JP2019127798A - Shield tunnel - Google Patents

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Abstract

To provide a shield tunnel that can eliminate interference between a fastener for a segment joint construction and a ring joint.SOLUTION: A shield tunnel 100 is formed by connecting a plurality of steel segments 10 via segment joints 30 in the circumferential direction of the tunnel to form segment rings 20, and is formed by connecting the plurality of segment rings 20 via a ring joint 40 in the axial direction of the tunnel. The ring joint 40 includes at least a tensile shear joint 43 that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint 45 that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel. The shear joint 45 is a pin joint, and the pin joint 45 is applied to the ring joint 40 in a vicinity A of the segment joint.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、シールドトンネルに関する。   The present invention relates to a shield tunnel.

シールドトンネルは一般に、トンネルの軸方向(延伸方向)に複数のセグメントリングがリング継手を介して接続されることにより、形成されている。このセグメントリングは、トンネルの周方向(円弧方向)に複数の円弧状のセグメントがセグメント継手を介して接続されることにより、形成されている。尚、このセグメントには、鋼製セグメントやRCセグメント(鉄筋コンクリート製セグメント)、鋼殻とコンクリートによる合成セグメントなどがある。ところで、例えば大深度にてトンネルの切拡げを行う場合、この切拡げ箇所には過大な曲げモーメントやせん断力といった断面力が生じ得る。そのため、このように過大な断面力に対して、例えば上記するセグメント継手やリング継手を構成する継手金物(ボルトや所謂クイックジョイント用の金物等)には、太径の金物が往々にして適用されることになる。そして、継手金物が太径のものになると、継手金物を締結するトルクレンチ等の締結器具も自ずと大きくなる。従って、先施工されているセグメントリングに対して、後施工されるセグメントリングを構成するセグメントをリング継手を介して接続しながら、セグメント継手を介して周方向に接続していく場合に、例えば締結器具とリング継手が干渉する可能性が高くなる。このように締結器具とリング継手が干渉すると、セグメント継手を介したセグメントの締結が実質不可能になってしまう。   In general, a shield tunnel is formed by connecting a plurality of segment rings via a ring joint in the axial direction (extending direction) of the tunnel. This segment ring is formed by connecting a plurality of arc segments in the circumferential direction (arc direction) of the tunnel via segment joints. This segment includes a steel segment, an RC segment (a reinforced concrete segment), and a composite segment of steel shell and concrete. Incidentally, for example, when the tunnel is cut and expanded at a large depth, a cross-sectional force such as an excessive bending moment or shear force may occur at the cut and expanded portion. Therefore, for such an excessive cross-sectional force, for example, large-diameter hardware is often applied to joint hardware (such as bolts or so-called quick joint hardware) that constitutes the above-described segment joint or ring joint. Will be. And if a fitting metal object becomes a large diameter thing, fastening tools, such as a torque wrench which fastens a joint metal object, will naturally become large. Therefore, for example, when connecting in the circumferential direction via the segment joint while connecting the segment that configures the post ring to the previously installed segment ring via the ring joint, for example, fastening The possibility of interference between the instrument and the ring joint is increased. Such interference between the fasteners and the ring joint makes it substantially impossible to fasten the segment through the segment joint.

従来、シールドトンネルを構成するセグメントの継手構造に関しては様々な提案がなされている。例えば、セグメント継手に関しては、セグメントの継手板に凸部をなす継手部材と凹部をなす継手部材を設け、一方のセグメントの凹部に他方のセグメントの凸部を嵌め込んでセグメント継手を形成する。また、リング継手に関しては、セグメントの主桁にピン孔とピンを設け、一方のセグメントのピン孔に他方のセグメントのピンを差し込んでリング継手を形成するセグメントが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, various proposals have been made regarding the joint structure of the segments constituting the shield tunnel. For example, regarding a segment joint, a joint member forming a convex portion and a joint member forming a concave portion are provided on a joint plate of the segment, and the convex portion of the other segment is fitted into the concave portion of one segment to form a segment joint. As for the ring joint, a segment has been proposed in which a pin hole and a pin are provided in the main girder of the segment, and the pin of the other segment is inserted into the pin hole of one segment to form a ring joint (for example, Patent Documents). 1).

特開2017−89310号公報JP 2017-89310 A

特許文献1に記載のセグメントは、セグメント継手とリング継手の双方にボルト継手ではなくて所謂クイックジョイントを適用するものである。そのため、シールドトンネルの施工に際して、例えばセグメント継手にこのようなクイックジョイントを適用せず、締結器具による締付けを要するボルト継手を適用するシールドトンネルにおいて、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手と、後施工されるセグメントリングを構成するボルト継手施工用の締結器具とが干渉するといった課題を解消することはできない。   The segment described in Patent Document 1 applies a so-called quick joint instead of a bolt joint to both the segment joint and the ring joint. Therefore, when constructing a shield tunnel, for example, in a shield tunnel that applies a bolt joint that requires tightening with a fastening device without applying such a quick joint to a segment joint, a ring joint that constitutes a segment ring that has been pre-constructed, and It is not possible to solve the problem of interference with the fastener for construction of a bolt joint that constitutes the post-construction segment ring.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手と、後施工されるセグメントリングを構成するボルト継手施工用の締結器具との干渉を解消することのできる、シールドトンネルを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and eliminates interference between a ring joint that constitutes a segment ring that has been pre-constructed and a fastener for bolt joint construction that constitutes a segment ring that will be post-constructed. The purpose is to provide a shield tunnel.

