JP2020063613A - Tunnel composite segment and tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼殻の内部に固化材を充填してなるトンネル用合成セグメントおよびトンネルに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tunnel composite segment and a tunnel in which a solidified material is filled inside a steel shell.
従来、シールドトンネル等の筒状構造物の構築に用いられるセグメントの一例として、鋼殻にコンクリートを充填して硬化させた合成セグメントが知られている。このような合成セグメントは、圧縮荷重に対してはコンクリートが抵抗し、引張荷重に対しては鋼殻が抵抗することにより高耐力および高剛性が得られるものである。 このような合成セグメントとして例えば特許文献1に記載のものが知られている。
Conventionally, as an example of a segment used for constructing a tubular structure such as a shield tunnel, a synthetic segment in which a steel shell is filled with concrete and hardened is known. In such a composite segment, concrete resists a compressive load and a steel shell resists a tensile load, whereby high yield strength and high rigidity are obtained. As such a synthetic segment, for example, one described in
特許文献1に記載の合成セグメントは、一対の主桁、継手板およびスキンプレートで形成された鋼殻と、この鋼殻の内部に充填されたコンクリートとを備えている。コンクリートの内部には、トンネル径方向内側にトンネル周方向に延びる複数の第1主鉄筋がトンネル軸方向に所定の配置間隔をあけて配され、該複数の第1主鉄筋のうち配列の両端に配された第1主鉄筋は、主桁との間隔が前記配置間隔以上であることを特徴としている。
The composite segment described in
また、合成セグメントでないが、シールドトンネル用耐火セグメントの一例として特許文献2に記載のものが知られている。 特許文献2に記載のシールドトンネル用耐火セグメントは、セグメントの外面側に、鉄筋等の補強鋼材を埋設したセグメント本体部を備え、該セグメント本体部の内面側に補強鋼材を有しない耐火無筋コンクリート層を一体に備えて構成してなるものである。耐火無筋コンクリート層は、アルミナセメント若しくはアルカリスラグセメント等の高耐火性セメントおよび塊状スラグ、フェロニッケルスラグ、シャモット若しくは火成岩等の高断熱性骨材を使用した耐火コンクリートをもって成形してなるものである。
Although not a composite segment, the one described in
ところで、従来の合成セグメントは、鋼材で形成された鋼殻の内部にコンクリートを充填した構造であるが、火災などの高温環境に晒された場合には、密実に固化した充填コンクリートは通気性が悪いため内部の自由水が爆裂したり、鋼材の強度低下を生じさせたりする虞がある。
構造安全性の観点からは、そのような事態を回避すべく、コンクリートへの有機繊維の混合によって高温時に断熱空気層を生じさせたり、本体構造を保護するためにロックウールや石膏ボードなどの表層耐火被覆を施したりすることで、積極的に断熱用の空気層を作り出している。しかしながら、この場合、本体構造に加えて耐火用材料や部品を追加しなければならず、追加部品および追加工程に伴う工期延長を回避するためには、一定の強度かつ断熱性を有する材料が求められている。
By the way, a conventional synthetic segment has a structure in which concrete is filled inside a steel shell formed of steel material, but when exposed to a high temperature environment such as a fire, the solidified solidified concrete does not have air permeability. Since it is bad, free water inside may explode or the strength of the steel material may be reduced.
From the viewpoint of structural safety, in order to avoid such a situation, an insulating air layer is generated at high temperature by mixing organic fiber into concrete, or a surface layer such as rock wool or gypsum board to protect the main body structure. By applying a fireproof coating, it actively creates an air layer for heat insulation. However, in this case, in addition to the main body structure, it is necessary to add fireproof materials and parts, and in order to avoid the extension of the construction period due to the additional parts and the additional process, a material having a certain strength and heat insulation is required. Has been.
