JP3145630B2 - トンネル覆工用セグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトンネル覆工用の平
板形セグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、弧状に湾曲するコンクリート製の
本体にプレストレスを導入してなる平板形セグメントが
提案されている。プレストレス導入のセグメントは、非
導入のセグメントに比べて、配筋量を少なくすることが
でき、また、セグメントの厚さ（高さ）寸法の軽減、セ
グメント重量の軽減等を図る上で有利である。

【０００３】プレストレスが導入されるセグメントの例
が実公昭６１−３９０３１号公報に開示されており、セ
グメントの本体内にこれを周方向に伸びるシースとこれ
に通されたＰＣとが埋め込まれ、前記ＰＣ鋼材の各端部
が前記本体の周方向端部に設けられた凹所内に終端して
いる。

【０００４】プレストレスの導入は、これらのセグメン
トをトンネルの壁面に沿ってリングに組み立てた後、周
方向に互いに隣接する両セグメントの前記凹所内に終端
するＰＣ鋼材の端部を互いに他の一方に向けて引張りか
つ連結することにより行なわれる。互いに隣接する両セ
グメントは、両ＰＣ鋼材が緊張状態におかれかつ互いに
連結されているため、これらの突き合わせ端面（周方向
端面）において互いに他の一方に向けて押圧力を及ぼ
す。その結果、各セグメントにプレストレスが導入され
る。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】ところで、前記プレストレスの導入には、
互いに隣接する両セグメントが規定する凹所内に前記Ｐ
Ｃ鋼材を緊張させるための手段と、両ＰＣ鋼材を互いに
連結するための連結手段とを配置することが必要であ
り、さらに、前記緊張手段を作動させ、その後前記緊張
手段を撤去することを必要とする。しかし、これらの作
業には、多大の労力と時間とを要し、これが、トンネル
覆工の施工能率を低下させる。

【０００６】本発明の目的は、プレストレスが導入され
た平板形セグメントによるトンネル覆工の施工能率を高
めることにある。また、本発明の他の目的は、トンネル
の覆工の施工能率を高めるプレストレス導入の平板形セ
グメントを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、弧状に湾曲す
る平板形セグメントであって、複数の継ぎボルト受入空
間と該継ぎボルト受入空間が解放する内周面とを有する
コンクリート製の本体と、前記本体の周方向端部および
幅方向端部のそれぞれに埋め込まれ各継ぎボルト受入空
間に連通する継手ボルト孔を有する複数の継手板と、前
記本体の内部をその周方向および幅方向の少なくとも一
方へ伸び、互いに相対する両継手板に定着されかつ緊張
されたＰＣ鋼材とを含む。

【０００８】前記ＰＣ鋼材は例えばねじ節鉄筋からな
り、前記ねじ節鉄筋の端部は、前記継手板に設けられた
孔に受け入れられかつ楔止めされたコーンに螺合され
る。さらに、前記本体の周方向端部に埋め込まれ前記継
手板より前記本体の外周面側に位置する板部材と、前記
本体の内部をその周方向へ伸び、互いに相対する両継手
板に定着されかつ緊張されたＰＣ鋼材とを設けることが
できる。

【０００９】

【発明の作用および効果】本発明によれば、緊張状態に
おかれたＰＣ鋼材によって各セグメントに予めプレスト
レスが導入されていることから、従来のような複数のセ
グメントの組み立て後におけるプレストレス導入の必要
はない。したがって、覆工途中におけるＰＣ鋼材の緊張
手段の準備、該緊張手段の操作、該緊張手段を撤去等に
要する労力および時間を不要とすることができる。ま
た、前記ＰＣ鋼材の両端部が互いに相対する両継手板に
定着されていることから、トンネルの周方向または軸線
方向に組み立てられたセグメントの相互連結をボルト・
ナットを用いて行なうこと、すなわち、ボルトを一方の
セグメントの継ぎボルト受入空間から両継手板の継ぎボ
ルト孔に挿入し、次いで他方のセグメントの継ぎボルト
受入空間で前記継ぎボルトにナットを螺合させることに
より行なうことができる。これによれば、セグメントの
相互連結を、プレストレスが導入されない通常のセグメ
ント同士の相互連結と同様、容易にまた短時間で行なう
ことができる。これらのことから、本発明のセグメント
を用いることにより、トンネル覆工の施工能率を高める
ことができる。

