JP6948908B2 - セグメント、埋設構造物及び埋設構造物の構築方法 - Google Patents
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Description
セグメントは、隣り合ったセグメントとボルト等によって連結される。複数のセグメントを連結することにより円筒形状の躯体が構築され、当該躯体は、その軸線方向に複数重ねられて筒状の埋設体となり地中に埋設される。
積み重ねられた複数の躯体は、互いに各躯体を構成するセグメント同士の連結箇所が周方向にずれるようになっており、躯体の軸線方向においてセグメント同士の連結箇所が千鳥状に配置されるように連結されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、セグメント210は、正面視において略矩形であるため、軸線方向に重なる躯体200同士の継手箇所は、周方向に連続している。そのため、軸線方向に重ねた躯体200同士の連結強度は、継手箇所において低いという問題があった。
また、セグメント210の外面は、躯体200が軸線方向に重ねられて円筒状を形成するようになっているため円弧状に湾曲して形成されている。そのため、躯体200を複数段に軸線方向に重ねた場合であっても、躯体200と地盤との接触面は、軸線方向に沿って一直線上に連続する面である。そのため、躯体200を重ねて形成されたケーソン300自体の浮き上がり抑制効果は期待できなかった。
図1及び図2に示すように、埋設構造物100は、例えば、シールド工法等によって地中に構築されるトンネルT等の地下構造物の掘削開始地点や中間地点等に設けられ、埋設構造物100の内側の空間Sがシールドマシンの搬送路や換気口となる。
埋設構造物100は、ハニカム構造を有しており、地中に埋設された埋設体1と、埋設体1の内側の底部に設けられた基底部2と、埋設体1を地中に沈設する際に用いる沈設アンカー3と、を備えている。
なお、沈設アンカー3は、埋設構造物100の構築時に埋設体1を沈設していく際に使用されるものであり、埋設構造物100に必須の構成要素とみなされなくてもよい。
図1に示すように、埋設体1は、円筒状に構築されており、その軸線xが鉛直方向に沿うように地中に沈設されて埋設されている。埋設体1は、平面視円環状のリング複合体4を軸線x方向に複数連結して組み立てたものである。
埋設体1を構成するリング複合体4は、刃口リング41と、ガイドリング42と、作業台リング43と、ハニカム構造を形成するハニカムリング44とが上下方向に積み上げられて構成されている。
作業台リング43の上端面は、少なくともハニカムリング44が載置できる程度の大きさに形成されている。
なお、刃口リング41と作業台リング43との間に設けられているガイドリング42は、刃口リング41から作業台リング43に向かうにつれて徐々に軸線x方向の端面の幅が広がるように形成されているとより好ましい。すなわち、上方のガイドリング42になるほどその上端面の幅が作業台リング43の幅に近づくように形成されていることが好ましい。
図2及び図3に示すように、リング複合体4のうちハニカムリング44は複数のセグメント5が周方向Rに連結されて環状に形成されている。ハニカムリング44は、例えば、16個のセグメント5が連結されることにより形成されている。埋設構造物100は、複数のハニカムリング44を軸線x方向に積み重ねてハニカム状に組み合わせることにより形成されている。
図3に示すハニカムリング44において、白抜きで示すセグメント5及びグレーにして示すセグメント5が周方向Rにおいて交互に連結されていることがわかる。白抜き及びグレーのセグメント5がそれぞれ軸線x方向において互い違い(千鳥状)に配置されている。
埋設体1を地中に沈設する際には、例えば、軸線x方向において上側にある白抜きのセグメント5が押圧されることになる。
なお、連結するセグメント5の数は、図示の実施の形態に限定されず、構築する埋設構造物100の大きさに応じて増減することができる。
図4乃至図6に示すように、セグメント5は、コンクリートにより形成された六角形のセグメントである。セグメント5は、埋設構造物100の外壁を構成し、壁面が六角形状の外面部51と、埋設構造物100の内壁を構成し、壁面が六角形状の内面部53と、外面部51及び内面部53を繋ぐ複数の側面部55a〜55fと、を備えている。外面部51及び内面部53は、後述する2つの面52a,52b,54a,54bをそれぞれ有する。
