JPH11182192A

JPH11182192A - 鋼製セグメントおよび鋼製セグメントリング

Info

Publication number: JPH11182192A
Application number: JP9349305A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamanaka; 宏之山中; Takahiro Aoyanagi; 隆浩青柳; Ichiro Osawa; 一郎大澤; Yusuke Yamazaki; 裕介山崎
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: JP3022457B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特に、鋼製セグメントリングの天端部分まで
コンクリート充填を確実に行えるようにした鋼製セグメ
ントおよび鋼製セグメントリングを提供する。【解決手段】シールドトンネルの周方向に平行に設置
される複数の外主桁１および中主桁２とこの外主桁１お
よび中主桁２の長手方向の端部間にそれぞれ設置される
継手板３と外主桁１と中主桁２間に所定間隔に設置され
る複数の補強リブ４とこれらの部材からなる格子枠体の
外側に設置されるスキンプレート５と６を有し、スキン
プレート５と６を二重に設置してスキンプレート５と６
間に中空層７を設ける。また、内側のスキンプレート６
に中空層７に連通する空気抜き孔８と空気抜きパイプ９
をそれぞれ設ける。

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、シールドトンネ
ルの一次覆工として設置される鋼製セグメントおよび複
数の鋼製セグメントからなる鋼製セグメントリングに関
する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルの内周を覆工する方法として、
これまで掘進直後のトンネルの内周に一次覆工として鋼
製セグメントからなる鋼製セグメントリングを設置し、
この鋼製セグメントリングの内側に二次覆工としてコン
クリートを所定の厚さに打設する覆工方法が広く知られ
ている。

【０００３】また、当出願人はこれまで、例えば図８に
図示するように複数の小断面シールドトンネル20を互い
に隣接して掘進するとともに、この小断面シールドトン
ネル20どうしを互いに接合し、かつこの小断面シールド
トンネル20のそれぞれにコンクリートを打設してリング
状に連続する大断面トンネルの外郭部21を構築し、そし
てこの外郭部21の内部土砂を掘削して大断面トンネルを
構築するトンネルの構築工法（ＭＭＳＴ工法）を開発し
ている。

【０００４】この工法は、小断面シールド掘進時の一次
覆工体である鋼製セグメントの内側全体にコンクリート
を打設し、鋼製セグメントを本体利用して鋼・コンクリ
ート合成構造の大断面トンネルを構築するものである。

【０００５】ところで、一次覆工としての鋼製セグメン
トリングの内側に二次覆工としてコンクリートを打設す
る際や、一次覆工としての鋼製セグメントリングを本体
利用して鋼・コンクリート合成構造のトンネルを構築す
るためにセグメントリングの内側の全体あるいは一部分
にコンクリートを打設する際、セグメントリングの底部
分から側部分、そして天井部分へと順にコンクリートを
打ち上げていくにつれて、セグメントリング内の空気が
セグメントリングの天端部分に押し寄せられ、かつ逃げ
場を失って天端部分にこもり、このためセグメントリン
グの天端部分にコンクリートが充填されないで空洞がで
きてしまうことがある。この空洞はシールドトンネルと
しての止水性を損なうだけでなく、強度低下を招く等の
課題があることが知られている。

【０００６】このため、必要に応じてセグメントリング
の天端部分に予め空気抜き用兼グラウト充填用のパイプ
を取り付けておき、コンクリート打設中の空気をこのパ
イプから抜き、コンクリートを打設し終えた後、このパ
イプから空洞部分にグラウト材を充填して空洞を埋めて
いるが、パイプに設けた空気抜き孔からパイプ内にコン
クリートが流れ込み、パイプが途中で詰まってしまう等
の理由から空気が完全に抜けず、コンクリートを完全に
充填できないという問題や、後からグラウト材を充填し
た部分は構造体として期待できない等の課題があった。

