(57)【要約】【課題】効率よくトンネル内面の補強施工可能なトンネル内面保護・補強用のセグメント及びそれを用いたトンネル内面保護・補強構造並びに保護・補強構造の構築方法の提供。【解決手段】  トンネル内面に沿って千鳥配置に設置されるトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、雄型のシアキーがセグメント裏面からトンネル軸方向に張り出すように設けられている第１のセグメントに組み合わされる第２のセグメントであって、第１のセグメントのリング間継手となる雄型のシアキーと係合する前記第２のセグメントにおける雌型のシアキーが、相対する第１のセグメント裏面に張り出さないように第２のセグメントの裏面内に収まるように設けられているトンネル内面保護・補強用のセグメント１Ａとしている。雌型のシアキー６を有するセグメント１Ａを円弧状アーチ部相互の接続部に介在させたトンネル内面保護・補強構造とし、円弧状アーチ部をトンネル軸方向に連続して築造する。【選択図】図１
2006291652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿ってトンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造とするために使用されるトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、板状のセグメント本体におけるトンネル周方向をなす各辺の複数箇所に、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、シアキーがセグメント裏面に周方向に間隔をおいてトンネル軸方向に張り出すように設けられている第１のセグメントと対となって組み立てられる第２のセグメントであって、前記第１のセグメントのトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となるシアキーと係合するセグメントリング間継手となる前記第２のセグメントにおけるシアキーが、相対する前記第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように前記第２のセグメントの裏面内に収まるように設けられていることを特徴とするトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項２】
前記第２のセグメント裏面には、トンネル軸方向に隣接する２つのセグメントの裏面にそれぞれトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる雄型のシアキーを嵌合するための雌型のシアキーが複数設けられ、前記各雌型のシアキーは、セグメント裏面に基端部が固定された脚部と、その脚部の先端部にセグメント裏面から離れた状態でトンネル周方向または軸方向に延長するように設けられたアーム部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項３】
第２のセグメントにおける雌型のシアキーは、第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状部材または板状部材からなる雄型のシアキーと平行に、第２のセグメントの裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項４】
第２のセグメントにおける雌型のシアキーは、第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状または板状の雄型のシアキーと直角に係合するアーム部を有し、かつセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項５】
リング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーにおけるアーム部の下面に、奥部側に向かって漸次セグメント裏面に接近する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載のトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項６】
前記第２のセグメントにおけるトンネル周方向に沿ういずれか一方または両方の辺の先端部から中央に向かってテーパー状ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトンネル内面保護・補強用のセグメント。
【請求項７】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネル内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造において、請求項１〜６のいずれかに記載のトンネル内面保護・補強用のセグメントが、トンネル内面保護・補強用アーチリングを構成する複数の弧状アーチ部相互の接続部に使用され、かつ周方向に隣接する弧状アーチ部相互の接続部における一方の端部セグメントとして用いられ、さらに前記弧状アーチ部は複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられていることを特徴とするトンネル内面保護・補強構造。
【請求項８】
トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強方法において、アーチリングの一部である複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられて構成される弧状アーチ部を、トンネル軸方向に連続的に組立てて、トンネル軸方向連続弧状アーチ部構成し、かつ前記トンネル軸方向連続弧状アーチ部を先行して構築し、そのトンネル軸方向連続弧状アーチ部とこれにトンネル周方向に後から構築されて接続するトンネル軸方向連続弧状後続アーチ部との接続部であって、トンネル軸方向一つ置きの弧状アーチ部相互の接続部に、請求項１から請求項７のいずれかに記載のトンネル内面保護・補強用のセグメントを用いてトンネル軸方向連続アーチを築造することを特徴とするトンネル内面保護・補強構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内面のコンクリート剥落やトンネルの変状に対する補修・補強構造に係り、特に、老朽化した、または健全な既設トンネルにおいて、覆工コンクリートの崩落・剥落を未然に防止し、万一、覆工コンクリートの剥落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、更には地山の緩みあるいは塑性圧等の外力による変状に対して補強することを目的とした既設トンネル内面の保護構造に関するもので、特に道路トンネル内面の保護・補強用のセグメントおよびトンネル内面保護・補強構造並びに保護・補強構造の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内面に薄肉のセグメントを千鳥組みで１リング（アーチリングの意）毎に組立てて、トンネル内面の保護・補強構造を構築することが知られている（例えば、特開２００４−１５００７２号公報［特許文献１参照］）。このような、薄肉のセグメントを用いたトンネル内面の保護・補強構造は、薄肉でトンネル内面への張り出しが少なく、迅速施工が可能な補強構造であることを特徴としている。
【０００３】
一方、供用中の道路トンネル等において保護・補強等の工事を行う場合、道路交通を可能な限り妨げずに施工することが望ましい。そのため道路の片側車線を通行止めにして他方の車線を供用しながら施工することが一般に実施されている。
【０００４】
老朽化した、または健全な鉄道トンネル、道路トンネル等の既設トンネルにおいて、覆工コンクリート等の崩落・剥落を未然に防止し、万一、コンクリート等の崩落があった場合でも、トンネル内に剥落片が落下しないように保護し、さらには地山の緩みあるいは塑性圧等の荷重による変状に対して補強することを目的としたトンネル覆工内面補修・補強構造とその構築方法とこれに使用するセグメントに関しては、本出願人が先に特開２００４−１５００７２号（特許文献１）として提案している。
【０００５】
特開２００４−１５００７２号の内容を図１６〜図２５によって説明すると、図１６〜図１８に示すように、略矩形板状の補修・補強用セグメント（以下セグメントという）１におけるトンネル周方向をなす各辺４、５の複数箇所に、トンネル軸方向に隣合うセグメントリング７相互を接続するための継手材として、周方向に間隔をおいてシアキー３をトンネル軸方向に張り出すように備えているセグメント１である。（なお、シアキーとは、セグメントに設けられて、少なくともトンネル半径方向のせん断力を隣接するセグメントに伝達させる継手材で、トンネル軸方向あるいはトンネル周方向に接続するセグメント相互はシアキーにより、少なくともトンネル半径方向のせん断力が伝達可能に接続される。）
