JPH10280886A - セグメントのジョイント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造でありながら、確実な応力伝達を
図ることができるセグメントのジョイント構造を提供す
ることである。 【解決手段】 セグメント１の対向する側面には極厚の
プレート７が溶接等により接合されている。極厚プレー
ト７の側面には、セグメント１の長手方向に所定の間隔
を有して複数のＨ形鋼９が固定されている。上部フラン
ジ９ｂと掘削壁面との間に所定の空間を有している。上
部フランジ９ｂ，９ｂの両端部には、フランジ増幅プレ
ート１１，１１が固定されている。上面側は掘削壁面で
あるため、閉鎖断面となるが、Ｈ形鋼９の掘削壁面側は
フランジ増幅プレート１１により幅寸法が増幅されてい
るので、当該増幅プレート１１においてはスプライスプ
レート１３Ａ，１３Ｄをその下面に当接することができ
る。さらに、その後、トンネルの内側（図中で下側）か
らボルト挿通孔にボルトを挿通し、締付治具により対向
するＨ形鋼９，９同士を剛接合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セグメントのジ
ョイント構造に関し、特に、トンネルの掘削内周面に沿
って複数設置されることによりトンネル覆工体を構成す
る鋼製のセグメントを相互に接合するセグメントのジョ
イント構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特に、都市土木の分野において、地中に
トンネルを掘削形成する工法として、シールド工法が知
られている。このシールド工法は、先端に切削カッター
を備えた筒状のシールド掘進機を使用し、これを前進さ
せてトンネルを掘削するとともに、トンネルの掘削内周
面には、これに沿って多数のセグメントを設置すること
により、トンネル覆工体を形成しながらトンネルを構築
するものである。

【０００３】そして、このセグメントによるトンネル覆
工体は、一般に、シールド掘進機の外殻体を構成するス
キンプレートの内部の作業空間において組み立てられ、
この組み立てたトンネル覆工体から掘進反力を得て、シ
ールドジャッキを伸張することにより、シールド掘進機
が前進してゆくとともに、組み立てたトンネル覆工体
は、かかるシールド掘進機の前進に伴ってこれの後方に
残置されてゆくことにより、トンネルが順次構築される
ことになる。

【０００４】近年、シールド掘進機による掘削断面を有
効に活用することを目的として、矩形断面のシールド掘
進機によるシールド工法が開発されており、かかる矩形
断面のシールド工法においても、セグメントを断面矩形
状に組み立てて、トンネルの掘削内周面を覆う覆工体が
形成されることになる。

【０００５】さらに、シールド工法に限らず、例えばト
ンネル掘進機等によるトンネル工法においても、不安定
な地山に対しては、セグメントを組み立ててトンネルの
掘削内周面を覆う覆工体が形成される場合がある。

【０００６】このようなセグメントにより履工された断
面矩形状のトンネルを、計画断面の外周部に沿って複数
掘削形成した後、隣接するセグメント間を止水して掘削
するとともに両者を連結し、該連結部に配筋してコンク
リートを打設することにより本体構造物を構築し、さら
に当該本体構造物により覆われた内部空間を掘削するこ
とにより、大型地下構造物（道路トンネル、鉄道トンネ
ル、地下駐車場等）を構築する工法が知られている。

【０００７】隣接する二つのセグメントを確実に接合す
る方法としては、二つのセグメント間に跨るように鉄筋
を配筋してコンクリートを打設することなどが行われて
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の接合方法にあっては、隣接する二つのセグメ
ントを強固に接合し、応力伝達を確実にするためには、
コンクリート打設による従来の方法では配筋数を増大す
る必要があるが、トンネル掘削壁面との間が狭いので、
工期の短縮およびコストダウンに不利となるという欠点
がある。

