JP7277402B2 - 六角形セグメントの角部集合部における接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部における接合構造、及び六角形セグメントに関する。

都市部や平野部において各種のトンネルを構築する方法として、シールド掘進機によるシールド工法が広く採用されている。シールド工法は、シールド掘進機の先端の切羽面を、泥土、泥水、圧気等によって押さえ付けつつカッターによって地山を掘削すると共に、シールド掘進機の後方に、トンネルの軸方向及び周方向に連設してセグメントを順次組み付けることによって、トンネルの内周面を覆う覆工体を形成し、組み付けられた覆工体の前端部に、シールドジャッキを押し付けることにより反力を得ながら、発進立坑から到達立坑に向けて、トンネルを地中に構築してゆく工法である。

近年、工事の効率化等を図る観点から、トンネルの内周面を覆う覆工体を構成するセグメントとして、一般に用いられる矩形状の平面形状を備えるセグメントに換えて、六角形状の平面形状を備える鉄筋コンクリート製の六角形セグメントを用いたシールド工法が採用される場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。六角形セグメントは、平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えている（図１参照）。六角形セグメントは、トンネルの掘進方向後方側に先行して組み付けられた六角形セグメントの切羽側接合面及び切羽側斜め接合面に、トンネルの掘進方向前方側に後続して組み付けられる六角形セグメントの坑口側接合面及び坑口側斜め接合面を各々重ね合わせつつ、各々の六角形セグメントにおける、トンネルの掘進方向前方側の半分の部分である等脚台形状部分を、周方向に間隔をおいて交互に突出させながら、トンネルの軸方向及び周方向にハニカム状に配置されて順次組み付けられてゆくことになる（例えば、特許文献３の図４～図６参照）。

また、鉄筋コンクリート製の六角形セグメントを用いたシールド工法では、六角形セグメントの交互に突出する等脚台形状部分の切羽側接合面にシールドジャッキを押し当てて、反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキを押し当てた周方向に隣接する各一対の等脚台形状部分の間の領域において、後続する六角形セグメントを組み付ける作業を行うことができるので（例えば、図４（ａ）～（ｃ）参照）、矩形状の平面形状を備えるセグメントを用いたシールド工法のように、シールド掘進機を掘進させる工程を一リング毎に中断してセグメントを組み立てる作業を行うことなく、六角形セグメントを組み付けながら、シールド掘進機を連続して掘進させることで、効率良くシールド工事を行うことが可能になる。

さらに、鉄筋コンクリート製の六角形セグメントを用いたシールド工法では、隣接する六角形セグメントの間の連結は、切羽側接合面や、坑口側接合面や、切羽側斜め接合面や、坑口側斜め接合面による周辺部の接合面の間を貫通して取り付けられる、連結ボルトを用いて行うようになっているので（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）、矩形状の平面形状を備えるセグメンによる覆工体の内周面に現れるような、連結ボルトの締結作業を行うためのボルトボックス等による凹凸が、六角形セグメントによる覆工体の内周面には形成されないようにすることが可能になる。これによって、覆工体の内周面を平滑な状態に保持することができるので、好ましくは内側面に防食層を施した六角形セグメントによる覆工体の内側に、さらに二次覆工を施工する必要がなく、六角形セグメントによる覆工体の内周面をそのままトンネルの内周面として用いて、構築したシールドトンネルを、例えば水を流通させる、下水道用の管渠や、雨水を一時的に貯留する貯水池用のトンネルとして、有効に活用することが可能になる。

特許第２５９６６６６号公報 特開平９－２７３３９５号公報 特許第３２５３８７０号公報

一方、鉄筋コンクリート製の六角形セグメントを用いてシールドトンネルの覆工体を形成する場合、六角形セグメントは、上述のように、軸方向及び周方向に、複数の当該六角形セグメントが掘進方向に半分づつ位置をずらしてハニカム状に配置されていることで、特に隣接する３体の六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部では、トンネルの掘進が進んで覆工体が安定するまでの間、矩形状のセグメントによる角部と比較して、応力の方向が定まり難いことから、周囲の地盤からの圧力や、シールドジャッキによる掘進時の押圧力により生じる内力や、隣接する六角形セグメントからの外力によって、過度の偏荷重が負荷され易い状態となっている。これによって、当該角部集合部において、覆工体を形成する六角形セグメントが、偏荷重による歪みや変形の逃げ場を失うことで、ひび割れや欠け等による損傷を生じさせることが予想される。六角形セグメントにひび割れや欠け等による損傷が生じると、修復は困難であり、また例えば周囲の地盤から地下水をトンネルの内部に侵入させ易くなることから、このような六角形セグメントによる覆工体の角部集合部における特有の技術的課題に着目して、解決策を講じることが必要である。