【０００７】この発明は、以上の課題を解決するために
なされたもので、特に鋼製セグメントリングの天端部分
までのコンクリート充填を確実に行えるようにした鋼製
セグメントおよび鋼製セグメントリングを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、この発明に係る鋼製セグメントは、シールドトン
ネルの周方向に平行に設置される複数の主桁とこの主桁
の長手方向の端部間にそれぞれ設置される継手板と主桁
間に所定間隔に設置される複数の補強リブとからシール
ドトンネルの周方向に細長い格子枠体を構成し、この格
子枠体の外側にスキンプレートを二重に設置してスキン
プレート間に中空層を設け、かつ内側のスキンプレート
に前記中空層に連通する空気抜き孔と空気抜きパイプを
それぞれ設ける。空気抜き孔にはメッシュ材からなるフ
ィルターを設ける。

【０００９】また、前記格子枠体の外側にスキンプレー
トとこのスキンプートの内側に位置してメッシュパネル
をそれぞれ設置してスキンプレートとメッシュパネルと
の間に空気層を設け、かつ前記メッシュパネルに空気抜
きパイプを設ける。

【００１０】また、前記格子枠体の外側にスキンプレー
トを設置し、このスキンプレートに単に空気抜き孔を設
けてもよい。その際、空気抜き孔の周縁部にテーパを形
成し、かつ空気抜き孔を止水シートを被せて塞ぐ。

【００１１】この発明に係る鋼製セグメントリングは、
複数の鋼製セグメントから構成するとともに、天端部分
に前記鋼製セグメントを設置する。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１と２
は、この発明に係る鋼製セグメントと複数の鋼製セグメ
ントからなる鋼製セグメントリングを示し、特にＭＭＳ
Ｔ工法で使用されるもので、図において、複数の外主桁
１とこの外主桁1,1 間に位置して中主桁２がトンネルの
周方向に平行に設置され、この外主桁１と中主桁２の長
手方向の端部間に継手板３がそれぞれ設置されている。

【００１３】また、外主桁１と中主桁２間に縦リブ４が
両端の継手板３と平行にかつ外主桁１および中主桁材２
の長手方向に所定間隔に複数設置され、さらにこれらの
部材からセグメントリングの周方向に矩形状に形成され
た格子枠体の外側にスキンプレート５が取り付けられて
いる。

【００１４】外主桁１、中主桁２、継手板３および縦リ
ブ材４はいずれも、通常帯鋼から形成され、特に縦リブ
４は通常薄めの帯鋼から断面略Ｌ字状に形成されてい
る。また、スキンプレート５と６は薄鋼板から形成され
ている。

【００１５】さらに、これらの部材は溶接または接合ボ
ルトによって互いに一体的に接合されている。なお、外
主桁１と中主桁２は溝形鋼で形成することもできる。

【００１６】こうして、鋼製セグメントリングＡの底部
と側部を構成する鋼製セグメントＢが形成されている。

【００１７】また、スキンプレート５の内側にスキンプ
レート６を設置してスキンプレート５と６間に中空層７
が形成され、その際、覆工後のセグメントの有効成は内
側のスキンプレート６までとし、これより外側のスキン
プレート５までの外側部分は構造耐力上無視してトンネ
ルの内周を覆工する構造体としては考えないものとして
断面設計がなされている。

【００１８】したがって、外側のスキンプレート５は周
囲からの土水圧や中空層７に後からグラウト材（裏込め
材）を充填する際の充填圧に充分耐え得る厚さの薄鋼板
から形成されている。

【００１９】また、スキンプレート６には中空層７に連
通する空気抜き孔８と空気抜きパイプ９がそれぞれ設け
られている。

【００２０】空気抜き孔８はスキンプレート６の全体に
所定間隔に複数形成され、かつ各空気抜き孔８には金網
などのメッシュ材からなるフィルター10がそれぞれ取り
付けられている。

【００２１】また、空気抜きパイプ９の他端側は鋼製セ
グメントリングＡの内側に原則としてＬ字状に折り曲げ
て引き出されている。なお、フィルター10はスキンプレ
ート６の内側にコンクリートが打設された際に、空気抜
き孔８から中空層７内に空気のみが抜け、コンクリート
が流れ込まないようにするための遮蔽部材として取り付
けられるものである。

