(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向及び軸方向の端部に継手を有しシールドトンネル構築時にシールドマシンのテール部近傍で前記継手を介して接合され所定のシールド径の管体に組み立てられる鋼製セグメントであって、
第１、第２の鋼管片からなり、
第１の鋼管片がシールド径よりも小さい径の鋼管に周方向１ヵ所でスリットを入れたスリット管であり、第２の鋼管片が前記スリット管をシールド径に拡開したときの前記スリットを補間する補間片であることを特徴とするシールドトンネル構築用鋼製セグメント。
【請求項２】
シールド工法において、周方向及び軸方向の端部に継手を有しシールドトンネル構築時にシールドマシンのテール部近傍で前記継手を介して接合され所定のシールド径の管体に組み立てられる複数の鋼管片を同時にあるいは分散して、シールドマシン後続設備がトンネル壁伝いに延設された既設シールドトンネル内を通してシールドマシンのテール部近傍まで搬送するに際し、前記複数の鋼管片を請求項１記載のスリット管および補間片とすることを特徴とするシールド工法。
【請求項３】
前記スリット管の搬送時に該スリット管を拡開するよう周方向両端を夫々別の台車で支持する請求項２記載のシールド工法。
【請求項４】
前記スリット管の搬送時に該スリット管を治具で拡開し、外周をトンネル壁に当接するマグネットローラで支持する請求項２記載のシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネル構築用鋼製セグメント及びシールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネル構築方法（シールド工法ともいう）は、所定径内の全面を同時に掘削可能なシールドマシンとよばれる掘削機の先端で掘削を進めると同時に、その尾端（テール部）で掘削直後のトンネル内面を順次ライニング（内張り）していく方法である。なお、ライニング済のトンネルをシールドトンネルという。
【０００３】
従来、このライニングに際しては、トンネル内周を数分割（多くは５〜６分割程度）した単位長さの区画を内張りできるように採寸し、周方向及び軸方向の端部に継手（ボルト止め用のフランジ、溶接用の開先或いは差し込み用の雌雄加工端等の意。以下同じ）をもたせた鋼製或いはＲＣ（鉄筋コンクリート）製のセグメントとよばれる部材（例えば川商リースシステム（株）供給のスチールセグメント、石川島播磨重工業（株）供給のＲ．Ｃ．セグメント等）を、台車等に積んでトンネル先端のシールドマシンのテール部まで搬送し、その場所で搬入部材同士あるいは搬入部材と既設部材とを継手を介して溶接、ボルト止め、かしめ等により接合して、シールド径とよばれる所定の代表径を有する管体に組み立てるという方法が採用されていた。
【０００４】
このような方法が採用されていたのは、前記管体を周方向に割って３つ以上のセグメントに分けてやらないと、該セグメントを既設部材で構成されたシールドトンネル内に通してシールドトンネル先端まで搬送することが困難であったことによる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来方法では、部材の接合個所が多いことから、部品点数が多く、同時に接合・止水処理等の作業工数も多いという問題があり、また作業に時間がかかることからライニング作業がシールドマシンの掘削スピードを律速し、単位時間当たりの施工距離が伸びないという問題もあって、改善が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、シールドマシンテール部でのライニング、特にセグメントの組立てを経済面・効率面で従来に比し有利に実施できるシールドトンネル構築用鋼製セグメント及び該シールドトンネル構築用鋼製セグメントを用いたシールド工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、周方向及び軸方向の端部に継手を有しシールドトンネル構築時にシールドマシンのテール部近傍で前記継手を介して接合され所定のシールド径の管体に組み立てられる鋼製セグメントであって、第１、第２の鋼管片からなり、第１の鋼管片がシールド径よりも小さい径の鋼管に周方向１ヵ所でスリットを入れたスリット管であり、第２の鋼管片が前記スリット管をシールド径に拡開したときの前記スリットを補間する補間片であることを特徴とするシールドトンネル構築用鋼製セグメントである。
