JPH09158689A - セグメントおよびセグメント構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル内の水分，硫化水素等に対する耐腐
食性を向上させ、特に下水道トンネルのようなトンネル
の耐久性を向上させるとともに、分岐部もしくは合流部
でシールド掘進機による切削を可能とする。 【解決手段】 結合材に樹脂を用いて骨材を結合したモ
ルタルもしくはコンクリート部材よりなるセグメント本
体２に、隣接セグメント同士を連結するセグメント締結
部材を組込むための空間部３を形成し、この空間部３内
にセグメント締結部材による締結力を支持する繊維強化
樹脂製の支圧部材（中空ボルトボックス４）をセグメン
ト本体２と一体に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
に使用するセグメントおよびそのセグメントを締結部材
により相互に連結してなるセグメント構造体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールドトンネルに使用されるセ
グメントとしては、鋼製セグメント，ダクタイル（球状
黒鉛鋳鉄）セグメント等の金属製セグメントもしくは鉄
筋とコンクリートとよりなるＲＣセグメントが最も一般
的である。また、互いに隣接するセグメント同士を連結
するためのボルト，ナット等の締結部材およびその締結
部材による締結力を支持するためのワッシャ，ボルトボ
ックス等の支圧部材についても、金属（鋼）製とされる
のが普通である。

【０００３】また、本発明に関連する技術として、既設
のセグメントを掘削刃により容易に切断できるように、
このセグメントを、カーボン繊維，ガラス繊維，アラミ
ド繊維またはビニロンのうちのいずれかを樹脂に含浸し
てなる成形材または、その短いファイバーまたはスチー
ルファイバーを用いて補強したコンクリート構造で構成
したものが、特開平４−２１３６９５号公報において開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に下
水トンネル等において、前述のような金属製セグメント
もしくはＲＣセグメントを長時間使用すると、硫化水
素，水等によって締結部材，支圧部材もしくはセグメン
ト内部の鉄筋（過酷な場合にはコンクリート自体）が腐
食し、トンネル内の補修が度々必要になる。このため、
この補修期間中におけるトンネルの使用が不可能になる
だけでなく、補修作業そのものにも苦渋が伴うとともに
多大な期間と費用とがかかるという問題点がある。

【０００５】一方、関連する技術として示した前述の公
報には、シールド掘進機の掘削刃で容易に切削できるよ
うにした繊維強化樹脂成形体もしくはその短いファイバ
ーまたはスチールファイバーを用いて補強したコンクリ
ート構造のセグメントが提案されているが、この公報に
おいては、締結部材，支圧部材までをも非金属材料で製
作することについては何ら開示されていないので、金属
製の締結部材や継手手段が掘削刃にからみついたり、刃
を損傷させることがあるとともに、腐食に対しては依然
として前述のような問題点が存在する。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、トンネル内の水分，硫化水素等に対する耐
腐食性を向上させ、特に下水道トンネルのようなトンネ
ルの耐久性を向上させることのできるセグメントおよび
セグメント構造体を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明によるセグメントは、結
合材に樹脂を用いて骨材を結合したモルタルもしくはコ
ンクリート部材よりなるセグメント本体に、隣接セグメ
ント同士を連結するセグメント締結部材を組込むための
空間部を形成し、この空間部内に前記セグメント締結部
材による締結力を支持する繊維強化樹脂製の支圧部材を
前記セグメント本体と一体に設けることを特徴とするも
のである。

【０００８】本発明においては、水および硫化水素に対
して耐腐食性のある結合材に樹脂を用いて骨材を結合し
たモルタルもしくはコンクリート部材によりセグメント
本体が作製され、かつセグメント締結部材による締結力
を支持する支圧部材が同じく耐腐食性のある繊維強化樹
脂により作製されているので、例えば地下鉄もしくは特
に下水道等のトンネルにおいて長期間の使用によっても
腐食することのない耐久性の高いトンネルが提供可能と
なる。また、このセグメントをトンネルの分岐部もしく
は合流部のような接続部に用いれば、削孔機またはシー
ルド機のカッタヘッドで切削可能であり、トンネル同士
の地中接合が容易となって工期の短縮と工費の節減が可
能となる。

【０００９】前記支圧部材は、前記セグメント締結部材
を収納する中空ボックスであり得る。このような支圧部
材によれば、製造時に型枠に対するその支圧部材のセッ
トを容易に行うことができ、セグメント本体への支圧部
材の組み込みが容易となる。

