JP2024013422A - 合成セグメント及び土留構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、鋼殻の内部に鉄筋を配置する領域を確保しつつ、鋼殻と充填材とのずれを抑制した合成セグメント及び土留構造物を提供するものである。【解決手段】本開示の合成セグメントは、地中に土留構造として埋設される筒状体を構成する合成セグメントであって、筒状体の周方向に延び、筒状体の軸方向において板面を対向させて配置された一対の主桁と、一対の主桁のそれぞれの周方向の両端に接合された一対の継手板と、一対の主桁及び一対の継手板により構成された枠体に対し筒状体の外周側に接合されたスキンプレートと、一対の主桁のそれぞれに接合され、一方の主桁から他方の主桁に向かって突出するずれ止め部材と、を備え、ずれ止め部材は、板面が周方向に沿って配置された第１部分と、板面が筒状体の径方向に沿って配置された第２部分と、を備え、第１部分と第２部分とは一体に形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、地中に埋設された土留構造物を形成する合成セグメントに関するものである。

従来、立坑又はトンネル等の土留構造物を形成する合成セグメントが知られている。合成セグメントは、土留構造物の軸方向端面を形成する主桁、周方向の端面を形成する継手板及び外周面を形成するスキンプレートを有する鋼殻の内部に鉄筋かごを配置し、コンクリート等の充填材を充填して形成されている。合成セグメントは、鋼殻と充填材とを一体に形成することにより、強度及び剛性を確保しているため、周囲の地盤からの土圧に対し対抗できる。また、合成セグメントは、鋼コンクリート合成構造を確保するため、ずれ止め構造を有する。ずれ止め構造は、鋼殻の内側に突出している。

ずれ止め構造は、例えばスタッドジベル、ＰＢＬ（Ｐｅｒｆｏ－Ｂｏｎｄ Ｌｅｉｓｔｅｎ）又はシアコネクタなどが用いられる。例えば、特許文献１によれば、ずれ止め構造としてスタッドジベル又はジベルプレートが鋼殻の内側に土留構造物の軸方向及び径方向に突出して設けられ、位置及び形状を工夫して、鉄筋かごを鋼殻の内部に挿入できるように構成されている。具体的には、スタッドジベル及びジベルプレートは、主桁から所定の距離だけ突出するように設けられており、鋼殻の内部の中央部には鉄筋かごを配置するスペースが設けられている。

特開２０１５－７３５０号公報

特許文献１に開示されている合成セグメントにおいては、鋼殻の内側に突出するスタッドジベル又はジベルプレートが設けられ、鋼殻の内部の中央部に後から鉄筋かごが配置できるように、主桁から内側に向かって突出している。スタッドジベルは、棒状の部材に六角ボルトのような頭部を設けたものであり、スタッドジベル一箇所あたりの鋼殻と充填材とのずれ止めとしての性能が小さいという課題があった。また、ジベルプレートは、板面を土留構造物の径方向に沿って配置されたものである。土留構造物の軸方向からの視点において、ジベルプレートによって区切られた扇形の充填材が、それを挟む２つのジベルプレートにより保持されることにより、ジベルプレートは鋼殻と充填材とのずれ止めとして機能する。ジベルプレートは、鋼殻と充填材とのずれ止め性能を向上させるためには鋼殻に複数設置し、剛性を高くする必要があった。

本開示は、上記のような課題を解決するものであり、鋼殻の内部に鉄筋を配置する領域を確保しつつ、鋼殻と充填材とのずれを抑制した合成セグメント及び土留構造物を提供するものである。

本開示に係る合成セグメントは、地中に土留構造として埋設される筒状体を構成する合成セグメントであって、前記筒状体の周方向に延び、前記筒状体の軸方向において板面を対向させて配置された一対の主桁と、前記一対の主桁のそれぞれの前記周方向の両端に接合された一対の継手板と、前記一対の主桁及び前記一対の継手板により構成された枠体に対し前記筒状体の外周側に接合されたスキンプレートと、前記一対の主桁のそれぞれに接合され、一方の主桁から他方の主桁に向かって突出するずれ止め部材と、を備え、前記ずれ止め部材は、板面が前記周方向に沿って配置された第１部分と、板面が前記筒状体の径方向に沿って配置された第２部分と、を備え、前記第１部分と前記第２部分とは一体に形成されている。

本開示の土留構造物は、上記の合成セグメントを前記周方向及び前記軸方向に複数組み合わせて形成されたものである。

本開示の合成セグメントは、ずれ止め部材が周方向に沿って配置された第１部分と径方向に沿って配置された第２部分とを備えることにより、鋼殻とその内側の充填材との結合及びずれ止め部材の剛性が向上するため、鋼殻と充填材とのずれが抑制される。

実施の形態１に係る土留構造物２００の概念図である。 実施の形態１に係るセグメントリング１５０を軸方向ＡＤに見た概念図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の一例を内周側から見た斜視図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の一例を外周側から見た斜視図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す平面図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す側面図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す断面模式図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の鋼殻１０の斜視図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の鋼殻１０の斜視図である。 図８に示す鋼殻１０に鉄筋かご４１を収容した状態の斜視図である。 図１０に示す鋼殻１０に第１配力筋４８を配置した状態の斜視図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の変形例の内部構造を示す断面模式図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００の変形例の内部構造を示す断面模式図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００のずれ止め部材２０の変形例の上面図及び側面図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００のずれ止め部材２０の変形例の上面図及び側面図である。 実施の形態１に係る合成セグメント１００のずれ止め部材２０の変形例の上面図及び側面図である。

以下、実施の形態に係る土留構造物及び合成セグメントについて図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、上、下、左、右、前、後、表及び裏等）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品等の配置、方向及び向きを限定するものではない。

実施の形態１．
［土留構造物２００］
図１は、実施の形態１に係る土留構造物２００の概念図である。なお、図１に示す、軸方向ＡＤは、土留構造物２００の軸方向を表しており、周方向ＣＤは、土留構造物２００の周方向を表している。また、径方向ＲＤは、土留構造物２００の径方向を表しており、Ｙ１側は、土留構造物２００の内周側を表しており、Ｙ２側は、土留構造物２００の外周側を表している。

