JP4059751B2

JP4059751B2 - Tunnel lining inner surface protection and reinforcement segment and tunnel lining inner surface protection and reinforcement structure

Info

Publication number: JP4059751B2
Application number: JP2002314308A
Authority: JP
Inventors: 健一郎今福; 嘉司松本; 規行広沢; 裕章羽上田; 和晃桐山; 努高林; 嘉孝矢野
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004150072A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止し、万一コンクリートの崩落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、更には地山の緩みあるいは塑性圧等の外力による変状に対して補強することを目的としたトンネル覆工内面保護・補強構造およびその構築方法並びにこれらに使用するトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、鉄道トンネルや道路トンネル等の覆工コンクリートの剥落事故が多く見られ、通過中の列車に損傷を与える例もでている。このため、各方面で既設トンネルの調査・診断が精力的に行われ、原因究明が行われている。
【０００３】
現在のところ、覆工コンクリートの剥落原因は、トンネル建設時のコンクリート打設に伴うコールドジョイント、コンクリートの中性化、アルカリ骨材反応等が取りざたされているが、本当の原因は分かっていない。また、剥落原因として、地山の緩みや塑性圧等の外力の変化も考えられている。
【０００４】
一方、トンネル内を通行する列車や車両に対して安全性の確保は極めて重要であり、国をあげてその対策が検討されている。
【０００５】
従来の、老朽化したトンネルの補修・補強対策については「トンネル補修・補強マニュアル」：平成２年１０月（鉄道総合技術研究所）（非特許文献１）や「変状トンネル対策マニュアル」：平成１０年２月（鉄道総合技術研究所）（非特許文献２）がある。
【０００６】
これらのマニュアルでは、トンネルの変状原因に応じて十数種の対策工法が示され、適切なものを選定するようになされている。この対策工法のうち、覆工コンクリートの剥落の対策として適用できるものは、（１）「当て板工法」、（２）「鋼板接着工法」、と（３）「セントル補強工」がある。
【０００７】
前記（１）「当て板工法」は、剥落部の覆工内面に鋼板当て板（帯鋼、型鋼）を張り付け、ロックボルトで覆工コンクリートにアンカーした後、裏込め材を注入するもので、局所的に補修する場合に適用される。
【０００８】
（２）「鋼板接着工法」は、比較的新しい工法であって、覆工面に４．５ｍｍ標準厚の鋼板をエポキシ樹脂系接着剤で張付け、覆工コンクリートにアンカーボルトで固定するものである。アンカーボルトは７本／ｍ２程度に配置する。なお、鋼板の端部は隣接鋼板と掛け渡し重ねた継手鋼板を接着材とアンカーボルトで固定する。
【０００９】
（３）「セントル補強工」は、トンネル覆工内面の形状と同じ形状に曲げ加工した１００〜１５０ｍｍサイズのＨ型鋼板を覆工内面に沿って適当な間隔で配置し、覆工内面に適宜間隔毎にくさびで固定されるもので、当て板、金網等との併用する場合が多い。
【００１０】
また、前記「鋼板接着工法」に類似する他の従来技術として、特公平３−６８２００「既設トンネルの内張設置方法および内張設置装置」（特許文献１）で開示されている（４）「鋼板内張工法」がある。
この工法は、既設トンネル断面に対して僅かに小さい相似形の内張り材（鋼板、強化プラスチック）を分割製作し、前記分割した内張り材をトンネル中心側に引き寄せて縮径したものを特殊な台車に搭載して既設トンネル内に搬入し、所定の位置で内張り材を拡径してトンネル内壁に近付け、設置済みの内張り材に溶接接合し、最後にグラウト材を充填するものである。この内張り工法は、補修後のトンネル内空間を殆ど狭めない特徴を有し、主とし農工水、下水トンネル等の水路トンネル補修工法として多くの実績がある。
【００１１】
【特許文献１】
特公平３−６８２００号公報
【非特許文献１】
「トンネル補修・補強マニュアル」：平成２年１０月（鉄道総合技術研究所）
【非特許文献２】
「変状トンネル対策マニュアル」：平成１０年２月（鉄道総合技術研究所）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が対象とする鉄道トンネルや道路トンネル等の既設トンネル覆工コンクリート剥落に対する保護工法では、トンネル内の車両通過の安全性を確保するため保護部材等の設置（保護構造の厚み）は建築限界をはみ出すことが許されない。
【００１３】
また、鉄道トンネルでは１日の作業時間が深夜の運行休止時間帯（数時間）に限られ、さらに、給電ケーブルや信号ケーブル等の障害物が多い等の制約条件がある。また、道路トンネルでは、迂回路がない場合、交通規制しながら工事する必要があり、迅速施工が重要な課題となる。
【００１４】
さらに、工事期間および対策工事の完成後において、トンネル内で通行する列車等の風圧、振動に対して、保護構造の緩み等が生じないようにしなければならない。特に、トンネル上部から保護構造の部材等落下があってはならない。
したがって、このような条件下で従来技術を適用しようとすると、以下のような問題がある。
【００１５】
前記従来の、（１）「当て板工法」、（２）「鋼板接着工法」は、剥落部の覆工内面に鋼製当て板（帯板、型鋼）を張付けロックボルトで覆工コンクリートにアンカーするため、覆工コンクリートにロックボルト用の孔を穿孔する作業が伴い、迅速施工できない。また、劣化した覆工コンクリートではアンカー強度が確保できないため健全なコンクリート面まではつる必要があり、さらに、作業時間が長くなってしまう。
【００１６】
またこの構造では、ロックボルトを使用しているため、ボルトの切断・アンカー抜けがあるとボルトが落下してトンネル内を通過中の列車、車両に損傷を与えることも考えられる。
【００１７】
従来技術の（３）「セントル補強工」は、トンネル覆工内面に大型のＨ型鋼セントルを配置するためトンネル内の空間を狭めてしまい、建築限界を確保できない場合は採用できない。
【００１８】
（４）「鋼板内張工法」は、覆工面に沿って薄鋼板を溶接接合に依って組立て設置するため、トンネル内部への張出しが少なく建築限界をクリアーできる。また、ボルト等の部材を使用していないため、工事完成後の部材落下等の心配もない。
【００１９】
しかし、（４）「鋼板内張工法」では、分割した鋼板を現地にて周方向、長手方向に溶接接合するため、溶接接合時間が長く係り、供用トンネルにおいて１日数時間の作業時間しか得られない工事条件下では適用が難しい課題があった。
【００２０】
本発明は、前記の課題を解消し、既設トンネルの覆工内面からの内面側への張出しを少なくして、建築限界を確保した保護構造体をセグメントの接合により構成したもので、各セグメントの接合は、接合部材がトンネル上方から落下するような構成とせず、かつ迅速施工を可能とした既設トンネル覆工内面の保護構造を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントでは、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿って設置して、トンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル覆工内面保護・補強構造に使用されるトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、
略矩形板状のセグメントにおけるトンネル周方向をなす各辺の複数箇所に、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、周方向に間隔をおいてシアキーがトンネル軸方向に張り出すように設けられ、
前記セグメントの組立施工時における前記セグメントの脱落を防止するために、トンネル軸方向に隣接する既設のセグメントリング及びトンネル周方向の既設の薄肉のセグメントに固定するための固定冶具が、トンネル軸方向に対して斜めにトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに設置されていることを特徴とする。
【００２４】
また、第２発明では、第１発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、第３発明では、第２発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、トンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を螺合させるために、トンネル内空側からセグメントの裏面に貫通する雌ねじ孔がセグメントに設けられていることを特徴とする。
【００２６】
また、第４発明では、第１〜第３発明のいずれか１項に記載のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントのトンネル軸方向両側に設けられているシアキーは、セグメントにトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、トンネル軸方向に隣接するセグメントのシアキーをトンネル周方向に押圧可能な位置に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
また、第５発明では、第１〜第４発明のいずれかに記載のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、トンネル周方向のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント相互を接続するための継手材として、セグメントのトンネル軸方向をなす各辺の近傍にシアキーがトンネル周方向に張り出するように設けられていることを特徴とする。
【００２８】
また、第６発明では、第１〜第５発明のいずれかに記載のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントに設けられているシアキーは、セグメントにおけるトンネル周方向をなす各辺のトンネル周方向の中央部側と端部側とに設けられていることを特徴とする。
【００２９】
また、第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかに記載のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおいて、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの組立施工時におけるセグメント脱落防止用の固定治具、および既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、セグメントの周方向の軸力を付与する突っ張り部材、ならびにトンネル軸方向のセグメントリング相互または周方向のセグメント相互を接続するための継手材としてのシアキーが、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの裏面に設けられていることを特徴とする。
【００３０】
また、第８発明のトンネル覆工内面保護・補強構造においては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿って設置して、トンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル覆工内面保護・補強構造において、第１発明〜第７発明のいずれかに記載のトンネル覆工内面保護用のセグメントを、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥組に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されていることを特徴とする。
【００３１】
また、第９発明では、第８発明のトンネル覆工内面保護・補強構造において、セグメントの裏面にグラウトを充填してなることを特徴とする。
【００３２】
また、第１０発明では、第９発明のトンネル覆工内面保護・補強構造において、セグメント裏面に充填するグラウトが袋体に充填されていることを特徴とする。
【００３３】
【作用】
本発明によると、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントには、トンネル軸方向（またはトンネル周方向）に張り出すシアキーが設けられているので、（１）シアキーを、セグメント組み立て時のセグメント本体のガイドとして利用でき、セグメント本体を所定の位置に設置できる。
また、（２）シアキーにより、既設コンクリート壁面の部分的崩落によりセグメントに外力が作用しても、曲げモーメントおよびせん断力を隣接セグメントリングに伝達させて、周囲のセグメントに分散させて局部的な応力集中を緩和させることができる。特に、セグメントを千鳥状に配置する千鳥組みの効果により、曲げモーメント及びせん断力を複数の隣接リングに伝達することができる。
【００３４】
さらに、（３）周方向に張り出すように設けられたセグメント継手材としてのシアキーは、同一リングの周方向に隣接するセグメントに直接せん断力を伝達することができるため、トンネル軸方向に張り出すセグメントリング継手材としてのシアキーだけをセグメントに設ける場合に比べて、セグメントの変形が小さくなる。
【００３５】
さらにまた、（４）トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントには、トンネル軸方向の既設セグメントに固定するための治具およびトンネル周方向の既設セグメントに固定するための治具を設けてあるので、組み込もうとする新設セグメントをトンネル軸方向の既設セグメントおよびトンネル周方向の既設セグメントに固定して、これらの既設セグメントに支持させることができる。
【００３６】
ボルト挿通孔用治具がトンネル軸方向に斜めに配置されていることで、ボルト挿通用治具に挿通されるボルトを既設側のセグメントの治具に締め込み作業が容易でありかつ、トンネル軸方向およびトンネル周方向の既設側に圧着させることができる。
【００３７】
既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を設けると、既設のトンネル覆工面に突っ張り部材を圧着させて、セグメントリングを縮径させるように作用させて、セグメントにトンネル周方向の軸力を付与することにより、薄肉で且つ安定した構造とすることが出来る。
【００３８】
トンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を螺合させるために、トンネル内空側からセグメントの裏面に貫通する雌ねじ孔がセグメントに設けられていると、簡単な構造で突っ張り部材をトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに取り付けることができる。
【００３９】
また、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントのトンネル軸方向の両側に設けられているシアキーは、セグメントにトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、トンネル軸方向に隣接するセグメントのシアキーをトンネル周方向に押圧可能なように設けられ、セグメントのトンネル軸方向両側の各シアキー３はトンネル周方向に変位して設けられている。そしてトンネル軸方向に隣り合うセグメント相互のシアキーがトンネル周方向に押圧して接触できるように設けられていると、セグメントにトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、トンネル軸方向に隣接するセグメントにおけるトンネル軸方向に張り出すシアキーを押圧するようにして、トンネル周方向の引っ張り力をトンネル軸方向に隣接するセグメントに伝達することができ、セグメントを引っ張り鉄筋としても作用させることができる。
【００４０】
また、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントに設けられているシアキーは、セグメントにおけるトンネル周方向をなす各辺のトンネル周方向の中央部側と端部側とに設けられていると、セグメントに設けるトンネル軸方向に延長するシアキーを少ない配置で、効率よくセグメントに設けることができ、少ないシアキーでセグメントに作用するせん断力を、トンネル軸方向に隣接するセグメントに伝達して、せん断力に対してセグメントを安定させることができる。
【００４１】
トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの組立施工時におけるセグメント脱落防止用の固定治具、および既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、セグメントの周方向の軸力を付与する突っ張り部材が、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの裏面に設けられていると、新設のセグメントを既設のセグメントに固定しながら架設することができ、また突っ張り部材を既設のトンネル覆工面に圧着させて相対的に、セグメントにより構成されるセグメントリングをトンネル内空側に縮径させるように作用させて、各セグメントに周方向の軸力を付与してセグメントリングを安定させることができ、また固定治具および突っ張り部材が、セグメントの裏面に設けられていると、トンネル内面側のセグメント表面側に設ける場合に比べて、トンネル内面側に大きく突出する部材がなく、建築限界を充分確保でき、美観もよくなる。
【００４２】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿って設置して、トンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル覆工内面保護・補強構造において、第１発明〜第７発明のいずれかのトンネル覆工内面保護用のセグメントを、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥組に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されていると、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキーにより、トンネル軸方向に隣接するセグメントに、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、またトンネル周方向に張り出すように突出するシアキーにより、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面保護・補強構造とすることができるため、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに外力が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントを伝達して構造全体に分散させて支持させることができる安定した保護・補強構造とすることができる。
【００４３】
セグメントの裏面にグラウトを充填してあると、セグメントリングと既設覆工内面を密着させて、セグメントの既設覆工面側への変形を拘束し、セグメントリングを安定させることができ、また、トンネル軸方向に張り出すシアキーを介してまたはそのシアキーおよびグラウト並びにセグメントを介して、トンネル周方向の軸力を伝達させることができ、セグメントをそのシアキーを介してトンネル周方向の鉄筋材として作用させることができる。
【００４４】
セグメントの裏面に充填するグラウトが袋体に充填されていると、グラウトを確実に既設覆工内面と、セグメントの裏面に充填することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図によって詳細に説明する。
