JP3341931B2 - 合成セグメントの継手 - Google Patents

合成セグメントの継手

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正佳 岩橋
浩 喜田
幸夫 阿部
貞夫 嶋村
昭彦 金好
誠 松村
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住友金属工業株式会社
株式会社鴻池組
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法で使用さ
れる覆工用の合成セグメントの継手構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】下水道、共同溝、鉄道、道路、地下河川
等のトンネルをシールド工法によって建設する場合、円
弧状のセグメントを多数連結することによってトンネル
が構築される。
【0003】セグメントとしては、図7に示す鋼製セグ
メント1aの他、図8に示すようなコンクリートセグメ
ント1b、図9に示すような鋼コンクリート合成セグメ
ント1c等があり、図10に示すようにいずれも隣接す
るセグメント1間を連結するための継手(トンネル周方
向のセグメント間継手2およびトンネル軸方向のリング
間継手3)を設け、その接合面には止水のためのシール
材4を介在させている。
【0004】ところで、コンクリートセグメントや合成
セグメントの継手としては、図11のように継手板5に
ボルト孔6を設け、それにボルト7を挿入し、ナット8
の締め付けによりセグメント1相互を連結するものが一
般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、都市部等におい
てトンネルを構築する場合、大深度、大断面の条件下に
施工される傾向にあるが、このときの覆工材には大きな
断面力が作用するため、高強度、高剛性のセグメントが
必要とされる。
【0006】これらの条件を満たすセグメントとして鋼
板とコンクリートからなる合成セグメントが適している
が、特に軟弱地盤等、曲げモーメントが比較的大きくな
る場合は、合成セグメント本体の優れた強度特性に見合
う継手が必要とされる。
【0007】また、最近では都市化の進展に伴う浸透域
の減少により、いわゆる都市型水害が頻発しており、被
害が深刻で波及的かつ広範囲に及ぶことが憂慮されてお
り、河道拡幅等が必要とされているが、土地不足や地価
の高騰等により地上河道の拡幅は困難な状況にある。
【0008】このような理由により、地上河道拡幅に代
わる新しい方策として、地下河川を中心とし、調節池等
を組み合わせるシールド工法による地下河川トンネル方
式が注目されている。地下河川トンネルの場合、雨水等
がトンネル内に貯水されるとセグメントリングには内水
圧の影響を受けて大きな引張力が発生するものと考えら
れる。
【0009】下水道、鉄道等のトンネルにおいて、一般
的にセグメントには、土圧、水圧等の外力によって曲げ
モーメント、せん断力の他、トンネル周方向に圧縮力が
作用するが、地下河川トンネルの場合、トンネル内部の
貯水による水圧によってトンネルの圧縮力が大きく低下
し、さらに高内水圧においては引張力が発生するケース
も考えられる。
【0010】圧縮力が大幅に低下したり引張力が作用す
る場合は、セグメント間継手の曲げ剛性が低下し、セグ
メントの千鳥組の効果によりリング間継手を介してセグ
メント本体に曲げモーメントが伝達され、セグメント本
体には大きな曲げモーメントが発生する。
【0011】また、トンネル周方向に引張力が作用する
と、通常のボルト接合の継手では継手間に目開きが生
じ、漏水等が懸念される。
【0012】本発明は上述のような課題の解決を図った
ものであり、継手部をセグメント本体と同等の強度およ
び剛性を有する構造とすることにより、大断面、大深
度、地下河川等、セグメントに大きな曲げモーメントや
引張力が作用する場合に有効な合成セグメントの継手を
提供することを目的としている。
【0013】本願の請求項1に係る発明は、少なくとも
トンネルの地山側と内空側の2面に鋼板を有し、前記両
鋼板間にコンクリートを打設して、サンドイッチ状の構
造とした鋼コンクリート合成セグメントのセグメント間
継手において、地山側鋼板をセグメント本体の端面より
突出させ、その端部にはトンネル内空側に突出する継手
板を設け、隣接するセグメントの前記継手板どうしを
ルト接合し、さらに内空側鋼板間に蓋としての連結部材
を設置し、両側の内空側鋼板の端部と前記連結部材を接
合し、前記地山側鋼板と連結部材で挟まれた継手部内に
グラウトを充填したことを特徴とするものである
