(57)【要約】【課題】鋼殻と当該鋼殻内に充填されたコンクリートとの間からの漏水を防止できるとともに止水材の損傷を防止できる合成セグメントを提供する。【解決手段】鋼殻１２の外周側の四周縁部に設けられた突出板２０の裏面２０ａの少なくとも一部に、止水材２５が四周縁部に沿って設けられ、止水材２５によって鋼殻１２の外周側の内側面１２ａと、コンクリート１４との間の隙間Ｓが止水されているので、地山側からの地下水が隙間Ｓから侵入するのを防止でき、鋼殻１２とコンクリート１４との間からの漏水を防止できる。また、止水材２５は突出板２０の裏面２０ａに設けられているため、シールドマシンのテールシールブラシによる止水材２５の損傷を防止できる【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板とを有する鋼殻の内部に、縦横に配設された鉄筋と、コンクリートとを充填してなる略円弧板状の合成セグメントであって、
前記鋼殻の外周側の四周縁部に、前記鋼殻の内側に向けて突出する突出板が前記四周縁部に沿って枠状に設けられ、
前記突出板の裏面の少なくとも一部に、止水材が前記四周縁部に沿って枠状に設けられ、
前記止水材によって前記鋼殻の外周側の内側面と、前記コンクリートとの間の隙間が止水されていることを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記止水材の外周面が前記鋼殻の内側面に密着していることを特徴とする請求項１に記載の合成セグメント。
【請求項３】
前記止水材の前記突出板と逆側の表面に潤滑材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記止水材が水膨潤性ゴムで形成されていることを特徴とする請求項１〜３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、鋼殻の内部にコンクリートを充填してなる合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルなどの筒状構造物の構築に用いられるセグメントとして、鋼殻にコンクリートを充填して硬化させた合成セグメントが知られている。このような合成セグメントは、主として、圧縮力に対してはコンクリートが抵抗し、引張力に対しては鋼殻が抵抗することにより高耐力および高剛性が得られるものである。  このような合成セグメントとして例えば特許文献１に記載のものが知られている。  特許文献１に記載の合成セグメントは、一対の主桁および当該主桁の端部どうしを接続する継手板によって中空枠状に形成された鋼殻と、鋼殻内部に縦横に配設された鉄筋と、この鋼殻に充填されたコンクリートとを備えている。  また、主桁および継手板に内向きに張り出した補強板が一体に突設されるとともに、前記鉄筋が前記補強板に溶接などで固定されている。さらに、鋼殻の内周面に、前記補強板より外周側（地山側）において止水材が固定され、鋼殻内周面とコンクリートとの間を止水材によって止水している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１２４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上述した従来の合成セグメントは以下のような課題がある。
すなわち、地山にトンネルを施工する際に、合成セグメントどうしを連結する場合、トンネル軸方向に隣り合う主桁どうし、およびトンネル周方向に隣り合う継手板どうしをボルト２等によって締結するが、この際、図４に示すように、鋼殻の製造誤差によってトンネル軸方向に隣り合う主桁どうし、およびトンネル周方向に隣り合う継手板どうしは均一に接触していないため、主桁や継手板といった鋼殻１を構成する部材に面外変形が生じ、その結果、当該鋼殻１（主桁や継手板）とコンクリート３との間に隙間Ｓが生じる虞がある。また、地震等により合成セグメントに大荷重が作用した場合にも主桁や継手板といった部材に変形が起き、鋼殻１とコンクリート３との間に隙間Ｓが生じる虞がある。
このような隙間Ｓは数ミリであるが、このような隙間Ｓが生じると止水材の圧縮量が緩和され、所期の止水性が確保できなくなり、鋼殻１とコンクリート３の間が水道（みずみち）Ｗとなって漏水の原因となる。漏水が起こると、トンネル内部に浸水するとともに、鋼殻１の内側面や鋼殻１の内部に配筋される鉄筋が腐食する虞がある。なお、図４において、符号１で示す二点鎖線は変形前の鋼殻（主桁や継手板）１の位置を示す。