【００４６】
図１〜図２は、本発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１を示すものであって、このセグメント１は、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面にそって設置して、トンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル覆工内面保護・補強構造に使用されるものであって、トンネル周方向に断面円弧状で、かつ平面略矩形形状をした薄肉面板状のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２のトンネル円周方向をなす既設側の円弧状辺４および新設側の円弧状辺５各辺の近傍に、周方向に間隔をおいた複数箇所に、トンネル軸方向に張り出すシアキー３が設けられている。
【００４７】
すなわち、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２におけるトンネル軸方向の両端側の各辺４，５の近傍に、シアキー３が設けられている。この実施形態では、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面に短尺の鋼製板体６が立設配置されていると共に、トンネル軸方向に突出するように片持ち式に張り出し配置され、鋼製板体６の基端部が溶接によりトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２に溶接により固定されて、シアキー３が構成されている。
【００４８】
前記トンネル周方向をなす各辺４，５側に配置される各シアキー３は、トンネル周方向に位置をずらして設けられており、後記するトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７によるアーチの中間部では、同じトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１を使用することができ、また、トンネル軸方向に隣り合うトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７の既設側セグメントリング７ａと、新設側のセグメントリング７ｂ間で、トンネル覆工内面保護・補強用の各セグメント１が相互にシアキー３によって、各セグメント本体２の裏面に係合している。
【００４９】
前記シアキー３は、複数のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１が、既設のトンネル内面に沿ってトンネル周方向に直列に設置されてアーチを構成するトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７（７ａ，７ｂ）相互間において、トンネル内壁コンクリートの崩落時、（１）せん断力を伝達するため、および（２）曲げモーメントを伝達し、トンネル軸方向の複数のトンネル覆工内面保護・補強用セグメントリング７（７ａ，７ｂ）に伝達し、全体に伝達分散するために設けられ、また、（３）（Ａ）トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７の裏面側にグラウトが既設トンネル内面覆工に密着する等して設けられた状態、または（Ｂ）セグメントにトンネル周方向のシアキー３によりトンネル軸方向に隣接するセグメントにおけるシアキーをトンネル周方向に押圧可能な配置状態では、一方のセグメント本体２からシアキー３→グラウト→他方のセグメントのシアキー３から他方のセグメント本体２への伝達経路（Ａの場合）または一方のセグメント本体２からシアキー３→他方のセグメントのシアキー３から他方のセグメント本体２への伝達経路（Ｂの場合）によりトンネル周方向の軸力も伝達可能とされ、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７（７ａ，７ｂ）におけるシアキー３およびセグメントに、トンネル内面側を補強する鉄筋の作用をさせることができる。
【００５０】
この実施形態では、トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー３としているために、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の周方向の位置と、新設側（後部側）の周方向のシアキー３（３ｂ）の位置とは、トンネル周方向（トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の円弧状周面方向）に位置がずらされて設けられている。
【００５１】
このように周方向の位置をずらす理由は、トンネル軸方向に千鳥状配置とする点およびトンネル周方向の中間部は同じトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１を使用する点を考慮され、シアキー３およびその溶接部分の干渉を避けるように配置されている。
【００５２】
トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントにシアキー３を設ける場合、セグメント１におけるトンネル周方向をなす各辺のトンネル周方向の中央部側と端部側とに設けると、シアキー３を少ない配置数で（配置効率が良く）、壁面崩落時にセグメント１に作用するせん断力および曲げモーメントあるいは軸力等を効率よく、トンネル軸方向に隣接するセグメント１に伝達させることができる。例えば、図１に示すように、セグメント１におけるトンネル周方向端部側に各シアキー３を各一つ（計４つ）、中央部寄りのトンネル周方向中間部に２箇所（計４つ）設けるとよい。
【００５３】
また、図１７の説明図に示すように、トンネル軸方向に隣接するセグメント１相互のシアキー３が直接押圧するように接触していると、セグメントリング７ａに点線矢印Ａで示すトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、点線で示すある一つのセグメント１ａに注目すると、セグメント１ａ単体のトンネル周方向中央より左側のシアキー３（トンネル軸方向両側のシアキー３ａ，３ｂ）は、トンネル軸方向に隣接するセグメント１（１ｂ）単体のトンネル周方向中央より右側のシアキー３（３ａ，３ｂ）をトンネル周方向に押圧可能に配置されて、トンネル軸方向に隣接するセグメント1をトンネル周方向に引っ張るようにされ、また、セグメント１ａ単体のトンネル周方向中央より右側のシアキー３（トンネル軸方向両側のシアキー３ａ，３ｂ）は、トンネル軸方向に隣接するセグメント１（１ｂ）単体のトンネル周方向中央より左側のシアキー３（３ａ，３ｂ）により、トンネル周方向に押圧される位置に配置されて、トンネル軸方向に隣接するセグメント３によりトンネル周方向に引っ張るようにされている。
このように、隣接するセグメント１を引っ張るように作用するシアキー３をセグメント１に設けていると、セグメント１を引っ張り鉄筋代わりに使うことができ、シアキー３をトンネル周方向のせん断力または押圧力を伝達させるシアキー（せん断力伝達部材または押圧力伝達部材）として機能させることができる。
【００５４】
セグメント１を引っ張り鉄筋代わりに使うために、さらに具体的に図１７を参照して説明すると、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の周方向の位置と、新設側（後部側）の周方向のシアキー３（３ｂ）の位置とを、例えば、図１７に示すように、トンネル軸方向に隣接するセグメントにおけるシアキー３を押圧可能なように配置されていると、図１７の中央部に点線で示すセグメントリング７ａに点線矢印Ａで示す引っ張り力が作用した場合に、実線矢印Ｂで示すように、トンネル軸方向に隣接するセグメント本体２のシアキー３に接触してこれを押圧するように作用してセグメント本体２を引っ張るように伝達し、千鳥状配置のセグメント本体２に交互に引っ張り力を伝達させることができる。
【００５５】
図１７において、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング７、７ａ、７ｂにおける各セグメント１のシアキー３（３ａ，３ｂ）の配置は、トンネル軸方向に隣接する一方のセグメントリング７ａにおけるセグメント１（１ａ）のトンネル周方向中央より右側に位置するシアキー３に対して、トンネル軸方向に隣接する他方のセグメントリング７（７ｂ）におけるセグメント１（１ｂ）のトンネル周方向中央より左側に位置するシアキー３を左側に配置して、トンネル軸方向に隣接する各セグメント１のシアキー３ａ，３ｂにおけるセグメント中央側の面同士が面接触するように配置し、また、トンネル軸方向に隣接する一方のセグメントリング７ａにおけるセグメント１のトンネル周方向中央より左側に位置するシアキー３ａ、３ｂに対して、トンネル軸方向に隣接する他方のセグメントリング７，７ｂにおけるセグメント１（１ｂ）の周方向中央より右側に位置するシアキー３ａ、３ｂを右側に配置して、トンネル軸方向に隣接する各セグメント１（１ｂ）のシアキー３ａ、３ｂにおけるセグメント中央側の面同士が面接触するように配置すればよい。
同じセグメント１を使用して前記のようにするために、トンネル周方向中間部に位置するセグメント単体は、これを千鳥状に配置した場合に、セグメント単体のトンネル周方向中央より右側に位置するシアキー３に対して、トンネル周方向中央より左側に位置するシアキー３を左側に位置するように予めセグメント本体２に配置している。
また、例えば、換言すると、セグメント単体のトンネル周方向中央より右側（一端側）に位置するシアキー３の右端部（一端部）からの距離（寸法）に対して、トンネル周方向中央より左側（他端側）に位置するシアキー３は、セグメント単体におけるトンネル周方向の中央部のトンネル軸方向中心線からの距離（寸法）が、ほぼシアキー３の板厚寸法程度中央部よりに、トンネル周方向に偏心した位置とされている。
【００５６】
図１に示す実施形態では、トンネル軸方向に突出させる雄型のみのシアキー３としているが、雄型のシアキー３とこれを受ける孔を有する雌型との組み合わせとしてもよい。また、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１のトンネル内面側またはトンネル半径方向の板厚内におけるトンネル軸方向の端部からトンネル軸方向に突出するシアキー３としてもよく、または雄型のシアキー３とこれを受けるトンネル軸方向の凹部の雌型との組み合わせとしてもよい。これらの場合に、トンネル内面側に露出しないようにすると、美観上好ましい。なお、トンネル軸方向に張り出すシアキー３は、構造上はなるべくセグメント円周方向となる辺（リング間継手側の面）の中央部と端部に近づけて設置するほうが外力に対して、セグメントの変形が小さくなるので好ましい。
【００５７】
また、前記トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２におけるトンネル軸方向（前後方向）両端部のトンネル周方向をなす既設側（前部側）の円弧状辺４および新設側（後部側）の円弧状辺５の近傍には、トンネル周方向に間隔をおいて複数の突っ張り部材８が設けられている。
【００５８】
この突っ張り部材８は、この実施形態では、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２に、トンネル半径方向に貫通する雌ねじ孔９を設けると共に、この雌ねじ孔９に螺合された突っ張り螺杆１０とにより構成されている。この突っ張り部材８は、その先端部をトンネル半径方向にトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面側に突出させ、既設トンネル覆工内壁面４１に押し付けることにより、周方向に直列に連続されたトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１によるセグメントリング７をトンネル半径方向に縮径させるように作用することにより、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７にトンネル周方向に軸力を導入させて、セグメントリングによるアーチの形状が変形するのを拘束し、アーチを安定させるものである。なお、前記突っ張り螺杆１０のトンネル内空側の基端部には、回動工具係合用凹部１３が設けられている。
【００５９】
突っ張り部材８としては、後記する図１３及び図１４に第２実施形態として示すように、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２に、その本体２の裏面に貫通する半径方向の透孔１１を設け、その透孔１１に同心状に、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面側に、貫通する雌ねじ部材１２を溶接により固定するか、一体に設け、その雌ねじ部材１２に突っ張り螺杆１０を螺合するようにしても、同様に作用させることができる。
【００６０】
また、前記トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面におけるトンネル軸方向（前後方向）両端部のトンネル周方向をなす前部側（既設側）の円弧状辺４および後部側（新設側）の円弧状辺５の近傍には、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１相互（すなわち、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング７相互）を固定するためのリング間固定治具１４用の治具１６，１７と、同じセグメントリング７におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント１相互を連結固定するための周方向のセグメント固定治具１５用の治具１９，２０が設けられている。
【００６１】
前記のリング間固定治具１４は、この実施形態では、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１相互に設けられた各治具１６，１７およびこれらの治具１６，１７に挿通または螺合されるボルト１８により構成されて、トンネル軸方向に隣合うセグメントリング１相互を連結固定する。
【００６２】
また、同じセグメントリング７におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント相互を連結固定するための周方向のセグメント間固定治具１５は、この実施形態では、周方向に隣り合うセグメント１相互に設けられた各治具１９，２０およびこれらの治具１９，２０に挿通または螺合されるボルト２１により構成されている。
【００６３】
さらに具体的に、図１〜図３を参照して、前記のリング間固定治具１４を構成する各治具１６，１７および周方向のセグメント間固定治具１５を構成する各治具１９，２０について説明すると、この実施形態では、セグメント本体２の裏面内に位置するように配置され、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２における既設側（前部側）の周方向をなす辺４の周方向後端側（図１ａの左上部）に、トンネル軸方向に対して（およびトンネル周方向の中心軸線に対して）斜めに傾斜して立設配置されたボルト挿通孔２２を有する鋼板製ブラケット２３が溶接により固定されて、リング間固定治具１４における一方の治具１６が構成されている。
【００６４】
さらに図１ａの左上部の鋼板製ブラケット２３（１６）の平面配置状態について説明すると、前記鋼板製ブラケット２３（１６）の傾斜方向は、鋼板製ブラケット２３（１６）の一端部がトンネル周方向の既設側辺２４に変位するように配置され、かつトンネル軸方向新設側辺５に変位するように配置され、かつ他端部が、トンネル軸方向既設側辺４にまたトンネル周方向新設側辺２５側に変位するように傾斜配置し、すなわち、鋼板製ブラケット２３（１６）のトンネル軸方向の一端側は、トンネル軸方向既設側でトンネル周方向新設側に変位するように配置していると共に、他端側はトンネル軸方向新設側でトンネル周方向既設側に変位するように、トンネル軸方向に対して傾斜配置することにより、この傾斜方向に対して直角に前記ボルト挿通孔２２が設けられている。前記のように傾斜させるのは、ボルト等固定金具により結合した時に、トンネル軸方向既設側およびトンネル周方向既設側のセグメントリング７に、新設のセグメント１を密着させるため、およびこの密着作用によって、止水材の止水作用を向上させることができるためである。したがって、後記の全ての治具の傾斜方向は、同様に、トンネル軸方向の一端側は、トンネル軸方向既設側でトンネル周方向新設側に変位するように配置していると共に、他端側はトンネル軸方向新設側でトンネル周方向既設側に変位するように、トンネル軸方向に対して傾斜配置させている。
【００６５】
また、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２における裏面において、新設側の周方向をなす辺５の近傍には、周方向中央よりで既設側に偏心した位置には、トンネル軸方向（およびトンネル周方向の中心軸線）に対して傾斜した状態で立設配置されたボルト挿通用透孔２６を有するブラケット２７が溶接により固定され、そのブラケット２７にその透孔２６に同心状に配置されて溶接により固定されたナット２８からなる他方の雌型の治具１７が設けられている。
【００６６】
そして、図４〜図６によりさらにセグメントリング７（７ａ，７ｂ）間の固定治具１４について説明すると、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング７（７ａ，７ｂ）相互間では、同じセグメント１が周方向（図４〜６の左右方向）に半ピッチずらされた状態で位置されるため、トンネル軸方向（図４〜６の上下方向）に隣り合うセグメント１における新設側のセグメント１（１ｂ）における既設側辺４近傍に位置する治具１６（２３）と、既設セグメント１（１ａ）における新設側辺５近傍に位置する治具１７（２７，２８）とに渡ってボルト１８を挿通し螺合することで、セグメントリング７（７ａ，７ｂ）相互は連結固定されている。前記の既設側のセグメント１（１ａ）の治具１７と、新設側のセグメント１（１ｂ）の治具１６およびボルト１８により、この実施形態では、リング間固定治具１４が構成されている。なお、治具１６，１７は、セグメント１間で配置を入れ替えても同様である。
【００６７】
また、セグメント本体２における周方向既設側端部に、前記鋼製ブラケット２３と対角位置に、前記と同様にトンネル軸方向に対して傾斜して立設配置されたボルト挿通用透孔２９を有する鋼板製ブラケット３０が設けられて、周方向のセグメント１相互を連結固定するためのセグメント間固定治具１５における一方の治具１９が構成され、かつ周方向後端部におけるトンネル軸方向の新設側辺２５の近傍には、周方向をなす新設側辺５から若干離れた位置に、トンネル軸方向（および周方向の中心軸線）に対して傾斜した状態で立設配置されたボルト挿通用透孔３１を有する鋼板製ブラケット３２とそのブラケット３２の透孔３１に同心状に配置されて溶接により固定されたナット３３からなる後部（新設側）の雌型治具２０が設けられて、周方向のセグメント１（１ａ，１ｂ）相互を連結固定するセグメント固定治具１５における他方の治具２０を構成している。
【００６８】
前記の既設側のセグメント１（１ａ）における治具２０と、新設側のセグメント１（１ｂ）における治具１９およびこれらを連結するボルト２１により、周方向に隣り合うセグメント相互を連結固定するセグメント間固定治具１５が構成されている。
【００６９】
したがって、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２における裏面で、新設側の周方向をなす辺５の近傍の周方向両端部に、それぞれ一方および他方の周方向のセグメント相互を連結固定するための治具１９，２０が設けられ、周方向中央部よりも周方向既設側に偏心した位置に、セグメントリング間固定治具１４を構成する他方の治具１７を備え、既設側の周方向をなす辺４の近傍の周方向新設側（後端部）にリング間固定治具１４を構成する一方の治具１６を備えている。なお前記治具１６，１７，１９，２０は、一つずつ設けられているが、これらの近傍に接近させて、複数設けるようにしてもよい。
