JP3196125B2 - 大断面の矩形シールド用セグメント - Google Patents
大断面の矩形シールド用セグメントInfo
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- JP3196125B2 JP3196125B2 JP30363392A JP30363392A JP3196125B2 JP 3196125 B2 JP3196125 B2 JP 3196125B2 JP 30363392 A JP30363392 A JP 30363392A JP 30363392 A JP30363392 A JP 30363392A JP 3196125 B2 JP3196125 B2 JP 3196125B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、横幅が５〜１５ｍ程
度もある大断面の矩形シールドの覆工に使用される、中
間に柱がなくても安全に実施可能な大断面の矩形シール
ド用セグメントに関する。
度もある大断面の矩形シールドの覆工に使用される、中
間に柱がなくても安全に実施可能な大断面の矩形シール
ド用セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来のシールド工法は主に円形シールドとして実施
されているのが通例である。矩形シールドも実施されて
はいるが、従来の矩形シールドは、共同溝などに実施さ
れているにすぎず、その横寸が５ｍ、縦寸は４ｍ程度の
比較的小さい断面に適用されていた。しかも図１０のよ
うに中間を柱ａで支えた断面構造である。そのためセグ
メントに発生する曲げモーメントなどの断面力も図１１
に例示した如くに小さく、よって鉄筋コンクリート造
（以下、ＲＣ造と云う）のセグメントによる覆工が容易
であった。
されているのが通例である。矩形シールドも実施されて
はいるが、従来の矩形シールドは、共同溝などに実施さ
れているにすぎず、その横寸が５ｍ、縦寸は４ｍ程度の
比較的小さい断面に適用されていた。しかも図１０のよ
うに中間を柱ａで支えた断面構造である。そのためセグ
メントに発生する曲げモーメントなどの断面力も図１１
に例示した如くに小さく、よって鉄筋コンクリート造
（以下、ＲＣ造と云う）のセグメントによる覆工が容易
であった。
【０００３】 従来、シールドの覆工を軽量の鋼製セ
グメントで行なうことも実施されている。 最近、技術分野は異なるが、橋梁の桁の重量を軽く
するために、鉄骨鉄筋コンクリート（以下、ＳＲＣと略
す。）構造が開発されている。ＳＲＣ構造の橋梁は、部
材の圧縮側をＲＣ構造とし、引張り側を鉄骨造（Ｓ造）
として、引張り側のコンクリートを省略し、同じ耐力を
持ちながら重量の軽い構造を可能にしている。
グメントで行なうことも実施されている。 最近、技術分野は異なるが、橋梁の桁の重量を軽く
するために、鉄骨鉄筋コンクリート（以下、ＳＲＣと略
す。）構造が開発されている。ＳＲＣ構造の橋梁は、部
材の圧縮側をＲＣ構造とし、引張り側を鉄骨造（Ｓ造）
として、引張り側のコンクリートを省略し、同じ耐力を
持ちながら重量の軽い構造を可能にしている。
【０００４】
(a) 道路などのように一車線ランプでもトンネルの横
寸が７〜１２ｍ程度の大きさになると，矩形シールドの
セグメントに発生する曲げモーメントは横寸が２〜３ｍ
のものに比して数１０倍にもなる（図９参照）。よっ
て、これをＲＣセグメントで覆工する場合は、桁高（躯
体厚さ）がかなり大きくなる。桁高が大きくなると、必
然的にセグメントの重量が重くなる。一方、１ピースの
重量はエレクターの能力によって１０〜２０トン程度に
制限されるから、結局、前記のように桁高が大きくなる
と、逆に１ピースの大きさを小さくせざるを得ず、セグ
メントの分割数が増える。セグメントの分割数が増える
と、継手の数が増え、構造として弱いものとなるし、組
立ての工数が増えて面倒である。このようにトンネルの
横寸が大きくなるほど矩形シールドはＲＣセグメントに
よる覆工が困難になる。 (b) 矩形シールドの覆工を鋼製セグメントで行なう
と、重量は軽くなるが、剛性が小さいため変形が大きく
なる。また、矩形シールドの掘削断面が大きくなると、
シールドジャッキの推力も当然大きくなり、鋼製セグメ
ントの場合は、シールドジャッキによって受ける推力に
対する補強が必要となり、この対策に多大な費用がかか
る。 (c) ところで、従前のＳＲＣ構造の橋梁にならって、
通常の円形シールドに前記ＳＲＣ構造を適用できるか検
討すると、円形シールドでは曲げモーメントが図１２の
ように分布し、トンネルの上下部分が正曲げ、左右が負
曲げとなる。従って、上下の部分では内側が曲げ引張り
であり、左右の部分は外側が曲げ引張りになる。よっ
て、円形シールドの覆工をＳＲＣセグメントで施工する
