JPH07103795B2 - セグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトンネルの築造時に、トンネル壁面に組立施工
されるセグメントに関するものである。

（従来の技術） 従来からシールド工法によりトンネルを掘進するに従っ
てその掘削壁面に組立施工するセグメントとしては、ト
ンネルの掘削面に沿って彎曲した長方形状のセグメント
が広く使用されている。

このセグメント（ａ）は第７、８図に示すように、複数
個のセグメント（ａ）の長辺側端面を既に組立施工した
セグメント（ａ）の端面に当接させてボルト・ナット
（ｂ）により連結すると共にトンネルの周方向に対して
は互いにその短辺側端面同士を同様にしてボルト・ナッ
ト（ｂ）により連結、一体化することにより、円環状の
トンネル覆工部に形成していくものである。

従って、セグメント同士の接続作業に著しい手間を要す
るばかりでなく、次のセグメントを円環状に組立てるに
は、シールド掘削機（ｃ）の推進ジャッキ（ｄ）のスプ
レッダーを既に組立施工したセグメント端面に反力をと
って推進させ、セグメントが組立可能な一定長さのトン
ネル部を掘削したのちでしか行うことができないため
に、トンネルの掘削と並行してセグメントの組立てが行
えず、トンネル覆工作業の能率が低下するという問題点
があった。

このため、第９図に示すように、亀甲形状に形成された
セグメント（11）が開発された。

この亀甲型セグメント（11）によれば、トンネルの周方
向に千鳥状に組み合わされてその方向に隣接するセグメ
ント同士の連結は、トンネル長さ方向に連結した２個の
セグメント（11）（11）の傾斜端面で形成されるＶ字状
端面にその両側傾斜端面（12）（12）を嵌合状態で接合
されるために、正確な接合が行われてボルト・ナットに
よる連結が不要となり、その上、覆工したトンネル長さ
方向の端面は、突出したセグメント（11）の半部分によ
る突出端面（13）と次のセグメント（11）の半部分を嵌
合させる凹部（14）の端面（15）とが交互に露出した状
態となり、両端面（13）（15）にシールド掘削機の推進
ジャッキの反力をとってシールド機を推進させると共に
所定長さの掘進が行われると、突出端面（13）に当接さ
せている推進ジャッキでシールド掘削機の掘削を続行さ
せながら凹部（14）の端面（15）に当接していた推進ジ
ャッキを収縮させて該凹部（14）に次のセグメント（1
1）の嵌合による組立て作業が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような亀甲型セグメントによれば、
シールド掘削機がローリングすると、シールド掘削機側
に配設している推進ジャッキが周方向に変位してそのス
プレッダーが上記両端面（13）（15）に沿ってずれ、該
亀甲型セグメントの傾斜端面（12）（12）に当接する場
合が発生してセグメントの破損につながるばかりでな
く、推進ジャッキを作動させられない場合が生じる。

又、同一形状の亀甲型セグメント（11）を順次、上記の
ように凹部（14）に嵌合させながらも組立ていくもので
あるから、直線トンネルの築造が容易であっても、屈
曲、蛇行した曲線トンネルを形成する場合には、従来の
長方形セグメントでは、トンネル長さ方向の幅が異なっ
た長方形セグメントを使用して容易にトンネルの屈曲に
応じた修正が可能となるが、亀甲型セグメント（11）で
はその修正用セグメントの形状が極めて複雑となり、組
立ても煩雑化するという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し得るセグメントの提
供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のセグメントは、互
いに並行な長辺側端面と短辺側端面との両端間を傾斜端
面に形成し且つ外表面を両傾斜端面間に亘って円弧状面
に形成してなる等脚台形状のセグメント部材を一対、長
片側端面同士を分離可能に接合、連結してなる構造を有
するものである。

このようなセグメントにおいて、上記一対の等脚台形状
セグメント部材の長短両辺の端面に設けられる連結用孔
としては、トンネルの周方向に長い長孔に形成しておく
ことが望ましい。

（作用） シールド掘削機によって掘削されるトンネル壁面をセグ
メントによって覆工する場合、上記従来の亀甲型セグメ
ントと同様に、トンネルの周方向には対向するセグメン
ト前後傾斜端面同士を交互に接合させながら千鳥状に組
合わされる。