土留構造物２００は、土留壁として、例えばトンネルの覆工に用いられ、地山を掘削して形成された掘削孔の壁面に設置される。土留構造物２００は、地中に設置され、土留壁として、地下鉄、道路トンネル、上下水道、電力、通信のとう道、共同溝等を構成するトンネル、あるいは、立坑等に用いられる。また、土留構造物２００は、圧入ケーソン工法の土留壁として用いられてもよい。土留構造物２００が圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる場合、土留構造物２００は、圧入工法等の施工法において地中の掘削面を覆い、地盤９０に沈設される。

土留構造物２００は、筒状に形成されており、中空の部分９１を有している。土留構造物２００が圧入ケーソン工法の土留壁として用いられる場合、土留構造物２００は、地中において筒状の軸方向ＡＤが上下方向となるように配置される。

土留構造物２００は、軸方向ＡＤに見た場合に円形状に形成されており、全体として円筒形状に形成されているが、円筒形状に限定されるものではない。土留構造物２００は、筒状体であれば、例えば、軸方向ＡＤに見た場合に、長円形状あるいは小判形状、あるいは、角が丸みを帯びた四角形状等、他の形状に形成されていてもよい。土留構造物２００は、少なくとも１つのセグメントリング１５０を有するか、又は、セグメントリング１５０を複数有し、複数のセグメントリング１５０が、トンネルの延びる軸方向ＡＤに連続して接続されて形成されている。

［セグメントリング１５０］
図２は、実施の形態１に係るセグメントリング１５０を軸方向ＡＤに見た概念図である。セグメントリング１５０は、地中の掘削面を覆う構造物である。セグメントリング１５０は、軸方向ＡＤに見た場合に環状に形成されており、全体として筒状に形成されている。セグメントリング１５０は、例えば、円筒形状に形成されているが、円筒形状に限定されるものではない。

土留構造物２００は、複数のセグメントリング１５０が土留構造物２００の延びる方向、すなわち、軸方向ＡＤに沿って連結部９３で連結されることで構築される。なお、土留構造物２００は、１つのセグメントリング１５０によって構成されてもよい。土留構造物２００が例えばシールド工法に用いられる場合には、土留構造物２００は、トンネルの断面の１周分（１リング）ずつセグメントリング１５０が配置されることにより構築される。したがって、セグメントリング１５０は、土留構造物２００において、トンネルの延びる方向の１単位を構成する。

セグメントリング１５０は、周方向ＣＤにおいて、複数個の合成セグメント１００に分割されている。すなわち、複数の合成セグメント１００が環状に配置され、隣接する合成セグメント１００同士が連結部９２で互いに連結されることによりセグメントリング１５０が形成される。なお、図２に示すセグメントリング１５０は、周方向ＣＤにおいて、合成セグメント１００の大きさが略等しいように記載されているが、合成セグメント１００の大きさは周方向ＣＤにおける設置位置によってそれぞれ異なる大きさに形成されてもよい。

図１に示すように、土留構造物２００において、軸方向ＡＤに隣接するセグメントリング１５０は、セグメントリング１５０を構成する合成セグメント１００の位置が周方向ＣＤにずれた配置状態で組み立てられている。より具体的には、土留構造物２００において、セグメントリング１５０を構成する合成セグメント１００が千鳥配置の関係となるように構築されている。

［合成セグメント１００］
図３は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の一例を内周側から見た斜視図である。図４は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の一例を外周側から見た斜視図である。図５は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す平面図である。図６は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す側面図である。図７は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の内部構造の一例を示す断面模式図である。なお、合成セグメント１００の内部構造を説明するために、図３においては、コンクリート８０の図示を一部省略し、図５～図７では全てのコンクリート８０の図示を省略する。図７は、図６のＡ－Ａ線で示す断面模式図である。図３～図７を用いて合成セグメント１００について説明する。

合成セグメント１００は、環状に配置され周方向ＣＤに互いに連結されることにより地中の掘削面を覆う筒状に形成されたセグメントリング１５０を構成する。合成セグメント１００は、土留構造物２００の周方向ＣＤ及び軸方向ＡＤに複数連結されることにより、土留構造物２００を構築する。合成セグメント１００は、複数の鋼材を組み合わせて構成される箱形の構造である。合成セグメント１００は、セグメントリング１５０の軸方向ＡＤに見た場合に円弧状に形成されており、全体として湾曲した形状に形成されている。

合成セグメント１００は、鋼殻１０と、鋼殻１０の内部に充填されたコンクリート８０とを有する。合成セグメント１００は、箱状に形成された鋼殻１０と、鋼殻１０の内部に充填材として充填されたコンクリート８０との合成構造であり、鋼殻１０とコンクリート８０とが一体化されて構成されている。

［鉄筋ユニット４０］
図３に示すように、合成セグメント１００は、コンクリート８０内に、鉄筋ユニット４０を備える。鉄筋ユニット４０は、鉄筋かご４１と第１配力筋４８とから構成される。実施の形態１において、鉄筋かご４１と第１配力筋４８とは接合されており、例えば溶接又は番線を用いて結束されて一体化されている。

図７に示すように、鉄筋かご４１は、主筋４２、４３及び第２配力筋４５を接合して形成されている。主筋４２は、周方向ＣＤに延び、軸方向ＡＤに間隔を空けて複数配置されている。また、主筋４３は、主筋４２に対し径方向ＲＤに間隔を空けて配置されている。主筋４３も主筋４２と同様に周方向ＣＤに延び、軸方向ＡＤに間隔を空けて複数配置されている。なお、主筋４２及び４３の数は、複数に限定されるものでなく、単数でもよい。また、鉄筋かご４１は、径方向ＲＤに主筋４２及び４３の２列の主筋を備えるが、単列であっても良いし、３列以上の主筋を備えていても良い。

