(57)【要約】【課題】効率的な断面を確保しながら、部材数及び加工工数を削減することで、製作コストを削減できる鋼製セグメント及び合成セグメントを提供する。【解決手段】少なくとも、端部に継手１１８を有し、長手方向に対して垂直方向に切断した断面が凹凸形状であって、隣接する他の鋼矢板と前記継手において相互に接続される複数の鋼矢板１１０と、長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように前記鋼矢板と接合され、前記トンネル軸方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた主桁１２０と、長手方向が前記主桁の長手方向に対して垂直になるように前記主桁及び前記複数の鋼矢板と接合され、前記トンネル周方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた継手板１３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、端部に継手を有し、長手方向に対して垂直方向に切断した断面が凹凸形状であって、隣接する他の鋼矢板と前記継手において相互に接続される複数の鋼矢板と、
長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように前記鋼矢板と接合され、前記トンネル軸方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた主桁と、
長手方向が前記主桁の長手方向に対して垂直になるように前記主桁及び前記複数の鋼矢板と接合され、前記トンネル周方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた継手板と
を備える、鋼製セグメント。
【請求項２】
前記鋼製セグメントをトンネル周方向に沿って配置したとき、前記鋼矢板は、前記鋼矢板の長手方向がトンネル軸方向に対して平行になるように配置された、請求項１に記載の鋼製セグメント。
【請求項３】
前記鋼製セグメントをトンネル周方向に沿って配置したとき、前記鋼矢板は、前記鋼矢板の長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように配置され、
長手方向がトンネル軸方向に対して平行になるように前記主桁及び前記鋼矢板と接合された縦リブを更に有する、請求項１に記載の鋼製セグメント。
【請求項４】
相互に異なる断面形状又は異なる大きさを有する前記鋼矢板が組み合わされ、相互に接続された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼製セグメント。
【請求項５】
前記複数の鋼矢板が相互に接続された前記継手には、溶接又は止水材が施された、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼製セグメント。
【請求項６】
前記鋼製セグメントの内部空間にコンクリートが充填された、請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製セグメント及び合成セグメントに関し、特にシールドトンネルの覆工に適した鋼製セグメント及び合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法によってトンネルを構築する際、セグメントによる覆工が順次組み立てられ管路が形成される。複数のセグメントからなる覆工は、トンネル外部からの水圧や土圧、地表の上載荷重に耐え、トンネル内部の空間を確保する。また、セグメントは、シールドマシンの推進時のジャッキ圧に対して十分な強度を有する構造を有する。
【０００３】
セグメントには、例えば鋼製セグメント、ダクタイル鋳鉄セグメント等がある。鋼製セグメントは、圧延鋼材を用いて構成され、溶接によって組み立てられる。鋼製セグメントは、外面を覆うスキンプレート、荷重を受け持つ主桁、隣接するセグメントとのボルト結合に用いられる継手板、ジャッキの反力を受ける縦リブ、例えばボルト等の継手材などからなる。鋼製セグメントは、軸力に比べて曲げモーメントが卓越するトンネルに適用されるとよい。
【０００４】
鋳鉄セグメントは、溶けた鉄を型枠に流し込んで冷やした後、脱型して形成される鋳鉄製のセグメントである。鋳鉄セグメントは、形状自由度が高く、フランジ等も一体的に形成できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、鋼製セグメントは、一つのセグメントを構成するための部材数が多く、非常に加工の手間がかかるため、加工コストが高くなる。特に、曲げモーメントが卓越する場合、桁高を高くする必要があるが、桁高を高くするとトンネル掘削断面が増加することになり、シールドマシンの大型化や掘削廃土の処理費用の増大を招くため、工事費全体のコストが増大する。一方、主桁にフランジを付加するか、又は内側及び外側両面にスキンプレートを設置すれば、桁高を抑えられ力学上は効率的な断面にすることが出来るが、部材数が更に多くなるためにセグメントの加工コストがさらに高くなる問題がある。
