JP2019203354A - セグメント - Google Patents

Abstract

【課題】工事の安全性の向上を実現することができるセグメントを提供する。【解決手段】本発明を適用したセグメント１は、一対の端面２１と、一対の側面２２と、一対の面２０とで構成される６面を備える本体部２と、端面２１に配置されたセグメント継手と、鋼材５とを備え、セグメント継手３は、一方を他方に挿入することで周方向Ｗに隣接する他のセグメント１の端面２１と端面２１とを当接させ、本体部２と他のセグメント１の本体部２とを連結するための雄側連結部３１及び雌側連結部３２の少なくとも何れかを有し、セグメント継手３を挿入する向きに対して反対の向きに雄側連結部３１が雌側連結部３２から抜け出すことを抑止するための雄側抑止部４１及び雌側抑止部４２の少なくとも一方を備える抜け出し防止装置４が、セグメント継手４に接して設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に対して相互に連結することでトンネルを構築するためのセグメントに関する。

従来、セグメントを連結してトンネルを構築するとき、例えば特許文献１のようなセグメントの継手構造が提案されている。

特許文献１では、雄継手部材を凹部に挿入し、両セグメントを互いにセグメント軸方向に相対移動させることにより、雌雄両継手部材が連結され、周方向で隣り合う両セグメントを接合するようにしたセグメントの継手部構造について開示されている。特許文献１に開示されたセグメントの継手部構造は、雄継手部材の先端より一体に突出した棒状の抜け出し防止用雄継手体と、雌継手部材の挿入方向奥部に配置され、抜け出し防止用雄継手体がセグメント軸方向に向けて挿入される抜け出し防止用雌継手体とからなる抜け出し防止用継手を備え、抜け出し防止用雌継手体に抜け出し防止用雄継手体が抜け出し不能に保持される構成を備える。

特開２０１５−１４０５４０号公報

ここで、セグメントをトンネルの周方向に連結するとき、トンネルに作用する土水圧等により、各セグメントにはトンネル軸方向の分力（抜け出し力）が作用し、セグメントの抜け出しに伴うトンネルの崩壊等が懸念される。このため、工事における安全性の向上が課題として挙げられる。

この点、特許文献１の開示技術では、セグメントの抜け出し対策を目的とした抜け出し防止用継手等が設けられる。しかし、本体部のコンクリートが露出した状態で用いられる場合、セグメントの滑動等を引き起こす抜け出し力が作用した際に、特許文献１に開示されたセグメントでは、抜け出し防止用継手等の反力と、セグメント継手の反力とが、セグメントの本体部に対して複雑かつ集中的に作用する。このとき、本体部の強度が不足し、十分に抜け出し防止用継手等の反力が伝達されず、抜け出し防止用継手等の機能が十分に発揮されない可能性がある。これにより、抜け出し力を抑制することができず、セグメントの抜け出しを防止できないおそれがある。特に、トンネルの軸方向に傾斜したテーパー状の端面を有するキーセグメントは、他のセグメントに比べて抜け出し力が発生し易い傾向がある。このため、特許文献１の開示技術においても、工事の安全性の向上が課題として挙げられる。

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、工事の安全性の向上を実現することができるセグメントを提供することにある。

第１発明に係るセグメントは、トンネルの周方向及び軸方向に対して相互に連結することで前記トンネルを構築するためのセグメントであって、前記セグメントは、トンネル周方向の一対の端面と、トンネル軸方向の一対の側面と、トンネル法線方向の一対の面とで構成される６面を備える本体部と、前記端面に配置されたセグメント継手と、前記６面のうち、少なくとも一対の前記端面、及び一対の前記側面に配置された鋼材とを備え、前記セグメント継手は、一方を他方に挿入することで前記トンネル周方向に隣接する他のセグメントの端面と前記端面とを当接させ、前記本体部と前記他のセグメントの本体部とを連結するための雄側連結部及び雌側連結部の少なくとも何れかを有し、前記セグメント継手を挿入する向きに対して反対の向きに前記雄側連結部が前記雌側連結部から抜け出すことを抑止するための雄側抑止部及び雌側抑止部の少なくとも一方を備える抜け出し防止装置が、前記セグメント継手に接して設けられることを特徴とする。