そこで、本発明者は、トンネル用セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えた合成セグメントを開発すべく鋭意研究を行ったところ、セメント系添加物(硬化材)との混合によって潜在水硬性を発揮し、かつ通気性の高い高炉水砕スラグの固化体を、従来では使用されていない合成セグメントの本体構造(中詰め材)として適用することを着想した。
高炉水砕スラグは、水とアルカリ環境下で水硬性によって粒子どうしが結合して固まることで強度発現があり、さらに、材料そのものがポーラスな構造であると共に、その固化体の粒子間に隙間があって、空気層を有する。
そのため、圧縮力を負担する強度部材として利用できるとともに、高炉水砕スラグの通気性を活用することで、従来用いられる有機繊維や表層耐火層を省略しても耐熱性を付与できるため、火災時なども断熱効果を発揮する。
Therefore, the present inventor has conducted diligent research in order to develop a synthetic segment having strength and heat resistance required for a tunnel segment. As a result, a latent hydraulic property is obtained by mixing with a cement additive (hardening material). It was conceived to apply the solidified body of granulated blast furnace slag, which exhibits the above properties and has high air permeability, as the main body structure (filling material) of a synthetic segment that has not been used in the past.
Granulated blast furnace slag has strength manifested by particles binding together and hardening due to hydraulic properties in water and an alkaline environment.Furthermore, the material itself has a porous structure and there are gaps between the particles of the solidified body. Yes, it has an air layer.
Therefore, it can be used as a strength member that bears compressive force, and by utilizing the air permeability of granulated blast furnace slag, heat resistance can be imparted even if the conventionally used organic fibers and surface refractory layer are omitted, so in the event of a fire Also exerts a heat insulating effect.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a tunnel synthetic segment and a tunnel having the strength and heat resistance required for the tunnel synthetic segment.
前記目的を達成するために、本発明のトンネル用合成セグメントは、鋼殻と、当該鋼殻の内部に充填された固化体とを備えたトンネル用合成セグメントであって、
前記固化体が高炉水砕スラグ含むことを特徴とする。
この場合、高炉水砕スラグを細骨材として含むことが好ましい。
To achieve the above object, the tunnel synthetic segment of the present invention is a tunnel synthetic segment comprising a steel shell and a solidified body filled inside the steel shell,
The solidified body contains granulated blast furnace slag.
In this case, it is preferable to include granulated blast furnace slag as fine aggregate.
ここで、合成セグメントとしては、シールドトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメント、開削トンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントが挙げられるが、他のトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントであればよい。
また、鋼殻は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板と、前記主桁および前記継手板に固定されて、地山側を覆うスキンプレートとを有するものであってもよいし、主桁および継手板を備えるがスキンプレートを備えていないものであってもよい。このとき、主桁は平板であってもよいし、主桁のトンネル半径方向の両端部にさらに鋼板を備えたI形やコ形であってもよい。
また、固化体は高炉水砕スラグだけで構成されていてもよいし、後述するような硬化材や高炉徐冷スラグを含むものであってもよい。
Here, the synthetic segment includes a synthetic segment for tunnels used for construction of shield tunnels, a synthetic segment for tunnels used for construction of excavated tunnels, and a synthetic segment for tunnels used for construction of other tunnels. Any segment will do.
Further, the steel shell, a pair of main girders arranged at a predetermined interval in the tunnel axis direction, a joint plate that connects the end portions of the pair of main girders, and is fixed to the main girder and the joint plate, It may have a skin plate covering the natural ground side, or may have a main girder and a joint plate but not a skin plate. At this time, the main girder may be a flat plate, or may be an I-shape or a U-shape in which steel plates are further provided at both ends of the main girder in the tunnel radius direction.
Further, the solidified body may be composed only of granulated blast furnace slag, or may contain a hardening material or blast furnace slowly cooled slag as described later.
