JP2023057366A - セグメント - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントの耐荷性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】セグメント１は、内周側が開口した箱型に形成された円弧状の鋼枠２と、鋼枠２の内側に打設されたコンクリート３と、を備え、鋼枠２は、外周側に設けられると共に、周方向に延びたスキンプレート４と、スキンプレート４の幅方向両側に設けられた一対の主桁５と、スキンプレート４の周方向両側に設けられた一対の継手板と、幅方向に延び、一対の主桁５同士を接続するリブ７と、リブ７の内周側に設けられ、周方向に延びる内周側主筋１１Ａと、リブ７の外周側に設けられ、周方向に延びる外周側主筋１１Ｂと、リブ７に固定され、内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束する主筋拘束板２０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、セグメントに関するものである。

トンネル工法としては、シールドマシンによって地盤を掘削しながら、その後方において円弧状のセグメントを周方向及び軸方向に順次据え付けて円筒状のトンネル壁体（筒状壁体）を構築するシールド工法が一般的である。

セグメントは、コンクリート製とスチール製とに大きく分けられるが、前者のコンクリート製のセグメントは圧縮に強く、後者のスチール製のセグメントは引っ張りに強いという特性がある。このようなコンクリート製及びスチール製のセグメントの利点を兼ね備えたセグメント（合成セグメント）が、例えば下記特許文献１に開示されている。

特許第３３４３０９０号公報

一般的に合成セグメントは、内周面を除く５面を覆う鋼枠と、鋼枠の内部に充填されたコンクリートと、を備えている。このセグメントは、圧縮に強いコンクリートと引張に強い鋼材によって成立される合成構造により、高い耐荷性能を有している。しかしながら、近年、セグメントに対して更に高い耐荷性能が要求されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セグメントの耐荷性能を向上させることを目的とする。

本発明の一態様に係るセグメントは、内周側が開口した箱型に形成された円弧状の鋼枠と、前記鋼枠の内側に打設されたコンクリートと、を備え、前記鋼枠は、外周側に設けられると共に、周方向に延びたスキンプレートと、前記スキンプレートの幅方向両側に設けられた一対の主桁と、前記スキンプレートの周方向両側に設けられた一対の継手板と、幅方向に延び、前記一対の主桁同士を接続するリブと、前記リブの内周側に設けられ、周方向に延びる内周側主筋と、前記リブの外周側に設けられ、周方向に延びる外周側主筋と、前記リブに固定され、前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束する主筋拘束板と、を備える。

上記セグメントにおいて、前記主筋拘束板は、さらに、前記スキンプレートに固定されていてもよい。

上記セグメントにおいて、前記内周側主筋及び前記外周側主筋は、幅方向に間隔をあけて複数設けられ、前記主筋拘束板は、幅方向において、少なくとも一つ置きに前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束するように複数設けられていてもよい。

上記セグメントにおいて、前記主筋拘束板が固定された前記リブと周方向で異なる位置に設けられた第２のリブと、前記第２のリブに固定され、前記主筋拘束板で拘束されていない少なくとも一つの前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束する第２の主筋拘束板と、を備えてもよい。

本発明によれば、セグメントの耐荷性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るセグメントで構築されたトンネルを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るセグメント１を内周側から視た平面図である。 図２に示す矢視ＩＩＩ－ＩＩＩ図である。 図２に示す矢視ＩＶ－ＩＶ図である。 図２に示す矢視Ｖ－Ｖ図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るセグメント１で構築されたトンネル１００を示す斜視図である。
図１に示すように、セグメント１は、掘削穴内に構築されるトンネル１００の一部をなす円弧状をなしており、掘削穴内の周方向及び軸方向に連結されることにより該掘削穴内にトンネル１００を構築する筒状壁体１０１を形成している。

筒状壁体１０１の内周側には、表層覆工体１０２が構築されている。また、筒状壁体１０１の外周側には、筒状壁体１０１と掘削穴との隙間に充填される裏込め材１０３が配設されている。

以下では、セグメント１を用いてトンネル１００を構築した場合におけるトンネル１００の周方向をセグメント１の周方向、トンネル１００の軸方向をセグメント１の幅方向、トンネル１００の径方向をセグメント１の厚み方向と称する。

図２は、本発明の一実施形態に係るセグメント１を内周側から視た平面図である。なお、図２においては、視認性を向上させるためセグメント１のコンクリート３を一部取り除いた状態を示している。図３は、図２に示す矢視ＩＩＩ－ＩＩＩ図である。
図２に示すように、セグメント１は、内周面を除く５面を覆う鋼枠２と、鋼枠２の内部に充填されたコンクリート３と、を備える合成セグメントである。

