(57)【要約】【課題】覆工体の隅部に腹圧力が作用しても耐力が低下しない隅部用セグメント及びそのセグメントを備えた覆工体を提供する。【解決手段】覆工体２は、複数の鉄筋コンクリート製のセグメント３を組み立てることにより略矩形状に構築されている。セグメント３の組み立ては、シールド機のテール部内で実施される。覆工体２の隅部２ａにそれぞれ配置される略くの字状の隅部用セグメント３ａは、コンクリート６から構成されており、その内部に複数の内側主鉄筋４と、外側主鉄筋５と、を備えている。内側主鉄筋４は、その端部近傍同士が隅部２ａで互いに交差するように設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側主鉄筋及び外側主鉄筋を備えた複数の鉄筋コンクリート製のセグメントをシールドトンネル内で組み立てることにより構築される略多角形状の覆工体であって、
隅部の内周面は曲面状に形成されるとともに、当該隅部が他の部位よりも前記覆工体の軸線と直交する方向に厚さが大きくなるように構築されてなることを特徴とする覆工体。
【請求項２】
前記略多角形状の隣接する辺に配置された前記内側主鉄筋の端部近傍同士が、前記隅部で互いに交差するように配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の覆工体。
【請求項３】
前記隅部において、前記内側主鉄筋と前記外側主鉄筋とを囲むように設けられた帯鉄筋を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工体。
【請求項４】
シールドトンネル内に設置された略多角形状の覆工体の隅部に配置されるコンクリート製の隅部用セグメントであって、
内側主鉄筋及び外側主鉄筋を備え、前記内周面は曲面状に形成されるとともに、前記隅部が他の部位よりも前記覆工体の軸線と直交する方向に厚さが大きくなるように形成されてなることを特徴とする隅部用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内に複数の鉄筋コンクリート製のセグメントを組み立ててなる覆工体及びその隅部用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シールド工法では、シールド機のテール部にてセグメントを組み立てて覆工体を構築している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内周面から所定の深さ位置に内側主鉄筋が埋め込まれた鉄筋コンクリート製のセグメントが開示されている。これにより、セグメントの引張強度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２１９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１０に示すように、上述した鉄筋コンクリート製のセグメントを略多角形状に組み立てることにより構築された覆工体に、地震の影響等による曲げモーメントＭ（内側引張）が作用すると、内側主鉄筋には、辺に対応する略直線部の軸方向に引張力Ｔ１、Ｔ２が発生し、その合力としてトンネルの内側へ向かう力Ｔ（以下、腹圧力という）が発生する。この腹圧力Ｔに対して抵抗するのはコンクリートの引張抵抗ＴＣのみであるためひび割れＣが発生する。腹圧力Ｔが増加するとひび割れＣは進展し、腹圧力Ｔがコンクリートの引張抵抗ＴＣの限界を超えると、内側主鉄筋は仮想線で示すようにトンネルの内側へはらみ出す挙動をする。この結果、略直線部が保有している耐力に至る前に、隅部の損傷による耐力低下が生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、覆工体の隅部に腹圧力が作用しても耐力を低下させない隅部用セグメント及びそのセグメントを備えた覆工体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】
【０００７】
本発明は、内側主鉄筋及び外側主鉄筋を備えた複数の鉄筋コンクリート製のセグメントをシールドトンネル内で組み立てることにより構築される略多角形状の覆工体であって、
隅部の内周面は曲面状に形成されるとともに、当該隅部が他の部位よりも前記覆工体の軸線と直交する方向に厚さが大きくなるように構築されてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、隅部を他の部位よりも覆工体の軸線と直交する方向に厚くするため、隅部に曲げモーメントが作用して腹圧力によるひび割れが生じても、そのひび割れの進展を抑制することができる。したがって、セグメントが損傷しにくくなり、覆工体の耐力が向上する。
【０００９】
また、本発明において、前記略多角形状の隣接する辺に配置された前記内側主鉄筋の端部近傍同士が、前記隅部で互いに交差するように配置されてなることとしてもよい。
【００１０】
