JPH05163894A - 合成セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スキンプレートとコンクリートとの間にずれ
変位が生じ難い、一体性に優れ、強度、剛性の高い合成
セグメントを提供する。 【構成】 鋼コンクリート合成セグメント１を構成する
内空側スキンプレート２及びトンネル地山側のスキンプ
レート３と、コンクリート４とを接着剤５で接合し、ス
キンプレート２，３とコンクリート４とのずれ変位を防
止する。必要に応じてスキンプレート２，３には複数本
のスタッド６を溶植したり、あるいはスキンプレート
２，３として突起を一体成形した突起付き鋼板を用いる
ことで、さらに一体性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド工法等に使用さ
れるトンネル覆工用合成セグメントに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法によってトンネルを構築す
る場合、通常、覆工材を用いることになるが、その種類
には使用材料から分類して、鋼製セグメント、鉄筋コン
クリート製セグメント、鋼材とコンクリートを組み合わ
せた合成セグメントがある。

【０００３】鋼製セグメントは比較的軽量で施工性が良
く、品質も安定しているが、変形しやすい。

【０００４】鉄筋コンクリート製セグメントは耐久性、
耐圧縮性に優れているが、比較的重量が大きく、また破
損しやすいため、運搬及び施工時の取り扱いに注意を要
する。

【０００５】合成セグメントはその構造において、様々
な種類が考えられるが、主なものはトンネル地山側また
は内空側、あるいはその両者に鋼板を有するタイプ（特
開平３−５９３００号公報参照）、６面を鋼板で覆った
タイプ（特開昭６１−２８６４９７号公報、特開平２−
１７６０９８号公報参照）等である。合成セグメントは
鋼材とコンクリートの各々の材料特性を有効に発揮する
ことにより、強度、剛性の面で優れ、厚さも薄くできる
が、鋼板とコンクリートの合成化が難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】都市部にシールドトン
ネルを建設する場合、最近は大深度、大断面の条件下に
設置される傾向にある。この場合、覆工材に大きな断面
力が作用するため、高強度、高剛性のセグメントが要求
される。

【０００７】この条件を満たすセグメントとして合成セ
グメントが適しているが、このような大深度、大断面の
条件下において、土圧、水圧等によるトンネル半径方向
荷重と、ジャッキ推力等によるトンネル軸方向荷重の双
方から生じる大きな荷重に対し、いかに鋼板とコンクリ
ートが一体として合成挙動するような構造とするかが問
題となるところである。

【０００８】鋼板とコンクリートを一体化させる手段と
してスキンプレートの内面にスタッドを溶植したものが
あるが、この場合、スタッドがよほど密に溶植されてい
ない限りスキンプレートとコンクリートとの間にずれ変
位が生じやすい。

【０００９】また、スキンプレートの内面に突起を設け
て鋼板とコンクリートを一体化させるものも提案されて
いるが、この場合でもスキンプレートの突起だけではコ
ンクリートと完全に一体化するのは困難であり、スタッ
ド等のずれ止めとの併用が必要となる。

【００１０】本発明は上記問題点の解決を目的としたも
のであり、大深度、大断面等の高荷重条件の下に、シー
ルド工法でトンネルを構築する場合に適した高強度、高
剛性で、かつ合成化に優れたセグメントを提供するもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の合成セグメント
は、合成セグメントを構成するスキンプレートとコンク
リートとを接着剤で一体化することで、スキンプレート
とコンクリート間のずれ変位や、スキンプレートのコン
クリートからの剥離現象を抑制できるようにしたもので
ある。

【００１２】スキンプレートはトンネルの地山側あるい
は内空側の一面のみであってもよいが、地山側及び内空
側の両面に設ける場合には、合成セグメントとしての強
度を上げることができ、またスキンプレートがセグメン
トの４面あるいは６面全部を覆う形式でもよい。ただ
し、４面までの場合、接着剤の使用やコンクリートの打
設が比較的容易であり、コンクリートの回り込みの問題
等も少ないが、６面全部が覆われる鋼殻形式の場合には
コンクリート注入孔等からコンクリートの充填を行わな
ければならず、４面の場合に比べ接着剤の塗布等の作業
も面倒となることは否めない。

【００１３】また、さらにスキンプレートとコンクリー
トとの一体性を高めるためには、接着剤の使用に加え、
スキンプレートとして一体成形の突起付鋼板を用いた
り、あるいはコンクリートとの接合面にスタッドを溶植
してもよい。

【００１４】接着剤に要求される性能としては、高強度
（例えばせん断力に対する接着剤強度が５０kg/cm²以
上）であること、常温で硬化すること（作業性の面から
加熱硬化型接着剤はあまり好ましくない）、接着面への
塗布作業に関する可使時間が比較的長いこと等が挙げら
れる。これらの条件を満たすものとしては、例えばエポ
キシ系２液混合型接着剤、アクリル系２液混合型接着剤
等があるが、必ずしもこれらに限定されるものではな
い。

【００１５】

【作用】接着剤はずれ止めとして高いせん断抵抗を示す
ため、接着剤を用いることにより、容易かつ安価にスキ
ンプレートとコンクリートとの一体化が可能になる。

【００１６】スタッドとの併用に関しては、セグメント
に曲げモーメントが作用する場合、コンクリートとスキ
ンプレートとの接合部にはせん断力が作用することとな
るが、接着剤によってはこの場合の破断性状は、急激な
すべりが生ずるぜい性破壊的となり、予想を越える荷重
が作用した場合に急激にセグメントが破壊してしまう可
能性がある。一方、スタッドによる鋼板とコンクリート
との接合は微小ずれを伴うため、延性的な破断性状を示
す。この両者を併用することにより、予想を越える荷重
が作用して接着剤による接合部が破断した後も、スタッ
ドにより延性的な挙動を示すこととなり、構造物の安全
性が向上する。

