JPH112098A - 鋼殼ピースの継手構造、継手および継手付き鋼殼ピー ス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 矩形式シールドトンネルの内側を覆工し、土
圧を支持する鋼殻リングの構築に用いる、継手強度が大
きく、かつ施工能率の高い鋼殻ピースの継手構造を提供
する。 【解決手段】 鋼殻ピースの継手構造を、鋼殻ピースの
端部に設けられた雄継手と雌継手を接続する構造とし、
一方の鋼殻ピースには、その主桁に取り付けられた截頭
円錐突起部を有する雄継手を設け、他方の鋼殻ピースに
は、前記雄継手の受容部を有する雌継手を設け、かつ雄
継手の截頭円錐突起部は主桁の軸および鋼殻ピースの幅
方向に対して直角方向に延在するものとし、隣接する主
桁を上記継手によって接続することとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、矩形式シールドト
ンネルの内側を覆工し、土圧を支持する鋼殻リングに係
り、特に、その鋼殻リングを構成する鋼殻ピースの継手
構造、継手および継手付き鋼殻ピースに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来シールド工法によるトンネルの掘削
においては、円弧状のセグメントを円筒状に組み立てて
覆工する方法が採られていたが、この方法では出来上が
りのトンネルより多くの部分を掘削しなけれならず、不
経済であるため、最近では最初から矩形断面に掘削する
矩形式シールドトンネル工法が採用されるようになって
きており、この工法においては、図１に示すように、地
下１に構築されるトンネル２の外郭の周囲に図２に示す
断面が矩形の鋼殻リング３を構築し、これらを一体に結
合して矩形式シールドを完成し、その後その内部を掘削
して道路トンネル等を完成する方法が採られている。し
かし、この矩形式シールド工法においては、従来の円筒
式シールド工法と異なり、断面が矩形の鋼殻リング３を
使用するため、その上版４、底版５、側版６に土圧、水
圧による曲げ応力や引張応力が作用する。したがって、
これら上版４、底版５、側版６を形成する鋼殻ピース８
およびその継手部９の強度が問題になる。

【０００３】特に、継手部９については、その強度不足
は大きな問題であるため、従来から種々の提案がなされ
ているが、代表的な継手構造は図９に示すように鋼殻ピ
ース８の端部に端部プレート４１を溶接などの手段で取
り付け、それをボルト４２で固定するものである。ま
た、セグメントの連結構造として特開平９−６０４８８
号公報に記載されている方法も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の継
手構造によるときは、継手部にかかる極めて大きな力
を、端部プレート４１およびボルト４２によって支持し
なければならないため、必然的に多くのボルトを要し、
施工能率が低下し、鋼殼リングの構築コストが上昇す
る。また、前記特開平９−６０４８８号公報記載の技術
は、継手がトンネルの軸方向に平行なものであるため、
鋼殻ピースを内面から張り付ける形式の鋼殼リングの構
築には適用できない。本発明は、上記従来技術の問題点
を解決することを目的とし、施工能率が高く、かつ、継
手強度の極めて大きい鋼殼ピースの継手構造、そのため
の継手、およびそれらを組み込んだ鋼殼ピースを提案す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、まず鋼殼ピースの継手構造を、鋼殻ピー
スの端部に設けられた雄継手と雌継手を接続する構造と
し、一方の鋼殻ピースには、その主桁の端部に取り付け
られた截頭円錐突起部を有する雄継手を設け、他方の鋼
殼ピースには前記雄継手の截頭円錐突起部の受容部を有
する雌継手を設け、かつ、雄継手の截頭円錐突起部は主
桁の軸および鋼殼ピースの幅方向に対して直角方法に延
在するものとし、隣接する主桁を上記継手によって直接
接続することとするものである。

【０００６】また、上記継手構造に用いる雄継手を、鋼
殼ピースの主桁に接続する板状接続部と、主桁および鋼
殼ピースの幅方向に対して直角方向に延在する截頭円錐
突起部と、前記板状接続部と截頭円錐突起部を連結する
リブからなるものとし、一方、雌継手は、鋼殼ピースの
主桁に接続するブロックからなるものとし、そのブロッ
クの内部に、主桁及び鋼殼ピースの幅方向に対して直角
方向に延在する雄継手の截頭円錐突起部の受容部を有す
るものとする。

【０００７】また、上記雄継手および雌継手は、鋼殼ピ
ースを構成する複数の主桁間にわたる連結部を有してい
るものとし、主桁および継手にかかる力の分散が図れる
構造とするものである。また、上記連結部には、雄継手
側連結部と雌継手側連結部を係止する鋼殻脱落防止手段
を設け、鋼殻ピースを設置する際の工事上の便宜を図る
ものである。