となれば、上下のセグメントピースは内側が鉄骨で外側
が鉄筋コンクリートの構造となり、左右のセグメントピ
ースは内側が鉄筋コンクリートで外側が鉄骨の構造とな
る。その結果、１リングのセグメントの組立てにおい
て、上下、左右ではセグメントピースを表裏ひっくり返
して使用しなければならず、継手などの設置が困難で実
施は不可能に近い。
寸が７〜１２ｍ程度の大きさになると，矩形シールドの
セグメントに発生する曲げモーメントは横寸が２〜３ｍ
のものに比して数１０倍にもなる（図９参照）。よっ
て、これをＲＣセグメントで覆工する場合は、桁高（躯
体厚さ）がかなり大きくなる。桁高が大きくなると、必
然的にセグメントの重量が重くなる。一方、１ピースの
重量はエレクターの能力によって１０〜２０トン程度に
制限されるから、結局、前記のように桁高が大きくなる
と、逆に１ピースの大きさを小さくせざるを得ず、セグ
メントの分割数が増える。セグメントの分割数が増える
と、継手の数が増え、構造として弱いものとなるし、組
立ての工数が増えて面倒である。このようにトンネルの
横寸が大きくなるほど矩形シールドはＲＣセグメントに
よる覆工が困難になる。 (b) 矩形シールドの覆工を鋼製セグメントで行なう
と、重量は軽くなるが、剛性が小さいため変形が大きく
なる。また、矩形シールドの掘削断面が大きくなると、
シールドジャッキの推力も当然大きくなり、鋼製セグメ
ントの場合は、シールドジャッキによって受ける推力に
対する補強が必要となり、この対策に多大な費用がかか
る。 (c) ところで、従前のＳＲＣ構造の橋梁にならって、
通常の円形シールドに前記ＳＲＣ構造を適用できるか検
討すると、円形シールドでは曲げモーメントが図１２の
ように分布し、トンネルの上下部分が正曲げ、左右が負
曲げとなる。従って、上下の部分では内側が曲げ引張り
であり、左右の部分は外側が曲げ引張りになる。よっ
て、円形シールドの覆工をＳＲＣセグメントで施工する
となれば、上下のセグメントピースは内側が鉄骨で外側
が鉄筋コンクリートの構造となり、左右のセグメントピ
ースは内側が鉄筋コンクリートで外側が鉄骨の構造とな
る。その結果、１リングのセグメントの組立てにおい
て、上下、左右ではセグメントピースを表裏ひっくり返
して使用しなければならず、継手などの設置が困難で実
施は不可能に近い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る大断面の矩形
シールド用セグメントは、矩形の隅角部を形成する４個
のピースと、前記隅角部のピースの間をつなぐ少なくと
も４個の辺部分のピースとの組合せで構成され、前記隅
角部のピースは正・負曲げモーメントに耐える強度の鉄
筋コンクリート構造とされていること、辺部分のピース
は曲げモーメントの作用による引張り側部分を鉄骨で構
成し、圧縮側部分は鉄筋コンクリートで構成して両者を
一体的に複合化した鉄骨鉄筋コンクリート構造とされて
いること、前記隅角部のピースと辺部分のピースとの継
手の位置は基本的に正曲げと負曲げの境界部位とされ、
且つリング間の継手の位置とは同じ位置ではないこと、
隅角部のピースの継手仕口は辺部分のピースにおける鉄
骨に対応する鉄骨で形成され、双方の鉄骨がガゼットプ
レート等を介してボルト接合されていること、 リング間
の継手は各ピースの鉄筋コンクリート部分にアンカープ
レートを内向きに突設させ、アンカープレート相互のボ
ルト接合として構成されていること、をそれぞれ特徴と
する。
決するための手段として、この発明に係る大断面の矩形
シールド用セグメントは、矩形の隅角部を形成する４個
のピースと、前記隅角部のピースの間をつなぐ少なくと
も４個の辺部分のピースとの組合せで構成され、前記隅
角部のピースは正・負曲げモーメントに耐える強度の鉄
筋コンクリート構造とされていること、辺部分のピース
は曲げモーメントの作用による引張り側部分を鉄骨で構
成し、圧縮側部分は鉄筋コンクリートで構成して両者を
一体的に複合化した鉄骨鉄筋コンクリート構造とされて
いること、前記隅角部のピースと辺部分のピースとの継
手の位置は基本的に正曲げと負曲げの境界部位とされ、
且つリング間の継手の位置とは同じ位置ではないこと、
隅角部のピースの継手仕口は辺部分のピースにおける鉄
骨に対応する鉄骨で形成され、双方の鉄骨がガゼットプ
レート等を介してボルト接合されていること、 リング間
の継手は各ピースの鉄筋コンクリート部分にアンカープ
レートを内向きに突設させ、アンカープレート相互のボ
ルト接合として構成されていること、をそれぞれ特徴と
する。
【０００６】
【０００７】
【作用】正負曲げモーメントが作用する隅角部のピース
１〜４はＲＣ構造なので合理的に抵抗し耐える。また、
シールドジャッキの大きな推力は圧縮に強い隅角部のピ
ース１〜４で合理的に負担し耐える。辺部分のピース５
〜８は、曲げモーメントによる引張り応力を引張りに強
