JPH0688489A - トンネル覆工用セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼殻のみでセグメントリングを形成した後、
内部にコンクリートを充填してなる鋼コンクリート合成
セグメントについて、鋼重量の削減による経済性の向
上、継手部の強度、止水性の向上を目的とする。 【構成】 合成セグメントを構成する鋼殻のジャッキ推
力が作用しない後面の略全面に開口部７を設ける。開口
部７にはシール材８を設置できるだけの幅を有する後部
側板４ｂを設ける。ジャッキ推力が作用する前部側板４
ａには、リング間継手を構成するアングル形鋼材３１を
設け、このアングル形鋼材３１に新たに組み立てられる
鋼殻の後部側板４ｂをトンネル周方向から係合させる。
アングル形鋼材３１は、後部側板４ｂと係合した状態
で、鋼殻を送り出す際のガイド部材としても機能する。
鋼殻内へのコンクリートの充填により、開口部７を通じ
てコンクリートがリング間継手部に行き渡り、継手部の
強度、止水性を確保することができる。

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（セグメント）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等がある。

【０００３】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、主なものとして、トンネル地山
側もしくは内空側に鋼板を有するタイプ、さらに地山
側、内空側両面とも鋼板を有するサンドイッチタイプ
（例えば、特開平３−５９３００号公報、特開平３−２
８６０９７号公報参照）が挙げられ、何れのタイプも鋼
殻部の製作、寸法精度の面等を考慮し、トンネルリング
周方向側面にも鋼板を配置する場合が多い。また、６面
全てを鋼板で覆ったタイプもある（例えば、特開昭６１
−２８６４９７号公報、特開平２−１７６０９８号公報
参照）。

【０００４】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、厚さも薄くできる傾向にある。

【０００５】従来、これらの合成セグメントは、通常、
製造工場で鋼殻内部にコンクリートを充填して製品化
し、シールド現場へ搬入して、トンネル覆工材として使
用されている。

【０００６】また、これらのセグメントの継手は、図７
に示すようにセグメント６１に継手板６２等を設け、セ
グメント組立て時にボルト６２及びナット６３を使用
し、トルクにより締め付け力を導入する形式が一般的で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、大深度、大断面
のトンネルが増え、高応力状況下に構築される傾向にあ
る。また、トンネル断面の形状は、現在のところ主流で
ある真円形から楕円形等の異形断面の検討も進みつつあ
る。この場合、セグメント本体には大きな断面力に耐え
得る高強度、高剛性が要求され、これらの条件下に使用
されるセグメントとして合成セグメントが有効である。

【０００８】ところで、トンネルが大深度、大口径にな
ると、これに伴いセグメントが大型化し、運搬性、作業
性が悪くなる傾向にあるため、例えばセグメント鋼殻部
のみをリング状に組み立て、その後、この鋼殻部内にコ
ンクリートを充填し、合成セグメントを形成する方法等
が考えられる。

【０００９】図６はそのようなトンネル構築方法の一例
を示したもので、トンネル断面の内部を残して、トンネ
ル覆工位置を先行掘削し、先行掘削部分にセグメント１
の鋼殻のみを設置し、鋼殻どうしを接続してリング状に
組み立てる。トンネル覆工体の掘削断面には一部拡大部
を設け、４隅の拡大掘削部５１とそれ以外の掘削部５２
とを同時に掘削するシールドマシン５０の推進に従い、
拡大掘削部５１に通常のセグメントを組み立てて、この
部分に円形断面の補助トンネルを形成する。拡大部以外
の掘削部５２については、この補助トンネル内を作業空
間として、セグメント１の鋼殻のみを周方向に送り込む
ことができ、リング状に組み立てた後、鋼殻内にコンク
リートを充填することで、合成セグメントのセグメント
リングが形成され、内部の残置土５３を掘削すること
で、トンネル断面が形成される。

【００１０】上記のような構築方法を採用した場合、拡
大掘削部の補助トンネルから、セグメントを順次送り込
み、リング状に組み立てて行くため、セグメントリング
接合面には、セグメント送り込み時のガイドとなる部材
が必要となる。

【００１１】また、従来のセグメントでは、セグメント
間の継手にボルト・ナットを使用しているため、継手ボ
ルトの取付け及び締付け作業に多くの労力を必要として
おり、この点での省力化も望まれる。