セグメント１は、内周側が開口した箱型に形成された円弧状の鋼枠２と、鋼枠２の内側に打設されたコンクリート３と、を備えている。

鋼枠２は、外周側に設けられたスキンプレート４と、このスキンプレート４の側部に配設された一対の主桁５と、スキンプレート４の端部に配設された一対の継手板６とを有しており、一対の主桁５同士の間には複数のリブ７が設けられている。

スキンプレート４は、トンネル構築時に掘削穴の壁面と接触する部材であって、周方向に沿って湾曲する湾曲板状をなしている。
一対の主桁５は、このスキンプレート４の幅方向両端から厚み方向内側（内周側）に向かって延設するように互いに平行をなして配置されており、スキンプレート４と同様に周方向に沿った湾曲した形状をなしている。

一対の継手板６は、スキンプレート４の周方向両端から厚み方向内側（内周側）に向かって延設された矩形板状をなしており、上述した一対の主桁５の間にわたって配置されている。
なお、これらスキンプレート４、一対の主桁５、及び一対の継手板６の接続は、溶接によってなされている。

また、一対の主桁５には、セグメント１同士を幅方向に連結するための挿通孔５ａが形成されている。一対の主桁５のうち、片側の主桁５に形成された挿通孔５ａには、他のセグメント１と連結するための継手部材５ｂが配置されている。

さらに、一対の継手板６には、セグメント１同士を周方向に連結する図示しない継手部材が挿通する挿通孔６ａが複数形成されている。
コンクリート３には、挿通孔５ａ及び挿通孔６ａに対応する位置に、他のセグメント１と連結する図示しない継手部材を配置する凹部３ａが形成されている。

リブ７は、幅方向に延在して両端がそれぞれ一対の主桁５に溶接等で固定された略板状をなしており、板面を周方向に向けた状態で配設されている。このリブ７は、スキンプレート４との間に隙間が形成されるように一対の主桁５の間に配設されている。

リブ７は、既存のリブ７と、追加されたリブ（第１のリブ７Ａ及び第２のリブ７Ｂ）と、を含む。既存のリブ７は、２つ１組となって、周方向の中央部、一端部、他端部の３箇所に設けられている。周方向の中央部に位置するリブ７の間には、上述した一対の主桁５の挿通孔５ａ、及び、注入孔９が配設されている。注入孔９は、スキンプレート４の中央部を貫通し、裏込め材１０３（図１参照）を外周側に注入するための孔である。

周方向の一端部に位置するリブ７の間には、上述した一対の主桁５の挿通孔５ａが配設されている。当該リブ７のうち、周方向一端部側（継手板６側）に配置されたリブ７には、第１の補強リブ８が、幅方向に間隔をあけて一対で設けられている。第１の補強リブ８は、周方向に延び、継手板６とリブ７との間を接続している。また、リブ７と第１の補強リブ８は、周方向と交差する方向に延びる第２の補強リブ１０によって接続されている。

また、周方向の他端部に位置するリブ７の間には、上述した一対の主桁５の挿通孔５ａが配設されている。当該リブ７のうち、周方向他端部側（継手板６側）に配置されたリブ７には、第１の補強リブ８が、幅方向に間隔をあけて一対で設けられている。第１の補強リブ８は、周方向に延び、継手板６とリブ７との間を接続している。また、リブ７と第１の補強リブ８は、周方向と交差する方向に延びる第２の補強リブ１０によって接続されている。

追加されたリブ（第１のリブ７Ａ及び第２のリブ７Ｂ）は、周方向の中央部に配置されたリブ７と周方向の一端部に配置されたリブ７との隙間、及び、周方向の中央部に配置されたリブ７と周方向の他端部に配置されたリブ７との隙間にそれぞれ設けられている。追加されたリブ（第１のリブ７Ａ及び第２のリブ７Ｂ）には、後述する主筋拘束板２０が設けられている。なお、この主筋拘束板２０は、既存のリブ７に設けても構わない。

鋼枠２の内部には、複数の主筋１１と、複数の配力筋１２とが配設されている。主筋１１及び配力筋１２は、リブ７等と共にコンクリート３に埋設されている。主筋１１は、周方向に延在する鉄筋である。配力筋１２は、主筋１１と交差して配設された鉄筋である。