【０００６】
さらに、図２４および図２５に示すように、前記の補修・補強用セグメント１におけるトンネル軸方向をなす各辺２４，２５の両方または一方に、トンネル周方向に隣り合うセグメント相互を接続するための継手材として、トンネル軸方向に間隔をおいてシアキー５２をトンネル周方向に張り出すように設けて、このようなトンネル覆工内面補修・補強用のセグメント１をトンネル覆工内面に沿って配置し、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向にずらして千鳥に組み立て、セグメントリングの下端部は、固定手段で既設トンネルの床版コンクリートに固定されている。
【０００７】
トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー３は、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の位置と、新設側（後部側）のシアキー３（３ｂ）の位置とは、トンネル周方向（補修・補強用セグメント本体２の弧状周方向）に位置をずらして設けられている。
【０００８】
前記のシアキー３（３ａ）とシアキー３（３ｂ）はトンネル周方向に位置をずらして設けられているため、トンネル半径方向の正負何れの向きのせん断力も伝達することが可能でありトンネル半径方向のせん断力伝達部材として機能させることができる。  
【０００９】
補修・補強用のセグメント本体２には、突っ張り部材８が設けられ、この部材８はトンネル半径方向に貫通する雌ねじ孔９と、この雌ねじ孔９に螺合された突っ張りねじ軸１０とにより構成されている。この突っ張り部材８は、その先端部をトンネル半径方向に補修・補強用セグメント本体２の裏面側に突出させ、既設トンネル覆工内壁面４１に押し付けることにより、周方向に直列に連続されたセグメント１によるセグメントアーチリング７（以下、単にセグメントリング７ともいう）をトンネル半径方向に縮径させるように作用することにより、補修・補強用セグメントリング７にトンネル周方向に軸力を導入させて、セグメントリングによるアーチの形状が変形するのを拘束し、アーチを安定させるものである。前記突っ張りねじ軸１０のトンネル内空側の基端部には、回動工具係合用凹部１３が設けられている。
【００１０】
また、図１６（または図１９〜図２１）に示すように、補修・補強用セグメント本体２の裏面におけるトンネル軸方向（前後方向）両端部のトンネル周方向をなす前部側（既設側）の弧状辺４および後部側（新設側）の弧状辺５の近傍には、トンネル軸方向に隣り合うセグメント１相互（すなわち、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング７相互）を固定するためのリング間固定治具１４（図１９参照）用の治具１６、１７と、同じセグメントリング７におけるトンネル周方向に隣り合うセグメント１相互を連結固定するための周方向のセグメント固定治具１５（図１９参照）用の治具１９、２０が設けられている。
【００１１】
トンネル軸方向に順次構築されるセグメントリング７（７ａ、７ｂ）の両端側（図２２ａ参照）の下端部（図２２の左端、右端側）に位置する各セグメント１を支持するための端部部材としての固定金具３５が、コンクリート床版３４上に設置されている。
【００１２】
固定金具３５としては、例えば、図２２（ｂ）に示すように、一対の腕片３６、３７により形成されたトンネル軸方向に延長する上向き開口の受け溝３８を有する固定金具３５で、その金具３５の受け溝３８に、端部の補修・補強用のセグメント１が既設覆工４０の内面に間隔をおいて配置され、その下端部を前記受け溝３８を有する固定金具３５に必要に応じてスペーサ等を介在させて嵌合させ、適宜受け溝３８を有する固定金具３５におけるトンネル内空側の一方の腕片３６に螺合した押し付けボルト３９を調整して、下端部のセグメント１の下部が固定されている。なお、下端部のセグメント１におけるトンネル軸方向に張り出すシアキー３は、セグメント１の裏面（トンネル覆工内壁面４１に対向するセグメントの面）に当接して係合されている。
【００１３】
周方向に隣り合うセグメント１相互は、セグメント間固定治具１５により固定されている。さらに、図１９〜図２１によって説明すると、セグメントリング７を構築するべく新設のセグメント１の周方向一端側（既設側）は、端部部材としての固定金具３５に配置固定されるか、または、周方向の既に組み込まれたセグメント１の新設側に配置されている。
【００１４】
そして、周方向に直列に隣り合う一方（新設）のセグメント１における既設側に位置するボルト挿通孔を有する鋼製ブラケット３０からなる治具１９と、周方向他方（既設）のセグメント１における新設側に位置するナット３３を有する雌型治具２０とに渡ってボルト２１を挿通螺合し、周方向に隣り合う、新設および既設のセグメント１相互の治具１９、２０が連結固定され、周方向に隣り合うセグメント１相互の連結固定が図られている。
【００１５】
トンネル内面の補修・補強用セグメント１を図１９〜図２１に示す工程でトンネル軸方向に隣接するセグメントリング７に千鳥に組み立て、下端部は固定手段で既設トンネルのコンクリートに固定されているトンネル覆工内面補修・補強構造は、トンネル軸方向に張り出すように突出するシアキー３によってトンネル軸方向に隣接するセグメント１の裏面に係合して、せん断力および曲げモーメントを伝達させることができ、トンネル周方向に張り出すように突出するシアキー５２により、トンネル周方向に隣接するセグメント裏面に係合してせん断力を伝達することができるトンネル覆工内面補修・補強構造とすることができるので、既設トンネル内壁面からコンクリートが剥離してセグメントに荷重が作用しても、周囲のセグメントにせん断力または曲げモーメントあるいはトンネル周方向の軸力を伝達して構造全体に分散させて支持でき、安定した補修・補強構造とすることができる。
【００１６】
また、トンネル軸方向に適宜のセグメントリング７が構築された時点で、予めセグメント本体２にグラウト注入孔を設けられたセグメント１から、セグメントリング７の裏面に直接あるいはグラウト袋にグラウト４２（図２３参照）を充填すると、セグメントリング７と既設覆工内面４１を密着させて、セグメント１の既設覆工面４１側への変形を拘束し、セグメントリング７を高強度・高剛性の補強構造とすることができる。
【００１７】
また、前記のようなセグメントにさらに、トンネル周方向に張り出すシアキー５２を設けておくと、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達可能なことも知られている。
【特許文献１】特開２００４−１５００７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、道路トンネルに前記セグメントを用いた前記補修・補強構造を適用しようとすると、前記セグメントを用いた補修・補強構造は千鳥組であるため、１リング毎に組み立てていくと片側交互通行により交通規制や重機、セグメントの設置スペースの配置換え等を半リング毎に実施する必要がある。その度に全面通行止めが必要となるので、多数回の片側交互通行の切り替え作業の度に全面通行止めを必要とするため、施工能率が著しく低下し、工期が長くなる弊害があると共に施工コストも高くなる、さらに道路通行上も大きな障害となるという問題があった。
【００１９】
一方、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを備えたセグメントのみによる既存の施工法・セグメント構造では、およそ半リングずつトンネル軸方向に施工すべき全長に渡って組み立てた後、残りの半リングを構築すべき天頂部の新設セグメントを組み立てようとすると、セグメントが千鳥組みになっているため、既設側の天頂部の接続部がトンネル周方向に突出した部分と凹んだ部分がトンネル軸方向に交互に生じた凹凸接続部となり、凹状接続部の部分に、これに接続する天頂部用の新設のセグメントの挿入が困難になり、施工性が悪いという問題があった。
【００２０】
また、これを避けるため、トンネル天頂部分のみを、トンネル軸方向に一直線状の継手構造とする芋継構造とすることも可能であるが、千鳥状配置と異なり、トンネル軸方向に一直線状の継手部が構造上弱点となり、継手部の補強効果が低下する問題があった。
【００２１】