図３及び図５に示すように、第２配力筋４５は、主筋４２及び４３の長手方向、つまり周方向ＣＤに沿って複数配置されている。図７に示すように、第２配力筋４５は、軸方向ＡＤに沿って延びる本体部４５ａと、本体部４５ａの端部を径方向ＲＤに折り曲げて形成された腕部４５ｂと、腕部４５ｂの先端を軸方向ＡＤに折り曲げて形成された先端部４５ｃを有する。第２配力筋４５は、主筋４２及び４３の列を外側から囲むように、ロの字形状又はロの字の一部を切り欠いた形状に形成されている。なお、第２配力筋４５は、一本の棒材を折り曲げて形成されていても良いし、複数の棒材を組み合わせて形成されていても良い。第２配力筋４５は、並列している複数の主筋４２及び４３の間を接続することにより、一体の鉄筋かご４１を形成する。また、第２配力筋４５は、主筋４２及び４３に掛かった荷重を隣り合う主筋４２及び４３に伝達し、荷重を分散させる場合もある。なお、配力筋４５の数は、複数に限定されるものでなく、単数でもよい。

図５に示すように、第１配力筋４８は、第２配力筋４５と径方向ＲＤにおいて並列されている。第１配力筋４８は、第２配力筋４５と隣接して配置されており、ロの字形状の一部を切り欠いた形状の第２配力筋４５と組み合わさり、図７に示すように主筋４２及び４３を取り囲むように形成されている。ただし、第１配力筋４８は、第２配力筋４５と径方向ＲＤにおいて間隔を空けて配置されても良い。

第１配力筋４８は、軸方向ＡＤに沿って延びる本体部４８ｂと、本体部４８ｂの両端から径方向ＲＤに延びる挿し込み部４８ａを備える。つまり、第１配力筋４８は、コの字形状に形成されている。本体部４８ｂの両端部は、後述するずれ止め部材２０に載置され、挿し込み部４８ａは、ずれ止め部材２０に設けられた貫通穴２５に挿通されるものである。第１配力筋４８は、本体部４８ｂが鉄筋かご４１の主筋４２に隣り合って配置される。

［鋼殻１０］
図３及び４に示すように、合成セグメント１００の鋼殻１０は、軸方向ＡＤに離間して設けられ、板面を対向させて配置された一対の円弧状の主桁１１と、主桁１１の周方向ＣＤの両端に接合された一対の継手板１２と、主桁１１及び継手板１２の外周側に接合されたスキンプレート１６と、を有する。鋼殻１０は、これらの主桁１１と、継手板１２と、スキンプレート１６とを互いに溶接して一体化することで箱状に形成されている。

一対の主桁１１は、土留構造物２００及びセグメントリング１５０の軸方向ＡＤにおいて、隣り合う合成セグメント１００同士が当接する部分であり、隣り合う合成セグメント１００同士が接続される部分である。一対の主桁１１は、土留構造物２００及びセグメントリング１５０の軸方向ＡＤにおいて、合成セグメント１００の両端に位置するものである。すなわち、主桁１１は、土留構造物２００及びセグメントリング１５０の軸方向ＡＤにおいて、スキンプレート１６の両端に設けられており、軸方向ＡＤにおいて、合成セグメント１００の一方の面と他方の面とを形成する。

図６に示すように、主桁１１は、平板状に形成されている。主桁１１は、トンネルの断面形状に応じて軸方向ＡＤに見た平面視で円弧状に形成されており、環状体であるセグメントリング１５０の一部を構成する扇形状に形成されている。主桁１１の板面は、周方向ＣＤ及び径方向ＲＤに延び、周方向ＣＤ及び径方向ＲＤに平行である。

図３に示すように、一対の主桁１１の内、一方の主桁１１には、軸方向ＡＤに積み重ねた上下に隣り合う合成セグメント１００同士を連結するためのボルト孔１３が複数形成されている。ボルト孔１３の数は、複数に限定されるものでなく、単数でもよい。ボルト孔１３は、一例としてずれ止め部材２０が配置されていない周方向ＣＤの中央の領域及び両端の領域に、１つずつ形成されている。また、コンクリート８０において、ボルト孔１３に対応する箇所には、ボルトボックス８１が設けられている。ボルトボックス８１は、合成セグメント１００において、コンクリート８０と主桁１１との間にボルト孔１３を露出させる空間を形成する。ボルトボックス８１は、軸方向ＡＤにおいて、隣接する合成セグメント１００の主桁１１同士を締結するためのボルトを締結するために利用される作業用の空間となる。

一対の主桁１１の内、他方の主桁１１には、軸方向ＡＤに積み重ねた上下に隣り合う合成セグメント１００同士を連結するためのボス１４が複数形成されている。ボス１４の数は、複数に限定されるものでなく、単数でもよい。ボス１４には、ボルトを螺設するための雌ねじを有する取付孔が形成されている。

軸方向ＡＤにおいて隣り合う２つの合成セグメント１００は、主桁１１同士を突き合わせ、ボルトにより接合される。接合は、ボルトボックス８１を利用し、ボルトをボルト孔１３に挿通し、隣り合う合成セグメント１００の主桁１１に設けられたボス１４の雌ねじに螺合させる。ボルト孔１３に挿通されたボルトの軸部をボス１４の雌ねじに螺合させ、締結することにより、軸方向ＡＤにおいて隣り合う２つの合成セグメント１００は連結される。ボルト孔１３及びボス１４の形成数は、図示例に限定されず、例えば合成セグメント１００の大きさ及び形状等を考慮して決定される。なお、軸方向ＡＤにおいて隣接する合成セグメント１００同士の連結は、ボルトとナットとにより連結される構造に限定されるものではなく、例えばワンタッチ継手により行ってもよく、また、他の周知の技術を用いてもよい。

一対の継手板１２は、土留構造物２００及びセグメントリング１５０の周方向ＣＤにおいて、隣り合う合成セグメント１００同士が当接する部分であり、隣り合う合成セグメント１００同士が接続される部分である。一対の継手板１２は、周方向ＣＤにおいて、合成セグメント１００の両端に取り付けられている部材である。

