JP3948955B2 - Tunnel segment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル内壁を形成するためのトンネル用セグメントに係り、詳しくは、鋳鉄等の金属製セグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル用セグメントを連結一体化してトンネルリング(トンネル)を形成する場合、掘削対象地盤が比較的柔らかい土質であるときには、土圧の作用によって地盤が流動することでセグメント外周部と隙間無く接触して一体化されるようになり、比較的安定したトンネルの強度状態が得られるが、岩盤等の硬い土質であるときには、セグメント外周部との間に隙間が存在し、トンネル周囲の地盤が安定化されないことがある。
【0003】
そのような場合には、セグメント連結によるトンネルリングの成形後に、予めセグメントの内周側と外周側とに亘る状態に形成された貫通孔を用いて、グラウト等の隙間充填材を流し込み供給することで、地盤とトンネルリング外周部との間の隙間空間を埋める処理を行うようにしていた。そのような貫通孔が形成されているトンネル用セグメントとしては、特開平10−29648号公報に示されたものが知られている。即ち、外周部を部分的に外径方向に筒状に突設することで貫通孔(グラウト注入孔)を設けてあり、基本的にはネジ蓋を設けて貫通孔には蓋をしてある。そして、必要なときにネジ蓋を外してグラウトをトンネルの外周側に注入するように構成されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報のものでは、その図3等にて示されるように、内面に雌ネジ部4が形成された貫通孔2に、緩衝体8を内装した雄ネジ状の注入孔栓1、リングパッキン10、逆止弁11といった複数の部品、並びに機構を螺装する構造であり、貫通孔2は遮蔽及び開通自在な状態に構成されていた。これは、貫通孔は必ず使用されるというものではなく、トンネル作成対象となる地盤の土質が岩盤である等によって、トンネルリング外周との間に隙間が存在しているときには、グラウト注入用として用いられることもあるから、通常は塞がれているのである。
【0005】
してみると、貫通孔、栓等の複数の構造・部品類から成る貫通孔・栓機構を、使うかどうか分からないにも拘らずに、予めどのセグメントにも装備しておくことは不合理であって、コスト的にも不利であり、改善の余地が残されているように思える。
【0006】
本発明の目的は、グラウト注入用としてセグメントの外周部に形成される貫通孔、及びその栓構造の工夫により、貫通孔・栓機構に必要な部品点数を削減して、コスト的に有利なトンネル用セグメントを得る点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項1の構成は、図6に例示する如く、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル内壁を形成するためのトンネル用セグメントにおいて、
トンネル外周部を形成する湾曲板部1cと、トンネル軸方向両端の一対の円弧状板部1a,1aと、トンネル周方向両端の一対の端面板部1b,1bとを有した箱状で金属製のものに構成するとともに、前記湾曲板部1cにおけるトンネル周方向の中間部に、グラウト注入用貫通孔13を形成可能な厚肉部14を、前記貫通孔13の径より大きめの円形範囲で周囲よりも肉厚となるように形成してあることを特徴とする。
【0008】
請求項2の構成は、図6に例示する如く、請求項1の構成において、一対の前記円弧状板部1a,1a間に亘る状態でトンネル軸方向に延びるリブ部1fを有した鋳鉄製のものであり、前記厚肉部14を、トンネル周方向で中央又はほぼ中央における隣合う一対の前記リブ部1f,1f間に形成してあることを特徴とするものである。
【0009】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【0010】
〔作用〕
請求項1の構成によれば、次のような作用がある。即ち、請求項1の構成は、外周部、一対の円弧状板部、及び一対の端面板部との5面部による箱状の金属製セグメントであるから、セグメントとしての必要な強度・剛性を確保しながら、肉厚自体は薄くして軽量化を図ることが可能である。そして、外周部に、周囲よりも肉厚の厚い厚肉部を形成したので、トンネルとしての外周側に岩盤との隙間を埋めるべくグラウト注入等の貫通孔が必要なときには、その厚肉部に貫通孔を形成して用いるようにする。
【0011】
つまり、貫通孔として使わないことも多いから、使う場合には後加工によって孔を形成できるように、孔を形成しても強度低下とならないよう、予め肉厚を厚くして補強だけしておく、という手段である。これによれば、貫通孔が不必要なときには追加部品類は一切無く、コストアップは生じない。又、貫通孔が必要なときには、その必要とされるセグメントの厚肉部に貫通孔を形成して、グラウト注入等の処理を行う。貫通孔の使用後は、固化したグラウトによって塞がれるので何もしなくても良いとか、蓋(キャップ)を圧入する、或いは、当て板を溶接して孔を塞ぐ等、適宜に処理することが自在である。