高炉水砕スラグは、溶融高炉スラグを高圧水で急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は5mm程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。
したがって、本発明においては、鋼殻の内部に充填された固化体が高炉水砕スラグ含むので、当該高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。
Granulated blast furnace slag does not crystallize by rapidly cooling molten blast furnace slag with high-pressure water, and most of it becomes vitreous and has a porous structure with voids. The glass property of the granulated blast furnace slag has a latent hydraulic property in which the hydration reaction proceeds due to the reaction with a stimulant such as alkalinity to cure and increase the strength. Furthermore, the melting point of granulated blast furnace slag is higher than that of natural sand, and the fire resistance of the material is also high. It is also chemically stable, has no alkali-aggregate reaction, and has less drying shrinkage than natural aggregates. In addition, the particle size of the granulated blast furnace slag is generally about 5 mm or less, and the particles are bonded and hardened, so that a gap is likely to be generated between the particles.
Therefore, in the present invention, since the solidified body filled in the steel shell contains granulated blast furnace slag, the strength increase due to latent hydraulicity of the vitreous granulated blast furnace slag and its porous structure and granulated blast furnace slag. Since it becomes a structural solidified body utilizing the air permeability due to the gaps generated between the particles, it is possible to obtain the strength and heat resistance required for the tunnel synthetic segment.
Further, since the granulated blast furnace slag is porous, the structure of the solidified body containing the granulated blast furnace slag is also porous and the air permeability is improved, so that there is no problem of explosion of free water inside.
Furthermore, due to the heat insulating effect of the solidified body of porous granulated blast furnace slag, special additives such as organic fibers and heat insulating coating materials such as rock wool and gypsum board, which have been used to improve heat insulating property, have been omitted. can do. As a result, it is possible to obtain a composite segment for tunnel which is highly economical and easy to construct and has excellent fire resistance.
また、本発明の前記構成において、前記鋼殻は、トンネル内周面側を除く5面が鋼材で覆われていてもよい。 Moreover, in the said structure of this invention, five surfaces except the tunnel inner peripheral surface side of the said steel shell may be covered with steel material.
このような構成によれば、鋼殻がトンネル内周面側を除く5面が鋼材で覆われているので、予め工場等でトンネル用合成セグメントを製作する場合、当該鋼殻を型枠として兼用し、その内部にトンネル内周面側を向く開口から高炉水砕スラグを容易に充填できる。 According to such a configuration, the steel shell is covered with steel on five sides except the tunnel inner peripheral surface side. Therefore, when the tunnel composite segment is manufactured in advance in a factory or the like, the steel shell is also used as a formwork. However, the granulated blast furnace slag can be easily charged into the inside of the tunnel from the opening facing the inner peripheral surface side.
また、本発明の前記構成において、前記固化体に硬化材が含まれていてもよい。
硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むものとしてもよい。
固化体に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体の施工後の膨張を抑えることができる。
Moreover, in the said structure of this invention, the hardening material may be contained in the said solidification body.
The hardening material may include at least one selected from Portland cement, blast furnace slag cement, and steelmaking slag fine powder.
If steelmaking slag fine powder is used as the hardening material contained in the solidified body, the strength can be further increased. In the coarse aggregate steelmaking slag, quick lime may be present internally, and when the quicklime reacts with water, it becomes calcium hydroxide and expands. Therefore, the steelmaking slag is used as a fine powder. As described above, by using the steelmaking slag fine powder, it is possible to suppress the expansion after the construction of the solidified body using the steelmaking slag fine powder as the hardening material.
このような構成によれば、固化体に硬化材が含まれているので、固化体の硬化が促進され、当該固化体の機械的強度が増加し、合成セグメントの構造的機能を強化できる。 According to such a configuration, since the solidified body contains the hardening material, the hardening of the solidified body is promoted, the mechanical strength of the solidified body is increased, and the structural function of the synthetic segment can be strengthened.
また、本発明の前記構成において、固化体に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。 Moreover, in the said structure of this invention, a blast furnace slow cooling slag may be further contained in the solidified body.
