JP7438513B2 - セグメントピース及びセグメントリング - Google Patents
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Description
セグメントピースは、鉄筋コンクリート製の湾曲形状の分割体であり、複数のセグメントピースがトンネルの掘削面に沿ってトンネル周方向に組み合わせられることで、セグメントリングが形成される。セグメントリングは、形成済みのセグメントリングとトンネル軸方向に連結され、これにより円筒状のトンネル覆工体が構築される。
具体的には、型枠の所定位置に、主鉄筋、嵌合継手及びアンカー筋をセットし、コンクリートを打設することで、鉄筋コンクリート製のセグメントピースが形成される。
本発明の第1態様及び第2態様では、前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、前記補強鋼材は、トンネル径方向に2段に設けられる。
本発明の第1態様では、前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記シール部材が、前記圧縮力伝達部材よりもトンネル径方向の外周側に装着される。
本発明の第2態様では、前記シール部材は、トンネル径方向に2段に装着され、前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記圧縮力伝達部材が、2段の前記シール部材の間に配置される。
図1はセグメントピース及びセグメントリングの説明図である。
掘削の進行に伴い、組み立てられたセグメントリングがシールドマシン外に露出すると、セグメントリングには、大きな土圧及び水圧が作用する。この結果、隣り合うセグメントピース間にトンネル周方向の大きな圧縮力が発生する。
コンクリート構造体2は、所定形状の型枠に後述する鉄筋等をセットした後、コンクリートを打設して、固化・脱型することで、形成される。
主鉄筋4は、コンクリート構造体2内に主鋼材として埋設されていて、トンネル周方向に延在する。
本例では、主鉄筋4は、図2(A)から分かるように、2×12本、すなわち、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数(12本)設けられる。
各段の圧縮力伝達部材7は、トンネル軸方向に帯状に配置される。但し、各段の圧縮力伝達部材7は、セグメントピースに加わるトンネル周方向の圧縮力を隣り合うセグメントピースに伝達できるという観点から、トンネル軸方向に2つに分割されている。
ここにおいて、隣り合うセグメントピース1、1’は、圧縮力伝達部材7同士で圧接する。
従って、アンカー筋8は、圧縮力伝達部材7と同じく、トンネル径方向に2段に設けられる。
すなわち、アンカー筋8は、圧縮力伝達部材7間に発生する圧縮力が、アンカー筋8から、コンクリートを介して、主鉄筋4に伝達されるように、主鉄筋4に沿わせて配置される。つまり、アンカー筋8と主鉄筋4とは、それぞれの一部が互いに平行するように所定の間隔を隔てて、所定の距離が平行するように配置される。
尚、図では、アンカー筋8は、トンネル周方向に見たときに、沿わせる2本の主鉄筋4に対し、等距離となるように、二等辺三角形の頂点となる位置に配置されている。しかし、二等辺三角形である必要はなく、鋭角三角形をなすような位置関係であれば、必要十分な分配性能を得ることができる。
図4を参照し、主鉄筋4に対し、アンカー筋8を沿わせる長さ(重ね長)Lは、アンカー筋8の鉄筋径(呼び径)をDとすると、好ましくは、8D以上、より好ましくは、12D以上とする。これより短いと、アンカー筋8に作用する圧縮力を十分に伝達できないからである。
図2及び図5を参照して、嵌合継手について説明する。
従って、嵌合継手(11、12)は、隣り合うセグメントピースをトンネル軸方向にスライドさせて嵌合させることで隣り合うセグメントピースをトンネル周方向に連結することができる。圧縮力伝達部材7はトンネル軸方向に帯状に配置されていて、嵌合継手(11,12)を嵌合させるためにスライドさせる方向と方向が一致している。従って、嵌合継手(11,12)の嵌合が不十分な場合(遊びがある場合)であっても、隣り合うセグメントピース1、1’において、圧縮力伝達部材7同士は対向する位置に配置できるので、セグメントピース間に作用する圧縮力を伝達することができる。
図6は本発明の第2実施形態を示し、(A)はセグメントピースをトンネル周方向から見た端面図、(B)はセグメントピースをトンネル軸方向から見た断面図、(C)は隣り合うセグメントピースの圧接部をトンネル軸方向から見た断面図である。
第1実施形態(図2)と対応する要素には同一符号を付して、異なる要素について説明する。
これに対し、第2実施形態(図6)では、圧縮力伝達部材20は、セグメントピース1(コンクリート構造体2)のトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に間隔をあけて複数配置され、1つの圧縮力伝達部材20に、1つのアンカー筋8が連結される。
第1実施形態(図2)と対応する要素には同一符号を付して、異なる要素について説明する。
また、他方の継手面2fには、前後を逆にして、前側に、圧縮力伝達部材32(雄型継手金物12)が2段に設けられ、後側に、圧縮力伝達部材31(雌型継手金物11)が2段に設けられる。
ここにおいて、隣り合うセグメントピース1、1’は、圧縮力伝達部材31、32同士、詳しくは、一方の圧縮力伝達部材31と他方の圧縮力伝達部材32とで、圧接する。
また、圧縮力伝達部材32と一体の雄型継手金物12は、そのアンカー部の背面側に、定着用の例えば3本のアンカー筋14を備える。
これらのアンカー筋(補強鋼材)13、14は主鉄筋(主鋼材)4と同径とする。
すなわち、アンカー筋13、14は、圧縮力伝達部材31、32間に発生する圧縮力が、アンカー筋13、14から、コンクリートを介して、主鉄筋4に伝達されるように、主鉄筋4に沿わせて配置される。
その一方、セグメントリングの組立時などに、隣り合うセグメントピースが引張力を受ける場合は、雌型継手金物11と雄型継手金物12とが連結して、引張力に対抗することができる。
尚、特願2018-133007号の出願当初の請求項は以下の通りであった。
[請求項1]
トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する1~複数の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置されることを特徴とする、セグメントピース。
[請求項2]