【0012】
請求項2の構成によれば、無底箱状で、かつ、トンネル軸方向に延びる複数のリブ部を有した鋳鉄製セグメントにおける厚肉部を規定したものであり、トンネル周方向の中央又はその付近におけるリブ部間に厚肉部を設けてあるので、形状的にトンネル周方向のバランスが良いとともに、貫通孔を明けた際におけるグラウト注入等の作業を行うに、リブ部が妨げとなり難い点も好ましい。
【0013】
〔効果〕
請求項1に記載のトンネル用セグメントでは、発想を転換して、グラウト注入用等のための貫通孔が必要となるセグメントには厚肉部を設けておき、その厚肉部に後加工によって貫通孔を形成しても強度低下が生じないようにする手段により、貫通孔を形成することによる必要な機能を強度低下無く得ることを可能としながら、部品点数が多く、コスト高となる貫通孔・栓機構を不要にすることができ、経済的、合理的なセグメントを提供することができた。
【0014】
請求項2に記載のトンネル用セグメントでは、トンネル軸方向に延びる複数のリブ部を有する鋳鉄製セグメントにおいて、厚肉部による形状バランスの悪化(例えば、セグメント運搬時やセグメント組立時における重心のずれによる不具合等)が無く、貫通孔からのグラウト注入作業も行い易い状態で、請求項1の構成による前記効果を奏することができる利点がる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明によるトンネル用セグメントSA,SB,SKを用いて構成されたトンネルリングTRが、図2に、標準仕様のAセグメントSAが夫々示されている。トンネル軸方向(矢印イ方向)で単一の単位トンネルリングtrは、これら3種類のセグメントSA,SB,SKのうち、K型セグメントSKが1個で、A型及びB型セグメントSA,SBが2個ずつの計5個のセグメントをトンネル周方向(矢印ロ方向)に連結して構成されている。
【0016】
A型セグメントSAは、トンネル周方向及び軸方向のいずれにも対称な形状であり、その周方向での全長角度は85.714度に設定されている。B型セグメントSAは、基本的にはA型セグメントSAと殆ど同じであるが、K型セグメントSKを内径側から外径側への移動(図1参照)によって一対のB型セグメントSB,SB間に押込みセットする都合上、一方のトンネル周方向での周方向端面2bを、半径線に対して内径側窄まりとなる方向に傾斜させてある点でのみ異なる(図6参照)。
【0017】
K型セグメントSKは、トンネル周方向での基本角度が17.143度の短いものであり、その両周方向端面5b,5bは、B型セグメントSBの周方向端面2bと逆の傾斜が施されている(図7参照)。各セグメントS(SA,SB,SK)は、ダクタイル鋳鉄製であり、その構造を基本形であるA型セグメントSAから説明する。
【0018】
−A型セグメントSAについて−
図2〜図5に示すように、A型セグメントSAは、トンネル軸方向の端面である略円弧状の軸方向端面(円弧状板部の一例)1a,1aと、トンネル周方向の端面である周方向端面(端面板部の一例)1b,1bと、外周面(湾曲板部の一例)1cと、軸方向端面1aとほぼ同型の2本の縦リブ1g,1gと、トンネル軸方向に延びる多数の横リブ(リブ部の一例)1fとを有した枠体状のものに構成されている。
【0019】
軸方向端面1a,1aには、トンネル軸方向で隣合うセグメントをボルト・ナット連結するための第1ボルト孔4(連結部Rの一例)が、トンネル周方向で等角度D[約17.143度(A型セグメントSA全体角度の1/5)]毎に計5箇所形成されているとともに、周方向端面1b,1bには、トンネル周方向で隣合うセグメントをボルト・ナット連結するための第2ボルト孔3が、トンネル軸方向で両端部に2箇所ずつの計4箇所に形成されている。
【0020】
横リブ1fは、鋳造時の型抜き方向の利便性から、セグメントSAとしてのトンネル周方向中心を通る法線Zに平行な方向に統一された状態で形成されている。そして、横リブ1fがトンネル周方向で等角度毎に並ぶことの基準位置は、横リブ1fの先端位置としてある。即ち、横リブ1f先端の幅方向で中心点Yが基準点であり、中心点Yが等角度d[約8.571度(A型セグメントSA全体角度の1/10)]毎に配置されている。
【0021】
但し、トンネル周方向で最も端に位置する一対の横リブ1F,1Fと周方向端面1bとの第1及び第2角度w1,w2は、隣合う横リブ1f,1f間角度(8.571度)の丁度半分の値である約4.286度に設定されている。周方向端面1bの形状と型抜き方向との関係上、端横リブ1Fと周方向端面1bとの間の空間部は砂型によって成形されるのであるが、その砂型の出入れ開口部を実用上で十分なものとするために、図2,図4に示すように、端横リブ1F,1Fの高さを、軸方向端面1a,1a、及び縦リブ1g,1gとの交点箇所以外は低くして、砂の出し入れ操作が行い易くなるようにしてある。
【0022】