【０００９】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、簡単な構造でありながら、確実な応力伝達を図る
ことができるセグメントのジョイント構造を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１に記載の発明は、トンネルの
掘削内周面に沿って複数設置されることによりトンネル
覆工体を構成する鋼製のセグメントを接合するセグメン
トのジョイント構造であって、相互に隣接するセグメン
トのそれぞれの側面に他方に向けて突出するように固定
された接合用鋼材と、相互に対向する鋼材間に跨って当
接されそれぞれの鋼材とボルト接合される複数のスプラ
イスプレートとを備え、前記鋼材は前記掘削壁面との間
に所定の空間を有して前記セグメントに固定されるとと
もに、該鋼材の前記掘削壁面側を前記セグメントの対面
方向と直交する方向に延設してトンネル内側から前記ボ
ルト接合を可能にしてなることを特徴とするものであ
る。この発明によれば、相互に隣接するセグメントを設
置した後、複数のスプライスプレートを鋼材間に跨って
当接すると、鋼材の掘削壁面側がセグメントの対面方向
と直交する方向に延設されているので、当該延設された
部分について、機械治具を用いてボルト接合することが
できる。

【００１１】本発明のうち請求項２に記載の発明は、前
記鋼材が、前記セグメントの厚さ方向に離間するフラン
ジを有するＨ形鋼であり、該Ｈ形鋼の掘削壁面側フラン
ジに増幅プレートを面一で連設することを特徴とするも
のであり、既存の鋼材を利用することができる。

【００１２】本発明のうち請求項３に記載の発明は、前
記セグメントの側面に極厚のプレートを固定し、該極厚
プレートの側面に前記接合用鋼材を固定することを特徴
とするものであり、応力伝達を確実にすることができ
る。。

【００１３】本発明のうち請求項４に記載の発明は、前
記セグメントを構成するＣ形鋼等の溝形鋼に補強用のプ
レートを固定することを特徴とするものであり、さらに
応力伝達を確実にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を好適
な実施例をもって、添付図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００１５】図１に示されるように、この実施例にかか
る接合構造により接合される鋼製のセグメント１は、Ｃ
形鋼３，３等の溝形鋼やＨ形鋼５等の複数の鋼材を溶接
等により組み付けてなり、例えば厚さ寸法（同図中で上
下方向の寸法）が２５０〜３００ｍｍ）となっている。
同図においては、左右方向がトンネルの軸方向（長手方
向）に一致しており、セグメント１の上面がトンネル掘
削壁面に設置されるように配置されている。

【００１６】それぞれのセグメント１の対向する側面に
は極厚のプレート７が溶接等により接合されている。極
厚プレート７は、肉厚が例えば５０〜６０ｍｍとなって
おり、幅寸法（同図中で上下方向の寸法）および長さ寸
法がセグメント１の厚さ寸法および長さ寸法と一致して
いる。

【００１７】そして、極厚プレート７のさらに側面に
は、セグメント１の長手方向に所定の間隔を有して複数
（本実施例では、３つ）のＨ形鋼（接合用鋼材）９がそ
れぞれのウエブ９ａおよびフランジ９ｂ，９ｂの端面を
溶接することにより他方のセグメントに向けて突出する
ように固定されている。Ｈ形鋼９は、上部フランジ９ｂ
と掘削壁面（セグメント１の上端面とほぼ同一面）との
間に所定の空間を有して配置されており、下部フランジ
９ｂはセグメント１および極厚プレート７の下面と面一
になっている。

【００１８】それぞれのＨ形鋼９の掘削壁面側に位置す
る上部フランジ９ｂ，９ｂの前後方向（セグメント１，
１の対面方向と直交する方向）両端部には、上部フラン
ジ９ｂ，９ｂを延設せしめるフランジ増幅プレート１
１，１１が該上部フランジ９ｂ，９ｂおよび極厚プレー
ト７に溶接固定されている。

