JP2569379B2 - 亀甲型セグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシールド工法によって掘削されたトンネル内
周壁面に施工される亀甲型セグメントの改良に関するも
のである。

（従来の技術） 従来から、シールド工法によってトンネルを掘進しな
がら、その掘削壁面にセグメント覆工を施すには、第
９、10図に示すように、矩形状のセグメント（ａ）を使
用し、一定長さのトンネル部の掘削後、セグメント
（ａ）の長辺側後端面を既に組立てられたセグメントの
長辺側前端面にボルト・ナット等によって連結（ｂ）す
ると共にトンネル周方向に隣接するセグメントの短辺側
端面を互いに接合、連結（ｃ）しながら組立てることに
より１リングの覆工部を形成し、次いでこのリング状覆
工部の前端面に推進ジャッキ（ｄ）のスプレッダを受止
させて該推進ジャッキ（ｄ）を伸長させながら一定長さ
のトンネル部を掘削し、推進ジャッキ（ｄ）の収縮後、
上記同様にして次の１リングの覆工部を形成していくこ
とが行われているが、このような覆工方法によれば、セ
グメント同士の接続作業に著しい手間を要するばかりで
なく、シールド掘進施工とセグメントの組立施工とを別
々に独立して行わなければならないために、掘削稼働率
が低下し、特に、長距離トンネルの施工には長期間を要
するという問題点がある。

このため、第５図に示すように、亀甲型セグメント
（１）が開発された。

この亀甲型セグメント（１）を使用すれば、トンネル
の周方向に千鳥状に組み合わされ、その方向に隣接する
セグメント同士は、トンネル長さ方向に接合した２個の
セグメント（１）（１）の傾斜端面で形成されるＶ字状
端面にその両側傾斜端面（４）（５）を嵌合状態で接合
されているために、正確な接合が可能となるばかりでな
く、トンネル長さ方向の端面は、突出したセグメント
（１）の前半部分による突出端面（２）と次のセグメン
ト（１）の後半部分を嵌合させる台形状空間部（14）の
端面とが交互に露出した状態となり、任意の空間部（1
4）に次のセグメントを嵌合させるセグメント組立作業
と、その空間部（14）を除く全ての端面（２）にシール
ド掘削機の推進ジャッキの反力をとってシールド機を掘
進させる掘削施工とを並行して同時施工することが可能
となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、亀甲型セグメント（１）（１）同士の
連結手段としては、従来の長方形状セグメント（ａ）と
同様に、互いに並行な前後端面部とＶ字状両端面部との
数個所に継手ボックスを埋設状態で配設しておき、トン
ネル長さ方向の連結は互いに接合した前後端面部の対向
する継手ボックス間をボルト・ナットで締結することに
より行い、トンネル周方向の連結は互いに接合したＶ字
状両端面部に配設された継手ボックス間をボルト・ナッ
トで連結することによって行われているために、その接
続作業に著しい手間を要してトンネルの施工能率が低下
するばかりでなく、複数個の継手ボックスや該ボックス
のアンカー筋等を要して構造が複雑化すると共に高価に
つくという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し、トンネルの周方
向並びに長さ方向の連結を一工程で簡単、且つ確実に行
えるようにした亀甲型セグメントの提供を目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の亀甲型セグメン
トは、互いに平行な前後端面の両端にＶ字状に形成され
た前後傾斜端面を有する亀甲型セグメントにおいて、前
記後端面側における少なくとも傾斜端面に、先端近傍部
の周囲に周溝を設けている複数本の連結ピンをトンネル
長さ方向に突設すると共に、前記前端面側における少な
くとも傾斜端面に、前記各連結ピンに対応させて連結ピ
ンの挿嵌係止孔を設け、該挿嵌係止孔の内底近傍部の内
周面に内底に向かって傾斜した周溝係止片を突設してな
る構造を有するものである。