【０００９】
第２の本発明は、シールド工法において、周方向及び軸方向の端部に継手を有しシールドトンネル構築時にシールドマシンのテール部近傍で前記継手を介して接合され所定のシールド径の管体に組み立てられる複数の鋼管片を同時にあるいは分散して、シールドマシン後続設備がトンネル壁伝いに延設された既設シールドトンネル内を通してシールドマシンのテール部近傍まで搬送するに際し、前記複数の鋼管片を前記スリット管および補間片とすることを特徴とするシールド工法である。
【００１０】
第３の本発明は、第２の本発明において、前記スリット管の搬送時に該スリット管を拡開するよう周方向両端を夫々別の台車で支持することを要旨とする。
第４の本発明は、第２の本発明において、前記スリット管の搬送時に該スリット管を治具で拡開し、鋼管片の外周をトンネル壁に当接するマグネットローラで支持することを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の鋼製セグメントの組立状態例を示す模式図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）、（ｃ）は夫々（ａ）のＡＡ矢視図、Ｂ部断面図、（ｄ）は周方向端部の継手の他の形態図であり、１，１０は鋼製セグメントで添符号Ａ，Ｂ  は第１，第２の鋼管片を意味し、２は継手でＡ，Ｂ  は周方向端部，軸方向端部を意味し、３はシール材（水膨張性ゴム等）、４は溶接部、５はボルトである。
【００１３】
組立作業手順を述べると、周方向については例えば図１（ｂ），（ｄ）に示すように、第１、第２の鋼管片１Ａ，１Ｂ  の継手２Ａを、水膨張性ゴム等のシール材３を介在させてボルト５で締結する。また、軸方向については、周方向と同様の方法で行ってもよいが、例えば図１（ｃ）に示すように、鋼製セグメント１の軸方向端部（トンネル掘削方向の先端側が望ましい）に継手２Ｂとして差し込み継手を溶接部４において全周溶接しておき、この差し込み継手の外周にシール材３を巻いて次設の鋼製セグメント１０を差し込むほうが効率的である。
【００１４】
このように、本発明の鋼製セグメントは、第１及び第２の鋼管片という二つの部材からなるので、所定のシールド径をもつ管体を周方向に多分割（５〜６分割）した部材を接合・組立しなければならない従来方式に比べて、部品点数が格段に減少し、また接合長も短縮するので作業工数を大幅に削減でき、またそれに伴って作業時間も短縮するのでシールドマシンの掘削スピードを上げることができる。
【００１５】
鋼管片を二つに限定したのは、これが一つ（具体的には板巻き管（巻き込み管））であると、トンネル内を搬送するときシールドマシン後続設備（油圧制御機器、排泥ポンプ、給電ケーブル、送排泥管（高圧水を供給し掘削土を泥化して排出する配管）等）との干渉を回避するために、▲１▼巻き込み代を大きくとるか偏平化する等して縮径するか、或いは▲２▼シールドマシン後続設備全体を管内に抱き込む必要があるが、▲１▼では組立時の真円化の制約から縮径量に自ずと限界があり、▲２▼では通し端を設けるためにシールドマシン後続設備を一旦切り離すという余分な作業が付加されて施工能率が低下するからであり、また、鋼管片が三つ以上であると、継目が多い分、組立時間が長くかかるほか組立後の構造安定性及び止水性も不可避的に低下するからである。
【００１７】
第１の本発明は、図１に示すように、周方向及び軸方向の端部に継手２（2A,2B ）を有しシールドトンネル構築時にシールドマシンのテール部近傍で前記継手２（2A,2B ）を介して接合され所定のシールド径ｄs の管体に組み立てられる鋼製セグメント１であって、第１，第２の鋼管片1A,1B からなることを特徴とするシールドトンネル構築用鋼製セグメントであり、図２に示すように、第１の鋼管片1Aとしてシールド径ｄs よりも小さい径ｄの鋼管101 に周方向１ヵ所で、例えば軸方向に、スリット7Aを入れたスリット管７を、第２の鋼管片1Bとして前記スリット管７をシールド径ｄs に拡開したときの前記スリット7Aを補間する補間片８を、夫々採用するものである。
