JPH10115189A - シールドセグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、セグメント同士を一定方向に押圧
して簡単に結合することができ、ボルトを用いない無ボ
ルト結合型で高剛性のシールドセグメントを実現するこ
とを目的とする。 【解決手段】 この発明は、セグメントピースの桁ウエ
ブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側を
スキンプレートで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を
構成し、鋼殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルの
リング間とピース間の連結面にして連結するシールドセ
グメントにおいて、ウエブ枠の円周方向の両側に沿って
配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設
け、両フランジ枠に対してウエブ枠を断層的にズラせて
一体に結合して連結面に相補的な陥没部と隆起部からな
る接合機構を形成し、この接合機構を接合してリング間
とピース間を連結するシールドセグメントを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】シールド工法で施工して地中
に構築するシールドトンネルの一次覆工用には、鉄筋に
コンクリートを打設したコンクリートセグメントと、鋼
板のみで作られた鋼製セグメント、および鋼殻内にコン
クリートを注入して合成した合成セグメント等が用いら
れる。本発明は上記した合成セグメント等のようなシー
ルドセグメントに係り、さらに詳しくは継手用のボルト
を用いることなくセグメント間を強固に連結することの
できる無ボルト型のシールドセグメントに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の合成セグメントの構成が、図１６
に示されている。図１６において、１１０は合成セグメ
ントである。１１１と１１２は外側と内側のスキンプレ
ート、１１３は主桁ウエブ、１１４は副桁ウエブ、１１
５はコンクリート、１１６は副桁用継手箱、１１７はボ
ルト孔である。また、１１８は主桁用継手箱、１１９は
桁ウエブ１１３，１１４に設けられたボルト孔、１２０
はグラウト用孔、１２１は注入孔、１２２はパッキン用
の溝である。

【０００３】上記の内外のスキンプレート１１１，１１
２、上下の主桁ウエブ１１３、及び左右の副桁ウエブ１
１４を溶接などで結合して、図示したような密閉した６
面体の鋼殻１１０ａが構成される。鋼殻１１０ａの構成
に際して、継手箱１１６，１１８、グラウト用孔１２
０、注入孔１２１等も合わせて付設して、鋼殻１１０ａ
の所定位置に装着する。また、主桁ウエブ１１３や副桁
ウエブ１１４には、予めパッキン充填用の溝１２２を加
工して置く。その後、鋼殻１１０ａ内に非収縮性の無筋
コンクリート１１５を加圧充填して、図示のような合成
セグメント１１０が完成する。

【０００４】完成した合成セグメント１１０は、シール
ド掘進機に付設する組立機械を利用してリング状に結合
される。結合後、継手箱１１６，１１８のボルト孔１１
７，１１９に挿通したボルトによって、前後左右の隣接
した各セグメント１１０が円筒状に締結されてシールド
トンネルが地中に構築される。この外、前述の従来の鋼
製セグメントやコンクリートセグメントの場合も、図１
６に示された合成セグメントと同様にボルトによる締結
構造が採用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のシールドセグメ
ントは、次の(a),(b),(c) で挙げるような種々の問題点
があった。 (a) 従来のシールドセグメントの組立は、上記合成セグ
メント１１０のようにボルト締結式であるため時間が掛
かり極めて作業性が悪い。したがって、現状のままでは
機械による自動組立化の実施が難しく、自動組立化に適
用できるような簡単で容易に組立できるような構造のシ
ールドセグメントの実現が望まれていた。特に、小口径
で狭いシールドトンネル内のボルトの締付けが一層繁雑
で難作業になり、この点からもボルトを使わないシール
ドセグメントの組立て作業の自動化の採用が強く要求さ
れていた。

【０００６】(b) 図１６に示した合成セグメント１１０
の場合のように、主桁ウエブ１１３や副桁ウエブ１１４
の結合面の相互的な対応位置には、パッキン充填用の溝
１２２を工作機械で切削加工するので、それだけ加工費
が嵩んで製作費全体がコスト高になり易い。

