(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製躯体の、連結覆工体間に位置する相対向する側面にそれぞれ継手を有し、
その継手を係合して隣接する連結覆工体のセグメントとスライド自在に連結可能とした地下構造物の壁体用セグメントにおいて、
前記継手間を躯体内に埋設した補強材で連結し、
前記補強材は、一枚板の板体であることを特徴とする、
セグメント。
【請求項２】
請求項１に記載のセグメントにおいて、
前記補強材は、複数の帯状の板体を、異なった平面上に平行に配設したことを特徴とする、
セグメント。
【請求項３】
請求項１に記載のセグメントにおいて、
前記補強材は、棒状体であることを特徴とする、
セグメント。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメントにおいて、
前記継手は、相対向する側面に設けた断面Ｔ字状に突出する雄継手および断面Ｃ字状に凹む雌継手からなることを特徴とする、
セグメント。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメントにおいて、
前記躯体をファイバーコンクリートで形成したことを特徴とする、
セグメント。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のセグメントにおいて、
前記補強材の表面にジベルを設けたことを特徴とする、
セグメント。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のセグメントにおいて、
前記補強材に孔を開設し、
補強材表裏側の躯体に連続性を付与したことを特徴とする、
セグメント。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のセグメントにおいて、
前記躯体のピース間に位置する相対向する側面に面して複数の連結ボックスを設ける共に、それらの連結ボックスから躯体内へ抵抗体を埋設することを特徴とする、セグメント。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のセグメントにおいて、
前記躯体のピース間に位置する相対向する側面に面して複数の連結ボックスを設ける共に、
その相対向する側面間の連結ボックス間を抵抗体で連結したことを特徴とする、
セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トンネルなどの地下構造物の構築に用いるセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、地下空間の有効活用を図る観点から、河川や貯槽、或いは道路・鉄道用トンネル等の大型の地下構造物を構築する計画が進められている。
この種の施工に際し、開削工法、パイプルーフ工法、シールド工法、山岳トンネル工法などが試みられている。
しかしながら、それらの工法にあっては、以下のような問題点がある。
開削工法では、施工中、地上を占有するため地上交通等に多大の影響を与え、工法の採用に制約を受ける。
パイプルーフ工法では、施工精度の制約から施工長に限度がある。
シールド工法では、施工断面が大きくなるほどシールド掘進機が巨大化し、シールド掘進機のコストアップによる施工費の増大を強いられると共に、大断面の切羽を安定させることが技術的に難しい。
山岳トンネル工法では、軟弱地盤中に大型の地下構造物を構築することが困難である。
【０００３】
そこで、それらの問題点を解決した施工方法として、特開平５−２３９９９４号公報に記載されるものが知られている。
即ち、図８に示すように、複数の筒部Ｂを同方向へ向けて形成し、筒部Ｂ、Ｂの間に中間部Ｃを連結して環状とし、その筒部Ｂおよび中間部Ｃをそれぞれ鋼殻Ｄ、Ｅの前面にカッタＦ、Ｇを配置して構成したシールド掘進機Ａを用いて、トンネルＬを施工する方法である。
その施工方法は、まずシールド掘進機ＡのカッタＦ、Ｇで地盤を掘削すると共に、各鋼殻Ｄ、Ｅ内でそれらの断面形状に応じたセグメントＨ、Ｉを組み立てて連結し、既設のセグメントＨ、Ｉに反力をとって、シールド掘進機Ａを掘進させ、セグメントＨ、Ｉの組み立ておよびシールド掘進機Ａを掘進を繰り返してトンネルＬを築造していく。
セグメントＩの組み立てについては、図９に示すように、筒部Ｂ内の作業空間Ｍから中間部Ｃ側へセグメントＩを押し込み、スライドさせて設置する。
