(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの周方向の両側夫々に隣接するセグメント本体に対する突合せ端部を設け、前記両突合せ端部の一方に、連結ボルト（１）用の連結ボルト挿通孔（２）を有する第１連結部（３）を設け、他方に雌ねじ部（４）を有する第２連結部（５）を設け、前記第１連結部（３）および前記第２連結部（５）を前記連結ボルト（１）で連結する際に、前記連結ボルト（１）の螺着方向が、前記トンネルの内側から外側に向く方向となるように構成されている鉄製のトンネル用セグメントであって、
トンネル周方向に複数のセグメント片（Ｐ）に分割形成して、夫々の前記セグメント片（Ｐ）どうしの当接部に互いに連結自在な第３連結部（１０）を形成し、前記第３連結部（１０）の夫々に組立ボルト（１１）用の組立ボルト挿通孔（１３）を設け、前記第３連結部（１０）の夫々を前記組立ボルト（１１）およびナット（１２）により連結することで前記複数のセグメント片（Ｐ）どうしを一体化してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
トンネル内壁面を略円滑面に構成すべく、トンネル内壁面を形成するスキンプレート（７）が、前記セグメント片（Ｐ）の曲率中心側に一体成形されている請求項１のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記第１連結部（３）および前記第２連結部（５）のうち、何れか一方が嵌合凸部であり、何れか他方が嵌合凹部である請求項１または２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
前記連結ボルト挿通孔（２）および前記雌ねじ部（４）用の下孔が、前記セグメント片（Ｐ）と一体鋳造されている請求項１から３に記載のトンネル用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの周方向の両側夫々に隣接するセグメント本体に対する突合せ端部を設け、前記両突合せ端部の一方に、セグメント連結ボルトの挿通孔を有する第１連結部を設け、他方に雌ねじ部を有する第２連結部を設け、前記第１連結部および前記第２連結部を前記連結ボルトで連結する際に、前記連結ボルトの螺着方向が、前記トンネルの内側から外側に向く方向となるように構成されている鉄製のトンネル用セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の鉄製のトンネル用セグメントは、原則として一体的に鋳造されるか、あるいは、一体的に組立てられるかによって形成されていた。
鉄製セグメントによる場合、例えば、下水道等その内部に流体等が流れることとなるトンネルを形成するのに有利である。この場合、流れの抵抗を低減させるためには、トンネル内面が円滑な面になっていることが望ましいから、セグメントの構成部材のうちトンネル内壁面を構成する部材は、セグメントの曲率中心側に配置させた、いわゆる内側スキンプレートタイプに形成していた。
一方、隣接するセグメントどうしの連結作業は、原則としてトンネル内面側から行う必要がある。しかし、トンネル内面をできるだけ平滑面に保つためには、連結ボルトを挿入し、締結工具の作業領域を確保するためのボルトボックスは小さい程よい。そこで、連結ボルトの螺着方向を、トンネルの内側から外側に向くように配したセグメントが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような鉄製のセグメントを一体的に形成する大きさには限界があった。
例えば、鋳造による場合には、セグメントが大き過ぎると、セグメントが彎曲しているために、注湯後の型抜きが困難になる。つまり、トンネル軸芯方向からセグメントを見た場合、縦リブは原則としてトンネル軸芯を中心にして径方向に沿った姿勢に取付けられており、相互に平行に構成されているものではない。よって、幾つもの縦リブが存在するセグメントを鋳造するには、セグメント外側の鋳型を複数用いる必要が生じると共に、複雑な型組み構造になる虞があり、生産効率が悪くなる。
また、セグメントの寸法が大きくなると、注湯後の各部分の冷却速度が一定せず、材質が均一化し難くなる。さらに、外形寸法が大きくなると縮み代なども大きくなるから寸法精度も低下しがちになる。
一方、内側スキンプレートタイプのセグメントを、鋼板を用いて溶接組立てする場合には、トンネル内面からセグメントどうしの連結を行うためのボルトボックスの加工が必要になる。また、セグメント寸法が大きくなれば溶接変形も大きくなるから、溶接組立作業自体が煩雑になり、品質管理が難しくなる。
【０００４】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、製作が容易で寸法精度のよい鉄製セグメントを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（構成１）
この目的を達成するための本発明に係るトンネル用セグメントの特徴構成は、請求項１に記載したごとく、トンネル周方向に複数のセグメント片に分割形成して、夫々の前記セグメント片どうしの当接部に互いに連結自在な第３連結部を形成し、前記第３連結部の夫々にボルト挿通孔を設け、前記第３連結部の夫々をボルト・ナットにより連結することで前記複数のセグメント片どうしを一体化して構成した点にある。