このような構成によれば、高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、粗骨材としての機能を発揮し、大きな支持力を得ることができる。 According to such a configuration, since the blast furnace slowly cooled slag has a larger particle size than the granulated blast furnace slag, it can function as a coarse aggregate and can obtain a large supporting force.
また、本発明のトンネルは、上述した合成セグメントを1ピース以上備えていることを特徴とする。 Further, the tunnel of the present invention is characterized by including one or more pieces of the above-described composite segment.
本発明においては、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネルを容易に施工できる。 In the present invention, a tunnel having the strength and heat resistance required for the tunnel can be easily constructed.
本発明によれば、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを得ることができる。 According to the present invention, a tunnel synthetic segment and a tunnel having the strength and heat resistance required for the tunnel synthetic segment can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態のトンネル用合成セグメント(以下、合成セグメントと称する。)を示す斜視図である。
本実施の形態の合成セグメント1は、シールドトンネルを施工する際に使用されるセグメントであり、鋼殻2と、この鋼殻2の内部に充填された中詰め材としての固化体3とを備えている。なお、図1では鋼殻2の内部の一部に固化体3を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻2の内部全体に固化体3が充填される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a tunnel composite segment (hereinafter referred to as a composite segment) according to the first embodiment.
The
鋼殻2は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁5,5と、当該一対の主桁5,5の端部どうしを連結し、かつトンネル軸方向に長尺な一対の継手板6,6と、主桁5および継手板6に固定されて、地山側を覆うスキンプレート7とを備えている。
The
主桁5,5は、正面視(トンネル軸方向視)において円弧板状の鋼材(鋼板、I形、コ形)によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。
継手板6,6はトンネル軸方向に長尺な矩形板状の鋼材(鋼板)によって形成されており、一方の継手板6の一端部に一方の主桁5の一端部が溶接によって結合され、一方の継手板6の他端部に他方の主桁5の一端部が溶接によって結合されている。また、他方の継手板6の一端部に一方の主桁5の他端部が溶接によって結合され、他方の継手板6の他端部に他方の主桁5の他端部が溶接によって結合されている。
このように一対の主桁5,5および一対の継手板6,6によってトンネル半径方向外側に凸となる矩形枠が構成されている。
The
The
Thus, the pair of
スキンプレート7は円弧板状の鋼材(鋼板)によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。スキンプレート7の長手方向の寸法は、主桁5のトンネル半径方向外側における長手方向の寸法とほぼ等しくなっており、スキンプレート7の短手方向の寸法は、継手板6の長手方向の寸法とほぼ等しくなっている。そして、スキンプレート7はその長手方向の縁部が主桁5の長手方向の縁部に溶接よって結合されるとともに、短手方向の縁部が継手板6の長手方向の縁部に溶接によって結合されることによって、主桁5および継手板6に固定されている。
このように本実施の形態では、鋼殻2はトンネル内周面側を除く5面が鋼材(主桁5,5、継手板6,6およびスキンプレート7)によって覆われている。
The
As described above, in the present embodiment, the
また、鋼殻2の内部には複数の縦リブ10が設けられている。すなわちまず、縦リブ10は主桁5と交差する方向に延在している。具体的には、縦リブ10は矩形板状の鋼材(鋼板)によって形成されており、主桁5,5間に当該主桁5,5と略直角に配置されている。このような縦リブ10はトンネル半径方向とほぼ平行に配置されるとともに、主桁5の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で配置されている。
