JP4322730B2 - Tapered plate ring and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、シールドトンネルの曲線施工や蛇行修正を行うためのテーパープレートリングおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a taper plate ring for performing curved construction and meandering correction of a shield tunnel, and a manufacturing method thereof.

従来、シールドトンネルの曲線施工には、テーパーセグメントが用いられているが、トンネルの延長距離が短い場合や駅部のあるトンネルでは、テーパーセグメントを製造すると、セグメントのコストが高くなることがある。そのため、セグメント間に介装するテーパープレートリングが用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、シールドトンネル施工時に予期せぬ蛇行が生じ、直ちに蛇行修正が必要になった場合などにテーパープレートリングは有用である。
特開平１１−９３５８３号公報 （第３−５頁、第１−２図） Conventionally, a taper segment is used for curved construction of a shield tunnel. However, when a tunnel extension is short or a tunnel with a station portion is manufactured, the segment cost may be increased. Therefore, a taper plate ring interposed between segments may be used (for example, refer to Patent Document 1).
In addition, the taper plate ring is useful when unexpected meandering occurs at the time of shield tunnel construction and it is necessary to correct meandering immediately.
JP 11-93583 A (page 3-5, FIG. 1-2)

しかしながら、テーパープレートリングは、トンネル径が大きくなるに従い、重量が増大するうえ、工作機械により高精度に鋳物面を研磨して平滑にする機械仕上げ面も拡大することから、テーパープレートリングの製作費が嵩む問題があった。
また、テーパープレートリングの取り付け方法についても、シールドジャッキや次に組み立てるセグメントの障害とならないような工夫が必要であり、事前にテーパープレートリング仮止め用のボルト孔をセグメントに設けておく必要があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、機械加工面積が少なく、軽量で、経済的なテーパープレートリングおよびその製造方法を提供することを目的とする。 However, the taper plate ring increases in weight as the tunnel diameter increases, and the machine finish surface that smoothes and smoothes the casting surface with a machine tool with high precision is also expanded. There was a problem that increased.
Also, the taper plate ring mounting method must be devised so as not to obstruct the shield jack or the segment to be assembled next, and a bolt hole for taper plate ring temporary fixing must be provided in the segment in advance. It was.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tapered plate ring having a small machining area, light in weight, and economical, and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するため、本発明に係るテーパープレートリングでは、シールドトンネルの内側に覆工されるセグメントの前記シールドトンネル軸方向端面に接合され、前記シールドトンネル軸方向の板厚が前記シールドトンネルの周方向に沿って変化するように形成されたテーパー角を有するテーパープレートリングにおいて、前記板厚が、少なくとも、外周部、内周部、および、前記外周部と前記内周部の間に設けられるとともに雌ネジ部が形成されたボルト孔の周囲を除いて、所定の板厚よりも薄いことを特徴とする。
ボルト孔の周囲は、セグメントに必ず当接する部分であるため、所定の板厚とする必要がある。また、テーパープレートリングの外周部および内周部は、シールドトンネル軸方向の圧縮力に耐えるとともに、密着性を確保するため、所定の板厚とする必要がある。
ここで、所定の板厚とは、テーパープレートリングが所定のテーパー角を有するために、テーパープレートリング各部において必要とされる板厚のことである。
本発明では、テーパープレートリングに、所定の板厚よりも薄い薄板部を設けることにより、セグメントに当接する部分が少なくなり、テーパープレートリングの機械加工面積を低減することができる。加えて、テーパープレートリングの断面積が低減されるので、テーパープレートリングの軽量化を図ることができる。その結果、テーパープレートリングの施工性が向上するうえ、テーパープレートリングの材料コストを削減することができる。
なお、テーパープレートリングには、圧縮力しか殆ど作用しないため、テーパープレートリングの板厚を、所定の板厚よりも部分的に薄くしても力学的に問題は無い。
また、テーパープレートリングのボルト孔に雌ネジ部を形成することにより、テーパープレートリングをセグメントに仮止めするためのボルト孔をセグメントに予め設けておく必要がなくなるのである。 In order to achieve the above object, the tapered plate ring according to the present invention is joined to the shield tunnel axial end surface of the segment lining the shield tunnel, and the thickness of the shield tunnel axial direction is the thickness of the shield tunnel. In a tapered plate ring having a taper angle formed so as to change along a circumferential direction, the plate thickness is provided at least between an outer peripheral portion, an inner peripheral portion, and between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion. And it is characterized by being thinner than predetermined | prescribed plate | board thickness except the circumference | surroundings of the bolt hole in which the internal thread part was formed .
Since the periphery of the bolt hole is a part that always comes into contact with the segment, it is necessary to have a predetermined plate thickness. Further, the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the taper plate ring need to have a predetermined plate thickness in order to withstand the compressive force in the shield tunnel axial direction and ensure adhesion.
Here, the predetermined plate thickness is a plate thickness required in each part of the taper plate ring because the taper plate ring has a predetermined taper angle.
In the present invention, by providing the tapered plate ring with a thin plate portion thinner than a predetermined plate thickness, the portion that contacts the segment is reduced, and the machining area of the tapered plate ring can be reduced. In addition, since the sectional area of the tapered plate ring is reduced, the weight of the tapered plate ring can be reduced. As a result, the workability of the tapered plate ring is improved and the material cost of the tapered plate ring can be reduced.
Since only the compressive force acts on the taper plate ring, there is no mechanical problem even if the thickness of the taper plate ring is partially made thinner than a predetermined plate thickness.
Further, by forming the female screw portion in the bolt hole of the taper plate ring, it is not necessary to previously provide the segment with a bolt hole for temporarily fixing the taper plate ring to the segment.

