JP2717477B2 - 坑のライニング及びコンクリートセグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦坑（集水井、地下タ
ンク、地下サイロ等）、トンネル、坑道等の坑のライニ
ングと、その構築に用いられるコンクリートセグメント
（以下、単にセグメントという。）に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば縦坑のライニングの構築方
法の一つとして、図１０及び図１１に示すように、リン
グを例えば６分割したような形状にプレキャスト成形さ
れた平面円弧状かつ正面長方形状のセグメント５２ａ〜
５２ｃを組んで行う方法がある。すなわち、縦坑を掘削
するとともに、前記セグメント５２ａ〜５２ｃを円周方
向及び坑長方向（ここでは縦方向）に組み、連結金具５
３により相互に連結してライニング５１を構築する方法
であり、その施工法には潜函工法と深礎工法とがある。

【０００３】潜函工法は自重沈下工法とも呼ばれ、円周
方向にリング状に連結したセグメント５２ａ〜５２ｃの
上端面に、順次セグメント５２ａ〜５２ｃを上継ぎして
同じく円周方向にリング状に連結することによりライニ
ング５１を延ばすとともに、該ライニング５１を自重に
より沈下させてゆく工法である。

【０００４】また、深礎工法は下継工法とも呼ばれ、図
１０に示すように、リング状に連結したセグメント５２
ａ〜５２ｃの下端面と鋼製円筒状刃口５４との間に取り
付けた３〜４基の油圧ジャッキ５５により、該刃口５４
を下方へ推進させた後、前記セグメント５２ａ〜５２ｃ
の下端面に、順次セグメント５２ａ〜５２ｃを下継ぎし
て同じく円周方向にリング状に連結することによりライ
ニング５１を延ばしてゆく工法である。

【０００５】特に後者の深礎工法においては、全ての作
業が刃口５４の内部で行われるため、仮にリングを均等
な中心角で６分割するように全セグメントを同一形状に
形成すると、該セグメントの厚さに起因して、リング状
に連結する最後のセグメントをその両隣りのセグメント
の間に内側から嵌入する作業が不可能になる。

【０００６】そこで、図１０及び図１１に示すように１
つのキーセグメント５２ａについてだけリングを小さい
中心角で分割するように細く形成するとともに、該キー
セグメント５２ａとその両隣りのセグメント５２ｂとの
接合端面を、該キーセグメント５２ａを内側から嵌入で
きるように内広がりとすることが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来のセグメ
ント工法には、キーセグメント５２ａと、その両隣りの
内広がりの接合端面を持つ２つのセグメント５２ｂと、
残り３つの通常の接合端面を持つセグメント５２ｃとい
う、３種類のセグメントを用意する必要があったため、
それらの成形にコストがかかり、施工時の仕分作業も大
変であった。このキーセグメント５２ａは細いので、施
工中又は施工後の衝撃力により割れることもあった。

【０００８】また、このようなキーセグメント５２ａを
用いていながら、他のセグメント５２ｂ，５２ｃをリン
グ状に連結していくとそれらの製造誤差及び連結誤差が
円周方向に蓄積されるため、最後にするキーセグメント
５２ａの嵌入は依然として困難な場合が多かった。

【０００９】また、図１０に示すように、既に連結した
最下段のセグメント５２ａ〜５２ｃの下端面に新たなセ
グメント５２ａ〜５２ｃを下継ぎする際には、前記３〜
４基の油圧ジャッキ５５により刃口５４を下方へ推進さ
せるとともに、坑底を掘削することにより、前記下端面
と坑底との間隔を下継ぎするセグメント５２ａ〜５２ｃ
の高さより十分に大きくする必要があった。

【００１０】また、下継ぎの途中では必ず油圧ジャッキ
５５が邪魔になるため、該油圧ジャッキ５５を順に取り
外したり他の箇所に付け直したりしながら下継ぎする必
要があり、大変な手間がかかっていた。また、下継ぎの
途中で油圧ジャッキ５５を１基でも取り外すと、セグメ
ント５２ａ〜５２ｃの支えが一時的に弱くなって不安定
になるという問題もあった。

【００１１】そこで、実際の現場では、前記キーセグメ
ント５２ａの嵌入を容易にするとともに、前記油圧ジャ
ッキ５５の付け替えの手間を省くために、敢えて油圧ジ
ャッキ５５を取り付けることなく下継ぎするとともに、
下継ぎした各セグメント５２ｂ，５２ｃをかなり緩く連
結しておき、最後のキーセグメント５２ａの連結後に初
めて強く連結するといった仕様外の作業が行われる可能
性がある。

