(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントピースの桁ウエブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側をスキンプレートで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を構成し、該鋼殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルのリング間とピース間の連結面にして連結するシールドセグメントにおいて、
前記ウエブ枠の円周方向の両側に沿って配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設け、該両フランジ枠に対して前記ウエブ枠を断層的にズラせて一体に結合して前記連結面に相補的な陥没部と隆起部とからなる接合機構を形成し、該接合機構を接合して前記リング間とピース間を連結することを特徴とするシールドセグメント。
【請求項２】
前記セグメントのリング間に圧入型の継手機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のシールドセグメント。
【請求項３】
前記セグメントのピース間に摺動型の継手機構を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のシールドセグメント。
【請求項４】
前記セグメントピースをほぼ長方形状に成型したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシールドセグメント。
【請求項５】
前記セグメントピースをほぼ亀甲状に成型したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシールドセグメント。
【請求項６】
前記セグメントのリング内の隣接したセグメントピースのフランジ枠の間にシール溝を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシールドセグメント。
【請求項７】
前記セグメントピースを任意の形状の多角形に成型したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシールドセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
シールド工法で施工して地中に構築するシールドトンネルの一次覆工用には、鉄筋にコンクリートを打設したコンクリートセグメントと、鋼板のみで作られた鋼製セグメント、および鋼殻内にコンクリートを注入して合成した合成セグメント等が用いられる。
本発明は上記した合成セグメント等のようなシールドセグメントに係り、さらに詳しくは継手用のボルトを用いることなくセグメント間を強固に連結することのできる無ボルト型のシールドセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の合成セグメントの構成が、図１６に示されている。
図１６において、１１０は合成セグメントである。１１１と１１２は外側と内側のスキンプレート、１１３は主桁ウエブ、１１４は副桁ウエブ、１１５はコンクリート、１１６は副桁用継手箱、１１７はボルト孔である。また、１１８は主桁用継手箱、１１９は桁ウエブ１１３，１１４に設けられたボルト孔、１２０はグラウト用孔、１２１は注入孔、１２２はパッキン用の溝である。
【０００３】
上記の内外のスキンプレート１１１，１１２、上下の主桁ウエブ１１３、及び左右の副桁ウエブ１１４を溶接などで結合して、図示したような密閉した６面体の鋼殻１１０ａが構成される。鋼殻１１０ａの構成に際して、継手箱１１６，１１８、グラウト用孔１２０、注入孔１２１等も合わせて付設して、鋼殻１１０ａの所定位置に装着する。また、主桁ウエブ１１３や副桁ウエブ１１４には、予めパッキン充填用の溝１２２を加工して置く。その後、鋼殻１１０ａ内に非収縮性の無筋コンクリート１１５を加圧充填して、図示のような合成セグメント１１０が完成する。
【０００４】