従って、次のセグメントをトンネルの長さ方向に組立て
る場合に、その最前端面は、交互に突出した等脚台形状
のセグメント部材の短辺側端面による突出端面と、これ
ら突出端面に連なる両傾斜端面を介してトンネルの後方
側に向かって等脚台形状セグメント部材の長短辺間の寸
法に等しい長さだけずれた状態で組立てられた等脚台形
状セグメントの短辺側端面による凹端面とで千鳥状端面
が形成され、その凹端面と両傾斜端面とで囲まれた部分
が１個の等脚台形状セグメント部材と同形状の凹部空間
となっている。

この凹部空間にトンネルの掘進に従って、セグメントの
一半部を形成する等脚台形状セグメント部材を次々と嵌
合させながらトンネルの長さ方向に覆工を形成していく
ものであるが、シールド掘削機がローリングして、推進
ジャッキのスプレッダーが傾斜端面に当接する位置まで
変位した場合には、亀甲型に組み合わせているセグメン
トを２個の等脚台形状セグメント部材に分割してその分
割等脚台形状セグメント部材を上記凹部空間に嵌合して
その短辺側端面を凹端面に連結させると、このセグメン
ト部材の長辺側端面と既に組立てられているセグメント
部材の前記突出端面とが周方向に面一に連続することに
なる。

従って、この端面に推進ジャッキのスプレッダーを当接
させてシールド掘削機の推進が可能となり、さらに、該
端面に次の分割等脚台形状セグメント部材をローリング
に応じた寸法だけ周方向にずらしながらその長辺側端面
を前記凹部空間を介して面一端面に連結し、再び、該凹
部空間にセグメントを順次嵌合、連結させていくことに
よりトンネル覆工を形成していくものである。

この際、周方向の変位量が小さい場合には、セグメント
材の長短両片の端面に穿設している連結用長孔によって
調整すればよい。

又、曲線トンネル部分を形成する場合には、上記のよう
に面一の端面を形成したのち、該端面にトンネル長さ方
向の幅を徐々に変化させている長方形状セグメント、或
いは不等脚台形状に形成しているセグメント部材を使用
して周方向に組立てゝいけばよく、所定長さの屈曲トン
ネル部の築造後、亀甲型セグメントによって直線トンネ
ル部の覆工を行うことができる。

（実 施 例） 本発明の実施例を図面について説明すると、（１）は等
脚台形状のセグメント部材で、第１図に示すように、適
宜厚さを有する鋼板製の横長等脚台形状板材（２）をそ
の面が長さ方向にトンネル周方向の彎曲掘削面に沿う円
弧状面に形成されていると共に、互いに平行な長短端縁
にトンネル内側に向かって突出する一定幅を有する弓状
に彎曲した長短端面板（３）（４）を一体に固着してあ
り、さらに、両側傾斜端縁に該長短端面板（３）（４）
と同一突出幅を有する傾斜端面板（５）（５）を一体的
に固着してこれらの端面板（３）（４）（５）により等
脚台形状の連結用枠を形成してなるものである。

又、長短端面板（３）（４）には、板材（２）の長さ方
向、即ち、トンネルの周方向に長いボルト連結用長孔
（６）（７）を夫々、長さ方向に一定間隔毎に穿設して
ある。

なお、傾斜端面板（５）（５）にはその長さ方向に一定
間隔を損して円形状のボルト連結孔（16）（16）を穿設
しておいてもよい。

このように形成した等脚台形状セグメント部材（１）を
２枚、第２図に示すように、その長辺側端面板（３）
（３）を互いに接合し、該端面板（３）（３）に穿設し
ている各長孔（６）（６）間をボルト・ナット（８）に
よって分離可能に連結、一体化して亀甲型セグメントを
構成しているものである。

そして、この亀甲型セグメントによりトンネルの掘削面
を覆工するには、第３、４図に示すように、シールド掘
削機（図示せず）の掘進に従って亀甲型セグメントをト
ンネルの周方向に順次組立施工する際に、隣接する亀甲
型セグメントの傾斜端面同士の接合は、一方の亀甲型セ
グメントの一半部を形成している等脚台形状セグメント
部材（１）の傾斜端面板（５）に他方の亀甲型セグメン
トの他半部を形成している等脚台形状セグメント部材
（１）の傾斜端面板（５）が互いに接合するように順次
千鳥状に組み合わされる。