【００１０】本発明においては、更に互いに隣接する空
間部にそれぞれ設けられる支圧部材同士を連結する繊維
強化樹脂製の連結部材を設けるのが好ましい。このよう
な連結部材を設けると、セグメント自身の強度を増すこ
とができるとともに、この連結部材が繊維強化樹脂によ
り作製されているので、耐腐食性と切削容易性とを確保
することができる。

【００１１】この場合、前記連結部材は、両端部がそれ
ぞれ支圧部材に一体的に設けられる棒状の連結体であっ
ても良いし、前記セグメント本体に形成される全ての空
間部を取り囲むとともに、各空間部内の支圧部材の外周
部にそれぞれ固着される無端状の連結体であっても良
い。

【００１２】次に、本発明によるセグメント構造体は、
前述のセグメントの端面同士を突き合わせて繊維強化樹
脂製のセグメント締結部材により相互に連結してなるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】このような構成のセグメント構造体によれ
ば、セグメント同士を連結するセグメント締結部材が更
に繊維強化樹脂により作製されているので、このセグメ
ント構造体を全体として腐食等に対して耐久性の高いも
のとすることができるとともに、削孔機またはシールド
機のカッタヘッドでの掘削を容易に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるセグメントお
よびセグメント構造体の具体的実施例について、図面を
参照しつつ説明する。

【００１５】（第１実施例）本発明の第１実施例に係る
セグメントが図１（（ａ）斜視図，（ｂ）隣接するセグ
メント同士の連結状態で示す断面図，（ｃ）平面図）に
示されている。

【００１６】本実施例のセグメント１は、全体として弧
状に湾曲した板状形状とされ、結合材に樹脂を用いて骨
材を結合したモルタルもしくはコンクリート部材（例え
ばレジンモルタルもしくはレジンコンクリート）よりな
るセグメント本体２と、このセグメント本体２の内面側
であって両端面および両側面から所定距離隔てた位置に
形成される複数個（本実施例では６個）の略長方体形状
の空間部３と、これら空間部３内に配される繊維強化樹
脂（例えばＦＲＰもしくはＣＦＲＰ）製の中空ボルトボ
ックス４とを備えるものとされている。前記空間部３に
は、接合端面側に向けてその接合端面まで達するボルト
通し孔５と、このボルト通し孔５と相対向する方向に向
かうボルト格納孔６とがその空間部３に連通するように
設けられている。

【００１７】このように構成されるセグメント１は、型
枠に中空ボルトボックス４をセットした後、この型枠内
に例えばレジンモルタルもしくはレジンコンクリートを
一様に流し込み、固化，養生，乾燥の行程を経て製造さ
れる。

【００１８】互いに隣接するセグメント１，１同士を連
結して円筒状のセグメント構造体を形成する際には、ボ
ルト７の一端部がボルト通し孔５に、他端部がボルト格
納孔６に収納されるように一方のセグメント１内にその
ボルト７を配置しておき、次いでセグメント１，１の端
面同士を突き合わせ、ボルト７を引き出してそのボルト
７を他方のセグメント１のボルト通し孔５に挿入し、中
空ボルトボックス４との間にワッシャー８を介在させて
ナット９で締め付けるようにする。この場合、中空ボル
トボックス４およびワッシャー８が、ボルト７による締
結力を支持するための支圧部材となる。本実施例では、
これらボルト７，ワッシャー８およびナット９をいずれ
も繊維強化樹脂製としている。

【００１９】本実施例によれば、セグメント本体２が耐
腐食性の例えばレジンモルタルもしくはレジンコンクリ
ートで作製され、かつ支圧部材としての中空ボルトボッ
クス４，ワッシャー８およびセグメント締結部材として
のボルト７，ナット９がいずれも繊維強化樹脂により作
製されているので、特に下水道トンネル内において長期
間使用しても腐食することがない。また、この種材料は
シールド機のカッタヘッド等により切削可能であるの
で、このセグメント１を切削してトンネル同士を地中接
合する際にも有利である。

【００２０】（第２実施例）図２には、本発明の第２実
施例に係るセグメントの平面図が示されている。この実
施例のセグメント１１においては、中空ボルトボックス
４に代えて、空間部３にＬ型支圧部材１２もしくは平板
型支圧部材１３を配するように構成されている。この場
合にも、これら支圧部材１２，１３は繊維強化樹脂製で
ある。これ以外の構成および作用効果については第１実
施例と同様であるので図に同一符号を付すに止めてその
詳細な説明を省略することとする。

