JP6243753B2

JP6243753B2 - シールド工法用合成セグメント

Info

Publication number: JP6243753B2
Application number: JP2014036615A
Authority: JP
Inventors: 松岡　馨; 馨松岡
Original assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc
Current assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015161103A

Description

この発明は、シールド工法用合成セグメント、特に、主桁の間隔を一定に維持する幅止鉄筋に剪断ピンの機能を持たせることによって、セグメント同士を連結するリング間ボルトの本数を増加することなく、セグメントの周方向の位置ずれを確実に防止することができるシールド工法用合成セグメントに関するものである。

トンネル構築法の一つにシールド工法がある。シールド工法とは、立坑内に設置した掘進機を一定長さ掘進させる毎に、その後部で、例えば、円弧状の合成セグメントをリング状に組み立ててセグメントリングを構築し、これを順次、延長させて円筒形の覆工を形成してシールドトンネルを構築する工法である。

従来の合成セグメントの一例を、図面を参照しながら説明する。

以下、この従来の合成セグメントを従来セグメント（単に、セグメントという場合もある）という。

図８は、従来セグメントを示す正面図、図９は、従来セグメントを示す平面図、図１０は、従来セグメントを示す背面図、図１１は、従来セグメントを示す側面図、図１２は、従来セグメントを示す底面図である。

図８から図１２において、２１は、円弧状の鋼製枠体、２２は、枠体２１に接合された鋼製スキンプレート、２３は、枠体２１内に中詰めされたコンクリートである。

枠体２１は、一対の円弧状の主桁２４と、主桁２４の両端部間に溶接により接合された一対の継手板２５と、主桁２４間に溶接により接合された複数本の縦リブ２６と、主桁２４間に溶接により接合された複数本の幅止鉄筋２７とからなっている。

主桁２４には、セグメント同士を軸方向に連結する際のリング間ボルト（図示せず）のボルト孔２８が形成され、継手板２５には、セグメント同士を周方向に連結する際のセグメント間ボルト（図示せず）のボルト孔２９が形成されている。

図１３に示すように、コンクリート２３部分には、ボルト孔２８に対応する凹陥部３０と、ボルト孔２９に対応する凹陥部３１とが形成され、前記リング間ボルトおよび前記セグメント間ボルトの締結作業を可能にしている（特許文献１参照）。図１３において、図７から図１１における番号と同一番号は、同一物を示す。

幅止鉄筋２７は、以下の機能を有している。

セグメントリングを構築する上で、主桁２４の間隔を一定に維持することは、きわめて重要な要件である。

しかし、セグメントを製造するに当たり、主桁２４と縦リブ２６とを溶接すると、そのときの溶接熱により主桁２４の間隔が狂い、主桁２４の間隔を一定に維持することができないおそれがあった。幅止鉄筋２７は、これを予め主桁２４間に接合しておくことによって、溶接熱による主桁２４の間隔の狂いを防止する機能を有している。

特開平９−４１８８４号公報特開２０１２−４１７７３号公報

上述した従来セグメントによりセグメントリングを構築する際、セグメントを軸方向に連結するには、隣接するセグメントの主桁２４同士をリング間ボルトにより連結し、セグメントを周方向に連結するには、隣接するセグメントの継手板２５同士をセグメント間ボルトにより連結する。

セグメントリングを構築する際、問題となるのは、セグメントの周方向の位置ずれである。

従来、セグメントの周方向の位置ずれは、主桁２４同士を連結するリング間ボルトの本数を増やすことにより対処していた。

しかし、主桁２４同士を連結する連結ボルトの本数を増やすと、その分、コストが増大するばかりか、セグメント同士の連結作業の工数が増加する。

なお、特許文献２には、セグメントの接合部に作用する剪断力を伝達するセグメント接合構造が開示されている。このセグメント接合構造は、主桁の外周側に外側フランジを設けると共に、主桁の内周側に内側フランジを設け、外側フランジと内側フランジと凹凸嵌合させると共に、主桁同士を凹凸嵌合させて、セグメントにかかる剪断力を確実に伝達するものであるが、構造が複雑であるので、コストがかかるといった問題がある。

従って、この発明の目的は、主桁の間隔を一定に維持する幅止鉄筋に剪断ピンの機能を持たせることによって、セグメント同士を連結するリング間ボルトの本数を増加することなく、セグメントの周方向の位置ずれを確実に防止することができるシールド工法用合成セグメントを提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とする。