【０００７】(c) 主桁ウエブ１１３や副桁ウエブ１１４
に設けられた継手部の強度が、次の〜で説明するよ
うに地下河川等の内圧が作用するシールドトンネルのよ
うな場合の設計条件によつては不十分になることがあ
る。 図１６で説明した副桁用継手箱１１６と主桁用継手
箱１１８のようにシールドセグメント用の継手には、リ
ング間を結合するリング継手とピース間相互を結合する
ピース間継手がある。厚みのある鉄筋コンクリート１１
５や鋼殻１１０ａで構成された本体部分に比べて、ボル
トを用いた副桁用と主桁用の継手箱１１６，１１８とか
らなる従来のシールドセグメントのリング間とピース間
の継手では強度が著しく相違している。

【０００８】 一般に、シールドセグメントの構造設
計は、シールドトンネルの外側に鉛直土水圧Ｐｖと水平
土水圧Ｐｈが作用することを前提にして行われる。構築
する地盤の土質条件によっては上記のＰｖとＰｈの差が
大きくなり、極めて大きなモーメントがシールドセグメ
ントに加わることになる。この場合に当然ピース間の継
手部に大きなモーメントが作用するが、継手部のボルト
の本数やボルト径等の選択的増強で対応できない場合も
ある。

【０００９】 地下河川用のシールドトンネルには、
河川の流水によりシールドトンネルに内圧が加わる。内
圧は上記の土水圧ＰｖとＰｈの均等土水圧成分Ｐｍを打
消すように働くので、シールドトンネルに作用するモー
メントが非常に大きくなる。この結果、内圧の作用する
シールドトンネルの場合のリング間やピース間の継手部
にも大きな引張力が働き、前記した従来のボルトを用い
た継手では対応できないことになる。

【００１０】本発明は、このような従来装置の問題点を
解消するためになされたもので、セグメントピースの桁
ウエブを利用した雌雄接合形の接合機構により隣接した
セグメント間の連結面を接合して高強度に連結すると共
に、止水性が高くしかもボルトを用いることなくセグメ
ント同士を簡単に結合できる無ボルト結合型のシールド
セグメントを実現することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、セグメントピ
ースの桁ウエブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少
なくも外側をスキンプレートで覆って円筒多分割型の円
弧状の鋼殻を構成し、鋼殻の厚さ方向のウエブをシール
ドトンネルのリング間とピース間の連結面にして連結す
るシールドセグメントにおいて、ウエブ枠の円周方向の
両側に沿って配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフ
ランジ枠を設け、両フランジ枠に対してウエブ枠を断層
的にズラせて一体に結合して連結面に相補的な陥没部と
隆起部とからなる接合機構を形成し、この接合機構を接
合してリング間とピース間を連結するシールドセグメン
トを構成したものである。

【００１２】また、セグメントリング間に圧入型の継手
機構を設けたシールドセグメントを構成したものであ
る。また、セグメントピース間に摺動型の継手機構を設
けたシールドセグメントを構成したものである。また、
セグメントピースをほぼ長方形状に成型したシールドセ
グメントを構成したものである。また、セグメントピー
スをほぼ亀甲状に成型したシールドセグメントを構成し
たものである。さらに、セグメントリング内の隣接した
セグメントピースのフランジ枠の間にシール溝を設けた
シールドセグメントを構成したものである。

【００１３】本発明のシールドセグメントの各ピースの
周辺部には、雄形の隆起部と雌形の陥没部からなる接合
機構が構成されている。接合機構の隆起部と陥没部は、
円弧面の内側と外側のフランジ枠に対して相対的にズラ
せて結合されたウエブ枠により形成されている。そし
て、各セグメントの周辺部に形成された接合機構の隆起
部と陥没部は、セグメントがセグメントリングに組付け
られたときに、相補的に接合されて接合機構が完結する
ようになっている。