また、本発明に係るテーパープレートリングでは、シール溝を有し、前記シール溝の周囲の板厚が所定の板厚であることが好ましい。
ここで、シール溝は、水密性を保つための止水シールを保持するために形成された溝である。
本発明では、テーパープレートリングに形成したシール溝に止水シールを挿着することにより、テーパープレートリングの水密性を高めることができる。 The tapered plate ring according to the present invention preferably has a seal groove, and the plate thickness around the seal groove is a predetermined plate thickness.
Here, the seal groove is a groove formed to hold a water-stop seal for maintaining watertightness.
In the present invention, the watertightness of the taper plate ring can be improved by inserting a water stop seal into the seal groove formed in the taper plate ring.

本発明に係るテーパープレートリングの製造方法では、鋳造後に、所定の板厚よりも薄い板厚部分を除いて、表面を機械加工することにより、所定の板厚とすることを特徴とする。
本発明では、鋳造されたテーパープレートリングの厚板部のみ機械加工して所定の板厚とすることにより、テーパープレートリングの機械加工面積が低減され、テーパープレートリングの製造コストが削減される。 The taper plate ring manufacturing method according to the present invention is characterized in that after casting, the surface is machined except for a plate thickness portion thinner than the predetermined plate thickness to obtain a predetermined plate thickness.
In the present invention, only the thick plate portion of the cast taper plate ring is machined to have a predetermined plate thickness, thereby reducing the machining area of the taper plate ring and reducing the manufacturing cost of the taper plate ring.

本発明によれば、テーパープレートリングに、所定の板厚よりも薄い薄板部を設けることにより、機械加工面積が少なく、軽量で、経済的なテーパープレートリングを実現することができる。
また、本発明によれば、鋳造されたテーパープレートリングの厚板部のみ機械加工して所定の板厚とすることにより、テーパープレートリングの機械加工面積が低減され、テーパープレートリングの製造コストが削減される。 According to the present invention, by providing a thin plate portion thinner than a predetermined plate thickness on the taper plate ring, it is possible to realize a taper plate ring that has a small machining area and is lightweight and economical.
Further, according to the present invention, by machining only the thick plate portion of the taper plate ring that has been cast to a predetermined plate thickness, the machining area of the taper plate ring is reduced, and the manufacturing cost of the taper plate ring is reduced. Reduced.

