JP3259823B2 - 樹脂被覆セグメント - 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、複数の湾曲した樹
脂被覆セグメントを組み立てることによって水密性の高
いトンネルを構築するための樹脂被覆セグメントおよび
その製造方法に関するものである。特に、本発明は、鉄
道または自動車道用のトンネル、雨水用、下水道用、ま
たは共同坑用シールドトンネルのような水密性が要求さ
れるトンネル、あるいは略円形または半円形からなる構
築物を組み立てるための樹脂被覆セグメントおよびその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来例におけるセグメントを使
用したトンネルの構造を説明するための図である。図１
２（イ）ないし（ハ）は、図１１における各セグメント
の形状を説明するための図である。図１１および図１２
において、トンネルは、たとえば、８個のセグメントか
ら構成されている。そして、図１２（イ）に示すＡ型セ
グメント１１１どうしの端面は、各セグメントをトンネ
ルとして組み立てた際に、トンネルの中心点を通過する
直線で切られている。図１２（ロ）に示すＢ型セグメン
ト１１２は、Ａ型セグメント１１１と接する端面と反対
側にテーパー部１１２′が備えられている。図１２
（ハ）に示すＫ型セグメント１１３は、Ｂ型セグメント
１１２のテーパー部１１２′と両端で接合するため、両
端にテーパー部１１３′が備えられている。

【０００３】先ず、鉄筋コンクリート製セグメント１１
１は、図１１に示すように、下部から順次リングになる
ように積み上げながら、ボルト・ナットによって接合さ
れる。そして、最後にＢ型セグメント１１２のテーパー
部１１２′にＫ型セグメント１１３を下方から上方に向
けて嵌合し、ボルト・ナットで接合することによって、
接合面１１４および接合面１１５となり、リングが完成
する。このようなリングは、トンネルの進行方向に必要
な個数だけ接合されることにより、トンネルができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特に、下水道用シール
ドトンネルに使用されるセグメントは、汚水によって、
硫化水素ガスが発生し易く、この硫化水素ガスと水が反
応して亜硫酸等の酸になるために、コンクリート部材を
劣化させたり、あるいはボルトおよびナットを腐食させ
る原因になった。そのため、トンネルの内側は、二次覆
工コンクリートによって補強し、トンネルの内面をエポ
キシ樹脂等の塗料で塗布していた。

【０００５】また、セグメントを作製するためには、図
１１から判るように、Ａ型セグメント１１１、Ｂ型セグ
メント１１２、およびＫ型セグメント１１３と、３種類
の鉄筋コンクリート用外型が必要であり、トンネルが大
型化するに伴い型にかかる経費が高価になる。さらに、
トンネルの内側を樹脂で覆うセグメントは、樹脂をコン
クリート部材の型枠の一部にすることもできるが、トン
ネルに大きな推力を受けると、樹脂とコンクリート部材
との密着性が悪くなり、強度に問題がでる。すなわち、
樹脂やコンクリート部材としての素材の強度はあって
も、樹脂とコンクリート部材との間に隙間があると、箱
状体をしたセグメントとしての強度が落ちる。

【０００６】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、構造が簡単で水密性に優れていると共に、
型部材とコンクリート部材との密着性を良くすることに
よって、トンネルの圧縮強度を保つことができる一種類
の樹脂被覆セグメントおよびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（第１発明） 前記目的を達成するために、本発明の樹脂被覆セグメン
トは、複数のセグメントを組み立てることによってシー
ルドトンネルを構築するものであり、前記トンネルの軸
方向に垂直な接合面となる二つの接合壁と、当該接合壁
と一体に設けられた一つの底板１２とから構成された熱
硬化性樹脂製の湾曲した型部材１１と、上記底板１２に
植設されたアンカーピン１７と接合壁の内側に植設され
たアンカーリブ１８、１９と、当該型部材１１に充填さ
れたコンクリート部材とから構成され、かつ、上記型部
材１１の各接合壁の高さは、樹脂被覆セグメントの厚み
の８０％以下であることを特徴とする。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】（第２発明） 本発明における熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材１１
は、台形型であり、トンネルの軸方向に垂直な接合面で
あり、かつ上記台形型の上辺および底辺に位置する二つ
の接合壁と、一つの湾曲した底板１２とからなる三面で
構成されたものであることを特徴とする。

【００１３】（第３発明） 本発明における熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材１１
は、台形型あるいは矩形型であり、トンネルの軸方向に
垂直な接合面となる二つの接合壁と、樹脂被覆セグメン
トのトンネルの円周方向の接合面となる二つの接合壁
と、一つの湾曲した底板１２とからなる五面が一体に構
成されていることを特徴とする。

【００１４】（第４発明） 本発明における熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材１１
は、六角型であり、六角型の各接合面となる六つの接合
壁と、一つの湾曲した底板１２とからなる七面が一体に
構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の樹脂被覆セグメントは、
トンネルの軸方向および円周方向を接合して水密性の高
いトンネルを組み立てる。型部材は、トンネルの軸方向
に垂直な接合面となる少なくとも二つの接合壁と、一つ
の湾曲した底板とが一体に成形され、略断面コ字状部が
形成されている。また、上記型部材は、トンネルの断面
を複数個に分割した湾曲をしており、その底板にアンカ
ーピンが、また、接合壁の内側にアンカーリブが植設さ
れるように、たとえば、熱硬化性樹脂部材が反応射出成
形によって作製される。さらに、型部材には、接合壁の
ない部分に、コンクリート成形用外型枠が設けられて凹
部が形成され、当該凹部に所望の強度を得るための鉄筋
等を入れた後に、コンクリート部材が充填される。本発
明の前記型部材は、その接合壁において、コンクリート
部材の部分を設け、その部分でシール部材を介在させる
ことが望ましい。そこで、接合壁における樹脂部材の高
さを調べた結果、型部材は、樹脂被覆セグメントの厚み
の８０％以下、好ましくは２０％ないし７０％であるこ
とが望ましかった。

