JPH09256793A

JPH09256793A - 覆工材

Info

Publication number: JPH09256793A
Application number: JP8094675A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Koizumi; 淳小泉; Hiroshi Toida; 浩戸井田; Katsuto Oguchi; 克人大口
Original assignee: Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル内壁に沿って鋼製セグメントなどと
呼ばれる複数の覆工材１が連結されてトンネル内壁を支
える際に、前記連結が容易に行える覆工材を提供する。【解決手段】覆工材である鋼製セグメントを構成する
主桁５または副桁７は横断面形状がテーパー状となって
おり、主桁５同士または副桁７同士が接した状態で横断
面形状が台形となっている。この台形と概略同一の内部
空間の横断面形状を有する略コの字状のクランプ３が、
連結を行う。この連結作業は、桁５、７の長手方向の一
部に切り欠き１３が形成され、この切り欠きからクラン
プ３を取り付け、桁５、７の長手方向にスライドさせ前
記台形の嵌合断面部に嵌合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削されたトンネ
ル内壁を支える覆工材に関し、特にＴＢＭ（トンネル・
ボーリング・マシン）により掘削される山岳トンネル
で、掘削された先進導坑における軽度な土圧に対し此先
進導坑を保護するためなどに用いられる覆工材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＢＭにより掘削されるトンネル
においても、軟弱地盤におけるトンネル工法の１つであ
るシールド工法において用いられる、トンネル内壁を支
える覆工材である鋼製セグメントが用いられることが多
かった。

【０００３】上記鋼製セグメントの例を図１７に示す。
鋼製セグメント５は、主桁５２と副桁５１を枠状に溶接
し、更に外側にスキンプレート５３を溶接し、内側に縦
リブ５４を取り付け、補強したものである。副桁５１，
主桁５２にはボルト締結のための孔５１ａ，５２ａが設
けられている。そして、図１８に示すように、上記鋼製
セグメント５は副桁５１同士、及び主桁５２同士をボル
ト５５により締結し、トンネル内壁を覆工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の覆工材
である鋼製セグメントを組立てるときには、主桁同士及
び副桁同士をボルト締結しなければならず、ボルト締結
箇所が非常に多くなるため締結作業に多大の時間をが要
する。そこで、本発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、ボルト締結を行わずに複数を容易に連
結することができる覆工材を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、トンネル内壁に沿って複数の
覆工材が連結されてトンネル内壁を支えるための前記覆
工材において、隣接する覆工材を夫々構成する構成部材
が、前記隣接が行われる面で接し、これら接した構成部
材の横断面が横断面の長手方向に変化し、この変化によ
って、略コの字形状の横断面を有するクランプを取り付
けるための取付け断面部と、取り付けたクランプを長手
方向にスライドさせることで強固に嵌合する嵌合断面部
とが形成されたことを特徴とする覆工材である。

【０００６】また、請求項２の発明は、更に、前記覆工
材は、トンネルの周方向に設けられた２本の主桁と、ト
ンネルの略長手方向に設けられた２本の副桁とが結合さ
れてなる四角形の枠体に、スキンプレートが張り渡され
て構成され、接した構成部材は、主桁または副桁であ
り、これら桁の横断面が長手方向に変化し、この変化に
よって、隣接する覆工材を連結するクランプを取り付け
るための取付け断面部と、取り付けたクランプを長手方
向にスライドさせることで強固に嵌合する嵌合断面部と
が形成され、クランプは略コの字形状の横断面を有し、
コの字の開口先端は開口奥部より狭く形成され、開口先
端は前記取付け断面部が通過できるものの前記嵌合断面
部は通過できない寸法を有し、略コの字形状で囲まれる
空間の横断面形状は前記嵌合断面部の横断面形状と概略
同一形状であることを特徴とする請求項１記載の覆工材
である。

【０００７】また、請求項３の発明は、更に、主桁また
は副桁の長手方向の一部にのみ取付け断面部が形成さ
れ、長手方向の他の部分は嵌合断面部であることを特徴
とする請求項２記載の覆工材である。

