又は両方を傾斜させることで、第１対向面３又は第２対向面４と段部５とが、その隅部５ａで鈍角状に交わって形成される。

空間Ｓでは、図８に示すように、第１セグメント２１及び第２セグメント２２から突出させた複数の補強部材６が、壁厚方向Ｘ及び周方向Ｙに延びて設けられてもよい。そして、空間Ｓでは、壁厚方向Ｘ及び周方向Ｙの何れか一方又は両方に延びて設けられる一又は複数の補強部材６のうち少なくとも一部で、第１セグメント２１から突出する補強部材６と、第２セグメント２２から突出する補強部材６とが、互いに連結される。

空間Ｓでは、壁厚方向Ｘの両側で作用する曲げモーメントが大きくなるため、壁厚方向Ｘの内空側α及び地山側βに寄せて複数の補強部材６が設けられることが望ましい。このとき、空間Ｓでは、例えば、第２セグメント２２の第２先端面２２ｂ近傍で上方に延びる補強部材６が、第１セグメント２１の第１基端面２１ａ近傍で下方に延びる補強部材６に連結される。また、空間Ｓでは、第１セグメント２１の第１先端面２１ｂ近傍で下方に延びる補強部材６が、第２セグメント２２の第２基端面２２ａ近傍で上方に延びる補強部材６に連結される。さらに、空間Ｓでは、必要に応じて、第１対向面３から壁厚方向Ｘの内空側αに向けて延びる補強部材６が、第２対向面４から壁厚方向Ｘの地山側βに向けて延びる補強部材６に連結される。

空間Ｓでは、図９に示すように、異形棒鋼、異形鉄筋６１又は孔開き鋼板ジベル６２等が補強部材６として用いられる。補強部材６は、複数の異形鉄筋６１等の端部を材軸方向で互いに重複させることで、互いに連結される。補強部材６は、図９（ａ）に示すように、材軸方向に重複させた部分を互いに当接させた状態として、溶接、番線又はカプラー等の機械式継手で連結されてもよい。また、補強部材６は、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、材軸方向に重複させた部分を互いに若干離間させた状態でも、空間Ｓに充填したコンクリート又はモルタル等を介して応力伝達されて、互いに連結されるものとなる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図１０に示すように、第１セグメント２１の上端面２１ｃから空間Ｓまで貫通させた貫通孔２７が形成されてもよい。また、本発明を適用したセグメント壁体１は、必要に応じて、第１セグメント２１の上端面２１ｃから上方に向けて突出させた孔開き鋼板ジベル６２等の補強部材６が設けられてもよい。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図１１に示すように、トンネル覆工体７の両側部に一対となって設けられて、一対の第１セグメント２１の上方に頂版７１が架設される。頂版７１は、例えば、奥行方向Ｚの両側に鋼板２０等が設けられるとともに、周方向Ｙの両側に鋼板２０等が設けられて、第１セグメント２１の上方の部分に、第１セグメント２１の上端面２１ｃと鋼板２０等とで区切られた中空部７１ａが形成される。

ここで、本発明を適用したセグメント壁体１は、図１２に示すように、第２セグメント２２及び第１セグメント２１を設置する設置工程と、図１３に示すように、コンクリート又はモルタル等の固化材Ｃを空間Ｓに充填する充填工程とを経て構築される。

設置工程では、最初に、図１２（ａ）に示すように、第２セグメント２２が設置されることで、第２セグメント２２の第２対向面４が地山側βに向けて配置される。設置工程では、次に、図１２（ｂ）に示すように、第２セグメント２２の上方に第１セグメント２１が設置されて、第１セグメント２１の第１対向面３が内空側αに向けて配置される。このとき、設置工程では、第２セグメント２２の第２対向面４と、第１セグメント２１の第１対向面３とが、互いに対向させて配置されるものとなる。

設置工程では、第１セグメント２１から突出する補強部材６と第２セグメント２２から突出する補強部材６とを、窓部２６から手を入れる等して、溶接、番線又はカプラー等の機械式継手で互いに連結する。そして、設置工程では、トンネル覆工体７の両側部に一対となって第２セグメント２２及び第１セグメント２１が設置されるものとなる。

充填工程では、最初に、図１３（ａ）に示すように、一対の第１セグメント２１の上方に頂版７１を架設する。このとき、充填工程では、第１セグメント２１の上端面２１ｃから上方に向けて突出させた孔開き鋼板ジベル６２等の補強部材６が、第１セグメント２１の上端面２１ｃの上方に形成された頂版７１の中空部７１ａに配置される。

