(57)【要約】【課題】鋼製の外殻体の内側にコンクリート製の中詰め部を一体化させてなる合成セグメントを、効率よく且つ安価に製造することができる合成セグメントの製造方法の提供。【解決手段】スキンプレート７にコンクリート充填用孔１０が形成され、且つ、コンクリート充填用孔１０の内面側周縁部又は内周面部に弾性材からなる止水部材１１が設けられてなる外殻体２を使用し、上面部に断面円弧状の型枠面部２１を有する型枠台２０上に外殻体２をその内周面部が型枠面部２１と当接するように設置して外殻体２の内周側開口を型枠面部２１で閉鎖し、その状態でコンクリート充填用孔１０よりコンクリート２５を外殻体２内に投入し、コンクリート充填用孔１０が閉鎖され、且つ、止水部材１１が圧縮されるまでコンクリート２５を充填した後、充填されたコンクリート２５を固化させることにより外殻体２内に中詰め部３を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側が開口し、外周側がスキンプレートにより閉鎖された中空円弧枠状の鋼製の外殻体内にコンクリートを充填し、該外殻体内にコンクリート製の中詰め部が一体化された合成セグメントを成形する合成セグメントの製造方法において、
前記スキンプレートにコンクリート充填用孔が形成され、且つ、該コンクリート充填用孔の内面側周縁部又は内周面部に弾性材からなる止水部材が設けられてなる外殻体を使用し、
上面部に断面円弧状の型枠面部を有する型枠台上に前記外殻体をその内周面部が前記型枠面部と当接するように設置して前記外殻体の内周側開口を前記型枠面部で閉鎖し、
その状態で前記コンクリート充填用孔よりコンクリートを前記外殻体内に投入し、前記コンクリート充填用孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで前記コンクリートを充填した後、該充填されたコンクリートを固化させることにより前記外殻体内に中詰め部を形成することを特徴としてなる合成セグメントの製造方法。
【請求項２】
前記スキンプレートに一又は複数の空気抜き孔を形成しておくとともに、該空気抜き孔の内面側周縁部又は内周面部に弾性材からなる止水部材を設け、前記コンクリートを前記空気抜き孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで充填する請求項１に記載の合成セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製の外殻体の内側にコンクリート製の中詰め部を一体化させてなる合成セグメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法を用いたトンネル工事において、軟弱地盤やトンネルの曲線部等のように土圧や水圧等によるトンネル構造への荷重負担が大きな箇所では、このような土圧や水圧等による荷重に対応するために高耐力の合成セグメントが広く使用されている。
【０００３】
この合成セグメントは、互いに間隔を置いて配置された一対の円弧状に形成された軸方向端板及び両軸方向端板の各側縁部間を連結する一対の周方向端板からなる枠部材の外側開口部をスキンプレートにより閉鎖した外殻体を備え、この外殻体の内側にコンクリートを充填することによりコンクリート製の中詰め部が形成されている。
【０００４】
このような合成セグメントの製造は、外周側がスキンプレートにより閉鎖され、内周側のみが開口した円弧枠状の外殻体を用いるため、内周側開口を上側に向けて設置した状態で内周側開口よりコンクリートを打設する方法、所謂、舟打ちにより行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の如き従来の舟打ちによる合成セグメントの製造方法では、コンクリート製中詰め部の内周面部の仕上げに多大な手間を必要とし、製造コストが嵩むという問題があった。
【０００７】
また、舟打ちによりコンクリートを打設する場合、外殻体の中央部より周方向両端側が高い位置となるため、外殻体内に投入されたコンクリートは中央側が密となるように充填され、高い位置にあるセグメントの両端部には十分にコンクリートが充填されず空隙等が形成される虞があった。
【０００８】
特に、セグメントの周方向両端部に周方向に隣り合うセグメント同士を連結するための継手部材が埋設されるような場合、上述のごとき空隙が形成されると継手部材の強度にも影響を及ぼす虞があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、鋼製の外殻体の内側にコンクリート製の中詰め部を一体化させてなる合成セグメントを、効率よく且つ安価に製造することができる合成セグメントの製造方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、内周側が開口し、外周側がスキンプレートにより閉鎖された中空円弧枠状の鋼製の外殻体内にコンクリートを充填し、該外殻体内にコンクリート製の中詰め部が一体化された合成セグメントを成形する合成セグメントの製造方法において、前記スキンプレートにコンクリート充填用孔が形成され、且つ、該コンクリート充填用孔の内面側周縁部又はコンクリート充填用孔の内周面部に弾性材からなる止水部材が設けられてなる外殻体を使用し、上面部に断面円弧状の型枠面部を有する型枠台上に前記外殻体をその内周面部が前記型枠面部と当接するように設置して前記外殻体の内周側開口を前記型枠面部で閉鎖し、その状態で前記コンクリート充填用孔よりコンクリートを前記外殻体内に投入し、前記コンクリート充填用孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで前記コンクリートを充填した後、該充填されたコンクリートを固化させることにより前記外殻体内に中詰め部を形成することにある。
