JPH10169386A - 短ボルト、長ボルト併用式セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメントを連結して、覆工板を形成すると
き、セグメントに作用する荷重がトンネル施工中と完成
後に大きく異なる場合の、セグメント継手部分の止水
性、強度、剛性を強化することを課題とする。 【解決手段】 トンネル施工中は、短ボルトで締結し、
最後に長ボルトにより締結するセグメントの構造とす
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
の一次覆工用セグメントであり、複数のセグメントを連
結してリングを形成する場合、施工中は短ボルトで連結
し、最後には長ボルトで連結する短ボルト、長ボルト併
用式セグメントに関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、こ
の種のセグメントの継手構造としては連結すべきセグメ
ント２０の連結面２０ａにおいて、両セグメント２０の
継手板２１を連結用ボルト２２によって締めつける、所
謂ボルト継手構造が一般に知られている。図４は従来の
鋼製セグメントの継手構造を示す図である。

【０００３】しかし、従来の継手構造における曲げや引
張り応力の伝達は、継手板２１を介して行われる。その
ため、このような従来の継手構造では、継手板２１に応
力が集中して継手板２１が変形してしまうことがある。
図５は曲げモーメントが作用した時の変形状態を示す図
であり、図６は引張り力が作用した時の変形状態を示す
図である。

【０００４】このように継手板２１が変形してしまう
と、連結すべき両セグメント２０の連結において、両セ
グメント２０の連結面２０ａを隙間なく当接させること
ができなくなる。従って連結すべき各セグメントで構成
するシールドトンネルの止水や覆工板としての形状維持
という一次覆工用部材としての機能を果たさなくなる。

【０００５】（継手部が止水、強度、変形の面で弱部に
なる） さらに出願人は、これまで大断面トンネルを効率よく、
かつ経済的に構築する方法として、複数の小断面シール
ドトンネルａを近接して構築し、該小断面シールドトン
ネルａどうしを互いに接合したのちに、該小断面シール
ドトンネルａによって構成される大断面のトンネルＡ内
を在来工法によって掘削することにより、大断面トンネ
ルを構築する方法を開発した。

【０００６】図７は小断面シールドトンネルを接近して
構築し、その後大断面のトンネルを構築する工程図であ
り、（ａ）は小断面トンネルａを近接して構築した図で
ある。（ｂ）は（ａ）で構築した小断面トンネルａ同士
を接続し、躯体コンクリートを打設した図である。
（ｃ）は（ｂ）で躯体コンクリートを打設後、大断面ト
ンネルＡの内部土砂を掘削して大断面トンネルＡを構築
する図である。

【０００７】この場合、大断面トンネルＡの内部土砂掘
削後は、小断面トンネルａの覆工材が大断面Ａの構造部
材として機能することになる。

【０００８】従って、合成セグメントが大断面トンネル
Ａの引張り部材としての機能を果たすためには、このセ
グメント同士の連結部の剛性及び強度が大きいことが要
求され、かつ躯体コンクリートとの一体性が要求される
ことになる。

【０００９】本発明はこのような事実に着目し創案され
たもので、覆工用セグメントが小断面にある間は短ボル
トでセグメント同士を連結し、大断面のトンネルを覆工
する前に長ボルトの接合を加えて、継手部の強度及び剛
性を高くする短ボルト、長ボルト併用式セグメントを提
供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１は、シールドト
ンネルの一次覆工用セグメントであり、該セグメントの
トンネル軸直角方向の継手手段として、短ボルトと長ボ
ルトを併用してなることを特徴とする短ボルト、長ボル
ト併用式セグメントを主旨とする。

【００１１】請求項２は、請求項１記載の短ボルト、長
ボルト併用式セグメントの材質を限定したもので、該セ
グメントはトンネル軸直角方向に通る主桁と、両端に取
着された継手板と、前記主桁に直交する方向に所定の間
隔をあけて設けられた複数枚のリブよりなる鋼枠の底
に、覆工板となる鋼板を取着し、前記鋼製の枠の継手板
とリブには、トンネル軸直角方向に連結用の長ボルトを
挿通する孔を穿設し、前記継手板には短ボルトを挿通す
る孔を穿設し、トンネル軸方向の両端の主桁には、トン
ネル軸方向連結用の短ボルトを挿通する孔を穿設し、覆
工用セグメントを施工中はトンネル軸直角方向、トンネ
ル軸方向ともに短ボルトで接合し前記覆工用セグメント
が完成時には、前記セグメントのトンネル軸直角方向の
長ボルトを挿通する孔に長ボルトを挿通して、接合を強
化してなることを特徴とする短ボルト、長ボルト併用式
セグメントを主旨とする。

