JP4954925B2 - Concrete filled steel segment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされたコンクリート中詰め鋼製セグメントに関し、特に、二次覆工を省略する下水道や雨水幹線、道路トンネル等に適用する際に好適なコンクリート中詰め鋼製セグメントに関する。 The present invention relates to a concrete-filled steel segment in which concrete is packed inside a steel shell, and particularly suitable for filling in a sewer, a rainwater main line, a road tunnel, etc. in which secondary lining is omitted. Regarding the steel segment.
シールドトンネル等の円筒状構造物を構成するセグメントの一種に、主桁、スキンプレート、継手板とを有する鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされたコンクリート中詰め鋼製セグメントが知られている。かかるコンクリート中詰め鋼製セグメントは、圧縮荷重に対してコンクリートが抵抗するとともに、引張荷重に対しては鋼殻が抵抗することにより高剛性を得ることが可能となる。 As a kind of segment constituting a cylindrical structure such as a shield tunnel, a concrete-filled steel segment in which concrete is packed inside a steel shell having a main girder, a skin plate, and a joint plate is known. Such a concrete-filled steel segment can obtain high rigidity when the concrete resists a compressive load and the steel shell resists a tensile load.
図8は、このコンクリート中詰め鋼製セグメント7の構成例を示している。この鋼製セグメント7は、主桁71間を所定間隔を開けて配置する複数の縦リブ72で結合すると共に、主桁71の端部間を継手板73で結合し、さらに主桁71と継手板73の外側にスキンプレート74を結合して鋼殻70を形成している。この鋼殻70の内部には中詰めコンクリート75が充填されている。
FIG. 8 shows a configuration example of the concrete-filled
特にセグメント7を製作する際には、鋼殻70を作製した後にコンクリート75を打設することになるため、充填されたコンクリート75が経時的に収縮することになり、鋼殻70とコンクリート75との間に間隙が生じ、さらにこの間隙は経時的に増大していくことになる。また、セグメントを作製した後のハンドリング時において、コンクリート75の疵や剥離が生じ、鋼殻70とコンクリート75に間隙が生じることになる。
In particular, when the
このようなコンクリート中詰めセグメント7を周方向に連結してセグメントリングを構成し、さらにこのセグメントリングを軸方向に連結していくことによりトンネルを構築していくことになる。このとき、実際にトンネルを構築した後、さらに内空面側表面においてコンクリートを打設する、いわゆる二次覆工を省略する場合もある。即ち、この二次覆工を省略する場合には、トンネル内空面側において、上記中詰めコンクリート75と、主桁71並びに継手板73からなる鋼殻70の内空面側端部が露出することになる。
Such a
このような二次覆工が省略されたトンネルを、例えば下水道や雨水幹線、道路トンネル等のように腐食性環境にあるトンネルに適用する場合には、内空面側に露出した鋼殻70とコンクリート75との間隙に水分が入り込む可能性が高い。実際にアルカリ性のコンクリート75に対して、鋼殻70を構成する鋼材は不動態膜を生成するため、鋼材がコンクリート75に接触することによる腐食は生じない。しかし、この間隙に浸み込む水分中にアルカリを中和する成分が混入していると、上述した不動態膜が侵食され、ひいては鋼殻70の腐食が生じてしまう。
When a tunnel in which such secondary lining is omitted is applied to a tunnel in a corrosive environment such as a sewer, a rainwater main line, a road tunnel, etc., the
このため、従来において、例えば特許文献1に示すような防食方法が提案されている。この特許文献1の開示技術では、図9に示すように、主桁81と図示しない継手板の内空面側端面81aに耐食性の防食金属箔83を接着剤により貼り付けるものである。このとき防食金属箔83は、溝型形状に作製され、実際にこれを内空面側端面81aに嵌合する際には、電気絶縁性のある接着剤により貼り付ける。
For this reason, the anticorrosion method as shown, for example in patent document 1 is proposed conventionally. In the technique disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 9, a corrosion-resistant
しかしながら、主桁81は円弧状に湾曲しているため、これに防食金属箔83を嵌合するためには、防食金属箔83自体も円弧状に湾曲させる必要がある。しかしながら、溝型形状で構成した防食金属箔83を実際に湾曲させた状態とするためには、難しい加工を強いられることになり、製作する上で高コストとなる。また、この特許文献1の開示技術では、主桁81と図示しない継手板と主桁との溶接部において上記防食金属箔は特殊な加工が必要となり、労力の負担が増大し、製作コストの上昇も免れなくなるという問題点があった。
However, since the