【0014】請求項2は、請求項1に係る合成セグメン
トの継手において、前記内空側鋼板の端部および前記連
結部材の端部に、トンネル内空側に突出する継手板を設
け、前記継手板どうしをボルト接合してなる場合を限定
したものである。
【0015】
【実施例】次に、図示した実施例について説明する。
【0016】図1(a) 、(b) は、本発明の継手の一実施
例を示したもので、図中、上方向がトンネル内空側であ
り、下方向がトンネル地山側である(以下に述べる実施
例においても同じ)。
【0017】本実施例における鋼コンクリート合成セグ
メント1は、地山側鋼板9、内空側鋼板10、トンネル
軸方向両端の側板11、および地山側鋼板9と内空側鋼
板10との間に打設したコンクリート12とでサンドイ
ッチ状の構造としたものである。
【0018】地山側鋼板9は、そのトンネル周方向両端
がセグメント1本体の端部から突出した構造となってお
り、その端部にはトンネル内空側に突出する継手板5a
が設けられている。
【0019】この継手板5aには、継手ボルト7aを通
すための複数のボルト孔6aが設けられており、継手板
5aどうしを当接させ、両継手板5aのボルト孔6aを
貫通するボルト7aおよびナット8aの締め付けによ
り、隣接するセグメント1の地山側鋼板9どうしを接合
する。
【0020】図中、符号13aは、継手板5aと地山側
鋼板9との間に設けた複数の補剛板であり、継手板5a
および補剛板13aは、後述するグラウト20の充填に
より継手部内に埋め込まれることになる。
【0021】一方、内空側鋼板10の端部は、地山側鋼
板9のようにセグメント1本体の端部から突出した構造
とはなっておらず、隣接するセグメント1の内空側鋼板
10間に、内空側鋼板10と同じ断面形状の連結部材1
4を介して、トンネル内空側の接合を行っている。図
中、符号15,16は、それぞれ連結部材14を構成す
る連結鋼板および連結側板である。
【0022】内空側鋼板10および連結部材14の端部
には、それぞれトンネル内空側に突出する継手板5b,
5b’が設けられており、これらのボルト孔6b,6
b’を貫通するボルト7bおよびナット8bの締め付け
により、連結部材14を介して隣接するセグメント1の
内空側鋼板10どうしを接合する。図中、符号13b,
13b’は補剛板である。
【0023】また、連結部材14の連結鋼板15の中央
部にはグラウト注入孔17が設けられており、地山側鋼
板9、側板11および蓋としての連結部材14によって
囲まれた空間部には、グラウト注入孔17からグラウト
18が充填されている。
【0024】図2は、本発明の他の実施例を示したもの
である。
【0025】施工現場でセグメント1をリング状に組み
立てる際、セグメントリングに組立誤差が生じることが
予想される。この時、図1の継手構造では、連結部材1
4の継手位置への挿入が困難になることが考えられる。
【0026】このような場合において、例えば連結部材
14のトンネル周方向の長さを、あらかじめ設計寸法よ
り短くなるように製作し、現場において連結部材14を
設置する際に、セグメント1本体の内空側鋼板10の継
手板5bと連結部材14の継手板5b’との間に接合補
助板19を設け、継手板5b,5b’間のすき間をなく
すようにすれば、組立誤差に対処させることができる。
【0027】図3は、図2の実施例で使用する接合補助
板19の形状の一例を示したもので、連結部材14を設
置した後にトンネル内空側から挿入できるよう、継手ボ
ルト位置をトンネル地山側方向にU形状に切り欠いてあ
る。
【0028】接合補助板19としては、鋼製または合成
樹脂製の材料等を用いることができる。
【0029】図4は、本発明のさらに他の実施例を示し
たものである。
【0030】本実施例は、図1および図3の継手構造に
おいて、トンネル内空側から連結部材14を挿入する際
の組立性を考慮し、継手板5b,5b’を内空側鋼板1
0と直角な方向に対し、ある程度セグメント1本体寄り
に傾けた構造としたものである。
【0031】図5は、本発明の継手を用いたセグメント
リングに使用するKセグメントの一例を示したものであ
る。
【0032】通常のKセグメント20は、図6に示すよ
うにトンネル内空側から組み立てられるように、セグメ
ント間継手2の接合面がくさび状となっているが、本発
明の継手構造は、図6のようなKセグメント形状にする
と、トンネル地山側の継手板が地山側鋼板と直角な方向
に対し傾いた構造となり、継手ボルトによる接合作業が
困難になる。
【0033】そこで、図5の例では、Kセグメント20
をトンネル軸方向にくさび状にした形状としている。
【0034】さらに、一般的にKセグメントは、他のセ
