JP7185754B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の端面同士を連結させるセグメントの継手構造に関するものである。

シールドトンネルを構築する際には、トンネル掘削機によって掘削された地盤の掘削面を保護するために、円弧板状のセグメントが複数、配置されて円筒状に外殻（覆工部）が形成される。

一方、特許文献１－３に開示されているように、シールドトンネルの内空からトンネル掘削機を発進させる場合に、トンネルの外殻をトンネル掘削機によって切削可能な材料によって予め構築しておくことが知られている。
すなわち、特許文献１－３では、トンネル掘削機によって切削させる切削用セグメントを、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した複数の複合材を積層させることによって形成することで、コンクリートによって形成するよりも切削し易くしている。

特開２００６－２２５９２８号公報 特開２００４－３６１７７号公報 特開２００５－６１２１２号公報

ここで、特許文献１－３では、予め掘削させる開口部の形状に合わせて切削用セグメントを製作していた。一方において、トンネルが大断面になってくると、切削用セグメントが大型になり過ぎて取り扱いがしにくくなるのを防ぐために、切削用セグメントを小割にして端面同士を連結させたいという要望が出てくる。一方で、セグメントの継手構造は、止水性が高く、曲げモーメントやせん断力などによる応力をセグメント間で確実に伝達可能な構造になっていなければならない。

そこで、本発明は、止水性が高いうえにセグメント間での応力伝達機能に優れたセグメントの継手構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のセグメントの継手構造は、トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の端面同士を連結させるセグメントの継手構造であって、前記セグメントは、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材を複数枚接合して形成されており、前記セグメントの一方の周方向の端面は、前記セグメントの厚さ方向の略中央に前記周方向に突出してトンネル軸方向に延びる凸条部が形成された凸型補強層によって覆われているとともに、前記セグメントの他方の周方向の端面は、前記セグメントの厚さ方向の略中央に前記凸条部と嵌合する形状の凹条部が形成された凹型補強層によって覆われていて、隣接して配置された前記セグメントの端面間では、前記凸条部と前記凹条部とが嵌合されているとともに、前記隣接して配置されたセグメントの内周面間に跨って内面補強材が配置されていることを特徴とする。

また、別のセグメントの継手構造の発明は、トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の端面同士を連結させるセグメントの継手構造であって、前記端面には、前記セグメントの厚さ方向に間隔を置いてトンネル軸方向に延びる凹溝が複数設けられており、前記凹溝には、前記端面側が狭隘部となる括れ内空部が形成された外殻連結部が設けられていて、隣接して配置された前記セグメントの端面間では、前記凹溝同士が対峙されるとともに、対峙された前記括れ内空部間を架け渡すように挿入される嵌合連結材が配置されていることを特徴とする。

さらに、別のセグメントの継手構造の発明は、トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の端面同士を連結させるセグメントの継手構造であって、前記端面には、内周面側にトンネル軸方向に延びる切欠き溝が設けられるとともに、前記セグメントの厚さ方向に間隔を置いてトンネル軸方向に延びる凹溝が設けられており、前記切欠き溝及び凹溝には、一部が前記セグメントの内部に埋設される連結板部の側縁が突出されていて、前記側縁には前記切欠き溝内又は凹溝内で前記厚さ方向に突出する突起部が形成されていて、隣接して配置された前記セグメントの端面間では、前記切欠き溝同士及び凹溝同士が対峙されるとともに、対峙された前記突起部同士が接合され、かつ前記一対の凹溝の隙間には充填材が充填されていることを特徴とする。

このように構成された本発明のセグメントの継手構造では、隣接して配置されたセグメントの端面間で凸条部と凹条部とを嵌合させる構成であるため、セグメント間でのせん断力による応力伝達機能に優れている。

また、凸条部及び凹条部を凸型補強層及び凹型補強層によって覆う構造であれば、製作精度を容易に高めることができ、嵌合面が密着して高い止水性を発揮させることができる。

また、凹溝に括れ内空部が形成された外殻連結部が設けられていて、括れ内空部間を架け渡すように嵌合連結材が挿入される場合も、高い止水性とセグメント間での応力伝達機能を確保することができる。

さらに、セグメントの厚さ方向に間隔を置いて埋設された連結板部の側縁の対峙された突起部同士を接合し、凹溝の隙間に充填材を充填する構成であっても、高い止水性とセグメント間での応力伝達機能を確保することができる。

