JPH07229394A - シールドトンネル用セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＲＣセグメントの端部からのクラックの発生
を抑制する。 【構成】 ＲＣセグメント２１の端部の辺２８〜３９
は、曲率半径が１ｍｍ以上で１０ｍｍ以下となるように
面取りを施す。この面取りによって、ＲＣセグメント２
１を組立てる際に、辺２８〜３９が他の部分に接触して
もクラックが発生しにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法でトンネ
ルを構築する場合に、トンネルの内壁をライニングする
ためのシールドトンネル用セグメントに関し、特に鉄筋
を材料として用いるＲＣセグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法では、シールド掘進機によ
って掘削されたトンネルの内壁を、セグメントと呼ばれ
る素材を組合わせてライニングする。セグメントは、ト
ンネルの地山が露出して崩壊するのを防ぐ役目ばかりで
はなく、シールド掘進機のシールドジャッキの推進反力
を受けて前進させる役目も有する。

【０００３】従来からのシールドトンネル用セグメント
を材質から分類すると、鉄筋によって補強したコンクリ
ートであるＲＣセグメント、鋼鉄を加工して生成するス
チールセグメント、および鋳鉄製のダクタイルセグメン
トに分けられる。セグメント径が５ｍを超えると、価
格、強度、耐久性の面から、ＲＣセグメントが大半を占
めているのが実情である。

【０００４】図６は、ＲＣセグメントの一例を示す。Ｒ
Ｃセグメント１は、厚みを有する円筒殻の一部を切出し
た形状を有する。トンネル中心側の内面２は凹面であ
り、トンネル外周側の外面３は凸面である。トンネルの
軸方向には軸方向端面４，５がそれぞれ形成され、周方
向には周方向端面６，７がそれぞれ形成される。軸方向
端面４，５および周方向端面６，７は、一般には平面で
ある。各面間の稜角には、辺８〜１９が形成される。

【０００５】図７は、各辺８〜１９の稜角部の断面形状
を示す。図７（Ａ）は、内面２の周辺の辺８〜１１の断
面形状を示し、図７（Ｂ）は他の辺１２〜１９の断面形
状を示す。内面２の周囲の辺８〜１１は、ライニングを
構築した際に、目地を埋める目的で予め段差が設けられ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来からのＲＣセグメ
ント１は、図７に示すように、稜角部の丸みが少ない。
このため、たとえば図８に示すように、既に組立てられ
た既設セグメント１ａ，１ｂに僅かでも目違いが発生し
ていると、新たにセグメントを組立てるときに、セレク
タで把持され新設セグメント１ｃ，１ｄが、既設セグメ
ント１ａ，１ｂの辺のいずれかに最初に接触する。この
ため各辺にクラックが生じやすい。

【０００７】またシールド工法では、ＲＣセグメント１
を１周分組立ててリングを形成すると、次のストローク
の掘削に移る。シールド掘進機内のシールドジャッキか
らの推力が組立てられたセグメントに作用する。このと
き図８に示すように、各セグメント間で僅かでも目違い
があると、セグメントの端部に荷重が集中し、端部にク
ラックが生じやすくなる。セグメントの接合面にクラッ
クが発生すると、セグメントの強度が低下し、水漏れな
ども発生しやすくなるので、直ちに補修作業を行わなけ
ればならない。

【０００８】実開昭６０−４９７号公報には、ＲＣセグ
メント間の接合面に補強用の鋼材を使用して、クラック
の発生を防ぐ先行技術が開示されている。この先行技術
では、ＲＣセグメントを製造する段階で、接合面に予め
補強鋼材を設けておく。接合面には、コンクリートより
も脆くはない鋼材を用いるので、クラックは発生しにく
くなるけれども、鋼材が接合面に露出するので錆の発生
を防ぐ防錆処理が必要となることや、円周方向の精度を
だすためのコストがかかりすぎるなどの難点がある。