第２発明に係るセグメントは、第１発明において、前記抜け出し防止装置は、前記トンネルの内側空間に露出して設けられることを特徴とする。

第３発明に係るセグメントは、第１発明又は第２発明において、前記抜け出し防止装置は、前記抜け出し防止装置の係合状態を報知する報知部に近接して配置されることを特徴とする。

第４発明に係るセグメントは、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記抜け出し防止装置は、少なくともキーセグメントに配置されることを特徴とする。

第１発明〜第４発明によれば、本体部の備える６面のうち、少なくとも一対の端面及び一対の側面に、鋼材が配置される。このため、本体部に作用する抜け出し防止装置の反力に対し、鋼材の拘束効果による本体部（コンクリート）の補強効果が得られる。これにより、抜け出し防止装置の機能を十分に発揮させることができ、強固にセグメントの抜け出しを防止することができる。従って、工事の安全性を向上させることが可能となる。また、一対のセグメントを連結するとき、本体部同士が接触して損傷を受けることを防ぐことができる。これにより、セグメントの耐久性を向上させることが可能となる。

特に、第２発明によれば、抜け出し防止装置は、トンネルの内側空間に露出して設けられる。このため、一対のセグメントを連結するとき、内側空間から抜け出し防止装置の係合状態を作業者等が容易に目視確認できる。これにより、工事の安全性をさらに向上させることが可能となる。

特に、第３発明によれば、抜け出し防止装置は、報知部に近接して設けられる。このため、一対のセグメントを連結するとき、セグメントから離れた場所に待機する作業者等が、抜け出し防止装置の係合状態を容易に確認できる。これにより、工事の安全性をさらに向上させることが可能となる。

特に、第４発明によれば、抜け出し防止装置は、少なくともキーセグメントに設けられる。キーセグメントでは、トンネルに土水圧が作用することで発生するトンネル周方向軸力が、キーセグメントの軸方向に傾斜した端面において、キーセグメントの抜け出し方向となるトンネル軸方向の分力を生み出すことになり、特に大きな抜け出し力が発生しやすい。一方、鋼材が配置されない場合に比べて、抜け出し防止装置の反力及びセグメント継手の反力に対し、鋼材の拘束効果による本体部の補強効果が得られ、抜け出し防止装置の機能を十分に発揮させることができる。これらにより、より大きな抜け出し力に対してより強固にセグメントの抜け出しを防止することが可能となり、工事の安全性を大きく向上させることが可能となる。また、例えば抜け出し防止装置をキーセグメントのみに設けることで、工事の安全性を向上させたうえで、材料費の削減が可能となる。

本発明を適用したセグメントを複数組み合わせて構築されるトンネルの一例を示す斜視図である。 本発明を適用したセグメントの一例を示す斜視図である。 本発明を適用したセグメントに配置される鋼材の他の一例を示す斜視図である。 本発明を適用したセグメントの一例を示す上面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図２の５Ａ枠における抜け出し防止装置の係合前後を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、内側空間に露出して設けられた抜け出し防止装置の一例の係合前後を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、抜け出し防止装置の第１変形例の係合前後を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、抜け出し防止装置の第２変形例の係合前後を示す断面図である。 キーセグメント端面の傾斜角と抜け出し力の関係を示す図である。

（セグメント１）
以下、本発明を適用したセグメント１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１は、図１に示すように、トンネルの軸方向Ｘ（トンネル軸方向）及び周方向Ｗ（トンネル周方向）に沿って複数組み合わされ、主にシールドトンネル７を地中９に構築するためのものである。

シールドトンネル７は、複数のセグメント１をリング状に相互に連結させて形成されたセグメントリング７１を、軸方向Ｘに沿って複数連結させることで構築される。このため、シールドトンネル７には、軸方向Ｘに沿って連結された複数のセグメントリング７１によって、トンネルの地山側Ａと内空側Ｉとが形成される。これにより、シールドトンネル７は、トンネルの地山側Ａからの土圧や水圧に対して、複数のセグメントリング７１を抵抗させるものとすることができ、トンネルの内空側Ｉに内側空間Ｓを確保することが可能となる。

セグメントリング７１は、例えば軸方向Ｘに沿ってテーパー状のキーセグメント１ｋを含む複数のセグメント１を用いて形成される。キーセグメント１ｋは、連結された複数のセグメント１をリング状に完結するために用いられ、一対のセグメント１の間に連結することで、セグメントリング７１が形成される。

