JP7005952B2 - セグメント - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの覆工体を構築するセグメントに関する。

シールド工法では、シールド掘進機で掘削された壁面に多数のセグメントを円筒状に組み立てることで覆工体を構築する。セグメントの端部には、継手金物を備えた継手構造が設けられており、この継手構造を介してセグメント同士を相互に連結することで円筒状に組み立てられる。このようなセグメントとしては、主鋼材として鉄筋（主筋）を備えた鉄筋コンクリート製のＲＣセグメントや、主鋼材として鋼材（鋼板）を備えた合成セグメント又は鋼製セグメント等が広く採用されている。

特開２００１－２７０９９号公報

セグメントに大きな力が作用する場合、ＲＣセグメントでは、太径の主筋を使用する必要がある。しかし、太径の主筋を使用した場合、端部の鉄筋相当長の定着長が必要であり、端部では十分な耐力が発揮されない。従って、セグメントに大きな力が作用する場合には、ＲＣ構造を採用することができず、主鋼材として鋼板を備えた合成セグメント又は鋼製セグメントにて対応する必要があり、コスト高となってしまうという問題点があった（例えば、特許文献１参照）。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、太径の主筋を用いた場合でも、端部での十分な耐力を発揮できるセグメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、主鋼材として主筋を備える鉄筋かごが、硬化コンクリート体からなるセグメント本体内に埋設され、トンネル掘削面に沿って隣接配置することで、トンネルの覆工体を構築するセグメントであって、鋼板で構成され、トンネル周方向に隣接するセグメントとの接合面に挑む前記主筋の端部に取付けられた定着プレートを備え、前記定着プレートの表面には、内部がリブ加工された鋼管が継手用スリーブとして溶接され、前記鋼管に挿入された前記主筋の端部がモルタル充填継手もしくは鋼管圧着継手で接合されていることを特徴とする。
さらに、本発明において、前記セグメント本体の厚み方向に離間して配置された一対の前記主筋を備え、前記定着プレートは、一対の前記主筋の端部に架け渡されるように取り付けられていても良い。
さらに、本発明において、前記定着プレートには、トンネル周方向に隣接するセグメント間を締結する継手構造として継手金物が接続されていても良い。
さらに、本発明において、前記定着プレートには、貫通孔が形成され、前記継手金物に脚部として設けられた雄螺子を前記貫通孔に挿入し、ナットを螺合させて締め付けることで、前記定着プレートと前記継手金物とが接続されていても良い。

本発明によれば、主筋の端部に取付けられた定着プレートによって、太径の主筋を用いた場合でも、端部での十分な耐力を発揮させることができるという効果を奏する。

本発明に係るセグメントの実施形態の構成を示す図である。 図１に示す主筋と定着プレートとの接続構造を示す図である。 図１に示す定着プレートと継手金物との接続構造を示す図である。

以下、本発明に係るセグメントの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

本実施形態実施形態のセグメント１は、図１を参照すると、所定幅の略円筒体を周方向に沿って、複数に分割した円弧板状である。複数のセグメント１をトンネル掘削面に沿って略円筒状に隣接配置することで、トンネルの覆工体が構築される。

セグメント１は、主鋼材として主筋２を備える鉄筋かご３が、硬化コンクリート体からなるセグメント本体４内に埋設された鉄筋コンクリート製のＲＣ構造である。本実施形態では、セグメント本体４の厚み方向に離間して配置された一対の主筋２が、トンネル軸方向に間隔をおいて複数組配置されている。本実施形態のセグメント１では、トンネル軸方向に間隔をおいて６組、計１２本の主筋２を備えている。

セグメント本体４は、円弧状に屈曲した上面４１及び下面４２と、トンネル軸方向に設置される前端面４３及び後端面４４と、トンネル周方向に設置される左端面４５及び右端面４６を有している。

前端面４３及び後端面４４は、トンネル軸方向に隣接するセグメント１との接合面である。前端面４３及び後端面４４には、トンネル軸方向に隣接するセグメント１間を締結するリング継手が設けられている。図１に示す例では、後端面４４に設けられたピン状の雄継手４７が、前端面４３に設けられている図示しない凹状の雌継手と嵌合することでリング継手を構成する。

左端面４５及び右端面４６は、トンネル周方向に隣接するセグメント１との接合面である。左端面４５及び右端面４６には、トンネル周方向に隣接するセグメント１間を締結する継手構造として、接合面側に開口してトンネル軸方向に延びる断面Ｃ型の溝孔が、継手金物５によって形成されている。また、継手金物５の接合面側端部は、接合面と面一に露出している。

トンネル周方向に隣接するセグメント１は、相対するそれぞれの溝孔に楔状のＨ型金物を挿入して締結する。これにより、継手金物５に対してトンネル周方向に作用する引張力・圧縮力の両方が主鋼材であるに直接伝達される。なお、本実施形態において、主筋２に直接接続された継手金物５は、溝孔が形成されたＣ型金具としたが、Ｈ型金物の代わりに溝孔に嵌合する嵌合凸部が形成されたＴ型金具等の他の継手構造が形成された金具で構成しても良い。

左端面４５及び右端面４６に挑む主筋２の端部には、定着プレート６が取り付けられている。定着プレート６は、例えば、所定の板厚を有する矩形状の鋼板で構成され、セグメント本体４の厚み方向に離間して配置された一対の主筋２の端部に架け渡されるように取り付けられている。従って、左端面４５及び右端面４６において、定着プレート６が取り付けられている箇所は、コの字筋が不要になる。なお、本実施形態では、トンネル軸方向に間隔をおいて３組の計６本の主筋２の端部に１枚の定着プレート６が架け渡されるように取り付けられている。