セグメントの継手構造が設けられるトンネルの構成を説明する断面図である。 切削用セグメントの端面周辺を拡大して説明する斜視図である。 実施例１のセグメントの継手構造を説明する図である。 実施例２のセグメントの継手構造を説明する図である。 実施例３のセグメントの継手構造を説明する図である。 実施例４のセグメントの継手構造を説明する図である。 本実施の形態となる実施例５のセグメントの継手構造を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、図７の本発明の実施の形態のセグメントの継手構造が設けられるトンネル１の構成を説明する断面図である。

本実施の形態のトンネル１は、トンネル掘削機（シールドマシン）によって例えば円筒形に掘削された地盤の円筒状の掘削面に、円弧板状に成形されたセグメント（１１，２）を配置して外殻１０（覆工部）とすることで構築される。

ところで、地下鉄、地下道路、下水道などに使用する目的でトンネル１を構築する場合、分岐・合流部や駅舎などの拡幅部を構築するために、トンネル１の外殻の一部を内側からトンネル掘削機によって切削させることがある。
すなわち、トンネル１の内部に配置されたトンネル掘削機のカッタビットでセグメントを切削して、新たに分岐トンネルを構築することがある。ここで、切削をしないセグメントを一般部セグメント１１とし、切削するセグメントを切削用セグメント２とする。

一般部セグメント１１には、鋼製セグメント、コンクリートセグメント、鋼材とコンクリートとを組み合わせた合成セグメントなど、通常、シールド工法で使用される様々な形態のセグメントが適用できる。なお、図１では省略して一般部セグメント１１を一体に図示しているが、実際には複数の円弧板状に分割されている。

一方、切削用セグメント２は、合成樹脂やモルタルなどの切削可能な材料によって本体部が形成される。本実施の形態では、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材を複数枚接合することで円弧板状に成形された切削用セグメント２を例に説明する。

以下では、図１，２に示すように、トンネル１が延伸される方向をトンネル軸方向Ｚとし、円筒状のトンネル１の円弧方向を周方向Ｒとする。また、トンネル１の内空側の外殻１０の周面を内周面１０ａとし、トンネル１の地山側の外殻１０の周面を外周面１０ｂとする。そして、切削用セグメント２の内外周面方向を、厚さ方向Ｄとする。

本実施の形態では、一般部セグメント１１と切削用セグメント２との継手構造の詳細な説明については省略する。一般部セグメント１１と切削用セグメント２との継手部は、切削が行われない箇所であり、公知の接合構造が適用できる。

また、リング間継手穴１１１，２２などを使用した、トンネル軸方向Ｚのリング間の継手構造の詳細な説明についても省略する。リング間継手は、継手ピンをリング間継手穴１１１，２２に差し込むことで、円環状のリング間のせん断方向のずれの発生を防ぐ継手であり、公知の一般的な継手構造が適用できる。

図２は、円弧板状に成形された切削用セグメント２の端面２１周辺を拡大して説明する斜視図である。この端面２１は、図１に示すように、切削用セグメント２，２同士を連結させる端面継手部２３側に形成される。例えば、図１に示した一対の切削用セグメント２，２は、周方向Ｒの長さが異なっているが、端面継手部２３となる端面２１，２１の構造は同じになる。

このように構成された切削用セグメント２は、円弧板状に形成されているので、分割された一般部セグメント１１と同じように覆工部として組み付けていくことができる。このため、大断面シールドトンネルにも容易に適用することができる。切削用セグメント２の具体的な構成については、以下の実施例において説明する。

以下、前記実施の形態で説明した切削用セグメント２の継手構造の具体的な構成について、切削用セグメント３の継手構造として図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

実施例１で説明する切削可能なセグメントとしての切削用セグメント３は、図３（ａ）に示すように、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材３１，・・・を複数枚接合してアーチ状に形成された本体部によって主に構成される。

この複合材３１には、例えば硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体を無機繊維としてのガラス長繊維で補強した材料が使用される。このような材料には、例えばエスロンネオランバーＦＦＵ（積水化学工業株式会社製）を挙げることができる。また、複合材３１，・・・間は、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤などの樹脂系接着剤によって接合される。