【００１１】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記スキンプレートに一又は複数の空気抜き孔を形成しておくとともに、該空気抜き孔の内面側周縁部又は空気抜き孔の内周面部に弾性材からなる止水部材を設け、前記コンクリートを前記空気抜き孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで充填することにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る合成セグメントの製造方法は、上述したように、内周側が開口し、外周側がスキンプレートにより閉鎖された中空円弧枠状の鋼製の外殻体内にコンクリートを充填し、該外殻体内にコンクリート製の中詰め部が一体化された合成セグメントを成形する合成セグメントの製造方法において、前記スキンプレートにコンクリート充填用孔が形成され、且つ、該コンクリート充填用孔の内面側周縁部又は内周面部に弾性材からなる止水部材が設けられてなる外殻体を使用し、上面部に断面円弧状の型枠面部を有する型枠台上に前記外殻体をその内周面部が前記型枠面部と当接するように設置して前記外殻体の内周側開口を前記型枠面部で閉鎖し、その状態で前記コンクリート充填用孔よりコンクリートを前記外殻体内に投入し、前記コンクリート充填用孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで前記コンクリートを充填した後、該充填されたコンクリートを固化させることにより前記外殻体内に中詰め部を形成することにより、止水部材により止水されるのでコンクリート充填用孔を設けても外殻体と中詰め部との間への水の侵入を防止することができるので、所謂舟打ちが可能となり、セグメントの周方向両端部に確実にコンクリートを充填させることができるとともに、型枠面部により中詰め部の内周面部が成形されるので仕上げが容易で効率よく且つ安価に合成セグメントを製造することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記スキンプレートに一又は複数の空気抜き孔を形成しておくとともに、該空気抜き孔の内面側周縁部又は内周面部に弾性材からなる止水部材を設け、前記コンクリートを前記空気抜き孔が閉鎖され、且つ、前記止水部材が圧縮されるまで充填することにより、好適にコンクリートを外殻体内に充填することができ、高品質の合成セグメントを製造できる。また、止水材により空気抜き孔から外殻体内への水の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明に係る合成セグメントの製造方法により製造された合成セグメントの一例を示す平面図、（ｂ）は同底面図、（ｃ）は同縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１中の外殻体の一例を示す平面図、（ｂ）は同底面図、（ｃ）は同縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る合成セグメントの製造方法の各工程の状態を示す縦断面図である。
【図４】図３中の止水部材の状態を示す部分拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る合成セグメントの製造方法の実施の態様を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明方法により製造される合成セグメントの一例を示し、図中符号１は合成セグメントである。
【００１６】
この合成セグメント１は、中空円弧枠状の鋼製の外殻体２と、外殻体２の内側に配置されたコンクリート製の中詰め部３とを備え、外殻体２と中詰め部３が一体化されて円弧版状を成し、互いに周方向に連結されることにより環状のセグメントリングを形成し、当該セグメントリングがトンネル軸方向に連設されるようになっている。
【００１７】
外殻体２は、図２に示すように、円弧板状の一対の軸方向端板４，４及び両軸方向端板４，４の周縁部間を連結する一対の周方向端板５，５からなる枠部材６と、枠部材６の外周側開口を閉鎖するスキンプレート７とを備え、枠部材６の内周側が開口し、外周側がスキンプレート７により閉鎖された中空円弧枠状に形成されている。
【００１８】
各軸方向端板４，４は、鋼板により円弧板状に形成され、互いに対向する配置にリング軸方向に間隔を置いて配置されている。尚、図中符号８はトンネル軸方向で隣り合うセグメント間を連結するための連結用ボルトが挿通される挿通孔である。
【００１９】
周方向端板５，５は、鋼板によりセグメントリング軸方向に長い矩形状に形成され、その長手方向両側縁部がそれぞれ軸方向端板４，４の周方向側縁に溶接等により接合され、軸方向端板４，４及び周方向端板５，５によって枠部材６が中空の円弧枠状に形成されている。尚、図中符号９はトンネル軸方向で隣り合うセグメント間を連結するための連結用ボルトが挿通される挿通孔である。