また、縦リブ10の一方の端部は一方の主桁5に溶接によって結合され、縦リブ10の他方の端部は他方の主桁5に溶接によって結合されている。また、縦リブ10のトンネル半径方向外側の縁部はスキンプレート7や主桁5の内面に溶接によって結合されている。このように、縦リブ10は、鋼殻2の内部に主桁5の長手方向に所定間隔で配置され、主桁5およびスキンプレート7に固定されている。また、縦リブ10を鋼殻2に固定した状態において、縦リブ10のトンネル半径方向内側の縁部は主桁5および継手板6のトンネル半径方向内側の縁部よりトンネル半径方向外側に位置している。つまり、縦リブ10は鋼殻2の開口面よりトンネル半径方向外側に配置されている。
Further, a plurality of
Further, one end of the
また、縦リブ10には、複数の円形状の開孔11がトンネル軸方向、つまり縦リブ10の長手方向に所定間隔で、かつトンネル径方向内側に寄せて設けられていてもよい。この場合、複数の縦リブ10にそれぞれ設けられている開孔11はトンネル周方向において対向配置されており、これら対向配置された複数の開孔11に鉄筋12が挿通されている。鉄筋12はトンネル周方向に延在しており、当該鉄筋12の一方の端部は一方の継手板6の内面に溶接によって固定され、鉄筋12の他方の端部は他方の継手板6の内面に溶接によって固定することが可能であり、または、当該鉄筋12の曲げ加工あるいは一定の定着長を確保するによって溶接せずとも鋼殻内部で中詰め材に定着することも可能である。また、図示しないが、縦リブ10には開孔11とは別に、充填性を確保するためにトンネル半径方向内側または外側に切欠きが設けられていてもよい。
Further, the
主桁5,5、継手板6,6およびスキンプレート7を備えた鋼殻2の内部には、中詰め材としての固化体3が充填されている。固化体3は硬化することによって主桁5の内面、継手板6の内面、スキンプレート7の内面および鉄筋12の外周面に付着している。
固化体3は高炉水砕スラグを細骨材として含むものであり、当該固化体3を鋼殻2の内部に充填する場合、例えば、図1に示すように、鋼殻2を船形に配置し、つまり、スキンプレート7を下側に向けて配置することで、鋼殻2を型枠として兼用したうえで、鋼殻2の内部に固化体3の硬化前の流動性を有する固化材を充填することによって行われる。この場合、固化材はその表面が主桁5の内側の縁、継手板6の内側の縁によって形成される仮想湾曲平面とほぼ面一となるように充填される。
Inside the
The solidified
この場合、型枠として兼用された鋼殻2の内部に内空面が鋼殻2の前記仮想湾曲平面と同一になるまで高炉水砕スラグを敷き詰め、さらに所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤(硬化材)と、必要に応じて高炉徐冷スラグを混入して固化させる。
または、高炉水砕スラグと所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤(硬化材)と、必要に応じて高炉徐冷スラグとを予め練り混ぜ、一定の流動性を有する固化体(固化材)を鋼殻2の内部に内空面が鋼殻2の前記仮想湾曲平面と同一になるまで充填する。
なお、鋼殻2の内部には縦リブ10が設けられているので、固化材は縦リブ10を設けた後、充填される。
In this case, granulated blast furnace slag is spread until the inner space becomes the same as the virtual curved plane of the
Alternatively, granulated blast furnace slag and a predetermined amount of water, Portland cement, blast furnace slag cement, cement additive (hardening material) such as steelmaking slag fine powder, and blast furnace slowly cooled slag if necessary, kneading, A solidified body (solidified material) having a certain fluidity is filled inside the
Since the
前記高炉水砕スラグは、高炉で鉄を製造する際、鉄の元となる銑鉄と同時に生成される溶融高炉スラグを高圧水で急冷したものであり、急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。
この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、高炉水砕スラグは化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は5mm程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。
The granulated blast furnace slag, when producing iron in a blast furnace, is a molten blast furnace slag that is generated at the same time as pig iron, which is the source of iron, is rapidly cooled with high-pressure water, and is not crystallized by being rapidly cooled. Most of the structure is glassy and has a porous structure with voids.
