JPH0762988A - 合成セグメントの継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セグメント本体と同等の強度および剛性を有
する構造とすることにより、大断面、大深度、地下河川
等、セグメントに大きな曲げモーメントや引張力が作用
する場合に有効な合成セグメントの継手を提供する 【構成】 合成セグメント１は、地山側鋼板９、内空側
鋼板１０、トンネル軸方向両端の側板１１、および内部
のコンクリート１２とからなる。地山側鋼板９のトンネ
ル周方向端部をセグメント１本体から突出させ、その端
部からトンネル内空側に突出する継手板５ａを利用し
て、隣接するセグメント１の地山側鋼板９どうしをボル
ト接合する。隣接するセグメント１の内空側鋼板１０ど
うしは、間に連結部材１４を介して、ボルト接合する。
連結部材１４の中央部にはグラウト注入孔１７が設けて
あり、継手部内にグラウト１８を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法で使用さ
れる覆工用の合成セグメントの継手構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】下水道、共同溝、鉄道、道路、地下河川
等のトンネルをシールド工法によって建設する場合、円
弧状のセグメントを多数連結することによってトンネル
が構築される。

【０００３】セグメントとしては、図７に示す鋼製セグ
メント１ａの他、図８に示すようなコンクリートセグメ
ント１ｂ、図９に示すような鋼コンクリート合成セグメ
ント１ｃ等があり、図１０に示すようにいずれも隣接す
るセグメント１間を連結するための継手（トンネル周方
向のセグメント間継手２およびトンネル軸方向のリング
間継手３）を設け、その接合面には止水のためのシール
材４を介在させている。

【０００４】ところで、コンクリートセグメントや合成
セグメントの継手としては、図１１のように継手板５に
ボルト孔６を設け、それにボルト７を挿入し、ナット８
の締め付けによりセグメント１相互を連結するものが一
般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、都市部等におい
てトンネルを構築する場合、大深度、大断面の条件下に
施工される傾向にあるが、このときの覆工材には大きな
断面力が作用するため、高強度、高剛性のセグメントが
必要とされる。

【０００６】これらの条件を満たすセグメントとして鋼
板とコンクリートからなる合成セグメントが適している
が、特に軟弱地盤等、曲げモーメントが比較的大きくな
る場合は、合成セグメント本体の優れた強度特性に見合
う継手が必要とされる。

【０００７】また、最近では都市化の進展に伴う浸透域
の減少により、いわゆる都市型水害が頻発しており、被
害が深刻で波及的かつ広範囲に及ぶことが憂慮されてお
り、河道拡幅等が必要とされているが、土地不足や地価
の高騰等により地上河道の拡幅は困難な状況にある。

【０００８】このような理由により、地上河道拡幅に代
わる新しい方策として、地下河川を中心とし、調節池等
を組み合わせるシールド工法による地下河川トンネル方
式が注目されている。地下河川トンネルの場合、雨水等
がトンネル内に貯水されるとセグメントリングには内水
圧の影響を受けて大きな引張力が発生するものと考えら
れる。

【０００９】下水道、鉄道等のトンネルにおいて、一般
的にセグメントには、土圧、水圧等の外力によって曲げ
モーメント、せん断力の他、トンネル周方向に圧縮力が
作用するが、地下河川トンネルの場合、トンネル内部の
貯水による水圧によってトンネルの圧縮力が大きく低下
し、さらに高内水圧においては引張力が発生するケース
も考えられる。

【００１０】圧縮力が大幅に低下したり引張力が作用す
る場合は、セグメント間継手の曲げ剛性が低下し、セグ
メントの千鳥組の効果によりリング間継手を介してセグ
メント本体に曲げモーメントが伝達され、セグメント本
体には大きな曲げモーメントが発生する。

【００１１】また、トンネル周方向に引張力が作用する
と、通常のボルト接合の継手では継手間に目開きが生
じ、漏水等が懸念される。

【００１２】本発明は上述のような課題の解決を図った
ものであり、継手部をセグメント本体と同等の強度およ
び剛性を有する構造とすることにより、大断面、大深
度、地下河川等、セグメントに大きな曲げモーメントや
引張力が作用する場合に有効な合成セグメントの継手を
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともト
ンネルの地山側と内空側の２面に鋼板を有し、両鋼板間
にコンクリートを打設して、サンドイッチ状の構造とし
た鋼コンクリート合成セグメントのセグメント間継手に
おいて、地山側鋼板をセグメント本体の端面より突出さ
せ、隣接するセグメントの地山側鋼板の端部どうしを接
合し、さらに内空側鋼板間に蓋としての連結部材を設置
し、両側の内空側鋼板の端部と連結部材を接合し、地山
側鋼板と連結部材で挟まれた継手部内にグラウトを充填
したことを特徴とする。