【００２５】本発明の樹脂被覆セグメントは、継手手段
によって、トンネルの円周方向に接続されて、リングが
構成される。その後、上記リングは、樹脂被覆セグメン
トをそれぞれ軸方向に継手手段によって接続される。継
手手段は、樹脂被覆セグメントどうしを接続するための
ボルト・ナットをはじめ継手金具とコンクリート部材と
を接続する鉄筋を含めたものである。また、上記継手手
段は、樹脂被覆セグメントの開口部に設けられた金具等
によっても達成される。

【００２６】本発明の継手手段は、樹脂被覆セグメント
の開口部に設けられたボルト・ナットを挿入する孔の開
いたボルトボックスである。ボルトボックスは、ボルト
を挿入して、ナットによって締め付ける作業を行うこと
ができる大きさであると共に、樹脂被覆セグメントを接
合した際の強度を保つことができる部材から構成され
る。

【００２７】本発明の型部材は、底板が湾曲した台形の
場合、樹脂被覆セグメントの長側面（底辺）と短側面
（上辺）とを上下逆方向にして順次接合することによっ
て、全部同じ大きさのものとすることができるため、樹
脂用型枠やコンクリート成形用外型枠の経費が安価にな
る。また、本発明の型部材は、矩形型または六角型にす
ることによって、上記と同様に、全部同じ大きさのもの
とすることができる。

【００２８】本発明の型部材は、トンネルの軸方向に垂
直な接合面となる二つの接合壁と、当該接合壁と一体に
設けられた一つの湾曲した底板との三面と、二つのコン
クリート成形用外型枠とで囲まれている。また、前記底
板と接合壁の少なくとも一方に前記アンカーピンまたは
アンカーリブが設けられている。そして、上記型部材と
コンクリート成形用外型枠とで囲まれた部分には、鉄筋
および継手金具等を挿入した後、コンクリート部材が充
填される。セグメント方向の接合面は、コンクリート部
材どうしであるため、シール部材を介することで、高い
水密性を有する。前記アンカーピンまたはアンカーリブ
は、前記型部材とコンクリートとの密着性を向上せるこ
とができた。

【００２９】（第２発明） 本発明の型部材は、トンネルの軸方向に垂直な接合面で
あり、かつ台形型の上辺および底辺に位置する二つの接
合壁と、一つの湾曲した底板と、二つのコンクリート成
形用外型枠とで囲まれている。そして、上記型部材とコ
ンクリート成形用外型枠とで囲まれた部分には、鉄筋お
よび継手金具等を挿入した後、コンクリート部材が充填
される。上記型部材によって作製された台形型樹脂被覆
セグメントは、上下を交互に逆にしてトンネルを構築す
ることができる。

【００３０】（第３発明） 本発明の型部材は、トンネルの軸方向に垂直な接合面で
あり、かつ台形型の上辺および底辺に位置する二つの接
合壁と、トンネルの円周方向の接合面となる二つの接合
壁と、一つの湾曲した底板との五面が一体に構成されて
いると共に、これらによって囲まれている。そして、上
記型部材によって囲まれた部分には、鉄筋および継手金
具等を挿入した後、コンクリート部材が充填される。上
記型部材によって作製された台形型樹脂被覆セグメント
は、一種類のものを上下を交互に逆にしてトンネルを構
築することができる。

【００３１】（第４発明） 本発明の型部材は、六つの接合壁と一つの湾曲した底板
による七面が一体になって構成されていると共に、これ
らによって囲まれている。上記型部材の内部には、鉄
筋、および継手金具等を挿入した後、コンクリートが充
填されて樹脂被覆セグメントが構成される。六角型の樹
脂被覆セグメントは、正六角型の他に、二つの長辺と四
つの短辺からなるものとすることができる。

【００３２】本発明のアンカーピンは、台形型部材の底
板と食い付き易い凹凸を有すると共に、充填されたコン
クリート部材にも食い付き易い凹凸を有している。した
がって、このようなアンカーピンに設けられた凹凸は、
コンクリート部材に食い付くため、トンネルに巨大な推
力が加わっても、樹脂の部分とコンクリート部材との部
分が剥離しないため、設計通りの強度を得ることができ
る。

【００３３】本発明のアンカーリブは、台形型部材の側
面および底板から成形されており、コンクリート部材が
前記側面と分離しない方向に凹凸を有している。したが
って、上記のような構造のアンカーリブは、コンクリー
ト部材に食い付くため、トンネルに巨大な推力が加わっ
ても、樹脂側面部分とコンクリート部材との部分が剥離
しないため、設計通りの強度を得ることができる。

【００３４】アンカーピンまたはアンカーリブは、その
形状を複雑にすれば、台形型部材とコンクリート部材と
が巨大な推力を受けても分離しない。しかし、アンカー
ピンまたはアンカーリブの形状を複雑にすると、台形型
部材を作製する型が高価になる。そこで、本発明のアン
カーピンまたはアンカーリブは、一体成形が可能なよう
に、これらを作製する際に型を抜く方向に一致した形状
にした。したがって、本発明のアンカーピンまたはアン
カーリブは、台形型樹脂被覆セグメントが湾曲している
ため、その底板または側面から垂直にならず、コンクリ
ート部材との分離をし難くしている。