The glass property of the granulated blast furnace slag has a latent hydraulic property in which the hydration reaction proceeds due to the reaction with a stimulant such as alkalinity to cure and increase the strength. Furthermore, the melting point of granulated blast furnace slag is higher than that of natural sand, and the fire resistance of the material is also high. Further, granulated blast furnace slag is chemically stable, has no alkali aggregate reaction, and has a smaller drying shrinkage than natural aggregate. In addition, the particle size of the granulated blast furnace slag is generally about 5 mm or less, and the particles are bonded and hardened, so that a gap is likely to be generated between the particles.
図2(a)は、高炉水砕スラグを含む固化体の組織の拡大模式図である。この図における細骨材としての高炉水砕スラグ20aは、粒径が約5mm以下である。このような高炉水砕スラグ20aは、粒子どうしが結合して固まり、粒子間に多数の隙間が生じる。(図では粒子どうしの接触を示していないが、粒子が充填される状態では粒子どうしの接触が生じている)この隙間が空気層となって、高通気性を有し、断熱効果を発揮する。
一方、合成セグメントの中詰め材として一般的に使用されるコンクリートは、図2(b)の拡大模式図に示すように、粗骨材20bや細骨材(砂等)やセメントが隙間なく密実に充填されている。
FIG. 2A is an enlarged schematic diagram of the structure of a solidified body containing granulated blast furnace slag. The granulated
On the other hand, concrete, which is generally used as a filling material for synthetic segments, is dense and dense with no
このような高炉水砕スラグを含む固化体3を鋼殻2の内部に充填してなる合成セグメント1では、固化体3に含まれている高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体3の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。
In the
Further, since the granulated blast furnace slag is porous, the structure of the solidified
Furthermore, due to the heat insulating effect of the solidified body of porous granulated blast furnace slag, special additives such as organic fibers and heat insulating coating materials such as rock wool and gypsum board, which have been used to improve heat insulating property, have been omitted. can do. As a result, it is possible to obtain a composite segment for tunnel which is highly economical and easy to construct and has excellent fire resistance.
また、本実施の形態において、高炉水砕スラグを含む固化体3に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。
固化体3に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体3の施工後の膨張を抑えることができる。
このように、固化体3に硬化材を含ませることによって、固化体3の硬化が促進され、当該固化体3の機械的強度が増加し、合成セグメント1の構造的機能を強化できる。
Further, in the present embodiment, the hardened material may be contained in the solidified
If the steelmaking slag fine powder is used as the hardening material contained in the solidified
In this way, by including the hardening material in the solidified
また、固化体3に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、高炉徐冷スラグは粗骨材として大きな支持力を得ることができる。
Further, the solidified
本実施の形態の合成セグメント1を、図3に示すように、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネル15が構築される。
トンネル15は、シールド工法により地山等を掘削して形成された掘削穴に設けられる。また、複数の合成セグメント1がトンネル周方向に接合されることで、セグメントリング1Lが構築され、複数のセグメントリング1Lがトンネル軸方向に接合されることで、円筒形状のトンネル15が構築される。
このように合成セグメント1を使用することによって、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル15を容易に施工できる。
また、トンネル15を施工(構築)する場合、前記合成セグメント1を必要な箇所に設け、他の箇所には中詰め材としてコンクリートを使用した通常の合成セグメントを設けてもよい。要は、トンネル15は、合成セグメント1を1ピース以上備えていればよい。
The
The
By using the
Further, when constructing (constructing) the
(第2の実施の形態)
図4および図5は第2の実施の形態の合成セグメントを示すもので、図4は合成セグメントの側断面図(トンネル軸方向に沿う断面図)、図5は合成セグメントの正断面図(トンネル軸方向に直交する方向に沿う断面図)である。
本実施の形態の合成セグメント21が第1の実施の形態の合成セグメント1と異なる点は、鋼殻2の内部に設けられる鉄筋の配置および鉄筋の固定構造であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
(Second embodiment)
4 and 5 show a composite segment according to the second embodiment. FIG. 4 is a side sectional view of the composite segment (a sectional view along the tunnel axis direction), and FIG. 5 is a front sectional view of the composite segment (a tunnel). It is sectional drawing which follows the direction orthogonal to an axial direction.