セグメントリング７１は、シールドマシン７０を用いて地中９を軸方向Ｘに沿って掘削し、シールドマシン７０の後方（坑口側Ｄ）において複数のセグメント１を周方向Ｗに沿って連結することで形成される。従って、シールドマシン７０に最も近いセグメントリング７１の切羽側Ｃの側面２２は、作業者によって目視できる状態となっている。上述したシールドマシン７０を用いた掘削と、セグメントリング７１の形成とを繰り返すことで、シールドトンネル７が構築される。

本発明を適用したセグメント１は、図２に示すように、本体部２と、鋼材５と、セグメント継手３と、抜け出し防止装置４とを備える。

本体部２は、周方向Ｗに延在し、周方向Ｗと交わり軸方向Ｘに延在する一対の端面２１と、軸方向Ｘと交わり周方向Ｗに延在する一対の側面２２と、法線方向Ｙ（トンネル法線方向）と交わり軸方向Ｘ及び周方向Ｗと平行な面を有する一対の面２０とで構成される６面を備える。本体部２は、例えば軸方向Ｘの幅が２００ｍｍ〜２，５００ｍｍ程度であり、法線方向Ｙの厚さが１５０ｍｍ〜７００ｍｍ程度である。

セグメント継手３は、端面２１に配置される。セグメント継手３は、一対のセグメント１ａ、１ｂを周方向Ｗに沿って連結するために用いられる。セグメント継手３は、雄側連結部３１及び雌側連結部３２の少なくとも何れかを有する。

雄側連結部３１及び雌側連結部３２は、周方向Ｗに沿って本体部２を連結する。雄側連結部３１及び雌側連結部３２は、一方を他方に挿入することで、周方向Ｗに隣接する一方のセグメント１ａの端面２１と、他方のセグメント１ｂの端面２１とを当接させ、一方のセグメント１ａの本体部２と、他方のセグメント１ｂの本体部２とを連結するためのものである。例えば図２の破線矢印で示すように、一方のセグメント１ａに設けられた雌側連結部３２に、他方のセグメント１ｂに設けられた雄側連結部３１を軸方向Ｘに挿入し嵌合させることで、一対のセグメント１ａ、１ｂを連結させることができる。

雄側連結部３１及び雌側連結部３２は、端面２１に固設されるため、雄側連結部３１及び雌側連結部３２の端面２１固設部近傍が鋼材５に覆われて補強される。このため、雄側連結部３１及び雌側連結部３２が鋼材５に固設される場合に比べて、一対のセグメント１ａ、１ｂを連結するとき、雄側連結部３１及び雌側連結部３２が破損する可能性を抑制することができる。

例えば、セグメント１の一方の端面２１に雄側連結部３１が設けられ、他方の端面２１に雌側連結部３２が設けられるほか、両方の端面２１に雄側連結部３１のみ、又は雌側連結部３２のみが設けられてもよい。なお、雄側連結部３１及び雌側連結部３２の設けられる数は任意である。

雄側連結部３１は、雌側連結部３２と嵌合する一端を有する。雄側連結部３１は、例えば一端が本体部２から突出し、他端が本体部２に埋設される。一端は、例えば他端よりも厚く、軸方向Ｘに延びる柱状又は円柱状である。

雌側連結部３２は、雄側連結部３１の一端と嵌合する形状を有する。雌側連結部３２は、例えば本体部２に埋設され、本体部２に形成され雄側連結部３１の一端が挿入できる溝部２３に連接する。この場合、雄側連結部３１は、溝部２３を介して雌側連結部３２と嵌合される。なお、溝部２３は、図２に示すように、軸方向Ｘに沿って延在するほか、例えば法線方向Ｙに沿って延在してもよい。雌側連結部３２は、例えば軸方向Ｘに延在する筒状であり、軸方向Ｘに延在するスリットを有する。

抜け出し防止装置４は、セグメント継手３に接して設けられる。抜け出し防止装置４は、連結された一対のセグメント１ａ、１ｂのセグメント継手３の抜け出しを防止するために用いられる。抜け出し防止装置４は、雄側抑止部４１及び雌側抑止部４２の少なくとも何れかを有する。