【０００８】また、請求項４の発明は、更に、隣接する
覆工材の主桁同士または副桁同士の横断面形状が、接す
る面を挟んで対称形であり、接した状態の横断面形状が
台形となって嵌合断面部を形成し、これら接した桁のい
ずれか一方が長手方向の一部で切り欠きを有することで
取付け断面部を形成することを特徴とする請求項３記載
の覆工材である。

【０００９】また、請求項５の発明は、更に、隣接する
覆工材の主桁同士または副桁同士の横断面形状が、接す
る面を挟んで対称形であり、接した状態の横断面形状が
略Ｔ字形となって嵌合断面部を形成し、これら接した桁
の長手方向の一部で、略Ｔ字形の両端部が切り欠かれて
略Ｉ字形となって取付け断面部を形成することを特徴と
する請求項３記載の覆工材である。

【００１０】また、請求項６の発明は、更に、主桁また
は副桁の長手方向の一部にのみ嵌合断面部が形成され、
長手方向の他の部分は取付け断面部であることを特徴と
する請求項２記載の覆工材である。

【００１１】また、請求項７の発明は、更に、隣接する
覆工材の主桁または副桁に対し溶接によって三角断面の
増厚部を設けることで、接した状態の横断面形状が台形
となって嵌合断面部を形成し、この増厚部が設けられて
いない長手方向の他の部分が取付け断面部を形成するこ
とを特徴とする請求項６記載の覆工材である。

【００１２】また、請求項８の発明は、更に、隣接する
覆工材の主桁または副桁は、Ｈ型鋼が用いられ、Ｈ型の
二つの先端が突き合わされて接した状態となり、突き合
わされていない他の二つの先端のうち一方の先端にはス
キンプレートが溶接され、他方の先端にクランプが嵌合
し、この他方の先端が、主桁または副桁の長手方向の一
部で切り欠かれることで取付け断面部が形成されること
を特徴とする請求項３記載の覆工材である。

【００１３】また、請求項９の発明は、更に、隣接する
覆工材の主桁または副桁は、コの字断面の溝型鋼が用い
られ、コの字の二つの先端が突き合わされて接した状態
となり、一方の先端の側にはスキンプレートが溶接さ
れ、他方の先端は、桁の長手方向の一部で切り欠かれる
ことで取付け断面部が形成され、この取付け断面部に連
続してスリットが桁の長手方向に設けられて嵌合断面部
が形成されることを特徴とする請求項３記載の覆工材で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態を図
１乃至図５において説明する。本実施形態の覆工材は、
ＴＢＭにより掘削される山岳トンネルの先進導坑の内壁
を支え、軽度な土圧に対し先進導坑を保護するためのも
のである。

【００１５】図１及び図５に示すように、この覆工材１
は、トンネル（先進導坑）の内壁をトンネル軸方向に分
割し，更に円周方向に分割したものである。トンネル内
壁の展開図である図５において、覆工材１は３種類のも
のが存在し、完全に長方形の覆工材１ａが先に組み立て
られ、次に一辺のみが斜辺となっている覆工材１ｂが隣
接して設けられ、更に２辺が斜辺となっている覆工材１
ｃが最後に図中左方向に嵌め込まれるようにして隣接さ
れ、連結が行われる。なお図５中の右方向がトンネルの
掘削方向である。更に、図中小さな四角形によってクラ
ンプ３の位置が示される。

【００１６】図２に、３種類の覆工材１のうち四角形の
覆工材１ａを代表として示す。トンネルの周方向に２本
の主桁５が平行に設けられ、トンネルの長手方向に２本
の副桁７が平行に設けられる。各桁５、７は溶接により
結合されて長方形の枠体を作る。この枠体に更に２本の
縦リブ９が補強として設けられ、全体にスキンプレート
１１が貼り渡される。このようにして覆工材１の概略が
構成される。