【００３５】本発明の台形型部材は、コンクリート部材
を充填する凹部がトンネルの内側または外側に設けられ
る。たとえば、雨水用または下水道用トンネルの場合、
コンクリート部材が汚水によって酸化されないように、
耐酸性の熱硬化性樹脂は、トンネルの内側に来るように
設けられる。また、歩道トンネルや鉄道、車道トンネル
の場合、地下水等がトンネル内に浸水しないように、上
記熱硬化性樹脂側は、トンネルの外側に配置される。

【００３６】

【００３７】本発明の樹脂被覆セグメントにおける熱硬
化性樹脂は、ノルボルネン系モノマーとメタセシス触媒
を主材とする反応射出成形用材料からなる。上記反応射
出成形用材料は、低粘度のため低温、低圧で反応射出成
形できるので、型枠がコンクリート部材の型枠と同じ材
質のものが使用できる。

【００３８】本発明における樹脂被覆セグメントの製造
方法は、複数の湾曲をした樹脂被覆セグメントを組み立
てることによって水密性の高いトンネルを構築すること
ができる。型部材は、トンネルの軸方向に垂直な接合面
となる二つの接合壁面と、一つの湾曲した底板との三面
が一体に構成された凹部と、前記底板に設けられたアン
カーピンとが、液状の熱硬化性樹脂を反応射出成形によ
り、一体に成形される。コンクリート成形用外型枠に、
上記成形された型部材と、鉄筋および継手金具等とを配
置した後、コンクリート部材が充填されて、樹脂被覆セ
グメントとなる。型部材は、樹脂被覆セグメントの一部
となるため、その分、型が安価であると共に、コンクリ
ート部材から型部材を剥がすための剥離剤、および型部
材からコンクリート部材を出す手間が容易になる。

【００３９】本発明における樹脂被覆セグメントの製造
方法は、少なくとも二つの接合壁と一つの湾曲した底板
とが一体に構成された型部材が液状の熱硬化性樹脂によ
って反応射出成形される。その後、上記型部材には、鉄
筋および継手金具等が配置されると共に、接合壁に接す
る鉄筋に保持スペーサが配置される。そして、上記型部
材には、コンクリート部材が充填されながら、振動を与
え、締固められる。型部材の接合壁と当該接合壁に接す
る鉄筋との間には、保持スペーサが配置され、接合壁が
樹脂被覆セグメント成形型に押し付けられているため、
コンクリート部材を充填する際の振動を加えても、保持
スペーサによって、接合壁の振動が抑えられ、コンクリ
ート部材と接合壁との界面に隙間が発生せずに、綺麗に
充填することができる。

【００４０】

【実 施 例】図１（イ）は本発明の一実施例で、台形
型樹脂被覆セグメントにおける台形型部材の上面図で、
（ロ）は（イ）におけるＸ−Ｘ′断面図、（ハ）は
（イ）におけるＹ−Ｙ′断面図である。図２（イ）は図
１（イ）におけるＺ−Ｚ′断面図で、（ロ）（イ）にお
けるアンカーリブの上部断面図、（ハ）は（イ）におけ
るアンカーリブの下部断面図である。図３（イ）は図１
（イ）における矢印Ａ方向からみたリング側長側面で、
（ロ）は図１（イ）における矢印Ｂ方向からみたリング
側短側面である。

【００４１】図１ないし図３において、台形型部材１１
は、湾曲した底板１２（図３参照）と、一方のリングが
接するリング側長側面（底辺）１３と、他方のリングが
接するリング側短側面（上辺）１４と、トンネルが組ま
れた後、シールド工法によって掘削された穴と台形型樹
脂被覆セグメントから構成されるトンネルとの間の隙間
に充填するグラウト材の挿入孔であるグラウト材注入孔
１５と、台形型樹脂被覆セグメントどうしを接合するた
めにボルト・ナットを挿入する開口部１６と、台形型部
材１１と充填するコンクリート部材との剥離を防止する
ために底板１２に設けられたアンカーピン１７と、台形
型部材１１の充填するコンクリート部材との剥離を防止
するためにリング側またはセグメント側に設けられたア
ンカーリブ１９とから構成される。

【００４２】台形型部材１１の底部１２は、図３（イ）
および（ロ）に示されているように、湾曲した弧面を有
し、たとえば、６個のセグメントに分割されると共に、
各セグメントが相似形になっている。台形型部材１１
は、トンネルの軸方向と垂直に接合壁を有する。台形型
部材１１は、台形であるため、図１（イ）および図３
（イ）、（ロ）から判るように、接合壁となる湾曲した
リング側長側面１３と、リング側短側面１４とが設けら
れ、三面を覆った断面略コ字状凹部が形成されている。
また、図示されていないが、台形型部材１１は、トンネ
ルの円周方向の接合面にも接合壁を設けることができ
る。すなわち、台形型部材１１は、コンクリート部材を
充填する上部を開放する以外、五面を樹脂部材によって
覆った型枠とすることができる。

【００４３】リング側長側面１３、リング側短側面１４
は、図１（ハ）、あるいは図３（イ）および（ロ）から
判るように、トンネルの軸方向および円周方向を接合す
るための開口部１６の位置にボルト孔２２が形成されて
いる。セグメント側側面２０には、コンクリート部材が
充填された際に、シール材用凹部２１とボルト孔２２が
できるような図示されていない置き枠およびコンクリー
ト用外型が置かれる。