主筋１１は、幅方向に間隔をあけて複数配列されている。主筋１１は、図３に示すように、リブ７の内周側と外周側にそれぞれ設けられている。以下、リブ７の内周側に設けられた主筋１１を、内周側主筋１１Ａと称する。また、リブ７の外周側に設けられた主筋１１を、外周側主筋１１Ｂと称する。

図２に示すように、配力筋１２は、幅方向において複数の内周側主筋１１Ａに跨るように配設されている。配力筋１２は、略Ｕ字状に曲げられて複数の内周側主筋１１Ａと幅方向において交差する交差部１２ａと、交差部１２ａの両端部から周方向に延びる一対の係止部１２ｂと、を備えている。一対の係止部１２ｂは、リブ７とスキンプレート４の隙間に挿入され、リブ７の外周側に係止している。

第１のリブ７Ａには、複数の主筋拘束板２０が溶接等により固定されている。また、第１のリブ７Ａと周方向で異なる位置に設けられた第２のリブ７Ｂにも、複数の主筋拘束板２０が溶接等により固定されている。以下、第１のリブ７Ａに固定された主筋拘束板２０を、第１の主筋拘束板２０Ａと称する。また、第２のリブ７Ｂに固定された主筋拘束板２０を、第２の主筋拘束板２０Ｂと称する。

図４は、図２に示す矢視ＩＶ－ＩＶ断面図である。
図４に示すように、第１の主筋拘束板２０Ａは、セグメント１の厚み方向において第１のリブ７Ａから両側に延びている。第１の主筋拘束板２０Ａの第１のリブ７Ａより内周側に延びた部分には、内周側主筋１１Ａを拘束する内周側貫通孔２１が形成されている。また、第１の主筋拘束板２０Ａの第１のリブ７Ａより外周側に延びた部分には、外周側主筋１１Ｂを拘束する外周側貫通孔２２が形成されている。

第１の主筋拘束板２０Ａの外周側の端部は、スキンプレート４に対し溶接等により固定されている。この第１の主筋拘束板２０Ａは、幅方向において、少なくとも一つ置きに内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束するように複数設けられている。図４に示す例では、幅方向において、左から内周側主筋１１Ａ及び外周側主筋１１Ｂの１列目、４列目、６列目、１０列に設けられている。

図５は、図２に示す矢視Ｖ－Ｖ断面図である。
図５に示すように、第２の主筋拘束板２０Ｂも、第１の主筋拘束板２０Ａと同様に、セグメント１の厚み方向において第２のリブ７Ｂから両側に延びている。第２の主筋拘束板２０Ｂの第２のリブ７Ｂより内周側に延びた部分には、内周側主筋１１Ａを拘束する内周側貫通孔２１が形成されている。また、第２の主筋拘束板２０Ｂの第２のリブ７Ｂより外周側に延びた部分には、外周側主筋１１Ｂを拘束する外周側貫通孔２２が形成されている。

第２の主筋拘束板２０Ｂの外周側の端部は、スキンプレート４に対し溶接等により固定されている。この第２の主筋拘束板２０Ｂは、幅方向において、少なくとも一つ置きに内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束するように複数設けられている。図５に示す例では、幅方向において、左から内周側主筋１１Ａ及び外周側主筋１１Ｂの２列目、５列目、７列目、９列に設けられている。つまり、第２の主筋拘束板２０Ｂは、第１の主筋拘束板２０Ａで拘束されていない少なくとも一つの内周側主筋１１Ａ及び外周側主筋１１Ｂを拘束するようになっている。

上記構成のセグメント１によれば、図４及び図５に示すように、リブ７に固定されて内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束する主筋拘束板２０を備えているため、仮に内周側主筋１１Ａにせん断力が作用しても、主筋拘束板２０を介して外周側主筋１１Ｂが引っ張られ、内周側主筋１１Ａにかかるせん断力の一部を、外周側主筋１１Ｂにも負担させることができる。したがって、セグメント１の腹圧力等に対する耐荷性能が向上する。また、主筋拘束板２０の存在によって、鋼枠２内において内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂの配設が容易になる。さらに、主筋拘束板２０が固定される第１のリブ７Ａ及び第２のリブ７Ｂを追加することによって、鋼枠２の幅方向の寸法精度も確保することができる。

