JPH11141285A - セグメント及びセグメントの接続部並びにセグメントの取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメントの調芯機能用の部位を持たせると
同時に、これをセグメントの接続により発生する剪断力
に対抗しえる構成とするセグメント及びセグメントの接
続部を提供すること、また締結ボルトを廃止したセグメ
ントの取付方法を提供する。 【解決手段】 セグメントＳの前端面及び後端面に調芯
ピン孔９と、該調芯ピン孔の周囲かつ前記セグメント内
部に、その調芯ピン孔周囲を補強するための鋼材とを設
けたセグメントを用いてトンネル覆工壁の工事を行い、
前記調芯ピン孔に挿入される調芯ピンを用いて、セグメ
ント相互の軸方向における位置合わせを容易にするとと
もに、前記調芯ピンがセグメントの接続により端面間に
発生する剪断力に耐え得る強度を備えていること、また
前記調芯ピン孔周囲の鋼材により、セグメントの接続状
態の保持を可能としたものである。これによって、工事
コストの低減、作業性の向上を図ることが可能となっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘削工法
における、トンネル覆工壁を施工する際に用いるセグメ
ント及びセグメントの接続部並びにセグメントの組立方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削工法において用いられるセ
グメントは、周知のように、トンネルの内面形状に対応
する湾曲弓形断面のプレキャストコンクリート板であっ
て、これらを周方向及び軸方向に複数枚接続して、トン
ネル内面を覆う工事を目的として用いられている。つま
り、このセグメントは、単品のそれを数多く接続して使
用されるのが一般的形態であり、工事のコスト低減及び
作業性向上等を達成するために、セグメント接続時に不
可欠な締結作業や調芯作業の省力化が重要な関心事にな
っている。したがって、従来、各セグメントの接続面、
特にその構造に関しては、多くの実施例が報告されてい
て、それぞれ調芯作業軽減を目的とする様々な接続面構
造が提案されている。図８、図９、図１０に、その中の
代表的なものを示す。

【０００３】図８に示すセグメントは最も一般的に使用
されている構造である。これはセグメントＡの端面にそ
れぞれ継手板１を設けるとともに、その背部を切り欠い
た形態でボルトボックス２を設けておき、接続すべきセ
グメントＡ、Ａの継手板１、１同士を突き合わせてそれ
らにボルト３を挿通し、ナット４により締結するように
したものである。

【０００４】上記の構造は、セグメント相互の接続のみ
を目的としており、構造が簡単で導入し易いものではあ
るが、調芯に関しては全く配慮がなされていない。した
がって、調芯作業には別途人手による作業が必要となる
ことで、作業性は悪く、また作業の自動化を図ることも
困難であった。

【０００５】図９はインサート継手５をもつ構成とされ
ており、図８に比べてセグメントＢ-Ｂ同士の調芯作業
を軽減するような工夫がなされている。これは、一方の
端面のみに図８のような継手板１及びボルトボックス２
が設けられ、他方の端面にはインサート継手５が、埋め
込まれた状態で設けられているものである。このインサ
ート継手５は、その先端部５ａを端面からわずかに突出
した状態にされており、セグメント接続時において、こ
の先端部５ａが、さきの継手板１に予め形成されている
調芯ピン孔１ａに挿入されることをもって、調芯作業が
完了するようになされているものである。また、セグメ
ントＢ-Ｂ間の締結は、ボルト６が、インサート継手５
に締め込まれることによってなされる。