請求項１に記載の発明は、円弧状の枠体と、前記枠体に接合されたスキンプレートと、前記枠体内に中詰めされたコンクリートとを備え、前記枠体は、一方および他方の一対の円弧状の主桁と、前記主桁の両端部間に接合された一対の継手板と、前記主桁間に接合された複数本の縦リブと、前記主桁間に接合された複数本の幅止鉄筋とからなる合成セグメントにおいて、前記主桁には、挿入孔が形成され、前記幅止鉄筋の先端は、前記一方の主桁の前記挿入孔を貫通して、リング間ボルトにより連結される別のセグメントの前記他方の主桁の前記挿入孔に入り込むことに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記幅止鉄筋の先端は、前記一方の主桁の前記挿入孔から突出し、前記別のセグメントの前記他方の主桁の内面には、前記幅止鉄筋の先端が挿入される挿入部が形成されていることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記挿入部は、箱状の先端収容部からなり、前記幅止鉄筋の後端は、前記先端収容部に接合されていることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記幅止鉄筋は、接合される小径鉄筋と大径鉄筋とからなり、接合される前記小径鉄筋と前記大径鉄筋とは、前記一方の主桁の前記挿入孔と前記他方の前記主桁の前記挿入孔との間に接合され、前記小径鉄筋は、前記一方の主桁の前記挿入孔を貫通して、前記別のセグメントの前記他方の主桁の前記挿入孔に入り込むことに特徴を有するものである。

この発明によれば、主桁の間隔を一定に維持する幅止鉄筋に剪断ピンの機能を持たせることによって、セグメント同士を連結するリング間ボルトの本数を増加することなく、セグメントの周方向の位置ずれを確実に防止することができる。この結果、コストが低減すると共に、セグメント同士の連結作業の工数が増加することがない。

本発明セグメントを示す正面図である。本発明セグメントを示す平面図である。本発明セグメントを示す背面図である。本発明セグメントを示す側面図である。本発明セグメントを示す底面図である。幅止鉄筋の先端部が挿入部に挿入された状態を示す断面図である。別の構造の幅止鉄筋の先端部が挿入孔に挿入された状態を示す断面図である。従来セグメントを示す正面図である。従来セグメントを示す平面図である。従来セグメントを示す背面図である。従来セグメントを示す側面図である。従来セグメントを示す底面図である。従来の合成セグメントを示す斜視図である。

この発明の合成セグメントの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

以下、この発明の合成セグメントを本発明セグメント（単に、セグメントという場合もある）という。

図１は、本発明セグメントを示す正面図、図２は、本発明セグメントを示す平面図、図３は、本発明セグメントを示す背面図、図４は、本発明セグメントを示す側面図、図５は、本発明セグメントを示す底面図である。

図１に示すように、本発明セグメントは、円弧状の鋼製枠体１と、枠体１に接合された鋼製スキンプレート２と、枠体１内に中詰めされたコンクリート３とからなっている。

枠体１は、一方および他方の一対の円弧状の主桁４と、主桁４の両端部間に溶接により接合された一対の継手板５と、主桁４間に溶接により接合された複数本の縦リブ６と、主桁４間に溶接により接合された複数本の幅止鉄筋７とからなっている。

主桁４には、セグメント同士を軸方向に連結する際のリング間ボルト（図示せず）のボルト孔８が形成され、継手板５には、セグメント同士を周方向に連結する際のセグメント間ボルト（図示せず）のボルト孔９が形成されている。

コンクリート３部分には、ボルト孔８に対応する凹陥部１０と、ボルト孔９に対応する凹陥部１１とが形成され、前記リング間ボルトおよび前記セグメント間ボルトの締結作業を可能にしている（図１３参照）。

図６に示すように、幅止鉄筋７の先端７ａは、一方の主桁４に形成された挿入孔１５を貫通して一方の主桁４から突出している。他方の主桁４には、リング間ボルトにより連結する別のセグメントの幅止鉄筋７の一方の先端７ａが挿入される挿入部１２が形成されている。

挿入部１２は、他方の主桁４に形成された、幅止鉄筋７の一方の先端７ａが挿入される挿入孔１３と、挿入孔１３の内側の主桁４の内面に取り付けられた箱状先端収容部１４とからなっている。幅止鉄筋７の他方の先端７ｂは、先端収容部１４の背面に接合されている（図６参照）。