本発明は、前記従来の問題点を有利に解決し、補強効果を低下させないで、かつ片側交互通行等の道路巾方向の一部で交互交通可能な状態で効率よくトンネル内面の補強施工可能なトンネル内面保護・補強用のセグメントおよびそのセグメントを用いたトンネル内面保護・補強構造ならびに保護・補強構造の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は前記の課題を有利に解決するために、第１発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル覆工内面に沿ってトンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造とするために使用されるトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、板状のセグメント本体におけるトンネル周方向をなす各辺の複数箇所に、トンネル軸方向に隣り合うセグメントリング相互を接続するための継手材として、シアキーがセグメント裏面に周方向に間隔をおいてトンネル軸方向に張り出すように設けられている第１のセグメントと対となって組み立てられる第２のセグメントであって、前記第１のセグメントのトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となるシアキーと係合するセグメントリング間継手となる前記第２のセグメントにおけるシアキーが、相対する前記第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように前記第２のセグメントの裏面内に収まるように設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、第２発明では、第１発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、前記第２のセグメント裏面には、トンネル軸方向に隣接する２つのセグメントの裏面にそれぞれトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる雄型のシアキーを嵌合するための雌型のシアキーが複数設けられ、前記各雌型のシアキーは、セグメント裏面に基端部が固定された脚部と、その脚部の先端部にセグメント裏面から離れた状態でトンネル周方向または軸方向に延長するように設けられたアーム部とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
また、第３発明では、第１発明または第２発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、第２のセグメントにおける雌型のシアキーは、第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状部材または板状部材からなる雄型のシアキーと平行に、第２のセグメントの裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする。
【００２５】
また、第４発明では、第１発明または第２発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、第２のセグメントにおける雌型のシアキーは、第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状または板状の雄型のシアキーと直角に係合するアーム部を有し、かつセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされていることを特徴とする。
【００２６】
また、第５発明では、第３発明または第４発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、リング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーにおけるアーム部の下面に、奥部側に向かって漸次セグメント裏面に接近する傾斜面が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
また、第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントにおいて、前記第２のセグメントにおけるトンネル周方向に沿ういずれか一方または両方の辺の先端部から中央に向かってテーパー状ガイド部が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
第７発明のトンネル内面保護・補強構造においては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネル内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造において、第１発明〜第６発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントが、トンネル内面保護・補強用アーチリングを構成する弧状アーチ部相互の接続部に使用され、かつ周方向に隣接する弧状アーチ部相互の接続部における一方の端部セグメントとして用いられ、さらに前記弧状アーチ部は、複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられていることを特徴とする。
なお、前記弧状アーチ部とは、複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられたものと定義される。
【００２９】
また、第８発明のトンネル内面保護・補強構造の構築方法においては、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面に沿って、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組となるように設置して、トンネルの内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強方法において、アーチリングの一部である複数のセグメントがトンネル周方向に組み立てられて構成される弧状アーチ部を、トンネル軸方向に連続的に組立てて、トンネル軸方向連続弧状アーチ部構成し、かつ前記トンネル軸方向連続弧状アーチ部を先行して構築し、そのトンネル軸方向連続弧状アーチ部とこれにトンネル周方向に後から構築されて接続するトンネル軸方向連続弧状後続アーチ部との接続部であって、トンネル軸方向に一つ置きの弧状アーチ部相互の接続部に、第１発明〜第６発明のいずれかのトンネル内面保護・補強用のセグメントを用いてトンネル軸方向連続アーチを築造することを特徴とする。
なお、前記のトンネル軸方向連続弧状アーチ部とは、前記弧状アーチ部がトンネル軸方向に連続的に組み立てられたものと定義される。
【発明の効果】
【００３０】
第１発明によると、第２のセグメントの裏面に設けられるシアキーが、トンネル軸方向に張り出さないように設けられているので、第１のセグメントを千鳥状配置とし、トンネル周方向の１／４アーチまたは半アーチ等のアーチリング築造途中の状態の未完全な弧状アーチリングをトンネル軸方向に連続して築造した状態（トンネル軸方向連続弧状アーチの状態）のトンネル周方向端部の凹凸状の接続部に、後から簡単に接続できる挿入設置可能なトンネル内面保護・補強用のセグメントとすることができ、また、第２のセグメントが先に設置された場合には、後から雄型のシアキーを有する第１のセグメントを容易に設置でき、そのため、セグメント配置をトンネル軸方向に千鳥状配置とすると共に、１／４アーチあるいは１／２アーチ等の適宜の弧状アーチをトンネル軸方向に連続して施工し、従来の雄型のシアキーのみの第１のセグメントによる場合に比べて、車線替えを格段に少なくして施工効率を格段に高めることができ、また、交通障害を格段に少なくし、施工工期および施工コストを著しく低減することができる。さらに、トンネル軸方向に隣接する第１のセグメントが、そのセグメント本体からトンネル軸方向新設側に張り出す雄型のシアキーがあっても、前記第２のセグメントの雄型のシアキーにより容易に組み合わせてトンネル内面の所定の位置に組み合わせることができる。
【００３１】
また、本発明の雌型のシアキーを有する第２のセグメントを、アーチリング築造途中の状態のトンネル軸方向連続弧状アーチリングにおける周方向端部の凹凸部の接続部に用いても、トンネル軸方向に隣接しセグメント裏面からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキーを有する第１のセグメントを後から組み込む場合でも、前記と同様な作用効果を得ることができる。したがって、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを有する第１のセグメントが設置された状態で、トンネル軸方向に隣接する雌型のシアキーを有する第２のセグメントを後から組み立てる施工法でも、あるいは雌型のシアキーを有する第２のセグメントが設置された状態で、トンネル軸方向に隣接するトンネル軸方向に張り出す雄型のシアキーを有する第１のセグメントを後から組み立てる施工法でもよいので、施工の自由度を高めることができる。また、前記セグメントからなるアーチリングを築造した後で、経時硬化性の充填材からなるグラウト材を、既設覆工とアーチリングの間に充填することで、既設コンクリート覆工の崩落による剥落荷重などにも耐える強固なアーチ構造とすることができる。