【０００６】また、図１０に示すセグメントＣは、図９
においてインサート継手５によって、調芯作業を行って
いたところを、図１０（ａ）に示す調芯ピン７を用いて
行うものとなっている。すなわち、調芯ピン７がセグメ
ントの後端面に設けられるとともに、これと位置的な対
応をとるように組立済みのセグメント前端面に調芯孔８
が設けられていて、これらがセグメント接続時、嵌入状
態となるように施工することによって、自ずから調芯作
業が終わることとなる。ただし、この場合におけるセグ
メントＣ-Ｃ間の締結は、図１０（ｂ）に示す図９と同
様な締結機構によって行われる。ただし、これは図９の
ような調芯機能を備えてはいない。なお、この締結機構
は、上記調芯孔８が形成されている部位とは別個に設け
られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したような継手構
造をもつセグメントＢ、Ｃによれば、調芯作業をスムー
スに行うことはできるが、調芯後、セグメント同士を締
結する際においては、従来例の最初に示した継手板１及
びボルトボックス２と同様な機構を使用することとな
り、この部分では改良がなされているものではない。し
たがって、各セグメントの端面には、締結機構及び調芯
機構双方の構造を備えていることから、当該セグメント
そのものを製作する際のコストの面でやや不利となると
ともに、覆工壁工事中においては調芯ピン等による調芯
作業の他、ボルト締結作業が必要となって、全体的な工
事コストは上昇する傾向にあった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とすることころは、調芯時に使用するセグ
メントの調芯機能用の部位を、セグメント同士が接続す
ることによって発生する剪断力に対して対抗しえる強度
をもつ構成とするセグメント及びセグメントの接続部を
提供すること、またセグメント同士の接続に従来必要と
されてきた締結ボルトを廃止したセグメントの取付方法
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、以下の解決手段をとった。すなわち、本発明のセグ
メントは、トンネルの周方向及び軸方向に順次接続して
覆工壁を形成するための湾曲板状のセグメントであっ
て、該セグメントの前端面及び後端面には調芯ピン孔が
設けられ、該調芯ピン孔の周囲かつ前記セグメント内部
には、その調芯ピン孔周囲を補強するための鋼材が設け
られ、前記前端面、後端面及び前記セグメントの側端面
には、一のセグメント前端面から他のセグメント後端面
へ、又は一のセグメント側端面から他のセグメント側端
面へ連通されている組立ボルト孔が設けられていること
を特徴とする。

【００１０】また、上記セグメントの接続部は、組立済
みセグメントの前端面と新たなセグメントの後端面とが
突き合わされる際に、これら各セグメントに形成された
前記調芯ピン孔の間に調芯ピンが配置、挿入されること
を特徴とする。ここで、前記調芯ピンは、金属材料から
なることを特徴としている。

【００１１】さらに、上記のセグメント及びセグメント
の接続部によるセグメントの取付方法は、定位置に設置
された組立済みセグメントの前端面に新たなセグメント
の後端面を接続するに際して、該組立済みセグメント又
は新たなセグメントに設けられた前記調芯ピン孔のいず
れか一方に前記調芯ピンを予め配置した状態で、これら
各セグメントの前端面と後端面とを突合せて軸方向の調
芯を行い、前記組立済み又は新たなセグメントに設けら
れた前記組立ボルト孔を構成する挿入孔を通して、前記
新たな又は組立済みセグメントに設けられた前記組立ボ
ルト孔を構成する埋込栓に向けて組立ボルトを挿通かつ
螺入することで、各セグメントの接続状態を仮設的に保
持する工程を繰り返すとともに、前記工程中において
は、前記組立ボルトを取り外して、後工程において、組
立済みセグメントと新たなセグメントの接続に転用可能
とされていることを特徴とする。

【００１２】これらによれば、組立済みのセグメント前
端面と新たなセグメント後端面との接続は、これら各セ
グメントに設けられている調芯ピン孔とそこに挿入され
る調芯ピンを用いて行われることから、効率的に互いの
セグメントの位置合わせ、すなわち、調芯を行うことが
可能となる。

【００１３】また、上記のセグメント同士の調芯の後
に、一のセグメント前端面から他のセグメント後端面、
又は一のセグメント側端面から他のセグメント側端面へ
連通されている組立ボルト孔、すなわち挿入孔と埋込栓
に対して、組立ボルトを螺入する事によって、セグメン
トが組み立てられた状態は仮設的に保持される。

