JP3942919B2

JP3942919B2 - セグメント接合構造体およびそのセグメント

Info

Publication number: JP3942919B2
Application number: JP2002059234A
Authority: JP
Inventors: 宗孝大関
Original assignee: 石川島建材工業株式会社
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: JP2003253994A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネル等の覆工用のセグメント接合構造体およびそれに使用されるセグメントに関するのものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に、シールドトンネル等の覆工用のセグメント接合構造体１は、図４に示すように、トンネルＴの周方向ａと軸方向ｂとに沿って配設された複数個のセグメント２，２，・・・が、それらの前記周方向ａと軸方向ｂの接合端部２ａ，２ｂに設けたボルトボックス３ａ（軸方向ｂの接合端部２ｂのボルトボックスは図示せず）に対応して埋設した継手４ａ，４ｂを、ボルトボックス３ａから挿入したボルト、ナットで締め付けることによって隣接するもの同士を接合されて構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記シールドトンネル等の覆工用のセグメント接合構造体１は、それに用いられる各セグメント２が、前記のように、接合端部２ａ，２ｂの内径面側に、ボルト、ナットを挿入して継手４ａ，４ｂを締付けるための操作空間であるボルトボックス３ａが大きな凹所として形成されているので、必然的にボルトボックス３ａが設けられている各セグメント２の接合端部２ａ，２ｂの肉厚が薄くなり、特に、各セグメント２の周方向ａにおける接合強度が低下する問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で成型が容易であり、セグメントの接合端部の接合強度を向上することができるセグメント接合構造体およびそれに使用するセグメントを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係るセグメント接合構造体は、トンネルの周方向に沿って配設された複数個のセグメントの隣接するもの同士を、それらの前記周方向における接合端部の接合面を当接させ、接合端部にセグメントの内側に開口して設けたボルトボックスと前記接合面との間に形成されたフランジ壁部に埋設した継手のボルト孔に、ボルトボックスから挿入したボルトにナットを螺合して締め付けることにより、接合して構成されたセグメントリングを備えたトンネル覆工用のセグメント接合構造体において、前記セグメントリングが、正面視で、外径面が円形状に形成されると共に内径面が複数角形に形成され、各セグメントの前記接合面が、セグメントリングの複数角形の辺の中央に設けられていることを特徴としてういる。
【０００６】
請求項２に係るセグメント接合構造体は、請求項１に記載のセグメント接合構造体において、セグメントリングが、正面視で、外径面をトンネルの中心を中心とする円に沿う円形に形成され、内径面を前記トンネルの中心を中心とする正複数角形に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に係るセグメント接合構造体は、請求項１または２に記載のセグメント接合構造体において、セグメントリングが、主セグメントと、主セグメント同士が接合されたセグメントリングの両端部間に挿入されたキーセグメントとを備え、前記主セグメントが、前記キーセグメントの弧長の整数倍の弧長に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に係るセグメント接合構造体は、請求項２または３に記載のセグメント接合構造体において、複数個のセグメントリングが、それらの内径面における正複数角形の一辺に対応する円弧長分の整数倍だけ、トンネルの周方向におけるセグメントの接合面の位相をずらして、トンネルの軸方向に沿って配設され、隣接するセグメントリング同士のセグメントの前記軸方向における接合端部の接合面を当接させて接合されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に係るセグメントは、トンネル覆工用のセグメント接合構造体に用いるセグメントであって、前記セグメントは、外径面が前記トンネルの周方向に沿う円弧状面に形成され、内径面が、前記外径面からセグメントに最小肉厚を与えるように設定された直径の円に沿う円弧状線上の２点を結ぶ直線を辺とする複数角形に沿う平面に形成されると共に、セグメントの両端側に対応する部分に前記辺の半分長に沿う平面を有しており、該辺の半分長の位置に接合面を有する接合端部には、セグメントの内側に開口して設けたボルトボックスと前記接合面との間に形成されたフランジ壁部に、ボルト孔を設けた継手が埋設されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係るセグメント接合構造体１０を図１〜図３を参照して説明する。