【００１２】このような仕様外の作業をすると、土圧が
少なく縦坑内面と各セグメントとの摩擦力が小さい場合
に、下部の多数のセグメントが吊り下った状態になるた
め、その全重量が上下連結用の連結金具５３に作用して
変形破壊を招き、極端な場合はセグメントの落下事故を
引き起こすおそれがある。

【００１３】また、上記のように構築されたライニング
５１に地すべり土圧がかかると、あるリングとリングの
間を連結している連結金具５３に剪断力が集中するた
め、該連結金具５３が破壊し、そのリング間においてラ
イニング５１が剪断変形を起こすこともあった。

【００１４】本発明の目的は、上記問題を解決し、従来
のようなキーセグメントが不要になり、構築時において
は、油圧ジャッキの付け替えの手間を軽減することがで
きるとともに、セグメントの嵌入及び連結作業を容易に
且つ安全に行うことができ、構築後においては、均等土
圧による軸力に対してだけでなく地すべり土圧に対して
も強く、剪断変形を起こしにくい坑のライニングと、そ
の構築に用いられるセグメントとを提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の坑のライニングは、セグメントが周
方向及び坑長方向に相互に連結されて筒状に構築される
坑のライニングにおいて、セグメントの周方向両側の接
合端面を後記第二の水平面を介して不連続となる垂立面
と斜面とで構成し、セグメントの坑長方向両側の接合端
面を前記斜面を介して不連続となる第一の水平面と第二
の水平面とで構成し、周方向に隣接するセグメントを前
記斜面の高さ分だけ坑長方向へ相互にずらしそれらの前
記垂立面同志を突き合わせるとともに、坑長方向に隣接
するセグメントの前記斜面同志を突き合わせるという手
段をとった。

【００１６】また、請求項２記載のセグメントは、周方
向及び坑長方向に相互に連結されて坑の筒状のライニン
グを構築するセグメントにおいて、周方向両側の接合端
面を後記第二の水平面を介して不連続となる垂立面と斜
面とで構成し、坑長方向両側の接合端面を前記斜面を介
して不連続となる第一水平面と第二の水平面とで構成し
た。

【００１７】

【作用】上記セグメントによれば、従来のように各リン
グ毎にキーセグメントを用意する必要がなくなるため、
セグメントの成形コストが下り、施工時の仕分作業も不
要になる。

【００１８】上記セグメントによりライニングを構築す
るとき、各セグメントは坑長方向に一部ずつずれてゆく
ように配設される。よって、従来のようにセグメントの
製造誤差及び連結誤差が周方向に蓄積される現象は少な
く、セグメントの嵌入及び連結作業を容易に行うことが
できる。

【００１９】また、施工途中のライニングの最端段のセ
グメント間の間隔は、該セグメントの接合端面の斜面に
より、坑長方向の縁側ほど広がっているので、該セグメ
ントを強く連結した状態で、その間に新たなセグメント
を容易に嵌入することができる。

【００２０】特に、上記セグメントを用いて集水井等の
縦坑を深礎工法で施工するときには、１リング分を下継
ぎするのに必要な刃口及び油圧ジャッキによる推進長及
び掘削量が従来より小さくて済む。また、セグメントの
下継ぎ作業中に油圧ジャッキが邪魔になることはないの
で、該油圧ジャッキを取り付けたまま行うことができる
とともに、下継ぎした各々のセグメントを直ちに強く連
結することができるので、容易に且つ安全に施工するこ
とができる。

【００２１】上記セグメントにより構築されたライニン
グは構造的に強度が高く、たとえ地すべり土圧がかかっ
た場合でも、該土圧による剪断力は連結金具のみなら
ず、坑長方向に隣接するセグメントの突き合わされた接
合端面の斜面間にもかかって、該剪断力を持ち応えると
ともに、周方向両側の接合端面も坑長方向両側の接合端
面もそれぞれ不連続となる２つの面で構成されていて、
それらの不連続部分が剪断力に抗するため、セグメント
間においてライニングが剪断変形を起こす事故も少なく
なる。また、均等土圧によるライニングを締め付ける力
（軸力）に対しては、周方向に隣接するセグメントの突
き合わされた接合端面の垂立面同志が持ち応える。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を集水井等の縦坑のライニング
とそのセグメントに具体化した第一実施例について、図
１〜図４を参照して説明する。まず、本実施例のライニ
ング１を構築するセグメント２は次のように構成されて
いる。

