JP3488809B2 - 六角形セグメント及びその接合構造 - 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、トンネル状壁体等
の構築に用いられる六角形状のセグメント、及び六角形
セグメントどうしの接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを構築する方法の一つに、掘進
とセグメント組立てとを同時に行いながら施工しいく、
いわゆるシードル工法がある。従来、このようなシール
ド工法に用いられるセグメントとして、図１１に示す六
角形セグメント１０が知られている。

【０００３】この六角形セグメント１０は、互いに平行
な直線状の側部接合面１０ａ、１０ｂの両端に、傾斜接
合面１０ｃ、１０ｄを角状に突き出してそれぞれ連設し
たもので、側面視において円弧状に湾曲しており、側部
接合面１０ａ、１０ｂ間と、一方の側部接合面１０ｂと
これに向き合う一方の傾斜接合面１０ｃとの間に、貫通
孔１０ｅ、１０ｆがそれぞれ形成され、また他方の傾斜
接合面１０ｄにインサートナットによりねじ孔１０ｇが
形成されている。

【０００４】上記六角形セグメント１０を長さ方向に複
数連結してリング状にするには、斜め方向に隣り合う２
枚の六角形セグメント１０、１０のそれぞれ１つの傾斜
接合面１０ｃ、１０ｄどうしを互いに突き合わせ、一方
の六角形セグメント１０の貫通孔１０ｆに接合ボルトを
挿入して他方の六角形セグメント１０のねじ孔１０ｇに
螺着することにより六角形セグメント１０、１０どうし
を接合し、また、リング間の接合は、２枚の六角形セグ
メント１０、１０の側部接合面１０ａ、１０ｂどうしを
互いに突き合わせ、それらの貫通孔１０ｅ、１０ｅに接
合ボルトを挿入して互いに螺着することにより行ってい
る。なお、トンネル覆工の場合、図１１で左が坑口側で
あり、右が切羽側である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の六角形セグ
メントの接合構造は、トンネルの外部から中心に向かっ
て加わる土砂の圧力に対して十分な強度を有するが、ト
ンネルが水路でこれに特に被圧水を流すような場合、そ
の中心から外方に向かう水圧に対する接合力が弱く、漏
水しやすいという問題点がある。

【０００６】また、六角形セグメント１０、１０の傾斜
接合面１０ｃ、１０ｄどうしを接合する場合、六角形セ
グメント１０、１０の貫通孔１０ｆとねじ孔１０ｇとを
正しく位置合わせし、貫通孔１０ｆに接合ボルトを挿入
して正確にねじ孔１０ｇに螺着しなければならないが、
貫通孔１０ｆの長さが長くてねじ孔１０ｇを見通すこと
ができないため、ねじ孔１０ｇに対する貫通孔１０ｆ及
び接合ボルト先端の位置合せが容易でなく、作業性に劣
る不満がある。

【０００７】本発明の一つの目的は、構造が簡単で作業
性の良い六角形セグメントを提供することであり、他の
目的は強度の強い六角形セグメントを提供することであ
る。

【０００８】また、本発明の別の目的は、特に内圧に対
抗しうる程強固に接合された六角形セグメントの接合構
造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の少なくとも一つの
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、互いに
ほぼ平行な２つの側部接合面の両端に、２つの傾斜接合
面が角状に突き出してそれぞれ連設された六角形セグメ
ントにおいて、上記２つの傾斜接合面の角部に、接合ロ
ッドが上記傾斜接合面の突出し方向に突出して設けられ
るとともに該接合ロッドの先端に該接合ロッドの径より
膨張させた係合頭部を設け、少なくとも一方の上記側部
接合面に、他の六角形セグメントの接合ロッドの係合頭
部を嵌め込む嵌合凹部を設けた構成とした。

【００１０】 上記の六角形セグメントにおいては、１
枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面に２枚目の
六角形セグメントの１つの傾斜接合面を突き合わせ、１
枚目の六角形セグメントの１つの嵌合凹部に２枚目の六
角形セグメントの１つの接合ロッドの係合頭部を嵌め合
わせる。そして、３枚目の六角形セグメントは、その１
つの傾斜接合面を２枚目の六角形セグメントの他の１つ
の傾斜接合面に突き合わせ、１枚目の六角形セグメント
の上記嵌合凹部に向き合う３枚目の六角形セグメントの
嵌合凹部を上記接合ロッドの係合頭部に嵌め合わせ、ま
た３枚目の六角形セグメントの１つの側部接合面を１枚
目の六角形セグメントの１つの側部接合面に突き合わせ
て接合する。