また、特許文献2の開示技術では、図10に示すように、コンクリート112と当接する鋼材106、111の表面にポリマーセメント層103を設け、ポリマーセメント層103の外側にコンクリート112を設けている。しかしながら、この特許文献2の開示技術では、ポリマーセメント層103の塗布面積が広範に亘るものであることから、製造工程が長期化するとともに、製造コストがいきおい上昇してしまうという問題点があった。
Further, in the disclosed technique of Patent Document 2, as shown in FIG. 10, the
また、従来におけるセグメントの防食方法としては、セグメントの鋼殻内面側全面又は内空面側付近を塗装する方法も提案されているが、塗布面積が広範に亘るものであることから、製造工程が長期化するとともに、製造コストがいきおい上昇してしまうという問題点があった。 In addition, as a conventional method for preventing corrosion of a segment, a method of coating the entire inner surface of the steel shell or the vicinity of the inner surface of the segment has also been proposed, but since the coating area is wide, the manufacturing process is There was a problem that the manufacturing cost increased dramatically as the length increased.
また、上記いずれの手法においてもコンクリートの収縮やハンドリング時にできる主桁や縦リブ、継手板等の鋼板とコンクリートとの境界に生ずる間隙に追従できず、水やイオンなどが間隙に侵入し、結果として金属箔や塗装などを施していない範囲の主桁や縦リブ、継手板等の鋼板の防食性を確保できない問題点があった。 In addition, in any of the above methods, it is not possible to follow the gap formed at the boundary between the steel plate and the concrete such as main girders, vertical ribs, and joint plates, which can be generated during concrete shrinkage and handling, and water and ions enter the gap, resulting in a result. As a result, there is a problem that the corrosion resistance of steel plates such as main girders, vertical ribs, and joint plates in a range where metal foil or coating is not applied cannot be secured.
さらに、主桁や継手版等の鋼板とコンクリートとは互いに面接触しているため、上記主桁や継手板等の鋼板とコンクリートとの境界面に生ずる間隙は、鋼殻のスキンプレートに達することも多く、セグメントの内空面側に近い範囲だけを防食するだけでは、スキンプレート側の防食を施していない鋼材面が腐食することもあった。
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされた鋼製セグメントの防食をより低コストかつ効果的に実現可能なコンクリート中詰め鋼製セグメントを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and is a concrete filling that can realize corrosion prevention of a steel segment in which a concrete is filled in a steel shell at a lower cost and more effectively. The aim is to provide a steel segment.
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意研究の末、コンクリート中詰め鋼製セグメントにおいて、鋼殻の腐食が主にアルカリの中和に起因するためコンクリートと主桁または継手板との間に生じる隙間にアルカリを中和する成分が混入するのを防ぎさえすれば鋼殻の腐食を防止できるという知見を得た。さらに、この知見により、主桁並びに継手板とコンクリートとの境界面を表面から被覆する弾性体を備えることにより、鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされた鋼製セグメントの防食をより低コストかつ効果的に実現できることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor, after earnest research, in the concrete-filled steel segment, the corrosion of the steel shell is mainly caused by the neutralization of alkali. It was found that the corrosion of the steel shell can be prevented only by preventing the components that neutralize the alkali from being mixed into the gaps formed between the steel shells. In addition, this knowledge has provided the elastic body that covers the main girder and the interface between the joint plate and the concrete from the surface, thereby preventing the corrosion of the steel segment in which the concrete is packed inside the steel shell at a lower cost and It was found that it can be effectively realized.