【００１９】
次に、第２〜第４の本発明は、シールド工法において、複数のシールドトンネル構築用鋼製セグメントをシールドマシン後続設備と干渉させずに組立現場（トンネル最奥のシールドマシンテール部近傍）に搬送するに適した方法に関するものであり、以下、図を用いて説明する。
【００２０】
第２の本発明は、図３に示すように、鋼製セグメント１を、電源線21A 、制御ケーブル21B 、送泥管22A 、排泥管22B 等の後続設備（シールドマシン後続設備）20が係止具23で係止されてトンネル壁伝いに延設された既設シールドトンネル50内を通してシールドマシンのテール部近傍まで搬送するに際し、複数の鋼管片を前記スリット管７および補間片８とするという方法である。なお、51は既設シールドトンネル50の底部に打設済のコンクリートである。
【００２１】
これにより、該鋼製セグメント１とトンネル壁との間に余裕がとれることとなり、後続設備20をかわして円滑に搬送することができる。
第３の本発明は、図４に示すように、鋼製セグメント１を、電源線21A 、制御ケーブル21B 、送泥管22A 、排泥管22B 等の後続設備20が係止具23で支柱24に係止されてトンネル中央寄りに延設された既設シールドトンネル50内を通してシールドマシンのテール部近傍まで搬送するに際し、第１の鋼管片1Aを拡開するよう周方向両端を夫々別の台車30A,30B で支持するという方法である。
【００２２】
これにより、台車30A,30B を支柱９の両側に走らせれば、支柱24と交錯しない台車30A,30B で周方向両端を支持された鋼製セグメント１は、後続設備20を内部に非接触に包含した状態で円滑に搬送されることになる。
第４の本発明は、図５に示すように、上記方法において、鋼管片の周方向両端を夫々別の台車で支持するに代えて、第１の鋼管片1Aの外周を、例えば円形保持治具41を用いて拡開し断面形状を保定しながら、トンネル壁に当接する望ましくは複数のマグネットローラ（ローラ軸受が磁石でできていて鋼製セグメント１の外面に吸着する）40で支持するようにしたものである。
【００２３】
この方法は、スプリングバック（弾性曲げ戻り力）の十分大きい鋼製セグメントに適用され、図示のように鋼製セグメント１と後続設備２０との干渉が効果的に回避できる。なお、この方法によればマグネットローラの着脱が容易である分、作業性の点で台車搬送方式より有利である。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、シールドトンネル構築にあたり、シールドマシンテール部でのライニングを経済面・効率面で従来に比し一段と有利に実施でき、また、シールドトンネルの構造安定性、止水性も向上するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼製セグメントの組立状態例を示す模式図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）、（ｃ）は夫々（ａ）のＡＡ矢視図、Ｂ部断面図、（ｄ）は周方向端部の継手の他の形態図である。
【図２】第１の本発明の説明図である。
【図３】第２の本発明の説明図である。
【図４】第３の本発明の説明図である。
【図５】第４の本発明の説明図である。  
【符号の説明】
１，10  鋼製セグメント
1A  第１の鋼管片
1B  第２の鋼管片
2A  継手（周方向端部）
2B  継手（軸方向端部）
３  シール材（水膨張性ゴム等）
４  溶接部
５  ボルト
６  切断位置
７  スリット管
7A  スリット
８  補間片
20  後続設備（シールドマシン後続設備）
21A 電源線
21B 制御ケーブル
22A 送泥管
22B 排泥管
23  係止具
24  支柱
30,30A,30B  台車
40  マグネットローラ
41  円形保持治具
50  既設シールドトンネル
51  コンクリート
100,101 鋼管
【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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