（作用・効果）
本構成のごとく、一つのセグメントをさらに分割してセグメント片として形成すれば、個々のセグメント片の製作は容易となる。つまり、鋳造による場合には、注湯後の型抜きが容易にできて作業が簡略化され、各部分の冷却速度のバラつきも少なくなるから材質を均一化し易くなる。
一方、溶接組立てによる場合には、溶接変形が少なくなるので、寸法等の品質管理が容易になる。
また、各セグメント片どうしは、通常のボルト・ナットを用いて連結されるが、この作業は工場内で行われる。よって、連結形成されたセグメントについて寸法精度を基準値以内に収めるよう修正することも容易である。
以上のごとく、一個のセグメントを分割構成することにより、特に鋳造による場合には、結果的に大きなセグメントを一体成形したのと同等の効果が得られる。
【０００６】
（構成２）
請求項２に記載した本発明のトンネル用セグメントの特徴構成は、トンネル内壁面を略円滑面に構成すべく、トンネル内壁面を形成するスキンプレートを、前記セグメント片の曲率中心側に一体成形した点にある。
（作用・効果）
本構成のごとく、セグメントをいわゆる内側スキンプレートタイプに形成すれば、完成したトンネル内部に例えば下水等の流体が流れる場合に、その抵抗を少なくすることができる。また、通常のトンネルに使用した場合にも、二次覆工が省略できるなどの利点が得られる。
特に、鋳造で製造する場合には、一つのセグメント片に存在する前記第３連結部どうしが、前記内側スキンプレートから径方向外方に向かって広がった状態になるから、注湯後の型抜きが容易になる。
【０００７】
（構成３）
請求項３に記載したように、第１連結部および第２連結部のうち、何れか一方を嵌合凸部に、何れか他方を嵌合凹部に形成すると以下の利点が得られる。
（作用・効果）
本構成によれば、現場におけるセグメントどうしの位置合わせを容易に行うことができる。また、前記嵌合凸部の裏側、つまり、トンネル内部側の空間を、連結ボルトの頭部が配置されるボルトボックスとして利用できる。しかも、当該空間は、通常のボルト締めに用いるためのボルトボックスを形成した場合に比べて小さい空間にできるから、トンネル内壁面がより円滑に形成できる。さらに、これに付随するものとして、当該凹部に溜まった水分等によってボルトが腐食する機会が減少する効果も期待できる。
さらに、セグメントに対して、トンネルの径外方向から外力が作用した場合に、セグメント間に作用する剪断力は嵌合部分が負担することとなり、連結ボルトに剪断力が及ぶことはないから、トンネル強度が高まることになる。
【０００８】
（構成４）
請求項４に記載したように、ボルト挿通孔および雌ねじ部用の下孔が、前記セグメント片と一体鋳造されるものであれば、以下のような利点が得られる。
（作用・効果）
即ち、セグメント片の製作工数を削減することができ、セグメントの生産効率を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】
本発明のトンネル用セグメントＳ（以下、単に「セグメントＳ」という）は、鋳造、あるいは、鋼板を溶接組立てしてなる鉄製のセグメントＳであって、例えば、図１および図２に示すごとく三つのセグメント片Ｐを組立てて構成されている。これは、図３に示すごとく、リング状に構築されるセグメントＳのうち、例えば、七分割したうちの一つである。
当該セグメントＳは、その四辺のうち一組の隣接する二辺に、例えば、連結ボルト１の貫通孔２を有する嵌合凸部である第１連結部３が形成され、他の組の隣接する二辺には、連結ボルトを受ける雌ねじ部４を有する嵌合凹部である第２連結部５が形成されている。
【００１１】
セグメントＳどうしを連結する際には、隣接する一方のセグメントＳの前記第１連結部３と、他方のセグメントＳの前記第２連結部５とを連結する。この場合、図４に示すごとく、前記セグメントＳどうしの位置合わせを容易にするために、前記第１連結部３および前記第２連結部５は、互いに受面６を有していて嵌合自在な形状に構成されている。
さらに、両者は前記連結ボルト１を用いて締結されるが、その際の作業を容易にすべく、前記連結ボルト１は、トンネル内面側から外部に向かって螺着する構成になっている。これらの構成により、前記セグメントＳに対してトンネルの径外方向から外力が作用した場合においても、前記連結ボルト１に剪断力が作用することはなく、前記嵌合部の受面６でそれらの力を負担することになるから、前記セグメントＳどうしの連結をより強固にすることができる。
【００１２】
また、本発明のセグメントＳは、例えば、下水道管などにも適用すべく、その構成部材のうちトンネル内壁面を構成する部材であるスキンプレート７を曲率中心側に配置させた、いわゆる内側スキンプレートタイプであることが多く、前記セグメントＳ内面が円滑面となるように構成されている。その模式図を図５に示す。つまり、通常のトンネル工事では必要である、前記セグメントＳを用いてトンネルを構築した後の二次覆工の作業等を省略して効率よくトンネルを構築しながら、トンネル内面での流れ抵抗を減少させるためである。