【００１４】このような基本的な構造を備えた本発明の
シールドセグメントは、シールドトンネルの一次覆工の
組付け状態で前段リングの陥没部に各セグメントピース
の径方向の隆起部が接合される。また、同一リング内の
各セグメントピースの隆起部は、いずれもトンネルの軸
方向の左右に隣接したセグメントピースの陥没部に接合
してセグメントリングが形成される。この結果、全ての
セグメントピースの全周辺部が接合機構によって緊密に
重合されて、鉛直方向と水平方向土水圧は勿論のこと内
圧にも対抗できる高剛性のシールドトンネル用のセグメ
ントリングを実現することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１のシー
ルドセグメントの斜視図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、
図３は図１のＹ−Ｙ断面図、図４は本発明の実施形態１
のセグメントをシールドトンネルから分離したときの斜
視図、図５は本発明の実施形態１の鋼殻の分解斜視図で
ある。実施形態を説明する前に、先ず本発明のシールド
セグメントの基本的な構造を長方形状のシールドセグメ
ントを例示して説明する。図６は本発明の基本的な構造
を示す原理的説明図で、(a) は平面図、(b) は要部の断
面図である。図６の(a) ，(b) において、Ｓはシールド
セグメント（以下、単にセグメント）、Ｍは隣接したセ
グメントＳの各ピースＳp の相互間の連結面を接合する
接合機構である。セグメントＳは図１６で説明した合成
セグメント１１０やコンクリートセグメント等からな
る。なお、コンクリートセグメントの場合、接合機構Ｍ
をコンクリートで形成するか、又は陥没部Ｍf 、隆起部
Ｍn をコンクリート以外の材料（合成樹脂、樹脂モルタ
ル等）で形成し、コンクリート部と一体化させても良
い。

【００１６】接合機構Ｍは(a) ，(b) 両図に示されたよ
うに、セグメントピースＳp のフランジ枠にズレδで断
層的に結合されたウエブ枠による雄形の隆起部Ｍm と雌
形の陥没部Ｍf で構成されている。隆起部Ｍm と陥没部
Ｍf は隣接したセグメントピースＳp のリング間及びピ
ース間に形成されて、相補的に接合されて重合が完結す
るようになっている。Ｉi は接合機構Ｍを形成させるた
めの内側のフランジ枠、Ｉo は外側のフランジ枠、Ｉm
はウエブ枠で、例えば鋼材により溶接で結合される。Ｐ
o とＰi は外側と内側のスキンプレート、Ｃは充填され
たされたコンクリートである。なお、前述のごとく内側
スキンプレートは、設計条件によっては無くても良い。

【００１７】このような基本的な構造を備えたセグメン
トピースＳp は、シールドトンネルの一次覆工の組付け
状態でズレδによる前段リングの陥没部Ｍf に各セグメ
ントピースＳp の径方向の隆起部Ｍm が接合される。ま
た、同一リング内の各セグメントピースＳp の軸方向の
隆起部Ｍm は、いずれも右側に隣接したセグメントピー
スＳp の陥没部Ｍf に接合してセグメントリングが形成
される。この結果、全てのセグメントピースＳp の全周
辺部が接合機構Ｍによって緊密に重合して、前記土水圧
Ｐｖ，Ｐｈは勿論のこと内圧による剪断力にも対抗でき
るシールドトンネル用の高剛性のセグメントリングを実
現することができる。

【００１８】再び、図１乃至図５に戻り、上述したよう
な基本的な構成を備えた本発明の具体的な実施形態１
を、接合機構Ｍ以外の構成部品に新たに数字符号を付し
た図面にしたがって説明する。 実施形態１．本発明の実施形態１では、円筒状のセグメ
ントリングを６分割した６ピース型のセグメントが例示
されている。図４において、１はシールドトンネル、２
はトンネル軸である。３はシールドトンネル１を構成す
るセグメントリング、４はセグメント、４１〜４６はセ
グメントリング３内に組込まれた各セグメント４からな
るセグメントピース、１０は鋼殻である。