継手板１２は、板状に形成されており、矩形状の鋼板からなる。継手板１２は、軸方向ＡＤ且つ径方向ＲＤに延びるように形成されている。継手板１２は、一対の主桁１１の長手方向の両端部同士の間に架け渡され、固定されている。なお、主桁１１の長手方向は、周方向ＣＤである。継手板１２が位置する合成セグメント１００の端部には、１つのセグメントリング１５０を形成するために合成セグメント１００同士を連結するための継手が取り付けられていてもよい。

継手板１２は、合成セグメント１００の周方向ＣＤの両端において、一対の主桁１１と、一対の主桁１１の間に配置されたスキンプレート１６とによって形成された開口を覆うように配置されている。継手板１２は、スキンプレート１６の円弧方向の両端に設けられて合成セグメント１００の周方向ＣＤの側面を形成する。

図３に示すように、継手板１２には、掘削孔の周方向ＣＤに配置した左右に隣り合う合成セグメント１００を連結するためのボルト孔１５が複数形成されている。ボルト孔１５の数は、複数に限定されるものでなく、単数でもよい。また、図３に示すように、コンクリート８０において、ボルト孔１５に対応する箇所には、ボルトボックス８２が設けられている。ボルトボックス８２は、合成セグメント１００において、コンクリート８０と継手板１２との間にボルト孔１５を露出させる空間を形成する。ボルトボックス８２は、周方向ＣＤにおいて、隣接する合成セグメント１００の継手板１２同士を締結するためのボルトを締結するために利用される作業用の空間となる。

周方向ＣＤにおいて左右に隣り合う合成セグメント１００は、継手板１２を突き合わせ、ボルト孔１５に挿通したボルトの軸部をナットで締結することで連結される。図示したボルト孔１５の形成数は一例であって、これに限定されるものではなく、例えば合成セグメント１００の大きさ及び形状等を考慮して決定される。なお、周方向ＣＤにおいて隣接する合成セグメント１００同士の連結は、ボルトとナットとにより連結される構造に限定されるものではなく、例えばワンタッチ継手により行ってもよく、また、他の周知の技術を用いてもよい。

スキンプレート１６は、合成セグメント１００の地山側に面する板状の部材であり、矩形の鋼板を面方向に円弧状に曲げて成形したものである。スキンプレート１６は、曲面を有する板状に形成されている。スキンプレート１６は、周方向ＣＤ且つ軸方向ＡＤに延びるように形成されている。スキンプレート１６は、軸方向ＡＤに見た平面視で円弧状に形成されていると共に、径方向ＲＤに見た側面視で四角形状に形成されている。

図５に示すように、スキンプレート１６は、一対の主桁１１及び一対の継手板１２を接合して得られた枠体の地山側の端面の開口部を塞ぐように接合される。すなわち、スキンプレート１６は、合成セグメント１００を構成する主桁１１及び継手板１２の外周側に取り付けられている。スキンプレート１６は、合成セグメント１００が地中に設置された状態において、掘削孔の壁面に面しており、土留構造物２００の外周側の周壁を構成する。

［ずれ止め部材２０］
図３に示すように、鋼殻１０は、一対の主桁１１から内側に向かって突出するずれ止め部材２０を備える。ずれ止め部材２０は、周方向ＣＤに沿って配置された板状の部分である第１部分２１と、径方向ＲＤに沿って配置された板状の部分である第２部分２２と、を備える。実施の形態１においては、ずれ止め部材２０は、第１部分２１及び第２部分の板面同士が直交し、一体に形成された山形鋼である。ただし、ずれ止め部材２０は、第１部分２１及び第２部分２２がそれぞれ別体の板材から形成されたものを溶接して形成されたものでも良い。また、ずれ止め部材２０は、一枚の鋼板をＬ字形に折り曲げて形成されても良い。

ずれ止め部材２０の径方向ＲＤに沿った第２部分２２は、周方向ＣＤにおいて隣り合った第２部分２２との間に、図６において一点鎖線で示されているくさび形状（扇形状）のコンクリート８０を保持することにより、コンクリート８０と鋼殻１０とのずれを抑制する。また、ずれ止め部材２０は、周方向ＣＤに沿って延びる第１部分２１により、コンクリート８０が径方向ＲＤにずれる、又ははらみ出すのを抑制する。さらには、第１部分２１と第２部分２２とが一体となっており、ずれ止め部材２０は剛性が高く、主桁１１との結合力も高いため、コンクリート８０と鋼殻１０とのずれ抑制効果が向上する。

第１部分２１は、板面が周方向ＣＤの接線方向及び軸方向ＡＤに平行に延びるように形成されている。図３に示すように、第１部分２１には、貫通穴２５が形成されている。第１部分２１は、径方向ＲＤに沿って延びる第２部分２２の内径側の端部に設けられている。貫通穴２５には、第１配力筋４８の挿し込み部４８ａが挿入され、第１配力筋４８の端部は、貫通穴２５の内部に位置決めされる。

ずれ止め部材２０は、板面を対向させて配置された一対の主桁１１間において、軸方向ＡＤにおいて対向するように配置されている。第１配力筋４８は、コンクリート８０が充填された状態において、対向して配置されている２つのずれ止め部材２０を接続するものである。対向する２つのずれ止め部材２０は、第１部分２１に設けられた貫通穴２５に挿入された第１配力筋４８によって、一対の主桁１１間が開く方向の荷重に対する強度が向上する。

［形状保持部材２３］
図８は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の鋼殻１０の斜視図である。図８は、鋼殻１０の内部に鉄筋ユニット４０が配置されていない状態を示している。図８に示すように、スキンプレート１６の内側面には形状保持部材２３が接合されている。形状保持部材２３は、スキンプレート１６から径方向ＲＤに突出している。形状保持部材２３は、板状部材であって、軸方向ＡＤに沿って長手方向が配置され、長手方向の両端が一対の主桁１１から間隔を空けて配置されている。形状保持部材２３は、軸方向ＡＤの両側の端面２３ａが主桁１１から距離を空けて配置されていることにより、一対の主桁１１との間に容易に設置できる。ただし、形状保持部材２３は、両端を一対の主桁１１の両方又は一方に接合することもできる。形状保持部材２３は、スキンプレート１６に設置されることにより、スキンプレート１６がはらみ出すように変形するのを抑えられる。