前記目的を達成すべく、本発明によるシールドトンネルの一態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記セグメント継手の近傍にある前記リング継手に前記ピン継手が適用されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the shield tunnel according to the present invention is that a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of A shield tunnel in which segment rings are connected via ring joints,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
The pin joint is applied to the ring joint in the vicinity of the segment joint.

本態様によれば、セグメント継手の近傍にあるリング継手にピン継手を適用したことにより、例えば、後施工されるセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手との干渉を解消することができる。ここで、本発明の対象とするシールドトンネルは、鋼製セグメントから形成される。そして、セグメント継手にはボルト継手が適用され、トンネルの周方向に生じる引張力に対してこのボルト継手にて対抗することができる。また、セグメント継手がボルト継手であることから、その施工に際して締結器具を要する。一方、リング継手は、引張りせん断継手とせん断継手の二種類の継手を有する。引張りせん断継手は、文字通り、引張力とせん断力の双方に抵抗可能な継手である。対して、せん断継手は、引張りせん断継手にて対処できない分のせん断力に抵抗する継手であり、せん断力にのみ抵抗する継手である。   According to this aspect, by applying the pin joint to the ring joint in the vicinity of the segment joint, for example, a fastening device applied to the construction of the segment joint constituting the post-construction segment ring, and the pre-construction Interference with the ring joint constituting the segment ring can be eliminated. Here, the shield tunnel which is the subject of the present invention is formed from a steel segment. A bolted joint is applied to the segment joint, and this bolted joint can counter the tensile force generated in the circumferential direction of the tunnel. Further, since the segment joint is a bolt joint, a fastening device is required for the construction. On the other hand, a ring joint has two types of joints, a tensile shear joint and a shear joint. Tensile shear joints are literally joints capable of resisting both tensile and shear forces. In contrast, a shear joint is a joint that resists a shear force that can not be handled by a tensile shear joint, and is a joint that resists only shear force.

リング継手に生じる引張力としては、リング継手間に介在されるシール部材による反発力や、地震時の軸方向の引張力などが挙げられる。いずれの引張力に対しても、セグメントリング間の目開き量を所定値以内とし、シールドトンネルのリング継手における止水性を引張りせん断継手にて担保する。また、リング継手に生じるせん断力は、トンネルの軸方向に直交する方向、より具体的には、トンネルの径方向や周方向へのせん断力が挙げられ、地震時に作用するせん断力の他、上記するように大深度トンネルの切拡げ箇所などに顕著に生じ得る。リング継手において、引張りせん断継手とせん断継手の双方がせん断力に抵抗し、ピン継手からなるせん断継手により、引張りせん断継手によるせん断耐力にて足りない分のせん断耐力が負担される。   Examples of the tensile force generated in the ring joint include a repulsive force caused by a seal member interposed between the ring joints and an axial tensile force during an earthquake. With any tensile force, the gap between the segment rings is made within a predetermined value, and the water resistance at the ring joint of the shield tunnel is secured by the tensile shear joint. In addition, the shear force generated in the ring joint is a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel, more specifically, a shear force in the radial direction or circumferential direction of the tunnel. As can be seen, it can be prominent in the widened part of a deep tunnel. In a ring joint, both a tensile shear joint and a shear joint resist shear force, and a shear joint made of a pin joint bears a shear strength due to the shear strength by the tensile shear joint.

本態様のシールドトンネルでは、引張りせん断継手とせん断継手から構成されるリング継手において、ピン継手からなるせん断継手をセグメント継手の近傍に適用するものである。本明細書において、「セグメント継手の近傍」とは、リング継手の設置箇所のうち、セグメント継手に最も近い設置箇所や、セグメント継手の施工の際に締結器具がリング継手に干渉し得る領域などを意味している。従って、セグメント継手の近傍にない領域においては、リング継手として引張りせん断継手が適用され、必要に応じてピン継手からなるせん断継手が適用される。ここで、引張りせん断継手としては、ボルト継手の他、所謂クイックジョイントの双方が適用可能である。本明細書において、「クイックジョイント」とは、受け金具を含む雌継手に対して挿入金具を含む雄継手を嵌入させることによって形成される継手や、雌継手に雄継手を差し込み、セグメントをトンネルの軸方向に移動させることによって雌継手と雄継手を係合させる継手などを含んでいる。   In the shield tunnel of this aspect, in a ring joint including a tensile shear joint and a shear joint, a shear joint including a pin joint is applied in the vicinity of a segment joint. In the present specification, “in the vicinity of the segment joint” means, among the installation points of the ring joint, an installation point closest to the segment joint, an area where a fastener may interfere with the ring joint during construction of the segment joint, etc. I mean. Therefore, in a region not near the segment joint, a tensile shear joint is applied as a ring joint, and a shear joint composed of a pin joint is applied as necessary. Here, as the tensile shear joint, in addition to the bolt joint, both so-called quick joints can be applied. As used herein, “quick joint” refers to a joint formed by inserting a male joint including an insertion fitting into a female joint including a fitting, or a male joint inserted into a female joint, and the segment being a tunnel It includes a joint that engages a female joint and a male joint by moving in the axial direction.

