(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔の内壁面に多数連設されて筒状壁体を形成するトンネル覆工セグメントであって、
該トンネル覆工セグメントの外壁部の少なくとも一部が、内部に流体充填空間を形成するように間隙をもって対向配置された２枚のスキンプレートからなり、
前記流体充填空間には、流体が充填され、
前記トンネル覆工セグメントには、前記流体充填空間に連通し、該トンネル覆工セグメントの内壁側に貫通した流体導入孔が形成され、
前記流体導入孔には、逆止弁が、前記流体充填空間からの前記流体の流出を阻止するように設けられていることを特徴とするトンネル覆工セグメント。
【請求項２】
前記スキンプレートが鋼材によりなり、
前記流体が、非腐食性流体であることを特徴とする請求項１記載のトンネル覆工セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削孔の内壁面に多数連設されて筒状壁体を形成するトンネル覆工セグメントに係わり、特に、トンネル空間の内部圧力が増大しても筒状壁体の剛性を保つことができるトンネル覆工セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、一般的に、トンネル１の掘削孔２の内壁面２ａには、多数のトンネル覆工セグメント１０により筒状壁体３が設けられており、この筒状壁体３により、地山５からの地圧Ｐ１を受ける構造となっている。また、筒状壁体３は、この地山５の地圧Ｐ１により、連設されるトンネル覆工セグメント１０、１０が密着され、その剛性が高められるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、そのトンネル１が水道である場合には、時に、その水量が増大してその水の圧力であるトンネル空間Ｓ３の内部圧力Ｐ２が筒状壁体３に大きく作用する場合がある。そのような場合には、その内部圧力Ｐ２により、地山５の地圧Ｐ１が弱められることとなるので、筒状壁体３の剛性が弱まり、トンネル１の支持力が低下するという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、トンネル空間の内圧が高まっても筒状壁体の剛性を保つことができるトンネル覆工セグメントを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のトンネル覆工セグメントは、掘削孔の内壁面に多数連設されて筒状壁体を形成するトンネル覆工セグメントであって、トンネル覆工セグメントの外壁部の少なくとも一部が、内部に流体充填空間を形成するように間隙をもって対向配置された２枚のスキンプレートからなり、流体充填空間には、流体が充填され、トンネル覆工セグメントには、流体充填空間に連通し、トンネル覆工セグメントの内壁側に貫通した流体導入孔が形成され、流体導入孔には、逆止弁が、流体充填空間からの流体の流出を阻止するように設けられていることを特徴とする。従って、そのトンネル覆工セグメントによりトンネルの掘削孔に筒状壁体を構築すると、そのトンネル空間の内部圧力が増大した場合には、そのトンネル空間の流体が、トンネル覆工セグメントの流体導入孔を介して、トンネル覆工セグメントの外壁部に形成された流体充填空間に導入される。これにより、その流体充填空間の内部圧力をトンネル空間の内部圧力と略等しくすることができる。すると、トンネル覆工セグメントの、外壁部より内側の構造躯体に加わるトンネル空間の内部圧力を、見掛け上低減することができる。
【０００６】
請求項２記載のトンネル覆工セグメントは、請求項１記載のトンネル覆工セグメントであって、スキンプレートが鋼材によりなり、流体が非腐食性流体であることを特徴とする。従って、スキンプレートが鋼材によりなり、流体が非腐食性流体であるので、スキンプレートの腐食を防止することができると共に、その剛性を高めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すようにトンネル１の掘削孔２の内壁面２ａには、図示しない裏込め材を介して多数のトンネル覆工セグメント１００が、そのトンネル周方向及びトンネル軸方向（図１紙面に直交する方向）に連設されており、その多数のトンネル覆工セグメント１００により筒状壁体３０が形成されている。
【０００８】
トンネル覆工セグメント１００は、掘削孔２の内壁面２ａに沿って円弧状に湾曲した、平面視（図１上方から見て）長方形の二枚の鋼製スキンプレート１１、１２を有しており、一方の鋼製スキンプレート１１は、掘削孔２の内壁面２ａに図示しない裏込め材を介して当接され、その鋼製スキンプレート１１の内方に、他方の鋼製スキンプレート１２が、間隙をもって平行に対向配置されている。その二枚の鋼製スキンプレート１１、１２間の間隙は流体充填空間Ｓ１をなしている。