い鉄骨１１で耐え、圧縮応力は圧縮に強い鉄筋コンクリ
ート１２で合理的に耐えるから、中間の支柱等は必要な
い。そして、曲げ引張り側部分を鉄骨１１としたので、
全部を鉄筋コンクリート構造とした場合に比して、相当
な軽量化となる。
１〜４はＲＣ構造なので合理的に抵抗し耐える。また、
シールドジャッキの大きな推力は圧縮に強い隅角部のピ
ース１〜４で合理的に負担し耐える。辺部分のピース５
〜８は、曲げモーメントによる引張り応力を引張りに強
い鉄骨１１で耐え、圧縮応力は圧縮に強い鉄筋コンクリ
ート１２で合理的に耐えるから、中間の支柱等は必要な
い。そして、曲げ引張り側部分を鉄骨１１としたので、
全部を鉄筋コンクリート構造とした場合に比して、相当
な軽量化となる。
【０００８】ピース間及びリング間の継手９，１０は鉄
骨造なので、一般の鋼構造継手に準じた取扱いができ
る。
骨造なので、一般の鋼構造継手に準じた取扱いができ
る。
【０００９】
【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１に示した矩形シールド用セグメントは、土被りが０
〜２０ｍの一車線ランプの覆工例であり、曲げモーメン
トが２００トン・ｍ程度作用する場合の実施例であっ
て、横寸が９．６ｍ，縦寸が６．６ｍ，躯体厚さが７０
cmの大断面用である。この矩形シールド用セグメント
は、矩形の四隅部を形成するＬ形状の４個のピース１〜
４と、前記隅角部のピース１〜４の間をつなぐ辺部分の
直線状をなす４個のピース５〜８との合計８個のピース
の組合せで構成されている。
図１に示した矩形シールド用セグメントは、土被りが０
〜２０ｍの一車線ランプの覆工例であり、曲げモーメン
トが２００トン・ｍ程度作用する場合の実施例であっ
て、横寸が９．６ｍ，縦寸が６．６ｍ，躯体厚さが７０
cmの大断面用である。この矩形シールド用セグメント
は、矩形の四隅部を形成するＬ形状の４個のピース１〜
４と、前記隅角部のピース１〜４の間をつなぐ辺部分の
直線状をなす４個のピース５〜８との合計８個のピース
の組合せで構成されている。
【００１０】前記隅角部のピース１〜４と、辺部分のピ
ース５〜８との継手９の位置は、図９に例示したよう
に、発生する正負げと負曲げの境界部位とされ、且つリ
ング間の継手１０の位置（図７参照）とは同じ位置とな
らないように配置されている。ピース間の各継手９の位
置、つまりセグメントピースの分割の例を示すと、図４
Ａ，Ｂのように千鳥の配置とされ、これを順次組立てた
セグメントの姿図は図５のようになる。
ース５〜８との継手９の位置は、図９に例示したよう
に、発生する正負げと負曲げの境界部位とされ、且つリ
ング間の継手１０の位置（図７参照）とは同じ位置とな
らないように配置されている。ピース間の各継手９の位
置、つまりセグメントピースの分割の例を示すと、図４
Ａ，Ｂのように千鳥の配置とされ、これを順次組立てた
セグメントの姿図は図５のようになる。
【００１１】前記隅角部のピース１〜４は、正負曲げモ
ーメント（図９参照）に耐える強度の鉄筋コンクリート
構造として製作されている（図１）。他方、辺部分のピ
ース５〜８は、曲げモーメントの作用（図９参照）によ
る曲げ引張り側部分（躯体厚さの内側約半分）をＨ形鋼
等の鉄骨１１で構成し、曲げ圧縮側部分（躯体厚さの残
る外側約半分）は鉄筋コンクリート１２で構成し、前記
鉄骨１１はアンカー１３によって鉄筋コンクリート１２
と一体化し両者を複合化した鉄骨鉄筋コンクリート構造
（合成セグメント）として製作されている。
ーメント（図９参照）に耐える強度の鉄筋コンクリート
構造として製作されている（図１）。他方、辺部分のピ
ース５〜８は、曲げモーメントの作用（図９参照）によ
る曲げ引張り側部分（躯体厚さの内側約半分）をＨ形鋼
等の鉄骨１１で構成し、曲げ圧縮側部分（躯体厚さの残
る外側約半分）は鉄筋コンクリート１２で構成し、前記
鉄骨１１はアンカー１３によって鉄筋コンクリート１２
と一体化し両者を複合化した鉄骨鉄筋コンクリート構造
（合成セグメント）として製作されている。
【００１２】前記各ピースの構造を前提として、各ピー
ス間の継手９は、図１及び図６に示したように構成され
ている。まず隅角部のピース１〜４の継手仕口は、辺部
分のピース５〜８における鉄骨（Ｈ形鋼）１１に対応す
る仕様のＨ形鋼を使用して、その鉄骨１４が前記鉄骨１
１と相対峙する配置でピース１〜４に一体化されている
（図３参照）。よって、継手９は双方の鉄骨１１と１４
を突き合わせ、ガゼットプレート１５を当てがい、ボル
ト１６で強力に締結することにより一般の鋼構造継手に
準じた構造と作業で結合が行なわれる（図６）。
ス間の継手９は、図１及び図６に示したように構成され
ている。まず隅角部のピース１〜４の継手仕口は、辺部
分のピース５〜８における鉄骨（Ｈ形鋼）１１に対応す