【０００５】
また、図４に示すように、鋼殻１の内側面に、補強板５より外周側（地山側）において止水材４が設けられているが、止水材４よりも外側では鋼殻１とコンクリート３との隙間から地下水が浸入するため、鋼殻１の内側面が腐食する虞があり十分な防食性能が確保できない。
一方、止水材を鋼殻１の外周側（地山側）に設けると、シールドマシンのテールシールブラシにより止水材が損傷する虞がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、鋼殻と当該鋼殻内に充填されたコンクリートとの間からの漏水を防止できるとともに止水材の損傷を防止できる合成セグメント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】
前記目的を達成するために、本発明の合成セグメントは、所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板とを有する鋼殻の内部に、縦横に配設された鉄筋と、コンクリートとを充填してなる略円弧板状の合成セグメントであって、
前記鋼殻の外周側の四周縁部に、前記鋼殻の内側に向けて突出する突出板が前記四周縁部に沿って枠状に設けられ、
前記突出板の裏面の少なくとも一部に、止水材が前記四周縁部に沿って枠状に設けられ、
前記止水材によって前記鋼殻の外周側の内側面と、前記コンクリートとの間の隙間が止水されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、鋼殻の外周側の四周縁部に設けられた枠状の突出板の裏面の少なくとも一部に、止水材が四周縁部に沿って枠状に設けられ、前記止水材によって前記鋼殻の外周側の内側面と、前記コンクリートとの間の隙間が止水されているので、地山側からの地下水が前記隙間から侵入するのを防止できる。したがって、鋼殻１とコンクリート３との間に隙間Ｓが生じた場合でも、鋼殻と当該鋼殻内に充填されたコンクリートとの間からの漏水を防止できる。
また、止水材は突出板の裏面に設けられているため、当該止水材は鋼殻の外周面側に露出することがない。このため、シールドマシンのテールシールブラシによる止水材の損傷を防止できる。
【０００９】
また、本発明の前記構成において、前記止水材の外周面が前記鋼殻の内側面に密着しているのが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、突出板と鋼殻との接合部から地下水が侵入しても、当該地下水の前記隙間からの侵入を止水材によって確実に防止できる。
【００１１】
また、本発明の前記構成において、前記止水材の前記突出板と逆側の表面に潤滑材が設けられているのが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、合成セグメントどうしを連結したり、地震等により合成セグメントに大荷重が作用して、鋼殻が変形し、これに起因して止水材がコンクリートの表面を摺動しても、潤滑材によって止水材がコンクリートの表面に引っ掛かることなく、スムーズに摺動する。このため、止水材の損傷を防止できる。
【００１３】
また、本発明の前記構成において、前記止水材が水膨潤性ゴムで形成されていてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、止水材と密着しているコンクリートの表面に凹凸形状が生じている場合であっても、水膨潤性ゴムがその凹凸形状に追従し、水膨潤性ゴムに接触している地下水と反応することにより膨潤するので、鋼殻とコンクリートとの間に生じた隙間を確実に止水できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鋼殻の外周側の四周縁部に設けられた枠状の突出板の裏面の少なくとも一部に、鋼殻とコンクリートとの間に生じた隙間を覆う止水材が四周縁部に沿って枠状に設けられ、止水材によって鋼殻の外周側の内側面と、コンクリートとの間の隙間が止水されているので、地山側からの地下水が前記隙間から侵入するのを防止できる。したがって、鋼殻と当該鋼殻内に充填されたコンクリートとの間からの漏水を防止できるとともに、止水材は突出板の裏面に設けられているため、シールドマシンのテールシールブラシによる止水材の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の合成セグメントを示すもので、その概略構成を示す斜視図である。