【００７０】
図４〜図６に示すように、前記のリング間固定治具１４および周方向のセグメント間固定治具１５により、新設のセグメント１（１ｂ）は、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング７（７ａ）に連結固定され、またトンネル周方向に隣接するセグメント１（１ａ）に連結固定されて、既設側のセグメント１ａに保持される。そして、新設のセグメント１におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー３をガイドとして利用してこれを、既設のセグメント１（１ａ）のセグメント本体２の裏面に載置し、また既設のセグメント１（１ａ）におけるシアキー３をガイドとして、新設のセグメント本体２のトンネル半径方向における位置決めされる。
【００７１】
前記の薄肉面板状のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１を構成する材料としては、トンネル内空側の建築限界を超えないようにするために、例えば、板厚３０ｍｍ以内の厚鋼板，ＦＲＰ板状材，鋳鋼製面板状材等としてもよい。
【００７２】
前記のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１は本発明において使用されるセグメントの基本形態を示したものであり、トンネル周方向の中間部又は端部に使用されるトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１も同様である。千鳥状に配置される時に、トンネル周方向の下端部に使用されるトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１は、例えば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、図１の矢印Ｇ−Ｇ線で切断されたような周方向の長さの短いトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１が右下端部のセグメント（矢印Ｇ−Ｇ線の反対側の比較的長い側が左下端部のセグメント）として、あるいは、図１６（ｃ）、（ｄ）に示すように、図１の矢印Ｈ−Ｈ線で切断された周方向の長さの短いトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１が左下端部のセグメント１（矢印Ｈ−Ｈ線の反対側の比較的長い側が右下端部のセグメント１）として使用される。
【００７３】
なお、図示を省略するが、図１（ａ）に示す矩形状のセグメント本体２の周側面部（図１ｂの本体２の前後面および左右側面）には、適宜、止水用シール材が固着されて、トンネル軸方向あるいは、トンネル周方向に隣り合うセグメント相互が密着されて、セグメント相互の止水連結が図られる。
【００７４】
次に、前記実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１あるいは、端部側の周方向の長さの短い（または比較的長い）セグメント１を使用して、構成されるトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７の構造について、図４〜図１１を参照しながら説明する。
【００７５】
この実施形態では、トンネル軸方向に順次組み立てられるセグメントリング７（７ａ，７ｂ）を構成するセグメント１は、トンネル周方向長さは異なるが、シアキー３およびトンネル軸方向またはトンネル周方向の治具を備えた形態のセグメント１が使用されている。
【００７６】
なお、トンネル軸方向に順次構築されるセグメントリング７（７ａ，７ｂ）の両端側（図１１の左右端）の下端部（図１１の右端および左端側）に位置する各セグメント１を支持するための端部部材としての固定金具３５が、コンクリート床版３４上に設置されている。
【００７７】
この固定金具３５としては、例えば図１０ｂに示すように、一対の腕辺３６，３７により形成されたトンネル軸方向に延長する上向き開口の受け溝３８を有する固定金具３５で、その金具３５の受け溝３８に、端部のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１が既設覆工４０の内壁面４１に間隔おいて配置され、その下端部を前記受け溝付固定金具３５に必要に応じスペーサ等を介在させて嵌合させ、適宜受け溝付金具３５におけるトンネル内空側の一方の腕辺３６に螺合した押し付けボルト３９を調整して、下端部のセグメント１の下部が固定されている。なお、下端部のセグメント１におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー３は、セグメント１の裏面（トンネル覆工内壁面４１に対向するセグメントの面）に当接して係合されている。
【００７８】
なおまた、円弧状内壁面４１に固定金具３５を設ける場合には、支持鋼材を内壁面４１にアンカーボルト等により固定し、その支持鋼材に対して、固定金具３５をボルト接合によりトンネル周方向に位置調整自在に設けてもよい。
【００７９】
そして、周方向に隣り合うセグメント１相互はセグメント間固定治具１５により固定されいている。ここで、図４〜図６および図１１を参照して説明すると、セグメントリング７を構築すべく新設のセグメント１の周方向の一端側（既設側）は、端部部材としての固定金具３５に配置固定されるか、または周方向のすでに組み込まれたセグメント１の新設側に配置されている。
【００８０】
そして図６に示すように、周方向に直列に隣合う一方（新設）のセグメント１における既設側に位置するボルト挿通孔２９を有する鋼製ブラケット３０からなる治具１９と、周方向他方（既設）のセグメント１における新設側に位置するナット３３を有する雌型治具２０とに渡ってボルト２１を挿通螺合され、周方向に隣合う、新設および既設のセグメント１相互の治具１９，２０を連結固定され、周方向に隣り合うセグメント１相互の連結固定が図られている。
【００８１】
また、前記各トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２に設けられている突っ張り螺杆１０等からなる突っ張り部材８を既設トンネル内面４１に突っ張るように半径方向外側に突出させて、仮設のセグメントリング７の形状を調整し、仮設のセグメントリング７を構築されている。この突っ張り部材８により、仮設のセグメントリング７はトンネル内空側に縮径するように作用されて、セグメント１相互の周方向の端面相互が面接触状態で密着されて、セグメントリング７の周方向に軸力が付与され、セグメントリング７が安定する。
【００８２】
さらに、新設側の固定治具１７（リング間固定治具１４の一方）に、新設の第１セグメントリング７ａを構成する個々のセグメント１の既設側の固定治具１６（リング間固定治具１４の他方）とがボルト１８により連結されている。
【００８３】
このようにトンネル覆工内面保護用のセグメント１をトンネル軸方向に隣接するセグメントリング７毎に千鳥組に組み立て、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されているトンネル覆工内面保護構造は、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキー３により、図７に示すように、トンネル軸方向に隣接するセグメント１の裏面に係合して、せん断力および曲げモーメント伝達させることができ、あるいはトンネル周方向のシアキー相互の接触によりトンネル周方向の軸力を伝達させることができ、またトンネル周方向に張り出すように突出するシアキー３により、トンネル周方向に隣接するセグメント裏面に係合してせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面保護・補強構造とすることができるため、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに外力が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持できることができる安定した保護・補強構造とすることができる。なお、シアキー３をセグメント１の下面に設ける場合には、隣接するセグメント１に支持させるようにしてせん断力または曲げモーメントをあるいはトンネル周方向の軸力を伝達される。
【００８４】
また、トンネル軸方向に適宜のセグメントリング７が構築された時点で、予めセグメント本体２にグラウト注入孔を設けられたセグメント１から、セグメントリング７の裏面にグラウト４２を充填すると、セグメントリング７と既設覆工内面４１を密着させて、セグメント１の既設覆工面４１側への変形を拘束し、セグメントリング７を安定させることができ、また、トンネル軸方向に張り出すシアキー３およびグラウト４２並びにセグメント１を介して、トンネル周方向の軸力を伝達させることができ、セグメントリング７をトンネル周方向の鉄筋材として作用させることができる。
【００８５】
なお、図示を省略するが、セグメント１の裏面に、予め布製等の袋体を固定して配置しおき、このような袋体付きセグメント１を使用して構成したセグメントリング７における前記袋体にグラウトを充填するようにしてもよい。
【００８６】
図１２は、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング１の裏面にグラウト４２を充填する形態を示す縦断正面図である。図９に示すように、トンネル軸方向に直列に接続されたトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング１およびこれらに装着された突っ張り部材８によって、セグメントリング７による安定したアーチリングとしてもよいが、図１２に示すように、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７の裏面側にグラウト４２を設けて、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング１の裏面と既設トンネル覆工内壁面４１を、グラウト４２を介して密着させ、セグメントリングのトンネル半径方向外側への変形を拘束し、さらにセグメントリングを安定にするようにしてもよい。この場合、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面に予め、袋体を折りたたんだ状態で設置し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７のトンネル内空側から、袋体内にモルタル等を注入充填するようにしてもよい。
【００８７】
＜トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの第２実施形態＞
図１３および図１４は、本発明の第２実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
この実施形態は、突っ張り部材８の変形形態を示すもので、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２に、その本体２の裏面に貫通する半径方向の透孔１１を設け、その透孔１１に同心状に、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面側に貫通するナット等の雌ねじ部材１２を溶接により固定した形態で、このような形態にすると、突っ張り部材８を構成する突っ張り螺杆１０を短くして、突っ張った状態で、突っ張り螺杆１０の基端部をトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１の板厚内に収めることも可能となり、トンネル内空側に突出しなくなり、トンネル内空側を広くできる。なお、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２を鋳造すると、前記ナットの部分まで裏面側の凸部として一体に設けることが可能で、その凸部部分に裏面に貫通する雌ねじを設けるようにしても同様である。
【００８８】
図１５は、本発明の第３実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。この実施形態は、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１の周方向両端側に、周方向に突出するように、周方向のシアキー３を設けた形態を示すものであって、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の周方向の両端部のトンネル軸方向をなす辺（トンネル周方向端部の既設側辺２４，トンネル周方向端部の新設側辺２５）に直角に周方向に突出するように、シアキー３が設けられている。このように周方向に張り出すシアキー３を設けるようにすると、同じトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング７における周方向に隣り合うセグメント１間で、せん断力を伝達させることも可能となり、シアキー３を設けない場合に比べて変形を小さくすることが出来る。なお、トンネル周方向に張り出すシアキー３をトンネル軸方向に間隔をおいて複数設ける場合には、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の表裏にそれぞれ設けるようにすると、既設および新設のセグメント１間で、シアキー３が干渉するのを防止できる。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００８９】
前記実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の内面側はほぼ全体的に平坦な面であるので、美観がよい。
【００９０】
前記のように、本発明に係る保護構造は、アーチ形状に組立てた薄肉セグメントを裏面の充填グラウト材で覆工内面に密着させて変形を拘束するようにし、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定して支持しているため、前記セグメントの薄肉化を可能とし、完成後の保護構造体の内面はトンネル内建築限界内に収めることができる。
【００９１】
少なくともシアキー３によるセグメント継手は、ボルトを使用しない突起状の継手を用いて接合強度を確保するとともに、容易に装着可能とし、かつグラウト充填前などの仮設中や完成後に落下しないセグメント裏面位置にのみボルト等の部材を使用しているため、振動等によるボルトの緩みに対して安全性を確保でき、しかも迅速施工ができる。
【００９２】
また、本発明のトンネル覆工内面保護・補強構造全体としては、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１による薄肉の補強構造を構築できるため建築限界を侵害しない。
【００９３】
また、グラウトが充填されている場合あるいはトンネル周方向にシアキー３相互が接触する場合には、本発明の保護・補強構造全体としては、既設覆工４０あるいはセグメント１の裏面に充填するグラウト４２と一体となって機能し、トンネル４３に発生する断面力に対して、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングが鉄筋として機能する。（正の曲げモーメント（トンネル内面側が引張になる時）が作用する場合、セグメントリング間のトンネル軸方向に延長するように配置された継手（シアキー３）を、周方向に交互に配置するようにすれば、セグメント１をシアキー３を介した周方向の引張力を伝達する引張鋼材として機能する。一方、負の曲げモーメント（トンネル内面側が圧縮になる時）が作用する場合、周方向のセグメント間をなす辺が当接することで軸力を伝達する圧縮鋼材として機能する。）
【００９４】
また、継手材としてのシアキー３は、曲げモーメント、せん断力の伝達（セグメントのトンネル周方向またはトンネル軸方向の端部のほうが、曲げモーメントの伝達効率がよい）材、軸力の伝達材として機能する（上記のように鉄筋として機能する。）。また、シアキー３は、セグメントの施工面では、施工時のガイドとなるため組立施工性がよく、周方向に張り出すセグメント間継手としてのシアキー３がある場合には、トンネル軸方向のセグメントリング間継手としてのシャキー３だけの場合に比べて、周方向のセグメント間のトンネル半径方向のせん断力を伝達させることができるため、構造性能がよい。
【００９５】
リング間固定治具１４をボルト１８により、あるいは周方向のセグメント固定治具１５をボルト２１により、新設のセグメントを既設のセグメントに固定するようにしているので、仮設を含む架設されたセグメントの落下防止を図ることができ、またセグメントの周囲側面に止水ゴムが装着されている場合には、止水ゴムを既設セグメント側に圧縮して、止水ゴムの止水性能を確保することができる。
【００９６】
また、リング間固定治具１４あるいは周方向のセグメント間固定治具１５を構成する個々の治具を、トンネル軸方向に対して斜めに、新設側の開放された作業空間側の近傍に配置すると、セグメントの組み立て時の施工性がよい。
【００９７】
また、突っ張り部材８により、仮設時のセグメントリング７（７ａ，７ｂ）の形状保持およびセグメントリング７（７ａ，７ｂ）の完成時の形状調整あるいはセグメントヘのトンネル周方向の軸力導入が可能である。
【００９８】
本発明を実施する場合、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の裏面またはシアキー３の表面を粗面とし、グラウト４２との一体化を高めてもよい。
【００９９】
本発明を実施する場合、既設トンネル内壁面が円形または楕円形あるいは馬蹄形等である場合には、これらの内壁面に沿った円形または楕円形あるいは馬蹄形等のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングとしてもよく、既設トンネルの上下方向中間部に、トンネル軸方向に延長するように支持梁をアンカー等により既設トンネル側壁面に固定し、その支持梁の上部を基礎として、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングを円弧状に構築してもよい。
【０１００】
前記実施形態では、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体２の円周方向の各辺４，５に、それぞれ独立したシアキー３を設けるようにしているが、中間部が屈折した一本ものの鋼板または鉄筋をセグメント１の裏面にトンネル軸方向に立設配置して、その両端部をセグメント１のトンネル軸方両端部から突出させるようにしてシアキー３を構成してもよく、これと同様に、周方向の両端部に配置するシアキー３にも適用してもよい。
【０１０１】
前記実施形態では、既設のトンネル覆工４０とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメント１との間にトンネル半径方向に作用し、セグメント本体２に周方向の軸力を付与する突っ張り部材８として、螺杆（ねじ棒）と雌ねじとの組み合わせを示したが、セグメントリング７を構成するセグメント本体２の裏面側に、可撓性袋体を予め設けてこれを既設覆工内面に圧着させるように適宜充填膨張させることで、セグメントリング７を縮径方向に作用させて、セグメントリングを構成するセグメント１相互の周方向端面を密着させるようにして、セグメントに周方向の軸力を付与するようにしてもよく、その他の手段を採用してもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によると、以下の効果がある。
本発明によると、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントには、トンネル軸方向（またはトンネル周方向）に張り出すシアキーが設けられているので、（１）シアキーを、セグメント組み立て時のセグメント本体のガイドとして利用でき、セグメント本体を所定の位置に設置できる。