【００１０】両継手板を前記ボルトおよびナットで締め
付けるとき、前記ボルトにわずかな伸びを生じ、前記ボ
ルトが緊張状態におかれる。このため、互いに隣接する
両セグメントは互いに密接状態に維持される。

【００１１】前記ＰＣ鋼材を周面に螺旋状に伸びる節を
有するねじ節鉄筋を選択することができる。前記ねじ節
鉄筋の端部は、これを前記継手板に設けられた孔に通
し、前記端部にコーンを螺合させ、前記継手板の孔中に
前記コーンを楔止めすることにより、前記継手板に定着
しまた緊張状態を維持することができる。

【００１２】さらに、前記継手板とこれに定着された前
記ＰＣ鋼材に加えて、これらと同様の板部材およびＰＣ
部材をセグメント本体の外周面側にさらに配置すること
により、プレストレスをセグメントの内周側および中央
部のほか外周側にも及ぼすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１、図２および図３に、それぞ
れ、本発明に係る平板形セグメントの例１０，１２，１
４を示す。

【００１４】各セグメント１０（図１），１２（図
２），１４（図３）は、弧状に湾曲するコンクリート製
の本体１６と、本体１６の周方向に関する各端部１８に
設けられた複数（図示の例では２つ）の継手板２０およ
び本体１６の幅方向に関する各端部２２に設けられた複
数（図示の例では３つ）の継手板２４と、本体１６内に
埋め込まれた複数のＰＣ鋼材２６（図１），２８（図
２）とを備える。但し、図３に示すセグメント１４には
図１に示すセグメント１０におけると同じように複数の
ＰＣ鋼材２６が配置されているが、図面の煩雑を避ける
ため、ＰＣ鋼材２６の図示を省略した。

【００１５】セグメント本体１６には複数、より詳細に
は継手板２０，２４の数量と同数の継ぎボルト受入空間
３０が設けられている。各継ぎボルト受入空間３０は本
体１６の内周面３２に解放しており、また、各継手板２
０，２４によりその一部が規定されている。前記複数の
継ぎボルト受入空間は、本体１６の周方向および幅方向
に関して、それぞれ、対をなしかつ互いに相対してい
る。これらの継ぎボルト受入空間３０は、トンネル覆工
の際、トンネルの壁面に沿って配置され該トンネルの周
方向および軸線方向のそれぞれに隣接する一対のセグメ
ントを相互に連結するために利用される。継ぎボルト受
入空間３０したがって継手板２０，２４の数量は任意に
設定することができる。

【００１６】鋼板からなる各継手板２０，２４は本体１
６の各端部に埋め込まれ、その一部が、本体１６の周方
向に関する端面３４の一部および内周面３２の一部を規
定し、また、幅方向に関する端面３６の一部および内周
面３２の一部を規定する。これによれば、覆工を形成す
べく複数のセグメント１０が組み立てられるとき、継手
板２０同士および継手板２４同士がそれぞれ互いに接す
る。また、図示の例に代えて、継手板２０，２４の少な
くとも一方が、端面３４，３６に解放する凹所（図示せ
ず）の底面を規定するように、本体１６に埋め込むこと
ができる。これによれば、複数のセグメント１０が組み
立てられるとき、継手板２０同士の間または継手板２４
同士の間に２つの前記凹所からなる空隙が生じ、前記継
手板同士は当接しないで向かい合う。

【００１７】また、各継手板２０，２４は継手ボルト孔
３８を有し、各ボルト孔３８は対応する各継ぎボルト受
入空間３０に連通している。これらのボルト孔３８も、
また、本体１６の周方向および幅方向に関して、それぞ
れ、対をなしかつ互いに相対している。