【００１１】接合ロッドを、高さ方向を六角形セグメン
トの厚さ方向に一致させて六角形セグメントに設けられ
たＨ型鋼のウェブに設け、嵌合凹部を、側部接合面を形
成して設けられた溝型鋼のウェブに設けるとよく（請求
項２）、このようにすると六角形セグメントどうしの接
合が全体として鋼材の接合となる。

【００１２】接合ロッドを、Ｈ型鋼のウェブに取り付け
られたアンカーナットに調節自在に螺着することが好ま
しい（請求項３）。このようにした場合には、アンカー
ナットに対する接合ロッドの螺着長さを調節することに
よって、製造上或いは組立上の誤差を吸収することがで
きるようになる。嵌合凹部を、溝型鋼のウェブに取り付
けられた付属金具に形成すると（請求項４）、加工が容
易になる。Ｈ型鋼のウェブに対する接合ロッドの取付け
と、溝型鋼のウェブに対する付属金具の取付けは、通
常、溶接によって行うが、ボルトや接着等の他の取付手
段で行うこともできる。

【００１３】係合頭部を球状とし、嵌合凹部を半球状又
は円形孔とすると（請求項５）、加工が容易になる上、
接合方向のばらつきを吸収することが可能となる。

【００１４】 上記の構成とされた３枚の六角形セグメ
ントが、１枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面
に２枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面が突き
合わされるとともに、１枚目の六角形セグメントの１つ
の嵌合凹部が２枚目の六角形セグメントの１つの接合ロ
ッドの係合頭部に嵌め合わされ、２枚目の六角形セグメ
ントの他の１つの傾斜接合面に３枚目の六角形セグメン
トの１つの傾斜接合面が突き合わされるとともに、１枚
目の六角形セグメントの上記嵌合凹部に向き合う３枚目
の六角形セグメントの嵌合凹部が上記接合ロッドの係合
頭部に嵌め合わされ、また１枚目の六角形セグメントの
１つの側部接合面に３枚目の六角形セグメントの１つの
側部接合面が突き合わされた接合構造（請求項６）で
は、大きな接合強度、特に強い引張強度が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１ないし図１０は本発明の実施の形態を
示す。この六角形セグメント１は、図１１に例示した従
来の六角形セグメント１０と基本構造が同一で、互いに
平行な直線状の側部接合面１ａ、１ｂの両端に、傾斜接
合面１ｃ、１ｄを角状に突き出してそれぞれ連設したも
のであり、側面視において円弧状に湾曲させられている
（図２と図３参照）。

【００１６】そして、側部接合面１ａ、１ｂの中間、つ
まり鉄筋コンクリート版２の中央には、Ｈ型鋼或いはＩ
型鋼（以下、Ｈ型鋼）３が埋設され、また両側部には溝
型鋼４が設けられている。なお、Ｈ型鋼３と溝型鋼４は
それらに溶接されたジベル鉄筋によって鉄筋コンクリー
ト版２と一体化されている。

【００１７】Ｈ型鋼３は、ウェブ３ａの高さ方向を六角
形セグメント１の厚さ方向に一致させており、そのウェ
ブ３ａの両端にアンカーナット５を備える。アンカーナ
ット５は、ウェブ３ａに溶接によって固定され、このア
ンカーナット５には、ボルト構造の接合ロッド６が螺着
されている。接合ロッド６は先端に球状の係合頭部６ａ
を有し、アンカーナット５に対する螺着長さを変えるこ
とで六角形セグメント１からの突出長さを調節すること
ができる。Ｈ型鋼３のフランジ３ｂはコンクリート版２
の表面近くに配されている。Ｈ型鋼３と溝型鋼４は六角
形セグメント１の強度を十分に高めている。