【０００６】
一方、鋳鉄セグメントは、溶けた鉄を型枠に流し込んで製作されるため、セグメントの断面形状を比較的自由に形成することができ、セグメントの桁高を抑えつつ大きな曲げモーメントに抵抗できるが、逆に板厚を約１０ｍｍ以下にすることは困難である。その結果、断面の無駄が生じ、鋳鉄セグメントを効率的な断面にすることができない場合があり、その場合コストが結果的に高くなる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、効率的な断面を確保しながら、部材数及び加工工数を削減することで、製作コストを削減できる鋼製セグメント及び合成セグメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明によれば、少なくとも、端部に継手を有し、長手方向に対して垂直方向に切断した断面が凹凸形状であって、隣接する他の鋼矢板と上記継手において相互に接続される複数の鋼矢板と、長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように上記鋼矢板と接合され、上記トンネル軸方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた主桁と、長手方向が上記主桁の長手方向に対して垂直になるように上記主桁及び上記複数の鋼矢板と接合され、上記トンネル周方向に隣接する他の鋼製セグメントと接合するための接合手段が設けられた継手板とを備える鋼製セグメントが提供される。
【０００９】
また、第２の発明によれば、上記鋼製セグメントをトンネル周方向に沿って配置したとき、上記鋼矢板は、上記鋼矢板の長手方向がトンネル軸方向に対して平行になるように配置されたことを特徴とする鋼製セグメントが提供される。
【００１０】
また、第３の発明によれば、上記鋼製セグメントをトンネル周方向に沿って配置したとき、上記鋼矢板は、上記鋼矢板の長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように配置され、長手方向がトンネル軸方向に対して平行になるように上記主桁及び上記鋼矢板と接合された縦リブを更に有することを特徴とする、第１の発明に記載の鋼製セグメントが提供される。
【００１１】
また、第４の発明によれば、相互に異なる断面形状又は異なる大きさを有する上記鋼矢板が組み合わされ、相互に接続されたことを特徴とする、第１から第３の発明に記載の鋼製セグメントが提供される。
【００１２】
また、第５の発明によれば、上記複数の鋼矢板が相互に接続された上記継手には、溶接又は止水材が施されたことを特徴とする、第１から第４の発明に記載の鋼製セグメントが提供される。
【００１３】
また、第６の発明によれば、上記鋼製セグメントの内部空間にコンクリートが充填されたことを特徴とする、第１から第５の発明に記載の合成セグメントが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、効率的な断面を確保しながら、部材数及び加工工数を削減することで、製作コストを削減できる鋼製セグメント及び合成セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す斜視図である。
【図２】図４の１−１線で切断した側断面図である。
【図３】同実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す２−２矢視図である。
【図４】同実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す平面図である。
【図５】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント２００を示す側断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す斜視図である。
【図７】同実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す側面図である。
【図８】図９の３−３線で切断した縦断面図である。
【図９】同実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す平面図である。