【００４４】グラウト材注入孔１５は、台形型部材１１
における底部１２の中央部に設けられ、短管をインサー
トすることによって、コンクリート部材が充填された後
にも、貫通孔となるようにする。そして、グラウト材注
入孔１５は、トンネルが構成された後、たとえば、台形
型樹脂被覆セグメントによって形成されたトンネルと、
シールド工法等によって掘削された穴との間にできる隙
間に、たとえば、セメントモルタル、あるいはコンクリ
ートミルク等のような流動性の良い部材を注入して、ト
ンネルの強度を強化するためのものである。なお、セメ
ントモルタルの性質は、流動性がよいこと、凝固時の収
縮性の小さいことが必要である。

【００４５】開口部１６は、ボルトボックス等の継手金
具を備えた樹脂被覆セグメントを相互にボルト・ナット
で接合するための作業を行うものである。アンカーピン
１７は、充填されたコンクリート部材と台形型部材１１
とが剥離するのを防止するものであり、一体成形する場
合、湾曲した底板１２に対して垂直に設けられず、台形
型部材１１を作製する際の成形型を抜き易いように、当
該成形型を抜く方向に向きが揃えられている。

【００４６】たとえば、トンネル内にかかる圧縮応力
は、１０００ｔ／ｍ² ないし１００００ｔ／ｍ² もあ
る。そのため、樹脂部材あるいは鉄筋コンクリートの素
材としての圧縮強度はあっても、台形型樹脂被覆セグメ
ントとしての箱には、上記のような強度が加わると、樹
脂部材と鉄筋コンクリート部材との間の密着度が悪いた
め、破壊する危険がある。したがって、本実施例の台形
型樹脂被覆セグメントは、図示されていないシール部材
や台形型部材１１によって、コンクリート部材内への浸
水を防止している。また、本実施例の台形型樹脂被覆セ
グメントは、コンクリート部材に発生し易いクラックか
らの浸水による水圧の影響があっても、アンカーピン１
７とコンクリート部材の食い付きにより、樹脂部分だけ
に応力を受けることがない。

【００４７】図４（イ）ないし（ハ）は本実施例におけ
るアンカーピンの異なる例を説明するための図である。
図４（ニ）は本発明の台形型樹脂被覆セグメントの実施
例を説明するための図である。アンカーピン１７は、図
４（イ）ないし（ハ）に示すように、各種のものが考え
られる。たとえば、図４において、アンカーピン４１、
４４、４７が同じ底板１２に植設されているが、少なく
とも一種類が台形型部材１１の底板１２にインサート成
形される。そして、図４（イ）および（ロ）に示すアン
カーピン４１および４４は、底板１２との密着性を向上
させるために、凹部４２がその根元近傍の周囲に成形さ
れている。

【００４８】また、アンカーピン４４は、充填されたコ
ンクリート部材に食い付き易くするため、貫通孔４５が
設けられている。この食い付き部は、貫通孔４５の代わ
りに凹凸を設けておくこともできる。図４（ハ）に示す
アンカーピン４７は、全体に螺旋状のネジ４８が切られ
ている。このため、アンカーピン４７は、底板１２に植
設用の凹部４２が省略できる。また、上記螺旋状のネジ
４８は、鉄筋のような凹凸部でもよい。各アンカーピン
１７には、食い付き部を備えているため、台形型部材１
１とコンクリート部材との剥離が無くなる。

【００４９】アンカーリブ１８は、図２（ロ）および
（ハ）に示すように、断面略円形の突起２３と板状部２
４とから構成され、リング側長側面１３およびリング側
短側面１４と、底板１２に一体に成形されている。そし
て、突起２３および板状部２４とは、下部に向かうに従
い、大きい突起２３′および厚い板状部２４′になって
いる。また、この形状は、成形する際に型を抜き易くす
るためのものである。上記アンカーリブ１８における突
起２３、２３′は、充填されたコンクリート部材が収縮
して、リング側長側面１３およびリング側短側面１４と
分離して隙間を作ることを防止する。

【００５０】アンカーリブ１９は、アンカーリブ１８と
異なり、セグメント側の強度を得るためのものであり、
底板１２に一体成形されている。アンカーリブ１９が成
形された側には、図示されていないコンクリート成形用
外型枠が載置された後、コンクリート部材が充填される
ため、前記コンクリート成形用外型枠が除去されると、
コンクリート部材が表面に露出している。そして、この
コンクリート部材の露出面に、シール材用の凹部が成形
されている。また、各アンカーピン１７、各アンカーリ
ブ１８、１９、リング側長側面１３、およびリング側短
側面１４は、底板１２に対して垂直でなく、成形に際
し、型を抜く方向に一致させる。すなわち、これらは、
全て鉛直方向を向いているため、成形型が簡単にできる
と共に、充填されたコンクリート部材に対する食い付き
がよい。

【００５１】台形型部材１１は、後述の樹脂部材から構
成されているため、樹脂部材の熱線膨張係数と、コンク
リート部材の熱線膨張係数との間に大きな差が生じる。
そのため、台形型部材１１と樹脂部材との間には、コン
クリート部材の硬化熱による膨張や、コンクリート部材
の冷却時による収縮が起こり、両者間が剥離し易くな
る。本実施例のアンカーピン１７あるいはアンカーリブ
１８、１９は、上記熱膨張あるいは熱収縮、コンクリー
ト部材の重量、あるいは建設時や設置時の振動等を考慮
して、その厚さ、突起の大きさ等を決めている。