【００１９】Ｈ形鋼９のウエブ９ａおよびフランジ増幅
プレート１１，１１には複数のボルト挿通孔が形成され
ている。

【００２０】隣接する二つのセグメント１，１を接合す
るため、複数のスプライスプレート１３Ａ，１３Ｂ，１
３Ｃ，１３Ｄが用意される。スプライスプレート１３Ａ
は、隣接するセグメント１，１のそれぞれに固定される
合計四つのＨ形鋼９，９のフランジ増幅プレート１１，
１１に跨ってその下面に当接される。スプライスプレー
ト１３Ｂは、隣接するセグメント１，１の下部フランジ
９ｂ，９ｂ間に跨ってその下面に当接される。スプライ
スプレート１３Ｃは、隣接するセグメント１，１のウエ
ブ９ａ，９ａ間に跨ってその側面（両側面であることが
好ましい）に当接される。スプライスプレート１３Ｄ
は、隣接するセグメント１，１の対向するフランジ増幅
プレート１１，１１間に跨ってその下面に当接される。
スプライスプレート１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄに
は、適宜位置に複数のボルト挿通孔が形成されている。

【００２１】以上のスプライスプレート１３Ａ，１３
Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、すべてを用いることなく、任意
の組み合わせで用いてもよい。

【００２２】次に本実施例の作用を説明する。

【００２３】隣接するセグメントのＨ形鋼９，９の端面
が対向して突き当てられ、ないしは所定間隔を有して対
向配置されると、セグメント１の内側に位置する下部フ
ランジ９ｂおよびウエブ９ａはスプライスプレート１３
Ｂ，１３Ｃを当接して問題なく機械によりボルト締めす
ることができる。

【００２４】これに対し、上面側は掘削壁面であるた
め、閉鎖断面となるが、Ｈ形鋼９の掘削壁面側はフラン
ジ増幅プレート１１により幅寸法が増幅されているの
で、当該増幅プレート１１においてはスプライスプレー
ト１３Ａ，１３Ｄをその下面に当接することができる。
さらに、その後、トンネルの内側（図中で下側）からボ
ルト挿通孔にボルトを挿通し、締付治具により対向する
Ｈ形鋼９，９同士を剛接合することができるのである。

【００２５】ボルトの締結は、あらかじめフランジ増幅
プレート１１の上部にナットまたはボルトを固着してお
き、通常のボルトまたはナットを下方から挿通して行っ
てもよいし、本実施例のように、フランジ増幅プレート
１１の上方に手を差し込むことができるような状況で
は、同図中１５Ａで示されるような両ネジボルトを用い
ることもできる。この場合には、締付トルクの管理が可
能になるため、確実な接合を行うことができる。また、
同図に示されるように、ボルトの抜け止め用リングを設
けることが好ましい。

【００２６】さらに、ワンウエイロックボルト１５Ｂを
採用すれば、フランジ増幅プレート１１の上部にナット
などをあらかじめ固着しておく必要はないし確実な接合
が可能となる。ワンウエイロックボルト１５Ｂは、例え
ば、同図に示されるように、筒状スリーブとボルト本体
とからなり、ボルト本体の先端部と筒状スリーブの先端
部とはねじ結合されていてその他の部分は軸方向に相対
移動可能となっている。今、ワンウエイロックボルト１
５Ｂをスプライスプレートおよびフランジ増幅プレート
のボルト挿通孔に下方から挿通し、締結治具によりボル
ト本体の頭部を保持しつつボルト本体の頭部側にねじ結
合されたナットを締め付けると、筒状スリーブの中間部
が拡開変形してフランジ増幅プレート１１の上部にいわ
ばナットが形成され、さらに締め付けると両者は堅固に
接合されることになるのである。

【００２７】なお、ワンウエイロックボルトは、ワンサ
イドボルトとも称され、以上のもののほかにも種々の形
態があるが、本発明においては、いずれの形態のものも
使用することができることはいうまでもない。

【００２８】上記したように、本実施例によれば、閉鎖
断面となっても機械によるボルト締めが可能になるほ
か、現場作業がボルト締めのみであり、特殊な部材を用
いることなく簡単な構成であるため、作業を迅速に行う
ことができ、工期短縮に寄与できるしコストダウンを図
ることもできる。また、セグメントの側面に極厚プレー
ト７を介在しているため、異種部材同士ないしは断面が
ずれていてもボルト接合することができ、その応力伝達
を確実なものとしている。

【００２９】さらに、Ｈ形鋼９は掘削壁面との間に所定
の空間を有してセグメント１（極厚プレート７）に固定
されていながら、掘削壁面側が増幅されているので、そ
の中立軸を掘削壁面側に移動させることができ、全体と
して構造的に安定している。