【００１７】主桁５及び副桁７は、横断面形状が細長い
台形となっている。この台形は図３に示すように隣接す
る面にある２つの角が９０度である。これにより隣接す
る覆工材１の桁５、７が接した状態で、全体の横断面形
状は台形となる。この台形となった部分が嵌合断面部１
２となり、隣接する覆工材を連結するクランプ３が嵌合
する。

【００１８】クランプ３が嵌合する近くには切り欠き１
３が設けられる。この切り欠き１３は、各一対設けられ
る主桁５の一方に設けられる。また一対設けられる副桁
７の一方にのみ設けられる。これにより合わされた状態
の桁の横断面は、部分的に変化し、クランプ３を取り付
けることができる取付け断面部１５（すなわち切り欠き
１３）を形成する。

【００１９】図４に示すように、クランプ３は、略コの
字形状の横断面を有する。このコの字の開口先端の寸法
Ｌ１は、開口奥部の寸法Ｌ２よりも狭く形成され、桁
５、７の幅方向、即ちトンネルの半径方向の抜け止めが
図られている。つまり、開口先端は、取付け断面部１５
が通過できるものの嵌合断面部１２は通過できない寸法
となっている。更にクランプ３の横断面である略コの字
形状で囲まれる空間の横断面形状は、嵌合断面部１２の
横断面形状と概略同一の台形である。

【００２０】次に、本実施形態の作用について説明す
る。覆工材１が隣接され、例えば図３のように副桁７を
接した状態で、クランプ３は取付け断面部１５から桁に
取り付けられる。即ち、クランプ３の略コの字形状の開
口先端を、図３において上向きとし、上方に持ち上げ
（矢印Ｆ）、開口先端の間を取付け断面部１５が通過す
るようにして取り付けを行う。

【００２１】その後、クランプ３を副桁７の軸方向（矢
印Ｆ）にスライドさせる。このときクランプ３の略コの
字形状で囲まれる部分に、桁の嵌合断面部１２即ち台形
の部分を一致させ、これにより強固な嵌合を行う。この
ようなクランプ３の嵌合を主桁５及び副桁７において行
う。このようにして隣接する覆工材の連結を次々に行
う。

【００２２】以上説明したように、本実施形態において
はクランプ３を取り付けスライドさせることで容易に連
結が行われ、従来のようにボルト締結が必要でないの
で、作業が容易となる。また、取付け断面部１５は桁
５、７の長手方向の一部にのみ形成され、しかも取付け
断面部１５の長さはクランプ３の長さとほぼ一致する最
小限の長さとなっているので、クランプ３が誤って外れ
ることが防止できる。

【００２３】次に、第二の実施形態を図６及び図７に示
す。即ち前記実施形態では接した状態の桁５、７の全体
の横断面形状が台形となっていたが、本実施形態のよう
に略Ｔ字型とすることも可能である。即ち、覆工材１の
主桁５及び副桁７は、横断面形状が概略Ｌ字型となって
いる。なお、図７に示すようにＬ字型の端部が曲線を帯
びているものとしては球平型鋼がある。

【００２４】この桁５、７が対称形で接した状態では、
全体の横断面形状が略Ｔ字型となる。このＴ字型の横断
面形状の部分が嵌合断面部１２となる。そして、桁５、
７の長手方向の一部では、前記Ｔ字型の両端部が切り欠
かれて（１５）略Ｉ字型となっており、これにより取付
け断面部１５が形成される。クランプ３は、前記実施形
態と同様に、この取付け断面部１５から取り付けられ桁
５、７の長手方向にスライドして嵌合断面部１２に嵌合
する。本実施形態のように、嵌合断面部１２の横断面形
状を略Ｔ字型とすることで、桁５、７の幅方向即ちトン
ネルの半径方向の大きな力に耐えられる。