【図１０】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント４００を示す縦断面図である。
【図１１】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント５００を示す縦断面図である。
【図１２】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント６００を示す縦断面図である。
【図１３】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント７００を示す縦断面図である。
【図１４】同実施形態の変形例に係る鋼製セグメント８００を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
＜１．第１の実施形態＞
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る鋼製セグメント１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す斜視図である。図２は、図４の１−１線で切断した断面図である。図３は、本実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す２−２矢視図である。図４は、本実施形態に係る鋼製セグメント１００を示す平面図である。
【００１８】
鋼製セグメント１００は、シールド工法によってトンネルを構築する際、管路を形成するために覆工として使用されるセグメントである。鋼製セグメント１００は、トンネル周方向に環状に配置される。そして、環状に配置された鋼製セグメント１００による覆工が順次トンネル軸方向に組み立てられることによって管路が形成される。複数の鋼製セグメント１００からなる覆工は、トンネル外部からの水圧や土圧、地表の上載荷重に耐え、トンネル内部の空間を確保する。また、鋼製セグメント１００は、シールド推進時のジャッキ圧に対して十分な強度を有する。
【００１９】
鋼製セグメント１００は、図１〜図４に示すように、複数の鋼矢板１１０と、主桁１２０と、継手板１３０などからなる。本実施形態では、鋼製セグメント１００が覆工として設置されたとき、鋼矢板１１０の長手方向がトンネル軸方向と平行になるように、鋼矢板１１０が配置される。
【００２０】
鋼矢板１１０は鋼製セグメント１００の外面及び内面を形成する。鋼矢板１１０は、長手方向に対して垂直方向に切断した断面が凹凸形状を有する鋼板である。鋼矢板１１０は、例えば圧延又は冷間加工によって製造される。図１〜４に示す例では、いわゆるハット形状の断面を有する鋼矢板を使用した例を示している。即ち、鋼矢板１１０は、図２に示すように、中間板部１１２と、斜板部１１４と、端板部１１６と、継手１１８ａ，１１８ｂとを有する。継手１１８ａ，１１８ｂを総称して、以下「継手１１８」ともいう。
【００２１】
中間板部１１２は、鋼矢板１１０の中間部に位置する板状部材である。中間板部１１２は、長手方向に対して平行な二つの端部において、斜板部１１４と接続される。斜板部１１４は、一端側で、中間板部１１２に対して斜めの角度を有して中間板部１１２と接続され、他端側で、端板部１１６と接続される。端板部１１６は、中間板部１１２と平行であり、鋼矢板１１０の長手方向に対して平行な端部に位置する。端板部１１６は、一端側で斜板部１１４と接続され、他端側で継手１１８と接続される。
【００２２】
継手１１８は、鋼矢板１１０の長手方向に対して平行な端部に、端板部１１６と接続して設けられる。継手１１８は、隣接して配置される他の鋼矢板１１０の継手１１８と接続される。継手１１８は、二つの継手１１８が相互に接続可能な形状を有する。継手１１８は、例えば、中心に形成された溝部と、接続時に他の継手の溝部に挿入可能な先端部からなる。
【００２３】
鋼矢板１１０の一端側の端部に設けられた継手１１８ａは、図１及び図２に示すように、トンネルの内側方向に開口した溝部を有し、他端側の端部に設けられた継手１１８ｂは、反対にトンネルの外側方向に開口した溝部を有する。なお、隣接する鋼矢板１１０を相互に接続できれば、一つの鋼矢板１１０における二つの継手１１８の溝部は、同一方向に開口していてもよい。
【００２４】
二つの鋼矢板１１０が接続されているとき、鋼矢板１１０は継手１１８（１１８ａ、１１８ｂ）が互いに多少の嵌合余裕を有しているため、継手１１８部分を中心に回転可能である。従って、鋼製セグメント１００が覆工として設置されたとき、鋼矢板１１０の長手方向がトンネル軸方向と平行になるように、且つ継手１１８部分で曲率に合うように角度をつけて鋼矢板１１０が配置されることで、曲げ加工することなく曲面を有する鋼製セグメント１００の外面及び内面を容易に形成できる。その結果、曲げ加工なしで、円又は楕円形状のトンネルの周方向に沿ったセグメントを形成できる。