【００１２】請求項３は、請求項２記載の短ボルト、長
ボルト併用式セグメントの材質を限定したもので、鋼製
の代わりにダクタイル鋳鉄でなることを特徴とする請求
項２記載の短ボルト、長ボルト併用式セグメントを主旨
とする。

【００１３】請求項４も、請求項２記載の短ボルト、長
ボルト併用式セグメントの材質を限定したもので、鋼製
よりなる枠にトンネル軸直角方向に長ボルトを挿通する
孔と、該ボルト孔用の控え孔と、トンネル軸直角方向の
短ボルト及び長ボルト締結時のボックスと、トンネル軸
方向の連結ボルト締結時のボックスを設けて、コンクリ
ートを充填してなる合成セグメントであることを特徴と
する請求項２記載の短ボルト、長ボルト併用式セグメン
トを主旨とする。

【００１４】請求項５も、シールドトンネルの一次覆工
用セグメントの材質を限定したものでトンネル軸直角方
向に長ボルトを挿通する孔と、該ボルト孔用の控え孔
と、トンネル軸直角方向の短ボルト及び長ボルト締結時
のボックスと、トンネル軸方向の連結ボルト締結時のボ
ックスを設けた鉄筋コンクリート製の合成セグメントで
あることを特徴とする請求項２記載の短ボルト、長ボル
ト併用式セグメントを主旨とする。

【００１５】次に本発明の作用について説明する。

【００１６】小断面シールドトンネルを接近して構築
し、その後大断面のトンネルを構築する場合、大断面ト
ンネルＡの内部土砂掘削後は、小断面トンネルａの覆工
材が大断面Ａの構造部材として機能することになる。

【００１７】従って、合成セグメント同士の連結部の剛
性及び強度が大きいことが要求され、かつ躯体コンクリ
ートとの一体性が要求されることになる。この発明では
合成セグメントが大断面トンネルＡの引張り部材として
の機能を有効に果たす。

【００１８】また内圧を受けるトンネルの場合も同様
に、施工時トンネル完成時で荷重が異なる場合に適用し
て有効である。

【００１９】長ボルトを使用しているので、従来の短
ボルトのみの接合の場合に比べて、セグメントの接合部
に応力が集中することなく、接合部から長ボルトのボル
ト頭またはナットまでの部材を介して応力が伝達される
ので、応力は接合部で分散され、接合部の局所変形また
は脆性破壊を起こさない。

【００２０】特に短ボルトを先に締結し、長ボルトは
後刻締結するため長ボルトには先行応力がなくボルトの
強度上有利であり、大断面トンネルの引張り構造材とし
ての剛性も高めることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態を説明する。

【００２２】図１は本発明の短ボルト、長ボルト併用式
セグメントの一例を示す全体の構成の斜視図である。

【００２３】セグメント２０は６本のトンネル軸直角方
向に伸びる主桁１と、両端に溶接された継手板２と、該
主桁１に直角な方向に複数枚のリブ３と、覆工板となる
鋼板４とから形成される。継手板２とリブ３には長手ボ
ルトを挿通する孔５と、継手板２には短ボルト用の孔６
をトンネル軸方向に交互に穿設する。リブには長手ボル
トの控え孔（図示せず）を設けることは言うまでもな
い。さらに両側の主桁にもトンネル軸方向の連結のため
の、短ボルト孔を設ける。以上は請求項２または３に記
載の鋼製またはダクタイル鋳鉄製のセグメントである
が、それぞれのボルト締結のためにボックスを設けて升
形空間にコンクリートを充填して、請求項３に記載の、
合成セグメントとすることも可能である。

【００２４】図２は、継手板２の別の実施例を示す図で
ある。

【００２５】図３も、また別の実施例で、継手板２は矩
形でなく、短ボルト用の孔６のみを穿設した縦突出部
が、５等分した片側の主桁１から２番目、４番目にあ
り、長ボルトは継手板２の突出部がない部分のリブから
リブに渡した例であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は組み
立て上面図である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の効果は次の通りである。

【００２７】小断面シールドトンネルを接近して構築
し、その後大断面のトンネルを構築する場合、大断面ト
ンネルＡの内部土砂掘削後は、小断面トンネルａの覆工
材が大断面Ａの構造部材として機能することになる。

【００２８】従って、合成セグメント同士の連結部の剛
性及び強度が大きいことが要求され、かつ躯体コンクリ
ートとの一体性が要求されることになる。この発明では
合成セグメントが大断面トンネルＡの引張り部材として
の機能を有効に果たす。

【００２９】また内圧を受けるトンネルの場合も同様
に、施工時トンネル完成時で荷重が異なる場合に適用し
て有効である。

【００３０】長ボルトを使用しているので、従来の短
ボルトのみの接合の場合に比べて、セグメントの接合部
に応力が集中することなく、接合部から長ボルトのボル
ト頭またはナットまでの部材を介して応力が伝達される
ので、応力は接合部で分散され、接合部の局所変形また
は脆性破壊を起こさない。