【図２】同、鋼殻の隅部を示す斜視図である。
【図３】同、合成セグメントどうしの接合部を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は止水材の形状が異なる場合の要部の断面図、（ｃ）は止水材の形状がさらに異なる場合の断面図である。
【図４】従来の合成セグメントどうしを接合部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の合成セグメントを示す斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態の合成セグメント１１は、鋼殻１２と、この鋼殻１２の内部に縦横に配筋された複数の鉄筋１３ａ，１３ｂと、鋼殻１２の内部に充填されたコンクリート１４とを備えている。なお、図１では鋼殻１２の内部の一部にコンクリート１４を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻１２の内部全体にコンクリート１４が充填される。
鋼殻１２は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁１５，１５と、当該一対の主桁１５，１５の端部どうしを連結し、かつトンネル軸方向に長尺な一対の継手板１６，１６とを備えている。なお、本実施の形態の合成セグメント１１は、スキンプレートを備えていない。
【００１８】
主桁１５，１５は、正面視（トンネル軸方向視）において円弧板状の鋼製板によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されるものである。
継手板１６，１６はトンネル軸方向に長尺な矩形板状の鋼製板によって形成されており、一方の継手板１６の一端部に一方の主桁１５の一端部が溶接によって結合され、他端部に他方の主桁１５の一端部が溶接によって結合されている。また、他方の継手板１６の一端部に一方の主桁１５の他端部が溶接によって結合され、他端部に他方の主桁１５の他端部が溶接によって結合されている。
【００１９】
前記鉄筋１３ａはトンネル軸方向に延在しており、その両端部は主桁１５，１５の対向する内側面に溶接等によって固定されている。鉄筋１３ｂはトンネル周方向に延在しており、その両端部は継手板１６，１６の対向する内側面に溶接等によって固定されている。
なお、主桁１５，１５の内側面に内側に突出する補強板（図示略）を固定し、この補強板に鉄筋１３ａの端部を設置して溶接等によって固定するとともに、継手板１６，１６の内側面に内側に突出する補強板（図示略）を固定し、この補強板に鉄筋１３ｂの端部を設置して溶接等によって固定してもよい。
【００２０】
図１および図２に示すように、鋼殻１２の外周側端部（図１おいて鋼殻１２の下面側端部、図２において鋼殻１２の上面側端部）の四周縁部には鋼殻１２の内側に向けて突出する突出板２０が四周縁部に沿って枠状に設けられている。
すなわちまず、突出板２０は主桁側突出板２１と継手板側突出板２２とから構成されている。
【００２１】
主桁側突出板２１は、主桁１５，１５の外周側端部（地山側端部）の縁部に、鋼殻１２の内側にトンネル軸方向と平行に突出するようにして設けられている。主桁側突出板２１は主桁１５に沿って延在し、その外側面２１ａが主桁１５の内側面に溶接によって接合されている。また、主桁側突出板２１の表面２１ｂと、主桁１５の外周側（地山側）の端面１５ｂとはほぼ面一となっている。
継手板側突出板２２は、継手板１６，１６の外周側（地山側）の縁部に、鋼殻１２の内側にトンネル周方向と平行に突出するようにして設けられている。継手板側突出板２２は継手板１６に沿って延在し、その外側面２２ａが継手板１６の内側面に溶接によって接合されている。また、継手板側突出板２２の表面２２ｂと、継手板１６の外周側（地山側）の端面１６ｂとはほぼ面一となっている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、主桁側突出板２１と継手板側突出板２２とは、それぞれ断面矩形状に形成されており、それぞれの断面形状はほぼ等しくなっている。主桁側突出板２１と継手板側突出板２２の厚さは３ｍｍ〜１２ｍｍ程度に設定されている。