さらに、本体部の外周は、補強層としてのＦＲＰ層３２及び端面補強層３３によって被覆される。ここでＦＲＰ層３２は、複合材３１，３１間に設けることもできる。
このＦＲＰ層３２及び端面補強層３３は、ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂等の樹脂をマット又はクロス等の繊維材料で補強した部材である。補強用の繊維材料としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などが使用される。

複合材３１は、ガラス長繊維の延伸方向、すなわち本体部の長手方向（周方向Ｒ）の強度が他の方向の強度に比べて卓越しているので、ＦＲＰ層３２又は端面補強層３３を設けることによって、本体部の長手方向以外の方向の強度を上げることができる。

また、切削用セグメント３の端部には、接合ボルト４３を貫通させ、ナット部４３１によって締め付ける。ここで、接合ボルト４３の頭部が配置される切削用セグメント３の外周面には、ボルトヘッドを収容させる窪みが設けられ、外周面に突起部が現れないようにする。この接合ボルト４３と貫通孔との隙間には、圧縮強度の高い充填材を充填して接合ボルト４３と本体部との間で確実にせん断力が伝達されるようにする。

そして、本実施例１の端面継手部４を構成する切削用セグメント３の周方向Ｒの端面には、厚さ方向Ｄに間隔を置いてトンネル軸方向Ｚに延びる凹溝４１，４１が複数（実施例１では２本）、設けられる。
この凹溝４１には、一部が切削用セグメント３の内部に埋設される連結板部４２の側縁が突出されている。この連結板部４２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成され、埋設箇所は複合材３１，３１間に積層されて樹脂系接着剤によって本体部に接合されている。

そして、切削用セグメント３の内周面側の凹溝４１内においては、内周面側の壁面に沿って連結板部４２の側縁が張り出されて、外周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部４２１が形成される。

一方、切削用セグメント３の外周面側の凹溝４１においては、外周面側の壁面に沿って連結板部４２の側縁が張り出されて、内周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部４２１が形成される。
この突起部４２１は、連結板部４２の側縁を略直角に折り曲げ加工することによって形成することができる。また、突起部４２１は、凹溝内４１内に収まっており、切削用セグメント３の端面から突出する箇所にはならない。

そこで、図３（ｂ）に示すように、対向させた切削用セグメント３，３の端面同士を接触させる。隣接して配置された切削用セグメント３，３の端面間では、厚さ方向Ｄに間隔を置いて設けられた凹溝４１，４１のそれぞれに対して、対となる凹溝４１，４１が対峙される。

そして、断面視長方形の囲まれた空間となる一対の凹溝４１，４１内には、連結板部４２，４２の突起部４２１，４２１が対峙された状態で配置される。この一対の凹溝４１，４１によって囲まれる空間は、トンネル軸方向Ｚの後端側が開放されている。

そこで、図３（ｃ）に示すような断面視略Ｃ字状の嵌合条材４４を、一対の凹溝４１，４１の隙間に外殻１０の後端側からトンネル軸方向Ｚに向けて挿し込む。この嵌合条材４４は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって一対の凹溝４１，４１内に挿入可能な外形に形成されるとともに、対峙された突起部４２１，４２１同士を収容可能な内空が形成される。

また、切削用セグメント３，３の内周面間に跨って、内周板４５が取り付けられる。この内周板４５は、鋼板又はＦＲＰ層３２と同様な材料によって、アーチ板状に形成される。この内周板４５は、接合ボルト４３，４３の端部に装着して、ナット部４３１，４３１を締め付けることで固定することができる。

そして、図３（ｄ）に示すように、一対の凹溝４１，４１内の隙間には、充填材４６が充填される。この充填材４６には、硬化時間の短い止水材、セメントミルク、樹脂系接着剤などが使用できる。

このように構成された実施例１の切削用セグメント３の継手構造では、端面継手部４にセグメントの厚さ方向Ｄに間隔を置いてトンネル軸方向Ｚに延びる凹溝４１，４１が複数設けられる。そして、その凹溝４１，４１のある箇所で嵌合条材４４による接合が行われる。

このため、切削用セグメント３，３間での曲げモーメントによる応力伝達機能に優れている。すなわち、トンネル１の内外方向（厚さ方向Ｄ）の曲げモーメントが端面継手部４周辺に作用しても、２箇所以上に接合箇所があれば回転が起き難く、切削用セグメント３，３間で周方向Ｒの応力として伝達させることができる。