本発明セグメントによりセグメントリングを構築する際、セグメントを軸方向に連結するには、隣接するセグメントの主桁４同士をリング間ボルトにより連結し、セグメントを周方向に連結するには、隣接するセグメントの継手板５同士をセグメント間ボルトにより連結する。

本発明セグメントによれば、セグメントを軸方向に連結するに際して、図６に示すように、幅止鉄筋７の一方の先端７ａを、リング間ボルトにより連結する別のセグメントの主桁４の挿入孔１３を通して先端収容部１４内に挿入する。

これによって、幅止鉄筋７は、セグメントに周方向に力が作用した場合、剪断ピンの機能を発揮する結果、セグメントの周方向の位置ずれを確実に防止することができる。従って、セグメント同士を連結するリング間ボルトの本数を増加する必要がなくなるので、コストが低減すると共に、セグメント同士の連結作業の工数が増加することがない。

図７に、別の構造の幅止鉄筋を示す。この幅止鉄筋１６は、接合される小径鉄筋１７と大径鉄筋１８とからなり、接合される小径鉄筋１７と大径鉄筋１８とを、一方の主桁４の挿入孔１５と他方の主桁４の挿入孔１３との間に接合し、小径鉄筋１７の先端を一方の主桁４の挿入孔１５を貫通して、リング間ボルトにより連結する別のセグメントの他方の主桁４の挿入孔１３に入り込ませる。そして、小径鉄筋１７と大径鉄筋１８とを溶接により接合する。

これによって、幅止鉄筋１６は、セグメントに周方向に力が作用した場合、剪断ピンの機能を発揮する結果、セグメントの周方向の位置ずれを確実に防止することができる。従って、セグメント同士を連結するリング間ボルトの本数を増加する必要がなくなるので、コストが低減すると共に、セグメント同士の連結作業の工数が増加することがない。

１：枠体
２：スキンプレート
３：コンクリート
４：主桁
５：継手板
６：縦リブ
７：幅止鉄筋
７ａ：一方の先端
７ｂ：他方の先端
８：ボルト孔
９：ボルト孔
１０：凹陥部
１１：凹陥部
１２：挿入部
１３：他方の主桁の挿入孔
１４：先端収容部
１５：一方の主桁の挿入孔
１６：幅止鉄筋
１７：小径鉄筋
１８：大径鉄筋
２１：枠体
２２：スキンプレート
３：コンクリート
２４：主桁
２５：継手板
２６：縦リブ
２７：幅止鉄筋
２８：ボルト孔
２９：ボルト孔
３０：凹陥部
３１：凹陥部

Claims

円弧状の枠体と、前記枠体に接合されたスキンプレートと、前記枠体内に中詰めされたコンクリートとを備え、前記枠体は、一方および他方の一対の円弧状の主桁と、前記主桁の両端部間に接合された一対の継手板と、前記主桁間に接合された複数本の縦リブと、前記主桁間に接合された複数本の幅止鉄筋とからなる合成セグメントにおいて、
前記主桁には、挿入孔が形成され、前記幅止鉄筋の先端は、前記一方の主桁の前記挿入孔を貫通して、リング間ボルトにより連結される別のセグメントの前記他方の主桁の前記挿入孔に入り込むことを特徴とするシールド工法用合成セグメント。
前記幅止鉄筋の先端は、前記一方の主桁の前記挿入孔から突出し、前記別のセグメントの前記他方の主桁の内面には、前記幅止鉄筋の先端が挿入される挿入部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシールド工法用合成セグメント。
前記挿入部は、箱状の先端収容部からなり、前記幅止鉄筋の後端は、前記先端収容部に接合されていることを特徴とする、請求項２に記載のシールド工法用合成セグメント。
前記幅止鉄筋は、接合される小径鉄筋と大径鉄筋とからなり、接合される前記小径鉄筋と前記大径鉄筋とは、前記一方の主桁の前記挿入孔と前記他方の前記主桁の前記挿入孔との間に接合され、前記小径鉄筋は、前記一方の主桁の前記挿入孔を貫通して、前記別のセグメントの前記他方の主桁の前記挿入孔に入り込むことを特徴とする、請求項１に記載のシールド工法用合成セグメント。