【００１８】また、溝型鋼４は、コンクリート版２の側
面に露出されたウェブ４ａにより側部接合面１ａ、１ｂ
を形成した状態でフランジ４ｂ、４ｂをコンクリート版
２に埋め込んで設けられている。そして、側部接合面１
ａを形成した溝型鋼４のウェブ４ａの両端部には付属金
具７が溶接によって固定され、また他の側部接合面１ｂ
を形成した溝型鋼４のウェブ４ａの両端部には付属金具
８がこれも溶接によって固定されている。

【００１９】付属金具７、８の外面には、半球状の嵌合
凹部７ａ、８ａ（図７）と半円状の溝７ｂ、８ｂとが互
いに連通して形成されている。各付属金具７、８の嵌合
凹部７ａ、８ａは、各溝７ｂ、８ｂに軸部を入れた各接
合ロッド６の係合頭部６ａをゆるみなく嵌め込むもので
あり、２枚の六角形セグメント１、１の嵌合凹部７ａ、
８ａの間に他の六角形セグメント１の接合ロッド６の係
合頭部６ａを嵌め込んで固定することができるようにな
っている。

【００２０】アンカーナット５と接合ロッド６及び付属
金具７、８は、一般には鋼等の金属製とされる。嵌合凹
部７ａ、８ａの一方又は両方を図８に示すように円形孔
とすることができる。この場合は加工が容易になる。各
溝７ｂ、８ｂは、接合ロッド６の軸部より少し大きくし
ておくと、溶接等の関係で接合ロッド６の軸方向が溝７
ｂ、８ｂの中心軸線に一致しないような場合でも、係合
頭部６ａを嵌合凹部７ａ、８ａに支障なく嵌め込むこと
ができる。

【００２１】上記の構成とされた六角形セグメント１は
次のようにして接合する。すなわち、図１と図７等に示
すように、１枚目の六角形セグメント１（図１で言えば
右上の六角形セグメント１）の１つの傾斜接合面１ｃに
２枚目の六角形セグメント１（図１で左の六角形セグメ
ント１）の１つの傾斜接合面１ｄを突き合わせて１枚目
の六角形セグメント１の嵌合凹部７ａ（図１には示され
ていない。）に２枚目の六角形セグメント１の接合ロッ
ド６の係合頭部６ａを嵌め込んで相互に接合する。

【００２２】次に、３枚目の六角形セグメント１は、そ
の側部接合面１ｂを１枚目の六角形セグメント１の側部
接合面１ａに突き合わせるとともに、２枚目の六角形セ
グメント１の上記接合ロッド６の係合頭部６ａを側部接
合面１ｂの嵌合凹部８ａに嵌め込み、また１つの傾斜接
合面１ｄを２枚目の六角形セグメント１の他の傾斜接合
面１ｃに突き合わせて接合する。なお、図９で坑口側は
上、切羽側は下である。

【００２３】上記の接合構造では、２枚目の六角形セグ
メント１の接合ロッド６の係合頭部６ａが、１枚目と３
枚目の六角形セグメント１、１の嵌合凹部７ａ、８ａに
嵌め込まれて付属金具７、８の間に挟み込まれることに
なるので、従来の接合構造と違って非常に強い接合強度
が得られ、トンネルが水路で各六角形セグメント１に図
１０中矢印で示す中心から外方に向かう水圧がかかるこ
とがあっても十分に耐えることができる。

【００２４】本発明は上記に限られるものではなく、例
えば、下記のように変更することができる。

【００２５】接合ロッド６の係合頭部６ａと付属金具７
を溶接して施工性の向上および接合強度を一層高めるこ
とができる。図１１の従来方式の、接合ボルトを用いた
リング状接合とリング間の接合の一方若しくは両方を本
発明の接合に併用することができる。この場合は、六角
形セグメント１に図１１の貫通孔１０ｅ、１０ｆとねじ
孔１０ｇが設けられることは言うまでもない。また、溝
型鋼４、４どうしが露出しているような場合においては
それらを溶接することもできる。

【００２６】Ｈ型鋼３と溝型鋼４、４の１以上を省くこ
とができる。Ｈ型鋼３や溝型鋼４を省いた場合は、接合
ロッド６や嵌合凹部７ａ、８ａを別の手段で設けること
は言うまでもない。Ｈ型鋼３に替えて平鋼や溝型鋼を、
また溝型鋼４に替えて平鋼やＨ型鋼を、それぞれ用いる
ことができる。型鋼３、４を、そのフランジ３ｂ、４ｂ
を表面に露出させて用いることも可能である。

