JP5286693B2 - セグメント間の耐火構造 - Google Patents
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しかし、前記特許文献1には、セグメントのトンネル内空側の耐火構造については記載されているが、セグメント間の耐火被覆については、記載されていない。
また、合成セグメントが組み立てられたシールドトンネルの内面は、コンクリート部分が露出し、鋼殻体の鋼製部分を被覆する構造とする必要がある場合の例として、特許文献2では、鋼殻体内に繊維を混入した耐火コンクリートを充填すると共にトンネル内空側に露出している鋼殻体のトンネル内空側フランジを被覆するために、隣合う鋼殻体の両フランジの全体に渡って耐火パネルを継ぎ目被覆材として設けることが示されている。
しかし、前記のようにトンネル内空側の隣接する両セグメントのフランジ全体にわたって耐火パネルを取付ける構造とすると、耐火パネルも大型で高価となり、経済的な耐火構造とすることが困難になる。
しかしながら、上述した耐火層相互を密着させることは、現実の施工では不可能であるし、耐火パネルを貼り付ける構成では、トンネル内周全域に亘って耐火パネルを貼り付ける必要があるため、大量の耐火パネルが必要となり、材料コストが増大し、ひいてはシールドトンネル全体の耐火対策コストが増加してしまうとともに施工期間が長期化してしまうという問題点があった。
また、第2発明のセグメント間の耐火構造では、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する少なくともトンネル内空側に耐火コンクリート層を備えたセグメント相互間の耐火構造であって、前記セグメントは、トンネル内空側の前記セグメントにおける鋼材を被覆する耐火コンクリート層をセグメント本体部の耐火コンクリートと一体にトンネル内空側に備えたセグメントであり、前記耐火コンクリート層の厚みが50〜65mmであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントの耐火コンクリート層と、他方のセグメントの耐火コンクリート層との間に、間隔が5〜13mmに制御された隙間を設けると共に、前記間隔が制御された隙間に耐火性充填材を充填して、セグメント間の耐火性を確保するようにしたことを特徴とする。
また、第3発明のセグメント間の耐火構造では、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する少なくともトンネル内空側に耐火コンクリート層を備えたセグメント相互間の耐火構造であって、前記セグメントは、トンネル内空側の前記セグメントにおける鋼材を被覆する耐火コンクリート層をセグメント本体部の耐火コンクリートと一体にトンネル内空側に備えたセグメントであり、前記耐火コンクリート層の厚みが50〜65mmであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントの耐火コンクリート層と、他方のセグメントの耐火コンクリート層との間に、間隔が5〜13mmに制御された隙間を設けることで、または間隔が制御された隙間とその隙間に充填された耐火性充
填材と共同して、セグメント間の耐火性を確保するようにしたことを特徴とする。
また、第4発明では、第2又は第3発明のセグメント間の耐火構造において、間隔が制御された隙間には、少なくとも1種の充填材に耐火性がある1種または2種以上の充填材が充填されていることを特徴とする。
また、第5発明では、第2又は第3発明のセグメント間の耐火構造において、間隔が制御された隙間には、トンネル半径方向の外側の隙間奥側には、バックアップ材が充填され、トンネル内空側の隙間には前記バックアップ材を被覆する耐火性充填材が充填されていることを特徴とする。
また、第6発明では、第5発明のセグメント間の耐火構造において、前記バックアップ材は、耐火性のバックアップ材または非耐火性のバックアップ材であることを特徴とする。
また、第7発明では、第1発明〜第6発明のいずれかのセグメント間の耐火構造において、前記セグメントは、鋼殻体と耐火コンクリートとを備えた合成セグメントであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方及び他方の合成セグメントにおける前記鋼殻体の継手板相互間又は鋼殻側枠相互間の間隙が1mmとされていることを特徴とする。
