(57)【要約】【課題】トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを提供する。【解決手段】トンネル用合成セグメント１は、鋼殻２と、当該鋼殻２の内部に充填された固化体３とを備え、固化体３が高炉水砕スラグ含み、当該高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。【選択図】図１
2020063613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼殻と、当該鋼殻の内部に充填された固化体とを備えたトンネル用合成セグメントであって、
前記固化体が高炉水砕スラグ含むことを特徴とするトンネル用合成セグメント。
【請求項２】
前記鋼殻は、トンネル内周面側を除く５面が鋼材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用合成セグメント。
【請求項３】
前記固化体に硬化材が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル用合成セグメント。
【請求項４】
前記硬化材がポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項３に記載のトンネル用合成セグメント。
【請求項５】
前記固化体に、更に高炉徐冷スラグが含まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル用合成セグメント。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の合成セグメントを１ピース以上備えていることを特徴とするトンネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼殻の内部に固化材を充填してなるトンネル用合成セグメントおよびトンネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネル等の筒状構造物の構築に用いられるセグメントの一例として、鋼殻にコンクリートを充填して硬化させた合成セグメントが知られている。このような合成セグメントは、圧縮荷重に対してはコンクリートが抵抗し、引張荷重に対しては鋼殻が抵抗することにより高耐力および高剛性が得られるものである。  このような合成セグメントとして例えば特許文献１に記載のものが知られている。  
【０００３】
特許文献１に記載の合成セグメントは、一対の主桁、継手板およびスキンプレートで形成された鋼殻と、この鋼殻の内部に充填されたコンクリートとを備えている。コンクリートの内部には、トンネル径方向内側にトンネル周方向に延びる複数の第１主鉄筋がトンネル軸方向に所定の配置間隔をあけて配され、該複数の第１主鉄筋のうち配列の両端に配された第１主鉄筋は、主桁との間隔が前記配置間隔以上であることを特徴としている。  
【０００４】
また、合成セグメントでないが、シールドトンネル用耐火セグメントの一例として特許文献２に記載のものが知られている。  特許文献２に記載のシールドトンネル用耐火セグメントは、セグメントの外面側に、鉄筋等の補強鋼材を埋設したセグメント本体部を備え、該セグメント本体部の内面側に補強鋼材を有しない耐火無筋コンクリート層を一体に備えて構成してなるものである。耐火無筋コンクリート層は、アルミナセメント若しくはアルカリスラグセメント等の高耐火性セメントおよび塊状スラグ、フェロニッケルスラグ、シャモット若しくは火成岩等の高断熱性骨材を使用した耐火コンクリートをもって成形してなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−７８５３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１９４９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の合成セグメントは、鋼材で形成された鋼殻の内部にコンクリートを充填した構造であるが、火災などの高温環境に晒された場合には、密実に固化した充填コンクリートは通気性が悪いため内部の自由水が爆裂したり、鋼材の強度低下を生じさせたりする虞がある。
構造安全性の観点からは、そのような事態を回避すべく、コンクリートへの有機繊維の混合によって高温時に断熱空気層を生じさせたり、本体構造を保護するためにロックウールや石膏ボードなどの表層耐火被覆を施したりすることで、積極的に断熱用の空気層を作り出している。しかしながら、この場合、本体構造に加えて耐火用材料や部品を追加しなければならず、追加部品および追加工程に伴う工期延長を回避するためには、一定の強度かつ断熱性を有する材料が求められている。
【０００７】
そこで、本発明者は、トンネル用セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えた合成セグメントを開発すべく鋭意研究を行ったところ、セメント系添加物（硬化材）との混合によって潜在水硬性を発揮し、かつ通気性の高い高炉水砕スラグの固化体を、従来では使用されていない合成セグメントの本体構造（中詰め材）として適用することを着想した。
高炉水砕スラグは、水とアルカリ環境下で水硬性によって粒子どうしが結合して固まることで強度発現があり、さらに、材料そのものがポーラスな構造であると共に、その固化体の粒子間に隙間があって、空気層を有する。
そのため、圧縮力を負担する強度部材として利用できるとともに、高炉水砕スラグの通気性を活用することで、従来用いられる有機繊維や表層耐火層を省略しても耐熱性を付与できるため、火災時なども断熱効果を発揮する。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明のトンネル用合成セグメントは、鋼殻と、当該鋼殻の内部に充填された固化体とを備えたトンネル用合成セグメントであって、