【００３１】特に短ボルトを先に締結し、長ボルトは
後刻締結するため長ボルトには先行応力がなくボルトの
強度上有利であり、大断面トンネルの引張り構造部材と
しての剛性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の短ボルト、長ボルト併用式セグメン
トの一例を示す全体の構成の斜視図である。

【図２】 継手板２の別の実施例を示す図である。

【図３】 別の実施例で、継手板２は矩形でなく、短ボ
ルト用の孔６のみを穿設した縦突出部が、５等分した片
側の主桁１から２番目、４番目にあり、長ボルトは継手
板２の突出部がない部分のリブからリブに渡した例であ
り、（ａ）は斜視図、（ｂ）は組み立て上面図である。

【図４】 従来の鋼製セグメントの継手構造を示す図で
ある。

【図５】 従来のセグメント構造に曲げモーメントが作
用した時の変形状態を示す図である。

【図６】 従来のセグメント構造に引張り力が作用した
時の変形状態を示す図である。

【図７】小断面シールドトンネルを接近して構築し、そ
の後大断面のトンネルを構築する工程図であり、（ａ）
は小断面トンネルａを近接して構築した図である。
（ｂ）は（ａ）で構築した小断面トンネルａ同士を接続
し、躯体コンクリートを打設した図である。（ｃ）は
（ｂ）で躯体コンクリートを打設後、大断面トンネルＡ
の内部土砂を掘削して大断面トンネルＡを構築する図で
ある。

【符号の説明】

１……主桁、２……継手板、３……リブ、４……覆工板
となる板、５……長ボルトを挿通する孔、５ａ……長ボ
ルト、６……短ボルトの締結用孔、６ａ……短ボルト、
７……トンネル軸方向をボルト締結するためのボルト孔 ２０……セグメント、２０ａ……連結面、２１……継手
板、２２……連結用ボルト ａ……小断面シールドトンネル、Ａ……大断面のトンネ
ル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドトンネルの一次覆工用セグメン
   トであり、該セグメントのトンネル軸直角方向の継手手
   段として、短ボルトと長ボルトを併用してなることを特
   徴とする短ボルト、長ボルト併用式セグメント。
2. 【請求項２】 請求項１記載の短ボルト、長ボルト併用
   式セグメントに於いて、該セグメントはトンネル軸直角
   方向に通る主桁と、両端に取着された継手板と、前記主
   桁に直交する方向に所定の間隔をあけて設けられた複数
   枚のリブよりなる鋼枠の底に、覆工板となる鋼板を取着
   し、前記鋼製の枠の継手板とリブには、トンネル軸直角
   方向に連結用の長ボルトを挿通する孔を穿設し、前記継
   手板には短ボルトを挿通する孔を穿設し、トンネル軸方
   向の両端の主桁には、トンネル軸方向連結用の短ボルト
   を挿通する孔を穿設し、覆工用セグメントを施工中はト
   ンネル軸直角方向、トンネル軸方向ともに短ボルトで接
   合し前記覆工用セグメントが完成時には、前記セグメン
   トのトンネル軸直角方向の長ボルトを挿通する孔に長ボ
   ルトを挿通して、接合を強化してなることを特徴とする
   請求項１記載の短ボルト、長ボルト併用式セグメント。
3. 【請求項３】 請求項２記載の短ボルト、長ボルト併用
   式セグメントに於いて、鋼製の代わりにダクタイル鋳鉄
   でなることを特徴とする請求項２記載の短ボルト、長ボ
   ルト併用式セグメント。
4. 【請求項４】 請求項２記載の短ボルト、長ボルト併用
   式セグメントに於いて、鋼製よりなる枠にトンネル軸直
   角方向に長ボルトを挿通する孔と、該ボルト孔用の控え
   孔と、トンネル軸直角方向の短ボルト及び長ボルト締結
   時のボックスと、トンネル軸方向の連結ボルト締結時の
   ボックスを設けて、コンクリートを充填してなることを
   特徴とする請求項２記載の短ボルト、長ボルト併用式セ
   グメント。
5. 【請求項５】 シールドトンネルの一次覆工用セグメン
   トであり、トンネル軸直角方向に長ボルトを挿通する孔
   と、該ボルト孔用の控え孔と、トンネル軸直角方向の短
   ボルト及び長ボルト締結時のボックスと、トンネル軸方
   向の連結ボルト締結時のボックスを設けた鉄筋コンクリ
   ート製の請求項２記載の短ボルト、長ボルト併用式セグ
   メント。