JP4457536B2

JP4457536B2 - 鋼製セグメントの継手構造

Info

Publication number: JP4457536B2
Application number: JP2001229385A
Authority: JP
Inventors: 耕一田中; 宏之山中; 豊須藤
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003041892A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼製セグメントの継手構造に関し、特に大断面トンネルの地山を覆工するためにトンネルの周方向に隣接して設置された鋼製セグメント同士を接合する場合に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に都市部における地下道路や地下鉄として利用されるトンネルを複線トンネルとする場合、あるいは地下鉄の駅舎と本線トンネルを大空間に連続施工する場合などに、用地上あるいは構造上や施工上などの制約から別々に施工できないことが多く、このため二つ以上の円、または円と四角形とを組み合わせた形状のシールドによって複数の単線トンネルを一つの大断面トンネルとするトンネルの構築工法が開発されている。
【０００３】
そのうち、二つ以上の円と四角形とを組み合わせた形状のシールドによって構築された大断面トンネルとして、例えば図６（ａ）に図示するような断面ほぼ長だ円形状のトンネルが知られている。このような大断面トンネルの地山を覆工する方法として、当出願人はこれまで、例えば図６（ｂ）に図示するような鋼製セグメントを使用した覆工方法を開発している。
【０００４】
ところで、ここで使用されている鋼製セグメント２０は、図示するように大断面トンネルＡの周方向に沿って設置された複数の主桁板２１とこの主桁板２１，２１間にトンネルＡの軸方向に沿って設置された複数の継手板２２および縦リブ２３とこれらの部材の地山側に設置されたスキンプレート２４とから形成されている。
【０００５】
また、こうして形成された鋼製セグメント２０は複数、トンネルＡの地山にその周方向および軸方向に互いに隣接して設置され、特にトンネルＡの周方向に隣接する鋼製セグメント２０は、双方の主桁板２１がトンネルＡの周方向に連続するように設置されている。
【０００６】
そして、主桁板２１，２１の端部間に添接プレート２５が添え付けられ、かつ主桁板２１の端部と添接プレート２５にそれぞれ形成されたボルト孔２１ａと２５ａに高力ボルト２６が挿着されていることで、トンネルＡの周方向に隣接する鋼製セグメント２０同士が互いに接合されている。また、双方の継手板２２，２２間にシール材２７が介在されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、トンネル覆工用のセグメント同士の接合は、トンネル内ということから、ボルト接合などの機械式の継手が前提となっている。
【０００８】
しかし、主桁板２１の端部どうしを上述するような方法で接合する場合、一般に高力ボルト２６による接合では、高力ボルト２６とボルト孔２１ａおよび２５ａ間の遊びが非常に少ないことから、セグメントの組み立てを可能とするためにはセグメントの製作精度と品質管理に細心の注意がもとめられるため、大変なコスト増を免れない等の課題があった。
【０００９】
特に上述するような大断面トンネルの覆工材として使用される鋼製セグメントの場合、主桁板２１の長さが１０ｍにも達し、しかも一カ所の継手に使用される高力ボルト２６の本数が百本以上にも達する場合が多々あり、すべてのボルト孔２１ａと２５ａを一致させることはきわめて困難であった。
【００１０】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に隣接する鋼製セグメント間の主桁の端部同士をきわめて簡単に接合できて、大断面トンネルの地山をきわめて効率的に覆工できるようにした鋼製セグメントの継手構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための手段として、請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造は、複数の主桁とその地山側に設置されるスキンプレートとからなる鋼製セグメント同士の継手構造において、前記主桁の端部どうしが溶接によって接合され、かつ前記スキンプレートの端部に止水用リブが前記主桁から離れた状態にそれぞれ形成されているとともに、この止水用リブ間にシール材が介在されてなることを特徴とする。
【００１２】