本願発明によると、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントのトンネル内空側の耐火層と、他方のセグメントのトンネル内空側の耐火層との間に、間隔が制御された隙間を設けるだけで、セグメント間の耐火性を確保することができ、制御された隙間を設ける簡単な構造でよいので安価に施工できる。
第1発明によると、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントのトンネル内空側の耐火コンクリート層と、他方のセグメントのトンネル内空側の耐火コンクリート層との間に、間隔が制御された隙間を設けるだけで、セグメント間の耐火性を確保することができ、制御された隙間を設ける簡単な構造でよいので施工が簡単である。
また、第2発明のように、間隔が制御された隙間に耐火性充填材を充填すると、耐火性が確保された隙間単独である場合より、より確実に耐火性を確保することができる。また、多少耐火性があり確実な耐火性が確保できない制御された隙間であっても、その隙間に充填される耐火性充填材により、セグメント間の耐火性を確保することができる。
また、第3発明のように、間隔が制御された隙間とその隙間に充填された耐火性充填材と共同して、セグメント間の耐火性を確保することができる。
また、第4発明のように、間隔が制御された隙間には、少なくとも1種の充填材と耐火性がある1種または2種以上の充填材が充填されているので、高価な耐火性材料を選択的に使用して、経済的な耐火構造とすることができる。
また、第5発明のように、間隔が制御された隙間には、トンネル半径方向の外側の隙間奥側には、バックアップ材が充填され、トンネル内空側の隙間には前記バックアップ材を被覆する耐火性充填材が充填されていると、安価なバックアップ材を奥側に充填配置して、高価な耐火性充填材をトンネル内空側に充填することにより、耐火性充填材の使用量を少なくして、安価なセグメント間の耐火構造とすることができる。
また、第6発明のように、バックアップ材を、耐火性のバックアップ材または非耐火性のバックアップ材を使用すると、耐火性充填材に応じて選択的に使用することができ、より設計の自由度を高めることができる。
また、前記の図7(b)において、耐火コンクリート32の厚さが例えば、30mmと記載したが、不定形耐火被覆材52による耐火層がトンネル内空側の鋼材を被覆している場合、図7(a)における耐火コンクリート32に代わる耐火層の厚みが30mm程度でも、耐火性を確保することが可能であるため、本発明では、トンネル内空側を被覆する耐火層(耐火コンクリート32あるいは不定形耐火被覆材52)の厚みについては、特に限定されるものではない。
コンクリート温度を350℃以下に抑えれば鋼材温度は必然的に300℃以下となる。その理由は、鋼材の熱伝導率がコンクリートの熱伝導率よりも高いために、コンクリートに比べ鋼材の温度は上がらないためである。
なお、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さが65mmを超えると、材料コストが高くなり、またトンネル内径が小さくなるため、最大でも65mm程度で構成されていることが望ましい。また、トンネル内空側を被覆するコンクリート32の厚さは、少なくとも50mm程度あれば、上述した問題点をクリアできることから、50〜65mm程度の範囲であればよい。
図3に示す本発明のセグメント間の耐火構造のように、主桁としての各鋼殻側枠44相互間またはトンネル周方向の継手板46相互間に、微小隙間Kを設けると共に、鋼製内側フランジ43または継手板46の端部50から僅かに離れた距離Tをおいた離れた位置から耐火コンクリート32を設けると、エレクターによる合成セグメント4の組み込みする場合に、耐火コンクリート32のコーナー部の損傷を防止できると共に、隣り合う合成セグメント4における耐火コンクリート32相互の競り合いを防止できる利点がある。
なお、図1(a)および図2(a)では、鋼製内側フランジ43および継手板46のトンネル内空側までを耐火コンクリート32で被覆した形態であり、図1(b)および図2(b)では、鋼製内側フランジ43および継手板46のトンネル内空側を耐火層としての不定形耐火物52により被覆した形態であり、その他の構造は同様である。