また、（２）シアキーにより、既設コンクリート壁面の部分的崩落によりセグメントに外力が作用しても、曲げモーメントおよびせん断力を隣接セグメントリングに伝達させて、周囲のセグメントに分散させて局部的な応力集中を緩和させることができる。特に、セグメントを千鳥状に配置する千鳥組みの効果により、曲げモーメント及びせん断力を複数の隣接リングに伝達することができる。
【０１０３】
さらに、（３）周方向に張り出すように設けられたセグメント継手材としてのシアキーは、同一リングの周方向に隣接するセグメントに直接せん断力を伝達することができるため、トンネル軸方向に張り出すセグメントリング継手材としてのシアキーだけをセグメントに設ける場合に比べて、セグメントの変形が小さくなる。
【０１０４】
さらにまた、（４）トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントには、トンネル軸方向の既設セグメントに固定するための治具およびトンネル周方向の既設セグメントに固定するための治具を設けてあるので、組み込もうとする新設セグメントをトンネル軸方向の既設セグメントおよびトンネル周方向の既設セグメントに固定して、これらの既設セグメントに支持させることができる。
【０１０５】
ボルト挿通孔用治具がトンネル軸方向に斜めに配置されていることで、ボルト挿通用治具に挿通されるボルトを既設側のセグメントの治具に締め込むことで、トンネル軸方向およびトンネル周方向の既設側に圧着させることができる。
【０１０６】
既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を設けると、既設のトンネル覆工面に突っ張り部材を圧着させて、セグメントリングを縮径させるように作用させて、セグメントにトンネル周方向の軸力を付与することができる。
【０１０７】
トンネル半径方向に作用し、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに周方向の軸力を付与する突っ張り部材を螺合させるために、トンネル内空側からセグメントの裏面に貫通する雌ねじ孔がセグメントに設けられていると、簡単な構造で突っ張り部材をトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントに取り付けることができる。
【０１０８】
また、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントのトンネル軸方向の両側に設けられている各シアキーが、セグメントにトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、トンネル軸方向に隣接するセグメントのシアキーと接触してこれをトンネル周方向に押圧可能な位置に設けられていると、セグメントにトンネル周方向の引っ張り力が作用した場合に、トンネル軸方向に隣接するセグメントにおけるトンネル軸方向に張り出すシアキーを押圧するようにして、トンネル周方向の引っ張り力をトンネル軸方向に隣接するセグメントに伝達することができ、セグメントを引っ張り鉄筋としても作用させることができる。
【０１０９】
また、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に張り出すようにセグメントに設けられているシアキーは、セグメントにおけるトンネル周方向をなす各辺のトンネル周方向の中央部側と端部側とに設けられていると、セグメントに設けるトンネル軸方向に延長するシアキーを少ない配置で、効率よくセグメントに設けることができ、少ないシアキーでセグメントに作用するせん断力等を、トンネル軸方向に隣接するセグメントに伝達して、せん断力に対してセグメントを安定させることができる。
【０１１０】
トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの組立施工時におけるセグメント脱落防止用の固定治具、および既設のトンネル覆工とトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントとの間にトンネル半径方向に作用し、セグメントの周方向の軸力を付与する突っ張り部材が、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントの裏面に設けられていると、トンネル内面側のセグメント表面側に設ける場合に比べて、トンネル内面側に大きく突出する部材がなく、建築限界を確保でき、美観もよくなる。
【０１１１】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿って設置して、トンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル覆工内面保護・補強構造において、第１発明〜第７発明のいずれかのトンネル覆工内面保護用のセグメントを、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥組に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されていると、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキーにより、トンネル軸方向に隣接するセグメントに、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、またトンネル周方向に張り出すように突出するシアキーにより、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面保護・補強構造とすることができるため、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに外力が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントを伝達して構造全体に分散させて支持できることができる安定した保護・補強構造とすることができる。
【０１１２】
セグメントの裏面にグラウトを充填してあると、セグメントリングと既設覆工内面を密着させて、セグメントの既設覆工面側への変形を拘束し、セグメントリングを安定させることができ、また、トンネル軸方向に張り出すシアキーおよびグラウト並びにセグメントを介して、トンネル周方向の軸力を伝達させることができ、セグメントリングをトンネル周方向の鉄筋材として作用させることができる。
【０１１３】
セグメントの裏面に充填するグラウトが袋体に充填されていると、グラウトを確実に既設覆工内面と、セグメントの裏面に充填することができる。また、漏水や結露があるトンネルにおいても高品質なグラウトを充填することが出来る。
【０１１４】
さらに、トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングを既設の覆工に密着させるために、セグメントの裏面にグラウトを充填すると、セグメントリングのトンネル内面側への変形を拘束して、セグメントリングが強固になると共にセグメントリングとグラウトと既設覆工とが一体化し、トンネル覆工内面を保護すると共に補強されたトンネル覆工内面を構造を容易に構築することができる。これらの構築方法の場合に、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを使用すると、前記のように、シアキーによって、トンネル軸方向またはトンネル周方向の隣接するセグメントにせん断力あるいは曲げモーメントの伝達が可能となり、さらに、グラウトがある場合には、シアキー，グラウトおよびセグメント本体を介したトンネル周方向の軸力の伝達が可能となり、セグメントを鉄筋材として作用させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）を拡大して示す図、（ｂ）は雌型固定治具付近の縦断側面図、（ｃ）は図２（ｃ）を拡大して示す縦断正面図である。
【図４】本発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを使用および、トンネル覆工内面保護・補強用セグメントリングの構成を示す説明図である。
【図５】本発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを使用して、新設のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを、既設のセグメントリングまたは既設のセグメントに支持させるべく配置している状態を示す説明図である。
【図６】本発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを使用して、新設のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを既設のセグメントリングおよび既設のセグメントに支持させた状態を示す説明図である。
【図７】新設のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおけるシアカーの係合直前および係合直後の状態を示すものであって、（ａ）は図５のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は図６のＥ−Ｅ線断面図である。
【図８】図６をトンネル軸方向から見た縦断正面図である。
【図９】トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントにおける突っ張り部材により、既設の覆工トンネル壁面に押し当てている状態を示す縦断正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｃ）は本発明のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントによるトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリング構造を構築している状態を示す概略縦断正面図、（ｂ）は下端部セグメントの下部の固定部を示す正面図である。
【図１１】図１０に示す複数のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングを展開して示す展開平面図である。
【図１２】トンネル覆工内面保護・補強用のセグメントリングの裏面にグラウトを充填する形態を示す縦断正面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】図１３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、本発明において使用される一端部側のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）および（ｄ）は、本発明において使用される他端部側のトンネル覆工内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ｃ）は平面図、（ｄ）は正面図である。
【図１７】セグメントリング間におけるセグメントにおけるトンネル軸方向に張り出すシアキー相互が接触して、トンネル周方向に軸力（引っ張り力）を伝達可能なようにシアキーを配置した場合の説明図であり、各セグメントにおける治具および突っ張り螺杆等は省略している。
【符号の説明】
１トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
２トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体
３シアキー
４既設側の円弧状辺
５新設側の円弧状辺
６鋼製板体
７セグメントリング
７ａ既設側のセグメントリング
７ｂ新設側のセグメントリング
８突っ張り部材
９雌ねじ孔
１０突っ張り螺杆
１１透孔
１２雌ねじ部材
１３回動工具係合用凹部
１４リング間固定治具
１５周方向のセグメント間固定治具
１６治具
１７治具
１８ボルト
１９治具
２０治具
２１ボルト
２２ボルト挿通孔
２３ブラケット
２４トンネル周方向既設側辺
２５トンネル周方向新設側辺
２６ボルト挿通孔
２７ブラケット
２８ナット
２９ボルト挿通孔
３０ブラケット
３１ボルト挿通孔
３２ブラケット
３３ナット
３４コンクリート製床版
３５固定金具
３６腕辺
３７腕辺
３８溝
３９押し付けボルト
４０既設覆工
４１内壁面
４２グラウト
４３トンネル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention prevents the lining concrete from collapsing and falling in existing tunnels such as aging or sound railway tunnels and road tunnels, and even if concrete collapses, Tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure and its construction method, and its construction method, used to protect the piece from falling and to reinforce against deformation caused by external forces such as loose ground or plastic pressure It relates to a segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining.
[0002]
[Prior art]
Recently, there have been many cases of lining concrete stripping accidents such as railway tunnels and road tunnels, and there are examples of damage to passing trains. For this reason, investigation and diagnosis of existing tunnels are vigorously conducted in each direction, and the cause is investigated.
[0003]
At present, the cause of the peeling of the lining concrete has been dealt with by cold joints, neutralization of concrete, alkali-aggregate reaction, etc. accompanying the concrete placement at the time of tunnel construction, but the true cause is not known. In addition, as a cause of exfoliation, loosening of natural ground and changes in external force such as plastic pressure are considered.
[0004]
On the other hand, ensuring the safety of trains and vehicles passing through tunnels is extremely important, and measures are being investigated nationwide.
[0005]
For conventional repair and reinforcement measures for aging tunnels, see "Tunnel Repair and Reinforcement Manual": October 1990 (Railway Technical Research Institute) (Non-Patent Document 1) and "Deformation Tunnel Countermeasure Manual": Heisei February 2010 (Railway Technical Research Institute) (Non-Patent Document 2).
[0006]
In these manuals, more than ten kinds of countermeasures are shown according to the cause of tunnel deformation, and appropriate ones are selected. Of this countermeasure method, it can be applied as a countermeasure against peeling of lining concreteAlsoNo(1)“Plate plate method”, (2) “Steel plate bonding method”(3)There is "Centre reinforcement".
[0007]
Said(1)“Plate plate method” is a method in which a steel plate plate (band steel, die steel) is attached to the lining inner surface of the peeled part, anchored to the lining concrete with a lock bolt, and then backfilling material is injected. Applies to
[0008]
(2)The “steel plate bonding method” is a relatively new method, in which a steel plate having a standard thickness of 4.5 mm is attached to the lining surface with an epoxy resin adhesive and fixed to the lining concrete with anchor bolts. The anchor bolts are arranged at about 7 pieces / m2. In addition, the edge part of a steel plate fixes the joint steel plate overlaid with the adjacent steel plate with an adhesive and an anchor bolt.
[0009]
(3)“Centre reinforcement” is a 100-150 mm size H-shaped steel plate bent to the same shape as the inner surface of the tunnel lining, and arranged at appropriate intervals along the inner surface of the lining. It is fixed with a wedge and is often used in combination with a patch plate or wire mesh.
[0010]
In addition, as another conventional technique similar to the “steel sheet bonding method”, it is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-68200 “Line installation method and line installation device of existing tunnel” (Patent Document 1).(4)There is a “steel lining method”.