本発明は、トンネルの掘進が進んで覆工体が安定するまでの間、六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部に負荷される偏荷重を効果的に緩和して、覆工体を形成する六角形セグメントに、ひび割れや欠け等による損傷が生じるのを回避することのできる六角形セグメントの角部集合部における接合構造、及び該接合構造に用いる六角形セグメントを提供することを目的とする。

本発明は、平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備える六角形セグメントを、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けることによって構成されるシールドトンネルの覆工体における、隣接する３体の六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部における接合構造であって、前記角部集合部は、組み付けられた第１の六角形セグメントの前記Ｖ字状周方向接合面の頂部角部分と、トンネル掘進方向後方側の第２の六角形セグメントの前記切羽側接合面及び前記切羽側斜め接合面による後方側角部分と、トンネル掘進方向前方側の第３の六角形セグメントの前記坑口側接合面及び前記坑口側斜め接合面による前方側角部分とが互いに接合される部分となっており、前記角部集合部において、互いに接合される接合面の双方又は何れか一方の表面に、０．１～０．５ｍｍの深さの当接緩和面領域が、各々の角部から延在して形成されていることで、トンネルの掘進が進んで前記覆工体が安定するまでの間、前記角部集合部に生じる偏荷重を前記当接緩和面領域において緩和できるようになっている六角形セグメントの角部集合部における接合構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。

また、本発明は、上記の六角形セグメントの角部集合部における接合構造において用いる六角形セグメントであって、平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えており、前記Ｖ字状周方向接合面の頂部角部分の表面と、前記切羽側接合面及び前記切羽側斜め接合面による切羽側角部分の表面と、前記坑口側接合面及び前記坑口側斜め接合面による坑口側角部分の表面とには、０．１～０．５ｍｍの深さの当接緩和面領域が、各々の角部から延在して形成されている六角形セグメントを提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明の六角形セグメントは、前記切羽側接合面、前記坑口側接合面、及び前記一対のＶ字状周方向接合面には、これらの周辺部の接合面の全周に亘って連続して、シール材を挟み込んで保持するためのシール溝が、トンネル内周面側部分及び外周面側部分に、内側シール溝及び外側シール溝として２段に形成されていると共に、トンネル内周面側の縁部分に沿って、コーキング材を挟み込んで保持するためのコーキング溝が形成されており、前記当接緩和面領域は、前記コーキング溝と前記内側シール溝との間の部分の表面、前記内側シール溝と前記外側シール溝との間の部分の表面、及び前記外側シール溝よりも外側部分の表面に各々形成されていることが好ましい。

本発明の六角形セグメントの角部集合部における接合構造又は六角形セグメントによれば、トンネルの掘進が進んで覆工体が安定するまでの間、六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部に負荷される偏荷重を効果的に緩和して、覆工体を形成する六角形セグメントに、ひび割れや欠け等による損傷が生じるのを回避することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメントの角部集合部における接合構造を介して接合された、複数の六角形セグメントによる覆工体を説明する部分破断斜視図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメントの構成を説明する、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は（ａ）をＡ方向から見た側面図、図２（ｃ）は（ａ）をＢ方向から見た側面図、図２（ｄ）は（ａ）をＣ方向から見た周方向端面図である。 当接緩和面領域が形成される範囲を説明する、図３（ａ）は、図２（ｃ）のＤ部の厚さ方向の略示断面図、図３（ｂ）は、図２（ｃ）のＥ部の厚さ方向の略示断面図、図３（ｃ）は、図２（ｄ）のＦ部の面方向の略示断面図、図３（ｄ）は、図２（ｄ）のＧ部の面方向の略示断面図、図３（ｅ）は、図２（ｄ）のＨ部の面方向の略示断面図であるである。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、複数の六角形セグメントを組み付けてセグメント覆工体を形成する工程の説明図である。 他の一実施形態に係る六角形セグメントの構成を説明する、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は（ａ）をＡ’方向から見た側面図、図５（ｃ）は（ａ）をＢ’方向から見た側面図、図５（ｄ）は（ａ）をＣ’方向から見た周方向端面図である。

