(57)【要約】【課題】  従来のセグメントは、各面に取付けられた鋼板同士が互いに結合されておらず、地下水が鋼板と鋼板との間からセグメントの内部を経由してトンネル内部へと漏れる可能性があった。また、セグメント内部に発生したひび割れに地下水が入ってセグメント内部の鉄筋の腐食を促進する可能性があった。【解決手段】  本発明のセグメント１は、コンクリートにより形成されたセグメント本体１Ａと、トンネル壁体の内面となるセグメント本体１Ａの内面２以外の側面６：６；７；７及び外面５にそれぞれ取付けられた板（金属板３；３Ａ）と、セグメント本体の面と面との境界において板の端部同士を互いに水密に結合する接続体（溶接部４）とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2006118307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドトンネルのトンネル壁体を形成するセグメントであって、コンクリートにより形成されたセグメント本体と、トンネル壁体の内面となるセグメント本体の内面以外の側面及び外面にそれぞれ取付けられた板と、セグメント本体の面と面との境界において板の端部同士を互いに水密に結合する接続体とを備えたことを特徴とするセグメント。
【請求項２】
セグメント成型用型枠の下枠の上面とセグメント成型用型枠の側枠の内面とで囲まれたコンクリート充填空間を形成し、コンクリート充填空間内における側枠の内面にセグメントの側面を形成する板を設置し、側枠の内面に設置された板の上端縁で形成されたコンクリート充填空間の上部開口をセグメントの外面を形成する板で塞いで、コンクリート充填空間内にコンクリートを充填してコンクリートを固化させることで、コンクリートにより形成されたセグメント本体の側面及び外面に板の結合された結合体を得て、その後、脱型した結合体の板の端部間を水密に結合する接続体を形成したことを特徴とする請求項１に記載の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、シールドトンネルのトンネル壁体を構成するセグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルは、シールドマシンの後部内で、トンネル壁体を構成するセグメントを組み立て、組み立てたセグメントの前面に反力をとり、シールドマシン後部のジャッキがシールドマシンを推進し、セグメント１リング分の推進が終了する毎に、新たなセグメントを組み立て、以後、シールドマシンの推進とセグメントの組立てとを繰り返して形成される。
一般的な円形断面のシールドトンネルの場合、各セグメントは、トンネル壁体の中心を基準として所定の間隔で分割された弧状のブロック体である。
トンネル内部に水が流れる下水道トンネル等では、従来は、セグメントによる一次覆工の内側に場所打ちコンクリートによる二次覆工が施されていたが、最近は、経済性の観点から二次覆工を省略することが増えている。
二次覆工を省略する場合に使用するセグメントは、シールドトンネルの直線部及び緩曲線部においてはＲＣセグメントを用い、急曲線部においては、施工時のシールドジャッキの偏心やシールドテールのせり等によりＲＣセグメントでは損傷が発生しやすいため、ＲＣセグメントの周りを鋼殻で囲ったコンクリート中詰鋼製セグメントを用いる。
上記鋼殻はプレス加工あるいは溶接によるビルドアップにより製作され、その後、簡易な型枠を用いて、鋼殻内部及び上部にコンクリートを打設することでコンクリート中詰鋼製セグメントを形成する。よって、コンクリート中詰鋼製セグメントは、鋼材の使用量や製作工数が多くなるので、経済的に不利である。
そこで、ＲＣセグメントを形成する型枠の内側面に鋼板を設置した後に、型枠内にコンクリートを打設することでＲＣセグメントの外面に鋼板が取付けられたセグメントが知られている（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００１−６５３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のような従来のセグメントは、各面に取付けられた鋼板同士が互いに結合されておらず、地下水が鋼板と鋼板との間からセグメントの内部を経由してトンネル内部へと漏れる可能性があった。また、セグメント内部に発生したひび割れに地下水が入ってセグメント内部の鉄筋の腐食を促進する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるシールドトンネルのトンネル壁体を形成するセグメントは、コンクリートにより形成されたセグメント本体と、トンネル壁体の内面となるセグメント本体の内面以外の側面及び外面にそれぞれ取付けられた板と、セグメント本体の面と面との境界において板の端部同士を互いに水密に結合する接続体とを備えたことを特徴とする。