【０００８】また、雄継手は、上記板状接続部材、截頭
円錐突起部およびリブを鋳鋼により一体に形成されたも
のとする。

【０００９】さらに、鋼殻ピースを、それ自体に上記雄
継手および雌継手を取り付けてなるものとし、トンネル
掘削現場ではこれらを単に嵌合すれば、継手構造が完成
するようにするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の態様を、図面
を用いて、具体的に説明する。図２に示すように、本発
明の適用される鋼殻リング３は上版４、底版５および側
版６からなり、これをもって１リングを形成しており、
土圧、水圧などの圧力に耐えるため切梁柱７を内部に有
する。上版４、底版５、側版６は、鋼殻ピース８を継手
部９によって接続して形成される。鋼殻ピースは、図３
に示すように、Ｈ形鋼１０、Ｃ形鋼１１を平行に配置
し、スキンプレート１２および補強材１３により一体化
したもので、スキンプレート１２が掘削面の土等と接
し、覆工するようになっている。なお、前記Ｈ形鋼１
０、Ｃ形鋼１１は主桁２０Ａ、２０Ｂとなる（図４、５
参照）。また、縦リブ４３によりシールドマシン（図示
しない）の推進反力を受け、リング間ボルト４４により
鋼殼リング相互を接続するようになっている。

【００１１】本発明においては、上記鋼殻ピース８を接
続するのに、図４および５に示す継手２１、２２を使用
する。すなわち、鋼殻ピース８の一方の端部に雄継手２
１を設け、他方の端部に雌継手２２を設けて、これらを
互いに嵌合させることにより一体の継手構造を完成する
のである。この場合において、雄継手２１および雌継手
２２はそれぞれ主桁２０Ａ、２０Ｂに直接接続するよう
にし、相隣接する鋼殻ピースの主桁間での力の伝達が円
滑に行われるようにする。

【００１２】雄継手２１は、図４に示すように、鋼殻ピ
ース８の主桁２０Ａ、２０Ｂに直接接続する板状接続部
２３と、雌継手と直接組合わさって力の伝達をなす截頭
円錐突起部２５と、これらを繋ぐリブ２４からなる。ま
た、截頭円錐突起部２５は、主桁２０Ａ、２０Ｂの軸方
向に対し直角、かつ鋼殻ピース８の幅方向に対して直角
方向に軸を有し、ほぼ主桁の厚さ分の長さにわたって延
びているものとなっている。さらに、截頭円錐突起部２
５は、鋼殻ピースの外面側（スキンプレート１２によっ
て覆われている面）から内面側にかけて先細りになって
いる。

【００１３】一方、雌継手２２は、図５に示すように、
鋼殻ピースに直接接続するブロック２６からなってお
り、その内部に上述の雄継手が嵌合できる截頭円錐突起
収容部２７をもっている。したがって、この収容部２７
は、截頭円錐突起部２５と同様に、主桁２０Ａ，２０Ｂ
の軸方向に対し直角、かつ鋼殻ピース８の幅方向に対し
て直角方向に軸を有し、ほぼ主桁の厚さ分の長さにわた
って延びている。また、雄継手２１に設けられているリ
ブ２４に相当する間隙２９を有し、雄継手との嵌合が可
能になっている。雄継手２１と雌継手２２が上述のよう
な関係にあることにより、鋼殻ピース８を掘削した矩形
シールド部の内面にまず雄継手を配置し、ついで雌継手
を雄継手に合わせて配すれば、鋼殻リング３を構築する
ことができる。

【００１４】上記、雄継手２１は、図６に示すように、
連結部２８Ａにより複数の主桁間にわたって連結して一
体化し、鋼殻ピース８の端部に固定するのがよい。その
方が鋼殻ピース８、ひいては継手部９にかかる外力を分
散しやすく、局部的な応力集中による継手部の破壊を免
れるからである。しかし、必ずしもそうする必要はな
く、図７に示すように、主桁ごとに独立して継手を設け
てもよい。上記の点は、雌継手２２についても同様であ
る。

【００１５】雄継手２１の場合は、上記連結部２８Ａは
板状接続部２３の延長として設けられるが、雌継手２２
の場合は、連結部２８Ｂを、図６に示すように、主桁と
の接続面と反対側の面に設ける。また、これら雄継手２
１に設けた連結部２８Ａと雌継手２２に設けた連結部２
８Ｂは、図６に示すように、継手完成時において互いに
接するようにし、これらを貫ぬく鋼殻脱落防止手段、た
とえば鋼殻ピース脱落防止ボルト３１を配設するように
するとよい。これにより、鋼殻ピース８を掘削部の天井
などに取り付ける際の脱落防止が図られ、作業効率の向
上、安全性の確保が期待できるからである。

【００１６】雄継手２１は、たとえば鋼板と棒鋼を溶接
によって組み立てて製作することもできるが、強大な外
力を受けるものであるから、鋳鋼によって一体に製作す
るのがよい。雌継手２２についても同様である。なお、
この場合、前述の連結部２８Ａ、２８Ｂも一体に形成す
るとよい。