本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメントの角部集合部における接合構造１０は、例えば図１に示すように、鉄筋コンクリート製の複数の六角形セグメント１２をトンネルの軸方向（掘進方向）Ｘ及び周方向Ｙに連設してハニカム状に組み付けることによって、好ましくは雨水を一時的に貯留する貯水池用のシールドトンネルの内周面を覆う覆工体１１を形成する際に、各隣接する３体の六角形セグメント１２の角部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃが集合する各々の角部集合部３０において、トンネルの掘進が進んで覆工体１１が安定するまでの間、当該角部集合部３０に負荷される偏荷重を効果的に緩和して、覆工体１１を形成する六角形セグメント１２にひび割れや欠け等による損傷が生じるのを回避できるようにするものである。

すなわち、鉄筋コンクリート製の六角形セグメント１２を用いてシールドトンネルの覆工体１１を形成する場合、六角形セグメント１２は、複数の当該六角形セグメント１２が掘進方向Ｘに半分づつ位置をずらしてハニカム状に配置されることで、特に隣接する３体の六角形セグメント１２の角部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃが集合する角部集合部３０においては、トンネルの掘進が進んで覆工体１１が安定するまでの間、方向の定まらない斜め方向の応力が生じることから、周囲の地盤からの圧力や、シールドジャッキ６０（図４（ａ）～（ｃ）参照）による掘進時の押圧力により生じる内力や、隣接する六角形セグメント１２からの外力によって、過度の偏荷重が負荷され易い状態となっており、これによって、当該角部集合部３０において、覆工体１１を形成する六角形セグメント１２が、偏荷重による歪みや変形の逃げ場を失うことで、ひび割れや欠け等による損傷を生じさせることが予想される。本実施形態では、後述する六角形セグメントの角部集合部における接合構造１０を採用したことにより、当該角部集合部３０に負荷される偏荷重を効果的に緩和して、覆工体１１を形成する六角形セグメント１２にひび割れや欠け等による損傷が生じるのを回避できるようになっている。

そして、本実施形態の六角形セグメントの角部集合部における接合構造１０は、図１に示すように、平行に配置された切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４と、これらの接合面１３，１４の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６からなる一対のＶ字状周方向接合面１７とを備える六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙに連設して組み付けることによって構成されるシールドトンネルの覆工体１１における、隣接する３体の六角形セグメント１２の角部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃが集合する角部集合部３０における接合構造であって、角部集合部３０は、組み付けられた第１の六角形セグメント１２のＶ字状周方向接合面１７の頂部角部分３１ａと、トンネル掘進方向Ｘ後方側の第２の六角形セグメント１２’の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５による後方側角部分３１ｂと、トンネル掘進方向Ｘ前方側の第３の六角形セグメント１２”の坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６による前方側角部分３１ｃとが互いに接合される部分となっている。このような角部集合部３０において、互いに接合される接合面１６，１５，１４，１３の双方又は何れか一方の表面に、０．１～０．５ｍｍ、より好ましくは０．２～０．３ｍｍ（本実施形態では、０．３ｍｍ）の微小な深さｄ（図３（ａ）～（ｅ）参照）の当接緩和面領域３２，３３，３４（図２（ａ）～（ｄ）参照）が、各々の角部から延在して形成されていることで、トンネルの掘進が進んで覆工体１１が安定するまでの間、角部集合部３０に生じる偏荷重を、これらの当接緩和面領域３２，３３，３４において緩和できるようになっている。

また、本実施形態では、上述の角部集合部における接合構造１０を形成する際に用いる六角形セグメント１２は、図２（ａ）～（ｄ）に示すように、平行に配置された切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４と、これらの接合面１３，１４の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６からなる一対のＶ字状周方向接合面１７とを備えており、Ｖ字状周方向接合面１７の頂部角部分３１ａの表面と、切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５による切羽側角部分３１ｂの表面と、坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６による坑口側角部分３１ｃの表面とには、図３（ａ）～（ｅ）にも示すように、０．１～０．５ｍｍ、より好ましくは０．２～０．３ｍｍ（本実施形態では、０．３ｍｍ）の微小な深さｄの当接緩和面領域３２，３３，３４が、各々の角部から延在して形成されている。六角形セグメント１２が組み付けられて覆工体１１が形成された際に、切羽側角部分３１ｂは後方側角部分３１ｂとなり、坑口側角部分３１ｃは前方側角部分３１ｃとなる。

本実施形態では、図１に示す六角形セグメント１２によるセグメント覆工体１１は、好ましくは雨水を一時的に貯留する貯水池用のシールドトンネルとして、例えば内径が４９００ｍｍ程度の大きさのトンネルを形成するものとなっている。またセグメント覆工体１１は、後述する六角形セグメント１２が、好ましくは内側面に防食層を施した、二次覆工一体型のコンクリート製のセグメントとなっていることで、内周面を平滑な状態に保持して、内周面をそのまま、雨水を流通させるトンネルの内周面として用いることができるようになっている。