【００２７】六角形セグメント１は、通常、プレキャス
トコンクリート体とされるが、主要部の材質はコンクリ
ートに限らず、他の材質、例えば鋼板等であってもよ
い。図の六角形セグメント１は、正六角形を互いに向き
合う２つの角部の突出し方向に長く伸ばした形状となっ
ているが、基本的な形状が六角形であれば、上記以外の
形状、例えば側部接合面１ａ、１ｂが正確に平行でない
ような六角形であってもよい。また平版状で円弧状に湾
曲していなくてもよい。したがって本発明のセグメント
はトンネル覆工以外にも、擁壁ブロックや床版などとし
て使用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、互いにほぼ平行な２つの側部接合面の両端に、２
つの傾斜接合面が角状に突き出してそれぞれ連設された
六角形セグメントにおいて、上記２つの傾斜接合面の角
部に、接合ロッドが上記傾斜接合面の突出し方向に突出
して設けられるとともに該接合ロッドの先端に該接合ロ
ッドの径より膨張させた係合頭部を設け、少なくとも一
方の上記側部接合面に、他の六角形セグメントの接合ロ
ッドの係合頭部を嵌め込む嵌合凹部が設けられた構成と
されているので、従来のような接合用の貫通孔が不要
で、それだけ構造が簡単になり、コストを低減すること
ができるとともに、セグメント自体の強度を高めること
ができる。

【００２９】また２枚の六角形セグメントの嵌合凹部に
他の１枚の六角形セグメントの接合ロッドの係合頭部を
挟み込んで接合するものであるから、接合作業を迅速か
つ的確に行うことができ、しかも、本六角形セグメント
で構築したトンネルが水路で、中心から外方に向かう水
圧がかかるような場合であっても、その水圧に耐え得る
十分な接合強度を得ることができる。更に、接合ロッド
は棒構造であるので、製造と扱いが容易で、この点でも
コストを低減することができる。

【００３０】接合ロッドを、高さ方向を六角形セグメン
トの厚さ方向に一致させて六角形セグメントに設けた構
造とすると、六角形セグメントどうしの接合が全体とし
て鋼材の接合となり、接合強度が強固になる。

【００３１】また、接合ロッドを、Ｈ型鋼のウェブに取
り付けられたアンカーナットに調節自在に螺着した構造
とした場合は、接合ロッドをアンカーナットから取り外
してセグメントの本体を製造し、現場等において接合ロ
ッドをアンカーナットに螺着して六角形セグメントを完
成することができるようになり、六角形セグメントの製
造や輸送或いは扱いが容易になる。また、六角形セグメ
ント等に製造上や組立上の誤差が生じても、接合ロッド
の突出長さを調節することによってその誤差を吸収し、
嵌合凹部に係合頭部を正しく嵌め込んで、設計通りの接
合強度を得ることができる。

【００３２】嵌合凹部を、溝型鋼のウェブに取り付けら
れた付属金具に形成した場合は、溝型鋼に比べてはるか
に小さい付属金具に、その付属金具を溝型鋼に取り付け
る前に予め嵌合凹部を形成することができるので、総合
的に加工が容易になる。

【００３３】更に、係合頭部を球状とし、嵌合凹部を半
球状又は円形孔とした場合は、形状が単純になるので、
加工が容易になる。また、接合方向の角度に誤差を生じ
ることがあっても、その誤差を吸収して接合を常に適正
にすることができる。

【００３４】 １枚目の六角形セグメントの１つの傾斜
接合面に２枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面
が突き合わされるとともに、１枚目の六角形セグメント
の１つの嵌合凹部が２枚目の六角形セグメントの１つの
接合ロッドの係合頭部に嵌め合わされ、２枚目の六角形
セグメントの他の１つの傾斜接合面に３枚目の六角形セ
グメントの１つの傾斜接合面が突き合わされるととも
に、１枚目の六角形セグメントの上記嵌合凹部に向き合
う３枚目の六角形セグメントの嵌合凹部が上記接合ロッ
ドの係合頭部に嵌め合わされ、また１枚目の六角形セグ
メントの１つの側部接合面に３枚目の六角形セグメント
の１つの側部接合面が突き合わされた接合構造では、互
いに向き合う二つの嵌合凹部に係合頭部が嵌め込まれて
いるので、十分に強い引張強度が得られることになり、
トンネルの中心から外方に作用する水圧等にも耐えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る六角形セグメントの実施の形態
を示すもので、一部分を断面にした正面図である。