【００５２】図４（ニ）において、台形型樹脂被覆セグ
メントの厚さ方向の側面は、台形型部材１１の側面５５
と、コンクリート部材２０の側面５７とから構成されて
いる。そして、コンクリート部材は、台形型部材１１の
側面５５に連設されている台形型部材１１の端部５６を
覆うように成形されている。すなわち、台形型部材１１
の側面５５は、コンクリート部材２０の側面５７の側面
と面一になっている。また、コンクリート部材の側面５
７には、シール材を挿入するシール材用凹部２１′が図
示されていないコンクリート成形用外型枠によって成形
されている。

【００５３】次に、台形型樹脂被覆セグメントの製造に
ついて説明する。台形型部材１１は、図示されていない
反応射出成形装置に、ノルボルネン系モノマーとメタセ
シス触媒系を主材とする反応射出成形用材料が型内に注
入されることによって、図１ないし図４に示す形状に作
製される。

【００５４】反応射出成形用材料は、たとえば、ノルボ
ルネン系モノマーとメタセシス触媒系とからなる第１の
液体と、ノルボルネン系モノマーと活性剤とからなる第
２の液体とを用意する。その後、上記安定した２液は、
たとえば、ミキシングヘッドによって混合された後、反
応射出成形装置の型枠内に低圧、低温で注入される。本
実施例は、上記のように低圧、低温で反応射出成形がで
きるため、型枠が安価なものでよい。上記反応射出成形
用材料の詳細は、たとえば、特公平３−２８４５１号公
報、特公平４−９８１２号公報、特公平６−１３５６３
号公報、特公平６−２４８０６号公報、特開平６−８２
７３号公報に記載されており、これらの材料を使用し
て、本実施例の台形型樹脂被覆セグメントを作製するこ
とができる。

【００５５】コンクリート成形用外型枠に台形型部材１
１と、鉄筋あるいはボルトボックス等の継手金具を入れ
た後、コンクリート部材を充填するが、コンクリート部
材の充填に際し、振動台に置かれて振動させられると共
に、棒状バイブレータ等で内部締固めを行う。上記振動
は、コンクリート部材の充填に都合がよいが、台形型部
材１１の接合壁であるリング側長側面１３とリング側短
側面１４を振動させ、界面部分に隙間が生じる。

【００５６】本出願人は、樹脂被覆セグメントの作製に
おいて、上記欠点があることを発見した。この欠点を解
決するために、本出願人は、台形型部材１１の接合壁に
沿って設けられている鉄筋に保持スペーサを嵌合させ
た。保持スペーサは、台形型部材１１の接合壁を樹脂被
覆セグメント成形型に押し付けることにより、振動を抑
えることができ、コンクリート部材を隙間なく綺麗に充
填することができる。上記保持スペーサは、弾力が多少
ある合成樹脂であればよく、鉄筋に嵌合した際に鉄筋と
台形型部材１１の接合壁との間隔を保持でき、樹脂被覆
セグメント成形型に押し付けられる形状のものであれば
よい。たとえば、上記保持スペーサは、略リング状であ
り、鉄筋を嵌合する一部断裂部を有する内側円形部と、
当該内側円形部から放射状に伸びる複数の放射部と、当
該放射部に連結すると共に一部断裂部を有する外側円形
部とから構成される。

【００５７】次に、台形型樹脂被覆セグメントを組み立
てることによって、トンネルの施工方法を説明する。図
５（イ）および（ロ）は台形型樹脂被覆セグメントの接
合部を説明するための図である。図６は本発明の実施例
で、台形型樹脂被覆セグメントを組み立てたトンネルの
開放図である。図６において、６個の台形型樹脂被覆セ
グメント６１、６２、６３、６４、６５、６６がリング
状に積み重ねられてリング６７が構成されている。各台
形型樹脂被覆セグメント６１ないし６６は、リング側長
側面１３とリング側短側面１４とが互いに逆向きになる
ように配置される。そして、各台形型樹脂被覆セグメン
ト６１ないし６６間５１は、図５（イ）に示すように、
コンクリート部材５３が互いに接し、シール材用凹部２
１に図示されていないシール材が設けられる。

【００５８】各台形型樹脂被覆セグメント６１ないし６
６は、下部から積み重ねられ、セグメント間は、開口部
１６を利用して、ボルトとナットによって接合される。
そして、たとえば、最後の台形型樹脂被覆セグメント６
３は、横方向からスライドさせながらボルトとナットに
よって接合ができる。従来のように、トンネルを施工す
るに際し、台形型樹脂被覆セグメントを下部から上方に
嵌め込む場合より、本実施例のように横方向にスライド
させて嵌合させる方が施工が簡単になる。このように、
たとえば、６個の台形型樹脂被覆セグメント６１〜６６
を接合して、一つのリングが完成する。その後、前記と
同様にして、台形型樹脂被覆セグメントは、順次リング
を形成すると共に、円周方向も、図５（ロ）に示すよう
に、シール材でシールを行いながらトンネルを作る。さ
らに、開口部１６には、たとえば、モルタルや発泡材等
を注入してボルト孔２２、ボルト・ナット等をシール
し、台形型部材１１と同じ材質の蓋部材を接着すること
により内面が略平滑にすることができる。

【００５９】図７は（イ）および（ロ）本発明の他の実
施例でトンネル内部にコンクリートが露出するタイプと
樹脂部分が露出するタイプを説明するための図である。
図７（イ）に示された台形型樹脂被覆セグメント７１
は、前記実施例のような三面タイプではなく、五面タイ
プのものである。すなわち、台形型樹脂被覆セグメント
７１は、底部７２と四辺に枠７３を有し、その内部にコ
ンクリート部材７４が充填されている。本実施例の場
合、台形型部材に設けるアンカーリブは、図２（イ）な
いし（ハ）に示されたタイプのものが枠７３の四辺に設
けられる。