【００１８】このことから、トンネル覆工のために複数
の前記セグメントを組み立てるとき、互いに隣接する両
セグメントの継手ボルト孔３８は互いに整合する。前記
両セグメントは、互いに整合されたボルト孔３８に継ぎ
ボルト（図示せず）を通し、前記継ぎボルトにナット
（図示せず）を螺合させることにより連結することがで
きる。前記継ぎボルトのボルト孔３８への挿通および前
記ナットの螺合は、前記トンネルの内部空間から、前記
両セグメントの両継ぎボルト受入空間３０に差し入れて
行なうことができる。

【００１９】複数のＰＣ鋼材２６は、本体１６の内周面
３２からその外周面４０の側へ間隔をおいて配置され、
内外両周面３２，４０に沿って弧状に伸びている。複数
（図示の例では４本）のＰＣ鋼材２６は、これらの両端
部がそれぞれ互いに相対する両継手板２０に定着され、
緊張されている。緊張状態におかれたＰＣ鋼材２６によ
り、２対の継手板２０を介して、本体１６したがってセ
グメント１０，１４にその周方向に関してプレストレス
が導入されている。

【００２０】複数のＰＣ鋼材２８も、また、本体１６の
内周面３２からその外周面４０の側へ間隔をおいて配置
され、直線状に伸びている。複数（図示の例では４本）
のＰＣ鋼材２８は、これらの両端部がそれぞれ互いに相
対する両継手板２４に定着され、緊張されている。緊張
状態におかれたＰＣ鋼材２８により、３対の継手板２４
を介して、本体１６したがってセグメント１０，１４に
その幅方向に関してプレストレスが導入されている。

【００２１】前記ＰＣ鋼材は、前記セグメントの周方向
のみ、あるいは、幅方向のみに配置する図示の実施例に
代えて、前記周方向および幅方向の双方に配置すること
ができる。この場合、言うまでもなく、前記周方向およ
び幅方向に伸びるＰＣ部材は互いに立体交差するように
配置する。

【００２２】また、図３に示すように、セグメント本体
１６の外周面４０の側に複数のＰＣ鋼材４２を追加的に
配置することができる。これにより、本体１６に導入さ
れるプレストレスの分布を調整することができる。これ
らのＰＣ鋼材４２の端部は、それぞれ、本体１６の各周
方向端部１８に埋め込まれた鋼製の一対の板部材４４に
定着されている。

【００２３】各板部材４４は、継手板２０から外周面４
０に向けて間隔をおいて配置され、その一部が各周方向
端面３４の一部を規定している。各板部材４４を設ける
ことに代えて、各継手板２０としてその長さ寸法（セグ
メントの高さ方向に関する寸法）がより長いものを採用
し、このような各継手板２０に各ＰＣ鋼材４２の端部を
定着してもよい。前記ＰＣ鋼材２６，２８，４２の数
量、直径等は前記セグメントの大きさ、前記セグメント
に付与すべき設計強度等を考慮して選択される。また、
前記ＰＣ鋼材２６，２８，４２は、それぞれ、継ぎボル
ト受入空間３０を経て伸びるようにすなわち空間３０に
露出するように配置してもよいが、好ましくは空間３０
に露出しないように配置する。

【００２４】ＰＣ鋼材２６，２８，４２の端部の継手板
２０，２４、板部材４４への定着は、例えば、図４に示
す構造を介して行なうことができる。この例では、前記
ＰＣ鋼材が螺旋状に伸びる節４６を有するねじ節鉄筋か
らなり、各継手板２０，２４および各板部材４４に、前
記ねじ節鉄筋の挿通を許す孔４８が設けられている。孔
４８は円錐面からなる壁面を有し、本体１６に向けて先
細に伸びる。

【００２５】孔４８の内部には該孔の壁面に接する円錐
面を有するコーン５０が配置されている。コーン５０は
孔４８の前記本体側の開口の直径より大きい直径を有す
る一端を備え、楔作用のため、孔４８の前記本体側の開
口から抜け出ることはない。

【００２６】また、コーン５０には孔４８と共軸的に伸
びる孔が設けられ、該孔の壁面にはせん溝５２が設けら
れている。前記ねじ節鉄筋の端部はコーン５０の前記孔
に受け入れられその節４６がコーン５０の螺旋溝５２に
係合している。

