JP2888592B2 - 合成セグメント - Google Patents
合成セグメントInfo
- Publication number
- JP2888592B2 JP2888592B2 JP2086423A JP8642390A JP2888592B2 JP 2888592 B2 JP2888592 B2 JP 2888592B2 JP 2086423 A JP2086423 A JP 2086423A JP 8642390 A JP8642390 A JP 8642390A JP 2888592 B2 JP2888592 B2 JP 2888592B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- concrete
- steel plate
- steel
- tunnel
- segment
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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などに使用されるトンネル覆工
用合成セグメントに関するものである。
用合成セグメントに関するものである。
シールド工法によってトンネルを構築する場合、通
常、覆工材を用いることになるが、その種類には使用材
料から分類して、鋼製セグメント、鉄筋コンクリート製
セグメント，鋼材とコンクリートを組み合わせた合成セ
グメントがある。
常、覆工材を用いることになるが、その種類には使用材
料から分類して、鋼製セグメント、鉄筋コンクリート製
セグメント，鋼材とコンクリートを組み合わせた合成セ
グメントがある。
鋼製セグメントは比較的軽量で施工性が良く、品質も
安定しているが、変形しやすい。
安定しているが、変形しやすい。
鉄筋コンクリート製セグメントは耐久性、耐圧縮性に
優れているが、比較的重量が大きく、また破損しやすい
ため、運搬および施工時の取り扱いに注意を要する。
優れているが、比較的重量が大きく、また破損しやすい
ため、運搬および施工時の取り扱いに注意を要する。
合成セグメントはその構造においてさまざまな種類が
考えられるが、主なものはトンネル地山側もしくは内空
側に鋼板を有するタイプ、６面を鋼板で覆ったタイプ
（特開昭61−286497号公報参照）などである。合成セグ
メントは鋼材とコンクリートの各々の材料特性を有効に
発揮することにより、強度、剛性の面で優れ、厚さも薄
くできるが、鋼板とコンクリートとの合成比が難しい。
考えられるが、主なものはトンネル地山側もしくは内空
側に鋼板を有するタイプ、６面を鋼板で覆ったタイプ
（特開昭61−286497号公報参照）などである。合成セグ
メントは鋼材とコンクリートの各々の材料特性を有効に
発揮することにより、強度、剛性の面で優れ、厚さも薄
くできるが、鋼板とコンクリートとの合成比が難しい。
都市部にトンネルを建設する場合、最近は大深度、大
断面の条件下に設置される傾向にある。この場合、覆工
材に大きな断面力が作用するため、高強度、高剛性のセ
グメントが要求される。
断面の条件下に設置される傾向にある。この場合、覆工
材に大きな断面力が作用するため、高強度、高剛性のセ
グメントが要求される。
この条件を満たすセグメントとして合成セグメントが
適しているが、このような大深度、大断面の条件下にお
いて、土圧、水圧などによるトンネル半径方向荷重と、
ジャッキ推力などによるトンネル軸方向荷重の双方から
生じる大きな応力に対し、いかに鋼板とコンクリートが
一体として合成挙動するような構造とするかが問題とな
るところである。
適しているが、このような大深度、大断面の条件下にお
いて、土圧、水圧などによるトンネル半径方向荷重と、
ジャッキ推力などによるトンネル軸方向荷重の双方から
生じる大きな応力に対し、いかに鋼板とコンクリートが
一体として合成挙動するような構造とするかが問題とな
るところである。
また、上述した特開昭61−286497号公報記載のもの
は、鋼材により成型した６面体の密閉型鋼殻内に非収縮
性の無筋コンクリートを加圧注入してなるものである
が、密閉型鋼殻内に圧入するには、特殊なコンクリート
を必要とし、充填性およびその信頼性の問題、コストの
問題や、密閉型鋼殻の製作が難しいといった問題があ
る。
は、鋼材により成型した６面体の密閉型鋼殻内に非収縮
性の無筋コンクリートを加圧注入してなるものである
が、密閉型鋼殻内に圧入するには、特殊なコンクリート
を必要とし、充填性およびその信頼性の問題、コストの
問題や、密閉型鋼殻の製作が難しいといった問題があ
る。
本発明は上記問題点の解決を目的としたものであり、
大深度、大断面などの高応力条件の下に、シールド工法
でトンネルを構築する場合に適した高強度、高剛性でか
つ合成化に優れたセグメントを提供するものである。
大深度、大断面などの高応力条件の下に、シールド工法
でトンネルを構築する場合に適した高強度、高剛性でか
つ合成化に優れたセグメントを提供するものである。
本願の請求項１に係る発明は、鋼とコンクリートから