以下、本発明に係るテーパープレートリングについて図面に基いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るテーパープレートリングの実施形態の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、そのＡ−Ａ矢視断面図である。また、図２は、テーパープレートリングを構成するテーパープレートリング部材の平面図であり、図３は、図２におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態によるテーパープレートリング１は、テーパープレートリング１の中心軸を中心として円周方向に１０分割されたテーパープレートリング部材１１、１２、…、２０から構成されている。各テーパープレートリング部材１１、１２、…、２０の断面は、図１（ｂ）に示すように、テーパープレートリング１として所定のテーパー角を有するように、それぞれシールドトンネルの周方向に沿って変化するテーパー状になっている。図示例は、シールドトンネルを水平方向に曲線施工あるいは蛇行修正を行う場合であって、図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面では、テーパープレートリング１両端部のテーパー量は５０ｍｍ程度である。
ここで、テーパープレートリング１の材質としては、靭性のある鋼材であれば特に限定されるものではないが、例えば、ダクタイル鋳鉄などが挙げられる。
また、テーパープレートリング部材１１、１２、…、２０の板面には、図２に示すように、テーパープレートリング１の中心軸を中心とする内周側の円周上にボルト孔１１ａが、外周側の円周上にボルト孔１１ｂが、それぞれ円周方向に所定の離間間隔をおいて設けられている。そして、ボルト孔１１ａには、片側から孔の中央部まで雌ネジ部Ｍ１（図４参照）が形成されている。 Hereinafter, the taper plate ring according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a top view which shows an example of embodiment of the taper plate ring which concerns on this invention, FIG.1 (b) is the AA arrow sectional drawing. 2 is a plan view of a tapered plate ring member constituting the tapered plate ring, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
As shown in FIG. 1A, the taper plate ring 1 according to the present embodiment includes taper plate ring members 11, 12,..., 20 that are divided in the circumferential direction about the central axis of the taper plate ring 1. It is configured. The cross section of each taper plate ring member 11, 12,..., 20 changes along the circumferential direction of the shield tunnel so that the taper plate ring 1 has a predetermined taper angle as shown in FIG. It has a tapered shape. In the illustrated example, the shield tunnel is subjected to curve construction or meandering correction in the horizontal direction, and the taper amount at both ends of the taper plate ring 1 is about 50 mm in the cross section taken along the line AA in FIG. .
Here, the material of the taper plate ring 1 is not particularly limited as long as it is a tough steel material, and examples thereof include ductile cast iron.
Further, as shown in FIG. 2, bolt holes 11 a are formed on the inner circumferential side centered on the central axis of the taper plate ring 1 on the plate surfaces of the taper plate ring members 11, 12,. Bolt holes 11b are provided on the circumference on the outer circumference side with a predetermined spacing in the circumferential direction. Then, the bolt hole 11a is a female screw portion M 1 from one side to the central portion of the hole (see FIG. 4) is formed.