【０００９】本発明の目的は、セグメントの各辺でクラ
ックの発生が軽減され、容易に健全なライニングを行う
ことができるシールドトンネル用セグメントを提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールド工法
でトンネルを構築するためのコンクリートセグメントに
おいて、コンクリートセグメントの各表面間の境界辺に
予め面取りが施されていることを特徴とするシールドト
ンネル用セグメントである。

【００１１】本発明の前記面取りは、曲率半径が１ｍｍ
以上で１０ｍｍ以下の曲面であることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に従えば、コンクリートセグメントの各
表面間の境界線に予め面取りが施されている。セグメン
トの組立ての際には、新たなセグメントが既設のセグメ
ントに最初に接触する部分は、いずれかの表面が均一に
接触するよりも、１つの辺が接触する方が早い。辺には
予め面取りが施されているので、クラックが生じにく
く、後からの補修の必要も少なくなる。また、組立てた
セグメントに目違いがあって、シールド掘進機を推進さ
せるための推進反力が作用しても、目違い部の稜角には
面取りが施されているので、クラックなどは生じにく
い。

【００１３】また本発明に従えば、曲率半径が１ｍｍ以
上で１０ｍｍ以下の曲面で面取りを施す。面取りの曲率
半径が１ｍｍ未満となると、面取りの効果が少なくな
り、１０ｍｍを超えると接合面の面積が不足したり、端
面にシール用の溝などを形成する余地が少なくなる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるＲＣセグメ
ント２１の形状を示す。内面２２、外面２３、軸方向端
面２４，２５、周方向端面２６，２７によって形成され
る形状は、基本的には図６に示す従来のＲＣセグメント
１と同等である。注目すべきは、各表面間の境界辺２８
〜３９に予め面取りが施されていることである。

【００１５】軸方向端面２４，２５には、既に設置され
ているリングと新たに組立てられるリングとを接合する
ボルト用のリング間ボルト孔４０が形成される。周方向
端面２６，２７には、リングを形成するための隣接する
ＲＣセグメント２１（図示なし）と接合するためのセグ
メント間ボルト孔４１が設けられる。内面２２には、ボ
ルト締め作業を行うための凹所４２が形成される。内面
２２には、さらにセグメント組立てのためのエレクタが
ＲＣセグメント２１を把持するための把持部４３も設け
られる。軸方向端面２４，２５および周方向端面２６，
２７には、シール材および緩衝材を装着するためのシー
ル材用溝４４および緩衝材用溝４５がそれぞれ形成され
る。

【００１６】図２は、図１のＲＣセグメント２１の辺２
８〜３９の稜角部の断面形状を示す。図２（Ａ）、図２
（Ｂ）および図２（Ｃ）は、図１の切断面線Ａ−Ａ，Ｂ
−ＢおよびＣ−Ｃから見た形状をそれぞれ示す。内面２
２の周辺の辺２８〜３１については、目地を形成するた
めに段差が設けられ、各段差を滑らかに曲率半径Ｒの面
取り５１〜５３で滑らかに連結させている。図２（Ｂ）
および図２（Ｃ）に示すように、軸方向端面２４，２５
および周方向端面２６，２７間の辺３２〜３５と、外面
２３の周辺の辺３６〜３９は、曲率半径Ｒの丸みをもっ
て面取り５４，５５をそれぞれ施している。

【００１７】図３は、図１のＲＣセグメント２１を接合
する状態を示す。隣接するＲＣセグメント６１，６２間
は、ボルト６３によって接合する。ボルト６３よりも外
周側には、シール材６４がＲＣセグメント６１，６２の
端面に予め形成されているシール材用溝４４に保持さ
れ、内周側には緩衝材６５が、端面に予め形成されて緩
衝材用溝４５に保持されている。

【００１８】図４は、図１のＲＣセグメント２１を自動
的に組立てるときの工程を示す。シールド掘進機の後方
からＲＣセグメント２１が供給されると、でセグメン
ト供給装置へ搭載される。ではエレクタへのセグメン
ト供給が行われ、ではセグメント把持が行われる。以
上の〜の工程がセグメント供給の工程となる。