【００１４】地山側鋼板どうしおよび連結部材を介した
内空側鋼板どうしの接合構造は、特に限定されないが、
従来、合成セグメントの継手として一般的である継手板
を設け、ボルト接合する構造等が利用可能である。

【００１５】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００１６】図１(a) 、(b) は、本発明の継手の一実施
例を示したもので、図中、上方向がトンネル内空側であ
り、下方向がトンネル地山側である（以下に述べる実施
例においても同じ）。

【００１７】本実施例における鋼コンクリート合成セグ
メント１は、地山側鋼板９、内空側鋼板１０、トンネル
軸方向両端の側板１１、および地山側鋼板９と内空側鋼
板１０との間に打設したコンクリート１２とでサンドイ
ッチ状の構造としたものである。

【００１８】地山側鋼板９は、そのトンネル周方向両端
がセグメント１本体の端部から突出した構造となってお
り、その端部にはトンネル内空側に突出する継手板５ａ
が設けられている。

【００１９】この継手板５ａには、継手ボルト７ａを通
すための複数のボルト孔６ａが設けられており、継手板
５ａどうしを当接させ、両継手板５ａのボルト孔６ａを
貫通するボルト７ａおよびナット８ａの締め付けによ
り、隣接するセグメント１の地山側鋼板９どうしを接合
する。

【００２０】図中、符号１３ａは、継手板５ａと地山側
鋼板９との間に設けた複数の補剛板であり、継手板５ａ
および補剛板１３ａは、後述するグラウト２０の充填に
より継手部内に埋め込まれることになる。

【００２１】一方、内空側鋼板１０の端部は、地山側鋼
板９のようにセグメント１本体の端部から突出した構造
とはなっておらず、隣接するセグメント１の内空側鋼板
１０間に、内空側鋼板１０と同じ断面形状の連結部材１
４を介して、トンネル内空側の接合を行っている。図
中、符号１５，１６は、それぞれ連結部材１４を構成す
る連結鋼板および連結側板である。

【００２２】内空側鋼板１０および連結部材１４の端部
には、それぞれトンネル内空側に突出する継手板５ｂ，
５ｂ’が設けられており、これらのボルト孔６ｂ，６
ｂ’を貫通するボルト７ｂおよびナット８ｂの締め付け
により、連結部材１４を介して隣接するセグメント１の
内空側鋼板１０どうしを接合する。図中、符号１３ｂ，
１３ｂ’は補剛板である。

【００２３】また、連結部材１４の連結鋼板１５の中央
部にはグラウト注入孔１７が設けられており、地山側鋼
板９、側板１１および蓋としての連結部材１４によって
囲まれた空間部には、グラウト注入孔１７からグラウト
１８が充填されている。

【００２４】図２は、本発明の他の実施例を示したもの
である。

【００２５】施工現場でセグメント１をリング状に組み
立てる際、セグメントリングに組立誤差が生じることが
予想される。この時、図１の継手構造では、連結部材１
４の継手位置への挿入が困難になることが考えられる。

【００２６】このような場合において、例えば連結部材
１４のトンネル周方向の長さを、あらかじめ設計寸法よ
り短くなるように製作し、現場において連結部材１４を
設置する際に、セグメント１本体の内空側鋼板１０の継
手板５ｂと連結部材１４の継手板５ｂ’との間に接合補
助板１９を設け、継手板５ｂ，５ｂ’間のすき間をなく
すようにすれば、組立誤差に対処させることができる。

【００２７】図３は、図２の実施例で使用する接合補助
板１９の形状の一例を示したもので、連結部材１４を設
置した後にトンネル内空側から挿入できるよう、継手ボ
ルト位置をトンネル地山側方向にＵ形状に切り欠いてあ
る。

【００２８】接合補助板１９としては、鋼製または合成
樹脂製の材料等を用いることができる。

【００２９】図４は、本発明のさらに他の実施例を示し
たものである。

【００３０】本実施例は、図１および図３の継手構造に
おいて、トンネル内空側から連結部材１４を挿入する際
の組立性を考慮し、継手板５ｂ，５ｂ’を内空側鋼板１
０と直角な方向に対し、ある程度セグメント１本体寄り
に傾けた構造としたものである。

【００３１】図５は、本発明の継手を用いたセグメント
リングに使用するＫセグメントの一例を示したものであ
る。

【００３２】通常のＫセグメント２０は、図６に示すよ
うにトンネル内空側から組み立てられるように、セグメ
ント間継手２の接合面がくさび状となっているが、本発
明の継手構造は、図６のようなＫセグメント形状にする
と、トンネル地山側の継手板が地山側鋼板と直角な方向
に対し傾いた構造となり、継手ボルトによる接合作業が
困難になる。