セグメント覆工体１１を形成する各々の六角形セグメント１２は、図２（ａ）～（ｄ）に示すように、平行に配置された一対の軸方向の接合面である切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４と、これらの接合面１３，１４の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６からなる一対のＶ字状周方向接合面１７とを備える、六角形の平面形状を有する鉄筋コンクリート製のセグメントとなっている（図２（ａ）参照）。六角形セグメント１２は、例えば３００ｍｍ程度の厚さを有すると共に、切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４に沿った方向の断面が、覆工体１１の例えば４９００ｍｍの内径に対応する曲率半径で、円弧状に湾曲する形状を備えている（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。六角形セグメント１２は、切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４の間の幅が１５００ｍｍ程度、一対のＶ字状周方向接合面１７の先端部の間の長さが３１１６ｍｍ程度の大さとなるように形成されている。

また、六角形セグメント１２の各々のＶ字状周方向接合面１７における、切羽側斜め接合面１５と坑口側斜め接合面１６との間の頂部角部分３１ａの角度θ1は、１２０°となっている。切羽側接合面１３と切羽側斜め接合面１５との間の切羽側角部分３１ｂの角度θ2もまた、１２０°となっており、坑口側接合面１４と坑口側斜め接合面１６との間の坑口側角部分３１ｃの角度θ3もまた、１２０°となっている（図２（ａ）参照）。これらによって、複数の六角形セグメント１２を、先行する六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５及び切羽側接合面１３に、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側斜め接合面１６及び坑口側接合面１４を順次隙間なく重ね合わせた状態で、軸方向Ｘ及び周方向Ｙにハニカム状に連設できるようになっている（図１参照）。またこれらによって、各々の角部集合部３０において、頂部角部分３１ａと、後方側角部分となる切羽側角部分３１ｂと、前方側角部分となる坑口側角部分３１ｃとを、これらの接合面１７，１３，１４を互いに密着させた状態で配置できるようになっている（図１参照）。

本実施形態では、各々の六角形セグメント１２の、切羽側接合面１３、坑口側接合面１４、切羽側斜め接合面１５、及び坑口側斜め接合面１６には、図２（ａ）～（ｄ）に示すように、外周面から３０ｍｍ程度の間隔をおいて、２０ｍｍ程度の幅の外側シール溝２１ａが、これらの周辺部の接合面１３，１４，１５，１６の全周に亘って連続して形成されており、内周面から７０ｍｍ程度の間隔をおいて、２０ｍｍ程度の幅の内側シール溝２１ｂが、これらの周辺部の接合面１３，１４，１５，１６の全周に亘って連続して形成されている。外側シール溝２１ａには、好ましくは帯状の水膨潤性シール材からなるシール材が、例えば接着剤を介して全周に亘って連続して取り付けられる。内側シール溝２１ｂには、同様に好ましくは帯状の水膨潤性シール材からなるシール材が、例えば接着剤を介して全周に亘って連続して取り付けられる。本実施形態では、外側シール溝２１ａ及び内側シール溝２１ｂが、各々の六角形セグメント１２の周辺部の接合面１３，１４，１５，１６の全周に亘って連続して２段に設けられている。

さらに、本実施形態では、各々の六角形セグメント１２の、切羽側接合面１３、坑口側接合面１４、切羽側斜め接合面１５、及び坑口側斜め接合面１６には、トンネル内周面側の縁部分に沿って、４０ｍｍ程度の幅のコーキング溝２２が、これらの周辺部の接合面１３，１４，１５，１６の全周に亘って連続して形成されている。これらのコーキング溝２２には、公知の帯状コーキング材が、例えば接着剤を介して連続して取り付けられる。帯状コーキング材としては、例えば特許第４６４６５０１号公報に記載のシールドセグメント用コーキング材と、同様の構成を備えるものを使用することができる。より具体的には、好ましくは商品名「シーコーク」（積水化学工業株式会社製）を用いることができる。

このような帯状コーキング材は、複数の六角形セグメント１２が組み付けられてセグメント覆工体１１が形成された際に、隣接する六角形セグメント１２の接合部５０（図１参照）において対向する一対のコーキング溝２２による目地部に、圧縮された状態で挟み込まれたり、水分を吸収して膨潤可能な状態で挟み込まれたりすることで、当該目地部に隙間なく充填されて、トンネルの内部の水が、接合部からトンネルの外部に漏出するのを、強固に防止することが可能になる。