即ち、既に組立てられたセグメント覆工の最前端面の形
状は、第３図に示すように、１つ置きに組立てられた亀
甲型セグメントの前半側を形成している等脚台形状セグ
メント部材（１）の短辺側端面板（４）の両端に、この
亀甲型セグメントと交互に組み合わされた亀甲型セグメ
ントの前半側の等脚台形状セグメント部材（１）の傾斜
端面板（５）（５）が連接して前方に向かって突出し、
該セグメント部材（１）の短辺側端面板（４′）が前記
後方側に凹設している短辺側端面板（４）から等脚台形
状セグメント部材（１）の長短端面板（３）（４）間の
寸法に相当した長さでもって前方に突出し、全体的に千
鳥状端面に形成されるものである。

そして、対向する傾斜端面板（５）（５）と後方側に凹
設している短辺側端面板（４）とで囲まれた空間部は１
個の等脚台形状セグメント部材（１）と同一形状の凹部
空間（９）に形成され、その凹部底端面を形成している
短辺側端面板（４）はトンネル周方向に連接した隣接す
る亀甲型セグメントの長辺側端面板（３）と周方向に面
一に連なっているものである。

従って、次の亀甲型セグメントをトンネルの長さ方向に
組立てる場合に、突出端面板（４′）と凹設端面板
（４）にシールド掘削機の推進ジャッキ（10）のスプレ
ッダーを受止させて該推進ジャッキ（10）を伸長させな
がら掘進することにより所定トンネル長さ部分を掘産し
たのち、凹設端面板（４）に受止させている推進ジャッ
キ（10）を収縮させて該凹部空間（９）に亀甲型セグメ
ントの後半側等脚台形状セグメント部材（１）を嵌合さ
せ、該セグメント部材（１）の両側傾斜端面板（５）
（５）を凹部空間（９）の対向傾斜端面板（５）（５）
に接合させると共にその短辺側端面板（４）を、凹部空
間（９）を形成している既に組立てられた亀甲型セグメ
ントの前半側セグメント部材（１）の短辺側端面板
（４）にボルト・ナット（８）により連結するものであ
る。

こうして、全ての凹部空間（９）に亀甲型セグメントを
嵌合、接続させると、該亀甲型セグメントの前半部をセ
グメント部材（１）の短辺側端面板（４）が突出端面と
なる一方、既に組立てられている亀甲型セグメントの前
記突出端面が凹部空間（９）の凹設端面となり、該凹設
端面と嵌合、接続した前記亀甲型セグメントの前半側セ
グメント部材（１）の傾斜端面板（５）（５）間で形成
される凹部空間（９）に前記同様にして亀甲型セグメン
トを嵌合、接続し、トンネル長さ方向にセグメント覆工
を形成していくものである。

次に、シールド掘削機がローリングして、推進ジャッキ
（10）のスプレッダーが傾斜端面板（５）（５）に当接
する状態にまで変位した場合、亀甲型セグメントを構成
している一対の等脚台形状セグメント部材（１）（１）
の連結ボルト・ナット（８）を外してこの亀甲型セグメ
ントを２個の等脚台形状セグメント部材（１）（１）に
分割したのち、第５図に示すように、その分割等脚台形
状セグメント部材（１）を上記凹部空間（９）に嵌合し
てその短辺側端面板（５）を凹設端面に連結させる。

そうすると、この分割等脚台形状セグメント部材（１）
の長辺側端面板（３）が既に組立てられている亀甲型セ
グメントの前半側の等脚台形状セグメント部材（１）の
前記突出端面とトンネル周方向に面一に連続することに
なる。

従って、この端面に推進ジャッキのスプレッダーを当接
させてシールド掘削機の推進が可能となり、さらに、該
端面に次の分割等脚台形状セグメント部材（１）をロー
リングに応じた寸法だけ周方向にずらしながらその長辺
側端面を前記凹部空間（９）を介して面一端面にボルト
・ナット（８）により連結し、再び、該凹部空間（９）
に亀甲型セグメントを順次嵌合連結させていくことによ
りトンネル覆工を形成していくものである。

この場合、分割等脚台形状セグメント部材（１）をトン
ネル周方向にずらしても、セグメント部材（１）の長短
側端面板（３）（４）に穿設しているボルト・ナット
（８）の連結用孔はトンネル長さ方向に長く形成された
長孔（６）（７）であるから、これらの長孔（６）
（７）を介して確実にセグメント部材（１）（１）同士
の連結、固着が可能となる。