【００２３】図２及び図３に示すように、このセグメン
ト２は内角１６０度をなして順に折れ曲がった５つの壁
部３ａ〜３ｅを有し、以下、これらの壁部をセグメント
２の内側から見て左から順に第一壁部３ａ、第二壁部３
ｂ、第三壁部３ｃ、第四壁部３ｄ、第五壁部３ｅとい
う。第一壁部３ａ及び第五壁部３ｅの幅は、第二壁部３
ｂ乃至第四壁部３ｄの幅の半分である。また、第一壁部
３ａから第二壁部３ｂの途中にかけては下半分が切り欠
かれ、該第二壁部３ｂの途中には上縁側ほどセグメント
側に傾斜した斜面５が形成されている。また、第五壁部
３ｅから第四壁部３ｄの途中にかけては上半分が切り欠
かれ、該第四壁部３ｄの途中には下縁側ほどセグメント
側に傾斜した斜面８が形成されている。

【００２４】従って、セグメント２の周方向に突き合わ
される左側の接合端面４は、後記第二の水平面１４を介
して不連続となる、前記斜面５と第一壁部３ａの左端の
垂立面６とで構成され、同じく右側の接合端面７は、後
記第二の水平面１２を介して不連続となる、前記斜面８
と第五壁部３ｅの右端の垂立面９とで構成されている。
また、セグメント２の坑長方向に突き合わされる上側の
接合端面１０は、前記斜面８を介して不連続となる、第
一壁部３ａから第四壁部３ｄの途中にかかる上端の第一
の水平面１１と第五壁部３ｅから第四壁部３ｄの途中に
かかる第二の水平面１２とで構成され、同じく下側の接
合端面１３は、前記斜面５を介して不連続となる、第一
壁部３ａから第二壁部３ｂの途中にかかる第二の水平面
１４と第五壁部３ｅから第二壁部３ｂの途中にかかる下
端の第一の水平面１５とで構成されている。

【００２５】前記左側、右側及び下側の接合端面４，
７，１３には各々適数個の連結プレート１６…が表面を
露出するように埋設され、該連結プレート１６はセグメ
ント２に埋設されたアンカー筋１７により保持されてい
る。また、上側の接合端面１０には適数個の連結ナット
１８…が表面を露出するように埋設され、該連結ナット
１８はセグメント２に埋設されたアンカー筋１９により
保持されている。

【００２６】さて、図１及び図４に示すように、本ライ
ニング１は前記セグメント２が周方向及び坑長方向に相
互に連結されて１８角筒状に構築されている。そして、
周方向に隣接するセグメント２を前記斜面５，８の高さ
分だけ坑長方向へ相互にずらし、それらの垂立面６，９
同志を突き合わせるとともに、坑長方向に隣接するセグ
メント２の斜面５，８同志を突き合わせた点に特徴があ
る。すなわち、あるセグメント２の右側の斜面８は右上
のセグメント２の左側の斜面５と突き合わされ、あるセ
グメント２の右側の垂立面９は右のセグメント２の左側
の垂立面６と突き合わされている。

【００２７】従って、同一水平レベルには３個のセグメ
ント２が周方向に間隔をおいて存在し、この３個一組が
上から下へ向かって中心角にして８０度ずつ位相を移し
ながら、セグメント２の高さの半分ずつ坑長方向にずれ
てゆくように配設されている。よって、従来のようにセ
グメントの製造誤差及び連結誤差が円周方向に蓄積され
る現象は少なく、セグメント２の嵌入及び連結作業を容
易に行えるようになっている。なお、ライニング１構築
後の最上段及び最下段の各３個のセグメント２の間には
間隔が空くので、それらの間には半丁分のセグメント２
ａが取り付けられる。

【００２８】このように本実施例によれば、従来のよう
に各リング毎にキーセグメント等の３種類のセグメント
を用意する必要はなくなり、最上段及び最下段に半丁分
のセグメント２ａを要する以外は、１種類のセグメント
２だけでライニング１を構築してゆくことができる。よ
って、セグメント２の成形コストが下り、施工時の仕分
作業も不要になる。