したがって、セグメント5は、全てが平面により形成された10面体である。セグメント5は、従来のセグメント(例えば、図12参照。)のように外面部及び内面部は円弧状に丸味を帯びていない(湾曲していない)。
説明の便宜上、図において、埋設構造物100の内部からセグメント5を見て周方向Rの左方を「l」、右方を「r」とし、軸線xにおいて上方を「x1」、下方を「x2」とする。
外面部51の屈曲部52を形成する対角線51aとしては、外面部51が当該対角線51aにより線対称又は鏡面対称となる一の対角線が選択される。つまり、対角線51aは、外面部51を等分する対称軸であるとともに、セグメント5の上下方向x1,x2方向における長さ寸法を等分している。
上方屈曲面52a及び下方屈曲面52bは、それぞれ平坦な面により形成されている。 図4(b)に示すように、上方屈曲面52a及び下方屈曲面52bは、上方x1及び下方x2から屈曲部52に接近するにつれて内面部53に向かって延在し、屈曲部52において互いに接続している。
内面部53の屈曲部54を形成する対角線53aとしては、内面部53が当該対角線53aにより線対称又は鏡面対称となる一の対角線が選択される。つまり、対角線53aは、内面部53を等分する対称軸であるとともに、セグメント5の上下方向x1,x2方向における長さ寸法を等分している。
図5(b)に示すように、上方屈曲面54a及び下方屈曲面54bは、上方x1及び下方x2から屈曲部54に接近するにつれて外面部51とは反対側に向かって、つまり、埋設構造物100の内部に向かって延出し、屈曲部54において互いに接続している。
6つの側面部55a〜55fは、軸線xにおいて上方x1を臨む上側面部55aと、軸線xにおいて下方x2を臨む下側面部55bと、周方向Rにおいて左方lを臨む2つの左上側面部55c及び左下側面部55dと、右方rを臨む2つの右上側面部55e及び右下側面部55fと、を有する。
図6に示すように、上側面部55a及び下側面部55bは、平面視において略台形状に形成されている(図6では上側面部55aだけを示す。)。具体的には、外面部51と内面部53との間を延在し、上側面部55aを縁部51b,53bとともに画成する縁部55gが外面部51から内面部53に向かって互いに接近して延在している。
換言すると、上側面部55aを縁部51b,53bとともに画成する2つの縁部55gは、外面部51から内面部53に向かって「ハ」の字状に延在している。
ただし、外面部51及び内面部53が正六角形を有している場合、全ての縁部は、同じ寸法になっている。
さらに、外面部51において最も長い寸法を有する縁部51bは、内面部53において最も長い寸法を有する縁部53bよりも長い寸法を有している。
なお、下側面部55bの構成は、上側面部55aの構成と同じであるので説明は省く。
左上側面部55c及び左下側面部55dは、対角線51a,53aに交差しており、外面部51又は内面部53からセグメント5を眺めた場合、図4及び図5に示すように、屈曲部52,54に連続する縁部55hを間に挟んでいる。
右上側面部55e及び右下側面部55fは、対角線51a,53aに交差しており、外面部51又は内面部53からセグメント5を眺めた場合、図4及び図5に示すように、屈曲部52,54に連続する縁部55hを間に挟んでいる。
換言すれば、左上側面部55c及び右上側面部55eは、外面部51の上方屈曲面52aに対して鋭角θ1をなし、内面部53の上方屈曲面54aに対して鈍角θ2をなしている。つまり、左上側面部55c及び右上側面部55eは、上方屈曲面52a,54aに対して直交していない。
換言すれば、左下側面部55d及び右下側面部55fは、外面部51の下方屈曲面52bに対して鋭角をなし、内面部53の下方屈曲面54bに対して鈍角をなしている。つまり、左下側面部55d及び右下側面部55fは、下方屈曲面52b,54bに対して直交していない。
半セグメント6は、屈曲部52,54に対してセグメント5の上方x1又は下方x2側と同じ構成を有している。
沈設アンカー3は、埋設体1を地中に沈設する工程において、最上端のリング複合体4の上方からそのリング複合体4に力を加えて地中に押し込む際に、地盤に反力をとるものである。
図1に示すように、沈設アンカー3は、埋設体1の沈設位置の外側かつ下方に掘削された地盤に埋設、固定される定着部31と、定着部31に連結され、埋設体1の外壁面に沿って地表まで延び、リング複合体4を押し込む圧入装置9(図8等参照。)の不動部分(基礎部等)に連結される連結部32とを有している。