（作用） シールド掘削機によって掘削されるトンネル壁面を亀
甲型セグメントによって覆工する場合、トンネルの周方
向に対向する亀甲型セグメントの前後傾斜端面同士を交
互に接合させながら千鳥状に組み合わせると、１つおき
に組み合わされた亀甲型セグメントの前半台形状部分が
前方に突出した状態となり、これらの突出前半台形状部
分間には該前半台形状部と同形状の台形状空間部が形成
されることになる。

この台形状空間部にトンネルの掘進に並行して次の亀
甲型セグメントの後半台形状部分を順次嵌合させながら
連結する作業をトンネル周方向に１回り行うと、これら
の亀甲型セグメントの前半台形状部分が先に組立てられ
た前記突出前半台形状部分から前方に突出し、その突出
部の前側傾斜端面間に上記同様にして次の亀甲型セグメ
ントの嵌合用台形状空間部が形成される。

この作業を繰り返し行ってトンネルの長さ方向に亀甲
型セグメントによる覆工を施こしていくものであるが、
亀甲型セグメント同士を連結させる場合、台形状空間部
に亀甲型セグメントの後半台形状部分を嵌め込むと、そ
の後側傾斜端面から突出している連結ピンが既に組立て
られているトンネル周方向に配列した亀甲型セグメント
の前側傾斜端面に開口している挿嵌係止孔に挿嵌して該
連結ピンの先端近傍部に設けている周溝が挿嵌係止孔の
内底部に内底側に向かって傾斜している係止片に係止し
て両者は互いに嵌着し、台形状空間部に嵌合させた亀甲
型セグメントの後端面並びに後側傾斜端面を夫々に対向
した亀甲型セグメントの前端面と前側傾斜端面とに接合
状態で連結するものである。

この際、挿嵌係止孔は亀甲型セグメントの前端面側に
設けられているので、その前端面でシールド掘削機の推
進ジャッキのスプレッダーを確実に受止させることがで
きるばかりでなく、推進ジャッキのスプレッダーによる
押圧力を利用して既に組立てられた亀甲型セグメントの
挿嵌係止孔に、次に組立てられる亀甲型セグメントの連
結ピンを押し込みながら亀甲型セグメント同士の連結を
行うことも可能となり、亀甲型セグメントの組立作業が
能率よく行えるものである。

（実 施 例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図は
一定厚さを有する鉄筋コンクリート製の亀甲型セグメン
ト（１）を示すものであって、その外周端面は、互いに
並行な同一長さの前後端面（２）（３）とこれらの前後
端面（２）（３）の両端間に互いにＶ字状となる同一長
さの前後傾斜端面（４）（５）とに形成されてあり、さ
らに、全体の形状がその前後端面の長さ方向に向かって
トンネル周方向の彎曲掘削面に添う円弧状面に彎曲、形
成してなるものである。

なお、亀甲型セグメント（１）は合成セグメント又は
鋼製セグメントであってもよい。

（６）は亀甲型セグメント（１）の後端面（３）と後
側傾斜端面（５）とに亀甲型セグメント（１）の周方向
に一定間隔毎に突設した一定長さを有する鋼製の連結ピ
ンで、その先端近傍部の周面に周溝（７）を設けてあ
る。

この連結ピン（６）の基端は亀甲型セグメント（１）
の端面に埋設、固着した補強鋼板（８）に溶接等によっ
て一体に固定され、トンネルの長さ方向に突設している
ものである。

（９）は亀甲型セグメント（１）の前端面（２）と前
側傾斜端面（４）側に前記連結ピン（６）と同一方向に
向けて埋設したソケット体で、トンネル長さ方向（図に
おいては水平方向）に対向する各連結ピン（６）と対と
なるように亀甲型セグメント（１）の周方向に一定間隔
毎に設けられてあり、その中心部に端面から所定深さの
連結ピン挿嵌係止孔（10）を設けていると共に該挿嵌係
止孔（10）の開口端部を前記端面（２）（４）に沿って
埋設、固着した補強鋼板（11）に溶接等によって一体化
させ、この補強鋼板（11）を介して外部に開口させてあ
る。

