JP3456608B2 - シールドセグメント - Google Patents

シールドセグメント

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強 岡部
欣春 塩山
一男 松本
昭一 佐谷
一裕 高崎
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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、土木工事におけるトン
ネル施工でのシールド工法におけるトンネルの覆工用セ
グメントに関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来の覆工用(シールド)セグメントと
しては鋼製、鉄筋コンクリート製、ダクタイル鋳鉄製の
ものが主に使用されている。 【0003】その使用の区別はシールドトンネルの口
径、目的、場所、製造費用等によって使い分けがなされ
るが、ほとんどのものが5〜7ピースに分割されたセグ
メントピースをボルト・ナットで締結して組み立てるも
のである。 【0004】最近はシールド工法の自動化にともない、
ボルト継ぎ手のないセグメントや鋼材とコンクリートの
合成のセグメントも出現している。 【0005】しかし、セグメントは従来の製造目的に沿
って製造されており、付加価値を与えられたセグメント
はほとんど無い。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】現在使用されているセ
グメントは、種類によって問題の発生の仕方が異なる
が、一般的には次のような問題点がある。 【0007】鋼製・ダクタイル鋳鉄製・コンクリート製
の大部分では仕上げ面(化粧)としての二次覆工が必要
であり、コンクリート製ではクラック(ひび割れ)の発
生や漏水を生じるおそれもある。 【0008】また、全てのセグメントにおいて、硫化水
素、酸等に対する耐腐食性に問題があり、周辺の変位に
対し、フレキシブルな構造でなく、粗度係数が大きく、
加工・製作に手間がかかり量産化が計れない。 【0009】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、仕上り面がきれいで二次覆工が不用となり、見映え
や粗度係数も従来のセグメントに比べ優れており、ま
た、クラックの発生や漏水の防止も完全で、かつ、耐腐
食性もあり、また、周辺の変位に対応するフレキシブル
性を備えることもでき、しかも、加工・製作の手間も軽
減でき安価に製作できるシールドセグメントを提供する
ことにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、トンネル外方面側を開放面とし、トンネル周
方向接合面のうち、一方には突条を、他方にはこの突条
の嵌合溝を形成し、突条は溝条付き突条であり、この溝
条にはセグメントピース外殻外側からの接着剤注入孔を
開口させた合成樹脂製のセグメントピース外殻を型枠と
してその内部にコンクリートを打設して合成樹脂とコン
クリートまたは鉄筋コンクリートの合成セグメントとし
たことを要旨とするものである。 【0011】 【作用】請求項1記載の本発明によれば、仕上げ面・粗
度係数大については、仕上り面が合成樹脂材となり、見
映えや粗度係数も従来のセグメントに比べ優れている。
また、使用目的に合わせ着色することが可能なため、カ
ラフルな仕上げができ、二次覆工が不用となる。 【0012】さらに、合成樹脂を不透水性の合成樹脂と
すれば、これでコーティングした形となりコンクリート
または鉄筋コンクリート部分でのクラックの発生を原因
とする漏水は発生しない。また、硫化水素、酸等による
腐食については、耐腐食性のある合成樹脂材を採用する
ことにより解決できる。 【0013】セグメントリング間の継手を合成樹脂製の
セグメントピース外殻相互の弾性継手とすることがで
き、周辺の変位に対応する構造として他のセグメントに
比べフレキシブルに対応ができ、加工・製作の手間につ
いては、合成樹脂加工工場等でセグメントピース外殻の
大量生産が可能で、どこでもコンクリートを打設し製作
することができる。 【0014】また、前記作用に加えて、トンネル周方向
ではセグメント相互はセグメントピース外殻の突条と嵌
合溝との係合により接合がなされるので、ボルト・ナッ
ト等での締結が不要である。 【0015】さらに、接着剤注入孔を介して突条の溝条
にセグメントピース外殻外側から接着剤を注入してこれ
が溜まり、さらに突条と嵌合溝との隙間に充填して完全
に固定がなされる。 【0016】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面について詳細に
説明する。図1は本発明のシールドセグメントの1実施
例を示す斜視図、図3は組み立てた状態の縦断正面図で
ある。 【0017】図3に示すようにセグメントピースの種類
としては、従来と同じようにA形、B形、K形となる
が、このうちA形セグメントを例に説明すると、図中1
は合成樹脂製のセグメントピース外殻、2はコンクリー
トで、本発明のシールドセグメントは合成樹脂とコンク
リートまたは鉄筋コンクリートの合成セグメントによ
る。 【0018】この合成樹脂製のセグメントピース外殻1
は図2に示すように、トンネル外方面側を開放面3とし
て、湾曲する底板4とその周囲に立ち上げる側板5a,
5b,5c,5dからなる偏平箱状のものである。 【0019】これら側板のうち、側板5a,5bはセグ
メントリング間の接合部を形成するもの、側板5c,5
dはトンネル周方向の接合部を形成するものであるが、
側板5a,5bにはボルト貫通孔7を形成し、その内側
を囲むようにして底板4の外側面に開口するボルトボッ
クス6を一体的にかつ適宜間隔で複数個形成した。 【0020】また、底板4の中央には底板4の外側面に
も開口する円筒体を一体成形してこれをグラウトホール
8とした。このグラウトホール8を形成する円筒体はそ
の内周面に止水栓螺合用のネジ溝を予め形成するように
しておいてもよい。 【0021】前記側板5c,5dの外側面はトンネル周
方向の接合面となるものであるが、このうち側板5cに
はほぞ溝(溝条)10付きの突条9を中央長さ方向に一体
成形した。またこのほぞ溝(溝条)10にはセグメントピ