【００２５】次に図８に第三実施形態を示し、図９に第
四実施形態を示す。即ち、これら２つの実施形態におい
ては、桁５、７の横断面形状はＩ字型であり、従って接
した状態の全体の横断面形状もＩ字型となっている。し
かしＩ字型の側面の一部に、桁５、７の長手方向に伸び
る溝１７が形成されている。この溝１７は桁５、７が接
した状態の全体横断面において両側に設けられ、従って
Ｉ字型の一部が対称にくびれた形状となっている。この
ような溝１７は、桁５、７の材料となる板材を成型する
際に、わりに容易に形成できるので、鋼材全体の製造コ
ストを抑えることができる。なお、切り欠き１３による
取付け断面部の断面形状は点線で示す。この溝１７は、
桁５、７に複数条設けても良い。

【００２６】第五実施形態を図１０及び図１１に示す。
この実施形態においては、桁５、７の側面に三角断面の
増厚部１９が溶接によって設けられる。このような桁
５、７が接した状態の全体横断面形状は略台形となる。
この台形横断面形状を有する部分が嵌合断面部１２とな
る。このような増厚部１９は桁５、７の長手方向の一部
にのみ設けられる。増厚部１９が設けられていない他の
部分が取付け断面部１５を形成する。これにより取付け
断面部１５が広い範囲に渡って存在するので、クランプ
３はいわばどこからでも取付けられることとなる。

【００２７】第六実施形態を図１２に示す。前記第五実
施形態に比べ、増厚部１９の三角断面の向きが逆向きと
なっている。即ち、三角断面の増厚部１９を設けること
で形成される嵌合断面部１２の台形は、図１２中上側、
即ちトンネルの半径方向外側が大きな辺となっている。
このため、桁５、７の幅方向即ちトンネルの半径方向に
働く大きな力に耐えられる。またクランプ３が外れにく
い。

【００２８】第七実施形態を図１３に示す。この実施形
態においては、桁５、７にＨ型鋼が用いられる。そし
て、隣接する覆工材１においては、桁のＨ型の２つの先
端Ｓ１，Ｓ２が突き合わされて接した状態となる。突き
合わされていない他の２つの先端Ｓ３，Ｓ４のうち一方
の先端Ｓ３には、スキンプレート１１が溶接される。

【００２９】他方の先端Ｓ４にはクランプ３が嵌合す
る。突き合わせは直線的に行われる。即ち、突き合わさ
れた状態で、Ｈ型の辺と辺は直線的に位置する。また、
クランプ３の略コの字形状はつぶれた平な形状を成して
おり、つぶれたコの字形状の先端は折り返されている。
この直線的に位置する辺ｈ１，ｈ１と辺ｈ２，ｈ２を抱
き抱えるようにして嵌合する。従って嵌合断面部１２は
直線的な横断面形状を有する。桁５，７の長手方向の一
部において、クランプ３が嵌合するＨ型の先端Ｓ４，Ｓ
４が切り欠かれる。この切り欠き１３が取付け断面部１
５となる。

【００３０】第八実施形態を図１４乃至図１６に示す。
本実施形態において、桁５、７には溝型鋼が用いられ
る。溝型鋼のコの字断面の２つの先端Ｓ１，Ｓ２が突き
合わされて、２つの桁５，７が接した状態となる。一方
の先端Ｓ１の側には、スキンプレート１１が溶接され
る。他方の先端Ｓ２は、図１６に示すように、桁５，７
の長手方向の一部で切り欠かれる（図中１３）。これに
より取付け断面部１５が形成される。この切り欠き１３
は、更に、コの字の中央辺ｈ３に向かって幅が広がり、
更に桁５、７の長手方向にスリット２１が連続して設け
られる。このスリット２１が設けられる位置においては
コの字の他方の先端Ｓ２は残されている（図１６）。こ
の先端Ｓ２の残された部分が嵌合断面部１２を形成す
る。