る仕様のＨ形鋼を使用して、その鉄骨１４が前記鉄骨１
１と相対峙する配置でピース１〜４に一体化されている
（図３参照）。よって、継手９は双方の鉄骨１１と１４
を突き合わせ、ガゼットプレート１５を当てがい、ボル
ト１６で強力に締結することにより一般の鋼構造継手に
準じた構造と作業で結合が行なわれる（図６）。
【００１３】リング間の継手１０は、図７に示したとお
り、各ピース１〜８の鉄筋コンクリート部分の端面にア
ンカープレート１７を内向きに突設させ、隣接するリン
グは各々の前記アンカープレート１７同士を重ね合わ
せ、ボルト１８で結合する構成であり、やはり鋼構造継
手に準じている。上記構成の矩形シールド用セグメント
の施工手順（組立方法）は、図８Ａ〜Ｄに示したよう
に、まず左右両側の隅角部のピース２，３を設置し、次
いで下辺部分のピース６を設置する。更に、左右両側の
辺部分のピース５，７及び隅角部のピース１，４を設置
する。最後に上辺部分のピース８を設置して完成する。
り、各ピース１〜８の鉄筋コンクリート部分の端面にア
ンカープレート１７を内向きに突設させ、隣接するリン
グは各々の前記アンカープレート１７同士を重ね合わ
せ、ボルト１８で結合する構成であり、やはり鋼構造継
手に準じている。上記構成の矩形シールド用セグメント
の施工手順（組立方法）は、図８Ａ〜Ｄに示したよう
に、まず左右両側の隅角部のピース２，３を設置し、次
いで下辺部分のピース６を設置する。更に、左右両側の
辺部分のピース５，７及び隅角部のピース１，４を設置
する。最後に上辺部分のピース８を設置して完成する。
【００１４】図１は、土被りが０〜２０ｍの条件下の一
車線ランプの覆工例であり、曲げモーメントが２００ト
ン・ｍ程度の大きさで作用する場合の実施例であるが、
これを全部ＲＣ構造で覆工するときは、躯体厚さ（桁
高）は１ｍにも達し、大変な重量物となる。この点、上
記実施例のように辺部分のピース５〜８をＳＲＣ構造で
製作すると、躯体厚さは７０cm程度に縮小化でき、同ピ
ースの最大重量は７トン程度に軽量化される。つまり、
躯体厚さは３割減となり、ピース重量は半分以下に軽減
できる。
車線ランプの覆工例であり、曲げモーメントが２００ト
ン・ｍ程度の大きさで作用する場合の実施例であるが、
これを全部ＲＣ構造で覆工するときは、躯体厚さ（桁
高）は１ｍにも達し、大変な重量物となる。この点、上
記実施例のように辺部分のピース５〜８をＳＲＣ構造で
製作すると、躯体厚さは７０cm程度に縮小化でき、同ピ
ースの最大重量は７トン程度に軽量化される。つまり、
躯体厚さは３割減となり、ピース重量は半分以下に軽減
できる。
【００１５】
【本発明が奏する効果】本発明に係る大断面の矩形シー
ルド用セグメントによれば、発生する大きな断面力に効
果的に対応する構造であり、軽量で組立て容易なもので
あるから、大断面の矩形シールドの施工の実現に寄与す
る。
ルド用セグメントによれば、発生する大きな断面力に効
果的に対応する構造であり、軽量で組立て容易なもので
あるから、大断面の矩形シールドの施工の実現に寄与す
る。
【図１】本発明に係る矩形シールド用セグメントの正面
図である。
図である。
【図２】図１の下辺部分のピースの平面図である。
【図３】図１の右下隅位置のピースの平面図である。
【図４】Ａ，Ｂはセグメントの分割の要領を示した正面
図である。
図である。
【図５】組立てたセグメントの斜視図である。
【図６】ピース間継手の詳細図である。
【図７】リング間継手の詳細図である。
【図８】Ａ〜Ｄはセグメントの組立て手順図である。
【図９】矩形セグメントに発生する曲げモーメントと継
手の位置を示した相関図である。
手の位置を示した相関図である。
【図１０】従来の矩形シールド用ＲＣセグメントの正面
図である。
図である。
【図１１】図１０の矩形シールドセグメントに発生する
曲げモーメント（断面力）の分布図である。
曲げモーメント（断面力）の分布図である。
【図１２】円形シールドセグメントに発生する曲げモー
メント図である。
メント図である。
１〜４ 隅角部のピース ５〜８ 辺部分のピース １１ 鉄骨 １２ 鉄筋コンクリート ９ ピース間の継手 １０ リング間の継手 １５ ガゼットプレート １７ アンカープレート １８ ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 義文 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 田川 弘義 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 神崎 靖 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 脇田 一 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (56)参考文献 実開 平４−112995（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−26298（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 11/08 E21D 11/14
