(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁に覆工される六角形の板状体からなるセグメントにおいて、該トンネルの軸線と直交する面に対して該板状体のいずれか一の対角線が平行になっており、該板状体の対向する各辺が各々略平行になっており、該対向する各辺のうちでいずれか一対の対向する辺が前記一の対角線に対して略平行かつ略等距離になっており、前記一の対角線の両端部を介して隣り合う２辺の長さが各々異なり、該板状体は前記トンネルの軸線を中心にして湾曲していることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βが相互に相違していることを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βがいずれも９０度超、１８０度未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント。
【請求項４】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βのいずれか一方が９０度であることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント。
【請求項５】
前記板状体の対向する角の角度が各々同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセグメント。
【請求項６】
前記板状体が鉄筋コンクリート、鋼板を箱状に溶接した構造体、ダクタイル鋳鉄製の構造体または鋼箱コンクリート合成体からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセグメント。
【請求項７】
所定の厚さを有する六角形の板状体からなるセグメントを亀甲模様状に連結して形成したトンネル内壁において、該トンネルの軸線と直交する面に対して該板状体のいずれか一の対角線が平行になっており、該板状体の対向する各辺が各々略平行になっており、該対向する各辺のうちでいずれか一対の対向する辺が前記一の対角線に対して略平行かつ略等距離になっており、前記一の対角線の両端部を介して隣り合う２辺の長さが各々異なり、該板状体は前記トンネルの軸線を中心にして湾曲していることを特徴とするトンネル内壁。
【請求項８】
前記セグメントのピース間側の継目が前記トンネルの軸線をらせん状に囲繞するようにつながっていることを特徴とする請求項７に記載のトンネル内壁。
【請求項９】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βが相互に相違していることを特徴とする請求項７または８に記載のトンネル内壁。
【請求項１０】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βがいずれも９０度超、１８０度未満であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のトンネル内壁。
【請求項１１】
前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βのいずれか一方が９０度であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のトンネル内壁。
【請求項１２】
前記セグメントの対向する角の角度が各々同一であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のトンネル内壁。
【請求項１３】
前記板状体が鉄筋コンクリート、鋼板を箱状に溶接した構造体、ダクタイル鋳鉄製の構造体または鋼箱コンクリート合成体からなることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載のトンネル内壁。
【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工法によって掘削・形成されたトンネルの内壁を一次覆工するためのセグメントとこのセグメントを用いて形成したトンネル内壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法によって掘削・形成されたトンネルの内壁を一次覆工するセグメントとしては、例えば鉄筋コンクリートからなる略矩形（Ａ，Ｂ，Ｋの３種類）の板状体からなるものが知られている。この板状体はトンネルの内壁の一部を形成するように板状体の長手方向に湾曲しており、長手方向及び幅方向の端部にはセグメントを相互に連結する継手が各々設けられている。
【０００３】
図３はこのセグメントを用いてトンネルの内壁を一次覆工する場合の説明図である。このセグメントを用いたトンネル内壁の一次覆工は、同図に示すように、まず、トンネルの先端に来ているシールド１０の推進ジャッキ１２を後方に少し伸長させ、筒状に組み立てられているセグメント２０の端部に推進ジャッキ１２の先端のスプレッダー１２ａを当接させ、この状態で推進ジャッキ１２を更に伸長させ、その反作用でシールド１０をトンネルの前方に前進させながらトンネルを掘削させる。
【０００４】
次に、シールド１０がセグメント１リング分だけ前進した段階でシールド１０の掘削を止め、シールド１０内に推進ジャッキ１２を引き込ませ、シールド１０の後方にセグメント１リング分の空間を形成させる。そして、すでに筒状に形成されて来ているセグメント２０の端部に続けてこの空間にセグメント２０をリング状に組み立てる。