完成した合成セグメント１１０は、シールド掘進機に付設する組立機械を利用してリング状に結合される。結合後、継手箱１１６，１１８のボルト孔１１７，１１９に挿通したボルトによって、前後左右の隣接した各セグメント１１０が円筒状に締結されてシールドトンネルが地中に構築される。この外、前述の従来の鋼製セグメントやコンクリートセグメントの場合も、図１６に示された合成セグメントと同様にボルトによる締結構造が採用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシールドセグメントは、次の(a),(b),(c) で挙げるような種々の問題点があった。
(a) 従来のシールドセグメントの組立は、上記合成セグメント１１０のようにボルト締結式であるため時間が掛かり極めて作業性が悪い。したがって、現状のままでは機械による自動組立化の実施が難しく、自動組立化に適用できるような簡単で容易に組立できるような構造のシールドセグメントの実現が望まれていた。特に、小口径で狭いシールドトンネル内のボルトの締付けが一層繁雑で難作業になり、この点からもボルトを使わないシールドセグメントの組立て作業の自動化の採用が強く要求されていた。
【０００６】
(b) 図１６に示した合成セグメント１１０の場合のように、主桁ウエブ１１３や副桁ウエブ１１４の結合面の相互的な対応位置には、パッキン充填用の溝１２２を工作機械で切削加工するので、それだけ加工費が嵩んで製作費全体がコスト高になり易い。
【０００７】
(c) 主桁ウエブ１１３や副桁ウエブ１１４に設けられた継手部の強度が、次の▲１▼〜▲３▼で説明するように地下河川等の内圧が作用するシールドトンネルのような場合の設計条件によつては不十分になることがある。
▲１▼  図１６で説明した副桁用継手箱１１６と主桁用継手箱１１８のようにシールドセグメント用の継手には、リング間を結合するリング継手とピース間相互を結合するピース間継手がある。厚みのある鉄筋コンクリート１１５や鋼殻１１０ａで構成された本体部分に比べて、ボルトを用いた副桁用と主桁用の継手箱１１６，１１８とからなる従来のシールドセグメントのリング間とピース間の継手では強度が著しく相違している。
【０００８】
▲２▼  一般に、シールドセグメントの構造設計は、シールドトンネルの外側に鉛直土水圧Ｐｖと水平土水圧Ｐｈが作用することを前提にして行われる。構築する地盤の土質条件によっては上記のＰｖとＰｈの差が大きくなり、極めて大きなモーメントがシールドセグメントに加わることになる。この場合に当然ピース間の継手部に大きなモーメントが作用するが、継手部のボルトの本数やボルト径等の選択的増強で対応できない場合もある。
【０００９】
▲３▼  地下河川用のシールドトンネルには、河川の流水によりシールドトンネルに内圧が加わる。内圧は上記の土水圧ＰｖとＰｈの均等土水圧成分Ｐｍを打消すように働くので、シールドトンネルに作用するモーメントが非常に大きくなる。この結果、内圧の作用するシールドトンネルの場合のリング間やピース間の継手部にも大きな引張力が働き、前記した従来のボルトを用いた継手では対応できないことになる。
【００１０】
本発明は、このような従来装置の問題点を解消するためになされたもので、セグメントピースの桁ウエブを利用した雌雄接合形の接合機構により隣接したセグメント間の連結面を接合して高強度に連結すると共に、止水性が高くしかもボルトを用いることなくセグメント同士を簡単に結合できる無ボルト結合型のシールドセグメントを実現することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セグメントピースの桁ウエブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側をスキンプレートで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を構成し、鋼殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルのリング間とピース間の連結面にして連結するシールドセグメントにおいて、
ウエブ枠の円周方向の両側に沿って配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設け、両フランジ枠に対してウエブ枠を断層的にズラせて一体に結合して連結面に相補的な陥没部と隆起部とからなる接合機構を形成し、この接合機構を接合してリング間とピース間を連結するシールドセグメントを構成したものである。
【００１２】