連結部32は、例えば、鋼線(ワイヤロープ)によって形成されている。連結部32の下端部は、グラウトの固化により定着部31に埋設、固定されており、上端部は、圧入装置9の不動部分に連結、固定されている。
定着部31及び連結部32は、地表面に対して垂直な方向に沿って同一軸線上に延びるように形成されている。
次に、上記の埋設体1を地中に沈設して埋設構造物100を構築する方法について、図7乃至図9を用いて説明する。
図7及び図8は、埋設構造物を構築する方法を示す図である。図9は、埋設構造物を構築する方法を示す図であり、(a)はハニカムリング44を沈設する前の状態を示す図であり、(b)はハニカムリング44を沈設した後の状態を示す図である。
形成された各掘削孔のそれぞれにグラウトを注入するとともに、連結部(ワイヤロープ)32を掘削孔に挿入する。このとき、連結部32の下端部をグラウト内に浸しておく。グラウトの固化により、定着部31、及び定着部31に固定された連結部32が構築され、沈設アンカー3の設置が完了する。
圧入装置9の下方には、埋設体1の最下端部に配置される刃口リング41を据え付ける。据え付けた刃口リング41の内側の地盤を、クローラクレーン(図示せず。)により掘削する。刃口リング41の地中への沈設に必要な深さの掘削が終わると掘削を止め、圧入装置9によって刃口リング41の上面を地中に向けて押圧し、刃口リング41を地中に沈設する。
作業台リング43の連結後、ガイドリング42の内側の地盤をクローラクレーンにより掘削する。作業台リング43の地中への沈設に必要な深さの掘削が終わると掘削を止め、圧入装置9によって作業台リング43の上面を地中に向けて押圧し、作業台リング43を地中に沈設する。以上を、説明の便宜上、前工程とする。
まず、作業台リング43の内側に張り出している上端面においてセグメント5及び半セグメント6を交互に環状に連結していく。具体的には、セグメント5の左下側面部55d及び右下側面部55fを、半セグメント6の右上側面部及び左上側面部に面接触させて連結していく。
つまり、一工程におけるハニカムリング44の構築に際しては、六角形状のセグメント5A,5B,5Cの対角線51a,53aを境にして上方x1又は下方x2側にある側面部55c〜55fだけを面接触させて連結する。
例えば、図7において示すように、セグメント5Cの左上側面部55c及び右上側面部55eは、次工程において他のセグメント5,5の右下側面部55f及び左下側面部55dに連結される。
この作業を、周方向Rにおいて繰り返し、環状のハニカムリング44が形成されるまで続ける。なお、セグメント5A,5B,5Cは、それぞれの側面部55c〜55fにおいて公知の連結器具により互いに連結することができる。
図9(a)に示すように、圧入装置9が押圧するセグメント5の上側面部55aは、周方向Rにおいて1つおきのセグメント5の上側面部55aである。つまり、ハニカムリング44において隣り合うセグメント5に対して上方x1に位置するセグメント5の上側面部55aを圧入装置9が押圧する。
図9(b)に示すように、圧入装置9によるハニカムリング44の沈設深さは、例えば、セグメント5の高さの半分、具体的には、上側面部55aと屈曲部52,54との間の間隔である。つまり、ハニカムリング44は、セグメント5の高さ(上側面部55aから下側面部55bまでの距離)全体において沈設されない。
なお、リング複合体4の沈設時に、地盤からの反力を受けて圧入装置9が浮き上がろうとする力が作用するが、圧入装置9には沈設アンカー3が連結されているので、浮き上がることはない。また、埋設体1の沈設後、圧入装置9を撤去する際には、連結部32の上端部は、地表付近の構造物又は地盤に連結、固定する。
以上をもって、埋設構造物100が構築される。
このようなセグメント5により、隣り合うセグメント5同士は互いに千鳥状に配置されているので、ハニカムリング44においてセグメント5,5…同士の継手箇所は周方向Rに連続していない。
換言すると、セグメント5,5・・・同士の上側面部55aは、軸線x方向にずれているので、軸線x方向に重なるセグメント5,5・・・の下側面部55bとの接触面は、周方向Rにおける同一平面上において連続することはない。かくして、各ハニカムリング44における各セグメント5,5・・・同士の継手箇所における強度は高められており、埋設構造物100としての構造的強度は高められている。