また、前記(B)の11mmの場合は、例えば、(1)主桁としての各鋼殻側枠44相互間またはトンネル周方向の継手板46相互間の微小隙間Kを1mmとし、(2)鋼製内側フランジ43(または継手板46)に設ける耐火コンクリート32を、鋼製内側フランジ43(または継手板46)のトンネル内空側のトンネル軸方向端部(継手板46の場合はトンネル周方向端部)50から離す距離Tを5mmとした場合である。
さらに、前記(C)の13mmの場合は、例えば、(1)主桁としての各鋼殻側枠44相互間またはトンネル周方向の継手板46相互間の微小隙間Kを1mmとし、(2)鋼製内側フランジ43(または継手板46)に設ける耐火コンクリート32を、鋼製内側フランジ43(または継手板46)のトンネル内空側のトンネル軸方向端部(継手板46の場合はトンネル周方向端部)50から離す距離Tを6mmとした場合である。
前記バックアップ材49として、耐火性のブランケット等の耐火性バックアップ材49を使用する場合に、トンネル内空側の耐火性コーキング材1は、耐火性のないコーキング材としてもよく、また、ブランケット等の耐火性バックアップ材49とコーキング材1との間に第2のバックアップ材を設ける構造でもよい。コーキング材1の厚みとしては、例えば5mm程度の厚みとし、耐火コンクリート32にプライマーの塗布等の下地処理を施した後、コーキング材を充填する。
なお、図3(c)に示すように、隙間Gの溝51全体に、耐火コンクリート32および鋼材部分に、プライマーの塗布等の下地処理を施した後、耐火性コーキング材1のみを充填してもよく、また、間隙Gの溝51がトンネル内空側に向かって狭くなるようなテーパー状となるように、間隙Gを形成している隣り合う耐火コンクリート32(または不定形耐火物52)の側端面に、トンネル内空側に漸次接近するように傾斜する傾斜面を設けることによるテーパーを施すことによって、抜け出しを防止できる場合には、耐火性バックアップ材49のみを充填して、耐火性を確保するようにしてもよい。また、隙間Gの溝51には、各種コーキング材1または各種バックアップ材49を充填材とした場合、少なくとも1種の充填材と耐火性がある1種または2種以上の充填材が充填されていてもよい。
前記のバックアップ材49は、耐火性のある材料であることが望ましいが、トンネル内空側に充填されるコーキング材が耐火性コーキング材1である場合には、非耐火性のバックアップ材49を挿入設置することも可能である。
前記のように、隣り合う耐火セグメント4における耐火層間の隙間Gの間隔が制御された隙間である場合には、2種以上の耐火性材料を設置するようにすると、経済的なセグメント間の耐火構造を設計することができる。
また、間隔が制御された隙間に耐火性充填材を充填してもよく、隙間と耐火性充填材と共同してセグメント間の耐火性を確保するようにしてもよく、少なくとも1種の充填材と耐火性がある2種以上の充填材が充填されていても、2種以上の耐火性充填材が充填されていてもよい。また前記の間隔が制御された隙間には、トンネル半径方向の外側の隙間奥側には、バックアップ材が充填され、トンネル内空側の隙間には前記バックアップ材を被覆する耐火性充填材が充填されていてもよい。前記バックアップ材は、耐火性のバックアップ材または非耐火性のバックアップ材であってもよい。
また、間隔が制御された隙間に耐火性充填材を充填すると、耐火性が確保された隙間単独である場合より、より確実に耐火性を確保することができる。また、多少耐火性があり確実な耐火性が確保できない制御された隙間であっても、その隙間に充填される耐火性充填材により、セグメント間の耐火性を確保することができる。
また、間隔が制御された隙間とその隙間に充填された耐火性充填材と共同して、セグメント間の耐火性を確保することができる。
また、間隔が制御された隙間には、少なくとも1種の充填材と耐火性がある2種以上の充填材が充填されているので、高価な耐火性材料を選択的に使用して、経済的な耐火構造とすることができる。
また、間隔が制御された隙間には、トンネル半径方向の外側の隙間奥側には、バックアップ材が充填され、トンネル内空側の隙間には前記バックアップ材を被覆する耐火性充填材が充填されていると、安価なバックアップ材を奥側に充填配置して、高価な耐火性充填材をトンネル内空側に充填することにより、耐火性充填材の使用量を少なくして、安価なセグメント間の耐火構造とすることができる。
また、バックアップ材を、耐火性のバックアップ材または非耐火性のバックアップ材を使用すると、耐火性充填材に応じて選択的に使用することができ、より設計の自由度を高めることができる。
また、前記のような本発明によると、セグメント間の耐火対策をきわめて短い工期でしかも低コストで施すことが可能なセグメント間の耐火構造を提供できる。