また、セグメントリング間に圧入型の継手機構を設けたシールドセグメントを構成したものである。
また、セグメントピース間に摺動型の継手機構を設けたシールドセグメントを構成したものである。
また、セグメントピースをほぼ長方形状に成型したシールドセグメントを構成したものである。
また、セグメントピースをほぼ亀甲状に成型したシールドセグメントを構成したものである。
さらに、セグメントリング内の隣接したセグメントピースのフランジ枠の間にシール溝を設けたシールドセグメントを構成したものである。
【００１３】
本発明のシールドセグメントの各ピースの周辺部には、雄形の隆起部と雌形の陥没部からなる接合機構が構成されている。接合機構の隆起部と陥没部は、円弧面の内側と外側のフランジ枠に対して相対的にズラせて結合されたウエブ枠により形成されている。そして、各セグメントの周辺部に形成された接合機構の隆起部と陥没部は、セグメントがセグメントリングに組付けられたときに、相補的に接合されて接合機構が完結するようになっている。
【００１４】
このような基本的な構造を備えた本発明のシールドセグメントは、シールドトンネルの一次覆工の組付け状態で前段リングの陥没部に各セグメントピースの径方向の隆起部が接合される。また、同一リング内の各セグメントピースの隆起部は、いずれもトンネルの軸方向の左右に隣接したセグメントピースの陥没部に接合してセグメントリングが形成される。この結果、全てのセグメントピースの全周辺部が接合機構によって緊密に重合されて、鉛直方向と水平方向土水圧は勿論のこと内圧にも対抗できる高剛性のシールドトンネル用のセグメントリングを実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１のシールドセグメントの斜視図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３は図１のＹ−Ｙ断面図、図４は本発明の実施形態１のセグメントをシールドトンネルから分離したときの斜視図、図５は本発明の実施形態１の鋼殻の分解斜視図である。
実施形態を説明する前に、先ず本発明のシールドセグメントの基本的な構造を長方形状のシールドセグメントを例示して説明する。
図６は本発明の基本的な構造を示す原理的説明図で、(a) は平面図、(b) は要部の断面図である。
図６の(a) ，(b) において、Ｓはシールドセグメント（以下、単にセグメント）、Ｍは隣接したセグメントＳの各ピースＳp の相互間の連結面を接合する接合機構である。セグメントＳは図１６で説明した合成セグメント１１０やコンクリートセグメント等からなる。
なお、コンクリートセグメントの場合、接合機構Ｍをコンクリートで形成するか、又は陥没部Ｍf 、隆起部Ｍn をコンクリート以外の材料（合成樹脂、樹脂モルタル等）で形成し、コンクリート部と一体化させても良い。
【００１６】
接合機構Ｍは(a) ，(b) 両図に示されたように、セグメントピースＳp のフランジ枠にズレδで断層的に結合されたウエブ枠による雄形の隆起部Ｍm と雌形の陥没部Ｍf で構成されている。隆起部Ｍm と陥没部Ｍf は隣接したセグメントピースＳp のリング間及びピース間に形成されて、相補的に接合されて重合が完結するようになっている。Ｉi は接合機構Ｍを形成させるための内側のフランジ枠、Ｉo は外側のフランジ枠、Ｉm はウエブ枠で、例えば鋼材により溶接で結合される。Ｐo とＰi は外側と内側のスキンプレート、Ｃは充填されたされたコンクリートである。なお、前述のごとく内側スキンプレートは、設計条件によっては無くても良い。
【００１７】
このような基本的な構造を備えたセグメントピースＳp は、シールドトンネルの一次覆工の組付け状態でズレδによる前段リングの陥没部Ｍf に各セグメントピースＳp の径方向の隆起部Ｍm が接合される。また、同一リング内の各セグメントピースＳp の軸方向の隆起部Ｍm は、いずれも右側に隣接したセグメントピースＳp の陥没部Ｍf に接合してセグメントリングが形成される。この結果、全てのセグメントピースＳp の全周辺部が接合機構Ｍによって緊密に重合して、前記土水圧Ｐｖ，Ｐｈは勿論のこと内圧による剪断力にも対抗できるシールドトンネル用の高剛性のセグメントリングを実現することができる。
【００１８】
再び、図１乃至図５に戻り、上述したような基本的な構成を備えた本発明の具体的な実施形態１を、接合機構Ｍ以外の構成部品に新たに数字符号を付した図面にしたがって説明する。