即ち、請求項1記載のコンクリート中詰め鋼製セグメントは、両側面を形成する主桁と、上記主桁間の少なくとも外周面側を被覆するスキンプレートと、上記主桁の端部間を結合する継手板とを有する鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされたコンクリート中詰め鋼製セグメントにおいて、上記主桁及び上記継手板のいずれか一方又は両方とコンクリートとの境界面をトンネルの内空側表面から被覆する弾性体を備え、上記弾性体は、主桁及び上記継手板のいずれか一方又は両方とコンクリートとの間隙が増大された場合においても追従してこれを被覆してなることを特徴とする。
That is, the concrete-filled steel segment according to claim 1 connects between a main girder that forms both side surfaces, a skin plate that covers at least an outer peripheral surface side between the main girder, and an end of the main girder. In a concrete-filled steel segment in which concrete is packed inside a steel shell having a joint plate, the boundary surface between the main girder and / or the joint plate and the concrete and the inner surface of the tunnel Characterized in that the elastic body covers the main girder and / or the joint plate even when the gap between the main girder and the joint plate and the concrete is increased. To do.
また、請求項2に記載のコンクリート中詰め鋼製セグメントは、請求項1記載の発明において、上記弾性体は、ゼロスパン伸びの破断伸びで0.5mm以上の伸びを有する樹脂又はポリマーセメントであることを特徴とする。 Further, the concrete-filled steel segment according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the elastic body is a resin or polymer cement having a zero-span elongation at break elongation of 0.5 mm or more. It is characterized by.
また、請求項3に記載のコンクリート中詰め鋼製セグメントは、請求項1記載の発明において、上記弾性体は、エポキシ樹脂、タールエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリルゴム樹脂、ポリブタジエンゴム系樹脂、クロロプレンゴム系樹脂およびポリエステル樹脂のうちのいずれかの樹脂もしくは2種以上を組み合わせた混合樹脂、又は上記樹脂の少なくとも1種以上の樹脂とセメントを主成分とするポリマーセメントよりなることを特徴とする。
Further, the concrete-filled steel segment according to
請求項4に記載のコンクリート中詰め鋼製セグメントは、請求項1〜3のうち何れか1項記載の発明において、上記弾性体は、少なくとも50μm以上の膜厚からなることを特徴とする。
The concrete-filled steel segment according to
請求項5に記載のコンクリート中詰め鋼製セグメントは、請求項1〜4のうち何れか1項記載の発明において、上記主桁及び/又は継手板は、ウエブと当該ウエブの少なくとも内空面側に形成されたフランジを有し、上記弾性体は、上記内空面側に形成されたフランジと上記中詰めされたコンクリートとの境界面を表面から被覆することを特徴とする。 The concrete-filled steel segment according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the main girder and / or the joint plate is a web and at least an inner surface of the web. The elastic body covers a boundary surface between the flange formed on the inner surface and the concrete filled from the surface.
上述した構成からなる本発明では、主桁並びに継手板とコンクリートとの境界面を表面から弾性体により被覆する。コンクリートの収縮やハンドリングにより、間隙が増大してくるが、弾性体は、この間隙の増大に追従して弾性変形することから、間隙を外部から常時遮蔽あるいは、外部(トンネル内空側)からの水分や各種イオンなどの腐食因子の進入を抑制することが可能となる。 In the present invention having the above-described configuration, the main girder and the interface between the joint plate and the concrete are covered with an elastic body from the surface. The gap increases due to the shrinkage and handling of the concrete, but the elastic body elastically deforms following the increase in the gap, so the gap is always shielded from the outside or from the outside (the inside of the tunnel). It becomes possible to suppress entry of corrosion factors such as moisture and various ions.