本発明によるセグメントの製造方法は、セグメント成型用型枠の下枠の上面とセグメント成型用型枠の側枠の内面とで囲まれたコンクリート充填空間を形成し、コンクリート充填空間内における側枠の内面にセグメントの側面を形成する板を設置し、側枠の内面に設置された板の上端縁で形成されたコンクリート充填空間の上部開口をセグメントの外面を形成する板で塞いで、コンクリート充填空間内にコンクリートを充填してコンクリートを固化させることで、コンクリートにより形成されたセグメント本体の側面及び外面に板の結合された結合体を得て、その後、脱型した結合体の板の端部間を水密に結合する接続体を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のセグメントによれば、セグメント本体の内面以外の側面及び外面にそれぞれ取付けられた板の端部間が接続体により水密に結合されて塞がれたので、板と板との間からセグメントの内部への水の浸入を防止できる。また、薄い板を用いて水密性に優れたセグメントを形成でき、経済性に優れる。接続体により水密に結合されたコーナー部において板がシールドジャッキの推進力でめくれることもなく、コーナー部の強度も増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１〜図７は本形態のセグメント及びセグメント製造方法を示し、図１はセグメントの外観を示し、図２は塞ぎ部材として溶接接合部を示し、図３はセグメント製造用型枠と金属板との関係を示し、図４は成型時の製造用型枠の外観を示し、図５はセグメント間接合面に平行な面で切断した断面（図４のＡ−Ａ断面）を示し、図６はリング間接合面に平行な面で切断した断面（図４のＢ−Ｂ断面）を示し、図７は袋ナット部の詳細を示す。
【０００７】
図１；２に示すように、本形態のセグメント１は、全体形状としては従来と同様な弧状に形成されるものであり、ＲＣ（鉄筋コンクリート）製のセグメント本体１Ａと、トンネル壁体の内面となるセグメント本体１Ａの内面２以外の５つの面にそれぞれ取付けられた鋼板などの板厚１０ｍｍ程度の金属板３と、５つの面と面との境界において、金属板３の端部３ｅ；３ｅ同士を互いに結合して金属板３；３の端部３ｅ；３ｅ間を水密に塞ぐ接続体としての溶接部４とを備える。５つの面は、地山側であるトンネル壁体の外面側となるセグメント本体１Ａの外面５と、トンネルの周方向に沿った方向に直交する面となるセグメント本体１Ａの互いに相対峙する一方の一対の側面６；６と、トンネルの進行方向に沿った方向に直交する面となるセグメント本体１Ａの互いに相対峙する他方の一対の側面７；７である。水密とは、金属板３；３の端部３ｅ；３ｅ間での水の通過を阻止した端部３ｅ；３ｅ間の接続形態のことである。以上の構成のセグメント１によれば、セグメント本体１Ａの内面２以外の側面６；６；７；７及び外面５にそれぞれ取付けられた金属板３の端部３ｅ；３ｅ間が接続体としての溶接部４により水密に結合されて塞がれたので、金属板３と金属板３との間からセグメント１の内部（セグメント本体１Ａ）への水の浸入を防止できる。また、薄い金属板３を用いて水密性に優れたセグメント１を形成できるので、経済性に優れる。さらに、溶接部４により水密に結合されたコーナー部５０において金属板３が図外のシールドジャッキの推進力でめくれることもなく、コーナー部５０の強度の高いセグメント１を得ることができる。
【０００８】
図３；４を参照し、本形態によるセグメント１の製造方法を説明する。セグメント１の製造用型枠１０は、セグメント１におけるセグメント本体１Ａの内面２を形成する下枠１１と、セグメント１の互いに相対峙する一対のセグメント間接合面８；８（側面６；６に取付けられた金属板３；３の外面（図１参照））を形成する一方の一対の側枠１２；１２と、セグメント１の互いに相対峙する一対のリング間接合面９：９（側面７；７に取付けられた金属板３；３の外面（図１参照））を形成する他方の一対の側枠１３；１３と、セグメント本体１Ａの外面を押さえる押さえ機構１４とにより構成される。
【０００９】
図３のように、下枠１１の上面１１ａと側枠１２；１２；１３；１３とで上方開放のコンクリート充填空間２０を形成した後に、コンクリート充填空間２０内に鉄筋２１を配置し（図５；６参照）、四方の側枠１２；１２；１３；１３の内面１２ａ；１３ａにそれぞれ金属板３を沿わせた状態に取付ける。そして、四方の側枠１２；１２；１３；１３の内面１２ａ；１３ａに設置されたそれぞれの金属板３の上端縁３ａに金属板３Ａの周囲縁側の下面３ｂを接触させて設置することで、金属板３の上端縁３ａで形成されたコンクリート充填空間２０の上部開口を塞ぐ。金属板３Ａの上面３ｔには押さえ部材２２を配置した後に、油圧ジャッキなどの押圧機構２３で上下する押板２４で押さえ部材２２及び金属板３Ａを押さえることで、コンクリート充填空間２０に注入される生コンクリートの圧力に対して金属板３Ａが上方に浮き上がらないようにする。押さえ部材２２、押圧機構２３、押板２４とで押さえ機構１４が構成される。金属板３；３Ａのコンクリート充填空間２０側を向く面には、コンクリート充填空間２０に突出するアンカー部材２５が複数設けられる。そして、例えば、下枠１１の上面中央に形成された図外のコンクリート注入口に生コンクリート注入ホースを外部から結合し、ポンプなどで生コンクリートをコンクリート充填空間２０内に充填することで、アンカー部材２５がコンクリート充填空間２０に充填されて固化されるコンクリートに係合して金属板３；３Ａとコンクリートとが一体化した結合体１Ｂが得られる。