【００６０】また、図７（イ）において、開口部１６に
は、ボルトボックス等の継手金具７５の端面が示されて
いる。上記継手金具７５の両端には、図示されていない
アンカー鉄筋が接合されているため、この部分で他の樹
脂被覆セグメントと接合した際の強度を有する。このよ
うな台形型樹脂被覆セグメント７１は、トンネルを組み
立てると、その内部にコンクリートが露出することにな
る。そして、トンネルの外周面は、樹脂によって覆われ
ているため、トンネル内部に水等が侵入しない。すなわ
ち、図７（イ）に示すタイプの台形型樹脂被覆セグメン
トからなるトンネルは、自動車道、鉄道、道路等の内部
の耐火性が必要な場合に使用される。

【００６１】図７（ロ）に示す樹脂部分が露出するタイ
プの台形型樹脂被覆セグメント７１は、図７（イ）と同
様に五面タイプのものである。このような台形型樹脂被
覆セグメント７１は、トンネルを組み立てると、その内
部に樹脂部材が露出することになる。そして、トンネル
の内周面は、樹脂によって覆われているため、酸性ガス
を発生し易い下水道用、あるいは雨水用シールドトンネ
ルに適している。図７（イ）および（ロ）における枠７
３の肉厚は、５ｍｍないし１０ｍｍにしたが、これ以上
の強度を持たせたい場合、さらに厚くする。また、上記
枠７３は、鉄筋コンクリートの型枠を兼ねるため、安価
な台形型樹脂被覆セグメントができる。

【００６２】図８は本発明の他の実施例である六角型樹
脂被覆セグメントを説明するための図である。図８にお
いて、六角型樹脂被覆セグメント８１は、たとえば、二
つの長辺と、四つの短辺とを有すると共に、上方および
下方の湾曲した二つの平面から構成される。六角型樹脂
被覆セグメント８１は、短辺とされたトンネルの円周方
向の接合面８２と、長辺とされたトンネルの軸方向の接
合面８３とを有する。特に、上記軸方向接合面８３は、
シールド機におけるシールドジャッキが当接するために
トンネルの軸方向に対して垂直面となっている。シール
ド機は、シールドジャッキによって、トンネルのリング
方向接合面８４を押しながらトンネルの前方に掘削して
行く。

【００６３】図９は本発明の他の実施例である矩形型樹
脂被覆セグメントを説明するための図である。図１０は
図９におけるセグメントの接合部を説明するための図で
ある。図９および図１０において、鉄筋コンクリート製
セグメント９１は、中央に設けられたグラウト材注入孔
９２と、ボルト・ナット９５、９６を挿入する複数個の
開口部９３と、他のセグメントと接合するボルトを挿入
するためのボルト孔９４とから構成されている。鉄筋コ
ンクリート製セグメント９１は、セグメントの分割数と
トンネルの径とによって決まる湾曲を有すると共に、図
示されていない鉄筋によって、必要な強度を得ている。

【００６４】グラウト材注入孔９２は、たとえばシール
ド工法等によって、掘削したトンネルの内部と鉄筋コン
クリート製セグメント９１との間にできる隙間を埋める
ためにグラウト材を注入する孔である。ボルト・ナット
９５、９６を挿入する開口部９３は、上下、左右の鉄筋
コンクリート製セグメント９１を接合するために、それ
ぞれ複数個ずつ設けられている。ボルト９５は、開口部
９３を介してボルト孔９４に挿入された後、隣接するセ
グメントの開口部９３に挿入されたナット９６によって
締め付けられる。すなわち、開口部９３は、ボルト９５
およびナット９６を挿入して、接合作業を行う際に適し
た形状に成形されている。

【００６５】上記樹脂枠７３は、好ましくは、接合壁の
厚さ方向の８０％以下、さらに、好ましくは２０％ない
し７０％とし、残りの接合壁をコンクリート部材７４と
する。そして、コンクリート部材７４には、シール部材
用の凹部２１が設けられている。上記接合壁とすること
により、樹脂枠の製造および樹脂被覆セグメントの製造
が容易になる。

【００６６】図１３は本発明の実施例で、樹脂被覆セグ
メントをボルト・ナットによって接合する継手手段を説
明するための図である。図１３において、樹脂被覆セグ
メント１３０（１３０′）は、コンクリート部材１３１
（１３１′）と樹脂被覆部材１３２（１３２′）とから
構成されている。各樹脂被覆セグメント１３０（１３
０′）には、トンネルの軸方向および円周方向に、たと
えば、鉄鋼製のボルトボックス１３３（１３３′）がそ
れぞれ成形されている。また、ボルトボックス１３３
（１３３′）は、コンクリート部材１３１（１３１′）
に食いつく鉄筋１３４（１３４′）で溶接されていると
共に、ボルト１３５を挿入する孔が接合面側に開いてい
る。樹脂被覆セグメント１３０と樹脂被覆セグメント１
３０′との接合は、たとえば、ボルトボックス１３３か
らボルト１３５を挿入し、反対側のボルトボックス１３
３′からナット１３６を挿入して締め付ける。さらに、
ボルトボックス１３３（１３３′）の開口は、蓋１３７
（１３７′）によって閉められる。また、コンクリート
部材１３１（１３１′）の間に水密性を保つためにシー
ル材１３８（１３８′）が挿入されている。