【００１２】さらに、セグメント鋼殻部の重量は、セグ
メントの経済性、現場での施工性に大きく影響するた
め、極力セグメントの軽量化を図る必要がある。

【００１３】本発明は、上述のような課題の解決を目的
とし、トンネル覆工位置を先行掘削し、セグメントリン
グ形成後に内部を掘削することで、覆工構築作業の合理
化を図る場合において、経済性、施工性に優れた取り扱
いの容易なトンネル覆工用セグメントを提供するもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下、本発明の概要を実
施例に対応する図面の符号を用いて説明する。

【００１５】本発明のトンネル覆工用セグメント１は、
セグメントの外周面を構成する鋼殻と、鋼殻の内側に後
打ちされるコンクリートとからなる合成セグメントであ
り、シールドマシン５０により、トンネル断面の内部を
残して、トンネル覆工位置を先行掘削し、先行掘削した
部分に鋼殻のみを設置し、鋼殻どうしを接続して、リン
グ状に組み立てた後、鋼殻内にコンクリートを打設する
ことにより、セグメントリングを形成するものである。
トンネル断面の内部は、セグメントリングを、例えば数
リングまたは数十リング施工した後に掘削する。

【００１６】本発明のセグメント１の鋼殻は、シールド
マシン５０のジャッキ推力が作用しないトンネル軸方向
後面の略全面に開口部７を形成し、その分、鋼重量を削
減している。

【００１７】また、リング状に組み立てたセグメント１
の鋼殻内部へコンクリートを充填することにより、鋼コ
ンクリート合成構造のセグメント１が形成されると同時
に、開口部７を形成したことで、充填したコンクリート
が直接、リング間接合面に行き渡り、継手部の強度及び
止水性を確保することができる。

【００１８】なお、隣接するセグメント間には止水性を
確保する目的で、シール材を設けることが多いが、本発
明では鋼殻のトンネル軸方向後面が開口しているため、
開口部７の一部にトンネル周方向に延びる所定幅の後部
側板４ｂを設けることで、帯状の後部側板４ｂの表面に
シール材８を取り付けることができる。

【００１９】また、セグメント１のリング間接合面につ
いては、トンネル軸方向前面の前部側板４ａに、トンネ
ル周方向の延びるアングル形鋼材３１等からなるリング
間継手を設け、このリング間継手と新たに設置されるセ
グメント１の後部側板４ｂとを周方向端部から係合させ
る構造が考えられ、その場合、リング間継手を、新たな
セグメント１をトンネル周方向に送り出しながら組み立
てる際のガイド部材として兼用することができる。

【００２０】

【作用】合成セグメントは、通常、製造工場で鋼殻部の
組立て及び内部のコンクリート打設までを行い、施工現
場まで運搬するのが一般的であるが、本発明の合成セグ
メントは、施工現場において鋼殻のみでセグメントリン
グを組み立て、例えば数リングまたは数十リング、シー
ルドマシンが推進した後、セグメント鋼殻内にコンクリ
ートを充填し、鋼・コンクリート一体構造を形成し、合
成セグメントとしての特性を発揮する。

【００２１】また、本発明のセグメントの鋼殻は、トン
ネル軸方向後面の略全面に開口部が形成されており、そ
の分、鋼重量が削減され、鋼殻内部へのコンクリートの
充填により、同時に継手部の強度及び止水性を確保する
ことができる。

【００２２】このような合成セグメントを用いることに
より、製造工場から施工現場までの運搬にかかる労力が
低減され、さらに立坑やトンネル内の搬送設備、セグメ
ント組立装置の小型化、施工の簡略化が可能となる。

【００２３】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００２４】図１及び図２は、それぞれ本発明の一実施
例におけるセグメント１の鋼殻部を示したものである。
なお、図２は鋼殻の構成を分かりやすく示す目的で、セ
グメントリング周方向の曲率を無視している。

【００２５】本実施例において、鋼殻はトンネル地山側
鋼板２、トンネル内空側鋼板３を有し、セグメントリン
グ接合面のジャッキ推力が作用する前面には前部側板４
ａを設け、ジャッキ推力が作用しない後面には、シール
材８を設置できるだけの幅を有する２枚の帯状の後部側
板４ｂを地山側鋼板２側と、内空側鋼板３側に設け、そ
の間を開口部７としている。また、セグメントリング周
方向両端のセグメントピース間には端板５が設けられて
いる。