【００２２】また、空気抜きパイプ９は中空層７内に流
れ込んだ空気を自然排気またはバキューム等で強制排気
するために取り付けられるものである。

【００２３】スキンプレート６には中空層７内に突出す
る補強リブ11が所定間隔に複数突設されている。その
際、中主桁２と縦リブ４の上端部を凹凸状に形成すると
ともに、その凸部分をスキンプレート６を貫通させ中空
層７内に突出させて補強リブ11としてもよい。なお、補
強リブ11は外側のスキンプレート５を凹まないように内
側から保持して中空層７を形成するために突設されるも
のである。

【００２４】なお、図２(d) に図示するように、外側の
スキンプレート５と内側のスキンプレート６との間に空
気層７を形成するように、スキンプレート５の周縁部5a
をアーチ状に折り曲げてスキンプレート５を浅い箱状に
形成してもよい。そうすることで、補強リブ11を部分的
に省略できる等して鋼製セグメントの製作が容易にな
る。

【００２５】こうして、鋼製セグメントリングＡの上端
部を構成する鋼製セグメントＣが形成されている。そし
て、鋼製セグメントＢどうし、鋼製セグメントＢとＣは
双方の継手板３を複数の接合ボルト12でボルト止めして
互いに接合されている。

【００２６】また、セグメント間の継手方法としては、
当出願人が既にこれまで開発し、既に特許出願している
継手プレート17と継手ボルト18で主桁どうしを高力ボル
ト摩擦接合する摩擦接合式継手（図９(a) 参照）や、長
手ボルト19で縦リブ兼用アンカープレート22,22 どうし
を接合し、かつ継手板３と縦リブ兼用アンカープレート
22間にコンクリート23を充填する長ボルト継手（図9(b)
参照）等があり、他の継手方法でもよい。

【００２７】このような構成において、複数の鋼製セグ
メントＢとＣからなる鋼製セグメントリングＡの内側
に、セグメントリングの底部分から側部分、そして天端
部分へと順にコンクリートを打ち上げていったとき、鋼
製セグメントリングＡ内の空気はセグメントリングの天
端部分に押し寄せられるが、空気抜き孔８を介して中空
層７に抜け、さらに空気抜きパイプ９を介して鋼製セグ
メントリングＡの内側に排気される。

【００２８】したがって、スキンプレート６の内側に空
気がこもることで空洞ができてしまうようなことはな
く、鋼製セグメントリングＡの天端まで確実にコンクリ
ートを充填することが可能になる。

【００２９】なお、図３(a),(b) は、通常の円形断面の
シールドトンネルの内周に一次覆工として設置される鋼
製セグメントと鋼製セグメントリングを示し、鋼製セグ
メントＢが所定の曲率を有して円弧状に形成されている
とともに、鋼製セグメントリングＣが円形状に形成され
ている以外は、前記のものと全く同じである。

【００３０】発明の実施の形態２．図４と５は、この発
明に係る鋼製セグメントおよび鋼製セグメントリングの
他の例を示し、スキンプレート５の内側にスキンプレー
ト６を取り付ける代わりにメッシュパネル13が取り付け
られ、さらにその内側に補強鋼棒14が添え付けられてい
る。メッシュパネル13は剛性の大きい金網やパンチング
メタルなどから形成され、また補強鋼棒14は鉄筋などか
ら形成され、かつ外主桁１と中主桁２間に両端の継手板
３と平行に所定間隔に取り付けられている。

【００３１】メッシュパネル13は二次覆工としてのコン
クリートが簡単に通り抜けてメッシュパネル13とスキン
プレート５とからなる中空層７内に入り込まないような
網目のものが使用されている。一方、補強鋼棒14は、主
にメッシュパネル13の変形などを防止するために取り付
けられている。その他の構成は図１と２に図示するもの
と略同じである。

【００３２】なお、図５(d) に図示するように、外側の
スキンプレート５と内側のメッシュパネル13との間に空
気層７を形成するように、スキンプレート５の周縁部5a
をアーチ状に折り曲げてスキンプレート５を浅い箱状に
形成してもよい。