The
第2実施形態による合成セグメント21では、鋼殻2の内部に、トンネル内空G側にトンネル周方向に延びる複数の第1鉄筋22がトンネル軸方向に所定間隔で設けられ、地山F側にトンネル周方向に延びる複数の第2鉄筋23がトンネル軸方向に所定間隔で設けられている。そして、複数の第1鉄筋22および第2鉄筋23は、所定の本数ずつフープ筋24に囲繞され、フープ筋24は、スキンプレート7に接合された定着部材25に定着されている。
また、複数の第1鉄筋22および複数の第2鉄筋23がフープ筋24の内部に配され、これらの複数の第1鉄筋22および複数の第2鉄筋22はフープ筋24に囲繞されて結束されている。
In the
Further, the plurality of first reinforcing
定着部材25は、頭付スタッドジベル、穴あき鋼板ジベル、山形鋼などで構成され、トンネル周方向およびトンネル軸方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。トンネル周方向に隣り合う定着部材25,25の間隔は、トンネル周方向に隣り合うフープ筋24,24の間隔とほぼ同じとなるように設定されている。
図4および図5には定着部材25が頭付スタッドジベルの場合を示すが、頭付スタッドジベルの脚部25aがスキンプレート7の内空G側に溶接され、頭部25bがフープ筋24と接合されている。定着部材25とフープ筋24とは、例えば、溶接されたり、結束線などで結束されたりして接合されている。
また、定着部材25とフープ筋24とは、定着部材25に形成された孔部にフープ筋24が挿通されたり、定着部材25に備えられた突出部にフープ筋24が掛けられたりして、接合されていてもよい。
このようにして、フープ筋24が定着部材25に定着され、フープ筋24および定着部材25を介して第1鉄筋22、第2鉄筋23およびスキンプレート7が連結されている。
The fixing
4 and 5 show the case where the fixing
Further, between the fixing
In this way, the
このような合成セグメント21においても、第1の実施の形態と同様に、鋼殻2の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体3が充填されている。また、第1の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体3に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体3に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント21を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Also in such a
Moreover, a tunnel is constructed by joining the
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第3の実施の形態)
図6は第3の実施の形態の合成セグメントを示す斜視図である。なお、図6では鋼殻2の内部の一部に固化体3を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻2の内部全体に固化体3が充填される。
本実施の形態の合成セグメント26が第1および第2の実施の形態の合成セグメント1,21と異なる点は、鋼殻2の内部に縦リブ27が設けられている点であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a perspective view showing a composite segment according to the third embodiment. Although FIG. 6 shows a state in which the solidified
The
主桁5,5の間には、トンネル周方向に所定間隔をあけて複数の縦リブ27が継手板6と平行に設けられ、当該縦リブ27の両端部は主桁5,5に溶接によって固定されている。縦リブ27は、トンネル径方向内側の頂部が断面円弧面状に形成され、かつトンネル軸方向に延在する棒状または筒状のものである。また、鋼殻2の内部には、第1および第2の実施の形態と異なり、鉄筋は設けられていない。
なお、各縦リブ27に鉄筋挿通用の孔をトンネル周方向に対応して形成し、この孔にトンネル周方向に延在する鉄筋を挿通し、当該鉄筋の両端部を継手板6に溶接等によって固定することで、鋼殻2の内部に鉄筋を設けてもよい。また、縦リブ27に鉄筋挿通用の孔を設けず、縦リブ27上に鉄筋を乗せて設置するだけでもよい。
A plurality of
In addition, a hole for inserting a reinforcing bar is formed in each of the
このような合成セグメント26においても、第1および第2の実施の形態と同様に、鋼殻2の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体3が充填されている。また、第1および第2の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体3に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体3に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント26を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第1および第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In such a
Moreover, a tunnel is constructed by joining the
According to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first and second embodiments.