【００３２】
第２発明によると、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成する複数のセグメントの各雄型のシアキーに係合する雌型のシアキーを有するトンネル内面・保護補正用のセグメントとすることができ、また、これを用いて容易に既設側のセグメントに接続するように係合することができ、しかもセグメント裏面に脚部と、その先端にトンネル周方向または軸方向に延長するように設けられた雌型のシアキーを備えたセグメントとするだけで、トンネル軸方向に隣接するセグメントの雄型のシアキーに少なくともトンネル半径方向の係合あるいはこれにトンネル軸方向の係合に係合することでアーチリングに作用した荷重をこれに隣接するアーチリングに伝達するためのトンネル半径方向のせん断力伝達を図ることができ、いわゆる千鳥効果を発揮することができる。
【００３３】
第３発明によると、トンネル軸方向に隣接する第１のセグメントにおける雄型のシアキーと、前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントにおける雌型のシアキーとが平行であるので、第１のセグメントのシアキーに第２のセグメントの雌型のシアキーを組み立てた場合に、既設側の雄型のシアキーと雌型のシアキーとを同じ位置に重ねることができ、シアキーを介してトンネル半径方向のせん断力を伝達することができる。また、既設側の雄型のシアキーと雌型のシアキーとを同じ位置に重ねることができため、第２のセグメント裏面が既設側のシアキーによって占められる部分が自己の雌型シアキーの部分に収まるので、第２のセグメントの裏面にデッドスペースを生じないので、第２のセグメント裏面に架設時の付属装置を設ける場合の設置位置の自由度を高めることができる。
【００３４】
第４発明によると、第１のセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出すように設けられたリング継手となる棒状または板状の雄型のシアキーと直角に係合するアーム部を有し、かつセグメント裏面にトンネル軸方向に張り出さないように設けたリング継手となる逆L字形状の雌型のシアキーとされているので、組み合わされる隣接のセグメントのトンネル軸方向に張り出すシアキーのトンネル周方向の取り付け位置が多少ずれても、雌型のシアキーによって確実に係合させて、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達することができ、また、既設のセグメントの製造が容易になる。
【００３５】
第５発明によると、逆L字形状の雌型のシアキーにおけるアーム部の下面に、奥部側に向かって漸次セグメント裏面に接近する傾斜面が設けられているので、雌型のシアキーの傾斜した下面により、これに係合する雄型のシアキーを確実に狭い溝奥部側にガイドして、確実に雄型のシアキーと雌型のシアキーを係合させて、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達することができ、セグメントの組立作業が容易になる。また、セグメント組み立て後のがたつきをなくして、強度・剛性の高いアーチ構造を得ることができる。
【００３６】
第６発明によると、セグメントのトンネル周方向に沿ういずれか一方または両方の辺の先端部から中央に向かってテーパー状ガイド部が設けられているので、既設側のセグメントに隣接してトンネル周方向にセグメントを差込み設置する場合に、セグメント相互がせることなく、またテーパー状ガイド部により容易にガイドさせて差込み設置することができる。
【００３７】
第７発明によると、第１発明〜第６発明のいずれかのセグメントが弧状アーチ部相互の接続部における一方の端部セグメントとして用いられているので、既設側のアーチ部に容易にかつ確実にトンネル周方向に接続して、トンネル半径方向のせん断力を確実に伝達でき、またはトンネル半径方向のせん断力およびトンネル周方向の軸力を伝達できる接続部構造のトンネル内面保護・補強構造となるため、トンネル軸方向に直線状に継手部が連続する芋継手構造とすることなくセグメントを千鳥状配置としながら強固な継手部とすることができる。
【００３８】
第８発明によると、雄型のシアキーを有するトンネル軸方向のセグメント間に後から雌型のシアキーを有するセグメントを設置したり、雌型のシアキーを有するトンネル軸方向のセグメント間に雄型のシアキーを有するセグメントを後から設置することができるので、セグメントの千鳥配置を維持しながら、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続弧状アーチ部を順次周方向に構築することができ、また、トンネル軸方向連続弧状アーチ部を築造している部分だけの全面通行止めですむため、トンネル内におけるトンネル軸方向連続弧状アーチ部を構築していない弧状アーチ部分あるいは部分構築がすんだ弧状アーチ部分の下を全面交通可能な部分とすることができる、すなわち、車線規制はセグメントの組み立てを行う車線だけでよいため、セグメントの組み立て中であっても、組み立てを行っていない車線では車の通行ができ、片側交互通行が可能である。また全面通行止めが必要となる車線替えを極めてすくなく最小限にすることができ、施工工期を短縮して、施工コストを低減できるばかりでなく、交通障害を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１〜図２は、接続部付近に使用される本発明の第１実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメント１Ａを示すものであって、このセグメント１Ａは、トンネル円周方向及びトンネル軸方向に分割された薄肉のセグメントをトンネル内面にそってトンネル軸方向に隣接するセグメントリング毎にトンネル周方向に千鳥組みとなるように設置して、各種トンネル内面またはトンネル覆工の内面を保護・補強するトンネル内面保護・補強構造に使用され、特に半円アーチ状等のセグメントリング７を構築する場合のその一部をなす弧状アーチ部の端部側に新たに接続するように設置されるセグメントとして使用されるセグメント１Ａであって、トンネル周方向に断面弧状で、かつ平面略矩形状の薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント本体２のトンネル円周方向をなす既設側の弧状辺４および新設側の弧状辺５を備えており、前記新設側の弧状辺５は、そのトンネル周方向既設側をセグメント本体２の巾寸法が、中央部から端部に向って漸次狭くなるように傾斜したテーパー状ガイド部となる傾斜弧状辺５ａと、既設側の弧状辺４と平行な辺５ｂとを備えている。（なお、セグメント本体２の平面視では、前記の既設側の弧状辺４，新設側の弧状辺５および傾斜弧状辺５ａはいずれも直線状の辺である。）前記の傾斜弧状辺５ａを有するセグメント１Ａは、これを既設側のセグメントに組み込む場合に、少なくとも既設セグメントと、せることなく設置することができる。
【００４０】
前記既設側の弧状辺４には、その近傍に、トンネル周方向に間隔をおいて複数（図示の場合は４つ）の雌型のシアキー６（６ａ）が設けられ、各雌型のシアキー６（６ａ）は、セグメント本体２の裏面に固定された脚部６ｂと、その脚部６ｂの上部に先端がトンネル周方向既設側に向かって突出すると共にトンネル軸に直角（既設側の弧状辺４に平行）なアーム部６ｃを備えている。前記アーム部６ｃはセグメント本体２の裏面から離れており、アーム部６ｃの下面と脚部６ｂとセグメント本体２の裏面とによりトンネル周方向既設側に向かって開口する開口溝６ｄが形成されている。
また、前記の開口溝６ｄを形成しているアーム部６ｃの下面は、アーム部６ｃの基端側から先端側に向かって、漸次セグメント本体２の裏面から離れるように傾斜する傾斜面６ｅとされ挿入方向にテーパー状であり、また開孔溝６ｄの奥部側の高さ寸法はこれに嵌合されるシアキーの高さ寸法と同様な寸法とされて、トンネル軸方向に隣接して設置されるセグメントとのトンネル半径方向の位置ずれが生じないようにされ、前記開口溝６ｄに挿入されるトンネル軸方向既設側のセグメント１のシアキー３（３ａ）をガイドしながら配置できるようにされている。前記の傾斜面６ｅの傾斜角θ（図２ｂ参照）は、製作精度・寸法精度勘案の上設計により設定される。