【００６７】図１４は本発明の実施例で、樹脂被覆セグ
メントを通しボルトによって接合する継手手段を説明す
るための図である。図１４に示された実施例は、トンネ
ルの外側が樹脂被覆部材で被覆されていること、および
ボルトとボルトボックスとの形状が図１３に示された実
施例と相違している。たとえば、通しボルト１４５（１
４５′）は、前記実施例より長いため、樹脂被覆セグメ
ント１３０（１３０′）を接合する前に、通しボルト１
４５を一方のボルト引込み穴１４７まで押し込む。その
後、他方の樹脂被覆セグメント１３０′を接合し、通し
ボルト１４５を中央部に移動させ、ボルトボックス１４
３（１４３′）の両側からナット１４６（１４６′）に
よって締め付けられる。

【００６８】図１５は本発明の実施例で、樹脂被覆セグ
メントを曲がりボルトによって接合する継手手段を説明
するための図である。図１５に示された実施例は、トン
ネルの外側が樹脂被覆部材で被覆されていること、およ
びボルトとボルトボックスとの形状が図１４に示された
実施例と相違している。たとえば、曲がりボルト１５５
は、弧状をしている。そのため、ボルトボックス１５３
（１５３′）の形状は、挿入したりあるいはナットを締
め付け易い形状になっている。樹脂被覆セグメント１３
０（１３０′）を接合した後、曲がりボルト１５５を一
方から他方に押し込む。ボルト１５５は、両側からナッ
ト１５６（１５６′）によって締め付けられる。

【００６９】図１６（イ）および（ロ）は本発明の実施
例で、樹脂被覆セグメントをテーパー金具によって接合
する継手手段を説明するための図である。図１６におい
て、樹脂被覆セグメント１３０（１３０′）は、トンネ
ルの円周方向および軸方向に継手金具が取り付けられて
いる。当該継手金具は、Ｃ型金物１６３（１６３′）の
接合部にテーパー部を有すると共に、接合後に下部（図
１６において）から前記テーパー部に嵌合する内部にテ
ーパー部を有するＨ型金物１６５を押し込む。Ｃ型金物
１６３（１６３′）は、鉄筋１６４（１６４′）によっ
て内部のコンクリート部材にそれぞれ接続されている。

【００７０】図１７は本発明の実施例で、樹脂被覆セグ
メントを斜めボルトによって接合する継手手段を説明す
るための図である。図１７において、一方の樹脂被覆セ
グメント１３０には、斜めにボルト孔が設けられたボル
トボックス１７３が設けられている。また、他方の樹脂
被覆セグメント１３０′には、斜めボルト１７５がネジ
込まれるナット１７６がインサートされている。樹脂被
覆セグメント１３０（１３０′）は、それぞれ接合され
た後、ボルトボックス１７３に斜めボルト１７５を挿入
した後、斜めボルト１７５をナット１７６にねじ込むこ
とにより両者が接合される。

【００７１】図１８は本発明の実施例で、樹脂被覆セグ
メントをナックルピンによって接合する継手手段を説明
するための図である。一方の樹脂被覆セグメント１３０
には、凹型金物１８１にピン１８２を嵌合する穴が設け
られている。また、他方の樹脂被覆セグメント１３０′
には、前記凹型金物１８１に嵌合するピン１８２が設け
られている。凹型金物１８１とピン１８２との嵌合は、
ピン１８２が弾性により縮小および膨張できるように形
成されることにより達成される。以上説明した継手手段
は、本実施例以外に公知または周知、あるいは同等の機
能を有するものに変えることができる。

【００７２】以上、本実施例を詳述したが、本発明は、
前記実施例に限定されるものではない。そして、特許請
求の範囲に記載された本発明を逸脱することがなけれ
ば、種々の設計変更を行なうことが可能である。本実施
例では、台形型樹脂被覆セグメントの形状の代わりに亀
の子型、三角形、正方形、その他に変形させることが可
能である。実施例における台形型樹脂被覆セグメント
は、６個の場合が示されているが、この数に限定される
ものではない。本実施例の樹脂被覆セグメントは、自動
車道、鉄道、歩道用トンネル、あるいは下水道用シール
ドトンネルを例に挙げて説明したが、断面がその他の形
状をした下水道、上水道、工業用水道、地下河川、地下
タンク、地上に設置されたタンクまたは容器等に使用す
ることができる。実施例において、台形型樹脂被覆セグ
メントの樹脂枠を作製する反応射出成形や、鉄筋コンク
リートの作製方法については、詳述していないが、周知
または公知の手段を採用することができる。ボルト・ナ
ットを挿入する開口部の作製についても同様である。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、底板を含んで一体に構
成された三つの面からなり、かつ、高さが樹脂被覆セグ
メントの厚みの８０％以下である型部材が鉄筋コンクリ
ート成形用外型枠を兼用することができると共に、コン
クリート成形用外型枠に塗布する剥離剤、脱型の手間、
型の清掃等が不要な部分があるため、安価なトンネルが
できる。本発明によれば、セグメントを台形型にしたた
め、一種類の型でトンネルが組み立てられるため、反応
射出成形装置の型が安価になると共に、トンネルの組み
立て工法が簡単になる。本発明によれば、樹脂被覆セグ
メントにおける樹脂側をトンネルの内側とした場合、二
次覆工を省略することができ、耐薬品性が良好であると
共に、表面が平滑であるため、雨水や下水の流速が大き
くなる等、優れた水理特性を持つ雨水用あるいは下水道
用シールドトンネルを得ることができる。本発明によれ
ば、樹脂被覆セグメントにおける樹脂側をトンネルの外
側とした場合、水密性が良好で、内面がコンクリート部
材となるため、鉄道、自動車道、あるいは共同坑用シー
ルドトンネルを得ることができる。本発明によれば、台
形型部材にアンカーピンおよびアンカーリブを設けたた
め、樹脂部材からなる型枠とコンクリート部材との剥離
がなく、一体となり強度のある樹脂被覆セグメントを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は本発明の一実施例で、台形型樹脂被覆
セグメントにおける台形型部材の上面図で、（ロ）は
（イ）におけるＸ−Ｘ′断面図、（ハ）は（イ）におけ
るＹ−Ｙ′断面図である。