雄側抑止部４１及び雌側抑止部４２は、セグメント継手３を挿入する向きに対して反対の向きに、雄側連結部３１が雌側連結部３２から抜け出すことを防止するためのものである。ここで、「挿入する向き」とは、軸方向Ｘ又は法線方向Ｙにおいて、一方のセグメント１ａに他方のセグメント１ｂを連結するときにおける挿入直前の位置から挿入直後までの向きを示す。例えば図２の場合、他方のセグメント１ｂが破線矢印の示す向きに挿入されるため、「挿入する向き」は、軸方向Ｘにおける切羽側Ｃから坑口側Ｄを示す。このとき、「挿入する向きに対して反対の向き」は、軸方向Ｘにおける坑口側Ｄから切羽側Ｃを示す。このため、雄側抑止部４１及び雌側抑止部４２は、本体部２における坑口側Ｄから切羽側Ｃの向きにおける抜け出しを抑止する。なお、例えば「挿入する向き」は、法線方向Ｙにおける内空側Ｉから地山側Ａを示してもよい。このとき、「挿入する向きに対して反対の向き」は、法線方向Ｙにおける地山側Ａから内空側Ｉを示す。この場合、雄側抑止部４１及び雌側抑止部４２は、本体部２における地山側Ａから内空側Ｉの向きにおける抜け出しを抑止する。

例えば、一方のセグメント１ａに設けられた雌側抑止部４２に、他方のセグメント１ｂに設けられた雄側抑止部４１を係合させることで、セグメント１ｂの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを抑止することができる。

雄側抑止部４１は、雄側連結部３１における坑口側Ｄの端部に設けられ、例えば雄側連結部３１の端部から突出する。雄側抑止部４１は、雌側抑止部４２と係合する形状を有する。雄側抑止部４１は、例えばＬ字状又はＴ字状に形成されてもよい。

雌側抑止部４２は、雌側連結部３２における坑口側Ｄの端部に設けられ、例えば筒状の雌側連結部３２内に設けられる。雌側抑止部４２は、雄側抑止部４１と係合する形状を有する。

鋼材５は、本体部２における６面のうち、少なくとも一対の端面２１及び一対の側面２２に配置される。鋼材５は、本体部２に設けられた雄側連結部３１及び雌側連結部３２の周辺を切り欠いた状態で設けられる。

鋼材５は、例えば図３に示すように、フランジ５ｆを有してもよい。フランジ５ｆは、例えば側面２２に配置される鋼材５における法線方向Ｙの両端部に形成され、軸方向Ｘに延在する。

本発明を適用したセグメント１は、例えば側面２２に配置されたリング継手８を備える。リング継手８は、一対のセグメント１を軸方向Ｘに沿って連結するために用いられる。

リング継手８は、雄側継手８１と、雌側継手８２とを有する。雄側継手８１及び雌側継手８２は、互いに嵌合する形状を有する。例えば、坑口側Ｄのセグメント１（セグメントリング７１）の側面２２に設けられた雌側継手８２に、切羽側Ｃのセグメント１の側面２２に設けられた雄側継手８１を嵌合させることで、軸方向Ｘに沿った一対のセグメント１を連結させることができる。

雄側継手８１は、一端が本体部２から突出し、他端が本体部２に埋設されるほか、例えば他端が溶接接合等により鋼材５に固定されてもよい。雌側継手８２は、本体部２に埋設されるほか、例えば溶接接合等により鋼材５に固定されてもよい。

本発明を適用したセグメント１として、上述したセグメント１ａ、１ｂ（Ａピース）のほか、例えば図６に示すように、キーセグメント１ｋ、及びキーセグメント１ｋと連結されるセグメント１ｃ、１ｄ（Ｂピース、Ｃピース）が用いられてもよい。

セグメント１ａ、１ｂの両端面２１は、軸方向Ｘに沿って略平行に形成される。これに対し、キーセグメント１ｋは、軸方向Ｘに沿ってテーパー状に形成され、キーセグメント１ｋの両端面２１が、軸方向Ｘに沿って傾斜を有する。また、セグメント１ｃ、１ｄにおいて、セグメント１ａ、１ｂと連結される一方の端面２１は、軸方向Ｘに沿って略平行に形成され、キーセグメント１ｋと連結される他方の端面２１は、軸方向Ｘに沿って傾斜を有する。