また、本発明によるシールドトンネルの他の態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する2つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しておらず、
前記ピンの一端は、接続される一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、
前記ピンの他端は、接続される他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることを特徴とする。
In another aspect of the shield tunnel according to the present invention, a plurality of steel segments are connected to each other in the circumferential direction of the tunnel via a segment joint to form a segment ring, and the plurality of segment rings are connected in the axial direction of the tunnel. It is a shield tunnel connected via a joint,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
The pin forming the pin joint does not penetrate the main girder of the two steel segments to be connected,
One end of the pin is fixed to a joint hole formed in the main girder of one steel segment to be connected,
The other end of the pin is inserted into a joint hole formed in the main girder of the other steel segment to be connected.

本態様によれば、ピン継手からなるせん断継手が接続される双方の鋼製セグメントの主桁を貫通していない、すなわち、双方の鋼製セグメント間に埋設されていることにより、リング継手を形成するせん断継手が後施工のセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と干渉することが解消される。また、ピン継手が主桁を貫通していないことから、特別な止水対策を講じる必要もない。さらに、ピン継手が主桁を貫通していないことから、貫通する場合の完全なる断面欠損に対して断面欠損による影響を低減することができる。また、特に、このように主桁を貫通していないピン継手からなるせん断継手がセグメント継手の近傍に適用されていることにより、後施工のセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と、先施工のセグメントリングを構成するリング継手との間の干渉を確実に解消することができる。   According to this aspect, a ring joint is formed by not penetrating the main girder of both steel segments to which a shear joint made of a pin joint is connected, that is, embedded between both steel segments. This eliminates the interference between the shear joint to be engaged with the fastening device applied to the construction of the segment joint constituting the post-installed segment ring. Moreover, since the pin joint does not penetrate the main girder, it is not necessary to take special measures against water stoppage. Furthermore, since the pin joint does not penetrate the main girder, the influence of the cross-sectional defect can be reduced with respect to the complete cross-sectional defect when penetrating. Moreover, in particular, the fastening applied to the construction of the segment joint that constitutes the post-installed segment ring by applying the shear joint composed of the pin joint not penetrating the main girder in the vicinity of the segment joint. Interference between the appliance and the ring joint constituting the pre-installed segment ring can be reliably eliminated.

ここで、ピンの一端が一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、ピンの他端が他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることにより、一方の鋼製セグメントの主桁の継手孔にピンを固定した状態で移動させ、ピンの他端を他方の鋼製セグメントの主桁の継手孔に挿入する方法により、せん断力(ピン継手)を施工することができる。この「固定」には、勘合や螺子係合など、様々な固定形態が包含される。一方、「挿入」は、ピンの外径に対して若干大きな内径の継手孔に対してピンを挿入することを意味しており、ピンや継手孔の加工誤差や、様々な施工誤差を吸収することを可能としている。   Here, one end of the pin is fixed to the joint hole formed in the main girder of one steel segment, and the other end of the pin is inserted into the joint hole formed in the main girder of the other steel segment By moving the pin while fixing the pin in the joint hole of the main girder of one steel segment, and inserting the other end of the pin into the joint hole of the main girder of the other steel segment. Pin joints can be installed. The “fixing” includes various fixing forms such as fitting and screw engagement. On the other hand, "insertion" means that the pin is inserted into the joint hole whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the pin, and absorbs machining errors of the pin and the joint hole and various construction errors. It is possible to do that.

また、本発明によるシールドトンネルの他の態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する2つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しており、
前記ピンの一端には係止フランジが設けられ、接続される一方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジが係止され、
係止フランジを有する係合キャップが、接続される他方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジを係止させた状態で、前記ピンの他端に係合していることを特徴とする。
In another aspect of the shield tunnel according to the present invention, a plurality of steel segments are connected to each other in the circumferential direction of the tunnel via a segment joint to form a segment ring, and the plurality of segment rings are connected in the axial direction of the tunnel. It is a shield tunnel connected via a joint,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
The pin forming the pin joint passes through the main girder of the two steel segments to be connected,
A locking flange is provided at one end of the pin, and the locking flange is locked to the side of the main girder of one steel segment to be connected,
An engagement cap having a locking flange is engaged with the other end of the pin while the locking flange is locked to the side of the main girder of the other steel segment to be connected. And

本態様によれば、接続される双方の主桁をピン継手が貫通するものの、ピンの一端の係止フランジが一方の主桁の側面に係止され、ピンの他端に係合される係合キャップの係止フランジが他方の主桁の側面に係止される。そのため、ボルト継手のように主桁の内部にピンが張出し、セグメント継手施工用の締結機器とピンが干渉する可能性は少ない。また、本態様においても、主桁を貫通するピン継手からなるせん断継手がセグメント継手の近傍に適用されていることにより、セグメント継手施工用の締結器具と先施工されているセグメントリングを構成するリング継手との間の干渉を確実に解消することができる。   According to this aspect, although the pin joint penetrates both connected main girders, the engaging flange of one end of the pin is engaged with the side surface of one main girder and engaged with the other end of the pin. The locking flange of the mating cap is locked to the side surface of the other main girder. Therefore, unlike a bolted joint, the pin protrudes inside the main girder, and there is little possibility of interference between the fastening device for constructing the segment joint and the pin. Also in this embodiment, a ring that constitutes a segment fitting that has been pre-constructed with a fastening device for segment joint construction by applying a shear joint comprising a pin joint penetrating the main girder in the vicinity of the segment joint. Interference with the joint can be reliably eliminated.