【００１４】さらに、前記調芯ピン孔の周囲かつセグメ
ント内部にその調芯ピン孔周囲を補強するための鋼材が
設けられていること、及び前記調芯ピンが金属材料から
なることから、セグメント組立完了後のセグメントの接
続状態は調芯ピン単独で保持可能とされており、これを
受けて、セグメントの接続工程中において、シールドジ
ャッキ推力の影響がなくなったセグメントリングの前記
組立ボルトを取り外し、これを後工程におけるセグメン
ト接続用に転用が可能とされている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。図１は、本実施形態のセグ
メントＳを示すものである。このセグメントＳの形状
は、トンネル内面の形状にあわせて湾曲弓状断面をもっ
たものとされており、これは図に示すように、前端面Ｓ
ａ、後端面Ｓｂ、及び二つの側端面Ｓｃを備えている。
トンネル坑内においては、このセグメントＳの前端面Ｓ
ａが切羽方向、後端面Ｓｂが坑口方向をそれぞれ向くよ
うに配置される。

【００１６】このセグメントＳの前端面Ｓａ及び後端面
Ｓｂには、調芯ピン孔９が設けられている。この調芯ピ
ン孔９は、図２に示す斜視透視図のように、セグメント
Ｓ内部に向かって、その孔径を漸次減少するような円錐
状に形成されている。また、調芯ピン孔９の周囲には、
該調芯ピン孔９の補強を目的として、数種の線状に加工
された鋼材がセグメントＳ内部に張り巡らされている。
それらは、図２に示すように、主筋１０、補強筋１１、
配力筋１２、リング状補強筋１３である。

【００１７】まず、主筋１０はセグメントＳの長手方向
に、複数平行に配置されているものであって、その役割
は、セグメントＳそのものの強度を保つことを主として
いる。また、これと同時に調芯ピン孔９の付近を通る主
筋１０は、この調芯ピン孔９の周囲、すなわち切り欠き
部位の強度の保持及びセグメントＳ、Ｓ接続時において
発生する力に対抗する役割をも担っている。また、補強
筋１１は、さきの長手方向に延びる主筋１０を数本囲む
ような四角形状の鋼材であり、調芯ピン孔９の近傍に配
置される。この補強筋１１は調芯ピン孔９周囲の強度補
強の役割を担う。そして、配力筋１２は、これもやはり
主筋１０を囲むように、かつ調芯ピン孔９の近傍を通る
ように配置される。ただし、この配力筋１２は、補強筋
１１のような四角形状ではなく、そのセグメント内部方
向の一辺を開放した２本の鋼材が、セグメントＳの幅方
向を横断するような配置がなされる。この配力筋１２
は、セグメントＳ、Ｓが接続された際、調芯ピン孔９周
囲に局部的にかかる力を分散するために設けられてい
る。さらに、リング状補強筋１３は、調芯ピン孔９の孔
径を囲むようにリング状に配置されている。これは当該
部分の補強に供されることとなる。

【００１８】また、上記セグメントの接続部には、前記
調芯ピン孔９に挿入される調芯ピン１４が、図２に示す
ように、別途用意される。これは調芯ピン孔９内へ挿入
可能な形状に構成されている。すなわち、高さの小さい
円柱と、１つの円錐の底面をそれぞれ接合したような形
状とされている。この調芯ピン１４は、セグメントＳ、
Ｓ接続時に、調芯ピン孔９に上記調芯ピン１４を挿入す
ることによって、セグメントＳ、Ｓ接続時の軸方向の位
置合わせに用いられる。また、この調芯ピン１４の材質
は、金属材料からなるものとされ、セグメント同士の接
続により端面間に発生する剪断力に耐え得る強度を備え
るものとされている。ただし、具体的な材質について
は、上記条件を満たすものである場合、本発明において
特に限定するものではない。