そして、セグメントＨ、Ｉを組み合わせた後、セグメントＨ、Ｉの内側部分Ｋを掘削して、大口径のトンネルＬの構築が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したセグメントＩは、大型の地下構造物であるトンネルＬを構成するものであるから、高強度であることが要求される。
セグメントＩを高強度に設計する方法としては、外殻を鋼板で形成し、内部にコンクリートを充填する合成構造が知られている。
一方、前述したトンネルＬなどの地下構造物の施工の際には、地質やトンネル断面形状等により、セグメントＩに曲げモーメントより軸力が卓越して作用するような条件下での施工が必要となる。
このため、そのようなトンネルＬなどの施工に、曲げモーメントが卓越する場合に有意性を発揮する合成セグメントを用いるのは不合理である。
そこで、地下構造物の施工において、合成セグメントに代わり合理的なセグメントの開発が切望されている。
【０００５】
【本発明の目的】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、大型地下構造物用に適したセグメントの構造を提供することにある。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
すなわち本発明はコンクリート製躯体の、連結覆工体間に位置する相対向する側面にそれぞれ継手を有し、その継手を係合して隣接する連結覆工体のセグメントとスライド自在に連結可能とした地下構造物の壁体用セグメントにおいて、前記継手間を躯体内に埋設した補強材で連結し、前記補強材は、一枚板の板体であることを特徴とする、セグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記補強材は、複数の帯状の板体を、異なった平面上に平行に配設したことを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記補強材は、棒状体であることを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記継手は、相対向する側面に設けた断面Ｔ字状に突出する雄継手および断面Ｃ字状に凹む雌継手からなることを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記躯体をファイバーコンクリートで形成したことを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記補強材の表面にジベルを設けたことを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記補強材に孔を開設し、補強材表裏側の躯体に連続性を付与したことを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記継手を形成しない躯体の相対向する側面に面して複数の連結ボックスを設ける共に、それらの連結ボックスから躯体内へ抵抗体を埋設することを特徴とするセグメントである。
また本発明は前記記載のセグメントにおいて前記継手を形成しない躯体の相対向する側面に面して複数の連結ボックスを設ける共に、その相対向する側面間の連結ボックス間を抵抗体で連結したことを特徴とするセグメントである。
【０００７】
【実施例１】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説明する。
＜イ＞セグメント（図１）
図１にセグメント１０の斜視図を示す。
セグメント１０は、トンネル２００などの地下構造物の壁体を構成するものであって、躯体２０と雄継手３０と雌継手４０と補強材５０とにより構成されている。
以下、各部について詳述する。
【０００８】
＜ロ＞躯体（図１）
躯体２０は、例えば、ファイバーコンクリートで形成される。
即ち、躯体２０をスチールや樹脂などからなる短寸な棒状を呈する繊維材を骨材として混在させたコンクリートにより形成する。
躯体２０内に繊維材が混在することにより、躯体２０内部に引張応力が作用しても容易にひび割れせず、強い引張耐力が得られる。
【０００９】
一方、躯体２０において、トンネル２００軸方向と平行な相対向する側面２２、２２の角部には、隣接するセグメント１０と連結するための連結ボックス２１が埋設されている。
連結ボックス２１は少なくとも一面を開放した箱体であり、セグメント１０の裏面２３側もしくは表面２４側が開放されるように配設されており、側面２２側にはボルトなどの連結具を挿通するための孔２１１が開設されている。