なお、微小なローリングの変位量に対しては、長孔
（６）（７）同士の寸法を僅かにずらすだけで対応でき
る。

又、曲線トンネル部分を形成する場合には、上記のよう
にトンネル周方向に面一のセグメント端面を形成したの
ち、該端面にトンネル長さ方向の幅を徐々に変化させて
いる長方形状セグメント、或いは第６図に示すような不
等脚台形状セグメント部材（１′）を周方向に組立てゝ
いけばよく、所定長さの屈曲トンネル部の築造後、亀甲
型セグメントを順次組立連結していくことによって直線
トンネル部の覆工を行うものである。

なお、以上の実施例においては、鋼板製の亀甲型セグメ
ントについて述べたが、コンクリート製の亀甲型セグメ
ントであっても、同様な作用効果を奏することができる
ものである。

（発明の効果） 以上のように本発明のセグメントによれば、互いに並行
な長辺側端面と短辺側端面との両端間を傾斜端面に形成
し且つトンネル掘削面側の表面を両傾斜端面間に亘って
該トンネルの掘削彎曲面に沿う円弧状面に形成してなる
等脚台形状のセグメント部材を一対、長片側端面同士を
分離可能に接合、連結してなるものであるから、このセ
グメントの一半側の等脚台形状セグメント部材の傾斜端
面に次のセグメントの他半側の等脚台形状セグメントの
傾斜端面を順次、トンネル周方向に千鳥状に連結させな
がら組立てることによって従来の亀甲型セグメントと同
様に効率よくトンネル覆工を形成できるのは勿論、シー
ルド掘削機がローリングして、推進ジャッキのスプレッ
ダーが傾斜端面に当接するような状態になった場合に
は、セグメントを２個の等脚台形状セグメント部材に分
割してその分割等脚台形状セグメント部材を、上記千鳥
状に組み合わされたことにより覆工端面側に形成される
等脚台形状セグメントと同形状の凹部空間に嵌合、連結
させることにより、推進ジャッキのスプレッダーを受止
する覆工セグメントの端面を周方向に面一に連続させる
ことができ、従って、この端面に推進ジャッキのスプレ
ッダーを当接させてセグメントを破損させることなくシ
ールド掘削機の推進が可能となるものである。

さらに、このように面一に形成された覆工セグメント端
面に次の分割等脚台形状セグメント部材をローリングに
応じた寸法だけ周方向にずらしてその長辺側端面を短辺
側端面の間隔毎に順次連結することにより、上記凹部空
間を有する覆工セグメント端面に組立、復元することが
でき、再び、セグメントを使用して上記同様にトンネル
覆工作業が行えるものである。

又、曲線トンネル部分を形成する場合には、上記のよう
に面一の覆工セグメント端面を形成することによって該
端面にトンネル長さ方向の幅を徐々に変化させている長
方形状セグメントを周方向に容易に組立てゝいくことが
でき、従来の亀甲型セグメントでは行えなかった曲線ト
ンネル部の築造が簡単に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は等脚台形状セグメント部材の斜視図、第２図はセグ
メントの斜視図、第３図は組立状態を示す簡略斜視図、
第４図および第５図は施工状態を示す簡略展開図、第６
図は不等脚台形状セグメント部材の平面図、第７図は従
来の長方形状セグメントによるトンネル施工例の簡略縦
断側面図、第８図はその簡略展開平面図、第９図は従来
の亀甲型セグメントの組立状態を示す斜視図である。 （１）……等脚台形状セグメント部材、（３）（４）…
…長短端面板、（５）（５）……傾斜端面板、（６）
（７）……ボルト連結用長孔、（９）……凹部空間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに並行な長辺側端面と短辺側端面との
   両端間を傾斜端面に形成し且つ外表面を両傾斜端面間に
   亘って円弧状面に形成してなる等脚台形状のセグメント
   部材を一対、長片側端面同士を分離可能に接合、連結し
   てなることを特徴とするセグメント。
2. 【請求項２】等脚台形状セグメント部材の長短両辺の端
   面にその長さ方向に長いボルト連結用長孔を所定間隔毎
   に穿設していることを特徴とする請求項記載のセグメ
   ント。