テーパープレートリング部材１１、１２、…、２０の板厚は、図３に示すように、テーパープレートリング１の内周側Ｌ１、外周側Ｌ７、ボルト孔１１ａの周囲Ｌ３、および、ボルト孔１１ｂの周囲Ｌ５は機械加工により所定の板厚を有しているが、それ以外の部分Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は鋳放しのままであって、テーパープレートリング１の中心軸を中心とする略円弧状の凹陥部が板の両面にそれぞれ形成されて薄くなっている。薄板部Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６の端部は、形状変化による応力集中を防止するために、所定板厚部Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７から薄板部Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６にかけて板厚が漸減するテーパー状になっている。
また、テーパープレートリング部材１１、１２、…、２０のボルト孔１１ａの周囲Ｌ３と、外周側Ｌ７上には、シール溝Ｓ１、Ｓ２が形成されている。シール溝Ｓ１、Ｓ２には、溝の深さ以上の厚みを有する止水シール（図示省略）が挿着されており、テーパープレートリング１１、１２、…、２０が、後述する鋼製セグメント２、３の主桁２１、３１と接合された際に、止水シールが圧着されることにより止水性を発揮するものである。加えて、止水シールに膨張性止水シールを採用すれば、地下水が浸入した場合に止水シールが膨脹し、止水性をさらに高めることができる。
なお、図示例は、シールドトンネルを水平方向に曲線施工あるいは蛇行修正を行う場合であるため、テーパープレートリング部材１１のＢ−Ｂ矢視断面における板厚は、外周側Ｌ７と内周側Ｌ１でほぼ同じ板厚となっている。 As shown in FIG. 3, the plate thickness of the taper plate ring members 11, 12,..., 20 is such that the inner peripheral side L 1 , the outer peripheral side L 7 of the taper plate ring 1, the periphery L 3 of the bolt hole 11a, and the bolts. The periphery L 5 of the hole 11b has a predetermined plate thickness by machining, but the other portions L 2 , L 4 , and L 6 are left as cast, and the central axis of the tapered plate ring 1 is A substantially arc-shaped concave portion as a center is formed on both sides of the plate to be thin. The end portions of the thin plate portions L 2 , L 4 , L 6 are formed from the predetermined plate thickness portions L 1 , L 3 , L 5 , L 7 to the thin plate portions L 2 , L 4 , L 7 to prevent stress concentration due to shape change. plate thickness over the L 6 is tapered to be gradually reduced.
Further, the tapered plate ring members 11, ..., and bolt holes 11a around L 3 of 20, on the outer peripheral side L 7, seal groove S 1, S 2 are formed. A water seal (not shown) having a thickness equal to or greater than the depth of the groove is inserted into the seal grooves S 1 and S 2 , and tapered plate rings 11, 12,. When joined to the two or three main girders 21 and 31, a water-stop seal is pressure-bonded to exert water-stop performance. In addition, if an inflatable water seal is adopted as the water seal, the water seal will expand when groundwater enters, and the water stop can be further increased.
Incidentally, illustrated examples are the case of the curve construction or meandering correction shield tunnel horizontally, the plate thickness of the taken along line B-B sectional view of the tapered plate ring member 11, the inner circumferential side L and the outer circumferential side L 7 1 is almost the same thickness.