【００２５】
二つの鋼矢板１１０が接続されているときの継手１１８の接続部分には、止水溶接が施されるか、止水材（図示省略）が設けられる。止水材は、例えばウレタンやポリエチレン、歴青材料等であり、外部、例えば地山からの漏水を防止する。
【００２６】
互いに接続された複数の鋼矢板１１０のうちトンネル周方向端部の鋼矢板１１０Ｐは、鋼矢板１１０Ｐの端部１１２ａで継手板１３０と溶接によって接合される。鋼矢板１１０Ｐは、図１〜４に示す例では、鋼矢板１１０を中間付近で切断したものである。また、鋼矢板１１０は、トンネル軸方向端部１１０ｂで主桁１２０と溶接によって接合される。
【００２７】
鋼矢板１１０は、従来の鋼製セグメントのスキンプレート及び縦リブの機能を発揮する。即ち、複数の鋼矢板１１０が組み合わされることによって、連続する面が形成され、土の崩壊を抑える。また、鋼矢板１１０は、外部から入力された荷重を主桁１２０に伝達する。更に、鋼矢板１１０は、長手方向がトンネル軸方向に対して平行に配置されるため、鋼製セグメント１００はシールドマシンの推進時のジャッキ圧に耐える構造を有する。更に、鋼矢板１１０は、トンネル軸方向に地震力などが作用したとき、鋼製セグメント１００の座屈を防止できる。
【００２８】
なお、鋼矢板１１０は、汎用されているものを使用してもよいし、新たに設計、製造したものを使用してもよい。
【００２９】
主桁１２０は、板状部材であり、長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように鋼矢板１１０と溶接によって接合される。主桁１２０は、鋼製セグメント１００が曲面形状を有する場合、その曲面に沿った円弧形状を有する。また、主桁１２０は、鋼製セグメント１００の主構造体であり、鋼矢板１１０を伝達してきた荷重を最終的に受け持つ。主桁１２０には、トンネル軸方向に隣接する鋼製セグメント１００の主桁１２０と接合するための機械式の接合部材（図示省略）又は図１及び図２に示すようにボルト挿通用の孔であるボルト挿通孔１２２等の接合手段が一体に設けられる。
【００３０】
継手板１３０は、板状部材であり、鋼製セグメント１００を環状に配置する際、トンネル周方向に隣接する鋼製セグメント１００と接合するために使用される。例えば、継手板１３０には、図３に示すようにボルト挿通孔１３２が形成される。そして、ボルト挿通孔１３２は、隣接する鋼製セグメント１００の継手板１３０のボルト挿通孔１３２と共にボルト結合に使用され、二つの鋼製セグメント１００が相互に接合される。
【００３１】
また、主桁１２０と継手板１３０で囲まれる鋼製セグメント１００の内部空間に、コンクリートが充填されてもよい。これにより、上述した鋼製セグメント１００を、いわゆる合成セグメントにすることができる。コンクリートと鋼殻からなる合成セグメントとすることによって、コンクリートは圧縮力に対して耐力があるため、鋼構造のみの場合に比べて軸力が大きいトンネルでも薄壁化を図ることができる。
【００３２】
なお、コンクリートは、鋼製セグメント１００の外側、即ち地山側のみに充填されるとしてもよい。これによって、鋼製セグメント１００と地山との間に後からモルタルなどを充填する、いわゆる裏込め注入量を抑えることができ、施工コストを削減することができる。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、鋼矢板１１０がトンネル軸方向に対して平行に、且つ鋼矢板１１０をトンネルの曲率に合わせて容易に配置できるため、鋼矢板１１０の曲げ加工が不要であり製作コストを低減できる。そして、鋼矢板１１０を組み合わせ、鋼矢板１１０の継手１１８の接続部分に止水溶接するか、止水材を設置することによって、止水が可能である。更に、土圧等の外部の荷重を面で受けて主桁１２０に力を伝達できるため、従来の鋼製セグメントで使用されていたスキンプレートを省略することもできる。以上説明したように本実施形態によれば、効率的な断面を確保しながら、部材数及び加工工数を削減することでセグメントの製作コストを削減できる。
【００３４】
なお、上述した説明では、同一の大きさを有しハット形状の断面を有する鋼矢板１１０を複数使用する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。図５は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント２００を示す側断面図である。鋼製セグメント２００は、断面がＵ形形状を有するいわゆるＵ形鋼矢板２１０を有するセグメントである。端部に位置する鋼矢板２１０は、図５に示す例では、鋼矢板２１０を継手２１６ａ，２１６ｂで切断したものである。鋼矢板２１０は、鋼矢板２１０の端部２１６ｃで継手板１３０と接合される。Ｕ形鋼矢板２１０は、中間板部２１２と、斜板部２１４と、継手２１６ａ，２１６ｂなどからなる。Ｕ形鋼矢板２１０は、交互に向きを変えて組み合わされる。