【００２０】
スキンプレート７は、鋼板を軸方向端板４，４外周縁の曲率半径に合わせて円弧状に湾曲させた形状に形成され、その四辺が各軸方向端板４，４の外周側縁及び各周方向端板５，５の外周側縁にそれぞれ溶接により接合されている。
【００２１】
このスキンプレート７には、板厚方向に貫通したコンクリート充填用孔１０が形成され、このコンクリート充填用孔１０を通して外殻体２内にコンクリートを投入するようになっている。
【００２２】
このコンクリート充填用孔１０の位置は、外殻体２のコンクリート投入時の姿勢によって決定され、外殻体２が後述する型枠台２０上に設置された際に、コンクリート充填用孔１０が最も高い位置に配置されることが望ましい。
【００２３】
このコンクリート充填用孔１０のスキンプレート７内面側周縁部には、ゴム材等の弾性材からなる円環状の止水部材１１が設けられている。
【００２４】
また、スキンプレート７には、板厚方向に貫通した一又は複数の空気抜き孔１２，１２が形成され、この空気抜き孔１２，１２よりコンクリート充填時のエア抜きをするとともに、コンクリートの充填状況を確認するようになっている。
【００２５】
空気抜き孔１２，１２の位置は、特に限定されないが、コンクリート充填作業時に投入されたコンクリートにより圧縮された空気が溜まり易い場所に設けることが好ましく、外殻体２のコンクリート充填時の姿勢において他の部分より高い位置とすることが望ましい。
【００２６】
この空気抜き孔１２，１２のスキンプレート７内面側周縁部には、ゴム材等の弾性材からなる円環状の止水部材１１がコンクリート充填用孔１０と同様に設けられている。
【００２７】
止水部材１１は、中詰め部３を構成するコンクリートが固化する際の収縮率やコンクリートの養生条件、その他の諸条件に基づいて材質、断面形状及び各部寸法等が設定され、中詰め部３を構成するコンクリートが外殻体２内に投入された際には投入されたコンクリートとスキンプレート７に挟まれて圧縮され、投入されたコンクリートが固化する際には、スキンプレート７に反力を取ってコンクリートの収縮に追従して弾性変形し、コンクリート充填用孔１０周縁と中詰め部３との間及び空気抜き孔１２，１２周縁と中詰め部３の隙間を封鎖する。
【００２８】
また、この外殻体２には、スキンプレート７の内周面部にリング径方向に向けた複数のリブ１３，１３...が周方向に間隔を置いて突設され、リブ１３，１３...の両端が軸方向端板４，４の内面に溶接等により固定され、各リブ１３，１３...の内周側に多数の鉄筋１４，１４...を格子状に組み込んでなる鉄筋格子体１５が支持され、リブ１３，１３...及び鉄筋格子体１５がコンクリート製の中詰め部３に埋設されることにより外殻体２と中詰め部３とが一体化されるようになっている。
【００２９】
尚、各リブ１３，１３...には、外周（スキンプレート７）側部にリブ１３により隔てられた両空間を連通する図示しない連通孔が形成され、外殻体２内空部全体が当該挿通孔を通して空気抜き孔１２，１２と連通するようになっている。
【００３０】
中詰め部３は、コンクリートにより円弧版状に形成され、外殻体２の内側に嵌り込んだ状態で一体化されている。また、中詰め部３の内周面側の各四辺縁部には、各端板４，５の挿通孔８，９の位置に合わせて連結用凹部１６，１６...が形成され、この連結用凹部１６，１６...を通して挿通孔８，９に挿通された連結用ボルトにナットを締め込み、当該ナットを端板４，５の内面部に定着させることにより隣り合うセグメント間を連結するようになっている。
【００３１】
また、中詰め部３のスキンプレートと対向する面には、コンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２の位置に合わせて突出した形状の突起部１７，１８がそれぞれ形成され、この突起部１７，１８がコンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２をそれぞれ閉鎖している。
【００３２】
次に、上述の如き合成セグメント１の製造方法について図３に示す実施例に基づいて説明する。尚、図中符号２０はコンクリート製の中詰め部３を成形するための型枠台２０である。
【００３３】
合成セグメント１を製造するには、先ず、図３（ａ）〜図３（ｂ）に示すように、型枠台２０上に外殻体２を外周面側が上に向けられた状態、所謂、伏せ打ち（外面打ち）でコンクリートの打設できる状態に設置する。
【００３４】
型枠台２０は、図３（ａ）に示すように、上面部に断面円弧状の型枠面部２１と、型枠面部２１の周囲を囲む周壁部２２とを備え、周壁部２２の内側に外殻体２を嵌め込むことにより型枠面部２１に対し外殻体２が位置決めされるようになっている。また、外殻体２は、図示しない固定具により型枠面部２１より内周面部が浮き上がらないように型枠台２０に固定されるようになっている。
【００３５】
型枠面部２１は、外殻体２内周開口面部の曲率半径に対応した上向きに膨出した断面円弧状に形成され、型枠面部２１表面には図示しない連結用凹部１６，１６...成形用の突起が突設されている。
【００３６】