また、一対の凹溝４１，４１の内空において、嵌合条材４４や突起部４２１，４２１などとの隙間に充填材４６が充填されるため、高い止水性を確保することができる。

さらに、実施例１の切削用セグメント３の継手構造では、外周面１０ｂ側（地山側）並びに切削用セグメント３の周方向Ｒの端面及びトンネル軸方向Ｚの面に突起物が発生しないので、それぞれの箇所において面接触になって密着性が高く、止水性を向上させることができる。

そして、一対の凹溝４１，４１の内空に嵌合条材４４を挿入し、硬化時間の短い止水材などを充填材４６として充填して接合する場合は、強度発現まで時間がかかる接着剤を主に用いて接合する場合と比べて、接着剤の硬化のための養生時間が削減されて、施工時間を短縮することができる。
なお、実施例１のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以下、前記実施例１とは別の実施形態の切削用セグメント３Ａの継手構造について、図４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

実施例２で切削可能なセグメントとして説明する切削用セグメント３Ａは、本体部並びにＦＲＰ層３２及び端面補強層３３の構成が上記実施例１で説明したものと同様のため、詳細な説明は省略する。

本実施例２の端面継手部５を構成する切削用セグメント３Ａの周方向Ｒの端面には、図４（ａ）に示すように、厚さ方向Ｄに間隔を置いてトンネル軸方向Ｚに延びる凹溝５１，５１が複数（実施例２では２本）、設けられる。
この凹溝５１には、一部が切削用セグメント３Ａの内部に埋設される連結板部５２の側縁が突出されている。この連結板部５２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成され、埋設箇所は複合材３１，３１間に積層されて樹脂系接着剤によって本体部に接合されている。

そして、切削用セグメント３Ａの内周面側の凹溝５１内においては、内周面側の壁面に沿って連結板部５２の側縁が張り出されて、外周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部５２１が形成される。

一方、切削用セグメント３Ａの外周面側の凹溝５１内においては、外周面側の壁面に沿って連結板部５２の側縁が張り出されて、内周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部５２１が形成される。
この突起部５２１は、連結板部５２の側縁に沿って断面視長方形のリブ状に設けることができる。また、突起部５２１は、端面補強層３３と面一となるように設けられており、切削用セグメント３Ａの端面から突出する箇所にはならない。

そこで、図４（ｂ）に示すように、対向させた切削用セグメント３Ａ，３Ａの端面同士を接触させる。そして、断面視長方形の囲まれた空間となる一対の凹溝５１，５１内では、連結板部５２，５２の突起部５２１，５２１同士が接触した状態で配置される。

そこで、図４（ｃ）に示すような断面視略Ｃ字状の嵌合条材５４を、一対の凹溝５１，５１の隙間に外殻１０の後端側からトンネル軸方向Ｚに向けて挿し込む。この嵌合条材５４は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって一対の凹溝５１，５１内に挿入可能な外形に形成されるとともに、接触した突起部５２１，５２１同士を挟み込むように収容可能な内空が形成される。

また、切削用セグメント３Ａ，３Ａの内周面間に跨って、内周板５５が取り付けられる。この内周板５５は、鋼板又はＦＲＰ層３２と同様な材料によって、アーチ板状に形成される。この内周板５５は、接合ボルト５３，５３の端部に装着して、ナット５３１，５３１を締め付けることで固定することができる。

そして、図４（ｄ）に示すように、一対の凹溝５１，５１内の隙間には、充填材５６が充填される。この充填材５６には、硬化時間の短い止水材、セメントミルク、樹脂系接着剤などが使用できる。充填材５６は、凹溝５１，５１と嵌合条材５４との隙間に主に充填される。

このように構成された実施例２の切削用セグメント３Ａの継手構造では、凹溝５１，５１内に配置される一対の突起部５２１，５２１が接触し、嵌合条材５４によって挟持される。
このため、切削用セグメント３Ａ，３Ａ間での曲げモーメントによる回転がさらに起き難くなって、切削用セグメント３Ａ，３Ａ間で面接触によって周方向Ｒの応力伝達を行わせることができる。