本発明のシールドトンネルによれば、セグメント継手施工用の締結器具とリング継手との干渉を解消することのできるシールドトンネルを提供できる。   According to the shield tunnel of the present invention, it is possible to provide a shield tunnel that can eliminate interference between the fastening device for constructing the segment joint and the ring joint.

本発明の実施形態に係るシールドトンネルを構成する2つのセグメントリングの一部を示した斜視図である。It is the perspective view which showed a part of two segment ring which comprises the shield tunnel which concerns on embodiment of this invention. 図1のII方向の矢視図である。It is an arrow view of the II direction of FIG. リング継手を構成するせん断継手の一例を示す施工フロー図であって、(a)はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、(b)は形成されたせん断継手の一例を示す図である。It is a construction flow figure showing an example of a shear joint which constitutes a ring joint, (a) is a figure showing the state before formation of a shear joint, (b) is a figure showing an example of the formed shear joint. is there. リング継手を構成するせん断継手の他の例を示す施工フロー図であって、(a)はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、(b)は形成されたせん断継手の他の例を示す図である。It is a construction flowchart which shows the other example of the shear joint which comprises a ring joint, Comprising: (a) is a figure which shows the state before formation of a shear joint, (b) is another example of the formed shear joint. FIG.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be denoted by the same reference signs and redundant description may be omitted.

[本発明の実施形態に係るシールドトンネル]
図1乃至図3を参照して、本発明の実施形態に係るシールドトンネルについて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るシールドトンネルを構成する2つのセグメントリングの一部を示した斜視図であり、図2は、図1のII方向の矢視図である。また、図3は、リング継手を構成するせん断継手の一例を示す施工フロー図であって、(a)はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、(b)は形成されたせん断継手の一例を示す図である。なお、図1では、リング継手やせん断継手を構成するボルト継手やピン継手等の図示を省略している。
[Shield tunnel according to an embodiment of the present invention]
A shield tunnel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view showing a part of two segment rings constituting a shield tunnel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view in the direction of arrow II in FIG. FIG. 3 is a construction flow diagram showing an example of a shear joint constituting the ring joint, where (a) is a diagram showing a state before the formation of the shear joint, and (b) is a formed shear joint. It is a figure which shows an example. In addition, in FIG. 1, illustration of the bolt coupling which comprises a ring coupling and a shear coupling, a pin coupling, etc. is abbreviate | omitted.

図1に示すように、シールドトンネル100は、複数のセグメントリング20がトンネルの軸方向にリング継手40を介して接続されることにより、形成されている。また、セグメントリング20は、複数の円弧状の鋼製セグメント10が周方向にせん断継手30を介して接続されることにより、形成されている。   As shown in FIG. 1, the shield tunnel 100 is formed by connecting a plurality of segment rings 20 in the axial direction of the tunnel via a ring joint 40. The segment ring 20 is formed by connecting a plurality of arcuate steel segments 10 in the circumferential direction via shear joints 30.

鋼製セグメント10は、所定の曲率を備えた円弧状の一組の鋼製の主桁11と、主桁11の周方向端部において2つの主桁11を溶接にて繋ぐ鋼製の継手板12と、円弧状の主桁11の径方向外側において2つの主桁11と継手板12に溶接にて接続されているスキンプレート14と、対向する主桁11間に亘って配設された複数の鋼製の縦リブ13とを有する。なお、図示例の鋼製セグメント10は、2つの主桁11を有して双方の主桁11間の幅が比較的狭いセグメントであるが、主桁11間の幅が広く、かつ3つ以上の主桁11を有する形態であってもよい。また、図示例の鋼製セグメント10はスキンプレート14を有しているが、スキンプレート14に代わって、厚みのあるフランジが適用されてもよい。   The steel segment 10 includes a pair of steel main girders 11 having a predetermined curvature and a steel joint plate that connects the two main girders 11 by welding at the circumferential ends of the main girders 11. 12 and a plurality of skin plates 14 connected by welding to two main girders 11 and a joint plate 12 on the radially outer side of the arc-shaped main girder 11, and a plurality disposed between the opposing main girders 11 Steel vertical ribs 13. Although the steel segment 10 in the illustrated example is a segment having two main beams 11 and a relatively narrow width between both main beams 11, the width between the main beams 11 is wide, and three or more The main girder 11 may be used. Moreover, although the steel segment 10 of the example of illustration has the skin plate 14, it replaces with the skin plate 14 and a flange with thickness may be applied.

主桁11には、リング継手を構成するピンやボルト等が挿通される継手孔11aが開設されており、この継手孔11aは一般に、主桁11の側面において、継手板12と縦リブ13の間の位置や、縦リブ13と縦リブ13の間の位置に開設される。一方、継手板12には、セグメント継手を構成するボルトが挿通される継手孔12aが開設されている。   The main girder 11 is provided with a joint hole 11a through which a pin, a bolt, or the like constituting a ring joint is inserted. Generally, the joint hole 11a is formed on the side surface of the main girder 11 with the joint plate 12 and the vertical ribs 13 between them. It is established at a position between the vertical ribs 13 and the vertical ribs 13. On the other hand, the joint plate 12 is provided with a joint hole 12a through which a bolt constituting a segment joint is inserted.

