JP5131557B2 - Segment joint structure - Google Patents
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Description
本発明はトンネル覆工体を構築するためのセグメントに関わり、特にコンクリート製のセグメントにおける各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手構造に関する。 The present invention relates to a segment for constructing a tunnel lining body, and more particularly to a joint structure for connecting pieces in a concrete segment in the circumferential direction of the tunnel.
周知のように、シールド工法により構築されるシールドトンネルは円形断面とされることが一般的であるが、浅い深度に設けられる道路トンネルなどの場合には矩形断面とされる場合もあり、その際には矩形セグメントによる矩形断面のシールドトンネルが構築される。 As is well known, a shield tunnel constructed by the shield method is generally a circular cross section, but in the case of a road tunnel provided at a shallow depth, it may be a rectangular cross section. A shield tunnel with a rectangular cross-section by a rectangular segment is constructed.
セグメントにはコンクリート製のものや鋼製のもの、あるいはそれらを複合した構造のものがあり、大断面トンネルに適用されるコンクリート製の円形セグメントにはたとえば特許文献1に示されるようにプレストレスを導入したものも一般的である。
これは、セグメントを構成する各ピースに対してプレストレスを導入したうえで、各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手(セグメント継手)にプレストレスに応じた締め付け力を導入して各ピースをリング状に締結するものであって、周方向に連続したプレストレスを導入できてセグメントリングとしての剛性を向上させることができるとされている。
This is because, after introducing prestress to each piece constituting the segment, each joint is connected to each other in the circumferential direction of the tunnel (segment joint) by introducing a tightening force according to prestress. The piece is fastened in a ring shape, and it is said that the prestress that is continuous in the circumferential direction can be introduced and the rigidity as the segment ring can be improved.
特許文献1に示されるセグメントでは、各ピースどうしをプレストレスに相当する締め付け力で締結するための継手として、ボルト締結形式の継手やコッター形式の継手あるいはウォームホイール形式の継手が用いられるが、それらの継手では必ずしも充分な締め付け力が得られない場合があるし、また構成が複雑に過ぎる場合もあり、より簡略で充分な締め付け力が得られる継手構造が望まれている。
In the segment shown in
なお、以上のことは円形セグメントに対してプレストレスを導入する場合のみならず、矩形セグメントの継手部に対してプレストレスを導入する場合にも共通する課題である。 The above is not only a case where prestress is introduced into a circular segment, but also a common problem when prestress is introduced into a joint portion of a rectangular segment.
すなわち、通常の円形セグメントは土水圧による曲げが小さく、さらに土水圧に対するアーチ効果によりセグメント内に自ずと軸力(圧縮力)が発生するために曲げによる引張力がキャンセルされてしまい、したがって部材断面は薄くて済み、継手にも大きな負担がかからず、その点では有利な構造である。
一方、矩形セグメントはトンネル上部の土水圧とトンネル下部の地盤反力を支える上下床版の中央に大きな曲げモーメントが生じ、また浅い深度の場合には側壁にかかる土水圧が小さいために左右の側壁の支えとなる上下床版に伝わる軸力(圧縮力)も小さく、その軸力によっては曲げモーメントによる生じる引張力を充分にキャンセルすることができず、したがって矩形セグメントでは円形セグメントよりも部材が厚くなり、かつ継手に大きな負担が生じることが一般的である。
In other words, normal circular segments are small in bending due to soil water pressure, and the axial force (compression force) is naturally generated in the segment due to the arch effect on soil water pressure, so the tensile force due to bending is canceled, so the member cross section is The structure is advantageous in that it is thin and does not place a large burden on the joint.
On the other hand, the rectangular segment generates a large bending moment in the center of the upper and lower floor slabs that support the soil pressure at the top of the tunnel and the ground reaction force at the bottom of the tunnel, and the soil pressure on the side walls is small when the depth is shallow. The axial force (compression force) transmitted to the upper and lower floor slabs that support the frame is small, and the tensile force generated by the bending moment cannot be canceled sufficiently depending on the axial force, so the rectangular segment is thicker than the circular segment In general, a large burden is generated on the joint.