【００１９】セグメント４の構造が図１〜３の各図にや
や拡大して示され、鋼殻１０が図５の分解図に示されて
いる。図３と図４において、５と６はセグメント４の外
周面（図の下側）と内周面（図の上側）に固着される
上，下のスキンプレート、７と８はフランジ枠、９はウ
エブ枠である。フランジ枠７と８およびウエブ枠９に
は、いずれも長短各２枚で一対の板状の鋼材が用いられ
ている。７１，７２と８１，８２は互いに対向するフラ
ンジ枠７と８のフランジ、９１，９２はウエブ枠９を構
成する一対の主桁ウエブと副桁ウエブである。

【００２０】フランジ枠７と８は板面をセグメント４の
円弧面に平行方向に連結して共に薄い角枠を形成し、ウ
エブ枠９は板面を円弧面に直角方向に連結して外郭形状
が同一でやや深い角枠形に成型されている。１１は図の
前方と手前の主桁ウエブ９１に設けられ雌継手１２と雄
継手１３からなる圧入型の継手機構、１４は左右の副桁
ウエブ９２に設けられ雌継手１５と雄継手１６からなる
た摺動型の継手機構である。

【００２１】圧入型の継手機構１１と摺動型の継手機構
１４の拡大断面図が、図７，８と図９，１０に示されて
いる。主桁ウエブ９１と副桁ウエブ９２には従来のよう
なボルト孔がなく、圧入型の継手機構１１と摺動型の継
手機構１４により合成セグメント４がピース間とリング
間に結合されるようになっている。そして、ウエブ枠９
を間に挟んで外側と内側に、フランジ枠７と８およびス
キンプレート５と６が溶接により順次重ね合わせて結合
されて６面が鋼板で囲まれた方舟状の鋼殻１０が構成さ
れる。

【００２２】この場合、前述の図６で説明したようにウ
エブ枠９がフランジ枠７，８から平行移動して断層的に
結合され、トンネル軸方向（Ｘ方向）とトンネル径方向
（Ｙ方向）に前記のズレδが形成されている。ほぼ同一
幅のズレδにより手前側の主桁ウエブ９１が前記図６の
陥没部Ｍf を形成し、向う側の主桁ウエブ９１が隆起部
Ｍm をなしている。同様に、左側の副桁ウエブ９２が陥
没部Ｍf をなし、右側の副桁ウエブ９２が隆起部Ｍm を
形成して全周に相補的な接合機構Ｍが構成されるように
なっている。

【００２３】１７は鋼殻１０内に充填されたコンクリー
ト、１８は隣接したフランジ枠８の隙間によりセグメン
トリング３の間に形成されたシール溝である。図９と図
１０の１９は補強用のスチフナ（stiffener ）で、角隅
部に一定間隔毎に固着される。また、図１０の２点鎖線
は、Ｔ字状の雄継手１６の頭部を覆うような形状の雌継
手１５の変形例を示したものである。

【００２４】このような構成の実施形態１のシールドト
ンネル１の組立て動作の一例を、図１１を併用して次に
説明する。ここでは、前記の圧入型の継手機構１１をウ
エブ枠の隆起部Ｍm 側に設けて、この隆起部Ｍm を手前
側にして組み立てた場合を挙げて説明する。図１１は本
発明実施形態１の動作を説明するための展開図である。
図１１において、３１，３２はシールドトンネル１に組
付けられた既設のセグメントリング、３３は組立中のセ
グメントリング、４１〜４６は前記のセグメント４を用
いた各セグメントピースである。