【００４１】
また、前記の新設側の弧状辺５における傾斜弧状辺５ａの近傍には、前記既設側の雌型のシアキー６（６ａ）と平行に、また、前記と同様な複数（図示の場合には２つ）の雌型のシアキー６（６ｆ）が設けられている。また、新設側の弧状辺５ｂの近傍には、トンネル周方向に間隔をおいた複数箇所（図示の場合は２つ）に、トンネル軸方向に張り出す雄型のシアキー３が設けられている。
【００４２】
すなわち、トンネル内面保護・補強用のセグメント本体２におけるトンネル軸方向の既設側の辺４の近傍に雌型のシアキー６（６ａ）が設けられ、新設側の辺５の近傍に、シアキー３（３ｂ）および雌型のシアキー６（６ｆ）が設けられている。なお、前記の傾斜弧状辺５ｂはセグメント本体２を挿入する既設側の挿入部が平面視でコ字状であれば、これに合わせてわずかに小さいセグメント巾でよいから、必ずしも既設側に向かって巾が漸次狭くなるようなセグメント本体２である必要はなく、平面視で全体として略矩形状であってもよい。
【００４３】
この実施形態では、シアキー３またはシアキー５２は、トンネル内面保護・補強用セグメント本体２の裏面に短尺の鋼製板体が立設配置されていると共に、トンネル軸方向またはトンネル周方向に突出するように片持ち式に張り出し配置され、鋼製板体の基端部が溶接によりトンネル内面保護・補強用のセグメント本体２に溶接により固定されて構成されている。
【００４４】
次に、本発明の第１実施形態のトンネル内面保護・補強用セグメント１Ａを、弧状アーチ部相互を接続するための端部に使用したトンネル軸方向連続弧状アーチ部を築造するまでの手順について、図３〜図５を参照して説明する。
【００４５】
トンネル内におけるトンネル軸方向連続弧状アーチ部４６を構築すべき部分の下方の路面４４（図５（ｂ）参照）等を遮断し、反対側の路面４５を片側交互交通とした状態で、トンネル周方向の端部に、トンネル軸方向に連続するように、適宜の長さに連続した固定治具３５がコンクリート製床版３４上にトンネル軸方向に連続するように設置され、次いで、前記固定金具３５に図２５に示すような端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント１、またはこれにトンネル周方向に張り出すシアキー５２を備えた端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント１を準備する。
【００４６】
また、図１６に示すようなトンネル内面保護・補強用セグメント１あるいは図２４に示すようなトンネル内面保護・補強用セグメント１で、トンネル軸方向の巾寸法の異なる２種類のトンネル内面保護・補強用セグメント１を準備する。前記のトンネル周方向端部側のトンネル内面保護・補強用セグメント１のトンネル軸方向の巾寸法と同じトンネル軸方向の寸法のものは、同様なトンネル軸方向巾のアーチに属するようになるので、充分区別できるようにしておく。
【００４７】
前記の２種類のトンネル内面保護・補強用セグメント１の構造は、トンネル軸方向の巾寸法が従来の場合と同様か異なる巾寸法のものを使用する以外、同様な構造のセグメントを用いることができる。あるいは図２４に示すように周方向の端部にトンネル軸方向に間隔をおいてトンネル周方向に張り出す複数の雄型のシアキー５２が設けられているトンネル内面保護・補強用セグメント１も使用することができる。
【００４８】
前記の端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント１とこれに隣接するトンネル内面保護・補強用セグメント１とのトンネル軸方向の巾寸法はいずれが他方に比べて、狭くても、広くてもよく、場合によっては同じトンネル軸方向の寸法でもよい。
【００４９】
図５を参照して、前記のような各種のセグメント１を使用して、セグメントの概略組み立て順序を説明すると、固定金具３５の受け溝３８の溝底部に、端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント１の下端部を載置した状態で、受け溝付固定金具３５における押付ボルト３９により腕辺３７に押し付けて固定し（図２２ｂ参照）、次いで、固定されたセグメント１と同様なトンネル周方向の弧長のトンネル内面保護・補強用セグメント１の周方向端部相互を当接して、適宜の支保手段により仮保持する。また、トンネル周方向に突出する雄型のシアキー５２を有する場合には、周方向に隣り合うセグメント裏面に係合するように設置する。以下同様に前記トンネル周方向の長さが同じトンネル内面保護・補強用セグメント１を順次トンネル周方向に直列に接続するように設置して、トンネル周方向に連続した第１の弧状アーチ部１２（１２ａ）を構築し、これを適宜の仮支保手段により支持する。
【００５０】
そして、前記の弧状アーチ部１２（１２ａ）に隣接して、前記の各セグメント１よりもトンネル軸方向の巾寸法を広くしたセグメント１を組み立てるように、トンネル周方向の弧長を短くした端部の短尺のセグメント１をトンネル軸方向既設側に隣接して接続するように、かつ当接したトンネル周方向をなす辺相互近傍の各セグメント１の雄型のシアキー３を他方のセグメント１の裏面に係合させた状態で、前記セグメント１の端部を固定金具３５の受け溝３８の溝底部に、前記端部用のトンネル内面保護・補強用セグメント１の下端部を載置した状態で、受け溝付固定金具３５における押付ボルト３９により腕辺３７に押し付けて固定し、次いで、固定された端部短尺用のセグメント１よりもトンネル周方向の円弧の長さが長く、前記の既設側のセグメント１と同様な弧長のトンネル内面保護・補強用セグメント１の周方向端部を、端部の短尺セグメント１の端部に当接して、適宜の支保手段により仮保持する。
【００５１】
なお、トンネル周方向に突出する雄型のシアキー５２を有する場合には、周方向に隣り合うセグメント裏面に係合するように設置する。以下、同様に前記トンネル周方向の長さの長いトンネル内面保護・補強用セグメント１を順次トンネル周方向に直列に接続するように設置して、トンネル周方向に連続した第２の弧状アーチ部１２（１２ｂ）を構築し、これを適宜の仮支保手段により支持する。また、周方向端部のセグメント１として、トンネル周方向に新たに増設する側の少なくともトンネル軸方向既設側の一辺または既設側および新設側の２辺がトンネル周方向既設側に向かって傾斜し、セグメント本体２の巾が狭くなるように先細とされたトンネル内面保護・補強用セグメントで、雄型のシアキー３を有するセグメント１を設置して、第２の弧状アーチ部１２（１２ｂ）を構築する。
【００５２】
以下、第２の弧状アーチ部１２（１２ｂ）に隣接して前記第１の弧状アーチ部１２（１２ａ）と同様な第３の弧状アーチ部１２（１２ｃ）およびこれに接続する第４の弧状アーチ部１２（１２ｄ）と順次、トンネル軸方向に交互に繰り返して構築して、図５に示すような、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続弧状アーチ部４６を構築する。なお、個々のセグメント１（本願発明のセグメント１Ａも同様）には、図１５〜図１８に示すような突っ張りボルト螺杆１０を付属させて、トンネル内面への押し付けによりセグメント１の位置規制、あるいは既設あるいは新設側間での治具１６，１７あるいは治具１９，２０相互のボルトによる連結をして、新設セグメント１の既設側セグメント１あるいはセグメントリング７の仮保持を容易にすることができる。なお、図示省略するが、第1の弧状アーチ部１２（１２ａ）を構築する前に、事前にトンネル内面に沿ってリングの形状を規定するゲージとなるリング、すなわちゲージリングを組み立てておいても良い。また、このゲージリングにセグメントと同様のシアキーで嵌合するようにしておくことで、第１の弧状アーチ部１２（１２ａ）をさらに精度良く組み立てられるとともに、組み立て性の良い施工法とすることもできる。
【００５３】
前記のようにトンネル軸方向に連続した、トンネル軸方向連続アーチ部４６が構築された状態では、トンネル軸方向連続弧状アーチ部４６のトンネル周方向新設側端部を支持しておけば、弧状アーチ部１２の崩壊を防止でき、従って、個々の弧状アーチ部１２の増設側端部で、トンネル内面等に固定するアンカー材を、端部セグメントに付属させておくようにして、弧状アーチ部の崩壊を阻止するようにしてもよい。またこれに代えて、図示を省略するが、仮設支保工により支持しておくこともできる。
【００５４】
次に、前記のように、トンネル軸方向に連続したトンネル軸方向連続アーチ部４６の周方向の両端部を除く下方の仮設材を撤去して交通障害とならないようにした状態で、そのトンネル軸方向連続アーチ部４６の下方を通行させ、トンネル軸方向連続アーチ部４６に接続する次に補修または補強するトンネル周方向の一部の下方路面等を交通止めにする車線切り替えを行なう。
