(57)【要約】【課題】セグメントの継手部に対して簡略な構造で充分なプレストレスを導入し得る有効適切な継手構造を提供する。【解決手段】連結するべき双方のピース（たとえば上部床版ピース１とコーナーピース３）間の継手部に２本のＰＣ鋼棒１０がＸ状に交差する状態で配設され、各ＰＣ鋼棒が緊張されてそれぞれの両端部が双方のピースに対して定着されることにより、ＰＣ鋼棒によって継手部にプレストレスが導入された状態で双方のピースが締結される。ＰＣ鋼棒は外周面にネジが形成され、その両端部に定着具１１としてのナットが螺着可能とされ、連結するべき双方のピース間の継手部にはシース管１２および先端側の定着具１１を予め埋設しておく。シース管に挿入したＰＣ鋼棒の基端部に定着具としてのナットを螺着して緊張し定着する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工体を構築するためのコンクリート製のセグメントにおける各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手構造であって、
連結するべき双方のピース間の継手部に２本のＰＣ鋼棒がＸ状に交差する状態で配設され、各ＰＣ鋼棒が緊張されてそれぞれの両端部が双方のピースに対して定着されることにより、該ＰＣ鋼棒によって継手部にプレストレスが導入された状態で双方のピースが締結されることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
請求項１記載のセグメントの継手構造であって、
前記ＰＣ鋼棒は外周面にネジが形成されていてその両端部に定着具としてのナットが螺着可能とされ、
連結するべき双方のピース間の継手部には、それらピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してＸ状に交差するとともに各ピースのトンネル軸方向端面に挿入口が開口する２本のシース管が埋設されていて、双方のピースどうしを組み付けた状態で前記挿入口から各シース管内に前記ＰＣ鋼棒が挿入可能とされ、
前記シース管の先端部には該シース管に挿入されたＰＣ鋼棒の先端部が螺着されて定着されるナットが埋設され、該シース管の基端部に開口している挿入口の外側には該シース管に挿入されたＰＣ鋼棒の基端部に定着具としてのナットが螺着されて、該ナットにより前記ＰＣ鋼棒が緊張された状態でその基端部が定着されることを特徴とするセグメントの継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネル覆工体を構築するためのセグメントに関わり、特にコンクリート製のセグメントにおける各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、シールド工法により構築されるシールドトンネルは円形断面とされることが一般的であるが、浅い深度に設けられる道路トンネルなどの場合には矩形断面とされる場合もあり、その際には矩形セグメントによる矩形断面のシールドトンネルが構築される。
【０００３】
セグメントにはコンクリート製のものや鋼製のもの、あるいはそれらを複合した構造のものがあり、大断面トンネルに適用されるコンクリート製の円形セグメントにはたとえば特許文献１に示されるようにプレストレスを導入したものも一般的である。
これは、セグメントを構成する各ピースに対してプレストレスを導入したうえで、各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手（セグメント継手）にプレストレスに応じた締め付け力を導入して各ピースをリング状に締結するものであって、周方向に連続したプレストレスを導入できてセグメントリングとしての剛性を向上させることができるとされている。
【特許文献１】特開２００４−３２４１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるセグメントでは、各ピースどうしをプレストレスに相当する締め付け力で締結するための継手として、ボルト締結形式の継手やコッター形式の継手あるいはウォームホイール形式の継手が用いられるが、それらの継手では必ずしも充分な締め付け力が得られない場合があるし、また構成が複雑に過ぎる場合もあり、より簡略で充分な締め付け力が得られる継手構造が望まれている。
【０００５】
なお、以上のことは円形セグメントに対してプレストレスを導入する場合のみならず、矩形セグメントの継手部に対してプレストレスを導入する場合にも共通する課題である。
【０００６】
すなわち、通常の円形セグメントは土水圧による曲げが小さく、さらに土水圧に対するアーチ効果によりセグメント内に自ずと軸力（圧縮力）が発生するために曲げによる引張力がキャンセルされてしまい、したがって部材断面は薄くて済み、継手にも大きな負担がかからず、その点では有利な構造である。
一方、矩形セグメントはトンネル上部の土水圧とトンネル下部の地盤反力を支える上下床版の中央に大きな曲げモーメントが生じ、また浅い深度の場合には側壁にかかる土水圧が小さいために左右の側壁の支えとなる上下床版に伝わる軸力（圧縮力）も小さく、その軸力によっては曲げモーメントによる生じる引張力を充分にキャンセルすることができず、したがって矩形セグメントでは円形セグメントよりも部材が厚くなり、かつ継手に大きな負担が生じることが一般的である。