本発明によれば、内側主鉄筋の端部近傍同士が、隅部において互いに交差するように配置されているため、図５に示すように、内側主鉄筋の交差部における力は、略直線部からの引張力Ｔ１、Ｔ２とともに、これらＴ１、Ｔ２と同じ大きさで逆向きの引張力Ｔ１’、Ｔ２’が作用する。これら４つの力はつり合っているため、コンクリートの引張抵抗は大きくなく、ひび割れＣが生じたとしても大きく進展することを抑制できる。その結果、図１０に仮想線で示す内側主鉄筋がトンネルの内側へはらみ出す挙動も抑制できる。
【００１１】
本発明は、前記隅部において、前記内側主鉄筋と前記外側主鉄筋とを囲むように設けられた帯鉄筋を備えることとしてもよい。
【００１２】
本発明によれば、内側主鉄筋がシールドトンネルの内側へ向かって移動しにくくなるため、腹圧力が作用しても、内側主鉄筋がトンネルの内側へはらみ出す挙動をより確実に抑制できる。
【００１３】
本発明は、シールドトンネル内に設置された略多角形状の覆工体の隅部に配置されるコンクリート製の隅部用セグメントであって、
内側主鉄筋及び外側主鉄筋を備え、前記内周面は曲面状に形成されるとともに、前記隅部が他の部位よりも前記覆工体の軸線と直交する方向に厚さが大きくなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、隅部を他の部位よりも覆工体の軸線と直交する方向に厚くするため、隅部に曲げモーメントが作用して腹圧力によるひび割れが生じても、そのひび割れの進展を抑制することができる。したがって、セグメントが損傷しにくくなり、覆工体の耐力が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、覆工体の隅部に腹圧力が作用しても耐力が低下しない隅部用セグメント及びそのセグメントを備えた覆工体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シールド工法により掘削されたトンネル内に設置された覆工体を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して隅部用セグメントを示す図である。
【図３】内側主鉄筋の他の定着例を示す図である。
【図４】内側主鉄筋の他の定着例を示す図である。
【図５】隅部において内側主鉄筋の端部近傍同士を交差させたときの力の釣り合いを示す図である。
【図６】内側主鉄筋の他の配置例を示す図である。
【図７】帯鉄筋を用いない場合の例を示す図である。
【図８】帯鉄筋を用いない場合の例を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１０】従来の覆工体の隅部に作用する荷重を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、シールド工法により掘削されたトンネル１内に設置された覆工体２を示す断面図である。
図１に示すように、覆工体２は、複数の鉄筋コンクリート製のセグメント３を組み立てることにより略矩形状（略多角形に相当）に構築されている。セグメント３の組み立ては、シールド機のテール部内で実施される。
【００１９】
図２は、図１のＡ部を拡大して隅部用セグメント３ａを示す図である。
図２に示すように、覆工体２の隅部２ａにそれぞれ配置される略くの字状の隅部用セグメント３ａは、コンクリート６から構成されており、その内部に複数の内側主鉄筋４と、外側主鉄筋５と、を備えている。
【００２０】
内側主鉄筋４及び外側主鉄筋５は、内周面及び外周面からそれぞれ設計等によって定められた所定の深さ位置に埋め込まれている。
また、内側主鉄筋４はそれぞれ、覆工体２の頂版部２ｂ（略直線部に相当）及び底版部２ｃ（略直線部に相当）に略水平に、また、左右の側部２ｄ（略直線部に相当）に略鉛直に配置されている。
【００２１】
隅部用セグメント３ａの外周面及び内周面はそれぞれ異なる曲率半径Ｒ１、Ｒ２を有する。外周面の曲率半径Ｒ１は、内周面の曲率半径Ｒ２に隅部用セグメント３ａの端部３ｅの厚さＷを加えた値（Ｒ２＋Ｗ）よりも小さく設定されており、これにより両端部３ｅ、３ｅから屈曲部３ｂへ向かって外周面が外方へ徐々に厚くなるように形成されている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、外周面は曲率半径Ｒ１を有することとしたが、直角に形成（Ｒ１≒０）されていてもよい。要は、隅部用セグメント３ａにおいて、屈曲部３ｂが端部３ｅよりも覆工体２の軸線と直交する方向に厚さが大きくなる形状であればよい。
【００２３】
複数の内側主鉄筋４は、その端部近傍同士が隅部２ａで互いに交差するように設けられているとともに、その先端は折り返されており、その折り返し部分が外側主鉄筋５に近接するように配置されている。これにより、内側主鉄筋４はコンクリート６に定着することができる。したがって、内側主鉄筋４にその引張方向の引張力Ｔ１、Ｔ２が作用しても、内側主鉄筋４はコンクリート６に定着しているので、引張力Ｔ１、Ｔ２によって生じた隅部２ａのひび割れの進展を抑制することができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、内側主鉄筋４の端部を折り返した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図３に示すように、内側主鉄筋４の端部に機械式定着具８等を取り付けて拡幅部を設けたりしてもよく、要は、地震等で地山からトンネル１の内側へ作用する予め設定した大きさの荷重によって圧縮されるコンクリート６の圧縮領域（本実施形態においては、図中の点線内）内まで内側主鉄筋４の端部が到達して、内側主鉄筋４が引張力Ｔ１、Ｔ２に対して充分にコンクリート６に定着されていればよい。