【００２７】前記セグメントへのプレストレスの導入
は、一例として、次のようにして行なうことができる。
まず、型枠（図示せず）にコンクリートを打設するに先
立ち、前記型枠に配置された互いに相対する対の継手板
２０，２４あるいはさらに互いに相対する対の板部材４
４の孔４８に連通するシース（図示せず）を前記型枠内
に配置しておき、コンクリートの硬化後、例えば前記ね
じ節鉄筋を前記シースおよび相対する両孔４８に通す。
次に、前記ねじ節鉄筋の両端部を両コーン５０に螺合さ
せ、前記ねじ節鉄筋の一端部が螺合された一方のコーン
５０を一方の孔４８内に納め、前記ねじ節鉄筋の他端部
を適当な引張手段をもって引張る。次に、他方のコーン
５０を前記ねじ節鉄筋の他端部の周りに回転させて他方
の孔４８の壁面に係止するまで進める。次いで、前記ね
じ節鉄筋の引張を停止する。前記ねじ節鉄筋は両孔４８
と両コーン５０との間の楔作用により引張状態すなわち
緊張状態を維持される。その結果、継手板２０，２４あ
るいはさらに板部材４４を介して本体１６がその周方向
およびその幅方向の少なくとも一方に圧縮され、これに
より、セグメントにプレストレスが導入される。前記ね
じ節鉄筋の両端部は、切断等により、前記孔４８から外
部に突出しないようにする。

【００２８】本発明に係るセグメント１０，１２，１４
は、その製造時にプレストレスが導入されるため、プレ
ストレスが導入されないいわゆるＲＣセグメントによる
と同様にして、トンネル覆工の現場でセグメントを組み
立てることができ、また、継ぎボルトを用いてセグメン
ト相互を連結することができる。したがって、セグメン
トの組み立て後に各セグメントにプレストレスを導入す
る従来のものと比べて、覆工作業を容易かつ短時間で、
したがって能率よく行なうことができる。

【００２９】また、リングに組み立てられた複数のセグ
メントの互いに相対する両継手板を前記継ぎボルトとナ
ットで締め付けるとき、前記継ぎボルトはその弾性範囲
内においてわずかに伸び、緊張状態におかれる。両セグ
メントは前記継ぎボルトの弾性的な復元力のために相互
に引張力を受ける。その結果、リング全体がその周方向
にわたって緊張状態におかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセグメントの斜視図である。

【図２】本発明のセグメントの他の例の斜視図である。

【図３】本発明のセグメントのさらに他の例の斜視図で
ある。

【図４】ＰＣ鋼材の定着構造の拡大部分断面図である。

【符号の説明】

１０，１２，１４ 平板形セグメント １６ 本体 １８，２２ 本体の周方向端部および幅方向端部 ２０，２４ 継手板 ２６，２８ ＰＣ鋼材 ３０ 継ぎボルト受入空間 ３２ 本体の内周面 ３８ 継手ボルト孔

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弧状に湾曲する平板形セグメントであっ
   て、複数の継ぎボルト受入空間と該継ぎボルト受入空間
   が解放する内周面とを有するコンクリート製の本体と、
   前記本体の周方向端部および幅方向端部のそれぞれに埋
   め込まれ各継ぎボルト受入空間に連通する継手ボルト孔
   を有する複数の継手板と、前記本体の内部をその周方向
   および幅方向の少なくとも一方へ伸び、互いに相対する
   両継手板に定着されかつ緊張されたＰＣ鋼材とを含む、
   平板形セグメント。
2. 【請求項２】 前記ＰＣ鋼材がねじ節鉄筋からなり、前
   記ねじ節鉄筋の端部が、前記継手板に設けられた孔に受
   け入れられかつ楔止めされたコーンに螺合されている、
   請求項１に記載のセグメント。
3. 【請求項３】 さらに、前記本体の周方向端部に埋め込
   まれ前記継手板より前記本体の外周面側に位置する板部
   材と、前記本体の内部をその周方向へ伸び、互いに相対
   する両継手板に定着されかつ緊張されたＰＣ鋼材とを含
   む、請求項１に記載のセグメント。