構成されるトンネル覆工用合成セグメントにおいて、ト
ンネルの地山側および内空側並びに周方向両側面の４面
に鋼板を用い、さらに周方向両側面の鋼板の少なくとも
一方にコンクリート打設用の孔を設け、鋼板間にコンク
リートを打設してあることを特徴とするものである。
構成されるトンネル覆工用合成セグメントにおいて、ト
ンネルの地山側および内空側並びに周方向両側面の４面
に鋼板を用い、さらに周方向両側面の鋼板の少なくとも
一方にコンクリート打設用の孔を設け、鋼板間にコンク
リートを打設してあることを特徴とするものである。
すなわち、本発明のセグメントは、覆工の地山側およ
びトンネル内空側に鋼板を有し、それら鋼板に挟まれる
形でコンクリートを打設したものである。また、これら
地山側およびトンネル内空側の鋼板は、両鋼板とコンク
リートが外力に対して合成挙動し、さらに製作する際の
両鋼板の形状保持並びに型枠の目的で、セグメント周方
向側面に位置する鋼板（以下、側面鋼板という）により
連結している。また、側面鋼板を設けるとコンクリート
打設が困難となるが、これは少なくとも一方の側面鋼板
にコンクリート打設孔を設けることにより解決してい
る。
びトンネル内空側に鋼板を有し、それら鋼板に挟まれる
形でコンクリートを打設したものである。また、これら
地山側およびトンネル内空側の鋼板は、両鋼板とコンク
リートが外力に対して合成挙動し、さらに製作する際の
両鋼板の形状保持並びに型枠の目的で、セグメント周方
向側面に位置する鋼板（以下、側面鋼板という）により
連結している。また、側面鋼板を設けるとコンクリート
打設が困難となるが、これは少なくとも一方の側面鋼板
にコンクリート打設孔を設けることにより解決してい
る。
本発明の合成セグメントは、鋼板がコンクリートの最
外縁に位置するサンドイッチ形状なので、鋼板部が引張
力（曲げ力）に対し、コンクリート部が圧縮力に対し
て、それぞれ有効に働き、両者の材料特性を効果的に発
揮させることができる。
外縁に位置するサンドイッチ形状なので、鋼板部が引張
力（曲げ力）に対し、コンクリート部が圧縮力に対し
て、それぞれ有効に働き、両者の材料特性を効果的に発
揮させることができる。
また、側面鋼板が設けられていることにより、コンク
リートが拘束され、優れた強度と靭性を保有する他、こ
の側面鋼板が製作する際の形状保持材となり、また地山
側およびトンネル内空側の鋼板と併せてコンクリート打
設時の型枠も兼ねる。
リートが拘束され、優れた強度と靭性を保有する他、こ
の側面鋼板が製作する際の形状保持材となり、また地山
側およびトンネル内空側の鋼板と併せてコンクリート打
設時の型枠も兼ねる。
また、側面鋼板にコンクリート打設用の孔を設けてあ
ることにより、コンクリートの打設が比較的容易に行
え、さらにこの打設孔からコンクリートの充填状況も確
認できる。
ることにより、コンクリートの打設が比較的容易に行
え、さらにこの打設孔からコンクリートの充填状況も確
認できる。
請求項２は、請求項１に係る発明において、地山側お
よび内空側の鋼板のコンクリートと接する面にスタッド
が溶植してあり、そのスタッドが地山側の鋼板と比べ内
空側の鋼板の方に密に配置されている場合である。
よび内空側の鋼板のコンクリートと接する面にスタッド
が溶植してあり、そのスタッドが地山側の鋼板と比べ内
空側の鋼板の方に密に配置されている場合である。
本発明の合成セグメントは、密閉型ではないため、鋼
板とコンクリートとの付着性能を高めるためには、鋼板
にスタッドや突起を付与することが考えられる。その場
合のスタッドの配置を考えると、トンネル内空側鋼板が
曲げ引張を受ける正曲げの場合、内空側鋼板はコンクリ
ートから剥離する方向に働くが、地山側鋼板が曲げ引張
を受ける負曲げの場合では地山側鋼板はコンクリートを
押さえ付ける方向に働く。このことを考慮してスタッド
を地山側より内空側に密に配置することにより、必要最
小限のスタッド本数で最大の効果が得られ、ひいては製
作コストを削減できる。
板とコンクリートとの付着性能を高めるためには、鋼板
にスタッドや突起を付与することが考えられる。その場
合のスタッドの配置を考えると、トンネル内空側鋼板が
曲げ引張を受ける正曲げの場合、内空側鋼板はコンクリ
ートから剥離する方向に働くが、地山側鋼板が曲げ引張
を受ける負曲げの場合では地山側鋼板はコンクリートを
押さえ付ける方向に働く。このことを考慮してスタッド
を地山側より内空側に密に配置することにより、必要最
小限のスタッド本数で最大の効果が得られ、ひいては製
作コストを削減できる。
請求項３は、請求項１または２に係る発明において、
地山側および内空側の鋼板のうち、少なくとも一方の鋼
板が、片面または両面に突起を形成した突起付鋼板であ
る場合である。
地山側および内空側の鋼板のうち、少なくとも一方の鋼
板が、片面または両面に突起を形成した突起付鋼板であ
る場合である。
このように、突起を付加した場合には、鋼板自体の剛
性、並びにコンクリートとの付着性能が向上し、鋼板の
剥離防止、ずれ止め効果が得られる。また、この突起に