【００１９】セグメントＳの前端面Ｓａ、後端面Ｓｂ及
び側端面Ｓｃには、図３に示すように、組立ボルト１５
が一のセグメント前端面Ｓａから他のセグメント後端面
Ｓｂへ、又は一のセグメント側端面Ｓｃから他のセグメ
ント側端面Ｓｃへ挿通かつ螺入するための組立ボルト孔
１６が設けられている。この組立ボルト孔１６は、図３
に示すように、組立ボルト１５の挿入側端面に形成され
る円筒状の挿入孔１７と、挿入される側端面に形成され
る底を有する円筒状の埋込栓１８とで構成されているも
のである。このうち、有底円筒状の埋込栓１８はその内
面に、めねじが形成されている。また、挿入孔１７と埋
込栓１８とは、図３に示すように各端面に斜めの角度を
もって形成されているものである。したがって、挿入孔
１７は、トンネル中心方向を向くセグメント面１９から
斜めに貫通するように設けられていることになり、当該
貫通部分には切り欠き部２０が設けられている。さら
に、挿入孔１７がセグメント端面を貫通する部分には凸
部２１、埋込栓１８が設けられるセグメント端面部分に
は凹部２２がそれぞれ設けられており、これらはセグメ
ントＳの接続時の便宜を図るためにある。

【００２０】上記の組立ボルト１５は、図４に示すよう
な、頭２３、円柱部２４、ねじ切り部２５が設けられた
六角ボルトであって、ねじ切り部２４のピッチが比較的
粗いものとされているものである。このことから、この
組立ボルト１５の取付、取り外しは労力をかけることな
く行うことが可能となる。また、実工事における組立ボ
ルト１５の実際の取付時には、ボルト座面の保護などを
目的として、図３に示すワッシャ２６、プラスティック
ワッシャ２７が同時に用いられることになる。

【００２１】実際のトンネル内面の覆工壁工事は、以上
の述べた構成をもつセグメントＳ、調芯ピン１４、組立
ボルト１５を用いて以下の手順で行われる。まず、図５
に示すように、既に組立済みのセグメントＴの前端面Ｔ
ａとその前方に位置している他の組立済みセグメントＵ
の側端面Ｕｃに対して、新たなセグメントＳの後端面Ｓ
ｂ及び側端面Ｓｃとをそれぞれ突き合わすような配置と
する。このとき、前記調芯ピン１４を、新たなセグメン
トＳの後端面Ｓｂに形成されている調芯ピン孔９に挿入
しておく。新たなセグメントＳは、セグメントＴ前端面
Ｔａに形成されている調芯ピン孔９に、後端面Ｓｂから
突出した調芯ピン１４の位置を合わせるように配置され
る。このことにより、軸方向の位置合わせ、すなわち調
芯は確実に行うことが可能となる。

【００２２】セグメントＳの調芯作業後、組立ボルト１
５を前端面Ｔａと後端面Ｓｂ、側端面Ｕｃと側端面Ｓｃ
とを連通する組立ボルト孔１６に、組立ボルト１５を挿
通かつ螺入する。この組立ボルト１５は、それぞれの端
面に設けられた挿入孔１７から挿通し、埋込栓１８入口
に届いたところから螺入するように行う。これにより、
セグメント相互の接続状態が仮設的に保持されることと
なる。また、組立ボルト１５が、前記したようにねじ切
り部２５のピッチが粗い六角ボルトに形成されているこ
と、また挿入孔１７がセグメントＳ面を斜めに貫通して
いることによって、作業が容易になっていることから、
この螺入作業は速やかに行うことができる。

【００２３】以下、同様にして新たなセグメントＳ、
Ｓ、…を軸方向及び周方向に次々に接続していくことに
よって、トンネル内面の覆工壁工事は完了することとな
る。この際、さきの組立ボルト１５は、あくまで仮設的
な性格のものであるから、工事途中においても取り外し
が可能である。すなわち、工事が進行する最中に、既に
組立が完了しているところのセグメントＳ、Ｓ間に螺入
されている組立ボルト１５を取り外してきて、これを現
在組み立てようとするセグメントＳ、Ｓ間の組立ボルト
１５として転用することが可能となる。このとき、当該
組立ボルト１５が外されたセグメントＳ、Ｓ間は一見危
険なように思われるが、本実施形態の調芯ピン１４は、
金属材料からなりセグメント同士の接続により端面間に
発生する剪断力に耐え得る強度を備えていること、かつ
その調芯ピン１４が挿入されている調芯ピン孔９周囲
は、セグメントＳ内部に設けられた鋼材（１０、１１、
１２、１３）により強度補強されていることから、セグ
メント覆工壁が崩壊するような事象は発生することにな
らない。