実施形態１．
本発明の実施形態１では、円筒状のセグメントリングを６分割した６ピース型のセグメントが例示されている。
図４において、１はシールドトンネル、２はトンネル軸である。３はシールドトンネル１を構成するセグメントリング、４はセグメント、４１〜４６はセグメントリング３内に組込まれた各セグメント４からなるセグメントピース、１０は鋼殻である。
【００１９】
セグメント４の構造が図１〜３の各図にやや拡大して示され、鋼殻１０が図５の分解図に示されている。図３と図４において、５と６はセグメント４の外周面（図の下側）と内周面（図の上側）に固着される上，下のスキンプレート、７と８はフランジ枠、９はウエブ枠である。フランジ枠７と８およびウエブ枠９には、いずれも長短各２枚で一対の板状の鋼材が用いられている。７１，７２と８１，８２は互いに対向するフランジ枠７と８のフランジ、９１，９２はウエブ枠９を構成する一対の主桁ウエブと副桁ウエブである。
【００２０】
フランジ枠７と８は板面をセグメント４の円弧面に平行方向に連結して共に薄い角枠を形成し、ウエブ枠９は板面を円弧面に直角方向に連結して外郭形状が同一でやや深い角枠形に成型されている。１１は図の前方と手前の主桁ウエブ９１に設けられ雌継手１２と雄継手１３からなる圧入型の継手機構、１４は左右の副桁ウエブ９２に設けられ雌継手１５と雄継手１６からなるた摺動型の継手機構である。
【００２１】
圧入型の継手機構１１と摺動型の継手機構１４の拡大断面図が、図７，８と図９，１０に示されている。主桁ウエブ９１と副桁ウエブ９２には従来のようなボルト孔がなく、圧入型の継手機構１１と摺動型の継手機構１４により合成セグメント４がピース間とリング間に結合されるようになっている。そして、ウエブ枠９を間に挟んで外側と内側に、フランジ枠７と８およびスキンプレート５と６が溶接により順次重ね合わせて結合されて６面が鋼板で囲まれた方舟状の鋼殻１０が構成される。
【００２２】
この場合、前述の図６で説明したようにウエブ枠９がフランジ枠７，８から平行移動して断層的に結合され、トンネル軸方向（Ｘ方向）とトンネル径方向（Ｙ方向）に前記のズレδが形成されている。ほぼ同一幅のズレδにより手前側の主桁ウエブ９１が前記図６の陥没部Ｍf を形成し、向う側の主桁ウエブ９１が隆起部Ｍm をなしている。同様に、左側の副桁ウエブ９２が陥没部Ｍf をなし、右側の副桁ウエブ９２が隆起部Ｍm を形成して全周に相補的な接合機構Ｍが構成されるようになっている。
【００２３】
１７は鋼殻１０内に充填されたコンクリート、１８は隣接したフランジ枠８の隙間によりセグメントリング３の間に形成されたシール溝である。図９と図１０の１９は補強用のスチフナ（stiffener ）で、角隅部に一定間隔毎に固着される。また、図１０の２点鎖線は、Ｔ字状の雄継手１６の頭部を覆うような形状の雌継手１５の変形例を示したものである。
【００２４】
このような構成の実施形態１のシールドトンネル１の組立て動作の一例を、図１１を併用して次に説明する。ここでは、前記の圧入型の継手機構１１をウエブ枠の隆起部Ｍm 側に設けて、この隆起部Ｍm を手前側にして組み立てた場合を挙げて説明する。
図１１は本発明実施形態１の動作を説明するための展開図である。
図１１において、３１，３２はシールドトンネル１に組付けられた既設のセグメントリング、３３は組立中のセグメントリング、４１〜４６は前記のセグメント４を用いた各セグメントピースである。
【００２５】
図示のように、実施形態１では６個のセグメントピース４１〜４６のうち、セグメントピース４１，４２，４６は長方形で、セグメントピース４３，４５は単一の傾斜辺を持つ変形台形、セグメントピース４４は台形に成型されている。中抜き矢印Ａはシールド掘進機の掘進方向、矢印ａは組付けられるセグメント４の加圧方向である。鎖線は前記ズレδにより断層的に平行移動してズレたウエブ枠９のセグメント４の本体に対する相対的な位置を示す。
【００２６】
シールド掘進機により、敷設地盤に図４で示したシールドトンネル１よりやや大きい円筒形のトンネルが穿設される。穿設されたトンネルにはシールド掘進機の矢印Ａ方向の掘進の進行に連れて、後方に予め内壁面に沿ってセグメント４の複数個のセグメントピース４１〜４６が順次リング状に結合される。そして、同図に示されたような複数のセグメントリング３１，３２…よりなるシールドトンネル１が、トンネル内に施工される。