抜け出し防止装置４は、例えば少なくともキーセグメント１ｋに配置されたセグメント継手３に接して設けられる。キーセグメント１ｋの両端面２１は、軸方向Ｘに沿って傾斜している。すなわち、キーセグメント１ｋは、セグメント１ｃ、１ｄと連結したあとに、トンネルに土水圧が作用することで発生するトンネル周方向軸力が、キーセグメント１ｋの軸方向Ｘに沿って傾斜した端面２１において、キーセグメント１ｋの抜け出し方向となる軸方向Ｘの分力を生み出すことになり、特に大きな抜け出し力が作用することで滑動し、抜け出す可能性が高い。このため、キーセグメント１ｋの端面２１に、抜け出し防止装置４と接するセグメント継手３を配置することで、キーセグメント１ｋの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを抑止することができる。

図９は、キーセグメント１ｋに作用するトンネル周方向軸力で無次元化した抜け出し力Ｐと、キーセグメント１ｋの端面２１の傾斜角度θとの関係を表したものである。なお、この関係は、くさびの計算式を用いて導かれ、抜け出し力Ｐは、トンネル周方向軸力Ｎ、傾斜角度θ及び端面２１の摩擦係数μにより求められる。シールド工事用標準セグメント（平成１３年７月 社団法人日本下水道協会）によれば、一般的な鋼材と鋼材間の摩擦係数は０．３とされており、摩擦係数が十分に大きい場合は、傾斜角度θが小さい領域では抜け出し力Ｐよりも摩擦力Ｆが大きいため、抜け出しは発生しない。しかし、通常、キーセグメント１ｋの組立時においては、端面２１には潤滑剤が塗布され、摩擦係数μが通常の１／１０程度になることも報告されている。その場合、図９に示すように、キーセグメント１ｋの傾斜角度θが２度以上の範囲では抜け出し力Ｐが発生し得る。そのため、特に傾斜角度θが２度以上に設定されるキーセグメント１ｋに対して抜け出し防止装置４を配置することで、工事の安全性を確実に確保することができる。なお、図４では、キーセグメント１ｋの端面２１に雄側抑止部４１及び雄側連結部３１が設けられているが、雌側抑止部４２及び雌側連結部３２が設けられてもよい。

＜抜け出し防止装置４の一例＞
抜け出し防止装置４は、例えば図５（ａ）の矢印に示すように、雌側連結部３２内において、軸方向Ｘに雄側連結部３１及び雄側抑止部４１を移動させることにより、一対のセグメント１ａ、１ｂの抜け出しを防止する。なお、図５（ａ）では、セグメント１ｂを軸方向Ｘに沿って移動させる例を示すが、例えばセグメント１ｂを法線方向Ｙに沿って移動させるようにしてもよい。

雄側抑止部４１は、例えば法線方向Ｙの両側に拡幅された部分を有する。雄側抑止部４１として、例えば雄側連結部３１と一体に形成された鋼材等が用いられる。

雌側抑止部４２は、例えば筒状の雌側連結部３２における法線方向Ｙの側面に少なくとも１つ（図５では２つ）設けられる。雌側抑止部４２として、例えばバネ等の弾性体に固定された鋼材等が用いられる。

例えば図５（ａ）の矢印方向（挿入向き）にセグメント１ｂを移動させた場合、図５（ｂ）に示すように、雄側抑止部４１は雌側抑止部４２と係合する。これにより、セグメント１ｂの各本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを抑止することができる。

例えば雄側抑止部４１における法線方向Ｙの高さにおいて、先端側の高さｈ１は、基端側（雄側連結部３１側）の高さｈ２よりも小さい。また、雌側連結部３２における法線方向Ｙの両側面に設けられた一対の雌側抑止部４２の間の距離において、切羽側Ｃの高さｈ３は、坑口側Ｄの高さｈ４よりも大きい。この場合、例えば高さｈ１が高さｈ３よりも小さく形成されることで、雄側抑止部４１を雌側抑止部４２に挿入し易くなり、セグメント１ｂの移動を円滑に行うことができる。また、例えば高さｈ２が高さｈ４よりも大きく形成されることで、雄側抑止部４１を雌側抑止部４２と係合させ易くなり、セグメント１ｂの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを容易に抑止することができる。