【００３３】そこで、図５の例では、Ｋセグメント２０
をトンネル軸方向にくさび状にした形状としている。

【００３４】さらに、一般的にＫセグメントは、他のセ
グメント（Ｂセグメント、Ａセグメント等）に比べ、ト
ンネル周方向の長さが短いので、本発明のセグメント間
継手を使用した場合、内空側の連結部材１４の設置が困
難になる。

【００３５】そのため、図５の例では、Ｋセグメント２
０の本体を地山側鋼板９、側板１１、地山側の継手板５
ａ、および補剛板１３ａ（図５では、地山側鋼板９、継
手板５ａ、補剛板１３ａは背面側となり表れていない）
の鋼殻のみで鋼製し、Ｋセグメント２０と連結部材１４
を組み立てた後、連結部材１４のグラウト注入孔からグ
ラウト１８を内部空間に充填し、Ｋセグメント２０本体
およびＫセグメントの継手部も他のセグメントと同様の
強度、剛性となるようにしている。

【００３６】

【発明の効果】本発明では、合成セグメントの地山側鋼
板どうし、および連結部材を介して内空側鋼板どうしを
接合し、さらに継手部内にグラウトを充填してあるた
め、合成セグメント本体と同等の耐力、剛性を有する継
手部が得られ、かつ継手部における高い止水性が得られ
る。

【００３７】すなわち、本発明の継手は、大口径、大深
度、および地下河川シールドトンネル等、セグメントに
大きな曲げモーメントや引張力が作用する場合に適した
合成セグメント用の継手として利用価値が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の継手の一実施例を示したもので、(a)
はトンネル内空側からみた斜視図、(b) は鉛直断面図
（上が内空側）である。

【図２】本発明の他の実施例を示す鉛直断面図である。

【図３】図２の実施例において使用する接合補助板の正
面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す鉛直断面図で
ある。

【図５】本発明の継手を用いたセグメントリングに使用
するＫセグメントの一例を示すトンネル内空側からみた
平面図である。

【図６】従来の一般的なＫセグメントの形状を示す正面
図（下が内空側）である。

【図７】従来の鋼製セグメントの一例を示す斜視図であ
る。

【図８】従来のコンクリート一例を示す斜視図である。

【図９】従来の鋼コンクリート合成セグメントの一例を
示す斜視図である。

【図１０】一般的なセグメントリングの斜視図である。

【図１１】一般的な継手ボルトを使用したセグメント間
継手の鉛直断面図である。

【符号の説明】

１…セグメント、２…セグメント間継手、３…リング間
継手、４…シール材、５…継手板、６…ボルト孔、７…
ボルト、８…ナット、９…地山側鋼板、１０…内空側鋼
板、１１…側板、１２…コンクリート、１３…補剛板、
１４…連結部材、１５…連結鋼板、１６…連結側板、１
７…グラウト注入孔、１８…グラウト、１９…接合補助
板、２０…Ｋセグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜田 浩 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 阿部 幸夫 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 嶋村 貞夫 大阪市中央区北久宝寺町３−６−１ 株式 会社鴻池組内 (72)発明者 金好 昭彦 大阪市中央区北久宝寺町３−６−１ 株式 会社鴻池組内 (72)発明者 松村 誠 大阪市中央区北久宝寺町３−６−１ 株式 会社鴻池組内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともトンネルの地山側と内空側の
   ２面に鋼板を有し、前記両鋼板間にコンクリートを打設
   して、サンドイッチ状の構造とした鋼コンクリート合成
   セグメントのセグメント間継手において、地山側鋼板を
   セグメント本体の端面より突出させ、隣接するセグメン
   トの地山側鋼板の端部どうしを接合し、さらに内空側鋼
   板間に蓋としての連結部材を設置し、両側の内空側鋼板
   の端部と前記連結部材を接合し、前記地山側鋼板と連結
   部材で挟まれた継手部内にグラウトを充填したことを特
   徴とする合成セグメントの継手。
2. 【請求項２】 前記地山側鋼板の端部にはトンネル内空
   側に突出する継手板を設け、前記継手板どうしをボルト
   接合してなる請求項１記載の合成セグメントの継手。
3. 【請求項３】 前記内空側鋼板の端部および前記連結部
   材の端部に、トンネル内空側に突出する継手板を設け、
   前記継手板どうしをボルト接合してなる請求項１または
   ２記載の合成セグメントの継手。