よって、コンクリートのひび割れ分散性能（コンクリー
ト部材中にひび割れが多数均一に分散して発生すること
により、１つ当たりのひび割れ幅が小さくなること）が
向上することから、一部のひび割れの伸展により構造物
の挙動が支配されるようなことがなくなり、耐力の向上
につながる。
性、並びにコンクリートとの付着性能が向上し、鋼板の
剥離防止、ずれ止め効果が得られる。また、この突起に
よって、コンクリートのひび割れ分散性能（コンクリー
ト部材中にひび割れが多数均一に分散して発生すること
により、１つ当たりのひび割れ幅が小さくなること）が
向上することから、一部のひび割れの伸展により構造物
の挙動が支配されるようなことがなくなり、耐力の向上
につながる。
また、コンクリートと反対側の面にも突起を形成する
ことにより、トンネル内空側の２次覆工やトンネル地山
側の裏込め注入材との一体性を高めることが可能であ
る。
ことにより、トンネル内空側の２次覆工やトンネル地山
側の裏込め注入材との一体性を高めることが可能であ
る。
次に図示した実施例について説明する。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示したもの
である。合成セグメント１はトンネル地山側鋼板２、ト
ンネル内空側鋼板３および側面鋼板4,4′を有し、これ
ら鋼板の所定位置にセグメント間継手ボックス６、リン
グ間継手ボックス７、グラウト注入孔８を形成するとと
もに、第２図に示すように、スタッド10を地山側鋼板２
より内空側鋼板３の方が密になるように設け、鋼板2,3,
4,4′で囲まれる形で、一方の側面鋼板４に設けたコン
クリート打設孔９よりポンプ打設し、コンクリート５部
分を形成したものである。
である。合成セグメント１はトンネル地山側鋼板２、ト
ンネル内空側鋼板３および側面鋼板4,4′を有し、これ
ら鋼板の所定位置にセグメント間継手ボックス６、リン
グ間継手ボックス７、グラウト注入孔８を形成するとと
もに、第２図に示すように、スタッド10を地山側鋼板２
より内空側鋼板３の方が密になるように設け、鋼板2,3,
4,4′で囲まれる形で、一方の側面鋼板４に設けたコン
クリート打設孔９よりポンプ打設し、コンクリート５部
分を形成したものである。
第３図は本発明の他の実施例を示したもので、鋼板2,
3として、コンクリート５側に突起11を有する突起付き
鋼板を用いた場合である。
3として、コンクリート５側に突起11を有する突起付き
鋼板を用いた場合である。
第４図は本発明のさらに他の実施例を示したもので、
上述の突起付き鋼板の反対側にも突起12を設けたもので
ある。
上述の突起付き鋼板の反対側にも突起12を設けたもので
ある。
〔発明の効果〕 本発明の合成セグメントは、鋼板がコンクリートの
最外縁に位置するサンドイッチ形状なので、鋼板部が引
張力（曲げ力）に対し、コンクリート部が圧縮力に対し
て、それぞれ有効に働き、両者の材料特性を効果的に発
揮させることができる。
最外縁に位置するサンドイッチ形状なので、鋼板部が引
張力（曲げ力）に対し、コンクリート部が圧縮力に対し
て、それぞれ有効に働き、両者の材料特性を効果的に発
揮させることができる。
また、側面鋼板が設けられていることにより、コン
クリートが拘束され、優れた強度と靭性を保有する他、
この側面鋼板が製作する際の形状保持材となり、また地
山側およびトンネル内空側の鋼板を併せてコンクリート
打設時の型枠も兼ねる。
クリートが拘束され、優れた強度と靭性を保有する他、
この側面鋼板が製作する際の形状保持材となり、また地
山側およびトンネル内空側の鋼板を併せてコンクリート
打設時の型枠も兼ねる。
鋼板部分が非密閉型であるため、従来の６面体の密
閉型鋼殻内に非収縮性の無筋コンクリートを充填する場
合と比較した場合、コンクリートの充填およびその確認
が容易であり、特殊なコンクリートを必要としないため
コスト面でも有利である。
閉型鋼殻内に非収縮性の無筋コンクリートを充填する場
合と比較した場合、コンクリートの充填およびその確認
が容易であり、特殊なコンクリートを必要としないため
コスト面でも有利である。
側面鋼板にコンクリート打設用の孔を設けてあるこ
とにより、コンクリートの打設が比較的容易に行え、さ
らにこの打設孔からコンクリートの充填状況も確認でき
る。
とにより、コンクリートの打設が比較的容易に行え、さ
らにこの打設孔からコンクリートの充填状況も確認でき
る。
請求項２に係る合成セグメントでは、スタッドを地
山側より内空側に密に配置することにより、鋼板とコン
クリートとの付着性能に関し、必要最小限のスタッド本
数で最大の効果が得られ、ひいては製作コストを削減で
きる。
山側より内空側に密に配置することにより、鋼板とコン
クリートとの付着性能に関し、必要最小限のスタッド本
数で最大の効果が得られ、ひいては製作コストを削減で
きる。
請求項３に係る合成セグメントでは、突起付鋼板を
用いたことで、鋼板自体の剛性、並びにコンクリートと
の付着性能が向上し、鋼板の剥離防止、ずれ止め効果が