また主桁側突出板２１の主桁１５の内側面からの突出長さと、継手板側突出板２２の継手板１６の内側面からの突出長さはほぼ等しくなっており、１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に設定されている。
また、主桁側突出板２１と継手板側突出板２２との交差部では、図２に示すように、主桁側突出板２１の端面が継手板側突出板２２の端部の側面に突き当てられたうえで、主桁側突出板２１と継手板側突出板２２とが溶接によって結合されている。
このように、一対の主桁側突出板２１，２１と一対の継手板側突出板２２，２２とによって、突出板２０が矩形枠状に形成され、当該突出板２０が鋼殻１２の外周側の四周縁部に、鋼殻１２の内側に向けて突出するようにして設けられている。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、このような突出板２０の裏面（トンネルの径方向内側を向く面）２０ａの少なくとも一部には、鋼殻１２の外周側の内側面と１２ａとコンクリート１４との間に生じた隙間Ｓを覆うようにして、止水材２５が鋼殻１２の外周側の四周縁部に沿って枠状に設けられ、止水材２５によって前記隙間Ｓが止水されている。
隙間Ｓは、トンネル軸方向およびトンネル周方向にそれぞれ隣り合う合成セグメント１１，１１どうしを接合する際、つまり、トンネル軸方向に隣り合う主桁１５，１５どうし、およびトンネル周方向に隣り合う継手板１６，１６どうしをボルト２によって締結する際に、主桁１５および継手板１６に面外変形が生じ、その結果、鋼殻１２（主桁１５および継手板１６）の内側面１２ａとコンクリート１４との間に生じたり、また、地震等により合成セグメント１１，１１に大荷重が作用した際に主桁１５および継手板１６に変形が起き、鋼殻１２の内側面１２ａとコンクリート１４との間に生じたものである。
なお、図３（ａ）において、符号１２で示す二点鎖線は変形前の鋼殻（主桁や継手板）１２の位置を示す。
また、間隙Ｓは実際より拡大して図示しているとともに、等間隔とならない場合がある。
【００２４】
本実施の形態では、止水材２５は水膨潤性ゴムによって形成されている。水膨潤性ゴムは、水を吸収することにより体積膨張する機能を持ったシール材であり、ゴム系基本材料と吸水性材料を複合化することにより形成されている。
このような止水材２５の断面形状は矩形状に形成され、突出板２０の断面形状と等しくなっており、さらに、止水材２５は全体的に厚さが均一となっている。
また、止水材２５は平面視において矩形枠状に形成され、同様の矩形枠状に形成されている突出板２０の裏面２０ａ全体に当該裏面２０ａを覆うようにして貼着されている。
さらに、止水材２５の外周面２５ａ（鋼殻１２側の端面）は鋼殻１２の内側面１２ａ（主桁１５の内側面および継手板１６の内側面）に密着し、止水材２５の表面２５ｂはコンクリート１４の外周側（地山側）の表面１４ａに接している。
【００２５】
上述したように、止水材２５は突出板２０の裏面２０ａ全体に貼着されているが、図３（ｂ）に示すように、裏面２０ａ全体に貼着されていなくてもよい。つまり、裏面２０ａのうち、鋼殻１２の内側面１２ａ側に寄った部位に止水材２５を貼着してもよい。
この場合、前記隙間Ｓの外周面側（地山側）の開口を覆うために、止水材２５は、その幅Ｗを、隙間Ｓの長さより長く設定するとともに、外周面２５ａ（鋼殻１２側の端面）を鋼殻１２の内側面１２ａに密着させるのが好ましい。なお、止水材２５の表面２５ｂはコンクリート１４の外周側（地山側）の表面１４ａに密着している。
止水材２５は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すようにして配置するのが好ましいが、図３（ｃ）に示すように配置してもよい。すなわち、図３（ｃ）では、止水材２５の外周面２５ａ（鋼殻１２側の端面）は鋼殻１２の内側面１２ａから離間しており、隙間Ｓよりコンクリート１４側において、止水材２５の表面２５ｂがコンクリート１４の表面１４ａに接している。
【００２６】