【００５５】
前記のよう車線切り替えをした状態で、図６に示すように、前記のトンネル軸方向連続アーチ部４６における最初に架設した弧状アーチ部１２（１２ａ）におけるトンネル軸方向の狭巾のセグメント１のトンネル周方向新設側端部に、およびこれにトンネル軸方向に隣接する広幅のセグメント１の傾斜面４７に当接するように、前記第１実施形態で示す図１の既設側辺近傍に雌型のシアキー６（６ａ）を有するセグメント１Ａにおける前記雌型のシアキー６を、これに係合すべき既設側の雄型のシアキー３と、その雄型のシアキー３に周方向において隣り合う雄型のシアキー３との間に位置させた状態で、雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａをトンネル周方向既設側に向かって移動させて、既設側の各セグメント１の雄型のシアキー３を雌型のシアキー６，６ｆの傾斜ガイド下面６ｅにより溝内に案内して、既設側の雄型のシアキー３と新設側の雌型のシアキー６，６ｆ相互を係合させる。
この場合、トンネル周方向に新たに新設するセグメント１における既設側のセグメント１に当接する辺４，５（５ａ）は、いずれの辺にも、その辺からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキー３ではなく、前記辺４，５（５ａ）からトンネル軸方向に突出しない雌型のシアキー６，６ｆを備えたセグメント１Ａであるので、シアキー３，６（６ｆ）相互が干渉して、セグメント１Ａの挿入が困難になることはない。
【００５６】
なお、前記の各セグメント１Ａには、図示を省略するが、トンネル内面との間隔を保持するための突っ張り螺杆１０あるいは既設側のセグメントとの仮固定するための治具１６，１９を付属させておくことにより、ボルト１８，２１等により既設側に支持させて架設することができる。
【００５７】
なお、前記の雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａは、図１〜図４あるいは後記する図１０または図１３および図１４に図示するように、トンネル軸方向に面する新設側の辺５（５ｂ）には、その辺５（５ｂ）からトンネル軸方向に突出する雄型のシアキー３であっても差し支えない。
【００５８】
前記の雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａのトンネル周方向後部側（新設側）は、トンネル軸方向の巾が広くなっているので、これに後続するセグメント１は、トンネル軸方向の巾が広いセグメントが使用されて、前記雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａのトンネル周方向の後端部に、雄型のシアキー３およびシアキー５２を有し、トンネル軸方向が巾広の新設のセグメント１が接続するように配置され、両セグメント１Ａ，１のトンネル周方向の端部から周方向に突出する雄型のシアキー５２相互を互いのセグメント裏面に係合させ、以下同様に、トンネル軸方向巾広の雄型のシアキー３およびシアキー５２を有するセグメント１をトンネル周方向後端部に接続するように配置する。そして最後のセグメント１は、トンネル周方向の後端部にトンネル周方向端部側にセグメント裏面からトンネル周方向に突出したシアキー５２を備えていないトンネル周方向の長さの短いセグメント１が使用されて、その後端部を、他端側の固定金具３５における受け溝３８に配置すると共に適宜受け溝底部に調整板が介在されて押付ボルト３９により腕辺３７に押し付けて固定して弧状後続アーチ４８（４８ａ）を構築し、一つのアーチリング７（７ａ）を構築する。
【００５９】
次いで、前記の弧状後続アーチ４８にトンネル軸方向に隣接し、既設側のトンネル軸方向連続弧状アーチ４６における接続端部をトンネル軸方向狭巾としたセグメント１の端部と同じ幅で、かつトンネル周方向の長さの長いセグメントで、トンネル軸方向およびトンネル周方向にセグメント本体２から突出するシアキー３を有するセグメント１が、トンネル軸方向およびトンネル周方向にセグメント本体２から突出する雄型のシアキー５２を有する既設側のセグメント裏面にシアキー３相互が係合するように配置され、以下同様なセグメント１がトンネル周方向に順次設置され、最後にトンネル周方向端部に雄型のシアキー５２を備えていないセグメント１の端部を固定金具３５に固定し、第２のトンネル軸方向狭巾の弧状後続アーチ４８（４８ｂ）を構築し、さらにトンネル軸方向に隣接するアーチリング７（７ｂ）を構築する。
【００６０】
以下、同様に、トンネル軸方向新設側で、すでに架設したトンネル軸方向連続弧状アーチ部４６の接続部に、雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａの組み込み、これにトンネル周方向に接続するシアキーが雄型シアキー３のみのセグメント１の組み込みを順次行なって、第３のトンネル軸方向広幅の弧状後続アーチ４８（４８ｃ）を構築し、同様に、第３のトンネル軸方向広幅の弧状後続アーチ４８（４８ｃ）にトンネル軸方向に隣接する第４のトンネル軸方向セグメント巾が狭巾の弧状後続アーチ４８（４８ｄ）および第５の弧状後続アーチ４８（４８ｅ）を構築して、トンネル軸方向に連続するようにアーチリング７を順次構築する。
以下、前記のような工程を繰り返して、図６に矢印Ｂで示すように、トンネル軸方向連続弧状後続アーチ４９を構築することにより、アーチリング７がトンネル軸方向に連続するようにしてトンネル内面を覆うトンネル軸方向連続アーチ５０を構築して完成させる。なお、最後に、その連続アーチ５０とトンネル内面との間に硬化性充填材（グラウト４２）を充填・硬化して、連続アーチ５０の形状安定性を付与してもよい。
【００６１】
なお、片側３車線（全６車線）あるいは片側４車線（全８車線）等の道路（あるいは軌道）を備えたトンネル（４３）内周面の補修・補強では、例えば、２車線ごとにトンネル軸方向連続弧状アーチ部４６を構築することにし、雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ａを備えた接続部を、２車線ごとのトンネル軸方向弧状アーチ部に対応して設け、２車線ごとの弧状アーチ部下方の交通の開放および次に施工する弧状アーチ部の通行止めの、車線切り替えすることにより、全６車線なら３回、全８車線なら４回の交通車線切り替え作業で、薄肉セグメントを用いた、トンネル内面の補修・補強作業をトンネル軸方向に連続して施工して、格段に少ない車線切り替え作業および交通障害で、しかもセグメントの千鳥状配置を確保し、芋継手による剛性低下もなく、短工期で経済的にトンネル内面の補修・補強施工を行なうことができる。
【００６２】
（概略施工手順）
前記した本発明のトンネル内面補強構造の概略施工手順は、以下の（１）から（３）の順ようになる。
Ａ．例えば、左半リング（左の弧状アーチ部）または右半リング（図示省略）から組み立てる場合。
（１）左半リング（または右半リング）をトンネル周方向上に向かって１リングずつ組み立てる。これをトンネル軸方向に繰り返す。
（２）次に、車線替えを行い、右半リング（または左半リング）をトンネル周方向上から下に向かって１リングずつ組み立てる。これをトンネル軸方向に繰り返す。
（３）なお、必要に応じて最後に、グラウトを充填する。グラウトは、（１）セグメント裏面に予め設置した袋体を使用しても、（２）セグメントと既設覆工等のトンネル内面との間に直接充填してもよい。
【００６３】
次に、図８から図１０を参照して、本発明のトンネル内面保護・補強用のセグメントの第２実施形態について説明すると、この形態と前記第１実施形態とで相違する部分は、雌型のシアキー６の配置状態が異なるので、この点を主に説明し、同様な部分は同様な符号を付している。
【００６４】
既設側の弧状辺４および傾斜弧状辺５ａの近傍に設けられている雌型のシアキー６のアーム部６ｃが、トンネル軸方向に平行に延長するように、かつ既設側の弧状辺４および傾斜弧状辺５ａから突出しないようにセグメント本体２の裏面内に収まるように設けられ、アーム部６ｃの下面は、そのアーム部６ｃのトンネル周方向の部材巾（板厚）全体に、トンネル周方向既設側の端縁からトンネル周方向新設側の端縁に向かって漸次低くなるような傾斜面６ｅとされたセグメント１Ｂとされ、すなわちセグメント１Ｂの挿入方向にテーパー状であり、また、アーム部６ｃの下面におけるトンネル周方向新設側の端縁は、アーム部６ｃの下面に係合するトンネル軸方向に隣接するセグメントのシアキー３の高さよりも低くされてシアキー３の周方向既設側への抜け出しを防止している。
【００６５】