【図２】 図１の（II−II）部分の断面図である。

【図３】 図１の六角形セグメントの下側の側部接合面
の図である。

【図４】 図１の（IV−IV）部分の断面図である。

【図５】 図１の六角形セグメントの接合構造を示す主
要部の断面図である。

【図６】 図５の（VI−VI）部分の断面図である。

【図７】 図５の（VII−VII）部分の断面図である。

【図８】 嵌合凹部の他の例を示す断面図である。

【図９】 図１の六角形セグメントの接合状態を示す平
面図である。

【図１０】 同じく、正面図である。

【図１１】 従来の六角形セグメントの図である。

【符号の説明】

１ 六角形セグメント １ａ、１ｂ 側
部接合面 １ｃ、１ｄ 傾斜接合面 ３ Ｈ型鋼 ３ａ ウェブ ４ 溝型鋼 ４ａ ウェブ ５ アンカーナ
ット ６ 接合ロッド ６ａ 係合頭部 ７、８ 付属金具 ７ａ，８ａ 嵌
合凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 染谷 洋樹 東京都千代田区有楽町一丁目12番１号 石川島建材工業株式会社内 (72)発明者 橋口 彰夫 東京都千代田区有楽町一丁目12番１号 石川島建材工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−4191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/04 E21D 11/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いにほぼ平行な２つの側部接合面の両
   端に、２つの傾斜接合面が角状に突き出してそれぞれ連
   設された六角形セグメントにおいて、 上記２つの傾斜接合面の角部に、接合ロッドが上記傾斜
   接合面の突出し方向に突出して設けられるとともに該接
   合ロッドの先端に該接合ロッドの径より膨張させた係合
   頭部を設け、 少なくとも一方の上記側部接合面に、他の六角形セグメ
   ントの接合ロッドの係合頭部を嵌め込む嵌合凹部が設け
   られたことを特徴とする六角形セグメント。
2. 【請求項２】 接合ロッドは、高さ方向を六角形セグメ
   ントの厚さ方向に一致させて六角形セグメントに設けら
   れたＨ型鋼のウェブに設けられ、 嵌合凹部は、側部接合面を形成して設けられた溝型鋼の
   ウェブに設けられたことを特徴とする請求項１記載の六
   角形セグメント。
3. 【請求項３】 接合ロッドは、Ｈ型鋼のウェブに取り付
   けられたアンカーナットに調節自在に螺着されたことを
   特徴とする請求項２記載の六角形セグメント。
4. 【請求項４】 嵌合凹部は、溝型鋼のウェブに取り付け
   られた付属金具に形成されたことを特徴とする請求項２
   又は３記載の六角形セグメント。
5. 【請求項５】 係合頭部は球状とされ、嵌合凹部は半球
   状又は円形孔とされたことを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の六角形セグメント。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の３
   枚の六角形セグメントの接合構造であって、 １枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面に２枚目
   の六角形セグメントの１つの傾斜接合面が突き合わされ
   るとともに、 １枚目の六角形セグメントの１つの嵌合凹部が２枚目の
   六角形セグメントの１つの接合ロッドの係合頭部に嵌め
   合わされ、２ 枚目の六角形セグメントの他の１つの傾斜接合面に３
   枚目の六角形セグメントの１つの傾斜接合面が突き合わ
   されるとともに、 １枚目の六角形セグメントの上記嵌合凹部に向き合う３
   枚目の六角形セグメントの嵌合凹部が上記接合ロッドの
   係合頭部に嵌め合わされ、 また１枚目の六角形セグメントの１つの側部接合面に３
   枚目の六角形セグメントの１つの側部接合面が突き合わ
   されたことを特徴とする六角形セグメントの接合構造。