つまり、埋設体1の外壁には軸線xに沿って凹凸が形成されているので、地盤との摩擦面を大きく確保して、埋設体1と地盤との高い周面摩擦力により、埋設体1と地盤との一体化の効果を得ることができる。これにより、埋設体1の浮き上がりを防止する、例えば、浮止めアンカー等を別途用意する必要がなくなる。
例えば、従来のセグメントの場合、図12に示すように、軸線x方向におけるセグメント210同士の継手箇所は、セグメント210の高さ位置にあった。
従来のセグメント210に比べて高さ寸法よりも大きなセグメント5(例えば、従来の2倍)であっても、連結作業を実施する高さは従来のセグメントと同じ高さ位置であり、連結における作業性は変わらず、施工速度を上げることができる。
既設のセグメント5への新たなセグメント5の連結作業は、セグメント5の高さ寸法Lの半分の高さ寸法HL(1/2×L)である1mの範囲で実施することができる。かくして、組立用足場FW上に2mの高さにおいて連結作業を行うための作業台を別途用意する必要はない。
2mの高さのセグメント5を組み立てる場合であっても、セグメント5と同じ高さ寸法だけの作業(組立て)スペースWSは必要にならず、限られた作業環境において作業スペースWSの省スペース化を達成することができる。
また、セグメント5を千鳥状に連結して組み立てることにより、作業スペースWSの省スペース化とともに、作業時間を短縮することもできる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記実施の形態におけるセグメント5は、外面部51及び内面部53のいずれにおいても屈曲部52,54及び屈曲面52a,52b,54a,54bを備えていたが、外面部51にのみ屈曲面52a,52bを設けて、内面部53には屈曲面を設けなくてもよい。つまり、内面部53は、1つの平面により形成されていてもよい。この場合、側面部55c〜55fの構成は、相応に変更すればよい。
また、セグメント5により形成される埋設体1の内壁の凹凸については、別途、化粧パネル等を貼り付けて滑らかな壁面を形成するようにしてもよい。
次に、図10及び図11を用いて変形例に係るセグメント7について説明する。なお、変形例に係るセグメント7については、セグメント5の構成に対応させながら説明する。セグメント7がセグメント5と異なる点は、セグメント5がコンクリートにより形成されているのに対して、セグメント7は、例えば、鋼板により形成されている点である。
セグメント7の上側面板75a、下側面板75b、左上側面板75c、左下側面板75d、右上側面板75e及び右下側面板75fは、上方屈曲面板72a及び下方屈曲面板72bの各縁部に立設されている。
なお、セグメント7においては、セグメント5の内面部53に相当する部分に鋼板による上方屈曲面及び下方屈曲面が設けられていないが、外面部71における上方屈曲面板72a及び下方屈曲面板72bにそれぞれ平行になるように上方屈曲面及び下方屈曲面が設けられていてもよい。この場合、セグメント7は、10枚の鋼板により形成されている。
なお、セグメント7においては、補剛材76,77の少なくとも一方が設けられているようになっている。
4 リング複合体
44 ハニカムリング
5 セグメント
51 外面部
51a 対角線
52 屈曲部
52a 上方屈曲面(外側屈曲面)
52b 下方屈曲面(外側屈曲面)
53 内面部
53a 対角線
54 屈曲部
54a 上方屈曲面(内側屈曲面)
54b 下方屈曲面(内側屈曲面)
55a〜55f 側面部
7 セグメント
71 外面部
71a 対角線
72 屈曲部
72a 上方屈曲面板(外側屈曲面)
72b 下方屈曲面板(外側屈曲面)
75a〜75f 側面板(側面部)
76 補剛材
77 補剛材(第2の補剛材)
100 埋設構造物
Claims (15)
- 地中に埋設される埋設構造物を構成するセグメントであって、
前記埋設構造物の外壁を構成し、壁面が六角形状に形成された外面部と、
前記埋設構造物の内壁を構成し、壁面が六角形状に形成された内面部と、
前記外面部及び前記内面部の対向する各縁部同士を繋ぐ複数の側面部と、
を備え、
前記外面部は、六角形の一の対角線に沿って曲げられた外側屈曲面を有し、
前記複数の側面部のうち、前記対角線に交差する側面部は、前記外側屈曲面に対して鋭角をなしている
ことを特徴とするセグメント。 - 前記内面部は、前記外面部における前記対角線と対向する六角形の対角線に沿って曲げられた内側屈曲面を有し、