In this method, a slightly smaller lining material (steel plate, reinforced plastic) slightly smaller than the cross section of the existing tunnel is divided into parts, and the divided lining material is drawn toward the center of the tunnel to reduce the diameter to a special carriage. It is loaded and carried into an existing tunnel, the diameter of the lining material is expanded at a predetermined position, brought close to the inner wall of the tunnel, welded to the installed lining material, and finally filled with a grout material. This lining method has a feature that hardly narrows the space in the tunnel after the repair, and has many achievements as a repair method for waterway tunnels such as agricultural water and sewage tunnel.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 3-68200
[Non-Patent Document 1]
"Tunnel repair and reinforcement manual": October 1990 (Railway Technical Research Institute)
[Non-Patent Document 2]
"Deformation Tunnel Countermeasure Manual": February 1998 (Railway Technical Research Institute)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the protection method against peeling of existing tunnel lining concrete such as railway tunnels and road tunnels targeted by the present invention, the installation of protective members etc. (thickness of the protective structure) is the building limit in order to ensure the safety of passing vehicles through the tunnel. It is not allowed to protrude.
[0013]
In addition, the railway tunnel is restricted to a daily work stoppage time (several hours) during the night, and there are restrictions such as many obstacles such as power supply cables and signal cables. Moreover, in a road tunnel, when there is no detour, it is necessary to perform construction while regulating traffic, and rapid construction is an important issue.
[0014]
Furthermore, after the construction period and countermeasures are completed, the protective structure must not be loosened against the wind pressure and vibration of trains, etc. that pass through the tunnel. In particular, there must be no protection member falling from the top of the tunnel.
Therefore, when applying the prior art under such conditions, there are the following problems.
[0015]
The conventional,(1)"Plate plate method",(2)The “steel plate bonding method” is a work of drilling holes for rock bolts in the lining concrete, because a steel backing plate (strip plate, die steel) is anchored to the lining concrete with a lock bolt on the lining inner surface of the peeled portion. As a result, it cannot be installed quickly. In addition, since anchor strength cannot be secured with deteriorated lining concrete, it is necessary to hang up to a sound concrete surface, and further, the work time becomes longer.
[0016]
In this structure, since the lock bolt is used, if the bolt is cut or the anchor is removed, the bolt may fall and damage the train or vehicle passing through the tunnel.
[0017]
Prior art(3)“Centre Reinforcement” cannot be used if the space inside the tunnel is narrowed because the large H-shaped steel centle is placed on the inner surface of the tunnel lining, and the construction limit cannot be secured.
[0018]
(4)In the “steel lining method”, thin steel sheets are assembled and installed along the lining surface by welding, so there is little overhanging into the tunnel and the construction limit can be cleared. In addition, since members such as bolts are not used, there is no concern about dropping of members after completion of construction.
[0019]
But,(4)In the “steel lining method”, since the divided steel plates are welded in the circumferential and longitudinal directions at the site, the welding time is long, and under construction conditions where only a few hours of work time can be obtained in the service tunnel. There were issues that were difficult to apply.
[0020]
The present invention eliminates the above-mentioned problems, reduces the overhang from the inner surface side of the existing tunnel lining to the inner surface side, and constitutes a protective structure that secures the building limit by joining the segments. The joining does not have a configuration in which the joining member falls from above the tunnel, and provides a protective structure for the inner surface of the existing tunnel lining that enables rapid construction.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem advantageously, in the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment of the first invention, a thin segment divided in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction is provided along the tunnel lining inner surface. Installed to protect and reinforce the inner surface of the tunnel lining In the tunnel lining inner surface protection and reinforcement segment used for the tunnel lining inner surface protection and reinforcement structure,
As a joint material for connecting segment rings adjacent to each other in the tunnel axial direction to a plurality of locations on each side of the substantially rectangular plate-like segment in the circumferential direction of the tunnel, shear keys are provided in the tunnel axial direction at intervals in the circumferential direction. Provided to overhang,
In order to prevent the segment from falling off during assembly of the segment, a fixing jig for fixing to an existing segment ring adjacent to the tunnel axis direction and an existing thin segment in the tunnel circumferential direction is provided in the tunnel axis direction. On the other hand, it is installed in the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining.It is characterized by that.
[0024]
Also,Second inventionThenOf the first inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, it acts in the tunnel radial direction between the existing tunnel lining and the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, and becomes the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment. A tension member for applying an axial force in the circumferential direction is provided.
[0025]
Also,Third inventionThenSecond inventionIn the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment, the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment is threaded to engage the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment with a thrust member that applies axial axial force. A female screw hole penetrating from the empty side to the back surface of the segment is provided in the segment.
[0026]
Also,Fourth inventionThen1st to 3rd inventionIn the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to any one of the above, as a joint material for connecting the segment rings adjacent to each other in the tunnel axis direction, the tunnel axis of the segment extends in the tunnel axis direction. The shear key provided on both sides of the direction is provided at a position where the shear key of the segment adjacent in the tunnel axial direction can be pressed in the tunnel circumferential direction when a tensile force in the tunnel circumferential direction acts on the segment. And
[0027]
Also,5th inventionThen1st to 4th inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment described in any of the above, as a joint material for connecting the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segments in the circumferential direction of the tunnel, A shear key is provided in the vicinity of the side so as to protrude in the circumferential direction of the tunnel.
[0028]
Also,6th inventionThen1st to 5th inventionIn the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining described in any one of the above, as a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the segment is provided to project in the tunnel axis direction The shear key is provided on the center side and the end side in the tunnel circumferential direction of each side forming the tunnel circumferential direction in the segment.
[0029]
Also,7th inventionThen1st invention-6th inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment described in any of the above, a fixing jig for preventing the segment from falling off during assembly of the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, and the existing tunnel lining and tunnel A strut member that acts in the radial direction of the tunnel and applies a circumferential axial force to the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the lining, and connects the segment rings in the tunnel axial direction or the circumferential segments. A shear key as a joint material is provided on the back surface of the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining.
[0030]
Also,Eighth inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure, a thin wall segment divided in the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction is installed along the tunnel lining inner surface to protect / reinforce the inner surface of the tunnel lining In lining inner surface protection and reinforcement structure,1st invention-7th inventionOne ofInThe segments for protecting the inner surface of the tunnel lining described above are assembled in a staggered pattern by shifting each segment ring adjacent in the tunnel axial direction in the tunnel circumferential direction, and the lower end of the segment ring is fixed to the concrete of the existing tunnel by fixing means It is characterized by.
[0031]
Also,Ninth inventionThenEighth inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure, the back surface of the segment is filled with grout.
[0032]
Also,10th inventionThenNinth inventionIn the tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure, the bag body is filled with grout filling the back surface of the segment.
[0033]
[Action]
According to the present invention, the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment is provided with a shear key that protrudes in the tunnel axial direction (or tunnel circumferential direction).(1)The shear key can be used as a guide for the segment body when assembling the segment, and the segment body can be installed at a predetermined position.
Also,(2)With shear key, even if an external force acts on a segment due to a partial collapse of the existing concrete wall, the bending moment and shear force are transmitted to the adjacent segment ring, and distributed to surrounding segments to alleviate local stress concentration. Can do. In particular, the bending moment and shearing force can be transmitted to a plurality of adjacent rings by the effect of the staggered arrangement of the segments in a staggered manner.
[0034]
further,(3)Shear key as a segment joint material provided so as to project in the circumferential direction can directly transmit shearing force to adjacent segments in the circumferential direction of the same ring, so as a segment ring joint material that projects in the tunnel axial direction Compared with the case where only the shear key is provided in the segment, the deformation of the segment is reduced.
[0035]
Furthermore,(4)The tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment has a jig for fixing to the existing segment in the tunnel axis direction and a jig for fixing to the existing segment in the tunnel circumferential direction. The new segment to be fixed can be fixed to the existing segment in the tunnel axis direction and the existing segment in the tunnel circumferential direction and supported by these existing segments.
[0036]
Since the bolt insertion hole jig is arranged obliquely in the tunnel axis direction, it is easy to tighten the bolt inserted into the bolt insertion jig into the existing segment jig and the tunnel axis Direction and tunnel circumferential direction can be crimped to the existing side.
[0037]
A tension member that acts in the tunnel radial direction between the existing tunnel lining and the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment and applies a circumferential axial force to the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment is provided. And, by making the segment ring crimp on the existing tunnel lining surface and acting to reduce the diameter of the segment ring, the axial force in the tunnel circumferential direction is applied to the segment, so that the structure is thin and stable. I can do it.
[0038]
A female screw hole that penetrates from the inner side of the tunnel to the back side of the segment is used to thread the tension member that acts in the radial direction of the tunnel and applies a circumferential axial force to the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. If it is provided, the tension member can be attached to the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment with a simple structure.
[0039]
In addition, as a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the shear key provided on both sides of the segment in the tunnel axis direction so as to project in the tunnel axis direction pulls the segment in the tunnel circumferential direction. When a force is applied, the shear key of the segment adjacent in the tunnel axis direction is provided so as to be pressed in the tunnel circumferential direction, and each shear key 3 on both sides of the segment in the tunnel axis direction is displaced in the tunnel circumferential direction. Yes. If the shear key between adjacent segments in the tunnel axis direction is provided so that it can be pressed and contacted in the tunnel circumferential direction, when a tensile force in the tunnel circumferential direction acts on the segment, the adjacent segment in the tunnel axis direction By pushing the shear key extending in the tunnel axis direction, the tensile force in the tunnel circumferential direction can be transmitted to the adjacent segment in the tunnel axis direction, and the segment can also act as a tensile reinforcing bar.
[0040]
Also, as a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the shear key provided in the segment so as to project in the tunnel axis direction is the tunnel circumferential direction of each side forming the tunnel circumferential direction in the segment. If it is provided on the center side and the end side, the shear key that extends in the tunnel axis direction provided in the segment can be efficiently provided in the segment, and the shear force that acts on the segment with less shear key can be provided. The segment can be transmitted to adjacent segments in the tunnel axis direction to stabilize the segment against shearing force.
[0041]
Fixing jig to prevent segment dropout during assembly of tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, and acts in the tunnel radial direction between existing tunnel lining and tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment However, if the tension member that applies the axial force in the circumferential direction of the segment is provided on the back side of the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, the new segment can be installed while being fixed to the existing segment. In addition, the tension member can be crimped to the existing tunnel lining surface and the segment ring composed of the segments can be relatively reduced in diameter toward the inner space of the tunnel, and the circumferential axial force can be applied to each segment. It can be applied to stabilize the segment ring, and a fixing jig and a tension member are provided on the back surface of the segment. , As compared with the case of providing the segment surface side of the tunnel inner surface side, there is no member that protrude significantly tunnel inner surface, be sufficiently ensured construction gauge, appearance is also improved.
[0042]
In the tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure in which thin segments divided in the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction are installed along the tunnel lining inner surface to protect and reinforce the inner surface of the tunnel lining,1st invention-7th inventionOne of the tunnel lining inner surface protection segments is assembled in a staggered pattern for each segment ring adjacent in the tunnel axis direction, and the lower end of the segment ring is fixed to the concrete of the existing tunnel by fixing means When fixed, the shear key that protrudes in the tunnel axis direction can transmit shearing force and bending moment to the adjacent segment in the tunnel axis direction, and it also protrudes in the tunnel circumferential direction. By using the shear key, it is possible to create a tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure that can transmit shearing force to adjacent segments in the circumferential direction of the tunnel, so that the concrete peels from the existing tunnel inner wall and external force acts on the segments. However, shear force or bending moment is transmitted to surrounding segments. Dispersed throughout the structure to be a stable protective and reinforcement structure that can be supported.
[0043]
If grout is filled on the back of the segment, the segment ring and the inner surface of the existing lining can be brought into close contact with each other to restrain the deformation of the segment toward the existing lining surface, thereby stabilizing the segment ring. The axial force in the tunnel circumferential direction can be transmitted through the shear key protruding in the direction or through the shear key and the grout and the segment, and the segment can act as a reinforcing bar material in the tunnel circumferential direction through the shear key. it can.
[0044]
When the grout filling the back surface of the segment is filled in the bag body, the grout can be surely filled into the existing lining inner surface and the back surface of the segment.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0046]
1 to 2 show a segment 1 for protecting and reinforcing the inner surface of a tunnel lining according to the present invention. This segment 1 tunnels a thin segment divided in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction. Installed along the inner surface to protect and reinforce the inner surface of the tunnel lining, it is used for tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure. In the vicinity of each side of the existing arcuate side 4 and the new arcuate side 5 forming the circumferential direction of the tunnel of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the thin-walled plate-like tunnel lining, a circumferential interval is provided. Shear keys 3 projecting in the tunnel axis direction are provided at a plurality of positions.
[0047]
That is, the shear key 3 is provided in the vicinity of the sides 4 and 5 on both ends in the tunnel axis direction of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. In this embodiment, a short steel plate 6 is erected and arranged on the back surface of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, and cantilevered so as to protrude in the tunnel axis direction. Then, the base end portion of the steel plate 6 is fixed by welding to the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining by welding to constitute the shear key 3.
[0048]
The sheer keys 3 arranged on the sides 4 and 5 of the tunnel circumferential direction are provided with a position shifted in the tunnel circumferential direction, and an arch formed by a segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining described later. The same segment 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining can be used in the middle portion of the inner ring, and the existing segment ring 7a of the segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining adjacent to the tunnel axial direction can be used. In addition, the segments 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining are engaged with the back surface of each segment main body 2 by the shear key 3 between the new segment rings 7b.
[0049]
The shear key 3 includes a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment in which a plurality of tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segments 1 are installed in series along the existing tunnel inner surface in the circumferential direction of the tunnel to form an arch. When the inner wall concrete collapses between the rings 7 (7a, 7b),(1)To transmit shear force, and(2)It is provided to transmit the bending moment, transmit it to a plurality of tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment rings 7 (7a, 7b) in the tunnel axial direction, and transmit and distribute to the whole.(3)(A) A state in which the grout is provided on the back side of the segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, in close contact with the existing inner surface lining of the tunnel, or (B) by the shear key 3 in the tunnel circumferential direction. In an arrangement state in which the shear key in the segment adjacent in the tunnel axis direction can be pressed in the tunnel circumferential direction, a transmission path (A from the one segment body 2 to the shear key 3 → grouting → the other segment shear key 3 to the other segment body 2 Or the axial force in the circumferential direction of the tunnel can be transmitted by the transmission path (in the case of B) from one segment body 2 to the shear key 3 → the other segment shear key 3 to the other segment body 2. In the shear key 3 and the segment in the segment ring 7 (7a, 7b) for protection and reinforcement, It can be the effect of reinforcing bars to reinforce the tunnel inner surface side.
