JP5038187B2 - 鋼製セグメントの継手構造と連結方法。 - Google Patents

Description

本発明は、鋼製セグメントの継手構造に関するものである。

シールド工法で掘進したトンネル内部を、図１に示すように、まず鋼製セグメントで一次覆工ａした後に、その内面に二次巻きコンクリートを打設して二次覆工ｂを施す工法が存在する。
このように二次覆工ｂする構造では、セグメントの内側にコンクリートを打設して充填する。
すると、図２に示すように一つの鋼製セグメント１と、隣接する鋼製セグメント１との主桁３間を連結するボルト２等は鋼製セグメント１の表面よりも内側に位置しているから、コンクリートを打設するとその内部に埋設されてしまう。
その結果、ボルト２の頭部やナットとコンクリートは、相互に強固に付着した状態となる。
なお、以下ではボルト頭部、ナットを含めて表現する場合に、煩雑さを避けて「ボルト等」と称する。

前記したような鋼製セグメントの継手構造にあっては、次のような問題点がある。
すなわち、地震時や不等沈下が発生した場合に、図３に示すようにセグメント１の１リングと、隣接する１リングとの間が離れる状況が発生する。
その際に、ボルト２等は強固に連結しているから、位置の移動がなく、その周囲のコンクリート４だけが主桁３の表面から離れる方向に移動することになる。
すると、ボルト２等に付着していたコンクリート４は、無理に主桁３から剥離する状態となり、ボルト２等と、その周囲の二次覆工コンクリートｂとの間には隙間ｓが生じたり、周囲に伸びるクラックｃが発生することになる。
すると、セグメント１を構成する鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することになり、セグメント１の耐久性が低下する可能性がある。

上記のような課題を解決するために、本発明の鋼製セグメントの継手構造は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとをセグメントの主桁表面からの位置の移動がないボルトで連結するための構造であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、キャップは、有底の容器であり、キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してあることを特徴としたものである。
また本発明の鋼製セグメントの連結方法は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとをセグメントの主桁表面からの位置の移動がないボルトで連結するための連結方法であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行うことを特徴としたものである。

本発明の鋼製セグメントの継手構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞地震時や不等沈下などで鋼製セグメントと鋼製セグメントとが相対的に移動しても、二次覆工コンクリートにクラックが発生しない。
＜２＞二次覆工コンクリートにクラックが発生しないことにより、セグメントの鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することがなく、耐久性が低下することない。
＜３＞二次覆工コンクリートにクラックが発生しないから、その補修の手数が不要である。
＜４＞ なお特開２００２−７０４９４号公報に記載された発明もキャップを使用しているが、これは板ばねなどを介在させて、セグメント間が引き離される引張力を板ばねなどで吸収しようというものであり、本発明のようにコンクリートとセグメントの枠体との剥離を許容してしまい、しかしクラックの発生を阻止する、という発明ではない。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞前提条件。
本発明の対象は、鋼製セグメント１と鋼製セグメント１のリング継手面を接続する場合の構造である。
ここで図１に示すようにリング継手面とはひとつのセグメントリングと、隣接するセグメントリングとの間の継手を意味する。
そしてセグメントリングとは、複数の円弧状のセグメント１を組み合わせて構成した円筒のことであり、このセグメントリングを順次接続してシールドトンネルを構成する。
また、鋼製セグメント１とは、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成した公知のセグメント１であり、その内側に二次覆工コンクリートｂを打設する場合を本発明の対象としている。
そして本発明は、ひとつの鋼製セグメント１と、隣接する鋼製セグメント１とを連結するために、両者の鋼製セグメント１の間は、ボルト２とナットで締結する構成であるが、このようなボルト２等による締結構造もまた公知である。