また、図示を省略するが、隣接するセグメントリング20間にはシール材が介在しており、このシール材からの反発力に対抗して、セグメントリング20同士をリング継手によって引き付ける。このリング継手による引付け力により、セグメントリング20間の目開き量が所定値以下となるように調整されている。   Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, a sealing material interposes between adjacent segment rings 20, and segment rings 20 comrades are attracted by a ring joint against the repulsive force from this sealing material. By the attraction force by the ring joint, the opening amount between the segment rings 20 is adjusted to be equal to or less than a predetermined value.

図2に示すように、隣接するセグメントリング20同士は、各セグメントリング20を構成する鋼製セグメント10同士を繋ぐセグメント継手30が、トンネルの軸方向に揃わないように相互にずらした態様にて接続されている。セグメント継手30は、継手板12に開設されている継手孔12a(貫通孔)と、ボルト継手33とを有する。ボルト継手33は、頭付きボルト31と、締付けナット32とを有する。セグメント継手30がボルト継手33から構成されることにより、セグメントリング20に作用する土水圧等に起因してセグメント継手30に生じる周方向の引張力に対して対抗することができる。   As shown in FIG. 2, the adjacent segment rings 20 are arranged in such a manner that the segment joints 30 connecting the steel segments 10 constituting each segment ring 20 are shifted from each other so as not to be aligned in the axial direction of the tunnel. It is connected. The segment joint 30 has a joint hole 12 a (through hole) opened in the joint plate 12 and a bolt joint 33. The bolt joint 33 includes a headed bolt 31 and a tightening nut 32. By forming the segment joint 30 from the bolt joint 33, it is possible to counter the circumferential tensile force generated in the segment joint 30 due to the soil water pressure acting on the segment ring 20 or the like.

一方、隣接するセグメントリング20同士は、リング継手40によって接続されている。リング継手40は、引張りせん断継手43とせん断継手45の二種類の継手を有する。引張りせん断継手43は、主桁11に開設された貫通孔からなる継手孔11aと、ボルト継手43とを有し、このボルト継手43は、頭付きボルト41と、締付けナット42とを有する。一方、せん断継手45は、主桁11に開設されて主桁11を貫通しない継手孔11a1、11a2(図3参照)と、これらの継手孔11a1、11a2内に配設されて2つの主桁11内に埋設されるピン44とを有する。   On the other hand, adjacent segment rings 20 are connected by a ring joint 40. The ring joint 40 has two types of joints, a tensile shear joint 43 and a shear joint 45. The tensile shear joint 43 has a joint hole 11 a made up of a through hole provided in the main girder 11 and a bolt joint 43, and the bolt joint 43 has a headed bolt 41 and a tightening nut 42. On the other hand, the shear joint 45 is provided in the joint beam 11a1 and 11a2 (see FIG. 3) which is opened in the main beam 11 and does not penetrate the main beam 11, and the two main beams 11 are disposed in the joint holes 11a1 and 11a2. And a pin 44 embedded therein.

引張りせん断継手43は、接続されるセグメントリング20間に生じる引張力とせん断力の双方に抵抗可能な継手である。このリング継手40に生じる引張力としては、セグメントリング20間に介在される不図示のシール部材による反発力や、地震時におけるトンネルの軸方向の引張力などが挙げられる。いずれの引張力に対しても、セグメントリング20間の目開き量を所定値以内とし、シールドトンネル100の止水性をこの引張りせん断継手43にて担保する。   The tensile shear joint 43 is a joint capable of resisting both the tensile force and the shear force generated between the segment rings 20 to be connected. The tensile force generated in the ring joint 40 includes a repulsive force by a seal member (not shown) interposed between the segment rings 20, and an axial tensile force of the tunnel at the time of an earthquake. With any tensile force, the gap between the segment rings 20 is made within a predetermined value, and the waterproofness of the shield tunnel 100 is secured by the tensile shear joint 43.

また、リング継手40に生じるせん断力としては、トンネルの軸方向に直交する方向、より具体的には、トンネルの径方向や周方向へのせん断力が挙げられ、地震時に作用するせん断力の他、大深度トンネルの切拡げ箇所などに往々に生じ得るせん断力等である。リング継手40において、引張りせん断継手43とせん断継手45の双方がせん断力に抵抗し、ピン継手からなるせん断継手45により、引張りせん断継手43によるせん断耐力にて足りない分のせん断耐力が負担される。   In addition, the shear force generated in the ring joint 40 includes a shear force in a direction perpendicular to the tunnel axial direction, more specifically in a radial direction or a circumferential direction of the tunnel. The shearing force that can often occur at the widening part of a deep tunnel. In the ring joint 40, both the tensile shear joint 43 and the shear joint 45 resist shear force, and the shear joint 45 made of a pin joint bears a shear strength due to the shear strength by the tensile shear joint 43 .

図2から明らかなように、仮に、ボルト継手33からなるセグメント継手の近傍Aにあるリング継手にボルト継手を適用すると、後施工のセグメントリング20を構成するセグメント継手30を施工する際に、セグメント継手30を構成する締付けナット32を、不図示の締結器具(例えばトルクレンチ等)にて締付ける十分なスペースが存在しない。そのため、セグメント継手30の施工が実質不可能になり得る。   As apparent from FIG. 2, if a bolt joint is applied to the ring joint in the vicinity A of the segment joint formed by the bolt joint 33, the segment joint 30 constituting the segment ring 20 to be post-installed is subjected to the segment. There is not enough space for fastening the fastening nut 32 constituting the joint 30 with a fastening device (not shown) such as a torque wrench. Therefore, the construction of the segment joint 30 can be substantially impossible.