なお、上述した第1〜第3の実施の形態において、鋼殻2の地山側の面はスキンプレート7によって覆われていたが、スキンプレート7は省略してもよい。つまり、鋼殻2を一対の主桁5,5および一対の継手板6,6によって矩形枠状に形成してもよい。
この場合、鋼殻2を直接型枠として兼用できないので、当該鋼殻2を型枠台に載置して、鋼殻2の開口している両面のうちの一方の面を型枠台によって閉塞したうえで、他方の面から固化体3を充填すればよい。
In the first to third embodiments described above, the ground side surface of the
In this case, since the
(第4の実施の形態)
図7は、第3の実施の形態の合成セグメント31を使用して構築された断面ロ形のトンネルを示す。このトンネル40は、既設の地面38を開削して形成された開削部38aに設けられている。
トンネル40は、複数の合成セグメント31をトンネル周方向に接合することで略矩形状のセグメントリングが形成され、複数のセグメントリングをトンネル軸方向に接合して連ならせることで構築されている。また、トンネル40は、複数の合成セグメントリングをトンネル軸方向に連ならせることで、所定の内部空間Sを確保するとともに、トンネル軸方向に所定の延長を有するものとなる。
セグメントリングは、開削部38aの下方から上方に向けて合成セグメント31を積み上げながら接合させる方法等により形成されている。また、セグメントリングは、トンネル軸方向に隣り合わせた接合箇所で接合することによって、トンネル軸方向に連なったものとなる。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7 shows a tunnel having a rectangular cross section constructed by using the
The
The segment ring is formed by, for example, a method of joining the
合成セグメント31は、トンネル軸方向の両端に設けられる主桁35と、トンネル周方向の両端に設けられる継手板36,36と、トンネル40の内部空間Sの反対側で、トンネル40の外周側に設けられるスキンプレート37とを備えた鋼殻32を有している。
トンネル40の上部の頂版、両側部の側版および底部の底版の各々において、1または複数の合成セグメント31が用いられている。合成セグメント31は、正面視(トンネル軸方向視)において、略L形、上下に長尺な長方形、コ字形等に形成されている。
The
One or more
また、合成セグメント31の鋼殻32は、横断面略コ字形に形成され、その開口はトンネル内空側(内部空間S側)に向けられている。また、鋼殻32は、開口以外の部分は主桁35、継手板36およびスキンプレート37によって覆われたものとなっている。つまり、鋼殻32はトンネル内周面側(トンネル内空側)を除く面が鋼材(主桁35、継手板36およびスキンプレート37)によって覆われている。また、鋼殻32の内部には、図示しない鉄筋がトンネル周方向に沿って設けられている。
Further, the
このような合成セグメント31においても、第1〜第3の実施の形態と同様に、鋼殻32の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体3が充填されている。また、第1および第2の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体3に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体3に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
本実施の形態によれば、第1〜第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Also in such a
According to this embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained.
なお、本実施の形態では、合成セグメント1,21,31の鋼殻2,32の内部に高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体3が充填される場合を例にとって説明したが、本発明は、例えば水中や地中に構築されるケーソン等の構造物を構成する鋼殻の内部に、高炉水砕スラグを含む固化体が充填されてなる構造材として応用できる。
In the present embodiment, the case where the solidified
1,21,26,31 トンネル用合成セグメント
2,32 鋼殻
3 固化体
5,35 主桁(鋼材)
6,36 継手板(鋼材)
7,37 スキンプレート(鋼材)
15,40 トンネル
1,2,26,31 Synthetic segment for
6,36 Joint plate (steel material)
7,37 Skin plate (steel material)
15,40 tunnel
Claims (6)
前記固化体が高炉水砕スラグ含むことを特徴とするトンネル用合成セグメント。 A synthetic segment for a tunnel comprising a steel shell and a solidified body filled inside the steel shell,
A synthetic segment for a tunnel, wherein the solidified body contains granulated blast furnace slag.
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