【００２６】また、本実施例において、ジャッキ推力が
作用する前部側板４ａの地山側寄り及び内空側寄りの位
置には、リング間継手を構成するアングル形鋼材３１を
設けている。このアングル形鋼材３１は、トンネル軸方
向に隣接するセグメント１の後部側板４ｂと係合するよ
うになっており、また新たなセグメント１の後部側板４
ｂを係合させた状態で、トンネル周方向に送り出す際の
ガイド部材としても機能する。

【００２７】リング間継手を構成するアングル形鋼材３
１の係合部には、図２に示すようにレ字状断面の止水材
３２を止めねじ３３で止め付けてあり、鋼殻で組み立て
たリング内部への水漏れを防止している。

【００２８】セグメント１の鋼殻内にはトンネル掘進作
業の進行に応じて、コンクリートが充填され、開口部７
があることで、リング間継手位置にもコンクリートが行
き渡り、トンネル覆工としてのリング間継手強度及び止
水性が確保される。

【００２９】さらに、リング間継手に、より高強度のも
のが要求される場合には、図２に示すように前部側板４
ａの幅方向（トンネル径方向）中央部に、Ｔ字状断面の
Ｔ形鋼材３４を設置することも考えられる。Ｔ形鋼材３
４はトンネル軸方向に隣接するセグメント１の開口部７
に嵌入し、鋼殻内へのコンクリートの充填により、セグ
メントリング間での応力伝達に寄与する。

【００３０】また、本実施例において、地山側鋼板２、
内空側鋼板３及び端板５の内面には、それぞれトンネル
軸方向に延びる補剛リブ１１，１５を設け、側板４に設
けたトンネル径方向のＴ字状断面の補剛リブ１２ととも
に、コンクリート打設前の状態において、シールドマシ
ンのジャッキ推力に抵抗し得るよう、鋼殻を補剛してい
る。さらに、地山側鋼板２及び内空側鋼板３には、セグ
メントリング周方向にも補剛リブ１３を設け、上述した
補剛リブ１１，１２、さらに端板５に設けたトンネル径
方向の補剛リブ１４とともに、施工時の一時的な地山荷
重に抵抗させている。また、補剛リブの隅角部には空気
抜き孔１６を形成し、コンクリート打設孔６から充填さ
れたコンクリートの回り込みを改善している。

【００３１】端板５に設けられるセグメント間継手２１
は、従来からある継手ボックスによるボルト接合形式の
継手としているが、従来のシールド工法ではトンネル内
空側にしか継手を設けることができないのに対し、図６
のトンネル構築方法のように補助トンネル内でセグメン
ト１の鋼殻の接合を行う場合、セグメント間継手２１を
トンネル内空側だけでなく、トンネル地山側にも設ける
ことができ、トンネル覆工の断面力に対し、極めて有効
な構造となる。

【００３２】図３〜図５は、本発明の実施例におけるシ
ール材８及び止水材３２を設置したリング間継手位置の
詳細を示したものである。

【００３３】図３は後部側板４ｂ位置の断面であり、地
山側鋼板２の端部に設けた所定幅の後部側板４ｂの表面
にトンネル周方向に延びる帯状のシール材８を取り付け
ている。シール材８は、例えば接着剤等で取り付けるこ
とができる。内空側についても同様である。

【００３４】図４は前部側板４ａ位置の断面であり、前
部側板４ａの表面にガイド部材兼リング間継手構成部材
であるアングル形鋼材３１を溶接等で取り付け、このア
ングル形鋼材３１の内側にレ字状断面の止水材３２を止
めねじ３３で止め付けてある。止水材３２は止めねじ３
３で止め付ける代わりに接着剤等で取り付けてもよい。

【００３５】図５は、図３及び図４に示した後部側板４
ｂとアングル形鋼材３１が組み合わされた状態を示した
もので、隣り合うセグメント１の後部側板４ｂとアング
ル形鋼材３１を係合させ、シール材８が既設の鋼殻の前
部側板４ａの表面に密着するとともに、アングル形鋼材
３１の内側に取り付けた止水材３２が後部側板４ｂの内
面に密着することで、鋼殻組立て時における止水効果が
発揮される。