また、躯体２０の前記側面２２、２２およびトンネル２００軸方向と交差して相対向する側面２５、２５には、凹溝２６が刻設されている。
凹溝２６は、内部にゴム材などの止水部材を取り付けるための溝であって、各側面２２、２５に連続して刻設される。
この凹溝２６は、図１のように、後述する補強材５０を挟んだ両側にそれぞれ刻設するのが好ましい。
尚、図１において、躯体２０は円弧状あるが、用途に応じて、直方体状などその他の形状としてもよい。
【００１０】
＜ハ＞継手（図１）
前記躯体２０において、側面２５、２５には、隣接するセグメント１０とスライド自在に係合可能する継手が形成されている。
即ち、一方の側面２５には雄継手３０が突設され、他方の側面２５には雌継手４０が凹設されている。
雄継手３０は、例えば、断面Ｔ字状を呈し、側面２２、２２に向けて連続して形成される。
雌継手４０は、前記雄継手３０と連結可能な継手部材であり、例えば、断面Ｃ字状を呈し、側面２２、２２に向けて連続して形成される。
セグメント１０はこれらの雄継手３０、雌継手４０を有することにより、前後に隣接するセグメント１０と互いの継手３０、４０を係合させて、スライド自在に連結可能となる。
尚、雄継手３０、雌継手４０の形状は、断面Ｔ字状および断面Ｃ字状のものに限られず、前後に隣接するセグメント１０と互いの継手を係合させてスライド自在に連結可能であれば、その他の形状であってもよい。
【００１１】
＜ニ＞補強板
雄継手３０と雌継手４０の間には、補強材５０が連結されている。
補強材５０は、雄継手３０と雌継手４０の間にセグメント１０の表裏と平行に配設した板材で、雄継手３０および雌継手４０に加わる前後方向への引張力や表裏方向への剪断力に対抗するための部位である。
この補強材５０は、躯体２０の表面２４と裏面２３の中間に設置するのが好ましい。
また、補強材５０の表裏の両面には、ジベル５１が突設されており、補強材５０と躯体２０と付着性を高めている。
尚、図１において、補強材５０の端辺はセグメント１０の側面２２に露出しているが、補強材５０の形状を変えるなどしてその端辺が露出しないようにする場合もある。
【００１２】
【作用】
次に、セグメント１０を用いた施工方法およびセグメント１０の補強機能について説明する。
＜イ＞施工方法
（１）セグメントの連結（図１、図２）
連結ボックス２１、２１同士を合わせて、セグメント１０を横並び状に配置し、連結ボックス２１の孔２１１にボルトなどの連結具を挿通して連結ボックス２１、２１を介してセグメント１０、１０を連結する。
その際、隣接するセグメント１０の雄継手３０および雌継手４０が揃うように連結を行う。
そして、複数のセグメント１０を連結して連結覆工体１００とする。
【００１３】
（２）地下構造物の形成（図２）
次に、既設の連結覆工体１００の雄継手３０に、セグメント１０の雌継手４０を嵌合させ、連結覆工体１００に沿ってセグメント１０を移動させつつ、その側方に次のセグメント１０を連結する。
その移動と連結の工程を繰り返して、トンネル２００軸方向へ連結覆工体１００を順次連続し、トンネル２００壁面を構築していく。
【００１４】
＜ロ＞補強機能
図３に連結覆工体１００として接続したセグメント１０、１０‥‥の断面図を示す。
連続するセグメント１０、１０間にそれらを隔離する方向（図３では左右方向）へ力が作用した場合、各セグメント１０の雄継手３０、雌継手４０に躯体２０から離脱する方向へ引張力ｆ1 が加わる。
その引張力ｆ1 に対し、各セグメント１０の雄継手３０、雌継手４０間には補強材５０が連結されているから、それらの引張力ｆ1 は補強材５０を介して相殺され、雄継手３０、雌継手４０が躯体２０から容易に離脱することはない。
【００１５】
一方、セグメント１０の剪断方向（図３では上下方向）へ力が作用した場合、セグメント１０に剪断力ｆ2 が加わる。
その剪断力ｆ2 に対し、躯体２０に加えて補強材５０で対抗することができる。
【００１６】
【実施例２】
前記セグメント１０において、補強材５０の表裏に貫通孔５２を開設する場合もある。
即ち、図４に示すように、補強材５０の表裏を貫通する貫通孔５２を開設して、補強材５０を表側と裏側の躯体２０をより一体化させることができる。
図４において、貫通孔５２の開口形状は正方形であるが、その他の形状であっても勿論よい。
尚、本実施例にあっては、補強材５０にジベル５１を設けない場合もある。
【００１７】
【実施例３】
前記セグメント１０において、補強材５０は、複数の帯状体、棒状体などであってもよい。