鋼製セグメントの構成部材として、他にシールドの掘進反力受けとしての縦リブと、主桁の座屈防止部材としてのスチフナーが隣接する各主桁間に設置されることもあり、さらにセグメント全体の剛性向上と止水目的で隣接する各主桁間にコンクリートが充填されることもある。
【００１３】
請求項２記載の鋼製セグメントの継手構造は、請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造において、止水用リブが主桁から離れた状態に形成されるように、複数の各主桁間に縦リブが複数、その一部が前記主桁の縁端より地山側に突出した状態に設置され、かつこの縦リブの地山側にスキンプレートが設置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の鋼製セグメントの継手構造は、請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造において、止水用リブが主桁から離れた状態に形成されるように、前記主桁の端部に切欠きが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１は、中央とその両側にそれぞれ配置された四角形と円形との組み合わせからなる形状のシールドによって、横方向に長い断面ほぼ長だ円形状に構築された大断面トンネルを示したものである。
【００１６】
また、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に図示する大断面トンネルＡ（以下「トンネルＡ」という）の、特に天井部分イと床部分ロの地山を覆工するために形成された鋼製セグメントを示し、さらに図３（ａ），（ｂ）は、トンネルＡの周方向に隣接する鋼製セグメント１，１間の継手部の構造を示したものである。
【００１７】
図示するように、鋼製セグメント１はトンネルＡの周方向に平行に、かつトンネルＡの軸方向に所定間隔おきに設置された複数の主桁２とこの主桁２の地山側に設置された複数の縦リブ３およびスキンプレート４と主桁２のトンネルＡの中心側に設置されたウェブプレート５およびフランジプレート６とから形成されている。
【００１８】
主桁２は鋼製セグメント１の主要構造部材であり、地山側からの土圧に梁材（曲げ材）として抵抗するもので、それ相当の梁成と厚さを有する鋼材、例えば帯鋼やＩ形、あるいはＨ形鋼などの形鋼から形成されている。
【００１９】
縦リブ３は、主にシールド（図省略）がトンネルを掘進する際の反力受けとしての働きをするものであり、主桁２と同様にそれ相当の断面を有する鋼材、例えば帯鋼やＩ形、あるいはＨ形鋼などの形鋼から形成され、かつシールドの推進ジャッキ（図省略）が配置される地山側寄りの各主桁２，２間に、トンネルＡの軸方向に沿って設置されている。
【００２０】
また、シールドの推進ジャッキは一般に、トンネルＡの周方向に所定間隔おきに複数配置されていることから、これに伴って縦リブ３もトンネルＡの周方向に所定間隔おきに複数設置されている。さらに、縦リブ３はその一部３ａが地山側に突出した状態に主桁２の地山側に設置されている。
【００２１】
スキンプレート４は地山からの土圧を直接受ける面部材であり、薄鋼板から形成され、かつ縦リブ３の地山側に設置されている。また、縦リブ３の間隔が大きいためにスキンプレート４が土圧で変形するおそれがあるときは、必要に応じて各縦リブ３，３間に受けリブ７が所定間隔おきに設置されている。
【００２２】
さらに、縦リブ３の一部３ａが主桁２の縁端より地山側に突出していることで、スキンプレート４は主桁２からは離れた状態に設置されている。
【００２３】
また、スキンプレート４のトンネルＡの周方向の端部（主桁２の軸方向の両端部）には止水用リブ４ａが形成され、止水用リブ４ａに複数のボルト孔４ｂがトンネルＡの軸方向に所定間隔おきに形成されている。
【００２４】
なお、この場合の止水用リブ４ａは、図示するように例えばスキンプレート４の端部をトンネルＡの中心側に垂直に折り曲げる等して主桁２の端部から離れた位置に形成されている。
【００２５】
ウェブプレート５はせん断補強材であり、薄鋼板から主桁２の軸方向に連続する帯板状に形成され、かつ各主桁２の縁端部に主桁２の軸方向に連続して設置されている。なお、この場合のウェブプレート５は、主桁２としてそれほど厚いものを必要とされない場合は、主桁２と同じ厚さの薄鋼板から主桁２と一体に形成されたものでもよい。
【００２６】
フランジプレート６は主桁２とともに、地山側からの土圧による曲げに対して引っ張り材として抵抗する部材であり、特に主桁２の断面が不足する場合にこれを補うために設置されている。
【００２７】
したがって、フランジプレート６は土圧の大きさに応じて所定の厚さと幅を持つ鋼板から形成され、特に土圧による曲げ力が非常に大きいために主桁２の断面が相当不足する場合は、例えば図２（ｂ）に図示するように隣接する複数の各ウェブプレート５，５間に一枚のフランジプレートとして設置され、またフランジプレート６による補強が特に必要でないときは、例えば図２（ｃ）に図示するように省略されてもよい。