【００２９】以上詳述した集水井等の縦坑のライニング
１は、次のようにして構築する。 (1) 潜函工法で施工するときは、まずセグメント２を周
方向及び坑長方向に数段連結してライニング１の一部を
構築し、その最上段の３個のセグメント２の間、且つ、
上から二段目の３個のセグメント２の上に、順次３個の
セグメント２を外側から嵌入し、前記の通り接合端面
４，７同志を突き合わせる。このとき、最上段の３個の
セグメント２の右側の斜面８が、該３個のセグメント２
の間隔を上縁側ほど広げているので、セグメント２を容
易に嵌入することができる。

【００３０】続いて、前記連結プレート１６…及び連結
ナット１８…にボルト（図示略）を通して締め付けるこ
とにより、セグメント２を相互に連結する。そして、こ
のライニング１を自重により沈下させればよい。この潜
函工法では、沈下途中のライニング１が土圧を直接受け
るため、施工途中において沈下不能になることがある。
その場合は、次の深礎工法に切替えればよい。

【００３１】(2) 深礎工法で施工するときは、図４に示
すように、既に連結した最下段の３個のセグメント２の
下端面と鋼製円筒状刃口２０の支圧部２１との間に取り
付けた３基の油圧ジャッキ２２を作動させて、該刃口２
０を下方へ推進させるとともに、坑底を掘削することに
より、前記下端面と坑底との間隔を下継ぎするセグメン
ト２の高さより少し大きくする。この推進長及び掘削量
が従来より小さくて済む点は、本発明の大きな利点であ
る。

【００３２】そして、最下段の３個のセグメント２の間
であって下から二段目の３個のセグメント２の下方に、
３個のセグメント２を内側又は下側から嵌入し、前記の
通り接合端面４，７同志を突き合わせる。最下段の３個
のセグメント２の左側の斜面５が、該３個のセグメント
２の間隔を下縁側ほど広げているので、上記セグメント
２の嵌入は容易に行うことができる。続いて、前記連結
プレート１６…及び連結ナット１８…にボルト（図示
略）を通して締め付けることにより、セグメント２を相
互に連結すればよい。

【００３３】上記３個のセグメント２の下継ぎ作業中に
前記３基の油圧ジャッキ２２が邪魔になることはないの
で、該油圧ジャッキ２２を取り付けたまま行うことがで
きるとともに、下継ぎした各々のセグメント２を直ちに
強く連結することができるので、容易に且つ安全に施工
することができる。

【００３４】上記のように構築されたライニング１は構
造的に強度が高く、たとえ地すべり土圧がかかった場合
でも、該土圧による剪断力は連結金具（連結プレート１
６…、連結ナット１８…及びボルト）のみならず、坑長
方向に半分ずつ重なって突き合わされた接合端面４，７
の斜面５，８間にもかかって、該剪断力を持ち応えると
ともに、周方向両側の接合端面４，７も坑長方向両側の
接合端面１０，１３もそれぞれ不連続となる２つの面で
構成されていて、それらの不連続部分が剪断力に抗する
ため、セグメント２間においてライニング１が剪断変形
を起こす事故も少なくなる。また、均等土圧による軸力
に対しては、坑長方向に半分ずつ重なって突き合わされ
た接合端面４，７の垂立面６，９同志が持ち応える。

【００３５】次に、同じく本発明を集水井等の縦坑のラ
イニングとそのセグメントに具体化した第二実施例につ
いて、図５〜図７を参照して説明する。まず、本実施例
のライニング１を構築するセグメント２は次のように構
成されている。

【００３６】図５及び図６に示すように、このセグメン
ト２は内角約１６３度をなして順に折れ曲がった５つの
第一壁部３ａ乃至第五壁部３ｅを有している。第一壁部
３ａ及び第五壁部３ｅの幅は、第二壁部３ｂ乃至第四壁
部３ｄの幅の半分である。また、第一壁部３ａの左端中
央から第二壁部３ｂの上端中央にかけては上縁側ほどセ
グメント側に傾斜した斜面５が形成されている。また、
第五壁部の右端中央から第四壁部３ｄの下端中央にかけ
ては下縁側ほどセグメント側に傾斜した斜面８が形成さ
れている。

【００３７】従って、セグメント２の周方向に突き合わ
される左側の接合端面４は、前記斜面５と垂立面６とで
構成され、同じく右側の接合端面７は、前記斜面８と垂
立面９とで構成されている。また、セグメント２の坑長
方向に突き合わされる上側の接合端面１０は第五壁部３
ｅから第二壁部３ｂの途中にかかる上端の水平面１１だ
けで構成され、同じく下側の接合端面１３は第一壁部３
ａから第四壁部３ｄの途中にかかる下端の水平面１５だ
けで構成されている。前記各接合端面４，７，１０，１
３には第一実施例と略同様に適数個の連結プレート又は
連結ナットが埋設されているが、それらの図示は省略す
る。