そのため、特に矩形セグメントにより矩形断面のトンネルの覆工を構築するに際しては、少なくとも上部床版を構成するピースの継手部にプレストレスを導入して軸力を高めることが有利であり、それによりセグメント全体としての剛性を確保し得て部材厚の削減や継手部の負担を軽減することができると考えられるが、現時点では矩形セグメントの継手部に対してプレストレスを導入するための有効適切な手法は提供されていないし、特許文献1に示されるような円形セグメントにおける継手構造をそのまま矩形セグメントに適用しても何ら問題の解決にはならず、有効な改善策が求められているのが実状である。
Therefore, especially when constructing a tunnel lining with a rectangular section using rectangular segments, it is advantageous to increase the axial force by introducing prestress at least at the joints of the pieces constituting the upper floor slab. Although it is thought that the overall rigidity can be secured and the thickness of the member can be reduced and the burden on the joint can be reduced, at present, an effective and appropriate method for introducing prestress to the joint of the rectangular segment Is not provided, and even if the joint structure in the circular segment as shown in
上記事情に鑑み、本発明はセグメントの継手部に対して簡略な構造で充分なプレストレスを導入することを可能とする有効適切な継手構造を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an effective and appropriate joint structure that allows a sufficient prestress to be introduced into a joint part of a segment with a simple structure.
請求項1記載の発明は、トンネル覆工体を構築するためのコンクリート製のセグメントにおける各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手構造であって、連結するべき双方のピース間の継手部に2本のPC鋼棒がX状に交差する状態で配設され、各PC鋼棒が緊張されてそれぞれの両端部が双方のピースに対して定着されることにより、該PC鋼棒によって継手部にプレストレスが導入された状態で双方のピースが締結され、前記PC鋼棒は外周面にネジが形成されていてその両端部に定着具としてのナットが螺着可能とされ、連結するべき双方のピース間の継手部には、それらピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してX状に交差するとともに各ピースのトンネル軸方向端面に挿入口が開口する2本のシース管が埋設されていて、双方のピースどうしを組み付けた状態で前記挿入口から各シース管内に前記PC鋼棒が挿入可能とされ、前記シース管の先端部には該シース管に挿入されたPC鋼棒の先端部が螺着されて定着されるナットが埋設され、該シース管の基端部に開口している挿入口の外側には該シース管に挿入されたPC鋼棒の基端部に定着具としてのナットが螺着されて、該ナットにより前記PC鋼棒が緊張された状態でその基端部が定着されることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、連結するべき双方のピース間の継手部に2本のPC鋼棒をX状に交差させた状態で配設し、各PC鋼棒を緊張してその両端部を双方のピースに対して定着することにより、それらPC鋼棒によって継手部に充分なプレストレスを導入することができ、継手部の構造の簡略化を図ることができる。 According to the present invention, two PC steel bars are arranged in an X shape at the joint between the two pieces to be connected, and each PC steel bar is tensioned so that both ends thereof are connected to both. By fixing to the piece, sufficient prestress can be introduced into the joint portion by the PC steel rod, and the structure of the joint portion can be simplified.
特に、PC鋼棒には外周面にネジを形成しておいてその両端部を定着するための定着具としてナットを用い、各ピースにはPC鋼棒を挿入するためのシース管やその先端部を定着するための定着具を予め埋設しておけば、ピースどうしを組み付けた後にその端面からPC鋼棒をシース管内に容易に挿入してその先端部を容易に定着でき、かつPC鋼棒の基端部に定着具としてのナットを装着してトルクレンチにより締め付けることのみでPC鋼棒に適切かつ充分なプレストレスを導入でき、PC鋼棒の基端部の定着も容易に行うことができる。 In particular, a nut is used as a fixing tool for fixing the both ends of the PC steel rod by forming a screw on the outer peripheral surface, and a sheath tube for inserting the PC steel rod and its distal end portion in each piece If the fixing tool for fixing is fixed in advance, the PC steel rod can be easily inserted into the sheath tube from the end face after the pieces are assembled, and the tip can be easily fixed. Appropriate and sufficient pre-stress can be introduced into the PC steel bar simply by attaching a nut as a fixing tool to the base end and tightening with a torque wrench, and the base end of the PC steel bar can be easily fixed. .