[0050]
In this embodiment, since the male sheer key 3 protrudes so as to project in the tunnel axis direction, the circumferential position of the sheer key 3 (3a) on the existing side (front side) in the tunnel axis direction and the newly installed The position of the shear key 3 (3b) in the circumferential direction on the side (rear side) is shifted in the tunnel circumferential direction (the arcuate circumferential surface direction of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining). ing.
[0051]
The reason for shifting the circumferential position in this way is that the staggered arrangement in the tunnel axis direction and the middle portion in the tunnel circumferential direction use the same tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1, It arrange | positions so that the interference of the shear key 3 and its welding part may be avoided.
[0052]
As a joint material for connecting segment rings adjacent to each other in the tunnel axis direction, when the shear key 3 is provided in the segment so as to project in the tunnel axis direction, the center in the tunnel circumferential direction of each side forming the tunnel circumferential direction in the segment 1 When provided on the side and end side, the shear key 3 is arranged in a small number (high placement efficiency), and the shearing force and bending moment or axial force acting on the segment 1 when the wall collapses can be efficiently provided in the tunnel axis direction. It can be transmitted to the adjacent segment 1. For example, as shown in FIG. 1, one shear key 3 is provided on each end of the segment 1 in the circumferential direction of the tunnel (four in total), and two locations (four in total) are provided in the middle portion of the tunnel near the center. Good.
[0053]
In addition, as shown in the explanatory diagram of FIG. 17, when the shear keys 3 of the segments 1 adjacent to each other in the tunnel axis direction are in direct contact with each other, the tensile force in the tunnel circumferential direction indicated by the dotted arrow A is applied to the segment ring 7a. When a force is applied, paying attention to one segment 1a indicated by a dotted line, the shear key 3 (the shear keys 3a and 3b on both sides in the tunnel axis direction) on the left side of the tunnel circumferential center of the segment 1a is adjacent to the tunnel axis direction. The shear key 3 (3a, 3b) on the right side of the center in the tunnel circumferential direction of the segment 1 (1b) to be pressed is arranged so as to be pressed in the tunnel circumferential direction so that the segment 1 adjacent in the tunnel axial direction is pulled in the tunnel circumferential direction. Further, the shear key 3 on the right side of the tunnel circumferential center of the segment 1a alone (the shear key 3 on both sides in the tunnel axis direction) a, 3b) are arranged at positions pressed in the tunnel circumferential direction by the shear key 3 (3a, 3b) on the left side of the tunnel circumferential center of a single segment 1 (1b) adjacent in the tunnel axis direction. The segment 3 adjacent to the direction is pulled in the tunnel circumferential direction.
Thus, when the shear key 3 acting to pull the adjacent segment 1 is provided in the segment 1, the segment 1 can be used instead of the pulling reinforcing bar, and the shear key 3 can be applied with a shearing force or a pressing force in the circumferential direction of the tunnel. It can function as a shear key (shearing force transmission member or pressing force transmission member) to be transmitted.
[0054]
In order to use the segment 1 instead of the pulling reinforcing bar, more specifically, with reference to FIG. 17, the circumferential position of the shear key 3 (3a) on the existing side (front side) in the tunnel axis direction and the new side For example, as shown in FIG. 17, the position of the shear key 3 (3b) in the circumferential direction on the (rear side) is arranged so that the shear key 3 in a segment adjacent in the tunnel axis direction can be pressed. When a pulling force indicated by a dotted arrow A is applied to a segment ring 7a indicated by a dotted line at the center of 17, as shown by a solid arrow B, it touches the shear key 3 of the segment body 2 adjacent in the tunnel axis direction. The segment main body 2 is transmitted so as to be pulled, and the pulling force can be alternately transmitted to the segment main bodies 2 arranged in a staggered manner.
[0055]
In FIG. 17, the arrangement of the shear key 3 (3a, 3b) of each segment 1 in the segment rings 7, 7a, 7b adjacent in the tunnel axis direction is the segment 1 (1a) in one segment ring 7a adjacent in the tunnel axis direction. The shear key 3 positioned on the left side of the tunnel circumferential direction center of the segment 1 (1b) in the other segment ring 7 (7b) adjacent to the tunnel axis direction on the left side of the shear key 3 positioned on the right side of the tunnel circumferential direction center of Are arranged so that the surface of the segment center side of each of the segments 1 adjacent in the tunnel axis direction is in surface contact with each other, and the segment in one segment ring 7a adjacent in the tunnel axis direction 1 to the shear key 3a, 3b located on the left side of the tunnel circumferential center The shear keys 3a and 3b located on the right side of the center in the circumferential direction of the segment 1 (1b) in the other segment rings 7 and 7b adjacent in the tunnel axis direction are arranged on the right side, and each segment 1 adjacent in the tunnel axis direction is arranged. What is necessary is just to arrange | position so that the surface of the segment center side in the shear keys 3a and 3b of (1b) may surface-contact.
In order to use the same segment 1 as described above, the single segment located in the middle portion of the tunnel circumferential direction has a shear key located on the right side of the center of the tunnel circumferential direction of the single segment when arranged in a staggered manner. 3, the shear key 3 located on the left side of the center in the circumferential direction of the tunnel is previously arranged in the segment body 2 so as to be located on the left side.
For example, in other words, with respect to the distance (dimension) from the right end (one end) of the shear key 3 located on the right side (one end side) from the center in the tunnel circumferential direction of the segment alone, The shear key 3 located on the end side has a distance (dimension) from the center axis in the tunnel circumferential direction of the segment alone in the tunnel circumferential direction to the tunnel circumferential direction from the central part of the shear key 3 about the plate thickness dimension. It is an eccentric position.
[0056]
In the embodiment shown in FIG. 1, the male shear key 3 is protruded in the tunnel axis direction. However, the male shear key 3 may be combined with a female mold having a hole for receiving the male shear key 3. Further, the shear key 3 may protrude from the end of the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 in the tunnel inner surface side or within the thickness in the tunnel radial direction in the tunnel axis direction, or may be a male type shear key. 3 may be combined with a female die having a recess in the tunnel axial direction for receiving the same. In these cases, it is preferable in terms of aesthetics to prevent exposure to the inner surface of the tunnel. It should be noted that the shear key 3 protruding in the tunnel axial direction is structurally arranged as close to the center and end of the side that is in the circumferential direction of the segment (the surface on the inter-ring joint side) as much as possible against the external force. This is preferable because deformation is reduced.
[0057]
Further, the arcuate side 4 on the existing side (front side) and the new side (rear side) forming the tunnel circumferential direction at both ends in the tunnel axis direction (front-rear direction) in the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining A plurality of tension members 8 are provided in the vicinity of the arc-shaped side 5 at intervals in the circumferential direction of the tunnel.
[0058]
In this embodiment, the tension member 8 is provided with a female screw hole 9 penetrating in the tunnel radial direction in the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, and a tensile screw 10 screwed into the female screw hole 9. It is comprised by. The projecting member 8 is projected in series in the circumferential direction by projecting the front end portion thereof in the radial direction of the tunnel toward the back side of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining and pressing it against the inner wall surface 41 of the existing tunnel lining. By operating the segment ring 7 of the continuous tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 to reduce the diameter in the tunnel radial direction, the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment ring 7 is provided in the circumferential direction of the tunnel. An axial force is introduced to restrain the deformation of the shape of the arch by the segment ring and stabilize the arch. A rotating tool engaging recess 13 is provided at the proximal end of the tension screw 10 on the inner side of the tunnel.
[0059]
As shown in FIG. 13 and FIG. 14 to be described later, the tension member 8 has a radial through-hole penetrating the back surface of the main body 2 in the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. 11 is provided, and a female screw member 12 penetrating through the inner surface of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining is fixed by welding or provided integrally therewith. Even if the tension screw 10 is screwed onto the screw, the same effect can be obtained.
[0060]
Further, the arcuate side 4 on the front side (existing side) and the rear side (newly installed) at both ends of the tunnel axial direction (front-rear direction) on both sides of the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment main body 2 are provided. Side) near the arcuate side 5 is a jig for an inter-ring fixing jig 14 for fixing the segments 1 adjacent to each other in the tunnel axis direction (that is, the segment rings 7 adjacent to each other in the tunnel axis direction). 16 and 17 and jigs 19 and 20 for a segment fixing jig 15 in the circumferential direction for connecting and fixing the segments 1 adjacent to each other in the tunnel circumferential direction in the same segment ring 7 are provided.
[0061]
In this embodiment, the inter-ring fixing jig 14 includes the jigs 16 and 17 provided between the segments 1 adjacent to each other in the tunnel axis direction and bolts inserted or screwed into the jigs 16 and 17. The segment rings 1 adjacent to each other in the tunnel axis direction are connected and fixed.
[0062]
Further, in this embodiment, the inter-segment fixing jig 15 for connecting and fixing the segments adjacent to each other in the tunnel circumferential direction in the same segment ring 7 is provided in the segments 1 adjacent to each other in the circumferential direction. The jigs 19 and 20 and the bolts 21 inserted or screwed into the jigs 19 and 20 are configured.
[0063]
More specifically, referring to FIG. 1 to FIG. 3, the jigs 16 and 17 constituting the inter-ring fixing jig 14 and the jigs 19 constituting the circumferential inter-segment fixing jig 15, 20 will be described. In this embodiment, the side which is arranged so as to be located in the back surface of the segment main body 2 and which forms the circumferential direction on the existing side (front side) of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. 4 has a bolt insertion hole 22 which is arranged upright and obliquely inclined with respect to the tunnel axis direction (and with respect to the central axis in the tunnel circumferential direction) on the circumferential rear end side (upper left of FIG. 1a). The steel plate bracket 23 is fixed by welding to constitute one jig 16 in the inter-ring fixing jig 14.
[0064]
Further, the planar arrangement state of the steel plate bracket 23 (16) at the upper left in FIG. 1a will be described. The inclination direction of the steel plate bracket 23 (16) is such that one end of the steel plate bracket 23 (16) is in the tunnel circumferential direction. It is arranged so as to be displaced to the existing side 24 and is arranged to be displaced to the new side 5 in the tunnel axial direction, and the other end is located on the existing side 4 in the tunnel axial direction and the new side 25 in the tunnel circumferential direction. The one end side of the steel plate bracket 23 (16) in the tunnel axis direction is arranged so as to be displaced to the tunnel circumferential direction new side on the existing side in the tunnel axis direction, The other end side is inclined with respect to the tunnel axis direction so as to be displaced to the tunnel circumferential direction existing side on the tunnel axis new side, so that the bolt is perpendicular to the inclination direction. DOO insertion hole 22 is provided. The reason for inclining as described above is to bring the newly established segment 1 into close contact with the segment ring 7 on the existing side in the tunnel axial direction and on the existing side in the tunnel circumferential direction when coupled by a fixing bracket such as a bolt. This is because the water stopping effect of the water stopping material can be improved. Accordingly, the tilt directions of all the jigs described later are similarly arranged so that one end side in the tunnel axis direction is displaced to the tunnel circumferential direction new side on the existing side in the tunnel axis direction, and the other end side is It is inclined with respect to the tunnel axis direction so as to be displaced to the tunnel circumferential direction existing side on the tunnel axis direction new side.
[0065]
Further, on the back surface of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, in the vicinity of the side 5 forming the circumferential direction on the newly installed side, there is a tunnel axial direction ( And a bracket 27 having a bolt insertion through-hole 26 erected in an inclined state with respect to the central axis of the tunnel circumferential direction) is fixed by welding, and is arranged concentrically with the through-hole 26 in the bracket 27. The other female jig 17 consisting of a nut 28 fixed by welding is provided.
[0066]
4 to 6, the fixing jig 14 between the segment rings 7 (7a, 7b) will be further described. Between the segment rings 7 (7a, 7b) adjacent in the tunnel axis direction, the same segment 1 is surrounded. In the segment 1 (1b) on the new side in the segment 1 adjacent in the tunnel axis direction (up and down direction in FIGS. 4 to 6) because it is located in a state shifted by a half pitch in the direction (left and right direction in FIGS. 4 to 6). Bolts 18 are inserted and screwed across the jig 16 (23) located near the existing side 4 and the jig 17 (27, 28) located near the new side 5 in the existing segment 1 (1a). Thus, the segment rings 7 (7a, 7b) are connected and fixed to each other. In this embodiment, the inter-ring fixing jig 14 is configured by the jig 17 of the existing segment 1 (1a), the jig 16 and the bolt 18 of the new segment 1 (1b). The jigs 16 and 17 are the same even if the arrangement is changed between the segments 1.
[0067]
In addition, a bolt insertion through-hole 29 that is erected and inclined with respect to the tunnel axial direction in the same manner as described above is provided at an end on the circumferential side of the segment body 2 at a diagonal position with respect to the steel bracket 23. The steel plate bracket 30 is provided to form one jig 19 in the inter-segment fixing jig 15 for connecting and fixing the circumferential segments 1 to each other, and a new tunnel axis direction is installed at the rear end portion in the circumferential direction. In the vicinity of the side edge 25, a bolt insertion through-hole is erected and arranged at a position slightly apart from the new side edge 5 forming the circumferential direction while being inclined with respect to the tunnel axis direction (and the central axis in the circumferential direction). A rear jig (new installation side) female jig 20 is provided which is made of a steel plate bracket 32 having a hole 31 and a nut 33 concentrically disposed in the through hole 31 of the bracket 32 and fixed by welding. Circumferential direction of the segments 1 (1a, 1b) constituting the other jig 20 in the segment fixing jig 15 that the mutual coupling fixed.
[0068]
Between the segments that connect and fix the adjacent segments in the circumferential direction by the jig 20 in the existing segment 1 (1a), the jig 19 in the new segment 1 (1b), and the bolt 21 that connects them. A fixing jig 15 is configured.