間隙内への水分や各種イオンの浸入を効果的に防止できる本発明では、かかる間隙内において露出する主桁や継手板に水分や各種イオンが付着するのを防止することができる。その結果、主桁や継手板を構成する鋼板が腐食するのを防止あるいは抑制することが可能となる。 In the present invention that can effectively prevent moisture and various ions from entering the gap, it is possible to prevent moisture and various ions from adhering to the main girder and joint plate exposed in the gap. As a result, it is possible to prevent or suppress corrosion of the steel plates constituting the main beam and the joint plate.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、鋼殻の内部にコンクリートが中詰めされたコンクリート中詰め鋼製セグメントについて、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a concrete filled steel segment in which concrete is packed inside a steel shell will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の対象となるコンクリート中詰め鋼製セグメントは、鋼板を組立て或いは鋳造により製造された鋼殻内に中詰めコンクリートを充填させた鋼製セグメント、並びに鋼殻の内部にコンクリートを充填してなる合成セグメントである。 The concrete-filled steel segment that is the subject of the present invention is a steel segment in which steel-filled concrete is filled in a steel shell produced by assembling or casting a steel plate, and concrete is filled in the steel shell. It is a synthetic segment.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、複数のセグメントを千鳥状に連結するためのセグメントの連結構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a segment connecting structure for connecting a plurality of segments in a staggered manner will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るコンクリート中詰め鋼製セグメントが適用されるシールドトンネル3の例を示している。この図1に示すように、シールドトンネル3は、複数の円弧状のセグメント4をセグメント継手部65においてリング状に連結した覆工体をトンネル内面に組み立てて構築される。このシールドトンネルにおいては、シールドトンネル3全体の構造耐力および剛性を向上させるべく、隣接するセグメントリング間でセグメント4を千鳥配置に連結し、かつセグメントリング間を軸方向Eへ向けて結合することで、かかる連結をより強固にしている。実際にシールドトンネル3を構成するためには、底部においてコンクリートが打設されて平坦な床fが構成されることもある。
FIG. 1 shows an example of a
セグメント4は、図2に示すように両側面を形成する2本の主桁11と、主桁11間の少なくとも外周面側を被覆するスキンプレート12と、主桁11の端部間を結合する継手板13とを有し、主桁11間には縦リブ14が設けられている鋼殻10を備えている。この鋼殻10内には後述するようにコンクリートが中詰めされることになる。
As shown in FIG. 2, the
主桁11は、上記セグメントリングの周方向に分割した形状で構成され、所定の曲率で湾曲した形状からなる。この主桁11は、鋼板を加工することによって得られる。この主桁11には、軸方向に隣接する他のセグメント4との間で連結を行うための図示しない継手やボルト挿入孔22等が所定ピッチで形成されていてもよい。
The
継手板13は、2本の主桁11に対して略垂直方向に延長され、当該主桁11の端部間を連結可能な長さに予め加工され、それぞれ溶接により固着されている。この継手板13には、周方向に隣接する他のセグメント4との間で連結することでセグメントリングを構成するためのボルト挿通孔21が設けられている。
The
スキンプレート12は、主桁11、縦リブ14並びに継手板13に対して溶接により固定されている。このスキンプレート12は、セグメントリングの外周側鋼板をなすものであって、円筒周面形状に湾曲された形状で構成されている。
The