（12）は挿嵌係止孔（10）の内底近傍部における内周
面に突設したバネ板よりなる係止片で、内底面に向かっ
て傾斜させてあり、連結ピン（６）がこの挿嵌係止孔
（10）に完全に挿入された時に該係止片（12）が連結ピ
ン（６）の周溝（７）に係止するように構成しているも
のである。

（13）はトンネル長さ方向に順次対向したソケット体
（９）と連結ピン（６）とを一体に連結している鋼棒製
ロッドで、亀甲型セグメント（１）内に埋設されてあ
り、その一端を前記補強鋼板（８）に溶接等によって固
着させることにより、該補強鋼板（８）を介して連結ピ
ン（６）に一体に連結しているが、ソケット体（９）は
この連結ピン（６）と別体に形成して両者を溶接等によ
り連結させることなく、該連結ロッド（13）の他端部に
ソケット体（９）を一体に形成しておいてもよい。

このように構成した亀甲型セグメント（１）をシール
ド掘削機によって掘削されたトンネル壁面に組立てゝ覆
工を施した場合、第２、５図に示すように、任意の亀甲
型セグメント（１）においてその前後傾斜端面（４）
（４）、（５）（５）に夫々対向する亀甲型セグメント
（１）（１）の傾斜端面（４）（５）が接合した状態で
トンネルの周方向に千鳥状に亀甲型セグメント（１）が
配設され、トンネル長さ方向には前後端面（２）（３）
同士が接合した状態で亀甲型セグメント（１）（１）が
順次配設されてあり、且つ互いに接合した亀甲型セグメ
ント（１）（１）の傾斜端面（４）（５）間と前後端面
（２）（３）間とは連結ピン（６）が挿嵌係止孔（10）
に挿嵌、係止することによって連結した構造となってい
るものである。

このようなセグメント覆工の施工方法を述べると、既
に一定長さのトンネル部分に組立てられた亀甲型セグメ
ント（１）による覆工の前端部の形状は第６図の展開図
で示すように、トンネルの周方向に亀甲型セグメント
（１）（１）・・・（１）が順次前後傾斜端面（４）
（５）同士を接合して千鳥状に配設されていてトンネル
周方向に１つおきの亀甲型セグメント（１）の前半台形
状部分が突出していると共に、これらの亀甲型セグメン
ト（１）（１）の対向する前側の傾斜端面（４）（４）
間には亀甲型セグメント（１）を２分割した台形状の空
間部（14）が形成された状態となっている。

この状態から、次に組立てるべき亀甲型セグメント
（1a）（斜線で示している）を嵌合させる任意の台形状
空間部（14a）以外の他の亀甲型セグメント（１）の前
端面（２）にシールド機（図示せず）に装着している複
数本の推進ジャッキ（15）のスプレッダを受止させ、前
記台形状空間部（14a）に対応する推進ジャッキ（15）
を収縮させた状態にして該台形状空間部（14a）にエレ
クター（図示せず）を使用して亀甲型セグメント（1a）
の後半台形状部分を嵌め込んで組立作業を行うと同時に
亀甲型セグメント（１）の前端面（２）に支持させてい
る推進ジャッキ（15）を伸長させてシールド機を掘進さ
せることによりトンネルの掘削を続行する。この時、前
記組立中の亀甲型セグメント（1a）に続いて、次の亀甲
型セグメント（1b）の組立部位である台形状空間部（14
b）に対応する推進ジャッキ（15）は伸長させることな
く徐々に収縮させて次の組立作業空間部を得る。