【００２４】以上のことから、本実施形態における調芯
ピン孔９及び調芯ピン１４は、セグメント組立時におけ
る軸方向の調芯作業の省力化を図ることが可能であるの
と同時に、従来締結することにより得ていたセグメント
相互間の接続状態の保持を可能とした。つまり、調芯ピ
ン孔９及び調芯ピン１４の組み合せのみによって、調芯
両面の機能とセグメント接続状態の保持機能を備えるこ
とが可能となった。これにより、作業性の向上、工事コ
ストの低減が達成される。

【００２５】なお、前記調芯ピン孔９及び調芯ピン１４
の形状は、上記のような形態でなくてもよい。例えば、
図６に示すような、比較的高さの大きい円柱の底面と１
つの円錐の底面とを接合した形状の調芯ピン２８であっ
てもよい。ただし、この場合において、調芯ピン孔２９
も、該調芯ピン２８の形状に合わせた形状とされるのは
当然である。また、調芯ピン２８を、いずれか一方の端
面の調芯ピン孔２９に既設の状態にしてしまってもよ
い。図６は調芯ピン２８の円柱状部分がセグメントＳに
固定されている例を示している。つまり、本発明は、前
記調芯ピン孔９及び調芯ピン１４の形状について、特に
限定するものではない。

【００２６】また、セグメントＳ内部の鋼材の配置につ
いても、本実施形態以外の構成であってもよく、例え
ば、図６、図７に示すようなものであってもよい。これ
は、前記した既設タイプの調芯ピン２８と後付けタイプ
の調芯ピン１４とにおいて、セグメントＳ内部の補強状
況を変更したものである。前者は、調芯ピン２８が埋め
込まれた端面をもつセグメントＳ内部の鋼材として、セ
グメントＳ内で縦方向に配列されたアンカー筋３０を備
え、反対側の端面には、該端面と面一にされた補強板３
１およびその補強板３１に接続されセグメント内を斜め
に走るアンカー筋３２を備えた構造となっているもので
ある。また、後者については、両端面ともに、前記した
斜めに走るアンカー筋３２を備えた構造となっている。
いずれにしても、本発明は調芯ピン孔周囲を補強するた
めの鋼材の配列構造についても特に限定するものではな
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセグメン
ト及びセグメントの接続部並びにセグメントの取付方法
によれば、前記セグメントの前端面、後端面に調芯ピン
孔が設けられるとともに、これに挿入する調芯ピンを用
意することで、セグメント接続時における軸方向の調芯
が行われ、接続作業をスムースに行うことが可能とな
る。

【００２８】また、上記のセグメント調芯後には、セグ
メントの接続状態を仮設的に保持するために、接続され
た相向かうセグメント端面間を連通する組立ボルト孔
に、組立ボルトを挿通かつ螺入することから、この組立
作業を容易に完了することができ、工事コストの低減を
図ることができる。

【００２９】さらに、セグメントの組立に使用する前記
調芯ピンは金属材料からなり、セグメント同士の接続に
より発生する端面間の剪断力に耐え得る強度を備えてい
ること、またセグメント内部に調芯ピン孔周囲を補強す
るための鋼材が設けられていることから、セグメントの
接続状態の保持は、この調芯ピンのみで十分である。す
なわち、本発明の調芯ピンは、前記接続時における調芯
機能とセグメントの接続状態の保持との二面的な役割を
もつ。したがって、工事コストの低減、作業性の改善な
どを達成することができる。また、この調芯ピンの働き
により、前記組立ボルトは、セグメント組立終了後取り
外し可能となり、これを別の工事部位に転用することが
可能となって、この面においてもコストの低減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態におけるセグメントを示す図で
あって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