【０００５】
このような作業を順次繰り返すことによりトンネル内でセグメント２０を筒状に連結させ、トンネルの内壁をセグメント２０で一次覆工する。
【０００６】
ところで、上述したセグメント２０を使用してトンネルの内壁を覆工する場合、セグメントの種類がＡ，Ｂ，Ｋの３種類も有るので、その製作・管理・組立作業の省力化、自動化等が困難であった。
【０００７】
特に、上述したセグメント２０を使用してトンネルの内壁を覆工する場合、トンネル内でセグメント２０を組み立てる段階で推進ジャッキ１２を引き込ませてシールド１０の掘進を止めなければならないので、セグメント２０を組み立てる時間だけシールド１０の稼働率が低くなり、トンネルの施工に長時間を要していた。
【０００８】
そこで、このような問題を解消するため、図４及び図５に示すように、六角形の板状体からなるセグメント２０を用いてトンネルの内壁を一次覆工する方法が提案されている。
【０００９】
このセグメント２０を用いた場合は、同図に示すように、まず、トンネルの先端に来ているシールド（図示せず）のジャッキ（図示せず）を後方に少し伸長させてその先端のスプレッダー（図示せず）を筒状に組み立てられているセグメント２０のうちでセグメント半リング分だけ突出しているセグメント２０に当接させ、この状態で推進ジャッキを更に伸長させながら、その反作用でシールドを前進させながらセグメント半リング分の幅だけトンネルを掘削させる。
【００１０】
シールドが土中でセグメント半リング分の幅だけ掘進した段階で、半リング分だけ突出しているセグメント２０の間の台形状の凹み（セグメント１リング分の幅を有している。）に新たなセグメント２０を続けてリング状に組み立てる。そして、伸長させていた推進ジャッキを引き込ませるとともに、別の推進ジャッキを伸長させてそのスプレッダーを新たに組み立てたセグメント半リング分の幅だけ突出しているセグメント２０に当接させ、この状態で推進ジャッキを更に伸長させながら、その反作用でシールドを更にセグメント半リング分の幅だけ前進させながらトンネルを掘削させる。
【００１１】
このような作業を繰り返させることにより、トンネルの内壁にセグメント２０を一次覆工させることができる。
【００１２】
この六角形のセグメント２０によれば、セグメント２０の組み立ての際にもシールドの掘進が行なえるので、シールドの稼働率が高くなり、トンネルの施工時間を短縮させることができるという利点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した六角形のセグメント２０を用いてトンネルの内壁を一次覆工した場合、セグメント２０のピース間の継目がトンネルの軸に対してほゞ平行な線上に連続的に位置する、いわゆる、いも継ぎになるので、トンネルの剛性が低くなるという問題があった。
【００１４】
この発明は、トンネルの内壁を覆工した場合、ピース間の継目がトンネルの軸方向に対してほゞ平行な線上に連続的につながらないようにしたセグメントとこのセグメントを用いたトンネル内壁を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るセグメントは、トンネルの内壁に覆工される六角形の板状体からなるセグメントにおいて、該トンネルの軸線と直交する面に対して該板状体のいずれか一の対角線が平行になっており、該板状体の対向する各辺が各々略平行になっており、該対向する各辺のうちでいずれか一対の対向する辺が前記一の対角線に対して略平行かつ略等距離になっており、前記一の対角線の両端部を介して隣り合う２辺の長さが各々異なり、該板状体は前記トンネルの軸線を中心にして湾曲している。
【００１６】
ここで、前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βは相互に相違しており、角度α，βはいずれも９０度超、１８０度未満である。または、角度α，βのいずれか一方は、例えば９０度であってもよい。板状体の対向する角の角度は各々同一になっている。更に、前記板状体は鉄筋コンクリート、鋼板を箱状に溶接した構造体、ダクタイル鋳鉄製の構造体または鋼箱コンクリート合成体によって形成することができる。
【００１７】
この発明に係るトンネル内壁は、所定の厚さを有する六角形の板状体からなるセグメントを亀甲模様状に連結して形成したトンネル内壁において、該トンネルの軸線と直交する面に対して該板状体のいずれか一の対角線が平行になっており、該板状体の対向する各辺が各々略平行になっており、該対向する各辺のうちでいずれか一対の対向する辺が前記一の対角線に対して略平行かつ略等距離になっており、前記一の対角線の両端部を介して隣り合う２辺の長さが各々異なり、該板状体は前記トンネルの軸線を中心にして湾曲している。
【００１８】
ここで、前記板状体の前記一の対角線の両端部の両側に位置する２つの角の角度α，βは相互に相違しており、角度α，βはいずれも９０度超、１８０度未満である。または、角度α，βのいずれか一方は、例えば９０度であってもよい。板状体の対向する角の角度は各々同一になっている。前記セグメントのピース間側の継目は前記トンネルの軸線をらせん状に囲繞するようにつながっている。更に、前記板状体は鉄筋コンクリート、鋼板を箱状に溶接した構造体、ダクタイル鋳鉄製の構造体または鋼箱コンクリート合成体によって形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施の形態に係るセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の展開図である。同図において、セグメント２０は所定の厚さを有する六角形で横長の板状体からなり、この板状体はコンクリートを鉄筋で補強した鉄筋コンクリートによって形成され、矢印Ｘで示すように、左側から右側に向けて覆工されている。