【００３５】
また、図示しないが、例えば大きさの異なる２種類以上の鋼矢板（例えば、種々のＵ型矢板やＺ型矢板、直線矢板）を組み合わせてもよい。このように、種々の鋼矢板の組み合わせによって、断面の無駄を減らすことができ、要求される断面性能に応じた効率的な断面を実現できる。
【００３６】
＜２．第２の実施形態＞
次に、図６〜図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る鋼製セグメント３００の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す斜視図である。図７は、本実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す側面図である。図８は、図９の３−３線で切断した縦断面図である。図９は、本実施形態に係る鋼製セグメント３００を示す平面図である。
【００３７】
鋼製セグメント３００は、図６〜図９に示すように、複数の鋼矢板３１０と、主桁３２０と、継手板３３０と、縦リブ３４０などからなる。本実施形態の鋼製セグメント３００は、第１の実施形態の鋼製セグメント１００，２００と比較して、鋼矢板３１０の配置方向が異なる。本実施形態では、鋼製セグメント３００が覆工として設置されたとき、鋼矢板３１０の長手方向がトンネル軸方向と垂直に、即ちトンネル周方向と平行になるように、鋼矢板３１０が配置される。
【００３８】
鋼矢板３１０は鋼製セグメント３００の外面及び内面を形成する。鋼矢板３１０は、長手方向に対して垂直方向に切断した断面が凹凸形状を有する鋼板である。鋼矢板３１０は、例えば圧延によって製造される。図６〜９に示す例では、いわゆるハット形状の断面を有する鋼矢板を使用した例を示している。即ち、鋼矢板３１０は、図８に示すように、中間板部３１２と、斜板部３１４と、端板部３１６と、継手３１８ａ，３１８ｂとを有する。継手３１８ａ，３１８ｂを総称して、以下「継手３１８」ともいう。
【００３９】
鋼矢板３１０の中間板部３１２と、斜板部３１４と、端板部３１６と、継手３１８ａ，３１８ｂは、それぞれ第１の実施形態の中間板部１１２と、斜板部１１４と、端板部１１６と、継手１１８ａ，１１８ｂに相当するため詳細な説明は省略する。
【００４０】
鋼矢板３１０は長手方向がトンネル周方向に対して平行に配置されるため、トンネルの周方向の形状が円又は楕円形状であるとき、鋼矢板は、図６に示すように、曲げ加工されて円弧形状を有する。その結果、円又は楕円形状のトンネルの周方向に沿ったセグメントを形成できる。
【００４１】
二つの鋼矢板３１０が互いに接続されているときの継手３１８の接続部分には、第１の実施形態と同様に、止水溶接が施されるか、止水材（図示省略）が設けられる。
【００４２】
鋼矢板３１０は、図６〜９に示す例では、鋼矢板３１０を端板部３１６で切断したものである。鋼矢板３１０は、鋼矢板３１０の端部３１６ａで主桁３２０と溶接によって接合される。鋼矢板３１０は、トンネル周方向端部３１０ｂで継手板３３０と溶接によって接合される。
【００４３】
鋼矢板３１０は、従来の鋼製セグメントのスキンプレートの機能を発揮する。即ち、複数の鋼矢板３１０が組み合わされることによって、連続する面が形成され、土の崩壊を抑える。また、鋼矢板３１０は、主桁３２０と共に外部から入力された土圧や水圧等の荷重に対してフランジとウェブを有する主構造として抵抗する。
【００４４】
なお、鋼矢板３１０は、汎用されているものを使用してもよいし、新たに設計、製造したものを使用してもよい。
【００４５】
主桁３２０は、板状部材であり、長手方向がトンネル周方向に対して平行になるように鋼矢板３１０と溶接によって接合される。主桁３２０は、鋼製セグメント３００が曲面形状を有する場合、その曲面に沿った円弧形状を有する。また、第２の実施形態では、主桁３２０は、鋼矢板３１０と共に土圧や水圧等の荷重に抵抗する鋼製セグメント３００の主構造体であり、伝達してきた荷重を受け持つ。主桁３２０は、図７に示すように、トンネル軸方向に隣接する鋼製セグメント３００の主桁３２０とボルト結合が可能なようにボルト挿通孔３２２が形成される。なお、隣接する鋼製セグメント３００との接続手段は、ボルト挿通孔３２２ではなく、機械式の接合部材でもよい。
【００４６】