［補強部材２４］
実施の形態１に係る鋼殻１０は、ずれ止め部材２０と形状保持部材２３とを接続する補強部材２４を備える。実施の形態１においては、補強部材２４は、矩形の板状部材であるが、この形状のみに限定されるものではない。補強部材２４は、一端がずれ止め部材２０の第２部分２２に接合され、他端が形状保持部材２３に接合されている。

補強部材２４は、ずれ止め部材２０の第２部分２２と板面を重ねるように配置され、重なった部分の補強部材２４の外周面と第２部分２２の板面とで構成される隅部が溶接されている。例えば、図７に一点鎖線で示されている接合範囲ｗが溶接されている。

補強部材２４は、形状保持部材２３とも板面を重ね合わせるように配置され、重なった部分を溶接により接合されている。補強部材２４は、径方向ＲＤの端面をスキンプレート１６に当接させて配置されても良く、スキンプレート１６と直接又は間接的に接合される。

ずれ止め部材２０は、板面を対向させて配置された一対の主桁１１間において、軸方向ＡＤにおいて対向するように配置されている。補強部材２４は、対向して配置されている２つのずれ止め部材２０を、形状保持部材２３を介して接続するものである。対向する２つのずれ止め部材２０、形状保持部材２３及び２つの補強部材２４は、一体に接合され、鋼殻１０内側において、いわばリブのように機能する。

補強部材２４は、ずれ止め部材２０と形状保持部材２３とを接続することにより、一対の主桁１１の間を接続し、一対の主桁１１の間の寸法を保持すると共に、主桁１１が内側又は外側に倒れるように変形するのを防止する。また、一対の主桁１１の間に、例えば一枚の板状の部材を入れて接合した場合、主桁１１間の寸法は確保できるが、その板状の部材は、主桁１１間の寸法に合わせて形成されている必要があり、寸法調整が必要となる。しかし、実施の形態１に係る鋼殻１０のように、ずれ止め部材２０と形状保持部材２３との間に補強部材２４を設置することにより、主桁１１間の寸法のばらつきを補強部材２４の接合部分で吸収でき、かつずれ止め部材２０及び形状保持部材２３が一体に形成され鋼殻１０の剛性が向上する効果が得られる。

実施の形態１に係る鋼殻１０の一方の主桁１１において、ずれ止め部材２０は、周方向ＣＤに沿って６箇所配置されており、そのうち４箇所が形状保持部材２３と接続されている。形状保持部材２３は、周方向に４箇所配置されている。ずれ止め部材２０及び形状保持部材２３の数量は、図示例に限定されず、例えば合成セグメント１００の大きさ及び形状等を考慮して決定される。

［合成セグメント１００の製造方法］
次に、合成セグメント１００の製造方法を説明する。

図９は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の鋼殻１０の斜視図である。まず、鋼殻１０を組み立てる工程が行われる。鋼殻１０は、一対の主桁１１及び一対の継手板１２を接合して枠体を形成し、枠体の径方向ＲＤの外側にスキンプレート１６が配置されている。一対の主桁１１、一対の継手板及びスキンプレート１６は、例えば治具上に配置されて鋼殻１０の形に組み合わされ、各部材間を溶接などの接合手段により接合される。

一対の主桁１１、一対の継手板１２及びスキンプレート１６が組み合わされた後、鋼殻１０の内部の構造を設置する工程が行われる。例えば、合成セグメント１００の周方向ＣＤを接続するためのボルトボックス８２を構成する各部材が主桁１１、継手板１２及びスキンプレート１６に接合される。

鋼殻１０の内部構造を設置する工程において、ずれ止め部材２０を主桁１１に接合する工程が行われる。また、スキンプレート１６に形状保持部材２３を接合する工程が行われる。なお、ずれ止め部材２０は、主桁１１を鋼殻１０の形に組み合わせる前に予め主桁１１に接合されていても良い。また、形状保持部材２３もスキンプレート１６に予め接合されていても良い。形状保持部材２３は、ずれ止め部材２０と周方向ＣＤにおいて位置を合わせて設置される。また、形状保持部材２３は、長手方向寸法が一対の主桁１１間の幅よりも小さく設定されており、長手方向の両端面と主桁１１とは間隔を空けて設置される。上記の工程を経て、鋼殻１０は、図９に示す状態に形成される。

図９の状態の鋼殻１０に対し、ずれ止め部材２０及び形状保持部材２３の間を接続するように補強部材２４を接合する工程が行われる。補強部材２４は、板面をずれ止め部材２０の第２部分２２の板面及び形状保持部材２３の板面に当接されて、溶接などの接合手段を用いて接合される。補強部材２４が接合されると、鋼殻１０は図８に示す状態に形成される。

図１０は、図８に示す鋼殻１０に鉄筋かご４１を収容した状態の斜視図である。鋼殻１０が組み立てられた後、鋼殻１０は、例えばコンクリート８０を打設する工場などに移動される。そして、鋼殻１０の内部に鉄筋ユニット４０が設置される工程が行われる。まず、鉄筋ユニット４０のうち、鉄筋かご４１が鋼殻１０の対向するずれ止め部材２０の間に配置される。鉄筋かご４１は、鋼殻１０の内側に設置された、形状保持部材２３の上に載置される。これにより鉄筋かご４１の主筋４３及び第２配力筋４５は、スキンプレート１６から距離を空けて配置される。これにより、主筋４３は、充填されるコンクリート８０の内部に適正なかぶり厚さを持って配置される。

図１１は、図１０に示す鋼殻１０に第１配力筋４８を配置した状態の斜視図である。鉄筋かご４１が適正な位置に配置された後に第１配力筋４８が配置される。第１配力筋４８は、一対の主桁１１において対向して配置されたずれ止め部材２０の貫通穴２５に、両端部の挿し込み部４８ａを通して配置される。図７においては、第１配力筋４８の本体部４８ｂの端部がずれ止め部材２０の第１部分２１の上面に載置されているが、本体部４８ｂが鉄筋かご４１の上に載置されて、本体部４８ｂと第１部分２１との間に間隔が空くように設定されていても良い。