ース外殻1の外側の注入口を開口させた接着剤注入孔12
の端部を開口させる。 【0022】これに対して側板5dには、前記突条9を
嵌入れる嵌合溝11を中央長さ方向に成形した。 【0023】前記合成樹脂製のセグメントピース外殻1
を型枠として、その内部にコンクリート2を打設して合
成樹脂とコンクリートまたは鉄筋コンクリートの合成セ
グメントとして形成する。このコンクリート2は鉄筋を
配した鉄筋コンクリートとしてもよい。 【0024】かかる合成樹脂製のセグメントピース外殻
1は合成樹脂加工工場等で必要なシールド口径に合わせ
た型を用い、型押し成形又はその他の方法で成形する。
そして前記コンクリート2の打設は工場または現場等で
行い、セグメントとして仕上げる。 【0025】また、合成樹脂製のセグメントピース外殻
1の材質としての合成樹脂材は塩化ビニル、アクリル樹
脂、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂成形品、ウレ
タン、ナイロン、ジシクロペンタジエン等の反応性樹脂
のRIM成形品や不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂等のFRP成形品等の中からシールドの使用目的に合
わせて選定する。これらの成形品には補強のためガラス
繊維等を入れてもよく、基本的にはシールドの円筒を保
持する構造強度程度のものであるが、コンクリート2が
シールド機の推力に対抗する反力体と考え、鉄筋コンク
リートで補強を補うことも可能である。 【0026】組み立ては従来のセグメントと同様にシー
ルド機のエレクターを使用して組立てる。図3に示すよ
うにセグメントはA形、B形、K形のうち、K形は両側
に突条9を設けたもの、B形はA形と同じく片側に嵌合
溝11を、他の片側に突条9を設けたもの、B′形は両側
に嵌合溝11を設けたものである。 【0027】このようにして、トンネル周方向ではセグ
メント相互はセグメントピース外殻1の突条9と嵌合溝
11との係合により接合がなされ、さらに、接着剤注入孔
12を介して突条9のほぞ溝(溝条)10にセグメントピー
ス外殻1の外側から接着剤16を注入する。図中15は突条
9と嵌合溝11との係合の際に配設しておくゴムパッキン
である。 【0028】前記接着剤16はほぞ溝(溝条)10に溜ま
り、さらに突条9と嵌合溝11との隙間に充填されてこれ
ら突条9と嵌合溝11との完全な固定がなされる。 【0029】一方、セグメントリング間の接合について
は、図4に示すように側板5a,5bのボルト貫通孔7
を介してのボルト・ナット14の締結で結合する。その
際、接合面間にはゴムパッキン15と水膨潤性組成物によ
るシール材13を介在させるのは従来例と同じである。 【0030】かかるセグメントリング間の接合は、合成
樹脂である側板5a,5bとのフレキシブルな接合とな
る。 【0031】 【発明の効果】以上述べたように本発明のシールドセグ
メントは、仕上り面がきれいで二次覆工が不用となり、
見映えや粗度係数も従来のセグメントに比べ優れている
ものである。 【0032】また、クラックの発生や漏水の防止も完全
で、かつ、耐腐食性もあり、さらに、周辺の変位に対応
するフレキシブル性を備えることもでき、しかも、加工
・製作の手間も軽減でき安価に製作できるものである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のシールドセグメントの1実施例を示す
斜視図である。 【図2】本発明のシールドセグメントでの合成樹脂製の
セグメントピース外殻の斜視図である。 【図3】本発明のシールドセグメントを組み立てた状態
の縦断正面図である。 【図4】セグメントのリング間接合部の縦断側面図であ
る。 【図5】セグメントのトンネル周方向接合部の縦断側面
図である。 【符号の説明】 1…合成樹脂製のセグメントピース外殻 2…コンクリート 3…開放面 4…底板 5a〜5d…側
板 6…ボルトボックス 7…ボルト貫通
孔 8…グラウトホール 9…突条 10…ほぞ溝(溝条) 11…嵌合溝 12…接着剤注入孔 13…シール材 14…ボルト・ナット 15…ゴムパッキ
ン 16…接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石村 勝宏 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 岡部 強 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 塩山 欣春 大阪府大阪市西区阿波座一丁目3番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 松本 一男 東京都中央区京橋一丁目18番1号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 佐谷 昭一 東京都中央区京橋一丁目18番1号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 高崎 一裕 東京都中央区京橋一丁目18番1号 シー アイ化成株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−146100(JP,A) 特開 平1−239298(JP,A) 実公 平4−24000(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/08 E21D 11/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 トンネル外方面側を開放面とし、トンネ
    ル周方向接合面のうち、一方には突条を、他方にはこの
    突条の嵌合溝を形成し、突条は溝条付き突条であり、こ
    の溝条にはセグメントピース外殻外側からの接着剤注入
    孔を開口させた合成樹脂製のセグメントピース外殻を型
    枠としてその内部にコンクリートを打設して合成樹脂と
    コンクリートまたは鉄筋コンクリートの合成セグメント
    とし、たことを特徴とするシールドセグメント。
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