雄側抑止部４１は、例えば周方向Ｗから見て、基端側から先端側に沿って雄側抑止部４１の高さが減少するテーパー状に形成される。また、雌側抑止部４２は、例えば周方向Ｗから見て、坑口側Ｄから切羽側Ｃに沿って雌側抑止部４２の間隔が拡大するテーパー状に形成される。これにより、セグメント１ｂの移動をより円滑に行うことができるとともに、セグメント１ｂの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを容易に抑止することができる。

なお、抜け出し防止装置４は、例えば図６に示すように、トンネルの内側空間Ｓに露出して設けられてもよい。この場合、雌側抑止部４２は、雌側連結部３２における法線方向Ｙの側面に１つ設けられるほか、例えば周方向Ｗの側面に２つ設けられてもよい。この場合、一対のセグメント１を連結するとき、トンネルの内側空間Ｓから抜け出し防止装置４の係合状態を作業者等が容易に目視確認できる。

＜抜け出し防止装置４の第１変形例＞
次に、抜け出し防止装置４の第１変形例について説明する。上述した抜け出し防止装置４と、第１変形例との違いは、雄側抑止部４１と雌側抑止部４２との係合する位置が異なる点である。なお、上述した内容と同様の構成については、説明を省略する。

雄側抑止部４１は、例えば図７に示すように、端面４１ｂを雌側抑止部４２と係合（接着及び粘着を含む）させてもよい。この場合、雌側抑止部４２は、例えば雌側連結部３２における坑口側Ｄの側面に設けられ、端面４１ｂと係合する。雌側抑止部４２として、例えば接着性若しくは粘着性を有する粘弾性体、又は、マジックテープ（登録商標）等の面状に着脱可能な面ファスナーが用いられる。

例えば図７（ａ）の矢印方向（挿入向き）にセグメント１ｂを移動させた場合、図７（ｂ）に示すように、端面４１ｂは雌側抑止部４２と係合する。これにより、セグメント１ｂの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを抑止することができる。

なお、例えば雌側抑止部４２として一対の脱着部を有する面ファスナーが用いられる場合、例えば雌側抑止部４２の一方の脱着部を予め端面４１ｂと係合させた状態で、雌側連結部３２内に雄側連結部３１及び雄側抑止部４１を移動させてもよい。この場合においても、雌側連結部３２における坑口側Ｄの側面に他方の脱着部を設けることで、一対の脱着部が当接して固定され、セグメント１ｂの本体部２の挿入向きに対して反対の向きにおける抜け出しを抑止することができる。

＜抜け出し防止装置４の第２変形例＞
次に、抜け出し防止装置４の第２変形例について説明する。上述した抜け出し防止装置４と、第２変形例との違いは、抜け出し防止装置４が報知部６に近接して設けられる点である。なお、上述した内容と同様の構成については、説明を省略する。

抜け出し防止装置４は、例えば図８に示すように、抜け出し防止装置４の係合状態を判定し、作業者等に報知する報知部６に近接して設けられる。報知部６は、例えば雌側連結部３２内に設けられる。

報知部６は、例えばセンサ部と、制御部と、出力部とを有する。センサ部は、抜け出し防止装置４の係合状態を信号化する。センサ部として、例えば接触式センサのほか、電磁波を利用した非接触式センサ等が用いられる。制御部は、センサ部からの信号に基づいて抜け出し防止装置４の係合状態を判定する。出力部は、判定結果を作業者等に報知する。出力部は、例えば無線通信等を介して判定結果を送信し、作業者等の通信端末に判定結果を報知するほか、例えば電気的に接続されたＬＥＤ等を点灯させ、作業者等に報知してもよい。

報知部６は、例えば図８（ａ）に示すように、雌側抑止部４２と接して設けられてもよい。例えば図８（ａ）の矢印方向（挿入向き）にセグメント１ｂを移動させた場合、図８（ｂ）に示すように、報知部６は、雄側抑止部４１と雌側抑止部４２とに挟まれる。これにより、報知部６は、雄側抑止部４１と雌側抑止部４２とが係合したと判定し、作業者等に報知する。