【００２５】図示のように、実施形態１では６個のセグ
メントピース４１〜４６のうち、セグメントピース４
１，４２，４６は長方形で、セグメントピース４３，４
５は単一の傾斜辺を持つ変形台形、セグメントピース４
４は台形に成型されている。中抜き矢印Ａはシールド掘
進機の掘進方向、矢印ａは組付けられるセグメント４の
加圧方向である。鎖線は前記ズレδにより断層的に平行
移動してズレたウエブ枠９のセグメント４の本体に対す
る相対的な位置を示す。

【００２６】シールド掘進機により、敷設地盤に図４で
示したシールドトンネル１よりやや大きい円筒形のトン
ネルが穿設される。穿設されたトンネルにはシールド掘
進機の矢印Ａ方向の掘進の進行に連れて、後方に予め内
壁面に沿ってセグメント４の複数個のセグメントピース
４１〜４６が順次リング状に結合される。そして、同図
に示されたような複数のセグメントリング３１，３２…
よりなるシールドトンネル１が、トンネル内に施工され
る。

【００２７】既設のシールドトンネル１の施工端には、
セグメントリング３１，３２を構成する６個のセグメン
ト４の連結に伴ってセグメントリング３２の手前側の主
桁ウエブ９１が連続してリング状の隆起部Ｍm が形成さ
れている。セグメントリング３３の６個のセグメント４
で構成されるシールドトンネル１の組立には、掘進機の
背後に設置された自動組立装置により、坑内搬送台車で
搬入された各ピース４１〜４６を順次受取って次のよう
な動作で自動組立が行われる。

【００２８】先ず、図１１の展開図に示すように、セグ
メント４のピース４１を前段のセグメントリング３２に
継手機構１１の継手を円周方向に１個分ズラせて対応さ
せる。雌継手１２を設けた主桁ウエブ９１を手前側にし
て、前方（矢印ａ方向）の雄継手１３を前段のセグメン
トリング３２上の雌継手１２に合わせて押し付ける。押
付けた雄継手１３が前段の雌継手１２内に割込んで固く
嵌め合されて、セグメントピース４１が最初に前段のセ
グメントリング３２に組み付けられる。雄継手１３と雌
継手１２の相互的な嵌合には、前記自動組立装置のシー
ルドジャッキにより矢印ａ方向の押圧力が加えられる。
このとき、セグメントピース４１の前方の主桁ウエブ９
１よりなる陥没部Ｍf が、前段のセグメントリング３２
の主桁ウエブ９１の隆起部Ｍm に重合される。

【００２９】次に、このセグメントピース４１の右側に
セグメントピース４２が運ばれ、位置合わせしてセグメ
ントピース４１の右側の雌継手１２に雄継手１３を嵌め
合わせる。継手機構１４を嵌めたままセグメントピース
４２を前方に摺動して、前段のセグメントリング３２の
雌継手１２に前方の雄継手１３を嵌める。継手１２と１
３を嵌合させると同時に、セグメントピース４２の前方
と左側の２辺部が接合機構Ｍの陥没部Ｍf と隆起部Ｍm
の接合で重合される。図１１の実線部分はこのときの組
付け状態を示している。

【００３０】引続いて、セグメントピース４１の左側の
雌継手１２に雄継手１３を嵌合させて、セグメントピー
ス４６がセグメントピース４１の左側に結合される。同
様の動作で、セグメントピース４５と４３がそれぞれセ
グメントピース４６と４２に結合され、最後に台形のセ
グメントピース４４がセグメントピース４５と４３の間
に嵌合される。そして、新しく円筒状に完結されたセグ
メントリング３３が形成されて、圧入型の継手機構１１
の継手を１個ずつズラせて前段のセグメントリング３２
に連結して増設される。