また、突起部５２１，５２１と嵌合条材５４とが密実に嵌合するように設けられることで、トンネル１の内外方向（厚さ方向Ｄ）のせん断力についても、高い応力伝達機能を発揮させることができる。
なお、実施例２のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以下、前記実施例１，２とは別の実施形態の切削用セグメント３Ｂの継手構造について、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

実施例３で説明する切削可能なセグメントとしての切削用セグメント３Ｂは、図５（ａ）に示すように、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材３１，・・・を複数枚接合してアーチ状に形成された本体部によって主に構成される。また、本体部の外周は、補強層としてのＦＲＰ層３２及び端面補強層３３によって被覆される。

そして、本実施例３の端面継手部６を構成する切削用セグメント３Ｂの周方向Ｒの端面には、厚さ方向Ｄに間隔を置いてトンネル軸方向Ｚに延びる凹溝６１，６１が複数（実施例３では２本）、設けられる。
この凹溝６１には、内壁面に沿って断面視Ｕ字状の外殻連結部６２が設けられる。この外殻連結部６２の内側には、切削用セグメント３Ｂの端面側が狭隘部となる括れ内空部６２１が形成される。ここで、外殻連結部６２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成されて樹脂系接着剤によって凹溝６１の内壁面に接合されている。

続いて、図５（ｂ）に示すように、対向させた切削用セグメント３Ｂ，３Ｂの端面同士を接触させる。隣接して配置された切削用セグメント３Ｂ，３Ｂの端面間では、厚さ方向Ｄに間隔を置いて設けられた凹溝６１，６１及び外殻連結部６２，６２のそれぞれに対して、対となる凹溝６１，６１及び外殻連結部６２，６２が対峙される。

一対の外殻連結部６２，６２によって囲まれる断面視Ｉ字状の括れ内空部６２１，６２１の空間は、トンネル軸方向Ｚの後端側が開放されている。そこで、この一対の括れ内空部６２１，６２１の空間に、まず止水材を充填する。さらに、図５（ｃ）に示すような断面視Ｉ字状の嵌合連結材６３を、止水材が充填された括れ内空部６２１，６２１内に外殻１０の後端側からトンネル軸方向Ｚに向けて挿し込む。

この嵌合連結材６３は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって、一対の括れ内空部６２１，６２１の内空断面とほぼ同じ断面に形成される。すなわち、一対の外殻連結部６２，６２に対して、括れ内空部６２１，６２１間を架け渡すように嵌合連結材６３が配置される。

このように構成された実施例３の切削用セグメント３Ｂの継手構造では、凹溝６１に括れ内空部６２１が形成された外殻連結部６２が設けられていて、括れ内空部６２１，６２１間を架け渡すように嵌合連結材６３が挿入される。
この嵌合連結材６３は、一対の外殻連結部６２，６２に密着するように挿入されるので、高い連結強度が発揮されて、切削用セグメント３Ｂ，３Ｂ間で確実に周方向Ｒの応力伝達を行わせることができる。

また、一対の括れ内空部６２１，６２１の内周と嵌合連結材６３の外周との間には止水材が充填されて高い止水性が確保できるうえに、トンネル１の内外方向（厚さ方向Ｄ）のせん断力についても高い応力伝達機能を発揮させることができる。
なお、実施例３のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以下、前記実施例１－３とは別の実施形態の切削用セグメント３Ｃの継手構造について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１－３で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

実施例４で切削可能なセグメントとして説明する切削用セグメント３Ｃは、本体部並びにＦＲＰ層３２及び端面補強層３３の構成が上記実施例１で説明したものと同様のため、詳細な説明は省略する。

本実施例４の端面継手部７を構成する切削用セグメント３Ｃの周方向Ｒの端面には、図６（ａ）に示すように、内周面側にトンネル軸方向Ｚに延びる切欠き溝７１Ａが設けられる。また、厚さ方向Ｄに間隔を置いてトンネル軸方向Ｚに延びる凹溝７１が設けられる。

切欠き溝７１Ａには、一部が切削用セグメント３Ｃの内部に埋設される連結板部７２Ａの側縁が突出されている。また、凹溝７１には、一部が切削用セグメント３Ｃの内部に埋設される連結板部７２の側縁が突出されている。この連結板部７２Ａ，７２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成され、埋設箇所は複合材３１，３１間に積層されて樹脂系接着剤によって本体部に接合されている。