グメント(Bセグメント、Aセグメント等)に比べ、ト
ンネル周方向の長さが短いので、本発明のセグメント間
継手を使用した場合、内空側の連結部材14の設置が困
難になる。
【0035】そのため、図5の例では、Kセグメント2
0の本体を地山側鋼板9、側板11、地山側の継手板5
a、および補剛板13a(図5では、地山側鋼板9、継
手板5a、補剛板13aは背面側となり表れていない)
の鋼殻のみで鋼製し、Kセグメント20と連結部材14
を組み立てた後、連結部材14のグラウト注入孔からグ
ラウト18を内部空間に充填し、Kセグメント20本体
およびKセグメントの継手部も他のセグメントと同様の
強度、剛性となるようにしている。
【0036】
【発明の効果】本発明では、合成セグメントの地山側鋼
板どうし、および連結部材を介して内空側鋼板どうしを
接合し、さらに継手部内にグラウトを充填してあるた
め、合成セグメント本体と同等の耐力、剛性を有する継
手部が得られ、かつ継手部における高い止水性が得られ
る。
【0037】すなわち、本発明の継手は、大口径、大深
度、および地下河川シールドトンネル等、セグメントに
大きな曲げモーメントや引張力が作用する場合に適した
合成セグメント用の継手として利用価値が大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の継手の一実施例を示したもので、(a)
はトンネル内空側からみた斜視図、(b) は鉛直断面図
(上が内空側)である。
【図2】本発明の他の実施例を示す鉛直断面図である。
【図3】図2の実施例において使用する接合補助板の正
面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例を示す鉛直断面図で
ある。
【図5】本発明の継手を用いたセグメントリングに使用
するKセグメントの一例を示すトンネル内空側からみた
平面図である。
【図6】従来の一般的なKセグメントの形状を示す正面
図(下が内空側)である。
【図7】従来の鋼製セグメントの一例を示す斜視図であ
る。
【図8】従来のコンクリート一例を示す斜視図である。
【図9】従来の鋼コンクリート合成セグメントの一例を
示す斜視図である。
【図10】一般的なセグメントリングの斜視図である。
【図11】一般的な継手ボルトを使用したセグメント間
継手の鉛直断面図である。
【符号の説明】 1…セグメント、2…セグメント間継手、3…リング間
継手、4…シール材、5…継手板、6…ボルト孔、7…
ボルト、8…ナット、9…地山側鋼板、10…内空側鋼
板、11…側板、12…コンクリート、13…補剛板、
14…連結部材、15…連結鋼板、16…連結側板、1
7…グラウト注入孔、18…グラウト、19…接合補助
板、20…Kセグメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 幸夫 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 嶋村 貞夫 大阪市中央区北久宝寺町3−6−1 株 式会社鴻池組内 (72)発明者 金好 昭彦 大阪市中央区北久宝寺町3−6−1 株 式会社鴻池組内 (72)発明者 松村 誠 大阪市中央区北久宝寺町3−6−1 株 式会社鴻池組内 (56)参考文献 特開 平4−330197(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/04 - 11/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともトンネルの地山側と内空側の
    2面に鋼板を有し、前記両鋼板間にコンクリートを打設
    して、サンドイッチ状の構造とした鋼コンクリート合成
    セグメントのセグメント間継手において、地山側鋼板を
    セグメント本体の端面より突出させ、その端部にはトン
    ネル内空側に突出する継手板を設け、隣接するセグメン
    トの前記継手板どうしをボルト接合し、さらに内空側鋼
    板間に蓋としての連結部材を設置し、両側の内空側鋼板
    の端部と前記連結部材を接合し、前記地山側鋼板と連結
    部材で挟まれた継手部内にグラウトを充填したことを特
    徴とする合成セグメントの継手。
  2. 【請求項2】 前記内空側鋼板の端部および前記連結部
    材の端部に、トンネル内空側に突出する継手板を設け、
    前記継手板どうしをボルト接合してなる請求項1記載の
    合成セグメントの継手。
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