コンクリートが固化したことを確認した後に脱型し、その後、得られた結合体１Ｂにおけるセグメントの本体１Ａの５つの面と面との境界において金属板３（３Ａ）の端部３ｅ；３ｅ間を全溶接して金属板３（３Ａ）の端部３ｅ；３ｅ間を水密に結合して塞ぐことで、セグメント１が完成する。尚、金属板３の側枠１２；１３への取付けは、図５〜図７に示すように、金属板３のコンクリート充填空間２０側を向く面に袋ナット部材２６を止ねじ２６ａなどで取付けておき、側枠１２；１３及び金属板３に形成された貫通孔２７ａ；２７ｂを通過して袋ナット部材２６の雌ねじ部２６ｂに締結されるボルト２８を用いればよい。また、金属板３Ａを有しない結合体を成型してから、当該結合体の外面５に金属板３Ａを配置して金属板３Ａの端部３ｅと４つの金属板３の端部３ｅとの間を溶接部４により水密に結合して塞ぐことで、セグメント１を製作するようにしても良い。
【００１０】
他の形態１．
溶接部４を形成する溶接によるセグメント本体１Ａのコンクリートへの影響を少なくするために、図８（ａ）のように、溶接する部分に沿った内側に空洞３０を形成したり、図８（ｂ）のように、溶接する部分に沿った内側に耐火断熱材３１を設けた構成としてもよい。
【００１１】
他の形態２．
図９に示すように、セグメント本体１Ａの側面６；６；７；７に凹部３５を形成し、セグメント１；１同士の接合面８；８同士や接合面９；９同士を接合し、セグメント１；１同士の凹部３５；３５を向き合わせてシール材収容部３７を形成し、このシール材収容部３７内にシール材３６を装填する。凹部３５はセグメント本体１Ａの内外面２；５の周囲であるすべての側面６；７；６；７を１周するように形成される。よって、セグメント１；１同士の接合面８；８間（セグメント間接合面間）及びセグメント１；１同士の接合面９；９間（リング間接合面間）の接合面間に形成されるシール材収容部３７内に装填されたシール材３６により、地下水が接合面間を経由してトンネル内部へと漏れることを防止できる。したがって、上述した最良の形態の溶接部４とシール材３６とを兼ね備えた構成により、トンネル内への水漏れを確実に防止できるトンネル壁体を形成できるセグメント１を提供できる。
【００１２】
他の形態３．
図示しないが、セグメント本体１Ａの外面５に、成型の際に、有底の孔を備えたインサート金具を、孔入口を露出させた状態に埋設しておいて、インサート金具の孔と金属板３Ａに形成した孔とに棒部材をはめ込み、棒部材と金属板３Ａの孔との間を外側から水密に結合する溶接部を形成することで、金属板３Ａをセグメント本体１Ａの外面５に取付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
金属板３；３Ａの端部３ｅ；３ｅ同士を互いに結合して金属板３；３Ａの端部３ｅ；３ｅ間を水密に塞ぐ接続体としては、水密な形態を保てれば、上述した金属板３；３Ａの端部３ｅ；３ｅ間の全溶接による溶接部４の他に、コーキング材による接続体、スポット溶接とコーキング材との併用による接続体、接着剤による接続体、その他の接続体を採用してもかまわない。金属板３；３Ａの代わりに、樹脂板、その他の材料により形成された板を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セグメントの外観を示す斜視図（最良の形態）。
【図２】溶接部を示す断面図（最良の形態）。
【図３】セグメント製造用型枠と金属板との関係を示す分解斜視図（最良の形態）。
【図４】成型時の製造用型枠の外観を示す斜視図（最良の形態）。
【図５】セグメントをセグメント間接合面に平行な面で切断した断面を示す図（最良の形態）。
【図６】セグメントをリング間接合面に平行な面で切断した断面を示す図（最良の形態）。
【図７】袋ナットの取付態様を示す断面図（最良の形態）。
【図８】セグメントの接続体による熱影響を回避するための構造を示す断面図（他の形態１）。
【図９】セグメント同士の接合面間の構成を示す断面図（他の形態２）。
【符号の説明】
【００１５】
１  セグメント、１Ａ  セグメント本体、１Ｂ  結合体、
２  セグメント本体の内面、３；３Ａ  金属板（板）、
３ａ  側枠の内面に設置された金属板の上端縁面、３ｅ  金属板の端部、
４  溶接部（接続体）、５  セグメント本体の外面、
６  セグメント本体の側面、１０  セグメント成型用型枠、
１１  下枠、１２；１３  側枠、２０  コンクリート充填空間。
【図１】
2006118307.tif 000003
【図２】
2006118307.tif 000004
【図３】
2006118307.tif 000005
【図４】
2006118307.tif 000006
【図５】
2006118307.tif 000007
【図６】
2006118307.tif 000008
【図７】
2006118307.tif 000009
【図８】
2006118307.tif 000010
【図９】
2006118307.tif 000011