前記固化体が高炉水砕スラグ含むことを特徴とする。
この場合、高炉水砕スラグを細骨材として含むことが好ましい。
【００１０】
ここで、合成セグメントとしては、シールドトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメント、開削トンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントが挙げられるが、他のトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントであればよい。
また、鋼殻は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板と、前記主桁および前記継手板に固定されて、地山側を覆うスキンプレートとを有するものであってもよいし、主桁および継手板を備えるがスキンプレートを備えていないものであってもよい。このとき、主桁は平板であってもよいし、主桁のトンネル半径方向の両端部にさらに鋼板を備えたＩ形やコ形であってもよい。
また、固化体は高炉水砕スラグだけで構成されていてもよいし、後述するような硬化材や高炉徐冷スラグを含むものであってもよい。
【００１１】
高炉水砕スラグは、溶融高炉スラグを高圧水で急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は５ｍｍ程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。
したがって、本発明においては、鋼殻の内部に充填された固化体が高炉水砕スラグ含むので、当該高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。
【００１２】
また、本発明の前記構成において、前記鋼殻は、トンネル内周面側を除く５面が鋼材で覆われていてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、鋼殻がトンネル内周面側を除く５面が鋼材で覆われているので、予め工場等でトンネル用合成セグメントを製作する場合、当該鋼殻を型枠として兼用し、その内部にトンネル内周面側を向く開口から高炉水砕スラグを容易に充填できる。
【００１４】
また、本発明の前記構成において、前記固化体に硬化材が含まれていてもよい。
硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むものとしてもよい。
固化体に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体の施工後の膨張を抑えることができる。
【００１５】
このような構成によれば、固化体に硬化材が含まれているので、固化体の硬化が促進され、当該固化体の機械的強度が増加し、合成セグメントの構造的機能を強化できる。
【００１６】
また、本発明の前記構成において、固化体に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、粗骨材としての機能を発揮し、大きな支持力を得ることができる。
【００１８】
また、本発明のトンネルは、上述した合成セグメントを１ピース以上備えていることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネルを容易に施工できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、合成セグメントの斜視図である。
【図２】固化体の組織の拡大模式図であり、（ａ）は、高炉水砕スラグを含む固化体の組織の拡大模式図、（ｂ）は従来のコンクリートからなる固化体の組織の拡大模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示すもので、トンネルの概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すもので、合成セグメントの側断面図である。
【図５】同、合成セグメントの正断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示すもので、合成セグメントの斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示すもので、トンネルの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態のトンネル用合成セグメント（以下、合成セグメントと称する。）を示す斜視図である。
本実施の形態の合成セグメント１は、シールドトンネルを施工する際に使用されるセグメントであり、鋼殻２と、この鋼殻２の内部に充填された中詰め材としての固化体３とを備えている。なお、図１では鋼殻２の内部の一部に固化体３を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻２の内部全体に固化体３が充填される。
【００２３】
鋼殻２は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁５，５と、当該一対の主桁５，５の端部どうしを連結し、かつトンネル軸方向に長尺な一対の継手板６，６と、主桁５および継手板６に固定されて、地山側を覆うスキンプレート７とを備えている。
【００２４】
主桁５，５は、正面視（トンネル軸方向視）において円弧板状の鋼材（鋼板、Ｉ形、コ形）によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。