【図２】 図１に示すセグメントの調芯ピン孔周囲かつ
セグメント内部を示す斜視透視図である。

【図３】 図１に示すセグメントの組立ボルト孔を示す
断面図である。

【図４】 図３に示す組立ボルト孔に挿入する組立ボル
トを示す正面図である。

【図５】 セグメントの組立状態を示す図であって、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】 セグメントの調芯ピン孔周囲かつセグメント
内部に設けられた鋼材の配置を示す図であって、図１の
例とは別の態様を示す断面図である。

【図７】 セグメントの調芯ピン孔周囲かつセグメント
内部に設けられた鋼材の配置を示す図であって、図１、
図６の例とは別の態様を示す断面図である。

【図８】 従来のセグメント端面間の構造を示す断面図
である。

【図９】 従来のセグメント端面間の構造を示す図であ
って、図８の例とは別の態様を示す断面図である。

【図１０】 従来のセグメント端面間の構造を示す断面
図であって、図８、図９の例とは別の態様を示す断面図
である。ここで、（ａ）は調芯機構を示し、（ｂ）は締
結機構を示す図である。

【符号の説明】

９ 調芯ピン孔 １０ 主筋 １１ 補強筋 １２ 配力筋 １３ リング状補強筋 １４ 調芯ピン １５ 組立ボルト １６ 組立ボルト孔 １７ 挿入孔 １８ 埋込栓

フロントページの続き (72)発明者 綿引 秀夫 東京都大田区大森本町２丁目21番１号 東 京電力株式会社地中送変電建設所大森工事 事務所内 (72)発明者 伊藤 浩史 東京都大田区大森本町２丁目21番１号 東 京電力株式会社地中送変電建設所大森工事 事務所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの周方向及び軸方向に順次接続
   して覆工壁を形成するための湾曲板状のセグメントであ
   って、 該セグメントの前端面及び後端面には調芯ピン孔が設け
   られ、 該調芯ピン孔の周囲かつ前記セグメント内部には、その
   調芯ピン孔周囲を補強するための鋼材が設けられ、 前記前端面、後端面及び前記セグメントの側端面には、
   一のセグメント前端面から他のセグメント後端面へ、又
   は一のセグメント側端面から他のセグメント側端面へ連
   通されている組立ボルト孔が設けられていることを特徴
   とするセグメント。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセグメントにおける接続
   部であって、 組立済みセグメントの前端面と新たなセグメントの後端
   面とが突き合わされる際に、これら各セグメントに形成
   された前記調芯ピン孔の間に調芯ピンが配置、挿入され
   ることを特徴とするセグメントの接続部。
3. 【請求項３】 請求項２記載のセグメントの接続部であ
   って、前記調芯ピンが、金属材料からなることを特徴と
   するセグメントの接続部。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載のセグ
   メント又はセグメントの接続部を用いたセグメントの取
   付方法であって、 定位置に設置された組立済みセグメントの前端面に新た
   なセグメントの後端面を接続するに際して、該組立済み
   セグメント又は新たなセグメントに設けられた前記調芯
   ピン孔のいずれか一方に前記調芯ピンを予め配置した状
   態で、これら各セグメントの前端面と後端面とを突合せ
   て軸方向の調芯を行い、 前記組立済み又は新たなセグメントに設けられた前記組
   立ボルト孔を構成する挿入孔を通して、前記新たな又は
   組立済みセグメントに設けられた前記組立ボルト孔を構
   成する埋込栓に向けて組立ボルトを挿通かつ螺入するこ
   とで、各セグメントの接続状態を仮設的に保持する工程
   を繰り返すとともに、 前記工程中においては、前記組立ボルトを取り外して、
   後工程において、組立済みセグメントと新たなセグメン
   トの接続に転用可能とされていることを特徴とするセグ
   メントの取付方法。