次に、テーパープレートリング１を介してセグメント同士を接合する方法について、図４に基づき説明する。以下、テーパープレートリング部材１１について、その接合方法を説明するが、他のテーパープレートリング部材１２、…、２０についても同様である。
先ず、図４（ａ）に示すように、テーパープレートリング部材１１の板面を既設鋼製セグメント２の主桁２１に当接し、主桁２１に設けられたボルト孔２１ａからテーパープレートリング部材１１のボルト孔１１ａに向けて仮設ボルト４を挿入し、ボルト孔１１ａに形成された雌ネジ部Ｍ１を利用して、テーパープレートリング部材１１を既設鋼製セグメント２に仮止めする。この際、仮設ボルト４の先端は、テーパープレートリング部材１１の板面から突出しないようにする。
引き続き、新設鋼製セグメント３の主桁３１をテーパープレートリング部材１１の板面に当接し、主桁３１に設けられたボルト孔３１ｂから、テーパープレートリング部材１１のボルト孔１１ｂおよび既設セグメントの主桁２１に設けられたボルト孔２１ｂに向けて本設ボルト５を挿入し、既設鋼製セグメント２とテーパープレートリング部材１１と新設鋼製セグメント３を、本設ボルト５とナット５’を用いて緊結する。
その後、仮締めした仮設ボルト４を外し、主桁３１に設けられたボルト孔３１ａから、テーパープレートリング部材１１のボルト孔１１ａおよび既設セグメントの主桁２１に設けられたボルト孔２１ａに向けて本設ボルト６を挿入し、既設鋼製セグメント２とテーパープレートリング部材１１と新設鋼製セグメント３を、本設ボルト６とナット６’を用いて緊結する。 Next, a method for joining the segments to each other via the tapered plate ring 1 will be described with reference to FIG. Hereinafter, although the joining method is demonstrated about the taper plate ring member 11, it is the same also about the other taper plate ring members 12, ..., 20.
First, as shown in FIG. 4A, the plate surface of the taper plate ring member 11 is brought into contact with the main girder 21 of the existing steel segment 2, and the taper plate ring member 11 is inserted from the bolt hole 21 a provided in the main girder 21. toward the bolt holes 11a by inserting the temporary bolts 4, by using the female screw portion M 1 formed in the bolt hole 11a, it is temporarily fixed tapered plate ring member 11 to the existing steel segment 2. At this time, the tip of the temporary bolt 4 is prevented from protruding from the plate surface of the tapered plate ring member 11.
Subsequently, the main girder 31 of the new steel segment 3 is brought into contact with the plate surface of the taper plate ring member 11, and the bolt holes 11 b of the taper plate ring member 11 and the main portions of the existing segments are changed from the bolt holes 31 b provided in the main girder 31. The permanent bolt 5 is inserted toward the bolt hole 21b provided in the girder 21, and the existing steel segment 2, the taper plate ring member 11, and the new steel segment 3 are connected using the permanent bolt 5 and the nut 5 '. Tighten up.
Thereafter, the temporarily tightened temporary bolt 4 is removed, and the bolt hole 31a provided in the main beam 31 is directed toward the bolt hole 11a of the tapered plate ring member 11 and the bolt hole 21a provided in the main beam 21 of the existing segment. The installation bolt 6 is inserted, and the existing steel segment 2, the taper plate ring member 11, and the new installation steel segment 3 are fastened using the main installation bolt 6 and the nut 6 '.

本実施形態によるテーパープレートリング１では、テーパープレートリング１に、所定の板厚よりも薄い鋳放しのままでよい薄板部Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を設けることにより、鋼製セグメント２、３に当接する部分が少なくなり、高価な機械加工面積を低減することができる。加えて、テーパープレートリング１の断面積を低減することができるので、テーパープレートリング１の軽量化を図ることができる。その結果、テーパープレートリング１の施工性が向上するうえ、テーパープレートリング１の材料コストも削減することができる。
また、本実施形態によるテーパープレートリング１では、テーパープレートリング１のボルト孔１１ａ、１１ｂに雌ネジ部Ｍ１を形成することにより、テーパープレートリング１を既設鋼製セグメント２に仮止めするためのボルト孔をセグメントに予め設けておく必要がなくなる。 In the taper plate ring 1 according to this embodiment, the steel plate segments 2, 3, 3 are provided by providing the taper plate ring 1 with thin plate portions L 2 , L 4 , L 6 that may be left as cast as less than a predetermined plate thickness. As a result, the number of parts that come into contact with the surface is reduced, and an expensive machining area can be reduced. In addition, since the cross-sectional area of the taper plate ring 1 can be reduced, the weight of the taper plate ring 1 can be reduced. As a result, the workability of the tapered plate ring 1 is improved, and the material cost of the tapered plate ring 1 can be reduced.
Further, the tapered plate ring 1 according to this embodiment, the bolt holes 11a of the tapered plate ring 1, by forming the female screw portion M 1 to 11b, and tapered plates ring 1 for temporarily fixing the existing steel segment 2 There is no need to provide bolt holes in the segments in advance.