この目的のためには、前述のトンネル外方に向かって螺着するボルト構造も寄与している。即ち、前記連結ボルト１を斜め方向に螺進させるから、前記第１連結部３側においては、前記連結ボルト１を締結する際に工具を挿入するいわゆるボルトボックス９を小さなものにでき、凹状部は従来の構造のものに比べてかなり小さくできる。一方、前記第２連結部５側においては、前記第１連結部３との当接部に前記雌ねじ部４が形成されているから、構築されたトンネル内面に前記第２連結部５が露出することはない。よって、トンネル内面を円滑な面に形成することができる。
さらに、このような嵌合構造を採用したことで、前記セグメントＳの内面どうしが段違いに接続されるおそれも低減するから、トンネル内面はより円滑な面となる。
【００１３】
前述のごとく、本発明のセグメントＳは、鋳造あるいは溶接組立てによって製作されるものであるが、何れの方法により製作される場合にも若干の製作上の問題が生じる。
【００１４】
例えば、鋳造による場合には、前記セグメントＳが大き過ぎると注湯後の型抜きが困難になる。トンネル軸芯方向から前記セグメントＳを見た場合、縦リブ８はトンネル軸芯を中心にして径方向に沿った姿勢に取付けられるのが原則である。このため、幾つもの縦リブ８が存在するような大きなセグメントＳを鋳造するには、型抜きが出来るように前記セグメントＳの外側の鋳型を複数用いる必要が生じると共に、複雑な型組み構造になる虞があり、生産効率が悪くなる。
また、前記セグメントＳの寸法が大きくなると、注湯後の各部分の冷却速度が一定せず、材質が均一化できなくなる。さらに、前記セグメントＳ寸法が大きいと冷却に伴う全体の縮み量も大きくなるから寸法精度も悪くなる。
【００１５】
一方、鋼板を溶接組立てする場合には、例えば、内側スキンプレートタイプのセグメントＳでは、トンネル内面から前記セグメントＳどうしの連結が行えるようにするためのボルトボックス９の加工が煩雑になる。また、セグメント寸法が大きくなるほど溶接変形も大きくなるなど、溶接組立て作業そのものが煩雑になるうえ、品質管理も困難となる。
【００１６】
そこで、これらの問題を解消すべく、本発明の前記セグメントＳは、複数のセグメント片Ｐに分割して構成している。
例えば、図１および図２に示すごとく、一つの前記セグメントＳは、トンネル周方向に三分割して構成する。夫々の、セグメント片Ｐは、第３連結部１０を介して互いに接続されることとなる。
前記セグメント片Ｐどうしの連結は、原則として工場内で行われる。よって、前記第３連結部１０の形状は、通常の組立ボルト１１およびナット１２を用いて接続する構成であっても十分である。
例えば、前記第３連結部１０は、前記スキンプレート７に対して略直角な平面に形成し、当該平面の所定の位置には、前記組立ボルト１１用の挿通孔１３を設けておく。本構成であれば、前記セグメント片Ｐの製作も、夫々のセグメント片Ｐどうしの連結作業も容易になる。仮に、一個の前記セグメント片Ｐに寸法誤差が生じていても、工場内で組立てされるから連結時に誤差を取除くよう修正することも容易である。また、前記第３連結部１０はトンネル内面側に露出しないから、トンネル内面の円滑さが損なわれることもない。さらに、前記第３連結部１０の構成が簡略であるほど製作に係る総コストも安価に収めることができる。
以上のごとく、前記セグメントＳを分割構成することで、結果的に大きな鉄製のセグメントＳを合理的に形成することができる。
【００１７】
［別実施形態］
上記実施の形態においては、前記雌ねじ部４を前記第２連結部５に対して一体に形成した。つまり、前記第２連結部５に対して、後から前記雌ねじ部４を加工するものである。
しかし、図６に示すごとく、予め製作された雌ねじ部単体４Ａを、前記セグメント片Ｐに取付ける構成にすれば、前記雌ねじ部４をさらに効率的に形成することができる。
図６には、特に、前記セグメント片Ｐを鋳造によって作製する際に、前記雌ねじ部単体４Ａを鋳ぐるみ形成するものを示した。ただし、この構成に限られるものではなく、スチールセグメントの場合には前記雌ねじ部単体４Ａを溶接で取付けるなど各種の構成を採ることができる。
【００１８】
尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル用セグメントを示す側面図
【図２】本発明のトンネル用セグメントを示す平面図
【図３】本発明のトンネル用セグメントで構築したリング状セグメントを示す模式図
【図４】第１連結部および第２連結部、第３連結部を示す縦断面図
【図５】本発明のトンネル用セグメントで構築したトンネルの内面を示す模式図
【図６】別実施形態に係る第１連結部および第２連結部示す縦断面図
【符号の説明】
１    連結ボルト
２    連結ボルト挿通孔
３    第１連結部
４    雌ねじ部
５    第２連結部
７ スキンプレート
１０  第３連結部
１１  組立ボルト
１２  ナット
１３  組立ボルト挿通孔
Ｐ    セグメント片
【図１】
0003565633.tif 000002
【図２】
0003565633.tif 000003
【図３】
0003565633.tif 000004
【図４】
0003565633.tif 000005
【図５】
0003565633.tif 000006
【図６】
0003565633.tif 000007