【００１９】次にでは、セグメントを使用するリング
の所定位置へ旋回・伸縮・摺動されて粗位置決めされ
る。旋回は、円周方向の移動であり、伸縮は半径方向の
移動であり、摺動は軸線方向の移動である。この粗位置
決めは、セグメント自動組立て機に予め設定されている
データに基づいて行われる。

【００２０】次に押付け倣い制御によって、摺動、
ヨーイング旋回の位置決めが行われる。ヨーイング
は、セグメントの中心を通る半径を中心とし、角度を調
整することである。

【００２１】次に姿勢修正制御として、ローリング修
正、ピッチング修正、■伸縮修正が行われる。のロ
ーリング修正は、セグメントの軸方向端面の中心を通る
軸線に対して角度を修正することである。ピッチング修
正は、接線方向の軸線に対して角度を修正することであ
る。本実施例によれば、自動的に位置決め修正する際
に、辺２８〜３９にクラックが発生しにくいので、後か
らの補修の必要性も軽減される。

【００２２】図５は、本発明の面取り形状を示す。図５
（Ａ）は図１のＲＣセグメント２１について示した丸味
を有する曲面状の面取りである。図５（Ｂ）は、傾斜面
としていわゆるＣ面取りの状態である。曲率半径Ｒは、
１ｍｍ以上で１０ｍｍ以下が適している。１ｍｍ未満に
なると、セグメント組立て時に稜角度を引っかけやす
く、クラックの発生が多くなることが実験上確認されて
いる。１０ｍｍを超えると、シール材用溝４４や緩衝材
用溝４５の形成が困難である。たとえばシール材６４と
しては、幅３０ｍｍ、厚さ５〜６ｍｍのゴムシールが用
いられるけれども、面取りが大きくなるとこのようなゴ
ムシールを用いるためのシール材用溝４４を形成する余
地が少なくなる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンクリ
ートセグメントの各表面間の境界辺に予め面取りが施さ
れるので、境界辺からのクラックの発生が抑制され、後
からの補修の手間も省くことができる。またクラックが
発生しにくくなるので、組立てなどの作業も迅速に行う
ことができる。

【００２４】また本発明によれば、面取りを曲率半径が
１ｍｍ以上で１０ｍｍ以下となるように行うので、コン
クリートセグメント間同士のシールなどを困難にしない
でクラックの発生を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の形状を示す斜視図である。

【図２】図１の実施例の切断面線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂおよび
Ｃ−Ｃから見た断面図である。

【図３】図１の実施例のＲＣセグメントを接合する状態
を示す部分的な断面図である。

【図４】図１の実施例のＲＣセグメントを用いて自動組
立てを行う工程を示す斜視図である。

【図５】図１の実施例の面取りと他の実施例の面取りと
を示す簡略化した断面図である。

【図６】従来からのＲＣセグメントの概略的な形状を示
す斜視図である。

【図７】図６のＲＣセグメントの切断面線ａ−ａおよび
ｂ−ｂから見た断面図である。

【図８】図６のＲＣセグメント端部に荷重が集中する状
態を示す部分的な断面図である。

【符号の説明】

２１，６１，６２ ＲＣセグメント ２２ 内面 ２３ 外面 ２４，２５ 軸方向端面 ２６，２７ 周方向端面 ２８〜３９ 辺 ５１〜５５ 面取り ８０ Ｒ面取り ８１ Ｃ面取り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド工法でトンネルを構築するため
   のコンクリートセグメントにおいて、 コンクリートセグメントの各表面間の境界辺に予め面取
   りが施されていることを特徴とするシールドトンネル用
   セグメント。
2. 【請求項２】 前記面取りは、曲率半径が１ｍｍ以上で
   １０ｍｍ以下の曲面であることを特徴とする請求項１記
   載のシールドトンネル用セグメント。