縦リブ14は、主桁11間に所定間隔を開けて配置されるものである。この縦リブ14は、継手板13に対して略平行となる方向で配置される。この縦リブ14は、主桁11並びにスキンプレート12に対して溶接により固着されている。図2に示す例において、この縦リブ14の高さは、主桁11や継手板13に対して低くなるように設定した場合を示しているがこれに限定されるものではなく、略同一高さとなるように構成するようにしてもよい。
The
図3は、上述の如き構成からなる鋼殻10に対してコンクリート23を中詰めした状態を示している。また、図4(a)は、この図3におけるF−F´断面を示している。
FIG. 3 shows a state in which
コンクリート23は、鋼殻10における内空面側から打設され、固化させることにより鋼殻10内に充填されるものである。このとき、図4に示すように、充填されるコンクリート23は、主桁11の内周面側端面11aとの接触位置から内側に向けて上方へ傾斜させ、そこから水平面を形成する形態としているが、これに限定されるものではない。主桁11の内周面側端面11aとコンクリート23の内空側の表面とが同一高さとなるように充填されていてもよい。
The concrete 23 is poured from the inner surface of the
また、本発明では、図4(a)に示すように、主桁11とコンクリート23との境界面または境界面に生じた間隙19を表面から被覆する弾性体18をさらに備えている。即ち、この弾性体18は、鋼殻10の主桁11の内周面側端面11aとコンクリート23の内空面との間に跨るようにして貼着されるものである。
Moreover, in this invention, as shown to Fig.4 (a), the
また、この弾性体18は、更に図4(b)に示すように、継手板13とコンクリートとの境界面または境界面に生じた間隙19を表面から被覆するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4B, the
また、この弾性体18は、更に図4(c)に示すように、縦リブ14とコンクリート23との境界面または境界面に生じた間隙19を表面から被覆するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4C, the
この弾性体18は、少なくとも延性に富み、弾性係数の比較的低い材料で構成され、また水や各種イオンの浸透も防止あるいは抑制することが可能な止水性の材質からなる。必要な延性としては、ゼロスパン伸びで0.5mm程度の値が得られれば良く、好ましくは1mm以上であればさらに十分であると考えられる。この延性の指標は、日本道路公団試験研究所「コンクリート塗装材の品質規格試験」に定められた、2枚の板を隣り合わせに隙間無く隣接させ、これらの板の上に材料を塗布あるいは貼り付けて、硬化した後引っ張るという方法である。この指標で0.5mm以上を満たすと、主桁及び継手板の内側面と上記中詰めされたコンクリートの内空面との間隙がコンクリートの収縮やセグメントのハンドリングによって広がった場合であっても、主桁及び継手板とコンクリートとの境界面または境界面に生じた隙間を被覆が水分や各種イオンの浸入から常時遮蔽することができる。
This
弾性体18の例としては、ゼロスパン伸びで0.5mm以上の樹脂またはポリマーセメントが適用されていてもよい。
As an example of the
この弾性体18の例としては、エポキシ樹脂、タールエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリルゴム樹脂、ポリブタジエンゴム系樹脂、クロロプレンゴム系樹脂およびポリエステル樹脂のうちのいずれかの樹脂もしくは2種以上を組み合わせた混合樹脂、又は上記樹脂の少なくとも1種以上の樹脂とセメントを主成分とするポリマーセメントで構成されていてもよい。
Examples of the
この弾性体18は、樹脂系塗料で構成されていてもよい。即ち、樹脂を混入させることにより、延性に富ませるとともに弾性係数を低く抑えることを期待したものである。これらの塗料を塗布する前にジンクリッチプライマーを、主桁11における塗布領域において予め付着させておくことが望ましい。
The
また、このような樹脂塗料を塗布する代替として、ポリウレタン系接着剤、天然ゴム系接着剤、合成ゴム系接着剤、シリコン系接着剤、アクリル系接着剤、及びこれらのポリマーセメントよりなる群から選択される少なくとも1種で上記弾性体18を構成するようにしてもよい。
Also, as an alternative to applying such resin paint, selected from the group consisting of polyurethane adhesives, natural rubber adhesives, synthetic rubber adhesives, silicone adhesives, acrylic adhesives, and polymer cements thereof The
これらの素材は一般的に伸び性能とともに止水性能にも優れているので本発明の弾性体18として使用するのに適している。
These materials are generally suitable for use as the