【００１７】また、スキンプレートに接着剤を塗布した
後、未硬化のコンクリートを打設して一体化する場合、
コンクリート硬化時の体積変化によりスキンプレートと
コンクリート間でずれが生じ、接着強度が得られない場
合があるが、スキンプレートにスタッドを溶植すること
により、コンクリート硬化時の体積変化が拘束され、硬
化初期におけるコンクリートと鋼板との相対的なずれを
防ぐことができ、十分な接着強度が発揮される。

【００１８】スキンプレートとしての突起付鋼板との併
用に関しては、鋼板の突起は通常、鋼板を圧延する際に
形成されるが、この場合、圧延機の圧下力等の制約か
ら、突起高さは４mm程度が限度である。この程度の突起
高さでは、スキンプレートとコンクリートとの接合部に
十分な強度を期待できず、通常スタッドとの併用が行わ
れている。これに対し、接着剤を用いることにより、ス
タッドを少なくする、あるいはスタッドをなくすことが
可能となる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明が適用される合成セグメントの
外観の一例を示したもので、合成セグメント１はトンネ
ル内空側スキンプレート２と地山側スキンプレート３、
及びスキンプレート２，３間のコンクリート４からな
る。図２〜図４は図１のＡ−Ａ断面図に相当するそれぞ
れ異なる実施例を示したものである。

【００２０】本発明はスキンプレート２，３とコンクリ
ート４を接着剤５を用いて一体化するものであり、接着
剤５でコンクリート４とスキンプレート２，３を一体化
するための製作方法としては、次の２種類の方法があ
る。

【００２１】 コンクリートが硬化した後、接着剤を
用いてスキンプレート２，３とコンクリート４を一体化
する方法。

【００２２】 スキンプレート２，３の表面に接着剤
を塗布した後、未硬化のコンクリート４を打設し、スキ
ンプレート２，３とコンクリート４を接着させる方法。

【００２３】スタッド等のない平坦な鋼板を用いる場合
には、どちらの方法も可能であるが、スタッドを用いる
場合及び突起付鋼板を用いる場合には、主としての方
法を用いる。

【００２４】図２はスキンプレート２，３にスタッドや
突起がない場合の実施例である。図３はスキンプレート
２，３にスタッド６を溶植したものを接着剤５でコンク
リート４と一体化させた場合の実施例である。また、図
４は内面に突起７を有するスキンプレート２，３を接着
剤５でコンクリート４と一体化した場合の実施例であ
る。

【００２５】図１〜図４ではトンネル内空側と地山側に
スキンプレート２，３を設け、コンクリート４を挟み込
むいわゆるサンドイッチ構造としているが、この他、内
空側のみにスキンプレート２を接着する構造（図５参
照）、あるいは地山側のみにスキンプレート３を接着す
る構造（図示せず）であってもよい。また、トンネル方
向両端面にも鋼板８を用いる構造（図６参照）あるいは
周方向両端面にも鋼板９を用いる構造（図７参照）であ
ってもよい。この場合の鋼板８，９は主としてコンクリ
ート打設時の型枠、あるいは寸法精度の向上等を目的と
しており、必ずしもコンクリート４と一体化させる必要
はなく、接着剤を用いる必然性はないが、継手部の強度
増等を目的として、接着剤によりコンクリートと一体化
してもよい。また、スタッドあるいは突起付鋼板との併
用も考えられることはスキンプレートの場合と同様であ
る。

【００２６】

【発明の効果】接着剤を用いることによりスキンプレー
トとコンクリートとの間にずれ変位が生じたり、スキン
プレートがコンクリートから剥離するような現象を少な
くすることが可能になる。

【００２７】これにより従来、多数のスタッドによりス
キンプレートとコンクリートを一体化させていたのに対
し、スタッド本数の減少させるかあるいはスタッドを不
要とすることができ、製作の合理化、製作費の低減が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る合成セグメントの外観を示す斜視
図である。

【図２】一実施例として、図１に対応するＡ−Ａ断面の
一例を示す断面図である。

【図３】他の実施例として、図１に対応するＡ−Ａ断面
の一例を示す断面図である。

【図４】さらに他の実施例として、図１に対応するＡ−
Ａ断面の一例を示す断面図である。

【図５】内空側にのみスキンプレートを有する場合の実
施例における合成セグメントの外観を示す斜視図であ
る。

【図６】トンネル方向両端面も鋼板で覆った場合の実施
例における合成セグメントの外観を示す斜視図である。

【図７】周方向両端面も鋼板で覆った場合の実施例にお
ける合成セグメントの外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…合成セグメント、２，３…スキンプレート、４…コ
ンクリート、５…接着剤、６…スタッド、７…突起、
８，９…鋼板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製のスキンプレートとコンクリートか
   らなるトンネル覆工用合成セグメントにおいて、前記ス
   キンプレートとコンクリートとを接着剤で一体化したこ
   とを特徴とする合成セグメント。
2. 【請求項２】 前記スキンプレートは少なくともトンネ
   ルの地山側または内空側に設けられており、前記コンク
   リートは前記地山側または内空側のスキンプレート間に
   充填されている請求項１記載の合成セグメント。
3. 【請求項３】 前記スキンプレートの前記コンクリート
   と接する面には突起が形成されている請求項１または２
   記載の合成セグメント。
4. 【請求項４】 前記スキンプレートの前記コンクリート
   と接する面にはスタッドが溶植されている請求項１また
   は２記載の合成セグメント。