2 セグメントリング
3 シールドトンネル
4 合成セグメント
11 地山
15 道路床
19 建築限界
31 鋼殻セグメント本体枠
32 耐火コンクリート
41 ウエブ
42 鋼製外側フランジ
43 鋼製内側フランジ
44 鋼殻側枠
45 スキンプレート
46 継手板
47 地山側の止水材
48 内空側の止水材
49 バックアップ材
50 鋼製内側フランジ43または継手板46の端部
51 溝
52 不定形耐火被覆材
Claims (7)
- トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する少なくともトンネル内空側に耐火コンクリート層を備えたセグメント相互間の耐火構造であって、前記セグメントは、トンネル内空側の前記セグメントにおける鋼材を被覆する耐火コンクリート層をセグメント本体部の耐火コンクリートと一体にトンネル内空側に備えたセグメントであり、前記耐火コンクリート層の厚みが50〜65mmであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントのトンネル内空側の耐火コンクリート層と、他方のセグメントのトンネル内空側の耐火コンクリート層との間に、間隔が5〜13mmに制御された隙間を設けることで、セグメント間の耐火性を確保するようにしたことを特徴とするセグメント間の耐火構造。
- トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する少なくともトンネル内空側に耐火コンクリート層を備えたセグメント相互間の耐火構造であって、前記セグメントは、トンネル内空側の前記セグメントにおける鋼材を被覆する耐火コンクリート層をセグメント本体部の耐火コンクリートと一体にトンネル内空側に備えたセグメントであり、前記耐火コンクリート層の厚みが50〜65mmであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントの耐火コンクリート層と、他方のセグメントの耐火コンクリート層との間に、間隔が5〜13mmに制御された隙間を設けると共に、前記間隔が5〜13mmに制御された隙間に耐火性充填材を充填して、セグメント間の耐火性を確保するようにしたことを特徴とするセグメント間の耐火構造。
- トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する少なくともトンネル内空側に耐火コンクリート層を備えたセグメント相互間の耐火構造であって、前記セグメントは、トンネル内空側の前記セグメントにおける鋼材を被覆する耐火コンクリート層をセグメント本体部の耐火コンクリートと一体にトンネル内空側に備えたセグメントであり、前記耐火コンクリート層の厚みが50〜65mmであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方のセグメントの耐火コンクリート層と、他方のセグメントの耐火コンクリート層との間に、間隔が5〜13mmに制御された隙間を設けることで、または間隔が5〜13mmに制御された隙間とその隙間に充填された耐火性充填材と共同して、セグメント間の耐火性を確保するようにしたことを特徴とするセグメント間の耐火構造。
- 隙間には、少なくとも1種の充填材と耐火性がある1種または2種以上の充填材が充填されていることを特徴とする請求項2または3に記載のセグメント間の耐火構造。
- 間隔が5〜13mmに制御された隙間には、トンネル半径方向の外側の隙間奥側には、バックアップ材が充填され、トンネル内空側の隙間には前記バックアップ材を被覆する耐火性充填材が充填されていることを特徴とする請求項2または3に記載のセグメント間の耐火構造。
- 前記バックアップ材は、耐火性のバックアップ材または非耐火性のバックアップ材であることを特徴とする請求項5に記載のセグメント間の耐火構造。
- 前記セグメントは、鋼殻体と耐火コンクリートとを備えた合成セグメントであり、トンネル周方向またはトンネル軸方向に隣接する一方及び他方の合成セグメントにおける前記鋼殻体の継手板相互間又は鋼殻側枠相互間の間隙が1mmとされていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセグメント間の耐火構造。
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