以下、本発明の実施形態を図1〜図5を参照して説明する。
本実施形態はコンクリート製の矩形セグメントを用いて構築される矩形断面のトンネルを対象として、そのトンネルの上部床版となる平板状のピースの継手部に対してプレストレスを導入するようにしたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, for a tunnel having a rectangular cross section constructed by using a rectangular segment made of concrete, prestress is introduced into a joint portion of a flat plate piece which is an upper floor slab of the tunnel. It is.
すなわち、本実施形態における矩形セグメントは、トンネル断面の上部中央に配置される平板状の上部床版ピース1と、トンネル断面の下部中央に配置される同じく平板状の下部床版ピース2と、トンネルの角部と側壁を構成する4つのコーナーピース3とにより構成され、それらが全体として矩形断面に組み立てられてトンネルの覆工を構成するものであるが、特に上部床版ピース1は上部地盤から大きな土水圧が作用して下面側(トンネルの内側)に向かって曲げられるような大きな曲げモーメントを受け、したがって上部床版ピース1とその両側に連結されるコーナーピース3との間の継手部には大きな負担がかかることから、その継手部にプレストレスを導入してそこでの軸力を大きくして円形セグメントの場合と同等ないしそれ以上の断面力を確保するようにしたものである。
That is, the rectangular segment in the present embodiment includes a flat plate-like upper
図2(a)は本実施形態における各ピースの組み立て状態を示す正面図、同図(b)はその上面図、図3は図2(a)におけるIII部の拡大図(上部平板ピース1とコーナーピース3とを連結する前の状態)、図4は図2(b)におけるIV部の拡大図(但し、上部平板ピース1とコーナーピース3とを連結した後の状態)を示す。
これらの図に示されるように、本実施形態では基本的に従来一般のセグメントと同様に連結ピン5をピン孔6に挿入することによって各ピースをトンネル周方向およびトンネル軸方向に順次連結していくのであるが、上部床版ピース1とその両側に連結されるコーナーピース3との継手部には2本のPC鋼棒10をX状に交差させた状態で配設して、双方のピースどうしをそれらPC鋼棒10を介して締結するとともに、それらPC鋼棒10を緊張して両端部を双方のピースに対して定着することにより継手部にプレストレスを導入するようにしている。
2A is a front view showing an assembled state of each piece in the present embodiment, FIG. 2B is a top view thereof, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion III in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a portion IV in FIG. 2B (however, the state after the
As shown in these drawings, in the present embodiment, each piece is connected sequentially in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction by inserting the connecting
具体的には、本実施形態ではPC鋼棒10の外周面にネジを形成しておいて、そのPC鋼棒10の両端部を各ピースに対して定着するための定着具11としてPC鋼棒10に対して螺着可能なナットを用いることとする。
また、連結するべき双方のピース間の継手部には、図3〜4に示すように双方のピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してX状に交差するように2本のシース管12を上下方向に若干ずらした状態で予め埋設しておく。
それらシース管12の坑口側の先端部には、このシース管12に挿入されるPC鋼棒10の先端部が螺着されて定着される定着具11としてのナットを埋設しておき、その周囲には適宜の補強筋13を配筋しておくと良い。
シース管12の切羽側の基端部は、各ピースのトンネル軸方向端面が切り欠かれて形成されたボルトボックス14内においてPC鋼棒10の挿入口として開口させておき、双方のピースを組み付けた状態でその挿入口から各シース管12内にPC鋼棒10を挿入可能とする。
Specifically, in this embodiment, a screw is formed on the outer peripheral surface of the
Moreover, in the joint part between both the pieces to be connected, as shown in FIGS. 3 to 4, the two sheaths are arranged so as to intersect with each other in a straight line shape with both pieces assembled. The
A nut as a
The base end of the
したがって本実施形態では、上部床版ピース1とコーナーピース3とを組み付けた後に、各ピースの切羽側端面に開口しているシース管12の挿入口からPC鋼棒10を挿入し、その先端を定着具11としてのナットに螺着し、PC鋼棒10の基端部に同じく定着具11としてのナットを螺着してトルクレンチにより締め付けることにより、PC鋼棒10に所望のプレストレスを導入可能であり、かつそのままPC鋼棒10の基端部を定着具11によりボルトボックス14内において定着可能である。