充填工程では、次に、図１３（ｂ）に示すように、頂版７１の鋼板２０等を型枠として、頂版７１の中空部７１ａに固化材Ｃを流し込む。このとき、充填工程では、頂版７１の中空部７１ａに流し込まれた固化材Ｃが、第１セグメント２１の上端面２１ｃから空間Ｓまで貫通させた貫通孔２７を通過して、空間Ｓに充填されるものとなる。なお、充填工程では、頂版７１の中空部７１ａから貫通孔２７を通過させて固化材Ｃを流し込むときには、上方及び下方の窓部２６を蓋２６ａ等で塞いでおくことが望ましい。

充填工程では、必要に応じて、窓部２６から空間Ｓに固化材Ｃを流し込んで、固化材Ｃが空間Ｓに充填されてもよい。このとき、充填工程では、下方の窓部２６を蓋２６ａ等で塞いでおいて上方の窓部２６から固化材Ｃが空間Ｓに充填されることで、第１セグメント２１と第２セグメント２２とが周方向Ｙで互いに接合されるものとなる。また、充填工程では、頂版７１の中空部７１ａにも固化材Ｃが充填されることで、トンネル覆工体７の両側部のセグメント壁体１に、頂版７１が接合されるものとなる。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、図１４に示すように、複数のセグメント壁体１が、各々の上部に頂版７１が架設された状態で、奥行方向Ｚで互いに接合される。本発明を適用したトンネル覆工体７は、奥行方向Ｚで互いに隣り合った複数のセグメント壁体１が、奥行方向Ｚで互いに隙間なく並べられて接合された状態で、トンネル８の内空部８０の下部にコンクリートが打設等されて、下部の底版７２が設けられるものとなる。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、奥行方向Ｚに接合された複数のセグメント壁体１で、各々の第１セグメント２１と第２セグメント２２との接合箇所Ｊが、奥行方向Ｚで略千鳥状等に配置されることが望ましい。このとき、奥行方向Ｚで互いに隣り合って接合される複数のセグメント壁体１は、各々の第１セグメント２１と第２セグメント２２とが周方向Ｙで接合される接合箇所Ｊが、互いに周方向Ｙの位置を異ならせて配置される。

本発明を適用したトンネル覆工体７は、複数のセグメント壁体１の隣り合った接合箇所Ｊを、互いに周方向Ｙの位置を異ならせて略千鳥状等に配置させて、奥行方向Ｚで略直線状に連続させないものとなる。このとき、本発明を適用したトンネル覆工体７は、本来は接合箇所Ｊに作用する荷重Ｐを、隣り合ったセグメント２の本体部分に伝達させることで、互いに隣り合った複数のセグメント壁体１による添接効果が発揮される。

これにより、本発明を適用したトンネル覆工体７は、接合箇所Ｊが構造上の弱点となり易いものの、複数のセグメント壁体１による添接効果を発揮させることで、接合箇所Ｊでの応力集中が緩和されて、接合箇所Ｊでの安全性を向上させることが可能となる。また、本発明を適用したトンネル覆工体７は、接合箇所Ｊでの応力集中が緩和されるため、接合箇所Ｊのスリム化、設計の合理化が図られ、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図３、図４に示すように、第１セグメント２１と第２セグメント２２との接合箇所Ｊで、第１対向面３及び第２対向面４が壁厚方向Ｘで互いに対向させて配置されて、複数のセグメント２が壁厚方向Ｘに分割された状態となる。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、複数のセグメント２が壁厚方向Ｘに分割された状態から互いに接合されるため、各々のセグメント２の壁厚方向Ｘ及び周方向Ｙの寸法を低減させて、コンパクトなセグメント２を提供することが可能となる。

また、本発明を適用したセグメント壁体１は、各々のセグメント２をあらかじめ工場等で製作してから現場に搬入することができるため、各々のセグメント２の品質管理を容易にするとともに、セグメント２を製作するときの型枠を共通化して使い回すことができる。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、セグメント単体で十分な品質を確保しながら、型枠を共通化して使い回すことで、コスト削減を実現することが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図１２、図１３に示すように、第１対向面３と第２対向面４とを壁厚方向Ｘで互いに離間させた部分に、固化材Ｃを充填するための空間Ｓが形成される。そして、本発明を適用したセグメント壁体１は、窓部２６等から空間Ｓに固化材Ｃが流し込まれて充填されることで、第１セグメント２１と第２セグメント２２とが周方向Ｙで互いに接合されるものとなる。

このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、窓部２６等から空間Ｓに固化材Ｃを流し込むだけの容易な作業で、第１セグメント２１と第２セグメント２２とを接合できるため、接合箇所Ｊでの接合作業の施工効率を向上させることが可能となる。本発明を適用したセグメント壁体１は、特に、固化材Ｃを流し込む作業が現場で実施されるため、現場に搬入されるセグメント単体の重量が、空間Ｓに充填される固化材Ｃの重量分だけ軽量となる。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、各々のセグメント単体が軽量となることで、セグメント単体を運搬するための重機の小型化、運搬効率化、現場施工性を向上させて、コスト削減を実現することが可能となる。

また、本発明を適用したセグメント壁体１は、壁厚方向Ｘに分割された状態での各々のセグメント２の形状、寸法及び重量を任意に設計できるため、施工条件に応じた設計自由度の高いセグメント２を提供することが可能となる。そして、本発明を適用したトンネル覆工体７は、図１４に示すように、各々のセグメント２の重量及び寸法が低減されるため、各々のセグメント壁体１で奥行方向Ｚの大スパン化を実現することができる。このとき、本発明を適用したトンネル覆工体７は、各々のセグメント壁体１での大スパン化が実現されることで、複数のセグメント壁体１による奥行方向Ｚの接合箇所Ｊの数量を抑制して、トンネル８全体で施工速度を向上させることが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図２に示すように、奥行方向Ｚで空間Ｓの側方で、第１対向面３及び第２対向面４の各々に、壁厚方向Ｘで互いに対向させて当接される当接面５０が形成される。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、奥行方向Ｚで空間Ｓの側方が当接面５０で閉塞されるため、互いに分割された各々のセグメント２を型枠として利用して、固化材Ｃの充填作業を迅速に実施することが可能となる。

なお、複数のセグメント壁体１が奥行方向Ｚで互いに接合される場合は、各々のセグメント壁体１の奥行方向Ｚにおける空間Ｓの両側方が必ずしも当接面５０で閉塞されなくてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、複数のセグメント壁体１の各々の空間Ｓを奥行方向Ｚに連通させて、１つのセグメント壁体１の空間Ｓから複数のセグメント壁体１の空間Ｓに固化材Ｃを流し込むことで、奥行方向Ｚで互いに接合される複数のセグメント壁体１に対する固化材Ｃの充填作業を同時に実施することが可能となる。

また、本発明を適用したセグメント壁体１は、奥行方向Ｚで空間Ｓの側方で、壁厚方向Ｘで段状に屈曲した段部５が形成される。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、接合箇所Ｊの周方向Ｙに対する各断面における断面欠損が抑制されるため、接合箇所Ｊでの十分な接合強度を確保することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント壁体１は、段状に屈曲した段部５と第１対向面３又は第２対向面４とが交互に形成される。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、セグメント２の段部５と第１対向面３又は第２対向面４とを併せた表面積が大きくなるため、空間Ｓに充填された固化材Ｃとの付着力及び摩擦力を向上させることが可能となる。

さらに、本発明を適用したセグメント壁体１は、第１セグメント２１の段部５と、第２セグメント２２の段部５とが、周方向Ｙで互いに当接されるため、各々の段部５での当接面積が大きく確保されて、セグメント２同士の設置圧が低減される。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、複数のセグメント２が互いに周方向Ｙで接合された状態で、セグメント２同士の設置圧が低減されるため、第１セグメント２１及び第２セグメント２２の各々の割れ、欠け等の破損を防止することが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、図１２に示すように、第１セグメント２１から突出する補強部材６と、第２セグメント２２から突出する補強部材６とが、空間Ｓで互いに連結される。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、図１３に示すように、互いに連結された補強部材６が、空間Ｓで硬化させた固化材Ｃに埋め込まれてずれ止めとして機能することで、セグメント２同士の一体性を向上させることが可能となる。

また、本発明を適用したセグメント壁体１は、第１セグメント２１及び第２セグメント２２から突出させた補強部材６が、壁厚方向Ｘに延びて設けられることで、セグメント２同士の壁厚方向Ｘのずれを抑制することが可能となる。さらに、本発明を適用したセグメント壁体１は、第１セグメント２１及び第２セグメント２２から突出させた補強部材６が、周方向Ｙに延びて引抜きに対する抵抗力を発揮することで、セグメント２同士が周方向Ｙに離間することを防止することが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント壁体１は、壁厚方向Ｘの内空側α及び地山側βに寄せて補強部材６が設けられることで、壁厚方向Ｘの両側で作用する大きい曲げモーメントに効果的に抵抗することが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、接合箇所Ｊでの空間Ｓへの固化材Ｃの充填作業と、頂版７１の中空部７１ａに固化材Ｃを充填して頂版７１を接合する作業を同時に実施することができる。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、複数のセグメント２の周方向Ｙの接合作業とセグメント壁体１への頂版７１の接合作業とを同時施工できるため、トンネル８全体で施工効率を向上させることが可能となる。本発明を適用したセグメント壁体１は、特に、頂版７１の中空部７１ａから貫通孔２７を通過させて固化材Ｃを空間Ｓに充填することで、複数のセグメント２の接合作業と頂版７１の接合作業との同時施工による施工効率を一段と向上させることが可能となる。