上記亀甲型セグメント（1a）を台形状空間部（14a）
に組み立てるには、該亀甲型セグメント（1a）の後半台
形状部分をこの台形状空間部（14a）に嵌合させると、
その後端面（３）から突設している連結ピン（６）が既
に組立てられているトンネル長さ方向の亀甲型セグメン
ト（１）の前端面（２）に開口している挿嵌係止孔（1
0）内に挿入すると共に後側の両傾斜端面（５）（５）
から突出している連結ピン（６）はトンネル周方向に組
立てられている隣接する亀甲型セグメント（１）（１）
の前側傾斜端面（４）（４）に開口している挿嵌係止孔
（10）内に挿入する。

連結ピン（６）を挿嵌係止孔（10）に完全に挿嵌させ
るには、適宜な押込み手段によって行ってもよいが、上
記のように組立てられる亀甲型セグメント（1a）の後端
から突出した連結ピン（６）の先端部を、対応する亀甲
型セグメント（１）の挿嵌係止孔（10）に嵌入させた状
態から、推進ジャッキ（15）を伸長させて亀甲型セグメ
ント（1a）の先端面を押圧することにより、連結ピン
（６）を挿嵌係止孔（10）に押し込み、該亀甲型セグメ
ント（1a）の後端面（３）並びに後端傾斜面（５）
（５）を既に組立てられている亀甲型セグメント（１）
の対向端面に当接させると共に連結ピン（６）を挿嵌係
止孔（10）に挿嵌させるものであり、このように推進ジ
ャッキ（15）の作動力を利用すれば、セグメント組立用
エレクターとの協同作業によってセグメント覆工の自動
化を図ることができるものである。

連結ピン（６）と挿嵌係止孔（10）との係止は、連結
ピン（６）を該挿嵌係止孔（10）内に挿入していくと、
その先端面が挿嵌係止孔（10）の係止片（12）に当接
し、その状態からさらに挿入すると該係止片（12）が弾
性的に押し拡げられて連結ピン（６）を通過させ、連結
ピン（６）の周溝（７）が係止片（12）の位置にまで達
した時に係止片（12）がその弾性復元力によって周溝
（７）に係止して両者が完全に嵌着するものである。

この連結作業が終わると、シールド機による掘進を続
行させながら、引き続いて次の亀甲型セグメント（1b）
を上述した位置における台形状空間部（14b）に嵌め込
み、同様にして該亀甲型セグメント（1b）側の連結ピン
（６）とそれに対応する亀甲型セグメント（１）（１）
（１）側の挿嵌係止孔（10）との嵌着により連結作業を
行う（第７図参照）。この間、シールド機による掘進を
続行すると共に次の台形状空間部（14c）に対応する推
進ジャッキ（15）を収縮させて連結作業空間部を確保
し、第８図に示すように該台形状空間部（14c）に次の
亀甲型セグメント（1c）を上記同様にして組み立てる。

このように、シールド機を掘進させながら台形状空間
部（14）に順次亀甲型セグメント（１）を組立てること
によってセグメント覆工を施工していくものである。

なお、以上の実施例においては、連結ピン（６）を連
結ロッド（13）に一体化させているが、第４図に示すよ
うに、連結ロッド（13）の端部に螺子孔（16）を形成
し、この螺子孔（16）に連結ピン（６）の基端から突設
した螺子部（17）を着脱自在に螺合させた構造としても
よく、このように構成すると、組立時以外の時には連結
ピン（６）を取り外しておくことができ、亀甲型セグメ
ント（１）の運搬その他の取扱いが容易となるものであ
る。