本実施形態では、各々の六角形セグメント１２には、例えば特許第３２５３８７０号公報に記載の亀甲型セグメント（六角形セグメント）と同様に、切羽側接合面１３の両側の側部領域から両側の各坑口側斜め接合面１６の中央部に向けて、切羽側斜め接合面１５と平行に延設して貫通する、斜めボルト挿通孔２３が設けられている。各々の斜めボルト挿通孔２３の切羽側接合面１３側の端部には、連結ボルト部材２４（図４（ｃ）参照）の頭部を締着させる締着凹部２３ａが、開口面を切羽側接合面１３に開口させて形成されている。切羽側接合面１３における各々の締着凹部２３ａよりも切羽側斜め接合面１５側の部分には、位置決め用の凹部１３ａが設けられている。これらの位置決め用の凹部１３ａには、トンネルの掘進方向Ｘに後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側接合面１４に設けられた一対の位置決め用の凸部１４ａが、嵌め込まれるようにして装着される。これによって、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側接合面１４の全体が、先行して設置された六角形セグメント１２の切羽側接合面１３の全体に、精度良く重ね合わされるように、トンネルの掘進方向Ｘに隣接する六角形セグメント１２を、位置決めできるようになっている。各々の六角形セグメント１２の坑口側接合面１４には、これの両側の側部領域に、上述の位置決め用の凸部１４ａが、各々設けられている。

また、本実施形態では、各々の六角形セグメント１２の一対の切羽側斜め接合面１５には、これらの中央部に、雌ネジ孔１５ａが、例えば雌ネジアンカーを埋込むことによって設けられている。雌ネジ孔１５ａは、先行して設置された六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５に、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側斜め接合面１６が重ね合わされた際に、後続する六角形セグメント１２に設けられたボルト挿通孔２３の、締着凹部２３ａとは反対側の端部と直線状に連通するようになっている。これによって、連通したボルト挿通孔２３及び雌ネジ孔１５ａに、連結ボルト部材２４を挿通して締着させることにより、ハニカム状に配置された各々の隣接する六角形セグメント１２を、強固に一体として連結することが可能になる（図４（ｃ）参照）。

さらに、本実施形態では、例えば特許第３２５３８７０号公報に記載の亀甲型セグメント（六角形セグメント）と同様に、各々の六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６には、位置決め用のガイド凸部２５ａ及びガイド凹部２５ｂが各々設けられている。これらの位置決め用のガイド凸部２５ａ及びガイド凹部２５ｂは、先行して設置された六角形セグメント１２に後続して、次の六角形セグメント１２を設置する際に、ガイド凸部２５ａやガイド凹部２５ｂにガイド凹部２５ｂやガイド凸部２５ａを装着方向にスライド可能に係止させることで、先行して設置された六角形セグメント１２による、周方向Ｙに間隔をおいて掘進方向Ｘ前方側に突出する各一対の等脚台形状部分１２ａの間の、各々の等脚台形状の凹部１２ｂ（図４（ａ）参照）に、後続する六角形セグメント１２が配置されるように案内して、精度良く位置決めできるようにすると共に、組み付けられた六角形セグメント１２に位置ずれが生じるのを、防止できるようにする機能を備えている。

さらにまた、本実施形態では、各々の六角形セグメント１２には、これらの六角形セグメント１２を、組み付け用のエレクター装置（図示せず。）によって把持できるようにする把持孔２６（図２（ａ）参照）が、例えば内側面の中央部分に設けられている。

そして、本実施形態では、各々の六角形セグメント１２には、Ｖ字状周方向接合面１７の頂部角部分３１ａの表面と、切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５による、後方側角部分３１ｂとなる切羽側角部分３１ｂの表面と、坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６による、前方側角部分３１ｃとなる坑口側角部分３１ｃの表面とには、図２（ａ）～（ｄ）及び図３（ａ）～（ｅ）に示すように、０．１～０．５ｍｍｍｍの微小な深さの当接緩和面領域３２，３３，３４が、各々の角部から延在して形成されている。本実施形態では、当接緩和面領域３２，３３，３４は、好ましくは０．３ｍｍの微小な深さで形成されている。