つまり、セグメント１０の雄継手３０と雌継手４０との間を連結するものであれば、その形態を問わず、補強材５０として複数の帯状体、棒状体なども採用することができる。
【００１８】
【実施例４】
前記セグメント１０において、図５のように、前記連結ボックス２１に躯体２０内部へ延出する抵抗材２１２を取り付ける場合もある。
抵抗材２１２は、連結ボックス２１が躯体２０から離脱するのを防止する部材であって、例えば、相対向する側面に配設された連結ボックス２１、２１に接続して配設される。
連結ボックス２１にセグメント１０外側への引張力が作用した場合、その引張力は抵抗体２１２へ伝達され、容易に躯体２０から離脱することはない。
【００１９】
また、抵抗体２１２は、相対向する側面に配設された連結ボックス２１へ接続せずに配設してもよい。
そのようにしても、連結ボックス２１にかかる引張力に対し、対抗することができる。
尚、前記抵抗体２１２は一つの連結ボックス２１から複数延設しても勿論よい。
【００２０】
【実施例５】
前記セグメント１０において、前記補強材５０は複数の板体からなるものであってもよい。
例えば、図６のように、セグメント１０の表面２４及び裏面２３と平行して複数の板材を並べ、それぞれの端部を雄継手３０、雌継手４０へ連結して補強材５０とする。
本実施例の場合、前述の実施例以上に、セグメント１０にかかる剪断力や引張力に対抗できる構造となる。
【００２１】
【実施例６】
前記セグメント１０において、板状の補強材５０に帯板５２を取り付ける場合もある。
帯板５２は、セグメント１０へ作用する剪断力に対する耐力を向上させる部材である。
例えば、図７のように、補強材５０の表面と裏面の双方又はそのいずれか一方に、雄継手３０から雌継手４０へ向けて帯板５２を取り付ける。
その際、補強材５０と帯板５２が直交するように取り付けるのが好ましい。
また、帯板５２の表裏にジベル５２１を突設すれば、躯体２０との一体性が向上する。
【００２２】
一方、前記帯板５２に代えて、ＣＴ型鋼を前述の帯板５２のように補強材５０へ取り付けてもよい。
本実施例によれば、帯板５２やＣＴ型鋼を補強材５０に取り付けることにより、セグメント１０の表裏方向に作用する剪断力に対抗することができる。
このため、セグメント１０の剪断耐力が向上する。
【００２３】
【実施例７】
前記セグメント１０において、相対向する側面にそれぞれ雄継手３０を設ける場合もある。
また、前記セグメント１０において、相対向する側面にそれぞれ雌継手４０を設ける場合もある。
この場合であっても、雄継手３０のみを設けたセグメント１０と雌継手４０のみを設けたセグメント１０を交互に配置することにより、セグメント１０の前後方向への連結が可能である。
【００２４】
【実施例８】
前記セグメント１０は、トンネル２００以外の構造物の施工に用いても勿論よい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  相対向する側面に継手を形成し、その継手の間に補強材を配設した。
このため、継手に引張力が作用してもその引張力に対し補強材が抵抗体となるから、継手が躯体から離脱することがない。
従って、セグメントへの外力が加わってもセグメント間の連結状態が確実に確保される。
＜ロ＞  躯体はコンクリート製であるから、セグメントが大型なものであっても、正確な寸法として作製することが容易である。
＜ハ＞  躯体をファイバーコンクリートで形成すれば、躯体のひび割れが防止されると共に、躯体の靭性が向上する。
従って、セグメントの止水性や安全性が向上する。
＜ニ＞  補強材にジベルを設ければ、補強材と躯体が強く結合し、セグメントを一体化することができる。
＜ホ＞  補強材に孔を開口すれば、補強材の表裏の躯体が一体化し、セグメントがより強固なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セグメントの斜視図
【図２】  セグメントを用いた施工方法の説明図
【図３】  セグメントの補強機能の説明図
【図４】  実施例２の説明図
【図５】  実施例４の説明図
【図６】  実施例５の説明図
【図７】  実施例６の説明図
【図８】  本発明の前提技術の説明図
【図９】  本発明の前提技術の説明図
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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