【０００９】
二枚の鋼製スキンプレート１１、１２の周縁には、図１及び図２に示すようにそれぞれ、四枚の鋼製の側板１３、１４、１５、１６が、内方の鋼製スキンプレート１２の内方に、コンクリート収納空間Ｓ２を形成するように設けられており、側板１３、１４、１５、１６の接合端部（図１上端部）は、二枚のスキンプレート１１、１２の間に形成された流体充填空間Ｓ１の周囲を閉塞するように接合されている。この流体充填空間Ｓ１には、グリース等の非腐食性流体１８が充填されている。
【００１０】
トンネル周方向に対向配置された側板１３、１４には、トンネル周方向に隣接するトンネル覆工セグメント１００とボルト接合される図２に示すセグメント継手部１３ａ、１４ａが形成されており、トンネル軸方向（図２左右方向）に対向配置された側板１５、１６には、そのトンネル軸方向に隣接するトンネル覆工セグメント（図示せず）とボルト接合される図１に示すセグメント継手部１５ａ、１６ａが形成されている。
【００１１】
内方の鋼製スキンプレート１２の内面１２ａには、トンネル軸方向（図１紙面に直交する方向）に延在する鋼製の板状の縦リブ１７が、多数立設されており、多数の縦リブ１７は、トンネル周方向に並設されている。
【００１２】
側板１３、１４、１５、１６により形成されたコンクリート収納空間Ｓ２には、コンクリート体２０が打設形成されており、コンクリート体２０及び内方の鋼製スキンプレート１２には、筒状壁体３０に包囲された空間であるトンネル空間Ｓ３と流体充填空間Ｓ１とを連通させる流体導入孔Ｈ１が形成されている。その流体導入孔Ｈ１には、逆止弁２１が、流体充填空間Ｓ１からの非腐食性流体１８の流出を阻止するように設けられている。
【００１３】
また、トンネル覆工セグメント１００の中央部には、裏込め材を注入する際に用いられると共にトンネル覆工セグメント１００を組込む際の吊金具として用いられる吊金具兼用裏込め注入孔Ｈ２が内外方向に貫通形成されている。また、コンクリート体２０の内面側には、鉄筋メッシュ２２が設けられ、補強されている。
【００１４】
トンネル覆工セグメント１００は以上のような構成を有するので、トンネル空間Ｓ３内に、水Ｗが充満して、その水Ｗによりトンネル空間Ｓ３の内部圧力Ｐ２が増大した場合には、そのトンネル空間Ｓ３の水Ｗが、トンネル覆工セグメント１００の流体導入孔Ｈ１を介して、トンネル覆工セグメント１００の外壁部に形成された流体充填空間Ｓ１に導入される。これにより、その流体充填空間Ｓ１の内部圧力Ｐ２をトンネル空間Ｓ３の内部圧力Ｐ２と略等しくすることができる。すると、トンネル覆工セグメント１００の、流体充填空間Ｓ１より内側の構造躯体であるコンクリート体２０等に加わるトンネル空間Ｓ３の内部圧力Ｐ２を、見掛け上低減ないし無くすことができる。
【００１５】
よって、見掛け上、地圧Ｐ１が、そのまま筒状壁体３０に加わることとなるので、その地圧Ｐ１でトンネル覆工セグメント１００、１００が密着された状態を保つことができる。トンネル空間Ｓ３の内部圧力Ｐ２の増大に係わりなく、筒状壁体３０の剛性は保たれることとなる。
【００１６】
また、このトンネル覆工セグメント１００では、裏込め材（図示せず）を介して、掘削孔２の内壁面２ａに接触する鋼製スキンプレート１１、１２が二重になっており、その間に、非腐食性流体１８が充填されているので、地震等で地圧Ｐ１が変動（振動）しても、その非腐食性流体１８が減衰材料として働き、筒状壁体３０への振動エネルギーの伝達を低減させることができる。よって、筒状壁体３０の耐震性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、鋼製スキンプレート１１、１２間の流体充填空間Ｓ１には、非腐食性流体１８が充填されているので、鋼製スキンプレート１１、１２の腐食を防止することができる。よって、トンネル覆工セグメント１００の耐久性を向上することができる。また、そのスキンプレート１１、１２が鋼製であることによって、トンネル覆工セグメント１００の外壁面の剛性を確保することができる。
【００１８】
図３は、本発明のトンネル覆工セグメントの第二実施形態を示す側面断面図であり、本実施形態のトンネル覆工セグメント１０１は、上記第一実施形態の二枚の鋼製スキンプレート１１、１２の周縁部の間に、額縁状のスペース部材２４を設けて流体充填空間Ｓ１を形成し、その鋼製スキンプレート１１、１２及びスペース部材２４からなる外壁体を、側板１３、１４、１５、１６に周溶接する点で第一実施形態と異なる構成となっている。このようにしても上記同様の効果を発揮することができる。