【００３１】上述のようにして連結されたセグメントピ
ース４１〜４６のリング間とピース間の相互の結合状態
が図７と図９に示され、図８と図１０に嵌合前の状態を
示されている。この場合、セグメントピース４３，４
５，４６の副桁ウエブ９２には、例えば図１２と図１３
に示すような係止式の摺動型の継手機構１４が準備され
る。雌継手と雄継手には、前記と同一の数字符号１５と
１６が付されている。図１３の(a) と(b) に示す副桁ウ
エブ９２の面を向い合わせて接触して摺動すれば、図１
２のように雄継手１５と雌継手１６が嵌合して定位置で
係止される。１点鎖線の方向に嵌め合う雄継手１５と雌
継手１６によれば、軸方向の結合強度を高くすることが
できる。

【００３２】その後、シールド掘進機による掘削が再開
して、セグメントリング３の幅と同距離のトンネルの掘
進が行われる。そして、上記と同様の動作で、次段のセ
グメントリングが既設のシールドリング３３に同軸的に
結合される。このようにして、シールド掘進機の掘進ス
トロークに対応してセグメントリング３１，３２…が順
次連続的に連結されて、シールドトンネル１が矢印Ａの
掘進方向に向かって延長されることになる。

【００３３】因みに、本発明の構造を採用して内圧を受
ける地下河川用のセグメントの試作例の諸元を、次に示
す。 曲率半径＝５，０００ｍｍ 幅＝１２５０ｍｍ 厚さ＝４００ｍｍ 分割数＝８ピース

【００３４】また、フランジ枠７とウエブ枠９に用いた
鋼板の寸法を表示したリング間付近の断面図を、図１４
に示した。表示寸法から明らかのように、フランジ７
１，７２と桁ウエブ９１，９２には、それぞれ３６×２
００（１２５…ピース間）ｍｍと２２×３２８ｍｍの鋼
板が使われている。また、シール溝１８の溝幅は３ｍｍ
に設定され、このシール溝１８にはセグメントリング３
１，３２…の組込み時にウレタン樹脂やクロロプレンゴ
ム等の水膨脹性のシール材が介装される。水膨脹性のシ
ール材が介装されるシール溝１８が、セグメント４の外
周面に設けられている。このため、地山側の地層からの
流水の浸透がシールドトンネル１の表層部で阻止される
ので、トンネル内部の漏水を効果的に防止することがで
きる。なお、黒塗りの部分は溶接箇所である。

【００３５】また、ピース間継手に図９，１０に示した
Ｔ字状の摺動型の継手機構１４を構成したときの継手強
度を、従来のボルトを用いた継手箱の継手強度とを算出
して比較する。 (1) Ｍ４２（公称径４２ｍｍで破断強度が１ｃｍ2 当り
約１０tf）のボルトを６本使用した従来継手箱形式の継
手の場合の継手部引張強度 １０×６×π／４（４．２）² ＝３４９．１（tf） …(a)

【００３６】(2) ウエブ厚ｔｗが２２ｍｍで長さ１２５
ｍｍのＳＭ４９０の鋼材（破断強度が１ｃｍ2 当り約
５．０tf）を使用した摺動型の継手機構の継手の場合の
引張強度 ５．０×２．２×１２５＝１３７５（tf） …(b) 上記の(a) ，(b) ２式の比較から明らかのように、実施
形態１の摺動型の継手機構では、従来のボルトを用いた
継手箱の４倍弱の強度が算出され、充分大きな引張り耐
力が得られることが確かめられた。

【００３７】実施形態２ 図１５は本発明の実施形態２を適用したシールドトンネ
ルの展開図で、亀甲形（六角形）のセグメント４が示さ
れている。図１１のときと同様に鎖線は、断層的に平行
移動したウエブ枠９のセグメントの本体に対する相対的
な位置を示す。亀甲形の各セグメント４のＹ方向を二分
するＹ1 −Ｙ1 線，Ｙ2 −Ｙ2 線，Ｙ3 −Ｙ3 線で示さ
れたように、台形の２個のセグメントに相当する。