以上、本発明に係るテーパープレートリングの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、円形断面トンネルを対象としているが、本発明は、２連円形断面トンネル、３連円形断面トンネル、あるいは矩形断面トンネルにも適用することができる。
また、上記の実施形態では、テーパープレートリングを１０分割としたが、異なる分割数でも良いし、テーパープレートリングのボルト孔は、鋼製セグメントのボルト孔に合わせて３段以上でも良い。
さらに、上記の実施形態では、鋼製セグメントを用いたが、セグメントにボルトボックスを設ければ、コンクリート製のセグメントにも適用することができる。 As mentioned above, although embodiment of the taper plate ring which concerns on this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably. For example, although the above embodiment is directed to a circular cross-section tunnel, the present invention can also be applied to a double circular cross-section tunnel, a triple circular cross-section tunnel, or a rectangular cross-section tunnel.
In the above embodiment, the taper plate ring is divided into ten parts. However, the number of parts may be different, and the bolt hole of the taper plate ring may be three or more stages according to the bolt hole of the steel segment.
Furthermore, in the above embodiment, the steel segment is used. However, if a bolt box is provided in the segment, the present invention can be applied to a concrete segment.

（ａ）は、本発明に係るテーパープレートリングの実施形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ矢視断面図である。(A) is a top view which shows an example of embodiment of the taper plate ring which concerns on this invention, (b) is the AA arrow sectional drawing. テーパープレートリングを構成するテーパープレートリング部材の平面図である。It is a top view of the taper plate ring member which comprises a taper plate ring. 図２におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。It is a BB arrow sectional view in FIG. テーパープレートリングを介して鋼製セグメント同士を接合する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of joining steel segments through a taper plate ring.

符号の説明Explanation of symbols

１ テーパープレートリング
２ 既設鋼製セグメント
３ 新設鋼製セグメント
４ 仮設ボルト
５、６ 本設ボルト
１１、１２、…、２０ テーパープレートリング部材
Ｓ１、Ｓ２ シール溝
Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７ 所定板厚部
Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６ 薄板部 1 tapered plate ring 2 existing steel segment 3 new steel segments 4 temporary bolts 5,6 present setting bolts 11, 12, ..., 20 taper plate ring member S 1, S 2 seal groove L 1, L 3, L 5, L 7 predetermined plate thickness portion L 2 , L 4 , L 6 thin plate portion

Claims (3)

シールドトンネルの内側に覆工されるセグメントの前記シールドトンネル軸方向端面に接合され、前記シールドトンネル軸方向の板厚が前記シールドトンネルの周方向に沿って変化するように形成されたテーパー角を有するテーパープレートリングにおいて、
前記板厚が、少なくとも、外周部、内周部、および、前記外周部と前記内周部の間に設けられるとともに雌ネジ部が形成されたボルト孔の周囲を除いて、所定の板厚よりも薄いことを特徴とするテーパープレートリング。 Joined to the shield tunnel axial end face of the segment to be lined inside the shield tunnel, and has a taper angle formed such that the thickness of the shield tunnel axial direction varies along the circumferential direction of the shield tunnel In tapered plate ring,
The plate thickness is at least a predetermined plate thickness except for the periphery of the outer peripheral portion, the inner peripheral portion, and the bolt hole provided between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion and formed with the female screw portion. Tapered plate ring characterized by its thinness. シール溝を有し、前記シール溝の周囲の板厚が所定の板厚であることを特徴とする請求項１に記載のテーパープレートリング。 The taper plate ring according to claim 1, further comprising a seal groove, wherein a plate thickness around the seal groove is a predetermined plate thickness. 請求項１または２に記載のテーパープレートリングの製造方法であって、
鋳造後に、所定の板厚よりも薄い板厚部分を除いて、表面を機械加工することにより、所定の板厚とすることを特徴とするテーパープレートリングの製造方法。 A method for producing a tapered plate ring according to claim 1 or 2 ,
A method for producing a tapered plate ring, characterized by forming a predetermined plate thickness by machining a surface except for a plate thickness portion thinner than a predetermined plate thickness after casting.
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