【００２０】
板状体の対向する三対の辺２２ａ〜２２ｆは各々平行になっており、三対の辺２２ａ〜２２ｆのうちで一対の辺２２ａ，２２ｄ、すなわちリング間側の辺２２ａ，２２ｄは対向する一対の角２４ｂ，２４ｅを結ぶ対角線２６に対して平行かつ等距離にある。このリング間側の辺２２ａ，２２ｄは他の辺２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆ、すなわちピース間側の辺２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆの長さの２倍以上の長さを有し、板状体は全体として横長になっている。
【００２１】
対向する前記一対の角２４ｂ，２４ｅを介して隣り合う各２辺２２ｂ，２２ｃ（又は２２ｅ，２２ｆ）の長さは各々異なっており、その結果、この一対の角２４ｂ，２４ｅを介して隣り合う２つの角の角度α，βは相互に相違している。この実施の形態における板状体の角度α，βはいずれも９０度超、１８０度未満であり、板状体の幅Ａは０．５ｍ〜１．５ｍ程度、長さＢは１ｍ〜６ｍ程度である。
【００２２】
そして、板状体はリング間側の辺２２ａ，２２ｄと直交する線に対して平行な軸、すなわちトンネルの中心の軸を中心にして湾曲している。
【００２３】
上記セグメントを使用してトンネルの内壁を一次覆工する場合、トンネルの掘削とセグメントの組み立ては次のようにして行なわれる。
【００２４】
すなわち、まず、トンネルの先端に来ているシールド（図示せず）の推進ジャッキ（図示せず）を後方に少し伸長させてその先端のスプレッダー（図示せず）を筒状に組み立てられているセグメント２０のうちでシールド側に突出しているセグメント２０に当接させ、この状態で推進ジャッキを更に伸長させながらシールドをセグメント半リング分の幅だけ掘進させる。
【００２５】
シールドが土中でセグメント半リング分の幅だけ掘進した段階で、突出しているセグメント２０の間の台形状の凹み（セグメント１リング分の幅を有している。）に新たなセグメント２０をはめ込んでリング状に組み立てる。ここで、セグメント２０を連結する手段としては、ボルト、ピン、コッタ、ホゾ（ボルトなし）或はそれらの併用等、あらゆる継手形式を採用することができる。
【００２６】
次に、伸長させていた推進ジャッキを引き込ませるとともに、別の推進ジャッキのスプレッダーを伸長させて新たに組み立てたセグメント半リング分の幅だけ突出しているセグメント２０に当接させ、この状態で推進ジャッキを更にセグメント半リング分の幅だけ伸長させながらシールドを更に掘進させる。
【００２７】
以上の作業を繰り返させることにより、トンネルの内壁にセグメント２０を一次覆工させることができる。そして、この場合、セグメント２０のピース間側の継手はトンネルの軸を中心にしてらせん状に形成される。
【００２８】
図２はこの発明の他の実施の形態に係るセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の展開図である。この例のセグメント２０の基本的部分は上記実施の形態のものと同様であるが、一対の角２４ｂ，２４ｅを介して隣り合う角２４ａ，２４ｄの角度βが９０度になっている点で上記実施の形態のものと相違している。この実施の形態のセグメント２０によれば、テーパの付かない直線部２２ｂは組み立ての際に単なるガイドとして働き、位置合わせが容易になる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、セグメント組立と掘進が同時にでき、更に、ピース間側の継目がトンネルの軸に対してらせん状につながり、いわゆるいも継ぎにならないので、リングとしての剛性が向上し、それに伴い変形が減少する。このため、安全性が向上し、地山条件に対し、適用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施の形態に係るセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の展開図である。
【図２】図２はこの発明の他の実施の形態に係るセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の展開図である。
【図３】図３は従来の矩形のセグメントを用いてトンネルの内壁を一次覆工する場合の説明図である。
【図４】図４は従来の六角形のセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の説明図である。
【図５】図５は従来の六角形のセグメントを用いて一次覆工したトンネル内壁の展開図である。
【符号の説明】
１０  シールド
１２  推進ジャッキ
１２ａ  スプレッダー
２０  セグメント
２２ａ〜２２ｆ  辺
２４ａ〜２４ｆ  角
２６  一の対角線
【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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