＜２＞キャップ５による絶縁。
本発明の構造では、このボルト２の頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップ５で包囲する。
ここでいうキャップ５とは、帽子状、コップ状の一面が開放してある有底の容器である。
キャップ５の内径は、ボルト２等の外径よりも大きく、その深さはボルト２等を十分に収納できる深さを備えている。
キャップ５の素材はプラスチック、発泡スチロール、プラスチックと発泡スチロールの組み合わせ、紙、薄い金属板など、公知の材料を広く採用することができる。

＜３＞キャップの取り付け。
このキャップ５を、鋼製セグメント１と鋼製セグメント１との接続のために締結が終わったボルト２等にかぶせ、両面テープなどで接着する。
ボルト２等は、鋼製セグメント１の主桁３の内面に接触している。
したがって、かぶせたキャップ５の開放側の縁は、その主桁３の内面に接する状態でセットされる。

＜４＞コンクリートの充填。
鋼製セグメント１と鋼製セグメント１との連結が終了したら、一定の期間の後に、その内側コンクリート４を打設する。
しかしボルト２等の周囲はキャップ５で包囲してあり、周囲と絶縁してあるから、キャップ５の内側を除いて鋼製セグメント１の内側にはコンクリート４が充填されることになる。

＜５＞地震時の機能。（図５）
地震や不等沈下によってひとつのセグメントリングと、隣接したセグメントリングとの間に離れる方向の力が作用する場合が生じる。
その場合にボルト２等の位置はほとんど変化せず、その周囲のコンクリート４が頭部とボルト２および主桁３の内側の表面から離れることになる。
しかし本発明の構造では、ボルト２等は、キャップ５を介してその周囲のコンクリート４と絶縁している。
したがってコンクリート４が移動しても、ボルト２等との間の付着がないから、クラックが発生する可能性がない。
そのためにコンクリート４のクラックから水や湿気、化学材料がセグメント１の内部に侵入することがなく、その破損の心配がない。

＜６＞目地材を介在させた場合。（図６）
以上のようなキャップ５を使用する構造によって、所期の目的を達成することができるが、さらにコンクリート４とコンクリート４との境界部分に目地材６を介在させる構成を採用することもできる。
すなわち、鋼製セグメントの内側に打設するコンクリート４とコンクリート４との間に、目地材５として介在させる構造である。
この目地材５は、耐水性、柔軟性に富んだ材料で構成した板状体であり、公知の材料の中から選択して採用することができる。
このように構成すると、鋼製セグメントの内側に位置する二次覆工コンクリートも、セグメントの位置ごとに縁が切れていることになる。
その結果、地震時に鋼製セグメントと鋼製セグメントとの位置のずれが生じても、すでにコンクリートは縁が切れているから、セグメントとセグメントの間にクラックが発生することがなく、クラック部分からの浸水などが生じることがない。

＜７＞他の実施例。
この発明は、鋼製セグメントを使用した立坑の構築作業においても採用することができる。

従来の鋼製セグメントと二次覆工コンクリートの説明図。 従来の鋼製セグメント間の継手構造の説明図。 従来の鋼製セグメントの継手構造において、地震時にコンクリートにクラックが発生する状況の説明図。 本発明の継手構造の実施例の説明図。 本発明の継手構造における地震時のコンクリートの挙動の説明図。 セグメントとセグメントの間に目地材を介在させて実施例の断面図。

符号の説明

１：セグメント
２：ボルト
３：主桁
４：コンクリート
５：キャップ

Claims (3)

1. 鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを、
   セグメントの主桁表面からの位置の移動がないボルトで連結するための構造であって、
   ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、
   このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、
   キャップは、有底の容器であり、
   キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、
   鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してある、
   鋼製セグメントの継手構造。
2. 鋼製セグメントの内側に打設するコンクリートとコンクリートとの間に、柔軟性にとんだ材料の板体を、目地材として介在させた、
   請求項１記載の鋼製セグメントの継手構造。
3. 鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを、セグメントの主桁表面からの位置の移動がないボルトで連結するための連結方法であって、
   ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、
   このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、
   鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行う、
   鋼製セグメントの連結方法。

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