前記セグメント接合構造体１０は、図３に示すように、従来のセグメント接合構造体１と同様にして、複数個のコンクリートセグメント（セグメント）１２をシールドトンネル等のトンネルＴの周方向ａと軸方向ｂに沿って配設して、それらの周方向ａと軸方向の接合面１２ａ，１２ｂを当接させ、周方向ａの接合端部１３，１３と軸方向ｂの接合端部１４，１４に設けたボルトボックス１５（軸方向ｂの接合端部１４のボルトボックスは図示せず）に対応して埋設した継手１６，１７を、ボルトボックス１５から挿入したボルト、ナットで締め付けることによって隣接するもの同士を接合されて構成されている。
【００１２】
前記セグメント接合構造体１０においては、トンネルＴの周方向ａに接合されるセグメント１２は、複数個の主セグメント（セグメント）１２Ａ同士を接合して形成したリング部の両端の接合面１２ａ，１２ａ間にキーセグメント（セグメント）１２Ｂを挿入してセグメントリング１１を構成しており、トンネルＴの軸方向ｂに隣り合うセグメントリング１１，１１同士が前記主セグメント１２Ａ、キーセグメント１２Ｂの接合面１２ａの前記周方向ａにおける位相を交互に（千鳥状に）ずらして接合されている。
【００１３】
前記セグメント１２を接合してなるセグメントリング１１は、正面視（図３でトンネルＴを左側より見た場合）または横断面で、図１に示すように、外径面１２ｃがトンネルＴの中心Ｃを中心とする直径Ｄｏの円の円周上に形成され、内径面１２ｄが、セグメント１２に所定の最小肉厚ｔを与えるように設定された直径Ｄｉｏの円ｘの円周をｎ等分（ｎは整数、図１の例では１６等分）する点ｐを順次直線で結んでなるｎ角の複数角形（図１の例では１６角形）に形成されている。
【００１４】
そして、前記キーセグメント１２Ｂは、複数角形の１つの辺１２ｄ１の中央と隣接する１つの辺１２ｄ１の中央とをそれぞれ前記中心Ｃに結んだ直線Ｌ１，Ｌ２を含む面で前記セグメントリング１１を分割した形状に形成され、内径面１２ｄが複数角面（図１では２角面）とされて全体として円弧状に形状されている。また、前記主セグメント１２Ａは、前記セグメントリング１１を前記キーセグメント１２Ｂの整数倍（図１の例では３倍）の弧長の位置で分割した形状に形成されたもので、前記キーセグメント１２Ｂを整数個（図１の例では３個）周方向に一体に結合して内径面１２ｄを多角面（図１の例では、中央の２つの辺（長辺）１２ｄ１とその半分長の両端側の２つの短辺１２ｄ２を有する４角面）とされて全体として円弧状に形成されている。
【００１５】
前記主セグメント１２Ａとキーセグメント１２Ｂの両接合端部１３，１３には、図２に示すように、セグメント１２の内側に開口して設けた前記ボルトボックス１５と前記接合面１２ａとの間に形成されたフランジ壁部１２ｂ，１２ｂに前記継手１６が埋設されており、ボルトボックス１５を通して継手１６のボルト孔に挿入されたボルト１８にナット１９を螺合して締め付けることにより、主セグメント１２Ａ，１２Ａ同士、主セグメント１２Ａとキーセグメント１２Ｂとが接合されている。なお、図示しないが、前記継手１６にはセグメント１２に対する引抜き抵抗力を与えるためのアンカー筋が設けられている。
【００１６】
なお、前記キーセグメント１２Ｂは、トンネルＴの軸方向ｂにおける一端側（図３で左端側）が他端側（図３で右端側）より円弧長が長くされて前記軸方向ｂにテーパ状に形成され、また、キーセグメント１２Ｂの周方向ａの両側に接合される主セグメント１２Ａの周方向ａの接合面１２ａは、キーセグメント１２Ｂに対応させて軸方向ｂにおける一端側の円弧長よりも他端側の円弧長が長くなるように傾斜されている。したがって、前記セグメントリング１１の内径面１２ｄの形状は、前記キーセグメント１２Ｂの図３の左端側（正面視側）における寸法、形状を基準として説明されている。
【００１７】
前記構成のセグメント接合手構造体１０においては、主セグメント１２Ａ，１２Ａ同士および主セグメント１２Ａとキーセグメント１２Ｂを接合するセグメント１２の両接合端部１３，１３が、セグメントリング１１に最小肉厚ｔを設定する直径Ｄｉｏの円ｘに内接して内径面１２ｄを形成する正複数角形の一辺１２ｄ１の中央に接合面１２ａを有するように形成されているので、セグメント１２，１２同士を接合する継手１６，１６を埋設する部分の最大肉厚を、単純に内、外径面１２ｄ，１２ｃを円形とした場合のセグメント１２の肉厚ｔに比べて、肉厚増加分Ｅだけ厚くすることができる。