[0069]
Therefore, one and the other circumferential segments are connected and fixed to both ends in the circumferential direction in the vicinity of the side 5 forming the circumferential direction on the new side on the back surface of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. Jigs 19 and 20 are provided, and the other jig 17 constituting the inter-segment ring fixing jig 14 is provided at a position eccentric to the existing side in the circumferential direction with respect to the central portion in the circumferential direction. One jig 16 constituting the inter-ring fixing jig 14 is provided on the circumferentially new side (rear end portion) in the vicinity of the side 4 forming the following. The jigs 16, 17, 19, and 20 are provided one by one, but a plurality of jigs may be provided in the vicinity of these jigs.
[0070]
As shown in FIG. 4 to FIG. 6, the new segment 1 (1 b) is connected to the segment ring 7 (7 a) adjacent in the tunnel axis direction by the inter-ring fixing jig 14 and the circumferential inter-segment fixing jig 15. ) And connected and fixed to the segment 1 (1a) adjacent in the tunnel circumferential direction and held by the existing segment 1a. Then, using the shear key 3 extending in the tunnel axis direction of the new segment 1 as a guide, this is placed on the back surface of the segment main body 2 of the existing segment 1 (1a), and the existing segment 1 (1a) The new segment main body 2 is positioned in the tunnel radial direction using the shear key 3 in FIG.
[0071]
As the material constituting the segment 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the thin-walled plate-like tunnel lining, in order not to exceed the building limit on the sky side in the tunnel, for example, a thick steel plate having a thickness of 30 mm or less, FRP plate material, cast steel face plate material, or the like may be used.
[0072]
The tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 shows the basic form of the segment used in the present invention, and the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing used in the middle or end of the tunnel circumferential direction. The same applies to the reinforcing segment 1. As shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 used at the lower end in the circumferential direction of the tunnel when arranged in a staggered manner is shown in FIG. The tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 having a short circumferential length as cut by an arrow GG line is a segment at the lower right end (the relatively long side opposite to the arrow GG line is the lower left As an end segment) or as shown in FIGS. 16 (c) and 16 (d), for protecting and reinforcing the inner surface of a tunnel lining having a short circumferential length cut along the line HH in FIG. Segment 1 is used as the segment 1 at the lower left end (the relatively long side opposite to the arrow HH line is the segment 1 at the lower right end).
[0073]
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the sealing material for water stop is suitably fixed to the surrounding side surface part (front-and-rear surface and left-right side surface of the main body 2 of FIG. 1b) of the rectangular segment main body 2 shown to Fig.1 (a). Thus, adjacent segments in the tunnel axis direction or the tunnel circumferential direction are brought into close contact with each other, and the water-stopping connection between the segments is achieved.
[0074]
Next, the tunnel lining constructed using the segment 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining according to the embodiment or the segment 1 having a short (or relatively long) length in the circumferential direction on the end side. The structure of the segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface will be described with reference to FIGS.
[0075]
In this embodiment, the segments 1 constituting the segment rings 7 (7a, 7b) sequentially assembled in the tunnel axis direction have different tunnel circumferential lengths, but the shear key 3 and the tunnel axial direction or tunnel circumferential direction jig are used. The provided segment 1 is used.
[0076]
In order to support each segment 1 located at the lower end (right end and left end in FIG. 11) on both ends (left and right ends in FIG. 11) of the segment ring 7 (7a, 7b) constructed sequentially in the tunnel axis direction. A fixing metal fitting 35 as an end member of this is installed on the concrete floor slab 34.
[0077]
For example, as shown in FIG. 10 b, the fixture 35 is a fixture 35 having a receiving groove 38 that is formed by a pair of arm sides 36 and 37 and extends upward in the tunnel axis direction. In the groove 38, the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 at the end is disposed at a distance from the inner wall surface 41 of the existing lining 40, and the lower end of the segment is fixed to the receiving grooved fixing bracket 35 as necessary. And the like, and the lower part of the segment 1 at the lower end is fixed by adjusting a pressing bolt 39 screwed into one arm side 36 on the inner side of the tunnel in the fitting 35 with a receiving groove. . The shear key 3 projecting in the tunnel axis direction in the segment 1 at the lower end is in contact with and engaged with the back surface of the segment 1 (the surface of the segment facing the tunnel lining inner wall surface 41).
[0078]
In addition, when the fixing bracket 35 is provided on the arc-shaped inner wall surface 41, the supporting steel material is fixed to the inner wall surface 41 with an anchor bolt or the like, and the fixing bracket 35 is bolted to the supporting steel material in the tunnel circumferential direction. The position may be freely adjustable.
[0079]
The segments 1 adjacent to each other in the circumferential direction are fixed by an inter-segment fixing jig 15. Here, with reference to FIGS. 4 to 6 and FIG. 11, one end side (existing side) of the newly installed segment 1 in order to construct the segment ring 7 is fixed to the fixing bracket 35 as an end member. The arrangement is fixed or arranged on the new side of the already installed segment 1 in the circumferential direction.
[0080]
And as shown in FIG. 6, the jig | tool 19 which consists of the steel bracket 30 which has the bolt insertion hole 29 located in the existing side in the one (new installation) segment 1 adjacent in series in the circumferential direction, and the other circumferential direction (existing) ) And the female jig 20 having the nut 33 located on the new side of the segment 1, the bolts 21 are inserted and screwed together, and the jigs 19 and 20 of the new and existing segments 1 are adjacent to each other in the circumferential direction. Are connected and fixed, and the segments 1 adjacent to each other in the circumferential direction are connected and fixed.
[0081]
Further, a temporary segment is formed by projecting a tension member 8 made of a tension screw 10 or the like provided on each tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment body 2 so as to stretch on the existing tunnel inner surface 41. A temporary segment ring 7 is constructed by adjusting the shape of the ring 7. The tension member 8 acts to reduce the diameter of the temporary segment ring 7 toward the inner side of the tunnel, and the circumferential ends of the segments 1 are brought into close contact with each other in a surface contact state. An axial force is applied to the segment ring 7 and the segment ring 7 is stabilized.
[0082]
Further, a fixing jig 16 (an inter-ring fixing jig 14 between the rings) is installed on an existing-side fixing jig 17 (one of the inter-ring fixing jigs 14) on each existing segment 1 constituting the first segment ring 7a. Are connected by bolts 18.
[0083]
In this way, the tunnel lining inner surface protection structure in which the segments 1 for protecting the inner surface of the tunnel lining are assembled in a staggered manner for each segment ring 7 adjacent in the tunnel axial direction, and the lower end portion is fixed to the concrete of the existing tunnel by the fixing means. Can be engaged with the back surface of the segment 1 adjacent to the tunnel axis direction by the shear key 3 protruding so as to protrude in the tunnel axis direction, and transmit shearing force and bending moment, as shown in FIG. Alternatively, the axial force in the tunnel circumferential direction can be transmitted by contact between the shear keys in the tunnel circumferential direction, and the shear key 3 protruding so as to protrude in the tunnel circumferential direction can be engaged with the back surface of the segment adjacent in the tunnel circumferential direction. The tunnel lining inner surface protection and reinforcement structure that can transmit shearing force Even if the concrete peels from the inner wall surface of the tunnel and an external force acts on the segment, the shear force, bending moment, or axial force in the circumferential direction of the tunnel can be transmitted to the surrounding segments to be dispersed and supported throughout the structure. It can be a protective / reinforcing structure. When the shear key 3 is provided on the lower surface of the segment 1, a shearing force or a bending moment or an axial force in the tunnel circumferential direction is transmitted so that the adjacent segment 1 is supported.
[0084]
Further, when an appropriate segment ring 7 is constructed in the tunnel axis direction, when the grout 42 is filled on the back surface of the segment ring 7 from the segment 1 in which the grout injection hole is previously provided in the segment body 2, the segment ring 7 The existing lining inner surface 41 is brought into close contact, the deformation of the segment 1 toward the existing lining surface 41 side can be restricted, the segment ring 7 can be stabilized, and the shear key 3 and the grout 42 projecting in the tunnel axial direction and the segment The axial force in the tunnel circumferential direction can be transmitted through 1, and the segment ring 7 can act as a reinforcing bar material in the tunnel circumferential direction.
[0085]
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the bag body made from cloth etc. is previously fixed and arranged on the back surface of the segment 1, and the bag body in the segment ring 7 configured using such a segment 1 with a bag body is used. You may make it fill with grout.
[0086]
FIG. 12 is a longitudinal front view showing a form in which the grout 42 is filled on the back surface of the segment ring 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. As shown in FIG. 9, a stable arch ring by the segment ring 7 may be formed by the tunnel ring inner surface protecting / reinforcing segment ring 1 connected in series in the tunnel axial direction and the tension member 8 attached thereto. However, as shown in FIG. 12, a grout 42 is provided on the back side of the segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, and the rear surface of the segment ring 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining and the existing tunnel lining. The inner wall surface 41 may be brought into close contact with the grout 42 to restrain the deformation of the segment ring in the tunnel radial direction and further stabilize the segment ring. In this case, the bag body is installed in the folded state in advance on the back surface of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, and the bag is opened from the inner side of the tunnel of the segment ring 7 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. The body may be filled with mortar or the like.
[0087]
<Second embodiment of segment for protecting and reinforcing inner surface of tunnel lining>
13 and 14 show the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 according to the second embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view.
This embodiment shows a modified form of the tension member 8, and the tunnel body inner surface protecting / reinforcing segment main body 2 is provided with a radial through hole 11 penetrating the back surface of the main body 2. 11 is a form in which a female screw member 12 such as a nut penetrating the back surface side of the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining is fixed by welding. It is also possible to fit the base end of the tension screw 10 within the thickness of the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 in a state where the tension screw 10 is shortened and stretched, and protrudes toward the sky inside the tunnel. Eliminates and widens the sky inside the tunnel. If the segment main body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining is cast, it is possible to integrally provide as a convex portion on the back side up to the nut portion, and to provide a female screw penetrating the back surface in the convex portion. Even so, it is the same.
[0088]
FIGS. 15A and 15B show a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to a third embodiment of the present invention. FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a front view. This embodiment shows a mode in which circumferential shear keys 3 are provided so as to protrude in the circumferential direction on both ends in the circumferential direction of the segment 1 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. Circumferentially perpendicular to the sides forming the tunnel axis direction at both ends in the circumferential direction of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface (the existing side 24 at the end of the tunnel circumferential direction and the new side 25 at the end of the tunnel circumferential direction) A sheer key 3 is provided so as to protrude from the center. By providing the shear key 3 protruding in the circumferential direction in this way, it becomes possible to transmit a shear force between the segments 1 adjacent in the circumferential direction in the same tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment ring 7. The deformation can be reduced as compared with the case where the shear key 3 is not provided. When a plurality of shear keys 3 projecting in the circumferential direction of the tunnel are provided at intervals in the tunnel axial direction, they are provided on the front and back of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, respectively. It is possible to prevent the shear key 3 from interfering between the segments 1. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
[0089]
Since the inner surface side of the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment main body 2 of the above embodiment is a substantially flat surface, the appearance is good.
[0090]
As described above, the protective structure according to the present invention has a thin-walled segment assembled in an arch shape in close contact with the inner surface of the lining with a filling grout material on the back surface, and the lower end portion is fixed to the existing tunnel by a fixing means. Since the segments are fixedly supported and supported, the segment can be thinned, and the inner surface of the protective structure after completion can be accommodated within the construction limit in the tunnel.
[0091]
At least the segment joint with shear key 3 uses a protruding joint that does not use bolts to ensure joint strength and can be easily mounted, and only at the back side of the segment where it does not fall during temporary installation or after completion, such as before grout filling Since members such as bolts are used, safety can be secured against loosening of bolts due to vibration and the like, and quick construction can be performed.
[0092]
Further, the tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure of the present invention as a whole can be constructed with a thin reinforcing structure by the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment 1, so that the construction limit is not infringed.
[0093]
In addition, when the grout is filled or when the shear keys 3 are in contact with each other in the circumferential direction of the tunnel, the protective / reinforcing structure of the present invention includes an existing lining 40 or a grout 42 filled on the back surface of the segment 1 and The segment ring for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining functions as a reinforcing bar against the cross-sectional force generated in the tunnel 43. (When a positive bending moment (when the tunnel inner surface becomes tensile) acts, joints (shear key 3) arranged to extend in the tunnel axis direction between the segment rings are alternately arranged in the circumferential direction. Then, the segment 1 functions as a tensile steel material that transmits a tensile force in the circumferential direction via the shear key 3. On the other hand, when a negative bending moment (when the tunnel inner surface side becomes compressed) acts, It functions as a compressed steel material that transmits axial force when the sides that make up are in contact.)
[0094]
The shear key 3 as a joint material functions as a material for transmitting bending moment and shearing force (the end of the segment in the tunnel circumferential direction or tunnel axial direction has better bending moment transmission efficiency) and axial force transmitting material. (It functions as a reinforcing bar as described above.) In addition, the shear key 3 is a construction guide on the construction side of the segment, so the assembly workability is good. If there is the shear key 3 as an inter-segment joint projecting in the circumferential direction, the shear ring 3 is located between the segment rings in the tunnel axis direction. Compared with the case of only the shaky 3 as a joint, the shearing force in the tunnel radial direction between the segments in the circumferential direction can be transmitted, so that the structural performance is good.
[0095]
Since the inter-ring fixing jig 14 is fixed to the existing segment by the bolt 18 or the circumferential segment fixing jig 15 is fixed to the existing segment by the bolt 21, the fall of the erected segment including the temporary structure is dropped. If the water stop rubber is attached to the surrounding side surface of the segment, the water stop rubber can be compressed to the existing segment side to ensure the water stop performance of the water stop rubber. .
[0096]
Further, when the individual jigs constituting the inter-ring fixing jig 14 or the circumferential inter-segment fixing jig 15 are arranged in the vicinity of the open work space side on the newly installed side, obliquely with respect to the tunnel axis direction. Good workability when assembling segments.
[0097]
Further, the tension member 8 can maintain the shape of the segment ring 7 (7a, 7b) at the time of temporary installation, adjust the shape of the segment ring 7 (7a, 7b) when completed, or introduce axial force to the segment in the tunnel circumferential direction. is there.