【００２８】
こうして形成された鋼製セグメント１は、トンネルＡの天井部分イと床部分ロの地山にトンネルＡの周方向と軸方向にそれぞれ隣接して設置され、特にトンネルＡの周方向に隣接する鋼製セグメント１，１間の継手部においては、双方の主桁２の端部どうし、ウェブプレート５の端部どうしおよびフランジプレート６の端部どうしが、それぞれ互いに突き合わせられかつ溶接により一体的に接合されている。
【００２９】
また、双方の止水用リブ４ａ，４ａ間に合成ゴムなどからなるシール材８が介在され、かつ双方の止水用リブ４ａどうしが双方のボルト孔４ｂを貫通する複数の連結ボルト９によって互いに連結されている。
【００３０】
この場合、主桁２から離れた位置に形成された止水用リブ４ａ，４ａ間に止水材７が介在されているため、シール材材８を取り付けた後から主桁２の端部どうしを溶接する場合でも、溶接熱でシール材８が溶けだす等のおそれはない。
【００３１】
発明の実施の形態２．
図４と図５は、この発明の他の例を示し、特に主桁２および縦リブ３の地山側の縁端が面一に形成され、その地山側にスキンプレート４が設置されている。また、止水用リブ４ａが主桁２の端部に触れないように主桁２の端部に切欠き部２ａが形成されている。その他の構成は先の例で説明したものとほぼ同じである。
【００３２】
この例においては、止水用リブ４ａが主桁２の端部に触れないように主桁２の端部に切欠き部２ａが形成されていることで、先の例と同様に、シール材８を取り付けた後から主桁２の端部どうしを溶接する場合でも、溶接熱でシール材８が溶けだす等のおそれはない。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は以上説明したとおりであり、特に互いに隣接する鋼製セグメント同士が、双方の主桁の端部どうしを溶接することにより接合されているので、ボルト孔の位置合わせやボルトの締結などといった煩雑な作業がなく、大断面トンネルの地山をきわめて効率的に覆工することができる。
【００３４】
また、止水材を取り付けるための止水用リブが、主桁端部から離れた位置に設けられているので、この止水用リブ間にシール材が介在した後から主桁どうしを溶接接合する場合でも、溶接熱でシール材が溶けだす等のおそれもないので、施工順序にこだわらずにきわめて効率的に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】大断面トンネルの一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は鋼製セグメントの一例を示す一部破断斜視図である。
【図３】鋼製セグメントどうしのトンネル周方向の継手を示し、（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合後の状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は鋼製セグメントの他の例を示す一部破断斜視図である。
【図５】鋼製セグメントどうしのトンネル周方向の他の継手を示し、（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合後の状態を示す断面図である。
【図６】従来例を示し、（ａ）は大断面トンネルの一例を示す斜視図、（ｂ）は鋼製セグメントおよびその継手を示す斜視図である。
【符号の説明】
１鋼製セグメント
２主桁
２ａ切欠き部
３縦リブ
３ａ縦リブの一部
４スキンプレート
４ａ止水用リブ
４ｂボルト孔
５ウェブプレート
６フランジプレート
７受けリブ
８シール材
９連結ボルト

Claims

複数の主桁とその地山側に設置されるスキンプレートとからなる鋼製セグメント同士の継手構造において、前記主桁の端部どうしが溶接によって接合され、かつ前記スキンプレートの端部に止水用リブが前記主桁から離れた状態にそれぞれ形成されているとともに、この止水用リブ間にシール材が介在されてなることを特徴とする鋼製セグメントの継手構造。
止水用リブが主桁から離れた状態に形成されるように、複数の各主桁間に縦リブが複数、その一部が前記主桁の縁端より地山側に突出した状態に設置され、かつこの縦リブの地山側にスキンプレートが設置されていることを特徴とする請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造。
止水用リブが主桁から離れた状態に形成されるように、前記主桁の端部に切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１記載の鋼製セグメントの継手の継手構造。