継手板３３０は、板状部材であり、鋼製セグメント３００を環状に配置する際、トンネル周方向に隣接する鋼製セグメント３００と接合するために使用される。例えば、継手板３３０には、図３に示すようにボルト挿通孔３３２が形成される。そして、ボルト挿通孔３３２は、隣接する鋼製セグメント３００の継手板３３０のボルト挿通孔３３２と共にボルト結合に使用され、二つの鋼製セグメント３００が相互に接合される。
【００４７】
縦リブ３４０は、板状部材であり、複数の鋼矢板３１０が接続されたときに生じる凹部の空間に、トンネル軸方向に対して平行に設置される。縦リブ３４０は、主桁３２０と鋼矢板３１０に接合される。縦リブ３４０は、長手方向がトンネル軸方向に対して平行に配置されるため、鋼製セグメント３００はシールドマシンの推進時のジャッキ圧に耐える構造を有する。更に、縦リブ３４０は、トンネル軸方向に地震力などが作用したとき、鋼製セグメント３００の座屈を防止できる。また更に、縦リブ３４０は、外部から入力された荷重を主桁３２０に伝達する。
【００４８】
また、主桁１２０と継手板１３０で囲まれる鋼製セグメント１００の内部空間に、コンクリートが充填されてもよい。これにより、上述した鋼製セグメント３００を、いわゆる合成セグメントにすることができる。コンクリートと鋼殻からなる合成セグメントとすることによって、コンクリートは圧縮力に対して耐力があるため、鋼構造のみの場合に比べて軸力が大きいトンネルでも薄壁化を図ることができる。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、鋼矢板３１０がトンネル周方向に対して平行に配置されるため、鋼矢板３１０の中間板部３１２及び端板部３１６はフランジとして機能し、斜板部３１４はウェブとして機能するため、効率的に非常に大きな曲げモーメントに対しても抵抗でき、セグメントの薄肉化を図ることが可能となる。また、鋼矢板３１０の中間板部３１２、端板部３１６及び斜板部３１４が一体で形成されているため、鋼矢板３１０を継手３１８を介して互いに嵌合して組み立てるだけで鋼殻の大部分を組み立てられるため、加工コストを削減することができる。以上のように第２の実施形態によれば、非常に大きな曲げモーメントが作用するトンネルにおいても、効率的な断面を有する薄肉なセグメントを低コストで製作することが可能となる。
【００５０】
そして、鋼矢板３１０を組み合わせ、鋼矢板３１０の継手３１８（３１８ａ、３１８ｂ）の接続部分に止水溶接するか、止水材を設置することによって、止水が可能である。更に、土圧等の外部の荷重を面で受けて主桁３２０に力を伝達できるため、従来の鋼製セグメントで使用されていたスキンプレートを省略することもできる。
【００５１】
なお、上述した説明では、同一の大きさを有しハット形状の断面を有する鋼矢板３１０を二つ使用する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。以下、図１０〜図１４を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
【００５２】
図１０は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント４００を示す縦断面図である。鋼製セグメント４００は、三つの同一の大きさを有しハット形状の断面を有する鋼矢板３１０を備える。このように、鋼矢板３１０の数はトンネルの形状、必要とされる耐力等に応じて調節可能である。
【００５３】
図１１は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント５００を示す縦断面図である。鋼製セグメント５００は、ハット形状の断面を有する鋼矢板３１０の間に、直線形状の断面を有する鋼矢板５１０が配置される。鋼矢板５１０は、中間板部５１２と、継手５１４などからなる。鋼矢板３１０の継手３１８ａ又は継手３１８ｂと、鋼矢板５１０の継手５１４が接続される。このように、ハット形状の断面の鋼矢板３１０と直線形状の断面の鋼矢板５１０とを組み合わせることによって、必要かつ十分な断面性能を有する経済的な断面を容易に構成することができる。
【００５４】
図１２は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント６００を示す縦断面図である。鋼製セグメント６００は、大きさの異なる２種類のハット形状の鋼矢板３１０と鋼矢板６１０とを組み合わせたものである。鋼矢板６１０は、中間板部６１２と、斜板部６１４と、端板部６１６と、継手６１８ａ，６１８ｂなどからなる。鋼矢板３１０の継手３１８ａと、鋼矢板６１０の継手６１８ｂが接続され、鋼矢板３１０の継手３１８ｂと、鋼矢板６１０の継手６１８ａが接続される。図１１および図１２に示される例のように、鋼製セグメントに使用する鋼矢板は、異なる形状のものを組み合わせてもよく、必要とされる耐力等に応じて調節可能である。