第１配力筋４８が配置された後、鉄筋かご４１の主筋４２と第１配力筋４８とが接合される。その接合は、溶接又は番線による結束などで行われる。第１配力筋４８と鉄筋かご４１とは予め接合され、鉄筋ユニット４０として鋼殻１０内に設置することもできる。しかし、実施の形態１の合成セグメント１００のように、第１配力筋４８をずれ止め部材２０の貫通穴２５に挿通させる構造である場合、複数の第１配力筋４８の挿し込み部４８ａの全てを貫通穴２５に通すには、精度の高い位置合わせが必要となり、組み立てる現場の環境によっては作業が困難である。したがって、先に鉄筋かご４１を鋼殻１０内に設置してから別の工程で第１配力筋４８を設置することにより、難しい位置合わせ作業をすることなく鉄筋ユニット４０を設置できる。

鋼殻１０の内側に鉄筋ユニット４０が配置された後は、コンクリート８０が充填される。鋼殻１０の開口側に型枠を設置し、鋼殻１０の中央部に設置された注入口２９より鋼殻１０及び型枠で構成される空間内にコンクリート８０が充填される。コンクリート８０が固化した後、型枠が外され、合成セグメント１００が完成する。

［実施の形態１に係る合成セグメント１００の効果］
実施の形態１に係る合成セグメント１００によれば、一対の主桁１１のそれぞれに接合され、一方の主桁１１から他方の主桁１１に向かって突出するずれ止め部材２０と、を備える。ずれ止め部材２０は、板面が周方向ＣＤに沿って配置された第１部分２１と、板面が径方向ＲＤに沿って配置された第２部分２２と、を備え、第１部分２１と第２部分２２とは一体に形成されている。これにより、鋼殻１０とコンクリート８０との結合力が高くなり、コンクリート８０の鋼殻１０に対するずれも抑制できる。

合成セグメント１００は、鋼で構成される鋼殻１０とコンクリート８０が一体の合成構造として成立する必要があり、耐力が理論値を上回り、変形が理論値と近似した挙動を示す必要がある。また、合成セグメント１００に引張荷重が作用したときに鋼殻１０からコンクリート８０がせり出す力（腹圧力）に対抗できる構造となっている必要がある。さらに、合成セグメント１００は、曲げ荷重が掛かり歪が大きくなっても、中立軸の位置が一定の位置を保つ必要がある。理想的には合成セグメント１００の周方向ＣＤに垂直な任意の断面において発生応力の分布が同じ、又は近似していることが望ましい。

実施の形態１に係る合成セグメント１００によれば、ずれ止め部材２０が設けられていることにより、コンクリート８０と鋼殻１０との結合力が高く、合成構造が成立する。

また、ずれ止め部材２０は、一対の主桁１１のそれぞれに、軸方向において対向する位置に対となるように設けられている。そして、軸方向に延びる第１配力筋４８は、第１配力筋４８の両端がずれ止め部材２０に設けられた貫通穴２５に挿通されている。このため、コンクリート８０が充填された状態で、対向する一対の主桁１１の間が第１配力筋４８により接続され、合成セグメント１００は、軸方向ＡＤに引っ張られる荷重に対しても強度が向上する。

また、長手方向が軸方向に沿って配置され、スキンプレート１６に接合され径方向ＲＤに突出している形状保持部材２３と、ずれ止め部材２０と形状保持部材２３とに接合された補強部材２４と、を更に備えることにより、鋼殻１０は、一対の主桁１１間の距離が変動しにくくなる方向に剛性及び強度が向上している。また、ずれ止め部材２０と、形状保持部材２３と、補強部材２４とにより、鋼殻１０の内側にリブが立った構造となっているため、コンクリート８０と鋼殻１０との結合力が高い。また、形状保持部材２３のスキンプレート１６からの高さが低く抑えられているため、鋼殻１０の内部に鉄筋かご４１を配置できるスペースが確保され、合成セグメント１００は、合成構造を確保しつつ製造も容易である。

また、実施の形態１に係る合成セグメント１００の製造方法は、鋼殻１０を組み立てる工程と、一対の主桁にずれ止め部材２０を接合する工程と、を有し、その後に鉄筋かご４１を対向するずれ止め部材２０の間に配置できる。そのため、鉄筋の配置の自由度が高く、合成セグメント１００の強度を高くでき、製造も容易である。

さらに、合成セグメント１００の製造方法は、第１配力筋４８と鉄筋かご４１が有する主筋４２とを接合する工程を備える。第１配力筋４８は、ずれ止め部材２０の貫通穴２５に挿し込み部４８ａを挿通させた後に鉄筋かご４１と接合することにより、鉄筋ユニット４０と鋼殻１０との位置決めの手間が省ける。

また、合成セグメント１００の製造方法は、長手方向が軸方向ＡＤに沿って配置され、鋼殻１０の内側においてスキンプレート１６から突出するように、形状保持部材２３をスキンプレート１６に接合する工程を備え、形状保持部材２３の長手方向の両端面を一対の主桁１１から間隔を空けて配置する。さらに、合成セグメント１００の製造方法は、形状保持部材２３とずれ止め部材２０の第２部分２２とに補強部材２４を接合する工程を備える。これにより、形状保持部材２３は、寸法調整をすることなく鋼殻１０の内側に設置が可能となる。

［合成セグメント１００の変形例］
図１２は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の変形例の内部構造を示す断面模式図である。合成セグメント１００に用いられる鉄筋ユニット４０は、適宜構造を変更できる。一例として、図１２に示す鉄筋ユニット４０Ａは、第１配力筋４８Ａが直線状に延びた形状になっており、端部が鉄筋かご４１から軸方向ＡＤに突出し、ずれ止め部材２０の第１部分２１に載置されている。この場合、第１配力筋４８Ａは、予め鉄筋かご４１に接合されていても良い。

図１２に示されている鉄筋ユニット４０Ａは、貫通穴２５に第１配力筋４８を挿し込む構造ではないため、鋼殻１０に対し精度の高い位置決めを要することなく配置できる。また、鉄筋ユニット４０Ａは、第１配力筋４８をずれ止め部材２０に溶接などの手段で接合することにより、鋼殻１０との結合力を高められる。