そして、切欠き溝７１Ａにおいては、外周面側の壁面に沿って連結板部７２Ａの側縁が張り出されて、内周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部７２１Ａが形成される。

一方、凹溝７１においては、外周面側の壁面に沿って連結板部７２の側縁が張り出されて、内周面に向けた厚さ方向Ｄに突出する突起部７２１が形成される。
この突起部７２１Ａ，７２１は、連結板部７２Ａ，７２の側縁を略直角に折り曲げ加工することによって形成することができる。また、突起部７２１Ａ，７２１は、端面補強層３３と面一となるように設けられており、切削用セグメント３Ｃの端面から突出する箇所にはならない。さらに、突起部７２１Ａ，７２１の溝内側の面にはナット７２２Ａ，７２２がそれぞれ接合される。

そこで、図６（ｂ）に示すように、対向させた切削用セグメント３Ｃ，３Ｃの端面同士を接触させる。この際、一対の切欠き溝７１Ａ，７１Ａ内（及び凹溝７１，７１内）では、連結板部７２Ａ，７２Ａ（７２，７２）の突起部７２１Ａ，７２１Ａ（７２１，７２１）同士が接触した状態で配置される。

そこで、一対の切欠き溝７１Ａ，７１Ａ及び凹溝７１，７１によって囲まれる空間を利用して、一方の突起部７２１Ａ，７２１の下面に接合されたナット７２２Ａ，７２２に向けて短ボルト７４Ａ，７４をねじ込んでボルト接合を行う。この短ボルト７４Ａ，７４及びナット７２２Ａ，７２２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成される。

そして、図６（ｃ）に示すように、一対の凹溝７１，７１内の隙間には、充填材７６が充填される。この充填材７６には、硬化時間の短い止水材、セメントミルク、樹脂系接着剤などが使用できる。

このように構成された実施例４の切削用セグメント３Ｃの継手構造では、厚さ方向Ｄに間隔を置いて埋設された連結板部７２Ａ，７２の側縁の対峙された突起部７２１Ａ，７２１Ａ（７２１，７２１）同士をボルト接合し、凹溝７１，７１の隙間には充填材７６を充填する。
このような構成であっても、高い止水性と切削用セグメント３Ｃ，３Ｃ間での応力伝達機能を確保することができる。また、ボルト接合であれば、一般部セグメント１１などに使用される鋼製セグメントと同様の接続作業で実施することができる。
なお、実施例４のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以下、前記実施例１－４とは別の本発明の実施の形態の切削用セグメント３Ｄの継手構造について、図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１－４で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

実施例５で切削可能なセグメントとして説明する切削用セグメント３Ｄは、本体部並びにＦＲＰ層３２の構成が上記実施例１で説明したものと同様のため、詳細な説明は省略する。

本実施例５の端面継手部８を構成する切削用セグメント３Ｄの一方の周方向Ｒの端面は、図７（ａ）に示すように、厚さ方向Ｄの略中央に周方向Ｒに突出してトンネル軸方向Ｚに延びる凸条部８１１が形成された凸型補強層８１によって覆われている。

凸型補強層８１は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成される。すなわち、切削用セグメント３Ｄの端面においては、複合材３１及びＦＲＰ層３２が凸条部８１１の形状に合わせた長さに調整される。ここで、アーチ状に成形された長さが異なる複合材３１を積層させることで凸条部８１１を成形することは簡単に行えるものではなく、平滑な端面に仕上げることも難しい。これに対して、積層された複合材３１，・・・の端部を凸型補強層８１でキャップのように覆う構成であれば、簡単に高い精度の平滑面に仕上げることができる。

一方、切削用セグメント３Ｄの他方の周方向Ｒの端面は、図７（ｂ）の上部に示すように、厚さ方向Ｄの略中央に周方向Ｒに窪んでいてトンネル軸方向Ｚに延びる凹条部８２１が形成された凹型補強層８２によって覆われている。
この凹条部８２１は、凸条部８１１と嵌合する形状に形成される。凹型補強層８２は、ＦＲＰ層３２と同様な材料によって形成される。すなわち、複合材３１及びＦＲＰ層３２を凹条部８２１の形状に合わせた長さに調整して、これらの端部を凹型補強層８２でキャップのように覆うことで、高い精度の平滑面に仕上げる。