【００５５】
図１３は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント７００を示す縦断面図である。鋼製セグメント７００は、いわゆるＵ形鋼矢板７１０を有するセグメントである。Ｕ形鋼矢板７１０は、中間板部７１２と、斜板部７１４と、継手７１６ａ，７１６ｂなどからなる。端部に位置する鋼矢板７１０は、図１３に示す例では、鋼矢板７１０を継手７１６ａ，７１６ｂで切断したものである。鋼矢板７１０は、鋼矢板７１０の端部７１６ｃで主桁３２０と溶接によって接合される。鋼矢板７１０は、交互に向きを変えて組み合わされる。一方の鋼矢板７１０の継手７１６ａと、他方の鋼矢板７１０の継手７１６ａが接続され、一方の鋼矢板７１０の継手７１６ｂと、他方の鋼矢板７１０の継手７１６ｂが接続される。継手７１６ａ同士又は継手７１６ｂ同士の接続部では、必要に応じ止水溶接又は剪断を伝達するに足る溶接がされる。剪断を伝達するに足る溶接がされることで、鋼製セグメント７００の全断面が有効になる。
【００５６】
図１４は、本実施形態の変形例に係る鋼製セグメント８００を示す縦断面図である。鋼製セグメント８００は、Ｕ形鋼矢板を２枚筒形に重ね合わせて溶接した組み合わせ鋼矢板８１０を有するセグメントである。組み合わせ鋼矢板８１０は、中間板部８１２と、斜板部８１４と、継手８１６ａ，８１６ｂなどからなる。端部に位置する組み合わせ鋼矢板８１０は、図１４に示す例では、組み合わせ鋼矢板８１０を継手８１６ａ，８１６ｂで切断したものである。端部に位置する組み合わせ鋼矢板８１０は、組み合わせ鋼矢板８１０の端部８１６ｃで主桁３２０と接合される。一方の組み合わせ鋼矢板８１０の継手８１６ａと、他方の組み合わせ鋼矢板８１０の継手８１６ｂが接続される。継手８１６ａ，８１６ｂの接続部では、必要に応じ止水溶接又は剪断を伝達するに足る溶接がされる。剪断を伝達するに足る溶接がされることで、鋼製セグメント８００の全断面が有効になる。
【００５７】
これらの変形例のように、種々の鋼矢板の組み合わせによって、要求される断面性能に応じた鋼製セグメントを形成できるので、鋼製セグメントは断面の無駄を減らすことができ効率的な断面を実現できる。以上のように第２の実施形態では、適当な鋼矢板を必要に応じて組み合わせることで、必要とされる耐力等に応じて調節可能であるので、効率的な断面を有する薄肉なセグメントを低コストで製作することができる。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
例えば、上述した実施形態では、トンネルが円形状又は楕円形状を有する場合、鋼製セグメント及び合成セグメントがトンネルの周方向に沿って円弧形状である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、鋼製セグメント及び合成セグメントは、円弧形状ではなく平面形状であってもよい。この場合、鋼製セグメント及び合成セグメントがトンネル周方向に設置されるとき、鋼矢板の長手方向がトンネル周方向に対して平行であっても、鋼矢板の曲げ加工は不要になる。このような平面形状の鋼製セグメント及び合成セグメントは、例えば矩形断面トンネルの覆工に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、鋼製セグメント及び合成セグメントに適用可能であり、特にシールドトンネルの覆工に適した鋼製セグメント及び合成セグメントに適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００    鋼製セグメント
１１０，１１０Ｐ，２１０，３１０，５１０，６１０，７１０，８１０    鋼矢板
１１０ｂ，１１２ａ，２１６ｃ，３１０ｂ，３１６ａ，７１６ｃ，８１６ｃ    端部
１１２，２１２，３１２，５１２，６１２，７１２，８１２    中間板部
１１４，２１４，３１４，６１４，７１４，８１４    斜板部
１１６，３１６，６１６    端板部
１１８，１１８ａ，１１８ｂ，２１６ａ，２１６ｂ，３１８，３１８ａ，３１８ｂ，５１４，６１８ａ，６１８ｂ，７１６ａ，７１６ｂ，８１６ａ，８１６ｂ    継手
１２０，３２０    主桁
１３０，３３０    継手板
１２２，１３２，３２２，３３２    ボルト挿通孔
３４０    縦リブ
【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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