【００３０】また、本実施例では、セグメント１を構成
するＣ形鋼３の開口側には、極厚の補強プレート１７が
極厚プレート７に突き当て溶接されており、さらに、補
強プレート１７と極厚プレート７との間に補強用のリブ
プレート１９が溶接されている。また、Ｈ形鋼９の下部
フランジ９ｂと極厚プレート７との間にも補強用のリブ
プレート２１が溶接されている。このように、補強プレ
ート１７、リブプレート１９，２１を設けることによ
り、さらに確実な応力伝達を可能にしている。

【００３１】なお、上記実施例では、接合用鋼材として
Ｈ形鋼９を採用し、その前後方向両端部に増幅プレート
１１，１１を固定することにより、Ｈ形鋼９の掘削壁面
側をセグメント１，１の対面方向と直交する方向に延設
してトンネル内側からボルト接合を可能にしたが、Ｔ字
形鋼と下部プレートとの組み合わせにより接合用鋼材を
構成してもよいし、その他の組み合わせも可能である。

【００３２】また、上記実施例では、極厚プレート７を
セグメント１の側面に固定したが、極厚プレート７をＣ
形鋼などの溝形鋼に比較的極厚の補強用プレートを溶接
固定したものを採用することもできる。

【００３３】さらに、上記実施例では、この発明のジョ
イント構造を、矩形断面のシールドトンネル内に覆工体
を設けるべく、セグメントをトンネルの軸方向（長手方
向）に接続一体化するために採用する場合について記載
したが、セグメントをトンネルの周方向に接続一体化す
るために使用することもでき、また、矩形断面のみなら
ず円形やその他の断面形状の覆工体を設けるべく採用す
ることもできる。

【００３４】またさらに、この発明のジョイント構造
は、シールド工法のみならず、トンネル掘進機によるト
ンネル工法等の、その他のトンネル工法において使用さ
れるセグメントを接続一体化するために用いることもで
きる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
セグメントのジョイント構造によれば、閉鎖断面であり
ながら、容易に接合作業を行うことができ、確実な応力
伝達を図ることができる。また、中立軸を掘削壁面側に
移動させることができる結果、安定したジョイント構造
を得ることができる。さらに、極厚プレートを介在する
ことにより、異種部材同士ないしは断面がずれていても
確実にボルト接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態を示す分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ セグメント ７ 極厚プレート ９ Ｈ形鋼（接合用鋼材） ９ａ，９ｂ フランジ １１ フランジ増幅プレート １３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ スプライスプレート １５Ａ，１５Ｂ ボルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの掘削内周面に沿って複数設置
   されることによりトンネル覆工体を構成する鋼製のセグ
   メントを接合するセグメントのジョイント構造であっ
   て、 相互に隣接するセグメントのそれぞれの側面に他方に向
   けて突出するように固定された接合用鋼材と、相互に対
   向する鋼材間に跨って当接されそれぞれの鋼材とボルト
   接合される複数のスプライスプレートとを備え、 前記鋼材は前記掘削壁面との間に所定の空間を有して前
   記セグメントに固定されるとともに、該鋼材の掘削壁面
   側を前記セグメントの対面方向と直交する方向に延設し
   てトンネル内側から前記ボルト接合を可能にしてなるこ
   とを特徴とするセグメントのジョイント構造。
2. 【請求項２】 前記鋼材が、前記セグメントの厚さ方向
   に離間するフランジを有するＨ形鋼であり、該Ｈ形鋼の
   掘削壁面側フランジに増幅プレートを面一で連設するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のセグメントのジョイン
   ト構造。
3. 【請求項３】 前記セグメントの側面に極厚のプレート
   を固定し、該極厚プレートの側面に前記接合用鋼材を固
   定することを特徴とする請求項１または２に記載のセグ
   メントのジョイント構造。
4. 【請求項４】 前記セグメントを構成するＣ形鋼等の溝
   形鋼に補強用のプレートを固定することを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかの項に記載のセグメントのジ
   ョイント構造。