【００２７】
既設のシールドトンネル１の施工端には、セグメントリング３１，３２を構成する６個のセグメント４の連結に伴ってセグメントリング３２の手前側の主桁ウエブ９１が連続してリング状の隆起部Ｍm が形成されている。セグメントリング３３の６個のセグメント４で構成されるシールドトンネル１の組立には、掘進機の背後に設置された自動組立装置により、坑内搬送台車で搬入された各ピース４１〜４６を順次受取って次のような動作で自動組立が行われる。
【００２８】
先ず、図１１の展開図に示すように、セグメント４のピース４１を前段のセグメントリング３２に継手機構１１の継手を円周方向に１個分ズラせて対応させる。雌継手１２を設けた主桁ウエブ９１を手前側にして、前方（矢印ａ方向）の雄継手１３を前段のセグメントリング３２上の雌継手１２に合わせて押し付ける。押付けた雄継手１３が前段の雌継手１２内に割込んで固く嵌め合されて、セグメントピース４１が最初に前段のセグメントリング３２に組み付けられる。雄継手１３と雌継手１２の相互的な嵌合には、前記自動組立装置のシールドジャッキにより矢印ａ方向の押圧力が加えられる。このとき、セグメントピース４１の前方の主桁ウエブ９１よりなる陥没部Ｍf が、前段のセグメントリング３２の主桁ウエブ９１の隆起部Ｍm に重合される。
【００２９】
次に、このセグメントピース４１の右側にセグメントピース４２が運ばれ、位置合わせしてセグメントピース４１の右側の雌継手１２に雄継手１３を嵌め合わせる。継手機構１４を嵌めたままセグメントピース４２を前方に摺動して、前段のセグメントリング３２の雌継手１２に前方の雄継手１３を嵌める。継手１２と１３を嵌合させると同時に、セグメントピース４２の前方と左側の２辺部が接合機構Ｍの陥没部Ｍf と隆起部Ｍm の接合で重合される。図１１の実線部分はこのときの組付け状態を示している。
【００３０】
引続いて、セグメントピース４１の左側の雌継手１２に雄継手１３を嵌合させて、セグメントピース４６がセグメントピース４１の左側に結合される。同様の動作で、セグメントピース４５と４３がそれぞれセグメントピース４６と４２に結合され、最後に台形のセグメントピース４４がセグメントピース４５と４３の間に嵌合される。そして、新しく円筒状に完結されたセグメントリング３３が形成されて、圧入型の継手機構１１の継手を１個ずつズラせて前段のセグメントリング３２に連結して増設される。
【００３１】
上述のようにして連結されたセグメントピース４１〜４６のリング間とピース間の相互の結合状態が図７と図９に示され、図８と図１０に嵌合前の状態を示されている。この場合、セグメントピース４３，４５，４６の副桁ウエブ９２には、例えば図１２と図１３に示すような係止式の摺動型の継手機構１４が準備される。雌継手と雄継手には、前記と同一の数字符号１５と１６が付されている。図１３の(a) と(b) に示す副桁ウエブ９２の面を向い合わせて接触して摺動すれば、図１２のように雄継手１５と雌継手１６が嵌合して定位置で係止される。１点鎖線の方向に嵌め合う雄継手１５と雌継手１６によれば、軸方向の結合強度を高くすることができる。
【００３２】
その後、シールド掘進機による掘削が再開して、セグメントリング３の幅と同距離のトンネルの掘進が行われる。そして、上記と同様の動作で、次段のセグメントリングが既設のシールドリング３３に同軸的に結合される。このようにして、シールド掘進機の掘進ストロークに対応してセグメントリング３１，３２…が順次連続的に連結されて、シールドトンネル１が矢印Ａの掘進方向に向かって延長されることになる。
【００３３】
因みに、本発明の構造を採用して内圧を受ける地下河川用のセグメントの試作例の諸元を、次に示す。
0003728709.tif 000002
【００３４】
また、フランジ枠７とウエブ枠９に用いた鋼板の寸法を表示したリング間付近の断面図を、図１４に示した。表示寸法から明らかのように、フランジ７１，７２と桁ウエブ９１，９２には、それぞれ３６×２００（１２５…ピース間）ｍｍと２２×３２８ｍｍの鋼板が使われている。また、シール溝１８の溝幅は３ｍｍに設定され、このシール溝１８にはセグメントリング３１，３２…の組込み時にウレタン樹脂やクロロプレンゴム等の水膨脹性のシール材が介装される。水膨脹性のシール材が介装されるシール溝１８が、セグメント４の外周面に設けられている。このため、地山側の地層からの流水の浸透がシールドトンネル１の表層部で阻止されるので、トンネル内部の漏水を効果的に防止することができる。なお、黒塗りの部分は溶接箇所である。