この肉厚増加分Ｅは、セグメントリング１１の各寸法Ｄｉｏ、Ｄｉｉ、θ（＝３６０／ｎ、ｎは内径面１２ｄの角数）から、Ｅ＝（Ｄｉｏ−Ｄｉｉ）／２＝Ｄｉｏ｛１−ｃｏｓ（１８０／ｎ）｝／２として求められる。
【００１８】
前記のように、実施の形態に係るセグメントの継手構造１０によれば、セグメントリング１１が、正面視または横断面で、外径面１２ｃを円形に形成すると共に内径面１２ｄを正複数角形に形成し、各セグメント１２の接合面１２ａをセグメントリング１１の正複数角形の辺１２ｄ１の中央に設けた構成とされているので、セグメント１２の接合端部１３の肉厚を従来の円弧状の内径面を有するセグメントよりも相当大きくすることができる。
【００１９】
したがって、前記セグメント１２の周方向ａにおける接合端部１３に、継手１６をボルト１８、ナット１９で締結する操作空間用の比較的大きなボルトボックス１５を設けて、前記接合端部１３の厚みを十分に確保することができて、セグメントリング１１を構成するセグメント１２同士の接合強度を向上させることができ、また、接合端部１３における継手１６の締結を容易に行うことができる。しかも、セグメント１２の接合端部１３における肉厚の減少を抑えるために、セグメント１２同士を接合するためのフランジをセグメント１２の内径面１２ｄに突出して設けなくて済むので、前記セグメントリング１１の内径面の美観を損なうことがない。
【００２０】
さらに、前記セグメントリング１１の内径面１２ｄがトンネルＴの中心Ｃを中心とする正複数角形に形成されているので、均整の取れた断面のセグメントリング１１が得られると共に、該セグメントリング１１を構成するセグメント１２は、内径面１２ｄが複数の平面を組み合わせたものであるため、成型を容易に行うことができる。
また、前記主セグメント１２Ａをキーセグメント１２Ｂの弧長の整数倍の弧長に形成したので、主セグメント１２Ａとキーセグメント１２Ｂとを任意に組み合わせても、セグメントリング１１の内径面１２ｄを均等な辺１２ｄ１を有する複数角形に形成することができる。
【００２１】
また、前記セグメントリング１１の構成によれば、それらの複数個をトンネルＴの軸方向ｂに接合する場合に、前記セグメント１２の内径面における正複数角形の一辺１２ｄ１に対応する円弧長分の整数倍だけ、トンネルＴの周方向ａにおけるセグメント１２の接合面１２ａの位相をずらして配設すると、隣接するセグメントリング１１のセグメント１２の周方向ａにおける接合面１２ａが千鳥状に位相をずらされた状態であっても、隣接するセグメントリング１１，１１同士間でセグメント１２における内径面１２ｄの複数角形の各平面がトンネルＴの周方向にずれることなく、軸方向ｂに正しく整列するので、セグメント接合構造体１０の内径面１２ｄの施工上の美観を良好にすることができる。
【００２２】
なお、前記実施の形態に係るセグメント接合構造体１０においては、前記セグメントリング１１を正面視（横断面）で外形面１２ｃを円形に形成し、内径面１２ｄを正１６角形に形成したが、セグメントリング１１の形状は、これに限らず、外形面の形状を楕円形状、半円形状、かまぼこ型形状等としてもよく、内径面も他の角数の正多角形にしたり、外形面の形状に合わせて変形した多角形に形状してもよい。
【００２３】
また、前記実施の形態に係るセグメント接合構造体１０においては、セグメント１２としてコンクリートセグメントを使用してセグメントリング１１を構成したが、本発明はこれに限らず、スキンプレートに主桁板と継手板を結合してなる枠体の内部にコンクリートを打設して構成されたコンクリート中詰め型セグメントを使用してセグメントリング１１を構成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係るセグメント接合構造体によれば、セグメントリングが、正面視で、外径面を円形状に形成されると共に内径面を複数角形に形成され、各セグメントの接合面が前記セグメントリングの複数角形の辺の中央に設けられた構成とされているので、セグメントの接合端部の厚みを従来の円弧状の内径面を有するセグメントよりも大きくすることができる。
したがって、前記セグメントの接合端部に継手をボルト、ナットで締結する操作空間用の比較的大きなボルトボックスを設けて、前記接合端部の厚みを十分に確保することができて、セグメントの接合強度を向上させることができると共に、接合端部における継手の締結を容易に行うことができる。
しかも、セグメントの内径面にセグメント同士を接合するためのフランジを突出して設けなくて済むので、前記セグメントリングの内側面の美観を損なうことがない。