【００３８】実施形態２の亀甲形のセグメント４によれ
ば形状が１種類に集約され、多量生産的なセグメントが
実現する。また、セグメントの組立をシールドトンネル
の屈進との同時作業が可能で、作業能率の大幅な向上が
期待できる等の長所がある。この種の形状のセグメント
４はゴシックで示す斜線を突合わせた連結部が、従来か
ら強度的な弱点と見做されていた。しかしながら、本発
明の接合機構Ｍを採用することにより、上記の構造的な
弱点が補償されて充分な強度を有するセグメントリング
を構成することができる。

【００３９】実験的な実施例では、リングの直径５．３
φ、主，副桁ウエブ９１，９２の厚さが２０ｃｍ、セグ
メント幅は１．２ｍに構成した。リング間には実施形態
１の図７，８と同一なラッパ状の圧入型の継手機構１１
を設け、ピース間には接合機構Ｍのみを採用して継手機
構を省略した。自動組立による組立・屈進の同時施行が
可能で施行後の水漏れもなく止水性もほぼ完璧であっ
た。

【００４０】なお、上述の本発明の実施形態１では形状
が３種類で６分割型のシールドリングの場合を例示して
説明したが、全部を台形にしてもよく、８ピースや１０
ピース等のようにセグメントの分割ピース数を適宜増減
することができる。更に、六角形、台形以外の多角形状
（例えば凸等）の形状も可能である。また、実施形態１
ではラッパ状の圧入型の継手機構と主にＴ字状の摺動型
の継手機構を図示して説明したが、個数の増減は勿論の
こと実施形態以外の異なる構造の継手機構を利用しても
よい。また、コンクリート型の構造ではスキンプレート
の内面にスタッドやアンカー筋等を設けてもよく、場合
によっては内側のスキンプレートを省略することもでき
る。さらに、セグメントの組付け方向や組立て順序等も
必ずしも実施形態に限定するものではない。また、コン
クリートを充填しない綱殻のみのセグメントでも良い。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、セグメントピースの桁ウエ
ブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側を
スキンプレートで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を
構成し、鋼殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルの
リング間とピース間の連結面にして連結するシールドセ
グメントにおいて、ウエブ枠の円周方向の両側に沿って
配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設
け、両フランジ枠に対してウエブ枠を断層的にズラせて
一体に結合して連結面に相補的な陥没部と隆起部とから
なる接合機構を形成し、この接合機構を接合してリング
間とピース間を連結するシールドセグメントを構成し
た。

【００４２】また、セグメントリング間に圧入型の継手
機構を設けたシールドセグメントを構成した。また、セ
グメントピース間に摺動型の継手機構を設けたシールド
セグメントを構成した。また、セグメントピースをほぼ
長方形状に成型したシールドセグメントを構成した。ま
た、セグメントピースをほぼ亀甲状に成型したシールド
セグメントを構成した。さらに、セグメントリング内の
隣接したセグメントピースのフランジ枠の間に軸方向の
シール溝を設けたシールドセグメントを構成した。

【００４３】上述のように本発明は内，外のフランジ枠
に挟まれて相対的にズラされて固定されたウエブ枠を利
用して、シールドセグメントの周辺部に相補的に接合さ
れる陥没部と隆起部からなり接合機構を設けたシールド
セグメントを構成した。したがって、シールドトンネル
内に組み込まれた全てのシールドセグメントの連結面
が、接合機構によりピース間とリング間で接合される。
この結果、陥没部と隆起部とからなる接合機構により、
セグメントリング間の剪断力を十分に伝えることができ
るので、シールドセグメントの連結面の結合が著しく強
化され、シールドトンネルの鉛直方向と水平方向に加わ
る土水圧Ｐv ，Ｐh に対抗するシールドセグメント構造
にすることができる。