なお、必要に応じて、図5に示すようにシース管12内にモルタル等の充填材を注入管15を通して注入して硬化させれば良く、最終的にはボルトボックス14内にも充填材を充填すれば良い。
Therefore, in this embodiment, after assembling the upper
If necessary, a filler such as mortar may be injected into the
本実施形態の継手構造によれば、上部床版ピース1とその両側に連結するべきコーナーピース3とをX状に交差させた2本のPC鋼棒10によって確実強固に締結できるばかりでなく、それらPC鋼棒10を緊張して定着することにより継手部に充分なプレストレスを導入することができる。
特に、PC鋼棒10にネジを形成してその定着具11としてナットを用いるとともに、PC鋼棒10を継手部に配設して定着するためのシース管12や定着具11としてのナットを予め各ピースに埋設しておくことにより、PC鋼棒10の挿入やその緊張、定着作業を容易に行うことができ、そのため充分に簡略な構成でありかつ充分に簡単な作業のみで、材料費や労務費が大きく嵩むこともなく、継手部に充分なプレストレスを導入することが可能である。
According to the joint structure of the present embodiment, not only can the upper
In particular, a screw is formed on the
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば、上記実施形態は矩形セグメントを対象としてその上部床版ピース1とその両側のコーナーピース3との継手部に対してのみプレストレスを導入する場合の適用例であるが、矩形セグメントにおける他のピースどうし(たとえば下部床版ピース2とコーナーピース3どうし、あるいはコーナーピース3どうし)の継手部にも同様に適用し得るものである。
また、本発明は上記実施形態のように矩形セグメントに適用することが現実的ではあるが、それに限定されるものでもなく、円形セグメントにおける各ピースどうしの継手部に対しても同様に適用できるものであるし、さらには特許文献1に示されるようなプレストレスを導入したピースどうしを連結する場合の継手構造としても好適に採用可能である。
いずれにしても本発明は、連結するべき双方のピースの間の継手部に2本のPC鋼棒を各ピースの端面側から挿入してX状に交差させた状態で配設し、それらPC鋼棒を緊張し定着することによって継手部にプレストレスを導入すれば良く、そのための具体的な構成として、PC鋼棒には外周面にネジを形成しておいてその両端部を定着するための定着具としてナットを用い、各ピースにはPC鋼棒を挿入するためのシース管やその先端部を定着するための定着具を予め埋設しておき、ピースどうしを組み付けた後にその端面からPC鋼棒をシース管内に容易に挿入してその先端部を容易に定着可能とし、PC鋼棒の基端部に定着具としてのナットを装着してトルクレンチにより締め付けることのみでPC鋼棒に適切かつ充分なプレストレスを導入可能とすれば良く、その限りにおいてセグメントの形態や規模、ピース数、ピースどうしの連結構造、セグメント全体を組み立てるための作業工程、その他については、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変更や応用が可能であることは言うまでもない。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely a preferred example, and the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the above embodiment is an application example in the case where prestress is introduced only to the joint portion between the upper
Moreover, although it is realistic to apply the present invention to a rectangular segment as in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to a joint portion between pieces in a circular segment. Furthermore, it can be suitably employed as a joint structure when connecting pieces introduced with pre-stress as shown in
In any case, in the present invention, two PC steel bars are inserted into the joint portion between both pieces to be connected from the end face side of each piece and arranged in an X-shaped state, and these PCs are arranged. It is only necessary to introduce prestress to the joint part by tensioning and fixing the steel bar. As a specific configuration for that purpose, a screw is formed on the outer peripheral surface of the PC steel bar and both ends thereof are fixed. A nut is used as a fixing tool for each piece, and a sheath tube for inserting a PC steel rod and a fixing tool for fixing the tip of the piece are embedded in advance in each piece. The