図5は、弾性体18としての他の例としてコーキング材31、32を適用した例を示している。図5(a)では、比較的厚さの薄いコーキング材31を、主桁(外主桁)11における内周側端面11aからコンクリート23の内空面に跨らせるとともに、当該コーキング材31を間隙19に注入することにより、これを被覆したものである。また、図5(b)では、比較的厚さの厚いコーキング材32を、主桁(外主桁)11における内周側端面11aからコンクリート23の内空面に跨らせた例である。このようにコーキング材32の表面は、コンクリート23における平面23aと同一高さに至るまで被覆することにより、同一平面を構成するようにしてもよい。
FIG. 5 shows an example in which
コーキング材31、32の材質は、合成ゴム、シリコンゴム、等からなり、いずれも弾性係数が低く、延性に富み、止水性を発揮する弾性材料で構成される。
The
上述した構成からなるセグメント4を実際に製作する際には、鋼殻10を作製した後にコンクリート23を打設する。このとき、充填されたコンクリート23の経時的な収縮あるいはハンドリング時の衝撃などにより、鋼殻10とコンクリート23との間に間隙19が生じる。図4、5の例では、主桁(外主桁)11における内周面側端面11bと、コンクリート23との間隙19は、コンクリート23の打設時にはない。しかしながら、時間の経過とともにコンクリート23が徐々に収縮し、これに伴って間隙19が経時的に増大されていくことになる。また、コンクリート硬化後にセグメントをハンドリングした場合、例えば衝撃などにより主桁11とコンクリート23との間に隙間19が生じることがある。その結果、最終的に0.1〜0.3mm程度の間隙19が形成されることがある。
When the
弾性体18やコーキング材31、32による被覆を、この間隙19が生じた後において実行する場合には、当該間隙19を上述した例の如く跨がせて付着させることになる。これにより、間隙19は弾性体18やコーキング材31、32により被覆されて、水や各種イオンなどが当該間隙19内に浸入するのを防止することが可能となる。
When covering with the
また弾性体18やコーキング材31、32による被覆を、この間隙が増大する前に実行する場合には、実際のところ離間されていないコンクリート23と主桁11との境界面においてこれを付着させる。その後、コンクリートの収縮により経時的にあるいは衝撃などにより突然コンクリート23と主桁11との間隙19が生じた場合でも、弾性体18は、間隙の増大に追従して弾性変形することから、間隙19を外部から常時遮蔽することができ、止水性を維持することが可能となる。
Further, when the covering with the
一般にこの付着した水分中にアルカリを中和する成分が混入していると、アルカリ性のコンクリート23との間で形成されていた主桁11表面の不動態膜が侵食され、ひいては主桁11を構成する鋼板が腐食されてしまう。特に水や各種イオンの入れ替わりが早い場合、腐食速度は大きなものとなる。しかしながら、間隙19内への水分や各種イオンの浸入を効果的に防止できる本発明では、かかる間隙19内において露出する主桁11に水分や各種イオンが付着するのを防止・抑制することができる。その結果、主桁11を構成する鋼板が腐食するのを防止・抑制することが可能となる。
In general, when a component that neutralizes alkali is mixed in the adhering water, the passive film on the surface of the
本発明においては間隙19をすべて埋めなければならないわけではない。間隙19を外部からの水分や各種イオンの浸入から常時遮蔽できていれば十分である。完全に埋めるのではないので、本発明は低コストでセグメントの防食を行うことができる。
In the present invention, not all the
特に、本発明を適用したセグメント4を、いわゆる二次覆工を省略するトンネルであって、かつ下水道や雨水幹線、道路トンネル等のように腐食性環境にあるトンネルに適用する場合には、湿度が高く、水分や各種イオンが大量にセグメント4の表面に付着する可能性が高いが、本発明では、上記間隙19を完全に弾性体18の被覆により遮蔽することができるため、間隙19内への止水性を向上させることが可能となり、主桁11や継手板13、および縦リブ14がトンネル内面に露出する場合は縦リブ14についても同様の手段により防食をより効果的に実現することが可能となる。即ち、本発明は、二次覆工を省略するトンネルであって、かつ下水道等の腐食性環境にあるトンネルに適用する際に特に顕著な効果を奏することになる。
In particular, when the
なお、本発明では、間隙19をすべて埋める必要はなく、あくまで間隙19を外部からの水分や各種イオンの浸入から常時遮蔽できていれば十分である。間隙19をすべて埋める必要が無い場合には、より低コストでセグメントの防食を行うことができる。
In the present invention, it is not necessary to fill all the
特に、本発明では、主桁11や継手板13及び縦リブ14とコンクリート23との境界面に沿ってのみ弾性体18の貼着又は塗布を実行すればよいことから、かかる弾性体18の貼着面積、塗布面積を極力小さくすることができ、製造工程を短縮化させることができ、労力の負担を軽減でき、ひいては製造コストを低減させることが可能となる。また、弾性体18の塗布面積を低減できるため、材料コストの低減にもつながる。