前記複数の側面部のうち、前記対角線に交差する側面部は、前記内側屈曲面に対して鈍角をなしていることを特徴とする請求項1に記載のセグメント。 - 前記対角線は、前記外面部及び前記内面部の前記六角形において対称軸となることを特徴とする請求項1又は2に記載のセグメント。
- 前記外側屈曲面及び前記内側屈曲面は、複数の平面により形成されていることを特徴とする請求項2に記載のセグメント。
- 前記外側屈曲面及び前記内側屈曲面は、互いに平行であることを特徴とする請求項4に記載のセグメント。
- 前記対角線に対して平行な縁部は、前記対角線に交差する縁部よりも長いことを特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載のセグメント。
- 前記外面部及び前記内面部の前記対角線に対して平行でかつ対向する縁部を繋ぐ側面部は、互いに平行であることを特徴とする請求項1から6までのいずれか一項に記載のセグメント。
- 前記対角線は、前記埋設構造物の軸線方向に沿った長さ寸法を等分していることを特徴とする請求項1から7までのいずれか一項に記載のセグメント。
- 地中に埋設される埋設構造物を構成するセグメントであって、
前記埋設構造物の外壁を構成し、壁面が六角形状に形成された外面部と、
前記外面部の各縁部に立設された複数の側面部と、
を備え、
前記外面部は、六角形の一の対角線に沿って曲げられた外側屈曲面を有し、
前記複数の側面部のうち、前記対角線に交差する側面部は、前記外側屈曲面に対して鋭角をなしている
ことを特徴とするセグメント。 - 前記対角線に沿って補剛材を備えることを特徴とする請求項1から9までのいずれか一項に記載のセグメント。
- 前記対角線に対して交差して前記側面部間に設けられた第2の補剛材を備えることを特徴とする請求項1から10までのいずれか一項に記載のセグメント。
- セグメントを複数連結して地中に埋設される埋設構造物であって、
前記セグメントは、前記埋設構造物の外壁を構成し、壁面が六角形状に形成された外面部と、前記埋設構造物の内壁を構成し、壁面が六角形状に形成された内面部と、前記外面部及び前記内面部の対向する各縁部同士を繋ぐ複数の側面部と、を備え、
前記外面部は、六角形の一の対角線に沿って曲げられた外側屈曲面を有し、
前記複数の側面部のうち、前記対角線に交差する側面部は、前記外側屈曲面に対して鋭角をなし、
前記セグメントは、前記対角線が前記埋設構造物の周方向に延在しており、
前記周方向に隣り合うセグメントは、それぞれの対角線が互いに千鳥状に配置されている
ことを特徴とする埋設構造物。 - 前記対角線は、前記地中への埋設方向に沿った前記セグメントの長さ寸法を等分していることを特徴とする請求項12に記載の埋設構造物。
- セグメントを組み立てて地中に埋設される埋設構造物を構築する構築方法であって、
前記セグメントは、前記埋設構造物の外壁を構成し、壁面が六角形状に形成された外面部と、前記埋設構造物の内壁を構成し、壁面が六角形状に形成された内面部と、前記外面部及び前記内面部の対向する各縁部同士を繋ぐ複数の側面部と、を備え、
前記外面部は、六角形の一の対角線に沿って曲げられた外側屈曲面を有し、
前記複数の側面部のうち、前記対角線に交差する側面部は、前記外側屈曲面に対して鋭角をなし、
前記対角線が前記埋設構造物の周方向に延在するとともに互いに千鳥状になるように、前記側面部のうち前記対角線を境にした一方側の側面部において前記周方向に隣り合うセグメント同士を互いに連結し、次工程において他方側の側面部に他のセグメントをその一方側の側面部において連結する、
ことを特徴とする埋設構造物を構築する構築方法。 - 前記対角線が前記埋設構造物の軸線方向に沿った前記セグメントの長さ寸法を等分しており、前記軸線方向で既設のセグメントの上半分における側面部に、前記軸線方向で新たなセグメントの下半分における側面部を連結することを特徴とする請求項14に記載の構築方法。
Priority Applications (1)
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JP2017197159A JP6948908B2 (ja) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | セグメント、埋設構造物及び埋設構造物の構築方法 |
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