本発明を適用したセグメント１によれば、本体部２の備える６面のうち、少なくとも一対の端面２１及び一対の側面２２に、鋼材５が配置される。このため、本体部２に作用する抜け出し防止装置４の反力に対し、鋼材５の拘束効果による本体部２（コンクリート）の補強効果が得られる。これにより、抜け出し防止装置４の機能を十分に発揮させることができ、強固にセグメント１の抜け出しを防止することができる。従って、工事の安全性を向上させることが可能となる。また、一対のセグメント１を連結するとき、本体部２同士が接触して損傷を受けることを防ぐことができる。これにより、セグメント１の耐久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１によれば、抜け出し防止装置４は、トンネルの内側空間Ｓに露出して設けられる。このため、一対のセグメント１を連結するとき、内側空間Ｓから抜け出し防止装置４の係合状態を作業者等が容易に目視確認できる。これにより、工事の安全性をさらに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１によれば、特に第２変形例における抜け出し防止装置４は、報知部６に近接して設けられる。このため、一対のセグメント１を連結するとき、セグメント１から離れた場所に待機する作業者等が、抜け出し防止装置４の係合状態を容易に確認できる。これにより、工事の安全性をさらに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１によれば、抜け出し防止装置４は、少なくともキーセグメント１ｋに設けられる。キーセグメント１ｋでは、トンネルに土水圧が作用することで発生するトンネル周方向軸力が、キーセグメント１ｋの軸方向Ｘに傾斜した端面２１において、キーセグメント１ｋの抜け出し方向となるトンネル軸方向の分力を生み出すことになり、特に大きな抜け出し力が発生しやすい。一方、鋼材５が配置されない場合に比べて、抜け出し防止装置４の反力及びセグメント継手３の反力に対し、鋼材５の拘束効果による本体部２の補強効果が得られ、抜け出し防止装置４の機能を十分に発揮させることができる。これらにより、より大きな抜け出し力に対してより強固にセグメント１の抜け出しを防止することが可能となり、工事の安全性を大きく向上させることが可能となる。また、例えば抜け出し防止装置４をキーセグメント１ｋのみに設けることで、工事の安全性を向上させたうえで、材料費の削減が可能となる。

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
１ａ ：セグメント
１ｂ ：セグメント
１ｃ ：セグメント
１ｄ ：セグメント
１ｋ ：キーセグメント
２ ：本体部
２０ ：面
２１ ：端面
２２ ：側面
２３ ：溝部
３ ：セグメント継手
３１ ：雄側連結部
３２ ：雌側連結部
４ ：抜け出し防止装置
４１ ：雄側抑止部
４１ｂ ：端面
４２ ：雌側抑止部
５ ：鋼材
５ｆ ：フランジ
６ ：報知部
７ ：シールドトンネル
７０ ：シールドマシン
７１ ：セグメントリング
８ ：リング継手
８１ ：雄側継手
８２ ：雌側継手
９ ：地中
Ａ ：地山側
Ｉ ：内空側
Ｃ ：切羽側
Ｄ ：坑口側
Ｓ ：内側空間
Ｗ ：周方向
Ｘ ：軸方向
Ｙ ：法線方向

Claims (4)

1. トンネルの周方向及び軸方向に対して相互に連結することで前記トンネルを構築するためのセグメントであって、
   前記セグメントは、
   トンネル周方向の一対の端面と、トンネル軸方向の一対の側面と、トンネル法線方向の一対の面とで構成される６面を備える本体部と、
   前記端面に配置されたセグメント継手と、
   前記６面のうち、少なくとも一対の前記端面、及び一対の前記側面に配置された鋼材と
   を備え、
   前記セグメント継手は、一方を他方に挿入することで前記トンネル周方向に隣接する他のセグメントの端面と前記端面とを当接させ、前記本体部と前記他のセグメントの本体部とを連結するための雄側連結部及び雌側連結部の少なくとも何れかを有し、
   前記セグメント継手を挿入する向きに対して反対の向きに前記雄側連結部が前記雌側連結部から抜け出すことを抑止するための雄側抑止部及び雌側抑止部の少なくとも一方を備える抜け出し防止装置が、前記セグメント継手に接して設けられること
   を特徴とするセグメント。
2. 前記抜け出し防止装置は、前記端面のうち、少なくとも前記トンネルの内側空間に露出して設けられること
   を特徴とする請求項１記載のセグメント。
3. 前記抜け出し防止装置は、前記抜け出し防止装置の係合状態を報知する報知部に近接して設けられること
   を特徴とする請求項１又は２記載のセグメント。
4. 前記抜け出し防止装置は、少なくともキーセグメントに設けられること
   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。

Images