継手板６，６はトンネル軸方向に長尺な矩形板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、一方の継手板６の一端部に一方の主桁５の一端部が溶接によって結合され、一方の継手板６の他端部に他方の主桁５の一端部が溶接によって結合されている。また、他方の継手板６の一端部に一方の主桁５の他端部が溶接によって結合され、他方の継手板６の他端部に他方の主桁５の他端部が溶接によって結合されている。
このように一対の主桁５，５および一対の継手板６，６によってトンネル半径方向外側に凸となる矩形枠が構成されている。
【００２５】
スキンプレート７は円弧板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。スキンプレート７の長手方向の寸法は、主桁５のトンネル半径方向外側における長手方向の寸法とほぼ等しくなっており、スキンプレート７の短手方向の寸法は、継手板６の長手方向の寸法とほぼ等しくなっている。そして、スキンプレート７はその長手方向の縁部が主桁５の長手方向の縁部に溶接よって結合されるとともに、短手方向の縁部が継手板６の長手方向の縁部に溶接によって結合されることによって、主桁５および継手板６に固定されている。
このように本実施の形態では、鋼殻２はトンネル内周面側を除く５面が鋼材（主桁５，５、継手板６，６およびスキンプレート７）によって覆われている。
【００２６】
また、鋼殻２の内部には複数の縦リブ１０が設けられている。すなわちまず、縦リブ１０は主桁５と交差する方向に延在している。具体的には、縦リブ１０は矩形板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、主桁５，５間に当該主桁５，５と略直角に配置されている。このような縦リブ１０はトンネル半径方向とほぼ平行に配置されるとともに、主桁５の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で配置されている。
また、縦リブ１０の一方の端部は一方の主桁５に溶接によって結合され、縦リブ１０の他方の端部は他方の主桁５に溶接によって結合されている。また、縦リブ１０のトンネル半径方向外側の縁部はスキンプレート７や主桁５の内面に溶接によって結合されている。このように、縦リブ１０は、鋼殻２の内部に主桁５の長手方向に所定間隔で配置され、主桁５およびスキンプレート７に固定されている。また、縦リブ１０を鋼殻２に固定した状態において、縦リブ１０のトンネル半径方向内側の縁部は主桁５および継手板６のトンネル半径方向内側の縁部よりトンネル半径方向外側に位置している。つまり、縦リブ１０は鋼殻２の開口面よりトンネル半径方向外側に配置されている。
【００２７】
また、縦リブ１０には、複数の円形状の開孔１１がトンネル軸方向、つまり縦リブ１０の長手方向に所定間隔で、かつトンネル径方向内側に寄せて設けられていてもよい。この場合、複数の縦リブ１０にそれぞれ設けられている開孔１１はトンネル周方向において対向配置されており、これら対向配置された複数の開孔１１に鉄筋１２が挿通されている。鉄筋１２はトンネル周方向に延在しており、当該鉄筋１２の一方の端部は一方の継手板６の内面に溶接によって固定され、鉄筋１２の他方の端部は他方の継手板６の内面に溶接によって固定することが可能であり、または、当該鉄筋１２の曲げ加工あるいは一定の定着長を確保するによって溶接せずとも鋼殻内部で中詰め材に定着することも可能である。また、図示しないが、縦リブ１０には開孔１１とは別に、充填性を確保するためにトンネル半径方向内側または外側に切欠きが設けられていてもよい。
【００２８】
主桁５，５、継手板６，６およびスキンプレート７を備えた鋼殻２の内部には、中詰め材としての固化体３が充填されている。固化体３は硬化することによって主桁５の内面、継手板６の内面、スキンプレート７の内面および鉄筋１２の外周面に付着している。
固化体３は高炉水砕スラグを細骨材として含むものであり、当該固化体３を鋼殻２の内部に充填する場合、例えば、図１に示すように、鋼殻２を船形に配置し、つまり、スキンプレート７を下側に向けて配置することで、鋼殻２を型枠として兼用したうえで、鋼殻２の内部に固化体３の硬化前の流動性を有する固化材を充填することによって行われる。この場合、固化材はその表面が主桁５の内側の縁、継手板６の内側の縁によって形成される仮想湾曲平面とほぼ面一となるように充填される。
【００２９】
この場合、型枠として兼用された鋼殻２の内部に内空面が鋼殻２の前記仮想湾曲平面と同一になるまで高炉水砕スラグを敷き詰め、さらに所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤（硬化材）と、必要に応じて高炉徐冷スラグを混入して固化させる。
または、高炉水砕スラグと所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤（硬化材）と、必要に応じて高炉徐冷スラグとを予め練り混ぜ、一定の流動性を有する固化体（固化材）を鋼殻２の内部に内空面が鋼殻２の前記仮想湾曲平面と同一になるまで充填する。
なお、鋼殻２の内部には縦リブ１０が設けられているので、固化材は縦リブ１０を設けた後、充填される。
【００３０】
前記高炉水砕スラグは、高炉で鉄を製造する際、鉄の元となる銑鉄と同時に生成される溶融高炉スラグを高圧水で急冷したものであり、急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。
この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、高炉水砕スラグは化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は５ｍｍ程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。
【００３１】