【００２１】（第３実施例）図３には、本発明の第３実
施例に係るセグメント（（ａ）全体斜視図，（ｂ）支圧
部材の斜視図）が示されている。この実施例のセグメン
ト２１は、一直線上に並ぶ複数個（本実施例では３個）
の空間部３にそれぞれ配される繊維強化樹脂製の支圧部
材を連結して一体化してなるものである。すなわち、こ
の支圧・連結部材２２は、各空間部３に対応する位置に
設けられる支圧部２２ａと、隣接する支圧部２２ａ同士
を連結する連結部２２ｂとよりなり、支圧部２２ａの幅
Ａが連結部２２ｂの幅Ｂより大きくなるように、かつ両
端部が略Ｌ型に折曲げられて構成されている。なお、連
結部２２ｂの幅Ｂは、セグメント本体２の強度を損なわ
ない程度の幅に設定される。

【００２２】このように隣接する支圧部２２ａを連結部
２２ｂによって一体化させると、セグメント本体２の周
方向に繊維強化樹脂よりなる補強部材が埋め込まれた形
となるので、この連結部２２ｂがセグメント本体２を補
強する役目をし、全体としてセグメント２１の強度を高
めることができる。

【００２３】（第４実施例）図４には、本発明の第４実
施例に係るセグメント（（ａ）全体斜視図，（ｂ）支圧
部材の斜視図）が示されている。この実施例のセグメン
ト３１においては、支圧・連結部材３２における支圧部
をボックス形状にするために、この支圧・連結部材３２
が、第３実施例における支圧部２２ａの部分にＬ型板３
２ａおよびコ型板３２ｂを接着してなる構成とされてい
る。

【００２４】（第５実施例）図５〜図７には、本発明の
第５実施例が示されている。この実施例のセグメント４
１は、セグメント本体４２内にリブ４３ａ付きの中空ボ
ルトボックス４３を配するとともに、このリブ４３ａを
介して互いに隣接する中空ボルトボックス４３同士を繊
維強化樹脂製の直線状の連結ロッド４４により縦横に連
結するように構成されている。この場合、中空ボルトボ
ックス４３は、繊維強化樹脂よりなる成形材の所要のリ
ブ４３ａに孔加工を施すことにより形成され、この孔部
に前記連結ロッド４４を挿通して繊維強化樹脂製の端部
固定具４５にて固定することにより中空ボルトボックス
４３同士が連結されるようになっている。なお、互いに
隣接するセグメント４１同士は、図６（ｂ）（ｃ）に示
されるように、繊維強化樹脂製のボルト４６ａ，ナット
４６ｂおよびワッシャー４６ｃを用いて連結される。

【００２５】また、隣接する中空ボルトボックス４３同
士間の距離が長い箇所には、図５，図７に示されている
ように、連結ロッド４４の中央部にその連結ロッド４４
が挿通される孔４７ａ，４７ｂを有する連結ブロック４
７が配置されるとともに、隣接する２個の連結ブロック
４７，４７を支持する連結プレート４８が設けられ、更
に互いに隣接する連結ブロック４７同士を他の連結ロッ
ド４４で連結するように構成されている。ここで、図７
（ｂ）（ｃ）に示されるように、連結ブロック４７に形
成される孔４７ａ，４７ｂは一部が開放する形状とさ
れ、この孔４７ａ，４７ｂの径が連結ロッド４４の外径
よりも若干小さめにされている。また、この孔４７ａ，
４７ｂの両端部は、挿入される連結ロッド４４とのなじ
みを良くするために面取りされている。この場合、連結
ブロック４７および連結プレート４８ともに繊維強化樹
脂製とされ、これら連結ブロック４７と連結プレート４
８との接合面および連結ロッド４４と連結ブロック４７
との接合面は型枠内への組み込み時にエポキシ樹脂接着
剤で固着される。

【００２６】（第６実施例）図８，図９には、本発明の
第６実施例が示されている。この実施例のセグメント５
１は、セグメント本体４２の円弧面に沿う方向に配され
る連結ロッド５２として、予め所定の曲率に成形された
曲線ロッドを用いたものである。また、この連結ロッド
５２と中空ボルトボックス４３のリブ４３ａとが接着剤
により固着されている。これ以外の点については、前記
第５実施例と同様である。

【００２７】前記第５実施例および第６実施例において
は、連結ロッド４４，５２と中空ボルトボックス４３の
リブ４３ａとの固着方法として、端部固定具４５を用い
る方法（第５実施例）もしくは直に接着する方法（第６
実施例）について説明したが、この端部固定具を用いる
方法としては、図１０に示されるように他にいろいろな
変形例が可能である。