そこで、ボルト継手33からなるセグメント継手の近傍Aにあるリング継手40には、ピン継手からなるせん断継手45を適用している。一方、セグメント継手の近傍A以外の領域には、ボルト継手からなる引張りせん断継手43を適用する。なお、必要に応じて、セグメント継手の近傍A以外の領域において、引張りせん断継手43とせん断継手45の双方を適用してもよい。   Therefore, a shear joint 45 made of a pin joint is applied to the ring joint 40 in the vicinity A of the segment joint made of the bolt joint 33. On the other hand, a tensile shear joint 43 made of a bolt joint is applied to a region other than the vicinity A of the segment joint. If necessary, both the tensile shear joint 43 and the shear joint 45 may be applied in a region other than the vicinity A of the segment joint.

後述するように、先施工のセグメントリング20に対して、後施工のセグメントリング用の鋼製セグメント10を取付け、セグメント継手30とリング継手40を施工して鋼製セグメント10の取り付けが行われる。この際、せん断継手45を構成するピン44は一方の鋼製セグメント10の主桁11の継手孔11a2に予め取り付けておき、後施工の鋼製セグメント10を先施工のセグメントリング20を構成する鋼製セグメント10に当接させる際に、先施工の鋼製セグメント10の継手孔11a1にピン44を挿入するようにして組み付ける。このような組み付けにより、ピン44は2つの主桁11内に完全に埋まった状態となる。従って、その後の施工にてピン継手45の近傍にセグメント継手30を施工する際に、締付けナット32を締結器具にて締め付ける十分なスペースが確保され、締結器具とせん断継手45との干渉は生じない。   As described later, the steel segment 10 for the post-construction segment ring is attached to the pre-installed segment ring 20, and the segment joint 30 and the ring joint 40 are constructed to attach the steel segment 10. Under the present circumstances, the pin 44 which comprises the shear joint 45 is beforehand attached to the joint hole 11a2 of the main girder 11 of one steel segment 10, and steel which comprises the segment ring 20 of the pre-construction steel segment 10 of post construction When making contact with the manufactured segment 10, the pins 44 are assembled so as to be inserted into the joint holes 11a1 of the steel segment 10 which has been previously constructed. By such assembling, the pin 44 is completely buried in the two main girders 11. Therefore, when installing the segment joint 30 in the vicinity of the pin joint 45 in the subsequent construction, a sufficient space for securing the tightening nut 32 with the fastening device is secured, and interference between the fastening device and the shear joint 45 does not occur. .

なお、図示例のリング継手40を構成する引張りせん断継手43は、ボルト継手から構成されているが、それ以外の形態の継手であってもよい。具体的には、所謂クイックジョイントを適用することができる。このクイックジョイントには様々な形態がある。例えば、雌継手に雄継手を挿入することによって形成される継手がある。この雄継手がピンからなり、雌継手がピン受けから構成される形態の他、雄継手が雄螺子ボルトからなり、雌継手が雄螺子ボルトの挿通部を備えた複数の雌螺子ボルトからなる形態などがある。さらに、雌継手に雄継手を一端挿入した後、雄継手を雌継手内でスライドさせることによって双方を係合させる形態がある。せん断継手45と異なり、引張りせん断継手43は、セグメント継手30を構成するボルト継手33と干渉する位置に存在しないことから、主桁11内に張出しても問題がない。従って、引張りせん断継手43には図示例のボルト継手33やクイックジョイントなどを適用することができる。   In addition, although the tensile shear joint 43 which comprises the ring joint 40 of the example of illustration is comprised from the bolt joint, the joint of the other form may be sufficient. Specifically, a so-called quick joint can be applied. There are various forms of this quick joint. For example, there is a joint formed by inserting a male joint into a female joint. In addition to the form in which the male joint is composed of a pin and the female joint is composed of a pin receiver, the male joint is composed of a male screw bolt, and the female joint is composed of a plurality of female screw bolts having male screw bolt insertion portions. and so on. Furthermore, after inserting the male joint into the female joint at one end, there is a mode in which both are engaged by sliding the male joint in the female joint. Unlike the shear joint 45, since the tensile shear joint 43 does not exist at a position that interferes with the bolt joint 33 constituting the segment joint 30, there is no problem even if it overhangs in the main girder 11. Therefore, the bolted joint 33 and the quick joint shown in the drawing can be applied to the tensile shear joint 43.

図2に示すせん断継手45の形成方法を、図3(a)、(b)の施工フロー図に示している。接続される2つの鋼製セグメント10のうち、例えば、坑口側の鋼製セグメント10の主桁11に開設されている継手孔11a2には螺子切り11bを設けておき、一端に螺子切り44aが形成されているピン44を継手孔11a2に予め捩じ込んでおく。なお、この捩じ込みは、例えば、ピン44の他端に開設されている六角孔等の締結孔44bに締結機器を嵌め込み、回転させることによって行われる。   The formation method of the shear joint 45 shown in FIG. 2 is shown in the construction flow diagram of FIG. 3 (a), (b). Of the two steel segments 10 to be connected, for example, a threaded portion 11b is provided in the joint hole 11a2 provided in the main beam 11 of the steel segment 10 on the wellhead side, and a threaded portion 44a is formed at one end. The pin 44 is screwed in advance into the joint hole 11a2. The screwing is performed, for example, by inserting a fastening device into a fastening hole 44b such as a hexagonal hole provided at the other end of the pin 44 and rotating the fastening device.