図２（ａ）は、高炉水砕スラグを含む固化体の組織の拡大模式図である。この図における細骨材としての高炉水砕スラグ２０ａは、粒径が約５ｍｍ以下である。このような高炉水砕スラグ２０ａは、粒子どうしが結合して固まり、粒子間に多数の隙間が生じる。（図では粒子どうしの接触を示していないが、粒子が充填される状態では粒子どうしの接触が生じている）この隙間が空気層となって、高通気性を有し、断熱効果を発揮する。
一方、合成セグメントの中詰め材として一般的に使用されるコンクリートは、図２（ｂ）の拡大模式図に示すように、粗骨材２０ｂや細骨材（砂等）やセメントが隙間なく密実に充填されている。
【００３２】
このような高炉水砕スラグを含む固化体３を鋼殻２の内部に充填してなる合成セグメント１では、固化体３に含まれている高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体３の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態において、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。
固化体３に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体３の施工後の膨張を抑えることができる。
このように、固化体３に硬化材を含ませることによって、固化体３の硬化が促進され、当該固化体３の機械的強度が増加し、合成セグメント１の構造的機能を強化できる。
【００３４】
また、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、高炉徐冷スラグは粗骨材として大きな支持力を得ることができる。
【００３５】
本実施の形態の合成セグメント１を、図３に示すように、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネル１５が構築される。
トンネル１５は、シールド工法により地山等を掘削して形成された掘削穴に設けられる。また、複数の合成セグメント１がトンネル周方向に接合されることで、セグメントリング１Ｌが構築され、複数のセグメントリング１Ｌがトンネル軸方向に接合されることで、円筒形状のトンネル１５が構築される。
このように合成セグメント１を使用することによって、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル１５を容易に施工できる。
また、トンネル１５を施工（構築）する場合、前記合成セグメント１を必要な箇所に設け、他の箇所には中詰め材としてコンクリートを使用した通常の合成セグメントを設けてもよい。要は、トンネル１５は、合成セグメント１を１ピース以上備えていればよい。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４および図５は第２の実施の形態の合成セグメントを示すもので、図４は合成セグメントの側断面図（トンネル軸方向に沿う断面図）、図５は合成セグメントの正断面図（トンネル軸方向に直交する方向に沿う断面図）である。
本実施の形態の合成セグメント２１が第１の実施の形態の合成セグメント１と異なる点は、鋼殻２の内部に設けられる鉄筋の配置および鉄筋の固定構造であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
【００３７】
第２実施形態による合成セグメント２１では、鋼殻２の内部に、トンネル内空Ｇ側にトンネル周方向に延びる複数の第１鉄筋２２がトンネル軸方向に所定間隔で設けられ、地山Ｆ側にトンネル周方向に延びる複数の第２鉄筋２３がトンネル軸方向に所定間隔で設けられている。そして、複数の第１鉄筋２２および第２鉄筋２３は、所定の本数ずつフープ筋２４に囲繞され、フープ筋２４は、スキンプレート７に接合された定着部材２５に定着されている。
また、複数の第１鉄筋２２および複数の第２鉄筋２３がフープ筋２４の内部に配され、これらの複数の第１鉄筋２２および複数の第２鉄筋２２はフープ筋２４に囲繞されて結束されている。
【００３８】
定着部材２５は、頭付スタッドジベル、穴あき鋼板ジベル、山形鋼などで構成され、トンネル周方向およびトンネル軸方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。トンネル周方向に隣り合う定着部材２５，２５の間隔は、トンネル周方向に隣り合うフープ筋２４，２４の間隔とほぼ同じとなるように設定されている。
図４および図５には定着部材２５が頭付スタッドジベルの場合を示すが、頭付スタッドジベルの脚部２５ａがスキンプレート７の内空Ｇ側に溶接され、頭部２５ｂがフープ筋２４と接合されている。定着部材２５とフープ筋２４とは、例えば、溶接されたり、結束線などで結束されたりして接合されている。
また、定着部材２５とフープ筋２４とは、定着部材２５に形成された孔部にフープ筋２４が挿通されたり、定着部材２５に備えられた突出部にフープ筋２４が掛けられたりして、接合されていてもよい。
このようにして、フープ筋２４が定着部材２５に定着され、フープ筋２４および定着部材２５を介して第１鉄筋２２、第２鉄筋２３およびスキンプレート７が連結されている。
【００３９】
このような合成セグメント２１においても、第１の実施の形態と同様に、鋼殻２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント２１を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図６は第３の実施の形態の合成セグメントを示す斜視図である。なお、図６では鋼殻２の内部の一部に固化体３を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻２の内部全体に固化体３が充填される。