【００３１】（変形例）なお、これら２つの実施形態
（図１３乃至図１６）においては、桁５、７の横断面に
は、コの字形状の部分が含まれる。そして、コの字の両
先端Ｓ１，Ｓ２が突き合わされて、閉じた空間部を囲
む。そこで、図示しないが、これら突き合わされる２つ
のコの字の一方に嵌合用部材（例えばコの字に嵌合する
寸法の板材）の一端を嵌合して溶接し、この嵌合用部材
の他端を他方のコの字に嵌合するものとすれば、この嵌
合用部材による嵌合と、前記クランプ３による嵌合とを
合わせて行うことが可能となり、覆工材１の連結をより
強固に行うことが可能となる。

【００３２】また、クランプ３は金属製の鋳物、あるい
はプラスチックなどで成型することが可能である。ま
た、スキンプレート１１はトンネル内壁の曲率に応じた
曲率を伴って湾曲している。トンネルは円形断面を有す
るもののみならず楕円断面、あるいは他の断面を有する
ものであってもよい。また覆工材１は鋼製のものが安価
で望ましいが、その他の金属製でも良く、またプラスチ
ック製でも良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１乃至９の発
明によれば、隣接する覆工材をそれぞれ構成する構成部
材が接した状態で、略コの字形状の断面を有するクラン
プを、取付け断面部より取り付け、鋼製部材の長手方向
にスライドさせることで、強固に嵌合させ、これにより
容易に覆工材の連結が行える。

【００３４】請求項２の発明によれば、更に、覆工材と
して例えば通常の構造を有する鋼製セグメントに対し本
発明による効果が得られる。そして、クランプは主桁同
士または副桁同士の取付け断面部においてコの字の開口
先端を通過させ、桁の長手方向にスライドさせ、クラン
プのコの字状の横断面形状に、桁の嵌合断面部の横断面
形状を概略一致させることで、容易に強固な連結を行う
ことができる。

【００３５】請求項３の発明によれば、更に、取付け断
面部が桁の長手方向の一部にのみ形成されることで、他
の部分である嵌合断面部に嵌合したクランプが外れにく
くなる。

【００３６】請求項４の発明によれば、更に、接する桁
のいずれか一方が長手方向の一部で切り欠きを有するこ
とにより取付け断面部を形成するので、取付け断面部を
形成するための加工が容易である。

【００３７】請求項５の発明によれば、更に、嵌合断面
部の横断面形状が略Ｔ字型となっていることから、半径
方向の大きな力に耐えてクランプが外れにくい。

【００３８】請求項６の発明によれば、更に、桁の長手
方向の一部にのみ嵌合断面部が形成され、他の部分は取
付け断面部であることから、言わばどこからでも取り付
けが可能となる。

【００３９】請求項７の発明によれば、更に、溶接によ
って増厚部を設けることで嵌合断面部を形成できるの
で、嵌合断面部を形成するための加工が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る覆工材を連結した
状態をトンネル軸方向から見た図である。

【図２】図１の覆工材を１つ示すもので（Ａ）は底面
図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。

【図３】図１の連結を行うクランプを示す斜視図であ
る。

【図４】図３の横断面図である。

【図５】図１の展開図である。

【図６】本発明の第二実施形態の覆工材を連結するクラ
ンプの斜視図である。

【図７】図６の横断面図である。

【図８】本発明の第三実施形態を示す横断面図である。

【図９】本発明の第四実施形態を示す横断面図である。

【図１０】本発明の第五実施形態を示すクランプの斜視
図である。

【図１１】図１０の横断面図である。

【図１２】第六実施形態を示す横断面図である。

【図１３】第七実施形態を示すクランプの斜視図であ
る。

【図１４】第八実施形態を示すクランプの斜視図であ
る。

【図１５】図１４の要部を示すための横断面斜視図であ
る。

【図１６】図１４で連結される桁の一方を示す斜視図で
ある。

【図１７】従来の覆工材を示す全体斜視図である。

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は図１７の覆工材を連結す
るためのボルト連結構造を示す図である。