図１３は、実施の形態１に係る合成セグメント１００の変形例の内部構造を示す断面模式図である。合成セグメント１００の鉄筋ユニット４０は、第１配力筋４８を省略することもできる。この場合であっても鉄筋ユニット４０Ｂは、鋼殻１０に設置された形状保持部材２３の上に載置されるため、鉄筋は合成セグメント１００の内部の適正な位置に配置できる。

図１４、図１５及び図１６は、実施の形態１に係る合成セグメント１００のずれ止め部材２０の変形例の上面図及び側面図である。図１４に示されているずれ止め部材２０Ａは、（ｂ）に示す側面図においてＴ字形状に形成されている。つまり、周方向ＣＤに沿って板面が配置された第１部分２１の中央部から径方向ＲＤに沿って延びる第２部分２２が接合されている。ずれ止め部材２０Ａは、第１部分２１と第２部分２２とを溶接等の手段により接合して形成されても良いし、予め一体に成形されたものを使用しても良い。

図１５に示されているずれ止め部材２０Ｂは、（ｂ）に示す側面図において十字形状に形成されている。ずれ止め部材２０Ｂは、例えば図１５（ｃ）に示すような切り欠き２１ａを有する２枚の板材を、切り欠き２１ａ同士を組み合わせて溶接して形成される。なお、ずれ止め部材２０Ｂは、予め一体に成形されたものであっても良い。

ずれ止め部材２０Ｂは、隅部２０ｃに図１２に示す第１配力筋４８Ａを配置できる。これにより、鉄筋ユニット４０の位置決めも可能となる。

図１６に示されているずれ止め部材２０Ｃは、第２部分２２が第１部分２１から径方向ＲＤに突出しており、（ｂ）に示す側面図においてＴ字形状を９０°回転した形状となっている。ずれ止め部材２０Ｃも隅部２０ｃに第１配力筋４８Ａを配置できる。

図１４、図１５及び図１６に示すずれ止め部材２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃは、ずれ止め部材２０と同様に貫通穴２５が設けられていても良い。

以上に実施の形態について説明したが、本開示は上記の実施の形態の構成のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、適宜変更することができる。例えば、ずれ止め部材２０は、変形例であるずれ止め部材２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃなどと組み合わせて使用することも可能である。また、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも技術的範囲に含むことを念のため申し添える。

上記に説明した合成セグメント１００は、以下の付記１～２０に示す各特徴の組み合わせも含み得るものである。その組み合わせについて下記に示す。
［付記１］
地中に土留構造として埋設される筒状体を構成する合成セグメントであって、
前記筒状体の周方向に延び、前記筒状体の軸方向において板面を対向させて配置された一対の主桁と、
前記一対の主桁のそれぞれの前記周方向の両端に接合された一対の継手板と、
前記一対の主桁及び前記一対の継手板により構成された枠体に対し前記筒状体の外周側に接合されたスキンプレートと、
前記一対の主桁のそれぞれに接合され、一方の主桁から他方の主桁に向かって突出するずれ止め部材と、を備え、
前記ずれ止め部材は、
板面が前記周方向に沿って配置された第１部分と、
板面が前記筒状体の径方向に沿って配置された第２部分と、を備え、
前記第１部分と前記第２部分とは一体に形成されている、合成セグメント。
［付記２］
前記ずれ止め部材は、
前記一対の主桁のそれぞれに、前記軸方向において対向する位置に対となるように設けられている、付記１に記載の合成セグメント。
［付記３］
前記一対の主桁の間に配置される鉄筋ユニットを備え、
前記鉄筋ユニットは、
前記軸方向に延びる第１配力筋を備え、
前記第１配力筋の両端は、
前記ずれ止め部材の前記第１部分の板面に載置される、付記２に記載の合成セグメント。
［付記４］
前記ずれ止め部材は、
前記第１部分に貫通穴が形成され、
前記第１配力筋は、
前記軸方向に延びる本体部と、
前記本体部の両端から前記径方向に延びる挿し込み部と、を備え、
前記挿し込み部は、
前記貫通穴に挿入されている、付記３に記載の合成セグメント。
［付記５］
前記鉄筋ユニットは、
前記周方向に延びる主筋と、
前記主筋に対し交差する方向に延びる第２配力筋と、を備え、
前記主筋と前記第２配力筋とは、接合されている、付記３又は４に記載の合成セグメント。
［付記６］
前記第１配力筋は、
前記主筋と接合されている、付記５に記載の合成セグメント。
［付記７］
前記ずれ止め部材は、
前記軸方向から見た視点においてＬ字形状に形成されている、付記１～６の何れか１つに記載の合成セグメント。
［付記８］
前記ずれ止め部材は、
前記軸方向から見た視点においてＴ字形状に形成されている、付記１～６の何れか１つに記載の合成セグメント。
［付記９］
前記ずれ止め部材は、
前記軸方向から見た視点において十字形状に形成されている、付記１～６の何れか１つに記載の合成セグメント。
［付記１０］
長手方向が前記軸方向に沿って配置され、前記スキンプレートに接合され前記径方向に突出している形状保持部材を更に備える、付記１～９の何れか１つに記載の合成セグメント。
［付記１１］
前記形状保持部材は、
前記軸方向の両端面が前記一対の主桁に対し離間して位置する、付記１０に記載の合成セグメント。
［付記１２］
前記ずれ止め部材と前記形状保持部材とに接合された補強部材を更に備える、付記１０又は１１に記載の合成セグメント。
［付記１３］
付記１～１２の何れか１つに記載の合成セグメントを前記周方向及び前記軸方向に複数組み合わせて形成された、土留構造物。
［付記１４］
地中に土留構造として埋設される筒状体を構成する合成セグメントの製造方法であって、
前記筒状体の周方向に延び、前記筒状体の軸方向において板面を対向させて配置された一対の主桁、前記一対の主桁のそれぞれの前記周方向の両端に接合された一対の継手板、並びに前記一対の主桁及び前記一対の継手板により構成された枠体に対し前記筒状体の外周側に接合されたスキンプレートを接合し鋼殻を組み立てる工程と、
前記一対の主桁のそれぞれに一方の主桁から他方の主桁に向かって突出するようにずれ止め部材を接合する工程と、を備え、
前記ずれ止め部材を接合する工程は、
前記ずれ止め部材の第１部分の板面が前記周方向に沿って配置され、第２部分の板面が前記筒状体の径方向に沿って配置されるように、前記ずれ止め部材を前記一対の主桁のそれぞれに接合する、合成セグメントの製造方法。
［付記１５］
前記鋼殻の内部に鉄筋かごを配置する工程と、
第１配力筋を前記ずれ止め部材の前記第１部分の上に載置する工程と、を備える、付記１４に記載の合成セグメントの製造方法。
［付記１６］
前記第１配力筋を前記ずれ止め部材の前記第１部分の上に載置する工程は、
前記ずれ止め部材の前記第１部分に形成された貫通穴に、前記第１配力筋の端部に形成された挿し込み部を挿入する、付記１５に記載の合成セグメントの製造方法。
［付記１７］
前記第１配力筋と、前記鉄筋かごが有する主筋とを接合する工程を更に備える、付記１５又は１６に記載の合成セグメントの製造方法。
［付記１８］
長手方向が前記軸方向に沿って配置され、前記鋼殻の内側において前記スキンプレートから突出するように、形状保持部材を前記スキンプレートに接合する工程を更に備え、
前記形状保持部材を前記スキンプレートに接合する工程は、
前記形状保持部材の長手方向の両端面を前記一対の主桁から間隔を空けた状態で行われる、付記１４～１７の何れか１つに記載の合成セグメントの製造方法。
［付記１９］
前記形状保持部材と前記ずれ止め部材の前記第２部分とに補強部材を接合する工程を更に備える、付記１８に記載の合成セグメントの製造方法。
［付記２０］
前記鋼殻に型枠を被せ、前記鋼殻の内側に充填材を充填する工程を備える、付記１４～１９の何れか１つに記載の合成セグメントの製造方法。