加えて、これら端横リブ1F,1F及びその隣の横リブ1f,1fの4箇所のリブ厚を、その他の横リブ1fの厚み(先端で17mm)よりも厚く(端横リブ1Fは先端で28.5mm、隣の横リブ1fは先端で27mm)して補強してある。そして、周方向端面1b,1bの肉厚も厚く(25mm)して補強してある。又、両軸方向端面1a,1a及び両周方向端面1b,1bの4面には、隣合うセグメントとの隙間を埋めるシール材充填用の2段のシール溝11,12が形成されている。
【0023】
5箇所の第1ボルト孔4の隣合うものどうしの周方向角度D(1ピッチ角度)は、横リブ1f,1f間の周方向角度の2倍の17.143度に設定され、かつ、周方向端面1aとその隣の第1ボルト孔4との周方向角度は、横リブ1f,1f間の角度と同じ8.571度(1/2ピッチ角度)に設定されている。つまり、角度的には第1ボルト孔4は、隣合う横リブ1f,1f間の丁度中央に位置しており、かつ、横リブ1f,1fの2倍ピッチで規則正しく配列されている。又、第1ボルト孔4部位は若干肉厚を増した厚肉部6とされている。
【0024】
一対の縦リブ1g,1g間で、かつ、一対の中央の横リブ1f,1f間のスペース7に、横リブ1f,1fに跨る状態の部分縦リブ8を形成してあるとともに、この部分縦リブ8にはクレーン等によって吊上げるためのエレクター孔9が形成されている。又、各横リブ1fにおける軸方向端面1aと縦リブ1g間、及び縦リブ1g,1g間の3箇所には、外周面1cに接する位置に水抜き孔10が形成されている。
【0025】
−B型セグメントSBについて−
図6に示すように、B型セグメントSBは、前述したように一方の周方向端面2bが異なる以外は、基本的にA型セグメントSAと同じであり、相違点のみ説明する。K型セグメント用の周方向端面2bは、内径側が隣の横リブ1F側に寄る方向の内向き角度e(11.6度)で傾斜した面に形成されている。
【0026】
図6に示すように、周囲4面が軸方向端面1b、縦及び横リブ1g,1fで囲まれた多数の空間部sのうち、周方向で丁度真ん中で軸方向両端の2箇所には、トンネルリングTRの施工後に、トンネルリングTRの外側における空間にグラウトを注入する為の注入孔13を形成した場合の強度低下を補えるよう、大き目の円形範囲で肉厚を厚くした計2箇所の厚肉部14を予め形成してある。つまり、B型セグメントには、トンネル周方向の中央における隣合う一対のリブ部1f,1f間で、かつ、軸方向端面1a,1aと縦リブ1gとの間に、底面視円形で周囲よりも肉厚の厚い厚肉部14を形成してある。
【0027】
−K型セグメントSKについて−
K型セグメントSKは、基本の周方向角度kが17.143度の極短いものであり、周方向で1箇所の第1ボルト孔4と、2箇所の横リブ1F,1Fを有している。両周方向端面5a,5aは、内径側が隣の横リブ1Fから反対側に遠ざかる方向の外向き角度g(11.6度)傾斜した面に形成されており、B型セグメントSBの内向き角度eを相殺するように設定してある。
【0028】
〔別実施形態〕
《1》 図8に示すように、鋼板どうしを溶接一体化してなるスチールセグメントSSにおいて、外周面22の内面側(又は外面側)に円形の鋼板(厚みは外周面22と同じでも異なっても良い)23を、外周隅肉溶接等によって溶着一体化して厚肉部14を形成しておく、という構造も可能である。
【0029】
《2》 図2、図7に示すように、B型セグメントSBに採用されているグラウト注入孔13用の厚肉部14を、A型セグメントSAやK型セグメントSKに設けても良い。尚、図3では、図2に示す厚肉部14を見通した状態として仮想線にて描いてある。厚肉部14は、A型やB型セグメントSA,SBのようにトンネル周方向の中央でトンネル軸方向両端部に2箇所設けるとか、K型セグメントSKのように1箇所設ける他に、トンネル周方向に離れて3箇所以上設けるとか、トンネル周方向及び軸方向の双方に離して3箇所以上設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】トンネルリングを示す斜視図
【図2】A型セグメントを示し、(イ)は断面側面図、(ロ)は底面図
【図3】図2のハ−ハ線断面図
【図4】図2のニ−ニ線断面図
【図5】A型セグメントの周方向端面を示す正面図
【図6】B型セグメントを示し、(イ)は断面側面図、(ロ)は底面図
【図7】K型セグメントを示し、(イ)は断面側面図、(ロ)は底面図
【図8】別構造のセグメントを示し、(イ)は断面側面図、(ロ)は要部の拡大断面図
【符号の説明】
1a 円弧状板部
1b 端面板部
1c 湾曲板部
1f リブ部
14 厚肉部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel segment for forming a tunnel inner wall by connecting a large number of them in the circumferential direction of the tunnel and in the tunnel axis direction, and more particularly to a metal segment such as cast iron.