【００３５】
また、ピース間継手に図９，１０に示したＴ字状の摺動型の継手機構１４を構成したときの継手強度を、従来のボルトを用いた継手箱の継手強度とを算出して比較する。
(1) Ｍ４２（公称径４２ｍｍで破断強度が１ｃｍ2 当り約１０tf）のボルトを６本使用した従来継手箱形式の継手の場合の継手部引張強度
１０×６×π／４（４．２）2 ＝３４９．１（tf）    …(a)
【００３６】
(2) ウエブ厚ｔｗが２２ｍｍで長さ１２５ｍｍのＳＭ４９０の鋼材（破断強度が１ｃｍ2 当り約５．０tf）を使用した摺動型の継手機構の継手の場合の引張強度
５．０×２．２×１２５＝１３７５（tf）            …(b)
上記の(a) ，(b) ２式の比較から明らかのように、実施形態１の摺動型の継手機構では、従来のボルトを用いた継手箱の４倍弱の強度が算出され、充分大きな引張り耐力が得られることが確かめられた。
【００３７】
実施形態２
図１５は本発明の実施形態２を適用したシールドトンネルの展開図で、亀甲形（六角形）のセグメント４が示されている。
図１１のときと同様に鎖線は、断層的に平行移動したウエブ枠９のセグメントの本体に対する相対的な位置を示す。亀甲形の各セグメント４のＹ方向を二分するＹ1 −Ｙ1 線，Ｙ2 −Ｙ2 線，Ｙ3 −Ｙ3 線で示されたように、台形の２個のセグメントに相当する。
【００３８】
実施形態２の亀甲形のセグメント４によれば形状が１種類に集約され、多量生産的なセグメントが実現する。また、セグメントの組立をシールドトンネルの屈進との同時作業が可能で、作業能率の大幅な向上が期待できる等の長所がある。この種の形状のセグメント４はゴシックで示す斜線を突合わせた連結部が、従来から強度的な弱点と見做されていた。しかしながら、本発明の接合機構Ｍを採用することにより、上記の構造的な弱点が補償されて充分な強度を有するセグメントリングを構成することができる。
【００３９】
実験的な実施例では、リングの直径５．３φ、主，副桁ウエブ９１，９２の厚さが２０ｃｍ、セグメント幅は１．２ｍに構成した。リング間には実施形態１の図７，８と同一なラッパ状の圧入型の継手機構１１を設け、ピース間には接合機構Ｍのみを採用して継手機構を省略した。自動組立による組立・屈進の同時施行が可能で施行後の水漏れもなく止水性もほぼ完璧であった。
【００４０】
なお、上述の本発明の実施形態１では形状が３種類で６分割型のシールドリングの場合を例示して説明したが、全部を台形にしてもよく、８ピースや１０ピース等のようにセグメントの分割ピース数を適宜増減することができる。更に、六角形、台形以外の多角形状（例えば凸等）の形状も可能である。また、実施形態１ではラッパ状の圧入型の継手機構と主にＴ字状の摺動型の継手機構を図示して説明したが、個数の増減は勿論のこと実施形態以外の異なる構造の継手機構を利用してもよい。また、コンクリート型の構造ではスキンプレートの内面にスタッドやアンカー筋等を設けてもよく、場合によっては内側のスキンプレートを省略することもできる。さらに、セグメントの組付け方向や組立て順序等も必ずしも実施形態に限定するものではない。また、コンクリートを充填しない綱殻のみのセグメントでも良い。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、セグメントピースの桁ウエブを多角形の枠状に成型したウエブ枠の少なくも外側をスキンプレートで覆って円筒多分割型の円弧状の鋼殻を構成し、鋼殻の厚さ方向のウエブをシールドトンネルのリング間とピース間の連結面にして連結するシールドセグメントにおいて、
ウエブ枠の円周方向の両側に沿って配置されて輪郭形状がほぼ同一の２個のフランジ枠を設け、両フランジ枠に対してウエブ枠を断層的にズラせて一体に結合して連結面に相補的な陥没部と隆起部とからなる接合機構を形成し、この接合機構を接合してリング間とピース間を連結するシールドセグメントを構成した。
【００４２】
また、セグメントリング間に圧入型の継手機構を設けたシールドセグメントを構成した。
また、セグメントピース間に摺動型の継手機構を設けたシールドセグメントを構成した。
また、セグメントピースをほぼ長方形状に成型したシールドセグメントを構成した。