１０ 鋼殻、１１ 主桁、１２ 継手板、１３ ボルト孔、１４ ボス、１５ ボルト孔、１６ スキンプレート、２０ ずれ止め部材、２０Ａ ずれ止め部材、２０Ｂ ずれ止め部材、２０Ｃ ずれ止め部材、２０ｃ 隅部、２１ 第１部分、２１ａ 切り欠き、２２ 第２部分、２３ 形状保持部材、２３ａ 端面、２４ 補強部材、２５ 貫通穴、２６ 形状保持部材、２９ 注入口、４０ 鉄筋ユニット、４０Ａ 鉄筋ユニット、４０Ｂ 鉄筋ユニット、４１ 鉄筋かご、４２ 主筋、４３ 主筋、４５ （第２）配力筋、４５ａ 本体部、４５ｂ 腕部、４５ｃ 先端部、４８ （第１）配力筋、４８Ａ 第１配力筋、４８ａ 挿し込み部、４８ｂ 本体部、８０ コンクリート、８１ ボルトボックス、８２ ボルトボックス、９０ 地盤、９１ 部分、９２ 連結部、９３ 連結部、１００ 合成セグメント、１５０ セグメントリング、２００ 土留構造物、ＡＤ 軸方向、ＣＤ 周方向、ＲＤ 径方向、ｗ 接合範囲。

Claims (10)

1. 地中に土留構造として埋設される筒状体を構成する合成セグメントであって、
   前記筒状体の周方向に延び、前記筒状体の軸方向において板面を対向させて配置された一対の主桁と、
   前記一対の主桁のそれぞれの前記周方向の両端に接合された一対の継手板と、
   前記一対の主桁及び前記一対の継手板により構成された枠体に対し前記筒状体の外周側に接合されたスキンプレートと、
   前記一対の主桁のそれぞれに接合され、一方の主桁から他方の主桁に向かって突出するずれ止め部材と、を備え、
   前記ずれ止め部材は、
   板面が前記周方向に沿って配置された第１部分と、
   板面が前記筒状体の径方向に沿って配置された第２部分と、を備え、
   前記第１部分と前記第２部分とは一体に形成されている、合成セグメント。
2. 前記ずれ止め部材は、
   前記一対の主桁のそれぞれに、前記軸方向において対向する位置に対となるように設けられている、請求項１に記載の合成セグメント。
3. 前記一対の主桁の間に配置される鉄筋ユニットを備え、
   前記鉄筋ユニットは、
   前記軸方向に延びる第１配力筋を備え、
   前記第１配力筋の両端は、
   前記ずれ止め部材の前記第１部分の板面に載置される、請求項２に記載の合成セグメント。
4. 前記ずれ止め部材は、
   前記第１部分に貫通穴が形成され、
   前記第１配力筋は、
   前記軸方向に延びる本体部と、
   前記本体部の両端から前記径方向に延びる挿し込み部と、を備え、
   前記挿し込み部は、
   前記貫通穴に挿入されている、請求項３に記載の合成セグメント。
5. 前記鉄筋ユニットは、
   前記周方向に延びる主筋と、
   前記主筋に対し交差する方向に延びる第２配力筋と、を備え、
   前記主筋と前記第２配力筋とは、接合されている、請求項３又は４に記載の合成セグメント。
6. 前記第１配力筋は、
   前記主筋と接合されている、請求項５に記載の合成セグメント。
7. 前記ずれ止め部材は、
   前記軸方向から見た視点においてＬ字形状に形成されている、請求項１～４の何れか１項に記載の合成セグメント。
8. 前記ずれ止め部材は、
   前記軸方向から見た視点においてＴ字形状に形成されている、請求項１～４の何れか１項に記載の合成セグメント。
9. 前記ずれ止め部材は、
   前記軸方向から見た視点において十字形状に形成されている、請求項１～４の何れか１項に記載の合成セグメント。
10. 請求項１～４の何れか１項に記載の合成セグメントを前記周方向及び前記軸方向に複数組み合わせて形成された、土留構造物。

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