【００４４】また、上記の構造により、内圧対応型のシ
ールドセグメント構造にすることもできる。必要があれ
ば、圧入型や係止式を含む摺動型の継手機構を併設し
て、剪断力に耐える高強度なシールドセグメントを製作
できる。また、圧入型の継手機構等の組み合わせにより
組立時セグメントリング間の剪断ずれが拘束されるた
め、従来のボルト締結式継手の合成セグメントと比較し
て組立てのための連結部材が少なくて済む。さらに、組
立て時間と組立て工程が短縮され、シールド施工速度が
大幅に向上すると共に、機械による自動組立化が容易な
構造で組立て作業の省力化が可能となる。

【００４５】よって、本発明によれば、シールドセグメ
ント同士を一定方向に押圧して簡単に結合することがで
き、ボルトを用いない無ボルト結合型で高剛性のシール
ドセグメントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のセグメントの斜視図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ断面図である。

【図４】本発明の実施形態１のセグメントをシールドト
ンネルから分離したときの斜視図である。

【図５】本発明の実施形態１の鋼殻の分解斜視図であ
る。

【図６】本発明の基本的な構造を示す原理的説明図であ
る。

【図７】本発明の実施形態１のリング間の連結状態を示
す断面図である。

【図８】本発明の実施形態１のリング間の分離状態を示
す断面図である。

【図９】本発明の実施形態１のピース間の連結状態を示
す断面図である。

【図１０】本発明の実施形態１のピース間の分離状態を
示す断面図である。

【図１１】本発明の実施形態１を適用したシールドトン
ネルの展開図である。

【図１２】本発明の実施形態１に適用する継手機構を示
す斜視図である。

【図１３】図１２の継手機構の分解斜視図である。

【図１４】本発明の実施形態１の諸元を示すリング間の
断面図である。

【図１５】本発明の実施形態２を適用したシールドトン
ネルの展開図である。

【図１６】従来の合成セグメントの構成説明図である。

【符号の説明】

１ シールドトンネル、 ２ トンネル軸、 ３ セグメントリング、 ４ セグメント、 ５ スキンプレート、 ６ スキンプレート、 ７ フランジ枠、 ８ フランジ枠、 ９ ウエブ枠、 １０ 鋼殻、 １１ 圧入型の継手機構、 １２ 雌継手、 １３ 雄継手、 １４ 摺動型の継手機構、 １５ 雌継手、 １６ 雄継手、 １７ コンクリート、 ４１〜４６ セグメントピース、 ７１ フランジ、 ７２ フランジ、 ８１ フランジ、 ８２ フランジ、 ９１ ウエブ、 ９２ ウエブ、 Ｍ 接合機構、 Ｍm 隆起部、 ＭF 陥没部、 δ ズレ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セグメントピースの桁ウエブを多角形の
   枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側をスキンプレー
   トで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を構成し、該鋼
   殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルのリング間と
   ピース間の連結面にして連結するシールドセグメントに
   おいて、 前記ウエブ枠の円周方向の両側に沿って配置されて輪郭
   形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設け、該両フラン
   ジ枠に対して前記ウエブ枠を断層的にズラせて一体に結
   合して前記連結面に相補的な陥没部と隆起部とからなる
   接合機構を形成し、該接合機構を接合して前記リング間
   とピース間を連結することを特徴とするシールドセグメ
   ント。
2. 【請求項２】 前記セグメントのリング間に圧入型の継
   手機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のシール
   ドセグメント。
3. 【請求項３】 前記セグメントのピース間に摺動型の継
   手機構を設けたことを特徴とする請求項１または２記載
   のシールドセグメント。
4. 【請求項４】 前記セグメントピースをほぼ長方形状に
   成型したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
   記載のシールドセグメント。
5. 【請求項５】 前記セグメントピースをほぼ亀甲状に成
   型したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載のシールドセグメント。
6. 【請求項６】 前記セグメントのリング内の隣接したセ
   グメントピースのフランジ枠の間にシール溝を設けたこ
   とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシー
   ルドセグメント。
7. 【請求項７】 前記セグメントピースを任意の形状の多
   角形に成型したことを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れかに記載のシールドセグメント。