【０００７】
そのため、特に矩形セグメントにより矩形断面のトンネルの覆工を構築するに際しては、少なくとも上部床版を構成するピースの継手部にプレストレスを導入して軸力を高めることが有利であり、それによりセグメント全体としての剛性を確保し得て部材厚の削減や継手部の負担を軽減することができると考えられるが、現時点では矩形セグメントの継手部に対してプレストレスを導入するための有効適切な手法は提供されていないし、特許文献１に示されるような円形セグメントにおける継手構造をそのまま矩形セグメントに適用しても何ら問題の解決にはならず、有効な改善策が求められているのが実状である。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明はセグメントの継手部に対して簡略な構造で充分なプレストレスを導入することを可能とする有効適切な継手構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、トンネル覆工体を構築するためのコンクリート製のセグメントにおける各ピースどうしをトンネル周方向に連結するための継手構造であって、連結するべき双方のピース間の継手部に２本のＰＣ鋼棒がＸ状に交差する状態で配設され、各ＰＣ鋼棒が緊張されてそれぞれの両端部が双方のピースに対して定着されることにより、該ＰＣ鋼棒によって継手部にプレストレスが導入された状態で双方のピースが締結されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明のセグメントの継手構造において、前記ＰＣ鋼棒は外周面にネジが形成されていてその両端部に定着具としてのナットが螺着可能とされ、連結するべき双方のピース間の継手部には、それらピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してＸ状に交差するとともに各ピースのトンネル軸方向端面に挿入口が開口する２本のシース管が埋設されていて、双方のピースどうしを組み付けた状態で前記挿入口から各シース管内に前記ＰＣ鋼棒が挿入可能とされ、前記シース管の先端部には該シース管に挿入されたＰＣ鋼棒の先端部が螺着されて定着されるナットが埋設され、該シース管の基端部に開口している挿入口の外側には該シース管に挿入されたＰＣ鋼棒の基端部に定着具としてのナットが螺着されて、該ナットにより前記ＰＣ鋼棒が緊張された状態でその基端部が定着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、連結するべき双方のピース間の継手部に２本のＰＣ鋼棒をＸ状に交差させた状態で配設し、各ＰＣ鋼棒を緊張してその両端部を双方のピースに対して定着することにより、それらＰＣ鋼棒によって継手部に充分なプレストレスを導入することができ、継手部の構造の簡略化を図ることができる。
【００１２】
特に、ＰＣ鋼棒には外周面にネジを形成しておいてその両端部を定着するための定着具としてナットを用い、各ピースにはＰＣ鋼棒を挿入するためのシース管やその先端部を定着するための定着具を予め埋設しておけば、ピースどうしを組み付けた後にその端面からＰＣ鋼棒をシース管内に容易に挿入してその先端部を容易に定着でき、かつＰＣ鋼棒の基端部に定着具としてのナットを装着してトルクレンチにより締め付けることのみでＰＣ鋼棒に適切かつ充分なプレストレスを導入でき、ＰＣ鋼棒の基端部の定着も容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態はコンクリート製の矩形セグメントを用いて構築される矩形断面のトンネルを対象として、そのトンネルの上部床版となる平板状のピースの継手部に対してプレストレスを導入するようにしたものである。
【００１４】
すなわち、本実施形態における矩形セグメントは、トンネル断面の上部中央に配置される平板状の上部床版ピース１と、トンネル断面の下部中央に配置される同じく平板状の下部床版ピース２と、トンネルの角部と側壁を構成する４つのコーナーピース３とにより構成され、それらが全体として矩形断面に組み立てられてトンネルの覆工を構成するものであるが、特に上部床版ピース１は上部地盤から大きな土水圧が作用して下面側（トンネルの内側）に向かって曲げられるような大きな曲げモーメントを受け、したがって上部床版ピース１とその両側に連結されるコーナーピース３との間の継手部には大きな負担がかかることから、その継手部にプレストレスを導入してそこでの軸力を大きくして円形セグメントの場合と同等ないしそれ以上の断面力を確保するようにしたものである。
【００１５】
図２（ａ）は本実施形態における各ピースの組み立て状態を示す正面図、同図（ｂ）はその上面図、図３は図２（ａ）におけるIII部の拡大図（上部平板ピース１とコーナーピース３とを連結する前の状態）、図４は図２（ｂ）におけるIV部の拡大図（但し、上部平板ピース１とコーナーピース３とを連結した後の状態）を示す。