[0002]
[Prior art]
When the tunnel segments are connected and integrated to form a tunnel ring (tunnel), when the ground to be excavated is relatively soft soil, the ground flows due to the action of earth pressure, so that it contacts the outer periphery of the segment without any gaps. It becomes integrated and a relatively stable tunnel strength state is obtained, but when it is hard soil such as rock, there is a gap between the outer periphery of the segment and the ground around the tunnel is not stabilized Sometimes.
[0003]
In such a case, after forming the tunnel ring by connecting the segments, the gap filler such as grout is poured and supplied using the through holes formed in advance in the state extending between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the segment. Thus, a process of filling the gap space between the ground and the outer periphery of the tunnel ring is performed. As a tunnel segment in which such a through hole is formed, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-29648 is known. That is, a through hole (grouting hole) is provided by projecting the outer periphery partly in a cylindrical shape in the outer diameter direction, and basically a screw cover is provided and the through hole is covered. . When necessary, the screw lid is removed and the grout is injected into the outer periphery of the tunnel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the publication, as shown in FIG. 3 and the like, a male screw-shaped
[0005]
If to try, through hole, the through-hole-stopper mechanism comprising a plurality of structural parts such plugs or the like, in spite of not know whether to use, is unreasonable that you also equipped in advance which segment However, it is also disadvantageous in terms of cost, and there seems to be room for improvement.
[0006]
The object of the present invention is to reduce the number of parts required for the through-hole / plug mechanism by devising the through-hole formed in the outer periphery of the segment for grout injection and its plug structure, and is advantageous in cost. The point is to get a segment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
〔Constitution〕
The configuration of
A box-like metal having a
[0008]
The structure of claim 2 is made of cast iron having a
[0009]
In addition, as mentioned above, although the code | symbol was written in order to make contrast with drawing convenient, this invention is not limited to the structure of an accompanying drawing by this entry.
[0010]
[Action]
According to the structure of
[0011]
In other words, since it is not often used as a through-hole, when it is used, the thickness is increased in advance so that the hole can be formed by post-processing so that the strength does not decrease even if the hole is formed. It is means that. According to this, when the through hole is unnecessary, there are no additional parts, and the cost is not increased. Further, when a through hole is necessary, a through hole is formed in a thick portion of the required segment, and processing such as grout injection is performed. After the use of the through hole, it is closed by solidified grout, so there is no need to do anything, or a lid (cap) is press-fitted, or a hole is closed by welding a patch plate. It is free.
[0012]
According to the configuration of claim 2, the thick-walled portion in the cast iron segment having a bottomless box-like shape and having a plurality of rib portions extending in the tunnel axis direction is defined, The thick part is provided between the ribs in the vicinity, so the shape of the tunnel is good in balance in the circumferential direction of the tunnel, and the ribs are difficult to obstruct the work such as grout injection when the through hole is opened. Is also preferable.
[0013]
〔effect〕
In the tunnel segment according to
[0014]
In the tunnel segment according to claim 2, in the cast iron segment having a plurality of rib portions extending in the tunnel axis direction, the shape balance is deteriorated due to the thick portion (for example, due to a shift of the center of gravity during segment transportation or segment assembly). There is an advantage that the above-described effect can be achieved by the configuration of
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a tunnel ring TR constituted by using tunnel segments SA, SB and SK according to the present invention, and FIG. 2 shows a standard A segment SA. A single unit tunnel ring tr in the direction of the tunnel axis (direction of arrow A) has one K-type segment SK among these three types of segments SA, SB, SK, and A-type and B-type segments SA, SB. A total of five segments of two each are connected in the tunnel circumferential direction (arrow B direction).