【００３８】さて、図７に示すように、本ライニング１
は前記セグメント２が周方向及び坑長方向に相互に連結
されて２１角筒状に構築されている。そして、第一実施
例と同様に、周方向に隣接するセグメント２を前記斜面
５，８の高さ分だけ坑長方向へ相互にずらし、それらの
垂立面６，９同志を突き合わせるとともに、坑長方向に
隣接するセグメント２の斜面５，８同志を突き合わせた
点に特徴がある。すなわち、あるセグメント２の左側の
斜面５は左上のセグメント２の右側の斜面８と突き合わ
され、あるセグメント２の左側の垂立面６は左下のセグ
メント２の右側の垂立面９と突き合わされている。

【００３９】従って、同一水平レベルには３個のセグメ
ント２が周方向に間隔をおいて存在し、この３個一組が
上から下へ向かって中心角にして約５１度ずつ位相を移
しながら、セグメント２の高さの半分ずつ坑長方向にず
れてゆくように配設されている。上記のように構成され
た第二実施例も、第一実施例と同様の作用効果を奏す
る。

【００４０】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れず、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更して具体化することもできる。 （１）セグメントの接合端面４，７の斜面５，８の高さ
は、実施例ではセグメントの高さの１／２であったが、
これを例えばセグメントの高さの１／３、２／３等に変
更することもできる。 （２）上記変更と同様に斜面の角度を変更することもで
きる。

【００４１】（３）セグメント２の折れ曲がり角を変更
することにより、ライニング１の角数を変更してもよ
い。 （４）図８及び図９に示すように、第一実施例及び第二
実施例のセグメント２の平面形状を円弧状にし、ライニ
ングを円筒状に構築できるようにしてもよい。 （５）集水井以外の縦坑、トンネル、坑道等のライニン
グ及びセグメントとして具体化することもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の坑のライニング及びセグメント
は、上記の通り構成されているので、従来のようなキー
セグメントが不要になり、構築時においては、油圧ジャ
ッキの付け替えの手間を軽減することができるととも
に、セグメントの嵌入及び連結作業を容易に且つ安全に
行うことができ、構築後においては、均等土圧による軸
力に対してだけでなく地すべり土圧に対しても強く、剪
断変形を起こしにくいという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を集水井等の縦坑のライニングに具体化
した第一実施例の施工途中を示す断面図である。

【図２】同実施例に使用するセグメントの平面図であ
る。

【図３】同セグメントの正面図である。

【図４】同ライニングの部分斜視図である。

【図５】同じく第二実施例のライニングに使用するセグ
メントの平面図である。

【図６】同セグメントの正面図である。

【図７】同ライニングの部分斜視図である。

【図８】第一実施例のセグメントの変更例を示す斜視図
である。

【図９】第二実施例のセグメントの変更例を示す斜視図
である。

【図１０】従来のライニングの施工途中を示す断面図で
ある。

【図１１】同ライニングの平面図である。

【符号の説明】

１ ライニング ２ セグメント ４ 接合端面 ５ 斜面 ６ 垂立面 ７ 接合端面 ８ 斜面 ９ 垂立面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリートセグメントが周方向及び坑
   長方向に相互に連結されて筒状に構築される坑のライニ
   ングにおいて、 コンクリートセグメントの周方向両側の接合端面を後記
   第二の水平面を介して不連続となる垂立面と斜面とで構
   成し、コンクリートセグメントの坑長方向両側の接合端面を前
   記斜面を介して不連続となる第一の水平面と第二の水平
   面とで構成し、 周方向に隣接するコンクリートセグメントを前記斜面の
   高さ分だけ坑長方向へ相互にずらしそれらの前記垂立面
   同志を突き合わせるとともに、 坑長方向に隣接するコンクリートセグメントの前記斜面
   同志を突き合わせたことを特徴とする坑のライニング。
2. 【請求項２】 周方向及び坑長方向に相互に連結されて
   坑の筒状のライニングを構築するコンクリートセグメン
   トにおいて、 周方向両側の接合端面を後記第二の水平面を介して不連
   続となる垂立面と斜面とで構成し、坑長方向両側の接合端面を前記斜面を介して不連続とな
   る第一の水平面と第二の水平面とで構成したことを特徴
   とするコンクリートセグメント。