これらの図に示されるように、本実施形態では基本的に従来一般のセグメントと同様に連結ピン５をピン孔６に挿入することによって各ピースをトンネル周方向およびトンネル軸方向に順次連結していくのであるが、上部床版ピース１とその両側に連結されるコーナーピース３との継手部には２本のＰＣ鋼棒１０をＸ状に交差させた状態で配設して、双方のピースどうしをそれらＰＣ鋼棒１０を介して締結するとともに、それらＰＣ鋼棒１０を緊張して両端部を双方のピースに対して定着することにより継手部にプレストレスを導入するようにしている。
【００１６】
具体的には、本実施形態ではＰＣ鋼棒１０の外周面にネジを形成しておいて、そのＰＣ鋼棒１０の両端部を各ピースに対して定着するための定着具１１としてＰＣ鋼棒１０に対して螺着可能なナットを用いることとする。
また、連結するべき双方のピース間の継手部には、図３〜４に示すように双方のピースどうしが組み付けられた状態で直線状に連続してＸ状に交差するように２本のシース管１２を上下方向に若干ずらした状態で予め埋設しておく。
それらシース管１２の坑口側の先端部には、このシース管１２に挿入されるＰＣ鋼棒１０の先端部が螺着されて定着される定着具１１としてのナットを埋設しておき、その周囲には適宜の補強筋１３を配筋しておくと良い。
シース管１２の切羽側の基端部は、各ピースのトンネル軸方向端面が切り欠かれて形成されたボルトボックス１４内においてＰＣ鋼棒１０の挿入口として開口させておき、双方のピースを組み付けた状態でその挿入口から各シース管１２内にＰＣ鋼棒１０を挿入可能とする。
【００１７】
したがって本実施形態では、上部床版ピース１とコーナーピース３とを組み付けた後に、各ピースの切羽側端面に開口しているシース管１２の挿入口からＰＣ鋼棒１０を挿入し、その先端を定着具１１としてのナットに螺着し、ＰＣ鋼棒１０の基端部に同じく定着具１１としてのナットを螺着してトルクレンチにより締め付けることにより、ＰＣ鋼棒１０に所望のプレストレスを導入可能であり、かつそのままＰＣ鋼棒１０の基端部を定着具１１によりボルトボックス１４内において定着可能である。
なお、必要に応じて、図５に示すようにシース管１２内にモルタル等の充填材を注入管１５を通して注入して硬化させれば良く、最終的にはボルトボックス１４内にも充填材を充填すれば良い。
【００１８】
本実施形態の継手構造によれば、上部床版ピース１とその両側に連結するべきコーナーピース３とをＸ状に交差させた２本のＰＣ鋼棒１０によって確実強固に締結できるばかりでなく、それらＰＣ鋼棒１０を緊張して定着することにより継手部に充分なプレストレスを導入することができる。
特に、ＰＣ鋼棒１０にネジを形成してその定着具１１としてナットを用いるとともに、ＰＣ鋼棒１０を継手部に配設して定着するためのシース管１２や定着具１１としてのナットを予め各ピースに埋設しておくことにより、ＰＣ鋼棒１０の挿入やその緊張、定着作業を容易に行うことができ、そのため充分に簡略な構成でありかつ充分に簡単な作業のみで、材料費や労務費が大きく嵩むこともなく、継手部に充分なプレストレスを導入することが可能である。
【００１９】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば、上記実施形態は矩形セグメントを対象としてその上部床版ピース１とその両側のコーナーピース３との継手部に対してのみプレストレスを導入する場合の適用例であるが、矩形セグメントにおける他のピースどうし（たとえば下部床版ピース２とコーナーピース３どうし、あるいはコーナーピース３どうし）の継手部にも同様に適用し得るものである。
また、本発明は上記実施形態のように矩形セグメントに適用することが現実的ではあるが、それに限定されるものでもなく、円形セグメントにおける各ピースどうしの継手部に対しても同様に適用できるものであるし、さらには特許文献１に示されるようなプレストレスを導入したピースどうしを連結する場合の継手構造としても好適に採用可能である。
いずれにしても本発明は、連結するべき双方のピースの間の継手部に２本のＰＣ鋼棒を各ピースの端面側から挿入してＸ状に交差させた状態で配設し、それらＰＣ鋼棒を緊張し定着することによって継手部にプレストレスを導入すれば良いのであって、その限りにおいてセグメントの形態や規模、ピース数、ピースどうしの連結構造、セグメント全体を組み立てるための作業工程、その他については、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変更や応用が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、矩形セグメントを組み立てた状態を示す図である。
【図２】同、矩形セグメントの組立状態を示す図である。
【図３】同、要部拡大図である。
【図４】同、要部拡大図である。
【図５】同、要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  上部床版ピース
２  下部床版ピース
３  コーナーピース
５  連結ピン
６  ピン孔
１０  ＰＣ鋼棒
１１  定着具（ナット）
１２  シース管
１３  補強筋
１４  ボルトボックス
１５  注入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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