また、本実施形態では、各々の六角形セグメント１２の切羽側接合面１３、坑口側接合面１４、及び一対のＶ字状周方向接合面１７には、上述のように、これらの周辺部の接合面１３，１４，１７の全周に亘って連続して、シール材を挟み込んで保持するためのシール溝が、トンネル内周面側部分及び外周面側部分に、内側シール溝２１ｂ及び外側シール溝２１ａとして２段に形成されていると共に、トンネル内周面側の縁部分に沿って、コーキング材を挟み込んで保持するためのコーキング溝２２が形成されている。当接緩和面領域３２，３３，３４は、好ましくは、コーキング溝２２と内側シール溝２１ｂとの間の部分の表面、内側シール溝２１ｂと外側シール溝２１ａとの間の部分の表面、及び外側シール溝２１ａよりも外側部分の表面に各々形成されている。

すなわち、当接緩和面領域３２，３３，３４は、コーキング溝２２と内側シール溝２１ｂとの間の部分の表面（図３（ａ）参照）に、好ましくは３０ｍｍ程度の厚さ方向の幅で形成されており、内側シール溝２１ｂと外側シール溝２１ａとの間の部分の表面に、好ましくは１６０ｍｍ程度の厚さ方向の幅で形成されており、外側シール溝２１ａよりも外側部分の表面（図３（ｂ））に、好ましくは３０ｍｍ程度の厚さ方向の幅で形成されている。

また、Ｖ字状周方向接合面１７の頂部角部分３１ａの表面に形成された当接緩和面領域３２（図３（ｃ）参照）は、コーキング溝２２と内側シール溝２１ｂとの間の部分及び外側シール溝２１ａよりも外側部分においては、角部から両側に、好ましくは１００ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されており、内側シール溝２１ｂと外側シール溝２１ａとの間の部分においては、角部から両側に、好ましくは５０ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されている（図２（ａ）、（ｄ）参照）。坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６による坑口側角部分３１ｃの表面に形成された当接緩和面領域３４（図３（ｅ）参照）は、コーキング溝２２と内側シール溝２１ｂとの間の部分及び外側シール溝２１ａよりも外側部分においては、角部から両側に、好ましくは１００ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されており、内側シール溝２１ｂと外側シール溝２１ａとの間の部分においては、角部から両側に、好ましくは５０ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されている（図２（ｃ）参照）。

切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５による切羽側角部分３１ｂの表面に形成された当接緩和面領域３３（図３（ｄ）参照）は、コーキング溝２２と内側シール溝２１ｂとの間の部分及び外側シール溝２１ａよりも外側部分においては、角部から両側に、好ましくは１００ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されており、内側シール溝２１ｂと外側シール溝２１ａとの間の部分においては、角部から両側に、好ましくは５０ｍｍ程度の周方向の範囲に延在して形成されている（図２（ｃ）参照）。

これらの微小な深さの当接緩和面領域３２，３３，３４は、例えば型枠内にコンクートを打設して六角形セグメント１２を製造する際に、型枠の内側面における各々の角部分３１ａ．３１ｂ．３１ｃに対応する所定の位置に、好ましくは０．３ｍｍ程度の厚さの所定の形状を備えるシート材料やフィルム材料等を貼り付けておくことによって、六角形セグメント１２の角部分３１ａ．３１ｂ．３１ｃに容易に形成することができる。またこれらの微小な深さの当接緩和面領域３２，３３，３４は、これらの当接緩和面領域の占める面積を除いても、各々の六角形セグメント１２に設計上必要とされる容積や、他の六角形セグメント１２との間で設計上必要とされる当接面積や断面積を確保できるように、考慮したうえで設けられている。

上述の構成を備える複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向（掘進方向）Ｘ及び周方向Ｙに連設して、ハニカム状に組み付けることによって、好ましくは雨水を一時的に貯留する貯水池用のシールドトンネルの内周面を覆うセグメント覆工体１１を形成するには、例えば図４（ａ）～（ｃ）に示すように、トンネルの掘進方向Ｘの後方側に先行して組み付けられた六角形セグメント１２の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５に、トンネルの掘進方向Ｘの前方側に後続して組み付けられる六角形セグメント１２の坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６を各々重ね合わせつつ、各々の六角形セグメント１２における、トンネルの掘進方向Ｘの前方側の半分の部分である等脚台形状部分１２ａを、交互に突出させながら、複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙにハニカム状に配置して順次組み付けてゆく。

また、複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙに順次組み付けてゆく際に、先行して組み付けられた六角形セグメント１２による、交互に突出する、当該六角形セグメント１２を掘進方向Ｘに二等分割した形状の等脚台形状部分１２ａにおける先端の切羽側接合面１３に、シールドジャッキ６０を押し当てて、反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキ６０を押し当てた隣接する等脚台形状部分１２ａの間の領域である等脚台形状の凹部１２ｂにおいて（図４（ａ）参照）、後続する六角形セグメント１２を組み付ける作業を行うようになっている。