主筋２の端部と定着プレート６とは、図２及び図３に示すように、機械式継手７によって接続されている。機械式継手７としては、例えば、モルタル充填継手や鋼管圧着継手を用いることができる。定着プレート６の表面に継手用スリーブとして内部がリブ加工された鋼管を溶接する。そして、モルタル充填継手では、鋼管に主筋２の端部を挿入し、鋼管と主筋２との隙間に高強度モルタルを充填して接合する。また、鋼管圧着継手では、鋼管を圧着して接合する。なお、いずれの機械式継手７でも、鋼管内に挿入する主筋２の長さを調整することで、トンネル周方向における定着プレート６の位置が調整可能である。

定着プレート６には、継手金物５を接続するための貫通孔６１が形成されている。継手金物５には、定着プレート６の貫通孔６１に挿入する脚部５１が設けられている。脚部５１は、例えば、雄螺子で構成されている。脚部５１を定着プレート６の貫通孔６１に挿入し、ナット８を螺合させて締め付けることで、継手金物５が定着プレート６に接続される。これにより、継手金物５と定着プレート６とが直接接続され、継手金物５に作用する力を、セグメント本体４の厚み方向に離間して３本ずつ配置された６本の主筋２に直接伝達できる構成となっている。なお、上述のように、トンネル周方向における定着プレート６の位置が調整可能であるため、定着プレート６に接続された継手金物５も結果としてトンネル周方向における位置を調整可能な構成となっている。

以上説明したように、本実施形態は、主鋼材として主筋２を備える鉄筋かご３が、硬化コンクリート体からなるセグメント本体４内に埋設され、トンネル掘削面に沿って円筒状に隣接配置することで、トンネルの覆工体を構築する円弧板状のセグメント１であって、トンネル軸方向に隣接するセグメント１との接合面に挑む主筋２の端部には、定着プレート６が機械式継手７によって取付けられている。
この構成により、主筋２の端部に取付けられた定着プレート６によって、太径の主筋を用いた場合でも、端部での十分な耐力を発揮させることができる。従って、従来は合成セグメントや鋼製セグメントが使用されていた荷重条件でもＲＣセグメントで対応可能となり、コストダウンとなる。また、通常のＲＣセグメントにおいて、主筋２の端部では、鉄筋の密度がコの字筋や継手金物５のアンカー筋等によって高く（密に）なるため、打設時にコンクリートのまわりが悪くなってしまう。これに対し、本実施形態のように、定着プレート６を用いることで、主筋２の端部における鉄筋の密度を低く（粗に）することができ、打設時にコンクリートを行きわたらせることができる。

さらに、本実施形態によれば、定着プレート６は、機械式継手７によって取付けられている。
この構成により、機械式継手７によって主筋２の端部に定着プレート６を取り付けているため、取付け時にトンネル周方向における定着プレート６の位置を調整することができ、製作精度を確保できる。

さらに、本実施形態によれば、セグメント本体４の厚み方向に離間して配置された一対の主筋２を備え、定着プレート６は、一対の主筋２の端部に架け渡されるように取り付けられている。
この構成により、左端面４５及び右端面４６において、定着プレート６が取り付けられている箇所は、コの字筋が不要になる。

さらに、本実施形態によれば、定着プレート６には、トンネル周方向に隣接するセグメント１間を締結する継手構造として継手金物５が接続されている。
この構成により、継手金物５と定着プレート６とが直接接続され、継手金物５に作用する力を、セグメント本体４の厚み方向に離間して３本ずつ配置された一対の主筋２に直接伝達できる。

さらに、本実施形態によれば、定着プレート６には、貫通孔６１が形成され、継手金物５に脚部５１として設けられた雄螺子を貫通孔６１に挿入し、ナット８を螺合させて締め付けることで、定着プレート６と継手金物５とが接続されている。
この構成により、アンカー筋を用いることなく、継手金物５を定着プレート６に直接接続することができる。

なお、本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。

１ セグメント
２ 主筋
３ 鉄筋かご
４ セグメント本体
５ 継手金物
６ 定着プレート
７ 機械式継手
８ ナット
５１ 脚部
６１ 貫通孔

Claims (4)

1. 主鋼材として主筋を備える鉄筋かごが、硬化コンクリート体からなるセグメント本体内に埋設され、トンネル掘削面に沿って隣接配置することで、トンネルの覆工体を構築するセグメントであって、
   鋼板で構成され、トンネル周方向に隣接するセグメントとの接合面に挑む前記主筋の端部に取付けられた定着プレートを備え、
   前記定着プレートの表面には、内部がリブ加工された鋼管が継手用スリーブとして溶接され、前記鋼管に挿入された前記主筋の端部がモルタル充填継手もしくは鋼管圧着継手で接合されていることを特徴とするセグメント。
2. 前記セグメント本体の厚み方向に離間して配置された一対の前記主筋を備え、
   前記定着プレートは、一対の前記主筋の端部に架け渡されるように取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のセグメント。
3. 前記定着プレートには、トンネル周方向に隣接するセグメント間を締結する継手構造として継手金物が接続されていることを特徴とする請求項２記載のセグメント。
4. 前記定着プレートには、貫通孔が形成され、
   前記継手金物に脚部として設けられた雄螺子を前記貫通孔に挿入し、ナットを螺合させて締め付けることで、前記定着プレートと前記継手金物とが接続されていることを特徴とする請求項３記載のセグメント。

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