又、連結ピン（６）は亀甲型セグメント（１）の後端
面（３）とそれに連なる傾斜面（５）（５）とに設けて
いるが、少なくとも傾斜面（５）（５）に突設しておけ
ば本発明の目的を達成することができるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明の亀甲型セグメントによれば、互
いに平行な前後端面の両端にＶ字状に形成された前後傾
斜端面を有する亀甲型セグメントにおいて、前記後端面
側における少なくとも傾斜端面に、先端近傍部の周囲に
周溝を設けている複数本の連結ピンをトンネル長さ方向
に突設すると共に、前記前端面側における少なくとも傾
斜端面に、前記各連結ピンに対応させて連結ピンの挿嵌
係止孔を設け、該挿嵌係止孔の内底近傍部の内周面に内
底に向かって傾斜した周溝係止片を突設してなる構造を
有しているので、従来のようなセグメント間継手ボック
スや該継手ボックスなどのアンカー筋が不要となって構
造が簡易化するばかりでなく、安価に提供できるのは勿
論、亀甲型セグメントはその後半部におけるトンネル周
方向の両側傾斜端面に突設した連結ピンを既に組立てら
れた隣接する亀甲型セグメントの前半部における対向す
る傾斜端面に設けた挿嵌係止孔に挿嵌させることによっ
て順次組立てられるので、連結ピンがトンネル長さ方向
に突設しているにも拘わらず、亀甲型セグメントを互い
に周方向にも長さ方向にも同時に連結させることができ
る。

さらに、連結ピンを挿嵌係止孔内に挿入するだけで亀
甲型セグメント同士を連結できるので、従来のようなセ
グメ１トに貫通した孔を通じて先端に螺子部を設けた連
結棒を挿通して螺子孔に螺合させるというような手間を
なくし、迅速に且つ正確に亀甲型セグメントの連結が可
能となるものであり、その上、連結ピンの先端近傍部に
設けている周溝が挿嵌係止孔の内底部に内底側に向かっ
て傾斜している係止片に係止して確実な連結が行えるも
のである。

又、連結ピンを亀甲型セグメントの後端面側に、挿嵌
係止孔を亀甲型セグメントの前端両側に設けているの
で、推進ジャッキの作動に何等の支障が生じないばかり
でなく、推進ジャッキによって亀甲型セグメントを押圧
することにより該亀甲型セグメントに突設した連結ピン
を自動的に挿嵌係止孔に挿入、係止させることができ、
従って、亀甲型セグメントの組立作業が円滑且つ能率良
く行えてシールド機による掘削稼働率を向上させること
ができ、長距離のトンネル急速施工に対応させることが
できるものである。

又、トンネル長さ方向に対向する連結ピンと挿嵌孔と
を亀甲型セグメント内に埋設した連結ロッドによって一
体に連結しておくことにより、より強固なセグメント覆
工が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は亀甲型セ
グメントの斜視図、第２図は連結状態を示す縦断正面
図、第３図はその連結前の一部拡大縦断正面図、第４図
は連結ピンを着脱自在とした別な実施例の一部の拡大縦
断正面図、第５図は亀甲型セグメントの組立状態を示す
簡略斜視図、第６図乃至第８図は組立工程を示す簡略展
開図、、第９図は従来の長方形セグメントによる覆工例
の簡略縦断側面図、第10図はその簡略展開平面図であ
る。 （１）……亀甲型セグメント、（２）（３）……前後端
面、（４）（５）……前後傾斜端面、（６）……連結ピ
ン、（７）……周溝、（９）……ソケット体、（10）…
…挿嵌係止孔、（12）……係止片。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに平行な前後端面の両端にＶ字状に形
   成された前後傾斜端面を有する亀甲型セグメントにおい
   て、前記後端面側における少なくとも傾斜端面に、先端
   近傍部の周囲に周溝を設けている複数本の連結ピンをト
   ンネル長さ方向に突設すると共に、前記前端面側におけ
   る少なくとも傾斜端面に、前記各連結ピンに対応させて
   連結ピンの挿嵌係止孔を設け、該挿嵌係止孔の内底近傍
   部の内周面に内底に向かって傾斜した周溝係止片を突設
   していることを特徴とする亀甲型セグメント。
2. 【請求項２】亀甲型セグメント内に、後端部に螺子孔を
   設けた連結ロッドを埋設し、この連結ロッドの螺子孔に
   前記連結ピンの基端螺子部を着脱自在に螺合させている
   ことを特徴とする請求項記載の亀甲型セグメント。