すなわち、切羽側接合面１３にシールドジャッキ６０を押し当てた隣設する等脚台形状部分１２ａの間の等脚台形状の凹部１２ｂにおいて、図４（ａ）に示すように、当該等脚台形状の凹部１２ｂの領域のシールドジャッキ６０を収縮した状態として、当該等脚台形状の凹部１２ｂに、後続して組み付けられる六角形セグメント１２の後側半分の等脚台形状部分を差し込むようにして、これの坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６を、先行して組み付けられた六角形セグメント１２の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５に、各々密着させる（図４（ｂ）参照）。しかる後に、後続して組み付けられる六角形セグメント１２の領域に配置された、例えば３本のシールドジャッキ６０のうち、中央の１本のシールドジャッキ６０を伸長させて、後続する六角形セグメント１２を先行して組み付けられた六角形セグメント１２に押し付けた状態で、図４（ｃ）に示すように、連通した後続する六角形セグメント１２のボルト挿通孔２３及び先行して設置された六角形セグメント１２の雌ネジ孔１５ａに、連結ボルト部材２４を挿通して締着させることにより、これらの六角形セグメント１２を一体として連結する。

これらの作業を、周方向に複数形成された、隣設する突出した等脚台形状部分１２ａの間の各々の等脚台形状の凹部１２ｂにおいて行うと共に、このようにして新たに設置された六角形セグメント１２を、先行して組み付けられた既存の六角形セグメント１２として、これらの切羽側接合面１３にシールドジャッキ６０を押し当てて反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキ６０を押し当てたこれらの六角形セグメント１２の間の等脚台形状の凹部１２ｂにおいて、さらに後続する六角形セグメントを組み付ける作業を繰り返して行ってゆくことができる。これによって、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙにハニカム状に配置された複数の六角形セグメント１２による、好ましくは雨水を一時的に貯留する貯水池用のシールドトンネルの内周面を覆う覆工体１１を、容易に形成することが可能になる。

またこれによって、組み付けられた覆工体１１における、各々の隣接する３体の六角形セグメント１２の、第１の六角形セグメント１２のＶ字状周方向接合面１７の頂部角部分３１ａと、トンネル掘進方向Ｘ後方側の第２の六角形セグメント１２’の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５による後方側角部分３１ｂと、トンネル掘進方向Ｘ前方側の第３の六角形セグメント１２”の坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６による前方側角部分３１ｃとが互いに接合される部分である、角部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃが集合する角部集合部３０において、互いに接合される接合面１７，１５，１３の双方又は何れか一方の表面に、０．３ｍｍの微小な深さｄの当接緩和面領域３２，３３，３４が、各々の角部から延在して形成されている、本実施形態の六角形セグメントの角部集合部における接合構造１０が構成されることになる。

そして、上述の構成を備える本実施形態の六角形セグメントの角部集合部における接合構造１０及び六角形セグメント１２によれば、トンネルの掘進が進んで覆工体１１が安定するまでの間、六角形セグメント１２の角部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃが集合する角部集合部３０に負荷される偏荷重を効果的に緩和して、覆工体１１を形成する六角形セグメント１２にひび割れや欠け等による損傷が生じるのを回避することが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、各々の隣接する３体の六角形セグメント１２の、頂部角部分３１ａと後方側角部分３１ｂと前方側角部分３１ｃとが互いに接合される角部集合部３０において、互いに接合されるこれらの接合面１７，１５，１３の双方又は何れか一方の表面に、０．３ｍｍの微小な深さｄの当接緩和面領域３２，３３，３４が、各々の角部から延在して形成されているので、周囲の地盤からの圧力や、シールドジャッキ６０による掘進時の押圧力により生じる内力や、隣接する六角形セグメント１２からの外力によって、過度の偏荷重が負荷され易い状態となっていても、形成された当接緩和面領域３２，３３，３４の部分によって、偏荷重による歪みや変形を逃がすことが可能になるので、当該角部集合部３０に負荷される偏荷重を緩和することで、覆工体１１を形成する六角形セグメント１２にひび割れや欠け等による損傷が生じるのを、効果的に回避することが可能になる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、六角形セグメントの切羽側接合面、坑口側接合面、及び一対のＶ字状周方向接合面に、シール溝が、内側シール溝及び外側シール溝として２段に形成されている必要は必ずしも無く、トンネル内周面側の縁部分に沿って、コーキング溝が形成されている必要は必ずしも無い。例えば図５（ａ）～（ｄ）に示すように、シール溝２１’は、六角形セグメント１２’の外周面側の部分にのみに設けられていても良く、頂部角部分３１ａ’の当接緩和面領域３２’は、六角形セグメント１２’の外周面側から内周面側に亘る部分に設けられていても良い。切羽側角部分３１ｂ’の当接緩和面領域３３’や坑口側角部分３１ｃ’の当接緩和面領域３４’は、六角形セグメント１２’の内周面側の縁部分にのみ設けられていても良い。切羽側角部分３１ｂ’の当接緩和面領域３３’は、角部の両側の切羽側接合面１３’及び切羽側斜め接合面１５’の双方に設けることもできるが、例えば切羽側接合面１３’には設けることなく、切羽側斜め接合面１５’にのみ設けて、角部集合部において互いに接合される接合面のうちの一方の表面のみに、当接緩和面領域が形成されているようにすることもできる。