このように、上述した本実施形態のセグメント１は、内周側が開口した箱型に形成された円弧状の鋼枠２と、鋼枠２の内側に打設されたコンクリート３と、を備え、鋼枠２は、外周側に設けられると共に、周方向に延びたスキンプレート４と、スキンプレート４の幅方向両側に設けられた一対の主桁５と、スキンプレート４の周方向両側に設けられた一対の継手板６と、幅方向に延び、一対の主桁５同士を接続するリブ７と、リブ７の内周側に設けられ、周方向に延びる内周側主筋１１Ａと、リブ７の外周側に設けられ、周方向に延びる外周側主筋１１Ｂと、リブ７に固定され、内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束する主筋拘束板２０と、を備える。この構成によれば、セグメント１の耐荷性能を向上させることができる。

また、本実施形態において、主筋拘束板２０は、さらに、スキンプレート４に固定されている。この構成によれば、主筋拘束板２０によってスキンプレート４を拘束できるため、鋼枠２にコンクリート３を打設する際のスキンプレート４の外側への孕み出し等を防止できる。このため、セグメント１の耐荷性能をさらに向上させることができる。

また、本実施形態において、図４及び図５に示すように、内周側主筋１１Ａ及び外周側主筋１１Ｂは、幅方向に間隔をあけて複数設けられ、主筋拘束板２０は、幅方向において、少なくとも一つ置きに内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束するように複数設けられている。この構成によれば、主筋拘束板２０と主筋拘束板２０との間にできた隙間によって、コンクリート３を打設する際のコンクリート３の流動性を確保し易くなる。このため、鋼枠２とコンクリート３とを一体化し易くなり、より高い耐荷性能を発揮することができる。

また、本実施形態において、第１の主筋拘束板２０Ａが固定された第１のリブ７Ａと周方向で異なる位置に設けられた第２のリブ７Ｂと、第２のリブ７Ｂに固定され、第１の主筋拘束板２０Ａで拘束されていない少なくとも一つの内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂとを拘束する第２の主筋拘束板２０Ｂと、を備える。この構成によれば、第１の主筋拘束板２０Ａによって拘束されていない内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂを、周方向で異なる位置に配置された第２の主筋拘束板２０Ｂで拘束することができるため、主筋拘束板２０と主筋拘束板２０との隙間を確保しつつ、各列の内周側主筋１１Ａと外周側主筋１１Ｂを略漏れのない形で拘束することができる。したがって、より高い耐荷性能を発揮することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…セグメント、２…鋼枠、３…コンクリート、３ａ…凹部、４…スキンプレート、５…主桁、５ａ…挿通孔、５ｂ…継手部材、６…継手板、６ａ…挿通孔、７…リブ、７Ａ…第１のリブ、７Ｂ…第２のリブ、８…第１の補強リブ、９…注入孔、１０…第２の補強リブ、１１…主筋、１１Ａ…内周側主筋、１１Ｂ…外周側主筋、１２…配力筋、１２ａ…交差部、１２ｂ…係止部、２０…主筋拘束板、２０Ａ…第１の主筋拘束板、２０Ｂ…第２の主筋拘束板、２１…内周側貫通孔、２２…外周側貫通孔、１００…トンネル、１０１…筒状壁体、１０２…表層覆工体、１０３…裏込め材

Claims (4)

1. 内周側が開口した箱型に形成された円弧状の鋼枠と、
   前記鋼枠の内側に打設されたコンクリートと、を備え、
   前記鋼枠は、
   外周側に設けられると共に、周方向に延びたスキンプレートと、
   前記スキンプレートの幅方向両側に設けられた一対の主桁と、
   前記スキンプレートの周方向両側に設けられた一対の継手板と、
   幅方向に延び、前記一対の主桁同士を接続するリブと、
   前記リブの内周側に設けられ、周方向に延びる内周側主筋と、
   前記リブの外周側に設けられ、周方向に延びる外周側主筋と、
   前記リブに固定され、前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束する主筋拘束板と、を備える、ことを特徴とするセグメント。
2. 前記主筋拘束板は、さらに、前記スキンプレートに固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
3. 前記内周側主筋及び前記外周側主筋は、幅方向に間隔をあけて複数設けられ、
   前記主筋拘束板は、幅方向において、少なくとも一つ置きに前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束するように複数設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント。
4. 前記主筋拘束板が固定された前記リブと周方向で異なる位置に設けられた第２のリブと、
   前記第２のリブに固定され、前記主筋拘束板で拘束されていない少なくとも一つの前記内周側主筋と前記外周側主筋とを拘束する第２の主筋拘束板と、を備える、ことを特徴とする請求項３に記載のセグメント。

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