In particular, in the present invention, since the
なお本発明では、この弾性体18の膜厚を、少なくとも50μm以上で構成することが望ましい。その理由として、間隙19が最終的に0.1〜0.3mm程度まで増大された場合においても、弾性体18を50μm以上の膜厚で構成することにより、間隙19の増大に追従して膜厚を減少させながら弾性変形することができ、間隙19がセグメント4の表面に露出するのを防止することができるからである。ただし、施工のばらつきを抑えるために好ましくは100μm以上であることが好ましい。なお、この弾性体18の最大の膜厚は製造コストや内面平滑性の確保の観点から図5(a)に示すような場合では2〜3mm以下にすることが好ましく、図5(b)に示すような場合にはコンクリート面以下に厚さを設定することが好ましい。
In the present invention, it is desirable that the
ちなみに、主桁11を上述したように外主桁とする場合に加えて、鋼殻10の中央において周方向に延長された図示しない中主桁を設けた場合には、換言すれば主桁11を中主桁として構成する場合においても、同様にコンクリート23との間隙(境界面)を弾性体18により被覆することにより、図示しない中主桁への防食をより安価に行うことが可能となる。
Incidentally, in addition to the case where the
なお、上述した例では、主桁11における内周面側端面11aからコンクリート23の内空面にわたって弾性体18により被覆する場合を例にとり説明したが、かかる場合に限定するものではない。例えば図6(a)、(b)に示すように、継手板13とコンクリート23との境界面または上記境界面に生じた間隙29に対して弾性体18を表面から被覆するようにしてもよい。コンクリート23の打設後の収縮やハンドリング時に生じる間隙29を弾性体18によりシーリングすることができ、止水性を向上させることによる継手板13の防食を実現することが可能となる。
In the above-described example, the case where the
また本発明では、弾性体18を塗布するか、又は貼着する等の極めて簡単な作業工程で被覆することによって水分や各種イオンを遮蔽することができる点も優位性がある。
In addition, the present invention has an advantage in that moisture and various ions can be shielded by coating with an extremely simple work process such as applying or sticking the
なお、本発明は、図7(a)に示すようなウエブ41と内空面側のフランジ42a、外周面側のフランジ42bとからなる主桁40を有する場合においても適用可能である。この主桁40間には外周面側を被覆するスキンプレート12が架設されており、内部においてコンクリート23が充填されている。
The present invention can also be applied to the case where the
ここで、弾性体18は、内空面側に形成されたフランジ42aとコンクリート23との境界面または境界面に生じた隙間を表面から被覆する。ちなみに、図7(a)では、弾性体18は、フランジ42aの表面(内周面側端面51)全体に亘って被覆されている場合を例示しているが、かかる場合に限定されるものではなく、少なくともフランジ42aの表面(内周面側端面51)とコンクリート23との境界面または境界面に生じた隙間を被覆するものであればいかなる塗布面積であってもよい。
Here, the
図7(b)は、フランジ42aにおける内周面側端面51の側面53が表面に露出するようにコンクリート23にテーパー52を形成した例を示している。かかる場合においても同様に弾性体18をフランジ42aとコンクリート23(テーパー52)との境界面または境界面に生じた間隙を表面から被覆する。
FIG. 7B shows an example in which a
なお、本例では主桁の形状はH断面形状であるが、外周面側のフランジは必要条件ではない。さらに、主桁の断面形状は断面L形であっても、コの字形であってもよいのは勿論である。また、上記例は外主桁の例であるが中主桁についても同様の構成とすることができる。 In this example, the main girder has an H cross-sectional shape, but the flange on the outer peripheral surface side is not a necessary condition. Further, the cross-sectional shape of the main girder may be L-shaped or U-shaped. The above example is an example of the outer main girder, but the same configuration can be applied to the middle main girder.