本実施の形態の合成セグメント２６が第１および第２の実施の形態の合成セグメント１，２１と異なる点は、鋼殻２の内部に縦リブ２７が設けられている点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
【００４１】
主桁５，５の間には、トンネル周方向に所定間隔をあけて複数の縦リブ２７が継手板６と平行に設けられ、当該縦リブ２７の両端部は主桁５，５に溶接によって固定されている。縦リブ２７は、トンネル径方向内側の頂部が断面円弧面状に形成され、かつトンネル軸方向に延在する棒状または筒状のものである。また、鋼殻２の内部には、第１および第２の実施の形態と異なり、鉄筋は設けられていない。
なお、各縦リブ２７に鉄筋挿通用の孔をトンネル周方向に対応して形成し、この孔にトンネル周方向に延在する鉄筋を挿通し、当該鉄筋の両端部を継手板６に溶接等によって固定することで、鋼殻２の内部に鉄筋を設けてもよい。また、縦リブ２７に鉄筋挿通用の孔を設けず、縦リブ２７上に鉄筋を乗せて設置するだけでもよい。
【００４２】
このような合成セグメント２６においても、第１および第２の実施の形態と同様に、鋼殻２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１および第２の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント２６を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第１および第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上述した第１〜第３の実施の形態において、鋼殻２の地山側の面はスキンプレート７によって覆われていたが、スキンプレート７は省略してもよい。つまり、鋼殻２を一対の主桁５，５および一対の継手板６，６によって矩形枠状に形成してもよい。
この場合、鋼殻２を直接型枠として兼用できないので、当該鋼殻２を型枠台に載置して、鋼殻２の開口している両面のうちの一方の面を型枠台によって閉塞したうえで、他方の面から固化体３を充填すればよい。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態の合成セグメント３１を使用して構築された断面ロ形のトンネルを示す。このトンネル４０は、既設の地面３８を開削して形成された開削部３８ａに設けられている。
トンネル４０は、複数の合成セグメント３１をトンネル周方向に接合することで略矩形状のセグメントリングが形成され、複数のセグメントリングをトンネル軸方向に接合して連ならせることで構築されている。また、トンネル４０は、複数の合成セグメントリングをトンネル軸方向に連ならせることで、所定の内部空間Ｓを確保するとともに、トンネル軸方向に所定の延長を有するものとなる。
セグメントリングは、開削部３８ａの下方から上方に向けて合成セグメント３１を積み上げながら接合させる方法等により形成されている。また、セグメントリングは、トンネル軸方向に隣り合わせた接合箇所で接合することによって、トンネル軸方向に連なったものとなる。
【００４５】
合成セグメント３１は、トンネル軸方向の両端に設けられる主桁３５と、トンネル周方向の両端に設けられる継手板３６，３６と、トンネル４０の内部空間Ｓの反対側で、トンネル４０の外周側に設けられるスキンプレート３７とを備えた鋼殻３２を有している。
トンネル４０の上部の頂版、両側部の側版および底部の底版の各々において、１または複数の合成セグメント３１が用いられている。合成セグメント３１は、正面視（トンネル軸方向視）において、略Ｌ形、上下に長尺な長方形、コ字形等に形成されている。
【００４６】
また、合成セグメント３１の鋼殻３２は、横断面略コ字形に形成され、その開口はトンネル内空側（内部空間Ｓ側）に向けられている。また、鋼殻３２は、開口以外の部分は主桁３５、継手板３６およびスキンプレート３７によって覆われたものとなっている。つまり、鋼殻３２はトンネル内周面側（トンネル内空側）を除く面が鋼材（主桁３５、継手板３６およびスキンプレート３７）によって覆われている。また、鋼殻３２の内部には、図示しない鉄筋がトンネル周方向に沿って設けられている。
【００４７】
このような合成セグメント３１においても、第１〜第３の実施の形態と同様に、鋼殻３２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１および第２の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
本実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、合成セグメント１，２１，３１の鋼殻２，３２の内部に高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填される場合を例にとって説明したが、本発明は、例えば水中や地中に構築されるケーソン等の構造物を構成する鋼殻の内部に、高炉水砕スラグを含む固化体が充填されてなる構造材として応用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１，２１，２６，３１  トンネル用合成セグメント
２，３２  鋼殻
３  固化体
５，３５  主桁（鋼材）
６，３６  継手板（鋼材）
７，３７  スキンプレート（鋼材）
１５，４０  トンネル
【図１】
2020063613.tif 000003
【図２】
2020063613.tif 000004
【図３】
2020063613.tif 000005
【図４】
2020063613.tif 000006
【図５】
2020063613.tif 000007
【図６】
2020063613.tif 000008
【図７】
2020063613.tif 000009