坑口側の鋼製セグメント10の主桁11のうち、セグメント継手の近傍Aにあるせん断継手用の継手孔11a2の全てにピン44を捻じ込んだ状態で、この鋼製セグメント10を切羽側の鋼製セグメント10に近接させていく。そして、切羽側の鋼製セグメント10の主桁11の側面において、各ピン44に対応する位置に開設されている継手孔11a1にピン44の他端を挿入することにより、図3(b)に示すピン継手45が形成される。   In the state where the pin 44 is screwed into all of the joint holes 11a2 for the shear joint in the vicinity A of the segment joint in the main girder 11 of the steel segment 10 on the wellhead side, the steel segment 10 is cut into the steel on the face side. It moves closer to the manufactured segment 10. Then, on the side surface of the main beam 11 of the steel segment 10 on the face side, by inserting the other end of the pin 44 into the joint hole 11a1 opened at a position corresponding to each pin 44, FIG. The pin joint 45 shown is formed.

ピン継手45は、セグメント継手施工用の締結機器と干渉しないことの他にも、主桁11を貫通していないことから、貫通させる場合に必要になり得る固有の止水処置が不要になる。また、貫通孔の場合は主桁に完全な断面欠損が生じるが、図示例のピン継手45は主桁11に貫通孔を有するものでないことから、主桁11における断面欠損の影響を低減することができる。   Since the pin joint 45 does not penetrate the main girder 11 in addition to not interfering with the fastening device for constructing the segment joint, a specific water stop treatment that may be necessary when penetrating the pin joint 45 is not required. Further, in the case of the through-hole, a complete cross-sectional defect occurs in the main girder, but the pin joint 45 in the illustrated example does not have a through-hole in the main girder 11, so that the influence of the cross-sectional defect in the main girder 11 is reduced. Can do.

図3(b)において、接地長さt1、t2はいずれも、例えば、主桁11の厚みの1/3とピン44の直径の大きい方以上の長さに設定することができ、より詳細には、係る大きい方の長さと継手孔の削孔精度(削孔誤差)を加算した値以上の長さに設定することができる。例えば、主桁11の厚みが70mm、ピン44の直径が30mmの場合に、接地長さt1、t2を35乃至40mm程度に設定することができる。   In FIG. 3 (b), the ground contact lengths t1 and t2 can be set to, for example, one third of the thickness of the main girder 11 and the longer one of the diameter of the pin 44 and more, Can be set to a length equal to or greater than the sum of the larger length and the drilling accuracy (piercing error) of the joint hole. For example, when the thickness of the main beam 11 is 70 mm and the diameter of the pin 44 is 30 mm, the ground contact lengths t1 and t2 can be set to about 35 to 40 mm.

また、ピン44が挿入される側の継手孔11a1とピン44との間には、挿入余裕代t3を設けておくのがよい。このように、継手孔11a1に対して挿入余裕代t3を設けておくことにより、ピンや挿入孔の加工誤差や様々な施工誤差を吸収しながら、ピン44を確実に継手孔11a1に挿入設置することができる。   Further, it is preferable to provide an insertion allowance t3 between the joint hole 11a1 on the side where the pin 44 is inserted and the pin 44. Thus, by providing the insertion margin t3 for the joint hole 11a1, the pin 44 is reliably inserted and installed in the joint hole 11a1 while absorbing processing errors of the pin and the insertion hole and various construction errors. be able to.

図4は、ピン継手の他の実施形態を図3と同様に施工フロー図として示した図であって、図4(a)は、せん断継手の形成前の状態を示す図であり、図4(b)は形成されたせん断継手の他の例を示す図である。接続される2つの主桁11がともに貫通孔からなる継手孔11a3を有し、一端に係止フランジ44cを有するピン44Aを、一方の鋼製セグメント10の主桁11の内側から挿入するとともに該側面に係止フランジ44cを係止させる。   FIG. 4 is a view showing another embodiment of the pin joint as a construction flow diagram as in FIG. 3, and FIG. 4 (a) is a view showing a state before forming a shear joint, (B) is a figure which shows the other example of the formed shearing joint. The two main girders 11 to be connected both have a joint hole 11a3 consisting of a through hole, and a pin 44A having a locking flange 44c at one end is inserted from the inside of the main gird 11 of one steel segment 10, and the The locking flange 44c is locked to the side surface.

一方、他方の鋼製セグメント10の主桁11の内側からは、係止フランジ46bと係合溝46aを有する係合キャップ46を、主桁11の継手孔11a3に挿入していく。図4(b)に示すように、ピン44Aの先端の螺子切り44aに対して、係合キャップ46の係合溝46aを捻じ込むことにより、もしくは係合キャップ46の係合溝46aを押し込んで係合させることにより、ピン継手45Aが形成される。   On the other hand, an engagement cap 46 having a locking flange 46 b and an engagement groove 46 a is inserted into the joint hole 11 a 3 of the main girder 11 from the inside of the main girder 11 of the other steel segment 10. As shown in FIG. 4 (b), the engagement groove 46a of the engagement cap 46 is screwed into the threading 44a at the tip of the pin 44A or the engagement groove 46a of the engagement cap 46 is pushed in. By engaging, the pin joint 45A is formed.