[0016]
The A-type segment SA has a symmetrical shape in both the tunnel circumferential direction and the axial direction, and the total length angle in the circumferential direction is set to 85.714 degrees. The B-type segment SA is basically the same as the A-type segment SA, but is moved between the pair of B-type segments SB and SB by moving the K-type segment SK from the inner diameter side to the outer diameter side (see FIG. 1). However, the only difference is that the
[0017]
The K-shaped segment SK has a short basic angle of 17.143 degrees in the tunnel circumferential direction, and both circumferential end surfaces 5b and 5b are inclined opposite to the
[0018]
-About type A segment SA-
As shown in FIGS. 2 to 5, the A-type segment SA is a substantially arc-shaped axial end surface (an example of an arc-shaped plate portion) 1 a and 1 a that is an end surface in the tunnel axis direction, and an end surface in the tunnel circumferential direction. Circumferential end faces (an example of an end face plate portion) 1b, 1b, an outer peripheral surface (an example of a curved plate portion) 1c, two
[0019]
A first bolt hole 4 (an example of a connecting portion R) for connecting a bolt and a nut to adjacent segments in the axial direction of the tunnel is formed in the axial end faces 1a and 1a at an equal angle D [about 17.143 in the circumferential direction of the tunnel. Degrees (1/5 of the entire angle of the A-type segment SA)], and the circumferential end faces 1b and 1b are connected to the adjacent segments in the tunnel circumferential direction by bolts and nuts. Two
[0020]
The
[0021]
However, the first and second angles w1, w2 between the pair of
[0022]
In addition, the rib thickness at the four locations of the
[0023]
The circumferential direction angle D (1 pitch angle) between adjacent ones of the five first bolt holes 4 is set to 17.143 degrees which is twice the circumferential direction angle between the
[0024]
A partial
[0025]
-About B type segment SB-
As shown in FIG. 6, the B-type segment SB is basically the same as the A-type segment SA except that one
[0026]
As shown in FIG. 6, among a large number of space portions s in which the four surrounding surfaces are surrounded by the
[0027]
-About K-type segment SK-
The K-shaped segment SK has an extremely short basic circumferential angle k of 17.143 degrees, and has one
[0028]
[Another embodiment]
<< 1 >> As shown in FIG. 8, in the steel segment SS formed by welding and integrating steel plates, a circular steel plate (thickness is the same as or different from the outer peripheral surface 22) on the inner surface side (or outer surface side) of the outer
[0029]
<< 2 >> As shown in FIGS. 2 and 7, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a tunnel ring. FIG. 2 shows an A-shaped segment. (A) is a sectional side view, (B) is a bottom view. FIG. 2 is a cross-sectional view of the knee line of FIG. 2. FIG. 5 is a front view showing a circumferential end surface of the A-type segment. FIG. 6 is a B-type segment, (A) is a cross-sectional side view, and (B) is a bottom view. FIG. 7 shows a K-shaped segment, (A) is a cross-sectional side view, (B) is a bottom view. FIG. 8 shows a segment of another structure, (A) is a cross-sectional side view, and (B) is an enlarged view of the main part. Sectional view [Explanation of symbols]
1a Arc-shaped
Claims (2)
トンネル外周部を形成する湾曲板部と、トンネル軸方向両端の一対の円弧状板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部とを有した箱状で金属製のものに構成するとともに、前記湾曲板部におけるトンネル周方向の中間部に、グラウト注入用貫通孔を形成可能な厚肉部を、前記貫通孔の径より大きめの円形範囲で周囲よりも肉厚となるように形成してあるトンネル用セグメント。A tunnel segment for forming a tunnel inner wall by connecting a large number in the circumferential direction of the tunnel and in the tunnel axial direction,
While forming a curved plate portion that forms the outer periphery of the tunnel, a pair of arc-shaped plate portions at both ends in the tunnel axial direction, and a pair of end face plate portions at both ends in the tunnel circumferential direction, it is configured as a metal one. the intermediate portion of the tunnel circumferential direction of the curved plate portion, the thick portion capable of forming a grout injection holes, forms the shape such that the thickness than the surrounding in larger circular region than the diameter of the through hole Tunnel segment.
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