【００１７】上記雄継手２１および雌継手２２は、鋼殻
ピース８と独立して製作し、トンネル掘削現場において
組み立てることもできるが、工場製作段階で鋼殻ピース
８の端部に溶接などによって固定して現場に搬入し、現
場では単に雄継手２１と雌継手２２の嵌合作業のみを行
うようにするのがよい。これにより、トンネル掘削現場
では極めて施工効率よく鋼殻リング３を組み上げること
ができる。

【００１８】

【実施例】図８に示す形状および寸法（単位：ｍｍ）を
有する雄継手および雌継手を鋳鋼によって製作し、継手
強度を軸方向の引張試験によって調査した。その結果、
継手単体当たりの引張力は７０ｔに達し、土圧などによ
り鋼殻リングにかかると推定される主桁にかかる引張力
の約１．６倍の強度を有し、実際の使用が十分可能なこ
とが明らかとなった。

【００１９】

【発明の効果】本発明による鋼殻ピースの継手構造によ
り、矩形式シールドトンネルにおいて使用する鋼殻リン
グの組立・構築作業が極めて容易になり、作業効率の向
上に寄与するところ大である。また、本発明の継手は大
きな外力に耐えることができるため、矩形式シールドト
ンネルの構築の際の安全性を高めることが可能であり、
特に、連結部により一体化した継手により、継手部にか
かる外力を分散させることが可能であるため、全体とし
て軽量化、コストダウンを図ることも可能である。さら
に本発明に係る継手を鋳鋼により一体製作したものとす
れば、鋼殻ピースの継手が一層強化される。また、本発
明の継手を鋼殻ピースに予め取り付けておくことによ
り、鋼殻リングの組立・構築作業の一層の効率化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】矩形式シールドトンネルの構造の概要を示す断
面図である。

【図２】鋼殻ピースの概要を示す断面図である。

【図３】鋼殻ピースの構造を示す斜視図である。

【図４】雄継手の構造を示す斜視図である。

【図５】雌継手の構造を示す斜視図である。

【図６】本発明の継手の一実施形態を示す平面図であ
る。

【図７】本発明の継手の他の実施形態を示す平面図であ
る。

【図８】本発明に係る継手強度試験に供した継手の形状
および寸法を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ
−Ａ断面図である。

【図９】従来の鋼殻ピースの継手の構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 地下 ２ トンネル ３ 鋼殻リング ４ 上版 ５ 底版 ６ 側版 ７ 切梁柱 ８ 鋼殻ピース ９ 継手部 １０ Ｈ形鋼 １１ Ｃ形鋼 １２ スキンプレート １３ 補強材 ２１ 雄継手 ２２ 雌継手 ２３ 板状接続部 ２５ 截頭円錐突起 ２６ ブロック ２７ 截頭円錐突起受容部 ２８Ａ、２８Ｂ 連結部 ２９ 間隙 ３１ 鋼殻ピース脱落防止ボルト ４１ 端部プレート ４２ ボルト ４３ 縦リブ ４４ リング間ボルト

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに隣接する鋼殼ピースの端部を接続
   する継手構造であって、 一方の鋼殼ピースの主桁に取り付けられた截頭円錐突起
   部を有する雄継手と、 他方の鋼殼ピースに取り付けられた前記雄継手の截頭円
   錐突起部の受容部を有する雌継手からなり、 かつ、雄継手の截頭円錐突起部は主桁の軸および鋼殼ピ
   ースの幅方向に対して直角方向に延在するものであるこ
   とを特徴とする鋼殼ピースの継手構造。
2. 【請求項２】 鋼殼ピースの主桁に接続する板状接続部
   と、 前記主桁および鋼殼ピースの幅方向に対して直角方向に
   延在する截頭円錐突起部と前記板状接続部と截頭円錐突
   起部を連結するリブからなる鋼殼ピースの雄継手。
3. 【請求項３】鋼殼ピースの主桁に接続するブロックから
   なり、該ブロックの内部に、主桁および鋼殼ピースの幅
   方向に対して直角方向に延在する雄継手の截頭円錐突起
   部の受容部を有する鋼殼ピースの雌継手。
4. 【請求項４】 雄継手および雌継手が鋼殼ピースを構成
   する複数の主桁間にわたる連結部を有していることを特
   徴とする請求項１記載の鋼殼ピースの継手構造。
5. 【請求項５】 連結部には、雄継手側連結部と雌継手側
   連結部を係止する鋼殻脱落防止手段が設けられているこ
   とを特徴とする請求項４記載の鋼殻ピースの継手構造。
6. 【請求項６】 板状接続部材、截頭円錐突起部およびリ
   ブが鋳鋼により一体に形成されていることを特徴とする
   請求項２記載の雄継手。
7. 【請求項７】請求項２又は３記載の継手を端部に有する
   継手付き鋼殼ピース。