図4(b)からも明らかなように、ピン継手45Aでは、接続される双方の主桁11をピン44Aが貫通するものの、ピン44Aの一端の係止フランジ44cと係合キャップ46の係止フランジ46bがともに主桁11の側面に係止され、ボルト継手のように主桁11の内部に大きく張出すものではない。従って、これら係止フランジ44c、係止フランジ46bがセグメント継手施工用の締結機器と干渉する可能性は極めて低い。   As apparent from FIG. 4B, in the pin joint 45A, although the pin 44A penetrates both the main girders 11 to be connected, the engagement flange 44c at one end of the pin 44A and the engagement cap 46 are engaged. Both the flanges 46b are locked to the side surfaces of the main beam 11 and do not project greatly into the main beam 11 like bolt joints. Accordingly, the possibility that the locking flange 44c and the locking flange 46b interfere with the fastening device for segment joint application is extremely low.

なお、図示を省略するが、図4(b)に示すピン継手45Aから係合キャップ46を省略した形態、すなわち、図4(a)の係合キャップ46を装着する前の状態でピン継手を形成してもよい。また、図4(a)の係合キャップ46を装着する前の状態で、2つの主桁11に亘る貫通孔に係止フランジ44cを備えていない図3に示すピン44が適用されたピン継手であってもよい。   Although not shown, the pin joint 45A shown in FIG. 4 (b) has the engagement cap 46 omitted from the pin joint 45A, that is, the pin joint in a state before the engagement cap 46 of FIG. 4 (a) is attached. It may be formed. Further, in the state before the engagement cap 46 of FIG. 4A is attached, the pin joint shown in FIG. 3 in which the locking flange 44c is not provided in the through hole extending over the two main girders 11 is applied. It may be.

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。   There may be other embodiments in which other components are combined with the configuration etc. listed in the above embodiment, and the present invention is not limited to the configuration shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

10:鋼製セグメント、11:主桁、11a、11a1、11a2,11a3:継手孔、11b:螺子切り、12:継手板、12a:継手孔、13:縦リブ、14:スキンプレート、20:セグメントリング、30:セグメント継手、31:頭付きボルト、32:締付けナット、33:ボルト継手、40:リング継手、41:頭付きボルト、42:締付けナット、43:ボルト継手(引張りせん断継手)、44,44A:ピン、44a:螺子切り、44b:締結孔、44c:係止フランジ、45,45A:ピン継手(せん断継手)、46:係合キャップ、46a:係合溝、46b:係止フランジ、100:シールドトンネル、A:セグメント継手の近傍   10: Steel segment, 11: Main girder, 11a, 11a1, 11a2, 11a3: Joint hole, 11b: Screw cutting, 12: Joint plate, 12a: Joint hole, 13: Vertical rib, 14: Skin plate, 20: Segment Ring, 30: Segment joint, 31: Head bolt, 32: Clamp nut, 33: Bolt joint, 40: Ring joint, 41: Head bolt, 42: Clamp nut, 43: Bolt joint (tensile shear joint), 44 44A: Pin, 44a: Screw cut, 44b: Fastening hole, 44c: Locking flange, 45, 45A: Pin joint (shear joint), 46: Engagement cap, 46a: Engagement groove, 46b: Locking flange, 100: Shield tunnel, A: Near the segment joint

Claims (4)

トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記セグメント継手の近傍にある前記リング継手に前記ピン継手が適用されていることを特徴とする、シールドトンネル。
A shield tunnel in which a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of the segment rings are connected via a ring joint in the axial direction of the tunnel. ,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
A shield tunnel characterized in that the pin joint is applied to the ring joint in the vicinity of the segment joint.
トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する2つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しておらず、
前記ピンの一端は、接続される一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、
前記ピンの他端は、接続される他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることを特徴とする、シールドトンネル。
A shield tunnel in which a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of the segment rings are connected via a ring joint in the axial direction of the tunnel. ,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
The pins forming the pin joints do not penetrate the main girder of the two steel segments to be connected;
One end of the pin is fixed to a joint hole formed in the main girder of one steel segment to be connected,
A shield tunnel characterized in that the other end of the pin is inserted into a joint hole formed in the main girder of the other steel segment to be connected.
トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する2つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しており、
前記ピンの一端には係止フランジが設けられ、接続される一方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジが係止され、
係止フランジを有する係合キャップが、接続される他方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジを係止させた状態で、前記ピンの他端に係合していることを特徴とする、請求項1又は2に記載のシールドトンネル。
A shield tunnel in which a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of the segment rings are connected via a ring joint in the axial direction of the tunnel. ,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists a tensile force in the axial direction of the tunnel, and a shear joint that resists a shear force in a direction perpendicular to the axial direction of the tunnel,
The shear joint is a pin joint;
The pin forming the pin joint passes through the main girder of the two steel segments to be connected,
A locking flange is provided at one end of the pin, and the locking flange is locked to the side of the main girder of one steel segment to be connected,
An engagement cap having a locking flange is engaged with the other end of the pin while the locking flange is locked to the side of the main girder of the other steel segment to be connected. The shield tunnel according to claim 1 or 2.
前記ピン継手が、前記セグメント継手の近傍にある前記リング継手に適用されていることを特徴とする、請求項2又は3に記載のシールドトンネル。   The shield tunnel according to claim 2, wherein the pin joint is applied to the ring joint in the vicinity of the segment joint.
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