なお、前記アーム部６ｃの下面に係合する既設側セグメント１のシアキー３のトンネル周方向の上端形状としては、図１０（ａ）左に示すように、トンネル半径方向に直角な形状でもよく、図１０（ｂ）左に示すように、前記シアキー３の上端部形状が、トンネル周方向既設側の端縁が、トンネル周方向新設側端縁に比べて漸次高くなるように傾斜する傾斜面３ｆとしてもよく、いずれの場合も、雌型のシアキー６、６ｆをトンネル周方向既設側に向かってセグメントを配設する時に、前記アーム部６ｃの傾斜下面６ｅによりガイドされるか、アーム部６ｃの傾斜下面６ｅと既設側の雄型のシアキー３の傾斜上面３ｆとがガイド部として機能して、新設のセグメント１Ｂの設置作業を容易にしていると共に、既設セグメント１に対して新設セグメント１Ｂの本体２のトンネル半径方向の位置を所定の位置に配置することを可能にし、また、トンネル半径方向のせん断力の伝達を可能にしている。
【００６６】
雌型のシアキー６，６ｆのアーム部６ｃ下面および雄型のシアキー３の上面が同じ傾斜角の傾斜面とされていると、雄雌シアキー３，６（６ｆ）相互の傾斜面を面接触させて、応力集中の少ない状態でトンネル半径方向のせん断力あるいはトンネル周方向の軸力を伝達する部材として機能させることができる。
【００６７】
前記のような雌型のシアキー６，６ｆを有するセグメント１Ｂを、トンネル軸方向連続弧状後続アーチ部４６の先頭接続端に組み込む直前の状態が図１１に示され、組み込んだ状態が図１２に示されている。なお、これらの図は、トンネル軸方向連続弧状アーチ部４６のトンネル軸方向最終端の弧状後続アーチ部４８を構築すべく、雌型のシアキー６，６ｆを組み込む状態図である。施工手順は前記実施形態の場合と同様である。
【００６８】
前記のような雌型のシアキー６，６ｆのアーム部６ｃ下面と、雄型のシアキー３の上面とを重合させるように係合させる形態では、重合した状態では、セグメント裏面の雌・雄シアキー６（３）の配置がシンプルになり、グラウトを充填する場合の充填性が向上する。
【００６９】
なお、他の形態として、図１４に示すように、トンネル周方向の既設側の弧状アーチ部１２の接続端部に、トンネル軸方向に一つおきに、トンネル周方向の新設側の端部に向かってトンネル周方向をなす両辺が接近するように傾斜するテーパー状ガイド部となる傾斜辺５１を有し、かつ雄型のシアキー３を有するセグメント１が組み込まれたトンネル軸方向連続アーチ４６である場合には、図１３に示すような、トンネル周方向の既設側の端部に向かってトンネル周方向をなす両辺が接近するように傾斜する傾斜辺５ａを有し、その近傍に雌型のシアキー６（６ａ，６ｆ）を有するセグメント１Ｃを設置するようにしてもよい。施工手順等は前記実施形態の場合と同様である。この図１３に示す形態の場合は、トンネル周方向の既設側のトンネル周方向をなす両辺（傾斜弧状辺４ａ，５ａ）が既設側に向かって先細状であるので、新設のセグメントを既設セグメントに対してせることなく設置することができると共に、トンネル軸方向の傾斜した両辺５ａによりトンネル軸方向にガイドさせながら設置することができるので、前記実施形態の場合よりも既設側への挿入設置作業が容易である。
【００７０】
図示の実施形態では、自動車用トンネルの形態で説明したが、本発明を実施する場合、鉄道用トンネルあるいはその他のトンネルにも適用して、トンネル内面の補修あるいは補強を行なうようにしてもよい。
【００７１】
なお、セグメント裏面へのグラウトの充填に関しては、弧状アーチ部あるいはトンネル軸方向連続アーチ部の築造段階で充填するよりは、トンネル軸方向に連続した半円状の連続アーチが完成した段階で裏込充填するのが好ましい。
【００７２】
なお、前記の実施形態のように、トンネル周方向に張り出すシアキー５２を設けておくと、トンネル周方向に隣接するセグメントにせん断力を伝達可能で、シアキー５２が設けられていない場合に対して、トンネル周方向の剛性・強度に優れたリングとすることができる。
【００７３】
次に、図１５を参照して、本発明において使用される弧状アーチ部中間部（または端部）に使用されるトンネル軸方向に突出するシアキーが雄型のシアキー３であるセグメント１（図１５ｂ参照）の形態または弧状アーチ接続部に使用される雄型のシアキー３のみを有するセグメント１（図１５ａ参照）の形態について説明すると、トンネル周方向に断面弧状で、かつ平面略矩形形状をした薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント本体２のトンネル円周方向をなす既設側の弧状辺４および新設側の弧状辺５各辺の近傍に、周方向に間隔をおいた複数箇所に、前記と同様なトンネル軸方向に張り出すシアキー３が設けられている。
図１５（ａ）のセグメント１では、既設側弧状辺４のトンネル周方向の新設側先端部から中央に向かって、傾斜弧状辺４ａが設けられて、セグメント１の新設側端部がテーパー状とされて、雌型のシアキー６（６ａ）を有するセグメント１Ａの傾斜弧状辺５ａをガイドできるようにされている。
また、トンネル内面保護・補強用のセグメント本体２の周方向の両端部のトンネル軸方向をなす辺（トンネル周方向端部の既設側辺２４，トンネル周方向端部の新設側辺２５）に直角に周方向に突出するように、複数のシアキー５２がトンネル軸方向に間隔をおいて設けられている。
なお、リング間固定治具を構成するための治具１６，１７は前記従来の場合と同様であり、また、周方向のセグメント間固定治具を構成するための治具１９，２０も前記従来の場合と同様である。
【００７４】
ここで、前記の各セグメント１，１Ａにおけるトンネル軸方向に張り出す雄型のシアキー３の作用について説明すると、複数のトンネル内面保護・補強用のセグメント１が、既設のトンネル内面に沿ってトンネル周方向に直列に設置されてアーチを構成するトンネル内面保護・補強用のセグメントリング７（７ａ，７ｂ）相互間において、トンネル内壁コンクリート等の崩落時、（１）少なくともトンネル半径方向のせん断力を伝達するために用いられ、そして（２）曲げモーメントを伝達し、トンネル軸方向の複数のトンネル内面保護・補強用セグメントリング７（７ａ，７ｂ）に伝達し、全体に伝達分散するために設けられる。
【００７５】
また、トンネル周方向に張り出すシアキー５２を設けるようにすると、前記のように同じトンネル内面保護・補強用のセグメントリング７における周方向に隣り合うセグメント１間で、せん断力を伝達させることも可能となり、シアキー３を設けない場合に比べて剛性・強度が大きいトンネル内面保護・補強構造とすることができる。
【００７６】
また、セグメント本体裏面から突出しないように設けられる雌型のシアキー６は、これが雄型のシアキー３に係合することにより、雄型のシアキー３と同様にトンネル半径方向のせん断力の伝達することができる。
【００７７】
前記実施形態では、トンネル軸方向に張り出すように突出する雄型のシアキー３としているために、トンネル軸方向の既設側（前部側）のシアキー３（３ａ）の周方向の位置と、新設側（後部側）の周方向のシアキー３（３ｂ）の位置とは、トンネル周方向（トンネル内面保護・補強用のセグメント本体２の弧状周面方向）に位置がずらされて設けられている。
【００７８】
このように周方向の位置をずらす理由は、トンネル軸方向に千鳥状配置とすることによりトンネル半径方向のせん断力を伝達し、結果としてトンネル周方向の曲げモーメントを隣接リングに伝達するために、トンネル半径方向の正負両方向のせん断力を伝達可能にする必要がある点、同時に、トンネル内空断面を広く確保するために、薄肉のトンネル内面の保護・補強構造とするためシアキーの重なりをなくすことで薄肉化を計るようにする点、トンネル内空側に突出物を設けないで内面平滑で防食上・美観上優れたリングを形成する点を全て満たすように工夫されたものである。
【００７９】
セグメント１における前記トンネル周方向をなす各辺４，５側に配置される各シアキー３は、トンネル周方向に位置をずらして設けられており、トンネル内面保護・補強用のセグメントリング７によるアーチの中間部では、同じトンネル内面保護・補強用のセグメント１を使用することができ、また、トンネル軸方向に隣り合うトンネル内面保護・補強用のセグメントリング７の既設側セグメントリング７ａと、新設側のセグメントリング７ｂ間で、トンネル内面保護・補強用の各セグメント１が相互にシアキー３によって、各セグメント本体２の裏面に係合している。
【００８０】
前記の薄肉面板状のトンネル内面保護・補強用のセグメント１，１Ａを構成する材料としては、トンネル内空側の建築限界を超えないようにするために、例えば、板厚３０ｍｍ以内の厚鋼板，ＦＲＰ板状材，鋳鋼製面板状材等としてもよい。シアキー３，６、５２はセグメント本体に一体形成されていても、溶接あるいはボルト等の固定手段により固定されていても良い。
【００８１】
なお、図示を省略するが、各図に示すセグメント本体２の周側面部（前後面および左右側面）には、適宜、止水用シール材が固着されて、トンネル軸方向あるいは、トンネル周方向に隣り合うセグメント相互が密着されて、セグメント相互の止水連結が図られる。