【００２８】ブッシュ接着方式（図１０（ａ）） 連結ロッド４４にブッシュ５３を嵌合し、これら連結ロ
ッド４４とブッシュ５３との接合面およびブッシュ５３
とリブ４３ａとを接着する。

【００２９】テーパワッシャーによるねじ固定方式
（図１０（ｂ）） 連結ロッド４４の先端部にねじ部４４ａを設け、このね
じ部４４ａに螺合される２個のナット５４により２個の
テーパワッシャー５５を介してリブ４３ａを挟み付けて
固着する。

【００３０】テーパブッシュによるねじ固定方式（図
１０（ｃ）） 連結ロッド４４の先端部にねじ部４４ａを設けるととも
に、このねじ部４４ａにテーパブッシュ５６を嵌合し、
このねじ部４４ａに螺合される２個のナット５４により
２個のワッシャー５７を介してリブ４３ａを挟み付けて
固着する。

【００３１】２分割くさび方式（図１０（ｄ）） 連結ロッド４４とリブ４３ａとの間に２分割型の雄ウェ
ッジリング５８を、リブ４３ａに先行して固着してある
ブッシュ５９内に介挿してその連結ロッド４４をリブ４
３ａに固着する。

【００３２】なお、前記ブッシュ５３，ナット５４，テ
ーパワッシャー５５，テーパブッシュ５６，ワッシャー
５７，雄ウェッジリング５８および雌ウェッジリング５
９が繊維強化樹脂で作製されるのは言うまでもない。ま
た、前記〜においては、固着時に接着剤を併用して
も良い。

【００３３】また、第１実施例のようにリブを有しない
中空ボルトボックス４に対して連結ロッド４４を固定す
る場合に、図１１に示されているような構造を採ること
ができる。すなわち、この図１１に示される例では、中
空ボルトボックス４に連結ブロック６０を固定する孔６
１が穿設され、連結ロッド４４がその連結ブロック６０
の孔６０ａ内に挿通されて接着されるとともに、この連
結ブロック６０のロッド部６０ｂが中空ボルトボックス
４の孔６１内に挿通されてナット６２およびワッシャー
６３により固定される。このような構造により、中空ボ
ルトボックスの形状を単純化することができる。なお、
図１１に符号６４にて示されているのは、互いに隣接す
るセグメント同士を連結するのに用いられるボルトを挿
通するための孔である。

【００３４】また、図７および図１１に示される例にお
いては、連結ブロック４７，６０と連結ロッド４４とを
接着剤により固着するものを説明したが、これら両者間
は、図１２に示されているように、連結ロッド４４の先
端部にねじ部４４ａを設け、このねじ部４４ａに螺合さ
れる２個のナット６５により２個のワッシャー６６を介
して固着するようにしても良い。

【００３５】（第７実施例）図１３には、本発明の第７
実施例に係るセグメントの斜視図が示されている。この
実施例のセグメント７１は、全ての中空ボルトボックス
４の周囲を取り囲むとともに、各中空ボルトボックス４
の外周部にそれぞれ固着されるように繊維強化樹脂製の
無端状連結体７２を配するようにされている。このよう
な連結体７２を配することによってもセグメント７１の
強度向上を図ることができる。

【００３６】前記実施例においては、互いに隣接するセ
グメント同士を連結する際に、ボルト，ナットよりなる
セグメント締結部材を用いるものについて説明したが、
このセグメント締結部材としては、他に、ピン継手を用
いるものあるいはコッター継手を用いるものなどを採用
することができる。

【００３７】図１４に示されているのはピン継手の例で
あって、一方側のセグメントにピン８１が、他方側のセ
グメントにチャック８２がそれぞれ設けられ、ピン８１
がチャック８２内に挿入されることによって両セグメン
トが連結されるように構成されている。なお、（ａ）に
は連結前の状態，（ｂ）には連結後の状態がそれぞれ示
されている。ピン継手としては、この他に、ピンとホゾ
とによるピンホゾ継手などがある。

【００３８】また、図１５に示されているのはコッター
継手の例であって、この例では、各セグメントに設けら
れる断面Ｃ型の溝付き部材９１，９１に、断面Ｈ型のコ
ッター（直線くさび）９２を挿入することにより、各セ
グメントを引き寄せて連結するように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例に係るセグメントを示す図
であって、（ａ）は斜視図，（ｂ）は隣接するセグメン
ト同士の連結状態で示す断面図，（ｃ）は平面図であ
る。