このような主桁40を有するセグメントにおいて、打設したコンクリート23が収縮することにより、あるいはハンドリング時の衝撃などによりフランジ42aにおける内周面側端面52とコンクリート23との間に間隙が生じても、弾性体18が被覆されているためにこれに追従して弾性変形することができ、ひいては止水性を維持し、鋼材の防食性を低コストで向上させることが可能となる。
In such a segment having the
また、弾性体18の構成として、エポキシ樹脂、タールエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリルゴム樹脂、ポリブタジエンゴム系樹脂、クロロプレンゴム系樹脂およびポリエステル樹脂のうちのいずれかの樹脂もしくは2種以上を組み合わせた混合樹脂、又は上記樹脂の少なくとも1種以上の樹脂とセメントを主成分とするポリマーセメントの上(トンネル内空面側)に金属製の箔、特に高耐食金属からなる金属箔を貼り付けることも可能であり、この場合、トンネル内面からの水や各種イオンなどの鋼殻とコンクリートとの境界面または境界面に生じた隙間への侵入防止がさらに効果的なのはいうまでもない。
In addition, the
3 シールドトンネル
4 セグメント
7 コンクリート中詰め鋼製セグメント
10 鋼殻
11 主桁
11a 内周面側端面
11b 内側面
12 スキンプレート
13 継手板
14 縦リブ
18 弾性体
19 間隙
21 セグメント継手のボルト挿通孔
22 リング継手のボルト挿通孔
23 コンクリート
29 間隙
31、32 コーキング材
40 主桁
41 ウエブ
42 42a 42b フランジ
51 主桁フランジの内周側端面
52 主桁フランジの内周面側端面の側面
53 テーパー
65 セグメント継手部
71 主桁
72 縦リブ
73 継手板
74 スキンプレート
70 鋼殻
75 中詰めコンクリート
81 主桁
83 防食金属箔
103 ポリマーセメント層
106、111 鋼材
112 コンクリート
3
11a Inner peripheral surface
Claims (5)
上記主桁及び上記継手板のいずれか一方又は両方とコンクリートとの境界面をトンネルの内空側表面から被覆する弾性体を備え、
上記弾性体は、主桁及び上記継手板のいずれか一方又は両方とコンクリートとの間隙が増大された場合においても追従してこれを被覆してなること
を特徴とするコンクリート中詰め鋼製セグメント。 Concrete is packed inside a steel shell having a main girder that forms both side surfaces, a skin plate that covers at least the outer peripheral surface between the main girder, and a joint plate that connects between the ends of the main girder. In the concrete filled steel segment,
An elastic body that covers a boundary surface between the main girder and the joint plate or the concrete and the concrete from the inner surface of the tunnel;
A concrete-filled steel segment characterized in that the elastic body follows and covers even when the gap between one or both of the main beam and the joint plate and the concrete is increased .
を特徴とする請求項1記載のコンクリート中詰め鋼製セグメント。 The concrete-filled steel segment according to claim 1, wherein the elastic body is a resin or polymer cement having a zero-span elongation at break elongation of 0.5 mm or more.
を特徴とする請求項1または2に記載のコンクリート中詰め鋼製セグメント。 The elastic body is an epoxy resin, tar epoxy resin, vinyl ester resin, silicon resin, polyurethane resin, fluorine resin, acrylic rubber resin, polybutadiene rubber resin, chloroprene rubber resin, or polyester resin, or 2 3. The concrete-filled steel segment according to claim 1, comprising a mixed resin in which two or more kinds are combined, or a polymer cement mainly composed of at least one of the above resins and cement.
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載のコンクリート中詰め鋼製セグメント。 The concrete-filled steel segment according to any one of claims 1 to 3, wherein the elastic body has a thickness of at least 50 µm or more.
上記弾性体は、上記内空面側に形成されたフランジと上記中詰めされたコンクリートとの境界面を表面から被覆すること
を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載のコンクリート中詰め鋼製セグメント。 The main girder and / or joint plate has a web and a flange formed on at least the inner surface of the web,
The concrete according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic body covers a boundary surface between the flange formed on the inner surface side and the concrete packed in the middle from the surface. Filled steel segment.
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