【００２５】
請求項２に係るセグメント接合構造体によれば、前記セグメントリングの内径面がトンネルの中心を中心とする正複数角形に形成されているので、均整の取れた断面のセグメントリングが得られると共に、該セグメントリングを構成するセグメントは、内径面が平面を組み合わせたものであるため、成型も容易に行うことができる。
【００２６】
請求項３に係るセグメント接合構造体によれば、主セグメントとキーセグメントとを任意に組み合わせても、セグメントリングの内径面を均等な辺を有する複数角形に形成することができる。
【００２７】
請求項４に係るセグメント接合構造体によれば、複数個のセグメントリングをトンネルの軸方向に接合する場合に、隣接するセグメントリングのセグメントの周方向における接合面を千鳥状に位相をずらしても、隣接するセグメントリング同士間でセグメントにおける内径面の複数角形の各平面がトンネルの周方向にずれることなく、軸方向に正しく整列するので、セグメント接合構造体の内径面の施工上の美観を良好にすることができる。
【００２９】
請求項６に係るセグメントによれば、セグメントの接合端部に十分な肉厚を確保することができ、セグメントリングを構成するセグメント同士の接合強度を向上させることができると共に、セグメントは内径面が複数の平面を連続したものであるため、成型も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセグメント接合構造体の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】同じくセグメントの接合部を一部断面で示した拡大正面図である。
【図３】本発明に係るセグメント接合構造体の一実施の形態を示す斜視図である。
【図４】従来のセグメント接合構造体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０セグメント接合構造体
１１セグメントリング
１２セグメント
１２ａ接合面
１２ｃ外形面
１２ｄ内径面
１２ｄ１複数角形の一辺
１２Ａ主セグメント
１２Ｂキーセグメント
１３，１４接合端部
１５ボルトボックス
１６，１７継手
１８ボルト
１９ナット
１４クッション部材
ａ周方向
ｂ軸方向
Ｔシールドトンネル（トンネル）

Claims

トンネルの周方向に沿って配設された複数個のセグメントの隣接するもの同士を、それらの前記周方向における接合端部の接合面を当接させ、接合端部にセグメントの内側に開口して設けたボルトボックスと前記接合面との間に形成されたフランジ壁部に埋設した継手のボルト孔に、ボルトボックスから挿入したボルトにナットを螺合して締め付けることにより、接合して構成されたセグメントリングを備えたトンネル覆工用のセグメント接合構造体において、
前記セグメントリングは、正面視で、外径面が円形状に形成されると共に内径面が複数角形に形成され、各セグメントの前記接合面が、セグメントリングの複数角形の辺の中央に設けられていることを特徴とするセグメント接合構造体。
前記セグメントリングは、正面視で、外径面が前記トンネルの中心を中心とする円に沿う円形に形成され、内径面が前記トンネルの中心を中心とする正複数角形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメント接合構造体。
前記セグメントリングは、主セグメントと、主セグメント同士が接合されたセグメントリングの両端部間に挿入されたキーセグメントとを備え、前記主セグメントは、前記キーセグメントの弧長の整数倍の弧長に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント接合構造体。
複数個の前記セグメントリングが、それらの内径面における正複数角形の一辺に対応する円弧長分の整数倍だけ、トンネルの周方向におけるセグメントの接合面の位相をずらして、トンネルの軸方向に沿って配設され、隣接するセグメントリング同士のセグメントの前記軸方向における接合端部の接合面を当接させて接合されていることを特徴とする請求項２または３に記載のセグメント接合構造体。
トンネル覆工用のセグメント接合構造体に用いるセグメントであって、前記セグメントは、外径面が前記トンネルの周方向に沿う円弧状面に形成され、内径面が、前記外径面からセグメントに最小肉厚を与えるように設定された直径の円に沿う円弧状線上の２点を結ぶ直線を辺とする複数角形に沿う平面に形成されると共に、セグメントの両端側に対応する部分に前記辺の半分長に沿う平面を有しており、該辺の半分長の位置に接合面を有する接合端部には、セグメントの内側に開口して設けたボルトボックスと前記接合面との間に形成されたフランジ壁部に、ボルト孔を設けた継手が埋設されていることを特徴とするセグメント。