[0098]
When practicing the present invention, the back surface of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining or the surface of the shear key 3 may be roughened to enhance integration with the grout 42.
[0099]
When carrying out the present invention, when the inner wall surface of the existing tunnel is circular, elliptical, or horseshoe-shaped, the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment such as circular, elliptical, or horseshoe-shaped along these inner wall surfaces It may be a ring, and the supporting beam is fixed to the existing tunnel side wall surface by anchors or the like so as to extend in the axial direction in the vertical direction of the existing tunnel, and the inner surface of the tunnel lining is protected based on the upper part of the supporting beam. -The segment ring for reinforcement may be constructed in an arc shape.
[0100]
In the above embodiment, the shear key 3 independent from each other is provided on each side 4, 5 in the circumferential direction of the segment body 2 for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. The shear key 3 may be configured by placing a steel plate or a reinforcing bar upright on the back surface of the segment 1 in the tunnel axis direction and projecting both ends thereof from both ends of the tunnel axis direction of the segment 1. The present invention may also be applied to the shear key 3 disposed at both ends in the circumferential direction.
[0101]
In the above-described embodiment, the tension member 8 acts in the tunnel radial direction between the existing tunnel lining 40 and the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment 1 and applies a circumferential axial force to the segment body 2. The combination of a screw (screw rod) and a female screw is shown, but a flexible bag is provided in advance on the back side of the segment body 2 constituting the segment ring 7 so that it is pressure-bonded to the inner surface of the existing lining. By appropriately filling and expanding, the segment ring 7 is caused to act in the diameter reducing direction so that the end faces in the circumferential direction of the segments 1 constituting the segment ring are brought into close contact with each other, so that a circumferential axial force is applied to the segment. Alternatively, other means may be adopted.
[0102]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
According to the present invention, the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment is provided with a shear key that protrudes in the tunnel axial direction (or tunnel circumferential direction).(1)The shear key can be used as a guide for the segment body when assembling the segment, and the segment body can be installed at a predetermined position.
Also,(2)With shear key, even if an external force acts on a segment due to a partial collapse of the existing concrete wall, the bending moment and shear force are transmitted to the adjacent segment ring, and distributed to surrounding segments to alleviate local stress concentration. Can do. In particular, the bending moment and shearing force can be transmitted to a plurality of adjacent rings by the effect of the staggered arrangement of the segments in a staggered manner.
[0103]
further,(3)Shear key as a segment joint material provided so as to project in the circumferential direction can directly transmit shearing force to adjacent segments in the circumferential direction of the same ring, so as a segment ring joint material that projects in the tunnel axial direction Compared with the case where only the shear key is provided in the segment, the deformation of the segment is reduced.
[0104]
Furthermore,(4)The tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment has a jig for fixing to the existing segment in the tunnel axis direction and a jig for fixing to the existing segment in the tunnel circumferential direction. The new segment to be fixed can be fixed to the existing segment in the tunnel axis direction and the existing segment in the tunnel circumferential direction and supported by these existing segments.
[0105]
The bolt insertion hole jig is arranged obliquely in the tunnel axis direction. By tightening the bolt inserted into the bolt insertion jig into the existing segment jig, the tunnel axis direction and the tunnel circumference It can be crimped to the existing side of the direction.
[0106]
A tension member that acts in the tunnel radial direction between the existing tunnel lining and the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment and applies a circumferential axial force to the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment is provided. Then, a tension member can be pressure-bonded to the existing tunnel lining surface to cause the segment ring to have a reduced diameter, and an axial force in the tunnel circumferential direction can be applied to the segment.
[0107]
A female screw hole that penetrates from the inner side of the tunnel to the back side of the segment is used to thread the tension member that acts in the radial direction of the tunnel and applies a circumferential axial force to the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. If it is provided, the tension member can be attached to the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment with a simple structure.
[0108]
In addition, as a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, each shear key provided on both sides of the segment in the tunnel axis direction so as to project in the tunnel axis direction is connected to the segment in the tunnel circumferential direction. When a tensile force acts on the segment, if the tensile force in the tunnel circumferential direction acts on the segment if it is provided at a position where it can contact the shear key of the adjacent segment in the tunnel axis direction and press it in the tunnel circumferential direction In addition, it is possible to transmit the tensile force in the circumferential direction of the tunnel to the adjacent segment in the tunnel axis direction by pressing the shear key extending in the tunnel axis direction in the segment adjacent in the tunnel axis direction. Can also act.
[0109]
Also, as a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the shear key provided in the segment so as to project in the tunnel axis direction is the tunnel circumferential direction of each side forming the tunnel circumferential direction in the segment. If it is provided on the center side and the end side, the shear key extending in the tunnel axis direction provided in the segment can be efficiently provided in the segment with a small arrangement, the shearing force acting on the segment with a small shear key, etc. Can be transmitted to adjacent segments in the tunnel axial direction to stabilize the segments against shearing forces.
[0110]
Fixing jig to prevent segment dropout during assembly of tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, and acts in the tunnel radial direction between existing tunnel lining and tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment However, if the strut member that gives the axial force in the circumferential direction of the segment is provided on the back side of the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, the tunnel member can be There is no member that protrudes greatly on the inner surface side, the building limit can be secured, and the aesthetics are also improved.
[0111]
A tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure in which thin segments divided in the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction are installed along the tunnel lining inner surface to protect and reinforce the inner surface of the tunnel lining. The segment for protecting the inner surface of the tunnel lining of any one of the seventh to seventh inventions is assembled in a staggered pattern by shifting in the tunnel circumferential direction for each segment ring adjacent in the tunnel axis direction, and the lower end of the segment ring is already installed by a fixing means When fixed to the concrete of the tunnel, shearing force and bending moment can be transmitted to the adjacent segment in the tunnel axis direction by the shear key protruding so as to protrude in the tunnel axis direction. The shear key that protrudes so as to project the shear force to the adjacent segment in the circumferential direction of the tunnel Because the inner surface of the tunnel lining can be protected and strengthened, even if the concrete peels from the inner wall of the existing tunnel and an external force acts on the segment, shear force or bending moment is transmitted to the surrounding segments. A stable protective / reinforcing structure that can be dispersed and supported throughout the structure can be obtained.
[0112]
If grout is filled on the back of the segment, the segment ring and the inner surface of the existing lining can be brought into close contact with each other to restrain the deformation of the segment toward the existing lining surface, thereby stabilizing the segment ring. The axial force in the tunnel circumferential direction can be transmitted through the shear key and the grout and the segment projecting in the direction, and the segment ring can act as a reinforcing bar material in the tunnel circumferential direction.
[0113]
When the grout filling the back surface of the segment is filled in the bag body, the grout can be surely filled into the existing lining inner surface and the back surface of the segment. In addition, high-quality grout can be filled even in tunnels with water leakage and condensation.
[0114]
Furthermore, in order to make the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment ring in close contact with the existing lining, if the back of the segment is filled with grout, the deformation of the segment ring toward the inner surface of the tunnel is restrained, and the segment ring While strengthening, the segment ring, the grout, and the existing lining can be integrated to protect the inner surface of the tunnel lining and to easily construct the structure of the reinforced inner surface of the tunnel lining. In the case of these construction methods, when the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to any one of claims 1 to 9 is used, as described above, depending on the shear key, the tunnel axial direction or the tunnel Shear force or bending moment can be transmitted to adjacent circumferential segments, and if there is a grout, axial force in the tunnel circumferential direction can be transmitted through the shear key, grout and segment body, It can be made to act as a reinforcing bar material.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view.
2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line C- in FIG. FIG.
3A is an enlarged view of FIG. 2A, FIG. 3B is a longitudinal side view of the vicinity of the female fixing jig, and FIG. 3C is an enlarged view of FIG. 2C. It is a front view.
FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration of a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment ring and a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment ring according to the present invention.
FIG. 5 shows that the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment of the present invention is used to support the existing tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment to be supported by the existing segment ring or the existing segment. FIG.
FIG. 6 shows a state in which a new tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment is supported by an existing segment ring and an existing segment using the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment of the present invention. It is explanatory drawing.
7 shows a state immediately before and immediately after engagement of a shear car in a new tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment, wherein (a) is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. b) is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
8 is a longitudinal front view of FIG. 6 as seen from the tunnel axis direction.
FIG. 9 is a longitudinal sectional front view showing a state in which the tension member in the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining is pressed against the wall surface of the existing lining tunnel.
FIGS. 10A and 10C are schematic longitudinal sectional front views showing a state in which a tunnel ring inner surface protecting / reinforcing segment ring structure is constructed by the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment of the present invention. (B) is a front view which shows the fixing | fixed part of the lower part of a lower end part segment.
11 is a developed plan view showing a plurality of tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment rings shown in FIG.
FIG. 12 is a longitudinal front view showing a form in which grout is filled on the back surface of the segment ring for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining.
13A and 13B show a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a front view.
14 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
15A and 15B show segments for protecting and reinforcing the inner surface of a tunnel lining according to a third embodiment of the present invention, where FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a front view.
FIGS. 16A and 16B show a tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment on one end side used in the present invention, wherein FIG. 16A is a plan view, and FIG. Is a front view, (c) and (d) are segments for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining on the other end side used in the present invention, (c) is a plan view, and (d) ) Is a front view.
FIG. 17 is an explanatory diagram in the case where the shear key is arranged so that the shear keys extending in the tunnel axis direction in the segments between the segment rings come into contact with each other and the axial force (tensile force) can be transmitted in the circumferential direction of the tunnel; Jigs and tension screws in each segment are omitted.
[Explanation of symbols]
１ Segment for protecting and reinforcing inner surface of tunnel lining
2 Segment body for protecting and reinforcing inner surface of tunnel lining
3 Shea key
4 Arc-shaped side on the existing side
5 Arc side on the new side
6 Steel plate
7 Segment ring
7a Segment ring on the existing side
7b Segment ring on the new side
8 Strut members
9 Female thread hole
10 Bracing Raider
11 Through hole
12 Female thread member
13 Recessed tool engaging recess
14 Ring fixing jig
15 Fixing jig between segments in circumferential direction
16 Jig
17 Jig
18 volts
19 Jig
20 Jig
21 volts
22 Bolt insertion hole
23 Bracket
24 Tunnel existing side
25 New side of tunnel circumference
26 Bolt insertion hole
27 Bracket
28 nuts
29 Bolt insertion hole
30 Bracket
31 Bolt insertion hole
32 Bracket
33 nuts
34 Concrete floor slab
35 Fixing bracket
36 Arms
37 Arms
38 grooves
39 Pressing bolt
40 Existing lining
41 inner wall
42 Grout
43 Tunnel

Claims

Tunnel used for tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure in which thin-walled segments divided along the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction are installed along the tunnel lining inner surface to protect and reinforce the inner surface of the tunnel lining In the segment for protecting and reinforcing the inner surface of the lining,
As a joint material for connecting segment rings adjacent to each other in the tunnel axial direction to a plurality of locations on each side of the substantially rectangular plate-like segment in the circumferential direction of the tunnel, shear keys are provided in the tunnel axial direction at intervals in the circumferential direction. Provided to overhang ,
In order to prevent the segment from falling off during assembly of the segment, a fixing jig for fixing to an existing segment ring adjacent to the tunnel axis direction and an existing thin segment in the tunnel circumferential direction is provided in the tunnel axis direction. A tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, characterized in that it is installed diagonally on the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment.

A tension member is provided between the existing tunnel lining and the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment that acts in the tunnel radial direction and applies a circumferential axial force to the tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment. The segment for protecting / reinforcing the inner surface of the tunnel lining according to claim 1 .

A female screw hole that penetrates from the inner side of the tunnel to the back side of the segment is used to thread the tension member that acts in the radial direction of the tunnel and applies a circumferential axial force to the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment. The tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to claim 2 , wherein the segment is provided on the inner surface of the tunnel lining.

As a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the shear key provided on both sides of the segment in the tunnel axis direction so as to project in the tunnel axis direction acts on the segment in the tunnel circumferential direction. The tunnel lining inner surface protection according to any one of claims 1 to 3, wherein the shear key of the segment adjacent in the tunnel axial direction is provided at a position where the shear key can be pressed in the tunnel circumferential direction. -Reinforcing segments.

As a joint material for connecting the segments for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining in the tunnel circumferential direction, a shear key is provided in the vicinity of each side that forms the tunnel axis direction of the segment so that it projects in the tunnel circumferential direction. 5. The tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to claim 1 , wherein the tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment is provided.

As a joint material for connecting adjacent segment rings in the tunnel axis direction, the shear key provided in the segment so as to project in the tunnel axis direction is the center in the tunnel circumferential direction of each side forming the tunnel circumferential direction in the segment. The tunnel lining inner surface protecting / reinforcing segment according to any one of claims 1 to 5 , wherein the segment is provided on a portion side and an end portion side.

Fixing jig to prevent segment dropout during assembly of tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment, and acts in the tunnel radial direction between existing tunnel lining and tunnel lining inner surface protection / reinforcement segment However, shear members that provide axial force in the circumferential direction of the segment and shear key as a joint material for connecting the segment rings in the tunnel axial direction or the segments in the circumferential direction are used for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining. The segment for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining according to any one of claims 1 to 6 , wherein the segment is provided on a back surface of the segment.

And a thin segments divided into tunnel circumferential and tunnel axis placed along the tunnel lining the inner surface, the tunnel lining the inner surface protecting and reinforcing structure for protecting and reinforcing the inner surface of the tunnel lining, according to claim 1 The segments for protecting the inner surface of the tunnel lining according to any one of 7 to 7 are assembled in a staggered pattern by shifting each segment ring adjacent in the tunnel axial direction in the circumferential direction of the tunnel, and the lower end portion of the segment ring is fixed means A tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure characterized by being fixed to concrete in existing tunnels.

The tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure according to claim 8 , wherein the back surface of the segment is filled with grout.

10. The tunnel lining inner surface protection / reinforcement structure according to claim 9, wherein the bag body is filled with grout to be filled on the back surface of the segment.