【図２】（イ）は図１（イ）におけるＺ−Ｚ′断面図
で、（ロ）（イ）におけるアンカーリブの上部断面図、
（ハ）は（イ）におけるアンカーリブの下部断面図であ
る。

【図３】（イ）は図１（イ）における矢印Ａ方向からみ
たリング側長側面で、（ロ）は図１（イ）における矢印
Ｂ方向からみたリング側短側面である。

【図４】（イ）ないし（ハ）本実施例におけるアンカー
ピンの例を説明するための図で、（ニ）は本発明の台形
型樹脂被覆セグメントの実施例を説明するための図であ
る。

【図５】（イ）および（ロ）は台形型樹脂被覆セグメン
トの接合部を説明するための図である。

【図６】本発明の実施例で、台形型樹脂被覆セグメント
を組み立てたトンネルの開放図である。

【図７】（イ）および（ロ）本発明の他の実施例でトン
ネル内部にコンクリートが露出するタイプと樹脂部分が
露出するタイプを説明するための図である。

【図８】本発明の他の実施例である六角型樹脂被覆セグ
メントを説明するための図である。

【図９】本発明の他の実施例である矩形型樹脂被覆セグ
メントを説明するための図である。

【図１０】図９におけるセグメントの接合部を説明する
ための図である。

【図１１】従来例におけるセグメントを使用したトンネ
ルの構造を説明するための図である。

【図１２】（イ）ないし（ハ）は、図１１における各セ
グメントの形状を説明するための図である。

【図１３】本発明の実施例で、樹脂被覆セグメントをボ
ルト・ナットによって接合する継手手段を説明するため
の図である。

【図１４】本発明の実施例で、樹脂被覆セグメントを通
しボルトによって接合する継手手段を説明するための図
である。

【図１５】本発明の実施例で、樹脂被覆セグメントを曲
がりボルトによって接合する継手手段を説明するための
図である。

【図１６】（イ）および（ロ）は本発明の実施例で、樹
脂被覆セグメントをテーパー金具によって接合する継手
手段を説明するための図である。

【図１７】本発明の実施例で、樹脂被覆セグメントを斜
めボルトによって接合する継手手段を説明するための図
である。

【図１８】本発明の実施例で、樹脂被覆セグメントをナ
ックルピンによって接合する継手手段を説明するための
図である。

【符号の説明】

１１・・・台形型部材 ２０・・・セグ
メント側側面 １２・・・底板 ２１・・・シー
ル材用凹部 １３・・・リング側長側面 ２２・・・ボル
ト孔 １４・・・リング側短側面 ２３・・・リブ
突起 １５・・・グラウト材注入孔 ２４・・・板状
部 １６・・・開口部 １７・・・アンカーピン １８・・・アンカーリブ １９・・・アンカーリブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 正嗣 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 中川 雅由 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 染谷 洋樹 東京都中央区八重洲２丁目６番21号 石 川島建材工業株式会社内 (72)発明者 田中 ▲ただし▼ 東京都中央区八重洲２丁目６番21号 石 川島建材工業株式会社内 (72)発明者 藤野 豊 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスタ ー株式会社内 (72)発明者 加瀬 明 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスタ ー株式会社内 (72)発明者 松本 一男 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 高橋 清 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 西片 晃 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 近藤 学 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−228787（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセグメントを組み立てることによ
   ってシールドトンネルを構築する樹脂被覆セグメントに
   おいて、 前記トンネルの軸方向に垂直な接合面となる二つの接合
   壁と、当該接合壁と一体に設けられた一つの底板とから
   構成された熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材と、 上記底板に植設されたアンカーピンと接合壁の内側に植
   設されたアンカーリブと、 当該型部材に充填されたコンクリート部材と、から構成され、かつ、上記型部材の各接合壁の高さは、
   樹脂被覆セグメントの厚みの８０％以下である ことを特
   徴とする樹脂被覆セグメント。
2. 【請求項２】 上記熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材
   は、台形型であり、トンネルの軸方向に垂直な接合面で
   あり、かつ上記台形型の上辺および底辺に位置する二つ
   の接合壁と、一つの湾曲した底板とからなる三面で構成
   されたものであることを特徴とする請求項１記載の樹脂
   被覆セグメント。
3. 【請求項３】 上記熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材
   は、台形型あるいは矩形型であり、トンネルの軸方向に
   垂直な接合面となる二つの接合壁と、樹脂被覆セグメン
   トのトンネルの円周方向の接合面となる二つの接合壁
   と、一つの湾曲した底板とからなる五面が一体に構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の樹脂被覆セグ
   メント。
4. 【請求項４】 上記熱硬化性樹脂製の湾曲した型部材
   は、六角型であり、六角型の各接合面となる六つの接合
   壁と、一つの湾曲した底板とからなる七面が一体に構成
   されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３記
   載の樹脂被覆セグメント。