【００２５】
また、本実施形態においては、内側主鉄筋４の折り返し部分を外側主鉄筋５に近接するように配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内側主鉄筋４の交差した箇所４ａから先端までが引張力Ｔ１、Ｔ２に対して定着を維持できるだけの定着長が確保できれば、例えば、図４に示すように、内側主鉄筋４の先端を折り返さず、先端がセグメント３の外周部付近まで配置されていてもよい。
【００２６】
隅部２ａには、内側主鉄筋４と外側主鉄筋５とを囲むように帯鉄筋７が設けられている。帯鉄筋７は、内側主鉄筋４の端部近傍同士が交差した箇所４ａ及びその周囲に複数、設けられている。なお、図示しないが、頂版部２ｂや底版部２ｃに帯鉄筋７を設けてもよい。
【００２７】
上述した覆工体２によれば、隅部用セグメント３ａの屈曲部３ｂが他部位よりも厚くなるように構成されているため、隅部２ａに曲げモーメントＭが作用して腹圧力Ｔが発生して隅部用セグメント３ａにひび割れが生じてもその進展を抑制できる。したがって、隅部用セグメント３ａが損傷しにくくなり、覆工体２の耐力が向上する。
【００２８】
また、曲げモーメントＭにより内側主鉄筋４に引張力Ｔ１、Ｔ２が作用しても、内側主鉄筋４の端部近傍同士が交差した箇所４ａから先端までの定着長が充分に確保されているので、内側主鉄筋４がトンネル１の内側へはらみ出さない。したがって、引張力Ｔ１、Ｔ２によって生じた隅部２ａのひび割れの進展を抑制することができる。
【００２９】
また、図５に示すように、内側主鉄筋４の端部近傍同士が交差した箇所４ａにおける力は、引張力Ｔ１、Ｔ２とともに、これらＴ１、Ｔ２と同じ大きさで逆向きの引張力Ｔ１’、Ｔ２’が作用する。これら４つの力はつり合っているため、コンクリート６の引張抵抗は大きくなく、ひび割れが生じたとしても大きく進展することを抑制できる。その結果、図１０に仮想線で示す内側主鉄筋４がトンネル１の内側へはらみ出す挙動も抑制できる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、複数の内側主鉄筋４を交差させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、従来のように１本の内側主鉄筋４を屈曲させて配置し、屈曲部３ｂの内側主鉄筋４と外側主鉄筋５とを帯鉄筋７で連結してもよい。
【００３１】
ところで、外周面の曲率半径Ｒ１が、内周面の曲率半径Ｒ２に端部３ｅの厚さＷを加えた値（Ｒ２＋Ｗ）よりも小さいので、図２〜図４及び図６に示すように、屈曲部３ｂ付近に配置された帯鉄筋７の外周側端から外周面までの被り厚Ｌは、端部３ｅの外側主鉄筋５から外周面までの被り厚Ｓよりも大きいので、耐久性を維持できる。
さらに、内側主鉄筋４の交差した箇所４ａから外周面までの有効高さが、端部３ｅの内側主鉄筋４から外周面までの有効高さよりも長いので、曲げ耐力を確保することができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、内側主鉄筋４と外側主鉄筋５とを帯鉄筋７で連結する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７及び図８に示すように、帯鉄筋７を用いなくてもよい。
【００３３】
なお、本実施形態においては、覆工体２を略矩形状に構築した場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、略多角形状であればよく、図９に示すように、例えば、５角形でもよく、土質や深度等の各現場状況に応じて適宜設計によって決定される。
【符号の説明】
【００３４】
１  トンネル
２  覆工体
２ａ  隅部
２ｂ  頂版部
２ｃ  底版部
２ｄ  側部
３  セグメント
３ａ  隅部用セグメント
３ｂ  屈曲部
３ｅ  端部
４  内側主鉄筋
４ａ  交差した箇所
５  外側主鉄筋
６  コンクリート
７  帯鉄筋
８  機械式定着具
１２  隅部
１３  セグメント
【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】
2011219972.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011219972.tif 000011
【図１０】
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