【００１９】
図４は、本発明のトンネル覆工セグメントの第三実施形態を示す側面断面図であり、本実施形態のトンネル覆工セグメント１０２は、上記第二実施形態のスペース部材２４を断面Ｌ字形のアングル材によりなるスペース部材２５とし、そのスペース部材２５を介して鋼製スキンプレート１１、１２と側板１３、１４、１５、１６とを接合し、外方の鋼製スキンプレート１１の内面に補強リブ２６を設けている点で第二実施形態とは異なる構成となっている。本実施形態では、上記効果に加えて、鋼製スキンプレート１１の剛性の向上が図られる。
【００２０】
図５は、本発明のトンネル覆工セグメントの第四実施形態を示す側面断面図であり、本実施形態のトンネル覆工セグメント１０３は、第一実施形態において、縦リブ１７に替えて、内方の鋼製スキンプレート１２の端部に形成されたスリットに嵌着されて、外方の鋼製スキンプレート１１と側板１５、１６との角部に接合される一対の補強板２８を設け、外方の鋼製スキンプレート１１の内面に補強リブ２９を設け、その両端部をそれぞれ補強板２８、２８に接合し、コンクリート収納空間Ｓ２に一対の補強板２８を接合する縦リブ４１を設けた構成となっている。本実施形態においても、鋼製スキンプレート１１の剛性の向上を図ることができる。尚、補強板２８、２８を鉄筋メッシュ２２により接合すれば、縦リブ４１は必ずしも必要ではない。
【００２１】
図６は、本発明のトンネル覆工セグメントの第五実施形態を示す側面断面図であり、本実施形態は、鉄筋コンクリートにより形成されたＲＣセグメントにおいて、その外壁面４２に、平板状の凹部４３を形成し、鋼製スキンプレート１１、１２とその周縁を閉じる鋼製側板４６等の鋼製側板により内部に流体充填空間Ｓ１を形成する偏平なボックス体５０を形成し、そのボックス体５０を前記凹部４３に嵌着させ、そのボックス体５０をジベル５１によりＲＣセグメント本体５５に接合し、そのＲＣセグメント本体５５及びボックス体５０に、流体充填空間Ｓ１とトンネル空間Ｓ３とを連通する流体導入孔Ｈ２１を形成し、その流体導入孔Ｈ１１に逆止弁２１を設ける構成としてもよい。
【００２２】
尚、上記実施形態においては、スキンプレートを鋼製としたが、必ずしも鋼製である必要はなく、炭素繊維、ガラス繊維等からなる所謂ＦＲＰ積層板等であってもよいことは勿論である。
【００２３】
また、上記実施形態においては、流体充填空間Ｓ１に充填される流体を非腐食性流体１８としたが、流体である限りにおいて必ずしも非腐食性流体である必要はなく、水、オイル、ガス等であってもよいことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載のトンネル覆工セグメントによれば、そのトンネル覆工セグメントによりトンネルの掘削孔に筒状壁体を構築すると、そのトンネル空間の内部圧力が増大した場合には、トンネル覆工セグメントの、外壁部より内側の構造躯体に加わるトンネル空間の内部圧力を、見掛け上低減することができる。よって、筒状壁体の筒状壁体の剛性を保つことができる。
【００２５】
請求項２記載のトンネル覆工セグメントでは、スキンプレートの腐食を防止することができると共に、その剛性を高めることができるので、筒状壁体の剛性及び耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル覆工セグメントの第一実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１のトンネル覆工セグメントの側面断面図である。
【図３】本発明のトンネル覆工セグメントの第二実施形態を示す側面断面図である。
【図４】本発明のトンネル覆工セグメントの第三実施形態を示す側面断面図である。
【図５】本発明のトンネル覆工セグメントの第四実施形態を示す側面断面図である。
【図６】本発明のトンネル覆工セグメントの第五実施形態を示す側面断面図である。
【図７】一般的なトンネルの概略構造を示す正面断面図である。
【符号の説明】
２…掘削孔、２ａ…内壁面、１１、１２…鋼製スキンプレート、１８…非腐食性流体（流体）、２１…逆止弁、１００、１０１、１０２、１０３、１０４…トンネル覆工セグメント、Ｓ１…流体充填空間、Ｈ１、Ｈ１１…流体導入孔
【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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