１０ 六角形セグメントの角部集合部における接合構造
１１ 覆工体
１２ 六角形セグメント（第１の六角形セグメント）
１２’ 第２の六角形セグメント
１２” 第３の六角形セグメント
１３ 切羽側接合面
１４ 坑口側接合面
１５ 切羽側斜め接合面
１５ａ 雌ネジ孔
１６ 坑口側斜め接合面
１７ Ｖ字状周方向接合面
２１ａ 外側シール溝
２１ｂ 内側シール溝
２２ コーキング溝
２３ 斜めボルト挿通孔
２４ 連結ボルト部材
２６ 把持孔
３０ 角部集合部
３１ａ 頂部角部分
３１ｂ 後方側角部分（切羽側角部分）
３１ｃ 前方側角部分（坑口側角部分）
３２ 頂部角部分の当接緩和面領域
３３ 切羽側角部分の当接緩和面領域
３４ 坑口側角部分の当接緩和面領域
５０ 接合部
６０ シールドジャッキ
Ｘ トンネルの掘進方向（軸方向）
Ｙ トンネルの周方向
ｄ 当接緩和面領域の深さ
θ1 頂部角部分の角度
θ2 切羽側角部分の角度
θ3 坑口側角部分の角度

Claims (3)

1. 平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備える六角形セグメントを、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けることによって構成されるシールドトンネルの覆工体における、隣接する３体の六角形セグメントの角部分が集合する角部集合部における接合構造であって、
   前記角部集合部は、組み付けられた第１の六角形セグメントの前記Ｖ字状周方向接合面の頂部角部分と、トンネル掘進方向後方側の第２の六角形セグメントの前記切羽側接合面及び前記切羽側斜め接合面による後方側角部分と、トンネル掘進方向前方側の第３の六角形セグメントの前記坑口側接合面及び前記坑口側斜め接合面による前方側角部分とが互いに接合される部分となっており、
   前記角部集合部において、互いに接合される接合面の双方又は何れか一方の表面に、０．１～０．５ｍｍの深さの当接緩和面領域が、各々の角部から延在して形成されていることで、トンネルの掘進が進んで前記覆工体が安定するまでの間、前記角部集合部に生じる偏荷重を前記当接緩和面領域において緩和できるようになっている六角形セグメントの角部集合部における接合構造。
2. 請求項１記載の六角形セグメントの角部集合部における接合構造を形成する際に用いる六角形セグメントであって、
   平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えており、
   前記Ｖ字状周方向接合面の頂部角部分の表面と、前記切羽側接合面及び前記切羽側斜め接合面による切羽側角部分の表面と、前記坑口側接合面及び前記坑口側斜め接合面による坑口側角部分の表面とには、０．１～０．５ｍｍの深さの当接緩和面領域が、各々の角部から延在して形成されている六角形セグメント。
3. 前記切羽側接合面、前記坑口側接合面、及び前記一対のＶ字状周方向接合面には、これらの周辺部の接合面の全周に亘って連続して、シール材を挟み込んで保持するためのシール溝が、トンネル内周面側部分及び外周面側部分に、内側シール溝及び外側シール溝として２段に形成されていると共に、トンネル内周面側の縁部分に沿って、コーキング材を挟み込んで保持するためのコーキング溝が形成されており、前記当接緩和面領域は、前記コーキング溝と前記内側シール溝との間の部分の表面、前記内側シール溝と前記外側シール溝との間の部分の表面、及び前記外側シール溝よりも外側部分の表面に各々形成されている請求項２記載の六角形セグメント。

Images