【００８２】
本発明を実施する場合、接続部におけるセグメントの平面形状としては、矩形形状、図１あるいは図８に示すような傾斜辺５ａを有する５角形形状のセグメント、図１４に示すような先細状のセグメントあるいは、図示を省略するが、先細状のセグメントで傾斜角度の異なる形態も可能であり、さらには、傾斜部が複数の傾斜角度の異なる屈折あるいは曲線状の傾斜辺でも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】雌型のシアキーを備えた本発明の第１実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のａ−ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図３】半アーチリングをトンネル軸方向に連続して構築した後、雌型のシアキーを備えた第１実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを、残りの半アーチリングにおける広幅部のセグメントの先頭のセグメントとして、既設側に向かって組み立てている状態を示す展開平面図である。
【図４】図３の状態から既設側のセグメントに、新設の雌型のシアキーを備えている第１実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを既設側にセットした状態を示す展開平面図である。
【図５】トンネル周方向に半アーチリングを２分して構築する場合に、トンネル周方向に１／４アーチ状部を施工すべきトンネル軸方向の全長に渡って架設する場合のセグメント組み立て施工順を説明するための説明図である。
【図６】図５の状態から、車線替えをした後、残りの１／４アーチ状部を施工すべきトンネル軸方向の全長に渡って構築する場合のセグメント組み立て施工手順を説明するための説明図である。
【図７】雌型のシアキーを備えた第１実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを既設側に組み立てる場合の説明図である。
【図８】セグメント裏面内においてトンネル軸方向に延長する雌型のシアキーを備えている本発明の第２実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｂ）は図８（ａ）のｃ−ｃ線断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大して示す図である。
【図１０】（ａ）は、図８に示す雌型のシアキーを備えている本発明の第２実施形態セグメントにおける雌型のシアキーを、これに係合する既設側のセグメントにおける雄型のシアキーに係合させるべく、接近させるように移動している状態を示す説明図である。  （ｂ）は、図８に示す雌型のシアキーを備えている本発明の第２実施形態セグメントにおける雌型のシアキーを、これに係合する既設側のセグメントにおける上面に傾斜面を備えた形態の雄型のシアキーに係合させるべく、接近させるように移動している状態を示す説明図である。
【図１１】半アーチリングをトンネル軸方向に連続して構築した後、雌型のシアキーを備えた第２実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを、残りの半アーチリングにおける広幅部のセグメントの先頭のセグメントとして、既設側に向かって組み立てている状態を示す展開平面図である。
【図１２】図１１の状態から既設側のセグメントに、新設の雌型のシアキーを備えている第２実施形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを既設側にセットした状態を示す展開平面図である。
【図１３】差込み側の端部形状を先細状とした平面形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】図１３に示す形態の差込み側の端部形状を先細状とした平面形態のトンネル内面保護・補強用のセグメントを使用して、周方向既設側に組み込む場合の説明図である。
【図１５】本発明において使用され、弧状アーチ中間部または弧状アーチ端部に使用されるセグメントを示すものであって、（ａ）はトンネル周方向をなす辺の一方の辺の端部を傾斜弧状辺とし、雄型のシアキーのみを有するセグメントの一形態を示す平面図、（ｂ）はトンネル周方向をなす辺が平行なセグメントの形態を示す平面図、（ｃ）は（ａ）および（ｂ）の正面図である。
【図１６】従来例にかかるトンネル覆工内面補修・補強のセグメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図１６（ａ）のｄ−ｄ線断面図、ｅ−ｅ線断面図、ｆ−ｆ線断面である。
【図１８】（ａ）は、図１７（ａ）を拡大して示す図、（ｂ）は、雌型固定治具付近の縦断側面図、（ｃ）は、図１７（ｃ）を拡大して示す縦断正面図である。
【図１９】従来の補修・補強のセグメントの使用態様および、セグメントリングの構成を示す説明図である。
【図２０】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させるべく配置している状態を示す説明図である。
【図２１】従来の補修・補強のセグメントを使用して、新設のセグメントを既設のセグメントリングまたはセグメントに支持させた状態を示す説明図である。
【図２２】（ａ）は、補修・補強のセグメントによりセグメントリング構造を構築している状態を示す概略縦断正面図、（ｂ）は、下端部セグメントの下部の固定構造構造を示す正面図である。
【図２３】補修・補強のセグメントリングの裏面にグラウトを充填する形態を示す縦断正面図である。
【図２４】トンネル周方向に端部に、トンネル周方向に突出する雄型のシアキーを有する従来のセグメントの他の形態を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２５】トンネル周方向の長さを短くした端部セグメントの一例を示すものであって、図１６のｇ−ｇあるいはｈ−ｈで切断した形態で、（ａ）は一端側の端部セグメントの平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は他端側の端部セグメントの平面図、（ｄ）はその正面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
１Ａ  トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
１Ｂ  トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
１Ｃ  トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント
２  トンネル覆工内面保護・補強用のセグメント本体
３  シアキー
３ａ  既設側シアキー（トンネル軸方向に張り出すシアキー）
３ｂ  新設側シアキー（トンネル軸方向に張り出すシアキー）
３ｃ  雄型のシアキー（トンネル軸方向に張り出すシアキー）
３ｄ  一辺
３ｅ  他辺
３ｆ  傾斜面
４  既設側の弧状辺
４ａ  傾斜弧状辺
５  新設側の弧状辺
５ａ  傾斜弧状辺
６（６ａ）  雌型のシアキー
６ｂ  脚部
６ｃ  アーム部
６ｄ  開口溝
６ｅ  傾斜面
６（６ｆ）  雌型のシアキー
７  セグメントリング
７ａ  既設側のセグメントリング
７ｂ  新設側のセグメントリング
８  突っ張り部材
９  雌ねじ孔
１０  突っ張り螺杆
１１  透孔
１２  トンネル軸方向弧状アーチ部
１３  回動工具係合用凹部
１４  リング間固定治具
１５  周方向のセグメント間固定治具
１６  治具
１７  治具
１８  ボルト
１９  治具
２０  治具
２１  ボルト
２４  トンネル周方向既設側辺
２５  トンネル周方向新設側辺
３０  ブラケット
３３  ナット  
３４  コンクリート製床版
３５  固定金具
３６  腕辺
３７  腕辺
３８  受け溝
３９  押し付けボルト
４０  既設覆工
４１  内壁面
４２  グラウト
４３  トンネル
４４  路面
４５  路面
４６  トンネル軸方向連続弧状アーチ部
４７  傾斜面
４８  弧状後続アーチ
４９  トンネル軸方向連続弧状後続アーチ
５０  トンネル軸方向連続アーチ
５１  傾斜辺
５２  トンネル周方向に張り出すシアキー
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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