このように、止水材２５は、少なくとも、突出板２０の裏面２０ａとコンクリート１４の外周側（地山側）の表面１４ａとの間に位置して、これら裏面２０ａと表面１４ａとに水密に接することによって、隙間Ｓを止水できる。つまり、鋼殻１２（主桁１５および継手板１６）が上述したように変形した場合に、鋼殻１２の内側面１２ａとコンクリート１４との間に隙間Ｓが生じるとともに、突出板２０の内周面２０ｂとコンクリート１４との間に隙間Ｓ２が生じた場合に、少なくとも突出板２０の裏面２０ａとコンクリート１４の外周側（地山側）の表面１４ａとの間を止水できるように、止水材２５を設けることによって、隙間Ｓを止水できる。
【００２７】
また、図３（ａ）に示すように、止水材２５の突出板２０と逆側の表面２５ｂに潤滑材２６が設けられていてもよい。すなわち、止水材２５の表面２５ｂに、テフロン（登録商標）等の潤滑材２６を塗布してもよいし、テフロンシート等の潤滑材２６を貼着してもよい。この場合、止水材２５の表面２５ｂが潤滑材２６を介してコンクリート１４の表面１４ａに接することになる。
同様に、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す止水材２５の表面２５ｂに、図示しない潤滑材を設けてもよい。
【００２８】
以上のように本実施の形態によれば、鋼殻１２の外周側の四周縁部に設けられた枠状の突出板２０の裏面２０ａの少なくとも一部に、止水材２５が四周縁部に沿って枠状に設けられ、止水材２５によって鋼殻１２の外周側の内側面１２ａと、コンクリート１４との間の隙間Ｓが止水されているので、地山側からの地下水が隙間Ｓから鋼殻内およびトンネル内に侵入するのを防止できる。したがって、鋼殻１２と当該鋼殻１２内に充填されたコンクリート１４との間からの漏水を防止できる。
また、止水材２５は突出板２０の裏面２０ａに設けられているため、当該止水材２５は鋼殻１２の外周面側に露出することがない。このため、シールドマシンのテールシールブラシによる止水材２５の損傷を防止できる。
【００２９】
また、止水材２５の外周面２５ａ（鋼殻１２側の端面）が鋼殻１２の内側面１２ａに密着しているので、突出板２０と鋼殻１２との接合部から地下水が侵入しても、当該地下水の前記隙間Ｓからの侵入を止水材２５によって確実に防止できる。
さらに、止水材２５の突出板２０と逆側の表面２５ｂに潤滑材２６が設けられているので、合成セグメント１１，１１どうしを連結したり、地震等により合成セグメント１１に大荷重が作用して、鋼殻１２が変形し、これに起因して止水材２５がコンクリート１４の表面１４ａを摺動しても、潤滑材２６によって止水材２５がコンクリート１４の表面１４ａに引っ掛かることなく、スムーズに摺動する。このため、止水材２５の損傷を防止できる。
また、止水材２５が水膨潤性ゴムで形成されているので、止水材２５と密着しているコンクリート１４の表面１４ａに凹凸形状が生じている場合であっても、水膨潤性ゴムがその凹凸形状に追従し、水膨潤性ゴムに接触している地下水と反応することにより膨潤するので、鋼殻１２とコンクリート１４との間に生じた隙間Ｓを確実に止水できる。
【００３０】
なお、本実施の形態において、前記止水材２５より合成セグメント１１の内周面側（図３において下側）において、鋼殻１２の内側面１２ａに別途、止水材（図示略）を設けてもよい。この場合、止水材は、鋼殻１２の内部に配筋されている鉄筋１３ａ，１３ｂ（図１参照）より合成セグメントの外周面側（図３において上側）に配置することが好ましい。このように別途止水材を設けることによって、鋼殻１２とコンクリート１４との間に生じた隙間Ｓをより確実に止水できる。
【符号の説明】
【００３１】
１１  合成セグメント
１２  鋼殻
１２ａ  鋼殻の内側面
１４  コンクリート
１５  主桁
１６  継手板
２０  突出板
２５  止水材
２５ａ  止水材の外周面
２５ｂ  止水材の表面
２６  潤滑材
【図１】
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【図２】
2019127763.tif 000004
【図３】
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【図４】
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