また、切削用セグメント３Ｄの周方向Ｒの端面付近の内周面には、厚さ方向Ｄに向けて複数のボルト穴８３が穿孔される。このボルト穴８３，・・・は、隣接して配置された切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの内周面間に跨って配置される内面補強材８４を、ボルト８５，・・・によって固定する際に使用される。

内面補強材８４は、鋼材によって形成される。この内面補強材８４は、切削用セグメント３の内周面に沿って形成される座板部８４１と、座板部８４１に対して直交させる壁板部８４２とによって、例えば断面視Ｌ字形に形成される。

図７（ｂ）に示すように、対向させた切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの端面同士を接触させると、隣接して配置された切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの凸型補強層８１の凸条部８１１と凹型補強層８２の凹条部８２１とが嵌合される。

続いて図７（ｃ）に示すように、切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの内周面間に跨って、内面補強材８４が取り付けられる。この内面補強材８４は、トンネル１の内部から、座板部８４１の穴を通してボルト８５，・・・をボルト穴８３，・・・にねじ込むことで固定することができる。

このように構成された実施例５の切削用セグメント３Ｄの継手構造では、隣接して配置された切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの端面間で、凸条部８１１と凹条部８２１とを嵌合させる。このため、トンネル内外方向（厚さ方向Ｄ）のセグメント間でのせん断力による応力伝達機能に優れている。

さらに、鋼製の内面補強材８４を切削用セグメント３Ｄ，３Ｄの内周面間に跨って配置するのであれば、さらに高いせん断力の応力伝達機能を確保することができる。

また、凸条部８１１及び凹条部８２１を凸型補強層８１及び凹型補強層８２によって成形する構造であれば、製作精度を容易に高めることができ、嵌合面が密着して高い止水性を発揮させることができる。
なお、実施例５のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例１－５では、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材を複数枚接合してアーチ状に形成された本体部を有する切削用セグメント２，３，３Ａ－３Ｄを例に説明したが、これに限定されるものではなく、別の形態の合成樹脂やモルタルなどの切削可能な材料によって本体部が形成されたセグメントにも、本発明のセグメントの継手構造を適用することができる。

Ｒ 周方向
Ｚ トンネル軸方向
Ｄ 厚さ方向
１ トンネル
１０ 外殻
１０ａ 内周面
２ 切削用セグメント（セグメント）
２１ 端面
３ 切削用セグメント（セグメント）
３１ 複合材
４１ 凹溝
４２ 連結板部
４２１ 突起部
４４ 嵌合条材
４６ 充填材
３Ａ 切削用セグメント（セグメント）
５１ 凹溝
５２ 連結板部
５２１ 突起部
５４ 嵌合条材
５６ 充填材
３Ｂ 切削用セグメント（セグメント）
６１ 凹溝
６２ 外殻連結部
６２１ 括れ内空部
６３ 嵌合連結材
３Ｃ 切削用セグメント（セグメント）
７１ 凹溝
７１Ａ 切欠き溝
７２，７２Ａ 連結板部
７２１，７２１Ａ 突起部
７６ 充填材
３Ｄ 切削用セグメント（セグメント）
８１ 凸型補強層
８１１ 凸条部
８２ 凹型補強層
８２１ 凹条部
８４ 内面補強材

Claims (1)

1. トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の端面同士を連結させるセグメントの継手構造であって、
   前記セグメントは、プラスチックを無機繊維で補強した板状の複合材を複数枚接合して形成されており、
   前記セグメントの一方の周方向の端面は、前記セグメントの厚さ方向の略中央に前記周方向に突出してトンネル軸方向に延びる凸条部が形成された凸型補強層によって覆われているとともに、
   前記セグメントの他方の周方向の端面は、前記セグメントの厚さ方向の略中央に前記凸条部と嵌合する形状の凹条部が形成された凹型補強層によって覆われていて、
   前記凸型補強層及び前記凹型補強層は、繊維補強樹脂によって形成されており、
   隣接して配置された前記セグメントの端面間では、前記凸型補強層に覆われた前記凸条部と前記凹型補強層に覆われた前記凹条部とが嵌合されているとともに、前記隣接して配置されたセグメントの内周面間に跨って内面補強材が配置されていることを特徴とするセグメントの継手構造。

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