【００３３】そうすることで、補強リブ11を部分的に省
略できる等して鋼製セグメントの製作が容易になる。

【００３４】このような構成において、鋼製セグメント
リングＡの内側に底部分から側部分、そして天端部分へ
と順にコンクリートを打ち上げていったとき、鋼製セグ
メントリングＡ内の空気はセグメントリングの天端部分
に押し寄せられるが、メッシュパネル13の網目を介して
中空層７に抜け、さらに空気抜きパイプ９を介して鋼製
セグメントリングＡの内側に排気される。

【００３５】したがって、メッシュパネル13の内側に空
気がこもることで空洞ができてしまうようなことはな
く、鋼製セグメントリングＡの天端まで確実にコンクリ
ートを充填することが可能になる。

【００３６】発明の実施の形態３．図６と７も、同じく
この発明に係る鋼製セグメントおよび鋼製セグメントリ
ングの他の例を示し、特に内側のスキンプレート６と空
気抜きパイプ９がなく、外側のスキンプレート５に単に
空気抜き孔15が形成され、かつこの空気抜き孔15の上側
に止水シート16が取り付けられている。その際、空気抜
き孔15は土水圧に抵抗させるために円形に形成されてい
るとともにその周縁部にテーパ15ａが形成されている。

【００３７】また、止水シート16は薄いアルミ板などの
薄い金属板から形成され、かつ空気抜き孔15を抜ける空
気圧で簡単に剥がれやすいように空気抜き孔15の周囲に
接着材で接着されている。

【００３８】このような構成において、鋼製セグメント
リングＡの内側に底部分から側部分、そして天端部分へ
と順に二次覆工としてコンクリートを打ち上げていった
とき、鋼製セグメントリングＡ内の空気はセグメントリ
ングの天端部分に押し寄せられるが、空気抜き孔15を介
して鋼製セグメントＣと周辺地山との間に抜けてしま
う。

【００３９】したがって、スキンプレート５の内側に空
気がこもることで空洞ができてしまうようなことはな
く、鋼製セグメントリングＡの天端まで確実にコンクリ
ートを充填することが可能になり、二次覆工を確実に行
うことができる。

【００４０】また、二次覆工としてのコンクリートが打
設されるまでの間およびその後も、空気抜き孔15は止水
シート16で塞がれているので、周辺地山から地下水が空
気孔15を介してセグメントリングの内側に水漏れる心配
もない。

【００４１】

【発明の効果】この発明は以上説明した構成からなり、
特にスキンプレートを二重に設置してスキンプレート間
に中空層を設けるとともに、内側のスキンプレートに前
記中空層に連通する空気抜き孔と空気抜きパイプをそれ
ぞれ設けてあるので、セグメントリングの底部分から側
部分、そして天端部分へと順にコンクリートを打ち上げ
ていっても、セグメントリング内の空気は徐々にセグメ
ントリングの天端部分に押し寄せられるが、空気抜き孔
を介して中空層に抜け、さらに空気抜きパイプを介して
セグメントリングの外に排気されるため、スキンプレー
トの内側に空気がこもることで空洞ができてしまうよう
なことはなく、鋼製セグメントリングの天端まで確実に
コンクリートを充填することができ、コンクリートの打
設を確実に行うことができる。その際、空気抜き孔には
メッシュ材からなるフィルターが設けてあるので、コン
クリートが中空層に流れ込む心配はない。

【００４２】また、内側のスキンプレートの代わりにメ
ッシュパネルを取り付けて外側のスキンプレートとメッ
シュパネルとの間に空気層を設けることにより、メッシ
ュパネル全体が空気抜き孔の役目を果たすことから、あ
えて空気抜き孔を設ける必要がなく、セグメントの製作
が簡単になる。