【符号の説明】

１覆工材３クランプ５主桁７副桁１１スキンプレート１２嵌合断面部１３切り欠き１５取付け断面
部１９増厚部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル内壁に沿って複数の覆工材が連
結されてトンネル内壁を支えるための前記覆工材におい
て、隣接する覆工材を夫々構成する構成部材が、前記隣接が
行われる面で接し、これら接した構成部材の横断面が横
断面の長手方向に変化し、この変化によって、略コの字
形状の横断面を有するクランプを取り付けるための取付
け断面部と、取り付けたクランプを長手方向にスライド
させることで強固に嵌合する嵌合断面部と、が形成され
たことを特徴とする覆工材。
【請求項２】前記覆工材は、トンネルの周方向に設け
られた２本の主桁と、トンネルの略長手方向に設けられ
た２本の副桁とが結合されてなる四角形の枠体に、スキ
ンプレートが張り渡されて構成され、接した構成部材
は、主桁または副桁であり、これら桁の横断面が長手方
向に変化し、この変化によって、隣接する覆工材を連結
するクランプを取り付けるための取付け断面部と、取り
付けたクランプを長手方向にスライドさせることで強固
に嵌合する嵌合断面部とが形成され、クランプは略コの
字形状の横断面を有し、コの字の開口先端は開口奥部よ
り狭く形成され、開口先端は前記取付け断面部が通過で
きるものの前記嵌合断面部は通過できない寸法を有し、
略コの字形状で囲まれる空間の横断面形状は前記嵌合断
面部の横断面形状と概略同一形状であることを特徴とす
る請求項１記載の覆工材。
【請求項３】前記主桁または副桁の長手方向の一部に
のみ取付け断面部が形成され、長手方向の他の部分は嵌
合断面部であることを特徴とする請求項２記載の覆工
材。
【請求項４】隣接する前記覆工材の主桁同士または副
桁同士の横断面形状が、接する面を挟んで対称形であ
り、接した状態の横断面形状が台形となって嵌合断面部
を形成し、これら接した桁のいずれか一方が長手方向の
一部で切り欠きを有することで取付け断面部を形成する
ことを特徴とする請求項３記載の覆工材。
【請求項５】隣接する前記覆工材の主桁同士または副
桁同士の横断面形状が、接する面を挟んで対称形であ
り、接した状態の横断面形状が略Ｔ字形となって嵌合断
面部を形成し、これら接した桁の長手方向の一部で、略
Ｔ字形の両端部が切り欠かれて略Ｉ字形となって取付け
断面部を形成することを特徴とする請求項３記載の覆工
材。
【請求項６】前記主桁または副桁の長手方向の一部に
のみ嵌合断面部が形成され、長手方向の他の部分は取付
け断面部であることを特徴とする請求項２記載の覆工
材。
【請求項７】隣接する前記覆工材の主桁または副桁に
対し溶接によって三角断面の増厚部を設けることで、接
した状態の横断面形状が台形となって嵌合断面部を形成
し、この増厚部が設けられていない長手方向の他の部分
が取付け断面部を形成することを特徴とする請求項６記
載の覆工材。
【請求項８】隣接する前記覆工材の主桁または副桁
は、Ｈ型鋼が用いられ、Ｈ型の二つの先端が突き合わさ
れて接した状態となり、突き合わされていない他の二つ
の先端のうち一方の先端にはスキンプレートが溶接さ
れ、他方の先端にクランプが嵌合し、この他方の先端
が、主桁または副桁の長手方向の一部で切り欠かれるこ
とで取付け断面部が形成されることを特徴とする請求項
３記載の覆工材。
【請求項９】隣接する前記覆工材の主桁または副桁
は、コの字断面の溝型鋼が用いられ、コの字の二つの先
端が突き合わされて接した状態となり、一方の先端の側
にはスキンプレートが溶接され、他方の先端は、桁の長
手方向の一部で切り欠かれることで取付け断面部が形成
され、この取付け断面部に連続してスリットが桁の長手
方向に設けられて嵌合断面部が形成されることを特徴と
する請求項３記載の覆工材。