【図２】図２は、第２実施例に係るセグメントの平面図
である。

【図３】図３は、第３実施例に係るセグメントを示す図
であって、（ａ）は斜視図，（ｂ）は支圧部材の斜視図
である。

【図４】図４は、第４実施例に係るセグメントを示す図
であって、（ａ）は斜視図，（ｂ）は支圧部材の斜視図
である。

【図５】図５は、第５実施例に係るセグメントの平面図
である。

【図６】図６は、第５実施例に係るセグメントを示す図
であって、（ａ）は図５のＣ矢視図，（ｂ）は図５のＤ
−Ｄ断面図，（ｃ）は図５のＥ−Ｅ断面図である。

【図７】図７は、第５実施例における連結ロッドの連結
構造を示す図であって、（ａ）は斜視図，（ｂ）（ｃ）
はそれぞれ連結ブロックの正面図および側面図である。

【図８】図８は、第６実施例に係るセグメントの平面図
である。

【図９】図９は、第６実施例に係るセグメントを示す図
であって、（ａ）は図８のＦ矢視図，（ｂ）は図８のＧ
−Ｇ断面図，（ｃ）は図８のＨ−Ｈ断面図である。

【図１０】図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第５実
施例および第６実施例における連結ロッドと中空ボルト
ボックスとの固着方法の変形例を示す図である。

【図１１】図１１は、連結ロッドと中空ボルトボックス
との固着方法の他の変形例を示す図であって、（ａ）は
斜視図，（ｂ）（ｃ）はそれぞれ連結ブロックの正面図
および側面図である。

【図１２】図１２は、連結ロッドと連結ブロックとの固
着方法の変形例を示す図である。

【図１３】図１３は、第７実施例に係るセグメントの斜
視図である。

【図１４】図１４は、セグメント締結部材の他の実施例
を示す図であって、（ａ）は連結前の状態，（ｂ）は連
結後の状態をそれぞれ示す図である。

【図１５】図１５は、セグメント締結部材の更に他の実
施例を示す図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１，５１，７１ セグメント ２，４２ セグメント本体 ３ 空間部 ４，４３ 中空ボルトボックス（支圧部材） ５ ボルト通し孔 ６ ボルト格納孔 ７，４６ａ ボルト ８，４６ｃ，５７，６６ ワッシャー ９，４６ｂ，５４，６５ ナット １２ Ｌ型支圧部材 １３ 平板型支圧部材 ２２，３２ 支圧・連結部材 ２２ａ 支圧部 ２２ｂ 連結部（棒状連結体） ４３ａ リブ ４４，５２ 連結ロッド（棒状連結体） ４５ 端部固定具 ４７，６０ 連結ブロック ４８ 連結プレート ５３ ブッシュ ５５ テーパワッシャー ５６ テーパブッシュ ５８ 雄ウェッジリング ５９ ブッシュ ７２ 無端状連結体 ８１ ピン ８２ チャック ９２ コッター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 吉雄 神奈川県座間市栗原中央２−22−７ (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内 (72)発明者 川合 一成 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合材に樹脂を用いて骨材を結合したモ
   ルタルもしくはコンクリート部材よりなるセグメント本
   体に、隣接セグメント同士を連結するセグメント締結部
   材を組込むための空間部を形成し、この空間部内に前記
   セグメント締結部材による締結力を支持する繊維強化樹
   脂製の支圧部材を前記セグメント本体と一体に設けるこ
   とを特徴とするセグメント。
2. 【請求項２】 前記支圧部材は、前記セグメント締結部
   材を収納する中空ボックスであることを特徴とする請求
   項１に記載のセグメント。
3. 【請求項３】 さらに、互いに隣接する空間部にそれぞ
   れ設けられる支圧部材同士を連結する繊維強化樹脂製の
   連結部材を設けることを特徴とする請求項１または２に
   記載のセグメント。
4. 【請求項４】 前記連結部材は、両端部がそれぞれ支圧
   部材に一体的に設けられる棒状の連結体であることを特
   徴とする請求項３に記載のセグメント。
5. 【請求項５】 前記連結部材は、前記セグメント本体に
   形成される全ての空間部を取り囲むとともに、各空間部
   内の支圧部材の外周部にそれぞれ固着される無端状の連
   結体であることを特徴とする請求項３に記載のセグメン
   ト。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のうちのいずれかに記載
   のセグメントの端面同士を突き合わせて繊維強化樹脂製
   のセグメント締結部材により相互に連結してなることを
   特徴とするセグメント構造体。