得られる。また、この突起によって、コンクリートのひ
び割れ分散性能（コンクリート部材中にひび割れが多数
均一に分散して発生することにより、１つ当たりのひび
割れ幅が小さくなること）が向上することから、一部の
ひび割れの伸展により構造物の挙動が支配されるような
ことがなくなり、耐力の向上につながる。さらに、コン
クリートと反対側の面にも突起を形成することにより、
トンネル内空側の２次覆工やトンネル地山側の裏込め注
入材との一体性を高めることが可能である。
用いたことで、鋼板自体の剛性、並びにコンクリートと
の付着性能が向上し、鋼板の剥離防止、ずれ止め効果が
得られる。また、この突起によって、コンクリートのひ
び割れ分散性能（コンクリート部材中にひび割れが多数
均一に分散して発生することにより、１つ当たりのひび
割れ幅が小さくなること）が向上することから、一部の
ひび割れの伸展により構造物の挙動が支配されるような
ことがなくなり、耐力の向上につながる。さらに、コン
クリートと反対側の面にも突起を形成することにより、
トンネル内空側の２次覆工やトンネル地山側の裏込め注
入材との一体性を高めることが可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は鋼材
部分の断面図、第３図および第４図はそれぞれ他の実施
例における鋼材部分の断面図である。 １……合成セグメント、２……地山側鋼板、３……内空
側鋼板、4,4′……側面鋼板、５……コンクリート、6,7
……継手ボックス、８……グラウト注入孔、９……コン
クリート打設孔、10……スタッド、11,12……突起
部分の断面図、第３図および第４図はそれぞれ他の実施
例における鋼材部分の断面図である。 １……合成セグメント、２……地山側鋼板、３……内空
側鋼板、4,4′……側面鋼板、５……コンクリート、6,7
……継手ボックス、８……グラウト注入孔、９……コン
クリート打設孔、10……スタッド、11,12……突起
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21D 11/04 E21D 11/08 E21D 11/14
Claims (3)
- 【請求項１】鋼とコンクリートから構成されるトンネル
覆工用合成セグメントにおいて、トンネルの地山側およ
び内空側並びに周方向両側面の４面に鋼板を用い、さら
に前記周方向両側面の鋼板の少なくとも一方にコンクリ
ート打設用の孔を設け、前記鋼板間にコンクリートを打
設してあることを特徴とする合成セグメント。 - 【請求項２】前記地山側および内空側の鋼板の前記コン
クリートと接する面にはスタッドが溶植してあり、該ス
タッドは前記地山側の鋼板と比べ前記内空側の鋼板の方
が密に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
合成セグメント。 - 【請求項３】前記地山側および内空側の鋼板のうち、少
なくとも一方の鋼板は、片面または両面に突起を形成し
た突起付鋼板である請求項１または２記載の合成セグメ
ント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086423A JP2888592B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 合成セグメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086423A JP2888592B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 合成セグメント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286097A JPH03286097A (ja) | 1991-12-17 |
| JP2888592B2 true JP2888592B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=13886484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2086423A Expired - Lifetime JP2888592B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 合成セグメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888592B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2086423A patent/JP2888592B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03286097A (ja) | 1991-12-17 |
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