前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記圧縮力伝達部材及び前記補強鋼材も、トンネル径方向に2段に設けられることを特徴とする、請求項1記載のセグメントピース。
[請求項3]
セグメントピースのトンネル周方向の端面で、2段の圧縮力伝達部材の間に、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手を更に含んで構成されることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載のセグメントピース。
[請求項4]
前記圧縮力伝達部材は、セグメントピースのトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に帯状に配置され、
1つの圧縮力伝達部材に、複数の補強鋼材が連結されることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のセグメントピース。
[請求項5]
前記圧縮力伝達部材は、セグメントピースのトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に間隔をあけて複数配置され、
1つの圧縮力伝達部材に、1つの補強鋼材が連結されることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のセグメントピース。
[請求項6]
前記圧縮力伝達部材は、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手を兼ねることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載のセグメントピース。
[請求項7]
前記補強鋼材は、1本ずつ、2本の主鋼材に対して沿わせ、
前記補強鋼材は、トンネル周方向に見たときに、沿わせる2本の主鋼材に対し、鋭角三角形の頂点をなすように、配置することを特徴とする、請求項1~請求項6のいずれか1つに記載のセグメントピース。
[請求項8]
複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する1~複数の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置されることを特徴とする、セグメントリング。
2 コンクリート構造体
3 シール溝
4 主鉄筋(主鋼材)
5 フープ筋
6 フック筋
7 圧縮力伝達部材
8 アンカー筋(補強鋼材)
11 雌型継手金物
11a アンカー部
11b 被嵌合部
11c 凹溝
12 雄型継手金物
12a アンカー部
12b 支持部
12c 凸条部
13、14 アンカー筋
15 収納溝
20 圧縮力伝達部材
31、32 圧縮力伝達部材
Claims (7)
- トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ装着されてトンネル軸方向に延在するシール部材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置され、
前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記補強鋼材は、トンネル径方向に2段に設けられ、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記シール部材が、前記圧縮力伝達部材よりもトンネル径方向の外周側に装着される、
セグメントピース。 - 前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面には、それぞれ、トンネル軸方向に延在するシール溝が形成されており、該シール溝に前記シール部材が装着される、請求項1に記載のセグメントピース。
- トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ装着されてトンネル軸方向に延在する複数のシール部材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置され、
前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記補強鋼材は、トンネル径方向に2段に設けられ、
前記シール部材は、トンネル径方向に2段に装着され、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記圧縮力伝達部材が、2段の前記シール部材の間に配置される、
セグメントピース。 - 前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面には、それぞれ、トンネル軸方向に延在する複数のシール溝が形成されており、該シール溝に前記シール部材が装着される、請求項3に記載のセグメントピース。
- 前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物を更に含んで構成される、請求項1~請求項4のいずれか1つに記載のセグメントピース。
- 複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ装着されてトンネル軸方向に延在するシール部材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置され、
前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記補強鋼材は、トンネル径方向に2段に設けられ、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記シール部材が、前記圧縮力伝達部材よりもトンネル径方向の外周側に装着される、
セグメントリング。 - 複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の両端面にそれぞれ装着されてトンネル軸方向に延在する複数のシール部材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置され、
前記主鋼材は、トンネル径方向に2段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記補強鋼材は、トンネル径方向に2段に設けられ、
前記シール部材は、トンネル径方向に2段に装着され、
前記コンクリート構造体のトンネル周方向の端面において、前記圧縮力伝達部材が、2段の前記シール部材の間に配置される、
セグメントリング。
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