本発明を適用したセグメント壁体１は、特に、図７（ｂ）に示すように、空間Ｓの部分での第１セグメント２１の段部５と第２セグメント２２の段部５とを、周方向Ｙで互いに接近させることもできる。このとき、本発明を適用したセグメント壁体１は、空間Ｓへの固化材Ｃの充填量を低減させて、固化材Ｃの充填作業の施工性を向上させることが可能となる。また、本発明を適用したセグメント壁体１は、図７（ｃ）に示すように、段部５と第１対向面３又は第２対向面４とが隅部５ａで鈍角状に交わって形成されることで、この隅部５ａで固化材Ｃが未充填となることを抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１：セグメント壁体
２：セグメント
２ａ：側面
２ｂ：端部
２０：鋼板
２１：第１セグメント
２１ａ：第１基端面
２１ｂ：第１先端面
２１ｃ：上端面
２２：第２セグメント
２２ａ：第２基端面
２２ｂ：第２先端面
２５：コンクリート部
２６：窓部
２６ａ：蓋
２７：貫通孔
３：第１対向面
４：第２対向面
５：段部
５ａ：隅部
５０：当接面
６：補強部材
６１：異形鉄筋
６２：孔開き鋼板ジベル
７：トンネル覆工体
７１：頂版
７１ａ：中空部
７２：底版
８：トンネル
８０：内空部
８１：地山
８１ａ：開削部
Ｃ：固化材
Ｊ：接合箇所
Ｓ：空間
α ：内空側
β ：地山側
Ｘ：壁厚方向
Ｙ：周方向
Ｚ：奥行方向

Claims

複数のセグメントを接合させてトンネルを構築するためのセグメント壁体であって、
トンネルの周方向で互いに接合される第１セグメントと第２セグメントとを備え、
前記第１セグメントは、前記第２セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第１セグメントの内空側の側面よりも地山側に配置された第１対向面が形成されて、
前記第２セグメントは、前記第１セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第２セグメントの地山側の側面よりも内空側に配置された第２対向面が形成されて、
前記第１対向面及び前記第２対向面は、壁厚方向で互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向で互いに離間させた部分に、固化材を充填するための空間が形成されること
を特徴とするセグメント壁体。
前記第１対向面及び前記第２対向面は、トンネルの奥行方向における前記空間の側方に、壁厚方向で互いに当接される当接面が形成されること
を特徴とする請求項１記載のセグメント壁体。
前記第１セグメント及び前記第２セグメントは、トンネルの奥行方向における前記空間の側方に、壁厚方向で段状に屈曲した段部が形成されて、前記第１セグメントの前記段部と前記第２セグメントの前記段部とが、周方向で互いに当接されること
を特徴とする請求項１又は２記載のセグメント壁体。
前記空間では、前記第１セグメント及び前記第２セグメントから突出させた補強部材が設けられて、前記第１セグメントから突出する前記補強部材と、前記第２セグメントから突出する前記補強部材とが、互いに連結されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のセグメント壁体。
前記空間では、前記第１セグメント及び前記第２セグメントから突出させた一又は複数の補強部材が、壁厚方向及び周方向の何れか一方又は両方に延びて設けられること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のセグメント壁体。
複数のセグメントを周方向及び奥行方向に接合させたトンネル覆工体であって、
トンネルの周方向で互いに接合される第１セグメントと第２セグメントとを有する複数のセグメント壁体を備え、
前記第１セグメントは、前記第２セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第１セグメントの内空側の側面よりも地山側に配置された第１対向面が形成されて、
前記第２セグメントは、前記第１セグメントと接合される周方向の端部に、壁厚方向で前記第２セグメントの地山側の側面よりも内空側に配置された第２対向面が形成されて、
前記第１対向面及び前記第２対向面は、壁厚方向で互いに対向させて配置されるとともに、壁厚方向で互いに離間させた部分に、固化材を充填するための空間が形成されて、
複数の前記セグメント壁体は、トンネルの奥行方向で互いに接合されることで、内空側と地山側とを隔てるようにトンネルが構築されること
を特徴とするトンネル覆工体。
トンネルの奥行方向で互いに隣り合って接合される複数の前記セグメント壁体は、各々の前記第１セグメントと前記第２セグメントとが周方向で接合される接合箇所が、互いに周方向の位置を異ならせて配置されること
を特徴とする請求項６記載のトンネル覆工体。