また、セグメントピースをほぼ亀甲状に成型したシールドセグメントを構成した。
さらに、セグメントリング内の隣接したセグメントピースのフランジ枠の間に軸方向のシール溝を設けたシールドセグメントを構成した。
【００４３】
上述のように本発明は内，外のフランジ枠に挟まれて相対的にズラされて固定されたウエブ枠を利用して、シールドセグメントの周辺部に相補的に接合される陥没部と隆起部からなり接合機構を設けたシールドセグメントを構成した。したがって、シールドトンネル内に組み込まれた全てのシールドセグメントの連結面が、接合機構によりピース間とリング間で接合される。この結果、陥没部と隆起部とからなる接合機構により、セグメントリング間の剪断力を十分に伝えることができるので、シールドセグメントの連結面の結合が著しく強化され、シールドトンネルの鉛直方向と水平方向に加わる土水圧Ｐv ，Ｐh に対抗するシールドセグメント構造にすることができる。
【００４４】
また、上記の構造により、内圧対応型のシールドセグメント構造にすることもできる。必要があれば、圧入型や係止式を含む摺動型の継手機構を併設して、剪断力に耐える高強度なシールドセグメントを製作できる。また、圧入型の継手機構等の組み合わせにより組立時セグメントリング間の剪断ずれが拘束されるため、従来のボルト締結式継手の合成セグメントと比較して組立てのための連結部材が少なくて済む。さらに、組立て時間と組立て工程が短縮され、シールド施工速度が大幅に向上すると共に、機械による自動組立化が容易な構造で組立て作業の省力化が可能となる。
【００４５】
よって、本発明によれば、シールドセグメント同士を一定方向に押圧して簡単に結合することができ、ボルトを用いない無ボルト結合型で高剛性のシールドセグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のセグメントの斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】本発明の実施形態１のセグメントをシールドトンネルから分離したときの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１の鋼殻の分解斜視図である。
【図６】本発明の基本的な構造を示す原理的説明図である。
【図７】本発明の実施形態１のリング間の連結状態を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態１のリング間の分離状態を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態１のピース間の連結状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１のピース間の分離状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態１を適用したシールドトンネルの展開図である。
【図１２】本発明の実施形態１に適用する継手機構を示す斜視図である。
【図１３】図１２の継手機構の分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態１の諸元を示すリング間の断面図である。
【図１５】本発明の実施形態２を適用したシールドトンネルの展開図である。
【図１６】従来の合成セグメントの構成説明図である。
【符号の説明】
１  シールドトンネル、
２  トンネル軸、
３  セグメントリング、
４  セグメント、
５  スキンプレート、
６  スキンプレート、
７  フランジ枠、
８  フランジ枠、
９  ウエブ枠、
１０  鋼殻、
１１  圧入型の継手機構、
１２  雌継手、
１３  雄継手、
１４  摺動型の継手機構、
１５  雌継手、
１６  雄継手、
１７  コンクリート、
４１〜４６  セグメントピース、
７１  フランジ、
７２  フランジ、
８１  フランジ、
８２  フランジ、
９１  ウエブ、
９２  ウエブ、
Ｍ  接合機構、
Ｍm   隆起部、
ＭF   陥没部、
δ  ズレ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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