【００４３】さらに、スキンプレートに単に空気抜き孔
を設けることによっても、セグメントリングの天端部分
にこもる空気を簡単に排気することができる。その際、
空気抜き孔の周縁部にテーパを形成することにより、土
水圧に確実に対処することができ、また空気抜き孔に止
水シートを取り付けることにより漏水に対処することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼製セグメントリングの斜視図である。

【図２】(a)は鋼製セグメントの縦断面図、(b) と(d)
は(a) におけるイ−イ腺断面図、(c) は(b) におけるロ
−ロ腺断面図である。

【図３】(a)は鋼製セグメントリングの正面図、 (b)は
鋼製セグメントの縦断面図である。

【図４】鋼製セグメントリングの斜視図である。

【図５】(a)は鋼製セグメントの縦断面図、(b) と(d)
は(a) におけるイ−イ腺断面図、(c) は(b) におけるロ
−ロ腺断面図である。

【図６】鋼製セグメントリングの斜視図である。

【図７】(a)は鋼製セグメントの一部斜視図、(b) は(a)
におけるハ−ハ腺断面図である。

【図８】大断面トンネルの縦断面図である。

【図９】(a),(b) は鋼製セグメントどうしの継手部を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１外主桁２中主桁３継手板４縦リブ５スキンプレート６スキンプレート７中空層８空気抜き孔９空気抜きパイプ 10 フィルター 11 補強リブ 12 接合ボルト 13 メッシュパネル 14 補強鋼棒 15 空気抜き孔 15ａテーパ 16 止水シート 17 継手プレート 18 継手ボルト 19 長手ボルト 20 小断面シールドトンネル 21 外殻部 22 縦リブ兼用アンカープレート 23 コンクリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎裕介東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールドトンネルの一次覆工として設置
される鋼製セグメントであり、シールドトンネルの周方
向に平行に設置される複数の主桁とこの主桁の長手方向
の端部間にそれぞれ設置される継手板と主桁間に所定間
隔に設置される複数の補強リブとこれらの部材からなる
格子枠体の外側に設置されるスキンプレートとを有し、
かつ前記スキンプレートを二重に設置してスキンプレー
ト間に中空層が設けてあるとともに、内側のスキンプレ
ートに前記中空層に連通する空気抜き孔と空気抜きパイ
プがそれぞれ設けてあることを特徴とする鋼製セグメン
ト。
【請求項２】空気抜き孔にメッシュ材からなるフィル
ターが設けてあることを特徴とする請求項１記載の鋼製
セグメント。
【請求項３】シールドトンネルの一次覆工として設置
される鋼製セグメントであり、シールドトンネルの周方
向に平行に設置される複数の主桁とこの主桁の長手方向
の端部間にそれぞれ設置される継手板と主桁間に所定間
隔に設置される複数の補強リブとこれらの部材からなる
格子枠体の外側に設置されるスキンプレートとを有し、
かつ前記スキンプレートの内側にメッシュパネルを取り
付けて前記スキンプレートとメッシュパネル間に空気層
が設けてあるとともに前記メッシュパネルに空気抜きパ
イプが設けてあることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項４】シールドトンネルの一次覆工として設置
される鋼製セグメントであり、シールドトンネルの周方
向に平行に設置される複数の主桁とこの主桁の長手方向
の端部間にそれぞれ設置される継手板と主桁間に所定間
隔に設置される複数の補強リブとこれらの部材からなる
格子枠体の外側に設置されるスキンプレートとを有し、
かつ前記スキンプレートに空気抜き孔が設けてあること
を特徴とする鋼製セグメント。
【請求項５】空気抜き孔の周縁部にテーパが形成して
あることを特徴とする請求項４記載の鋼製セグメント。
【請求項６】空気抜き孔に止水シートが取り付けある
ことを特徴とする請求項４または５記載の鋼製セグメン
ト。
【請求項７】複数の鋼製セグメントから構成されてい
るとともに、シールドトンネルの一次覆工として設置さ
れる鋼製セグメントリングであり、天端部分に請求項
１、２、３、４、５または６記載の鋼製セグメントを設
置して構成してあることを特徴とする鋼製セグメントリ
ング。