steel rod can be easily inserted into the sheath tube and its tip can be fixed easily, and a nut as a fixing tool is attached to the base end of the PC steel rod and tightened with a torque wrench. And enough prestress May be possible introduction, the work process for assembling shapes and sizes of the segment to the extent that the number of pieces, the coupling structure of the piece to each other, the entire segment, and other appropriate designs without departing from the scope of the present invention Needless to say, it can be changed and applied.
1 上部床版ピース
2 下部床版ピース
3 コーナーピース
5 連結ピン
6 ピン孔
10 PC鋼棒
11 定着具(ナット)
12 シース管
13 補強筋
14 ボルトボックス
15 注入管
1 Upper
12
Claims (1)
連結するべき双方のピース間の継手部に2本のPC鋼棒がX状に交差する状態で配設され、各PC鋼棒が緊張されてそれぞれの両端部が双方のピースに対して定着されることにより、該PC鋼棒によって継手部にプレストレスが導入された状態で双方のピースが締結され、
前記PC鋼棒は外周面にネジが形成されていてその両端部に定着具としてのナットが螺着可能とされ、
連結するべき双方のピース間の継手部には、それらピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してX状に交差するとともに各ピースのトンネル軸方向端面に挿入口が開口する2本のシース管が埋設されていて、双方のピースどうしを組み付けた状態で前記挿入口から各シース管内に前記PC鋼棒が挿入可能とされ、
前記シース管の先端部には該シース管に挿入されたPC鋼棒の先端部が螺着されて定着されるナットが埋設され、該シース管の基端部に開口している挿入口の外側には該シース管に挿入されたPC鋼棒の基端部に定着具としてのナットが螺着されて、該ナットにより前記PC鋼棒が緊張された状態でその基端部が定着されることを特徴とするセグメントの継手構造。 A joint structure for connecting pieces in a concrete segment for constructing a tunnel lining body in the circumferential direction of the tunnel,
Two PC steel bars are arranged in the X-shaped crossing at the joint between both pieces to be connected, and each PC steel bar is tensioned, and both ends are fixed to both pieces. By doing this, both pieces are fastened in a state where prestress is introduced to the joint by the PC steel bar ,
The PC steel rod has a screw formed on the outer peripheral surface, and a nut as a fixing tool can be screwed to both ends thereof,
In the joint portion between the two pieces to be connected, the two pieces that intersect with each other in a straight line shape in the state where the pieces are assembled and have an insertion opening opened at the end surface in the tunnel axial direction of each piece. A sheath tube is embedded, and the PC steel rod can be inserted into each sheath tube from the insertion port in a state in which both pieces are assembled.
The outer end of the insertion opening opened at the proximal end portion of the sheath tube is embedded in the distal end portion of the sheath tube with a nut to which the distal end portion of the PC steel rod inserted into the sheath tube is screwed and fixed. A nut as a fixing tool is screwed to the base end portion of the PC steel rod inserted into the sheath tube, and the base end portion is fixed in a state where the PC steel rod is tensioned by the nut. A segment joint structure characterized by
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