【００３６】

【発明の効果】 大口径、大断面のトンネルをシールド工法により構
築するに当り、合成セグメント鋼殻部だけでセグメント
リングを組み立てることにより、セグメント製造工場か
ら施工現場までの運搬費の削減、並びにトンネル内のセ
グメント搬送設備、組立て装置の小型化が可能となる。

【００３７】 セグメント鋼殻のトンネル軸方向後面
略全面に開口部を有するため、さらに鋼重量が削減さ
れ、経済的なセグメントとなる。

【００３８】 セグメント鋼殻内にコンクリートを充
填することによって、セグメント本体が鋼コンクリート
合成構造を形成すると同時に、コンクリートが直接リン
グ間接合面に行き渡り、リング間継手部の強度、止水性
を確保することができ、また別途、止水のための作業を
必要としないため、施工の簡略化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるセグメント鋼殻の概
要を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例におけるセグメント鋼殻の鉛
直断面図である。

【図３】後部側板位置の鉛直断面図である。

【図４】前部側板位置の鉛直断面図である。

【図５】リング間接合面における接合状態を示す鉛直断
面図である。

【図６】本発明のセグメントが適用されるトンネル構築
工法の一例を概略的に示した斜視図である。

【図７】従来のセグメントの継手を示す鉛直断面図であ
る。

【符号の説明】

１…セグメント、２…地山側鋼板、３…内空側鋼板、４
ａ…前部側板、４ｂ…後部側板、５…端板、６…コンク
リート打設孔、７…開口部、８…シール材、１１，１
２，１３，１４，１５…補剛リブ、１６…空気抜き孔、
２１…セグメント間継手、２２…ボルト孔、３１…アン
グル形鋼材、３２…止水材、３３…止めねじ、３４…Ｔ
形鋼材、５０…シールドマシン、５１…拡大掘削部、５
２…拡大部以外の掘削部、５３…残置土

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000148346 株式会社銭高組 大阪府大阪市西区西本町２丁目２番11号 (71)出願人 000231198 日本国土開発株式会社 東京都港区赤坂４丁目９番９号 (71)出願人 000236610 不動建設株式会社 大阪府大阪市中央区平野町四丁目２番16号 (72)発明者 岩橋 正佳 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 柳本 泰伴 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 浅上 裕司 東京都渋谷区渋谷１丁目16番14号 東急建 設株式会社内 (72)発明者 小磯 智恒 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 桑原 秀樹 東京都新宿区荒木町13番地の４ 住友建設 株式会社内 (72)発明者 鶴岡 胤英 東京都千代田区一番町31番地 株式会社錢 高組内 (72)発明者 二宮 康治 神奈川県愛甲郡愛川町中津4036−１ 日本 国土開発株式会社内 (72)発明者 奥 利明 東京都台東区台東１−２−１ 不動建設株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セグメントの外周面を構成する鋼殻と、
   該鋼殻の内側に後打ちされるコンクリートとからなり、
   シールドマシンにより、トンネル断面の内部を残して、
   トンネル覆工位置を先行掘削し、該先行掘削部分に前記
   鋼殻を設置し、鋼殻どうしを接続して、リング状に組み
   立てた後、該鋼殻内に前記コンクリートを打設すること
   により、セグメントリングを形成し、その後、該セグメ
   ントリング内部を掘削してトンネルを構築するためのト
   ンネル覆工用セグメントであって、前記鋼殻のトンネル
   軸方向後面の略全面に開口部を形成したことを特徴とす
   るトンネル覆工用セグメント。
2. 【請求項２】 前記トンネル軸方向後面の開口位置に
   は、トンネル周方向に延び、リング間接合面を構成する
   所定幅の後部側板が設けられており、該後部側板の表面
   にシール材を取り付けこたとを特徴とする請求項１記載
   のトンネル覆工用セグメント。
3. 【請求項３】 前記鋼殻のトンネル軸方向前面にはリン
   グ間接合面を構成する前部側板が設けられており、該前
   部側板の表面にはトンネル周方向に延び、前記後部側板
   と係合可能なリング間継手としてのアングル形鋼材が設
   けられていることを特徴とするトンネル覆工用セグメン
   ト。