Claims (1)
- 【請求項１】 矩形の隅角部を形成する４個のピース
と、前記隅角部のピースの間をつなぐ少なくとも４個の
辺部分のピースとの組合せで構成され、 前記隅角部のピースは正・負曲げモーメントに耐える強
度の鉄筋コンクリート構造とされていること、 辺部分のピースは曲げモーメントの作用による引張り側
部分を鉄骨で構成し、圧縮側部分は鉄筋コンクリートで
構成して両者を一体的に複合化した鉄骨鉄筋コンクリー
ト構造とされていること、前記隅角部のピースと辺部分のピースとの継手の位置は
基本的に正曲げと負曲げの境界部位とされ、且つリング
間の継手の位置とは同じ位置ではないこと、 隅角部のピースの継手仕口は辺部分のピースにおける鉄
骨に対応する鉄骨で形成され、双方の鉄骨がガゼットプ
レート等を介してボルト接合されていること、 リング間の継手は各ピースの鉄筋コンクリート部分にア
ンカープレートを内向きに突設させ、アンカープレート
相互のボルト接合として構成されていること、 をそれぞ
れ特徴とする、大断面の矩形シールド用セグメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30363392A JP3196125B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 大断面の矩形シールド用セグメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30363392A JP3196125B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 大断面の矩形シールド用セグメント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06146796A JPH06146796A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3196125B2 true JP3196125B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17923341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30363392A Expired - Fee Related JP3196125B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 大断面の矩形シールド用セグメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196125B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102603815B1 (ko) | 2021-04-21 | 2023-11-21 | 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 | 유해물질 가스 제거 시스템 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000204894A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Ishikawajima Constr Materials Co Ltd | トンネル構造 |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP30363392A patent/JP3196125B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102603815B1 (ko) | 2021-04-21 | 2023-11-21 | 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 | 유해물질 가스 제거 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06146796A (ja) | 1994-05-27 |
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Legal Events
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