そして、この型枠台２０上に外殻体２を外周面側が上に向けられた状態で設置することにより、型枠面部２１が外殻体２の内周面部に当接して外殻体２の内周側開口を閉鎖し、各軸方向端板４，４、各周方向端板５，５、スキンプレート７及び型枠面部２１に囲まれた型枠が形成される。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示すように、スキンプレート７に形成されたコンクリート充填用孔１０の外周側開口部に漏斗状のコンクリート投入用部材２３を取り外し可能な状態で取り付けるとともに、各空気抜き孔１２，１２の外周側開口部に筒状のエア抜き用部材２４を取り外し可能な状態で取り付け、図３（ｃ）〜図３（ｄ）に示すように、空気抜き孔１２，１２より外殻体２内の空気を排出しつつ、コンクリート充填用孔１０よりコンクリート２５を型枠内、即ち、外殻体２内に流し込んでいく。
【００３８】
尚、空気抜き孔１２，１２が形成された部分とリブ１３により隔てられた部分は、リブ１３の上縁（スキンプレート）側に形成された図示しない連通孔を通して空気抜き孔１２と連通しており、空気抜き孔１２が形成された部分とリブ１３により隔てられた部分に滞留する空気も連通孔から空気抜き孔１２を通して好適に外部に排出されるようになっている。
【００３９】
このコンクリートの充填作業は、コンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２が閉鎖され、且つ、各止水部材１１が圧縮されるまで、即ち、エア抜き用部材２４を通して空気抜き孔１２，１２よりコンクリート２５が溢れるのが確認されるまで行う。
【００４０】
その際、止水部材１１は、コンクリート２５の充填に伴い図４中２点鎖線で示す原形の状態からコンクリート２５とスキンプレート７に挟まれて十分に圧縮され、図４中実線で示す状態まで弾性変形する。
【００４１】
上記充填作業が完了した後、図３（ｄ）〜図３（ｅ）に示すように、スキンプレート７よりコンクリート投入用部材２３及びエア抜き部材を取り外すとともに、コンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２より溢れ出した余分なコンクリート２５を除去してコンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２を通して外周側に露出したコンクリート２５の表面に仕上げ処理を施す。
【００４２】
そして、その状態で、コンクリート２５を養生・固化させて中詰め部３を成形し、外殻体２と中詰め部３とを一体化させる。
【００４３】
その際、コンクリート２５が固化に伴い収縮した場合に、図４中一点鎖線で示すように、スキンプレート７に反力を取ってコンクリート２５の収縮に追従して弾性変形し、コンクリート充填用孔１０周縁と中詰め部３との間及び空気抜き孔１２，１２周縁と中詰め部３の隙間が止水部材１１により封鎖される。
【００４４】
最後に、養生が完了した後、製造された合成セグメント１を型枠台２０より脱型し、作業が完了する。
【００４５】
上述の如き本発明方法で製造された合成セグメント１は、所謂、伏せ打ち（外面打ち）によりコンクリート製の中詰め部３の成形を行うので、外殻部の内周側開口を通して露出した中詰め部３の内周面が型枠面部２１により成形されて美麗に仕上げられ、また、セグメント周方向両端部にも十分且つ確実にコンクリート２５が充填される。
【００４６】
また、この合成セグメント１では、コンクリート充填用孔１０周縁と中詰め部３との間及び空気抜き孔１２周縁と中詰め部３の隙間が止水部材１１により封鎖されるので、所謂、伏せ打ちを行うためにコンクリート充填用孔１０及び空気抜き孔１２，１２をスキンプレート７に形成しても、使用時に各孔１０，１２から地下水等がセグメント内へ侵入するのを防止できるようになっている。
【００４７】
尚、上述の実施例では、止水部材１１をスキンプレート７内面側のコンクリート充填用孔１０周縁部及び空気抜き孔１２周縁部に設けた例について説明したが、コンクリート充填用孔１０又は空気抜き孔１２，１２の内周面部に環状の止水部材１１を設け、各孔の内周面と孔内に充填されたコンクリートとの間の隙間を封鎖するようにしてもよい。
【００４８】
また、上述の実施例では、各端板の挿通孔の位置に合わせて連結用凹部１６，１６...を形成し、この連結用凹部１６，１６...を通して挿通孔に挿通された連結用ボルトにナットを締め込み、当該ナットを端板の内面部に定着させることにより隣り合うセグメント間を連結するようにした例について説明したが、互いに隣り合う合成セグメント１間を雄雌一対の継手部材からなる継手部構造を用いて連結するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  合成セグメント
２  外殻体
３  中詰め部
４  軸方向端板
５  周方向端板
６  枠部材
７  スキンプレート
８，９  挿通孔
１０  コンクリート充填用孔
１１  止水部材
１２  空気抜き孔
１３  リブ
１４  鉄筋
１５  鉄筋格子体
１６  連結用凹部
１７，１８  突起部
２０  型枠台
２１  型枠面部
２２  周壁部
２３  コンクリート投入用部材
２４  エア抜き用部材
２５  コンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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