(57)【要約】【課題】トンネル長さが比較的短くても型枠を有効利用して低廉にセグメントリングを構築できる。【解決手段】トンネルを構築するセグメントリング１０は、異なる形状を有するＢ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３をそれぞれ２ピースずつ組み合わせてリング状に形成した。セグメントリング１０の組立に際し、第一の型枠でＢ１型セグメント１１を、第二の型枠でＢ２型セグメント１２を、第三の型枠でＫ型セグメント１３をそれぞれ２ピースずつ製造した。Ｂ１型セグメント１１の傾斜面をなす継手面１８ａとＢ２型セグメント１２の傾斜面をなす継手面１９ａとの間の間隙に、Ｋ型セグメント１３をトンネル軸方向から嵌合して組み合わせた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の型枠で第一のセグメントを複数個製造すると共に、第二の型枠で第二のセグメントを複数個製造する工程と、
少なくとも、異なる形状の前記第一のセグメントと第二のセグメントとを複数個ずつ組み合わせてリング状に形成する工程と、
を有することを特徴とするセグメントリングの組立方法。
【請求項２】
異なる形状を有する第一のセグメントと第二のセグメントとを含んでいて、前記第一のセグメントと第二のセグメントを複数個ずつ組み合わせてリング状に形成したことを特徴とするセグメントリング。
【請求項３】
前記第一のセグメント及び第二のセグメントの一方はＫ型セグメントである請求項２に記載されたセグメントリング。
【請求項４】
前記第一のセグメントと第二のセグメントの間に第三のセグメントとしてＫ型セグメントが挟まれており、前記第三のセグメントも複数個設けられている請求項２に記載されたセグメントリング。
【請求項５】
前記第一のセグメントと第二のセグメントの間に第三のセグメントが挟まれており、前記第三のセグメントも複数個製造されている請求項２または３に記載されたセグメントリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地中に構築するシールドトンネル等を構築するためのセグメントリングの組立方法及びセグメントリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールドトンネルを形成するセグメントリングは通常、数ピースから１０数ピースに分割された複数のセグメントで組み立てられている。シールドトンネルでは、１リング分の複数のセグメントをトンネルの掘削断面に沿って略円環状に組み立てて覆工体として設置されている。例えば特許文献１に記載されたセグメントリング１は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、略矩形をなす標準的な複数のＡ型セグメント２と、最後に天端付近に組み込まれるＫ型セグメント３と、Ｋ型セグメント３の両側で組み込まれてその隙間にＫ型セグメント３を嵌合させるＢ１型セグメント４及びＢ２型セグメント５と、を備えている。
【０００３】
通常、シールドトンネルを施工する場合、環状のセグメントリングを構成する各セグメントは工事現場によってセグメントリングの口径や形状等に違いがある。各セグメントはその湾曲した周方向における弧状の長さ(弧長という)やトンネルの軸方向における幅の長さが相違する。しかも、各セグメントは地山の状況や土圧の大きさ等によってその厚みが相違する。型枠で打設される各セグメントは工事現場毎に異なる縦横形状や厚み等を有するため、各セグメントを打設する型枠も工事現場毎に製造して廃棄する使い捨ての様式になる。
【０００４】
しかも、トンネル長さに関わらず、図７（ａ）、（ｂ）に示すようなセグメントリングはセグメント形状の異同に関わらず、各セグメント毎に個別に製造した複数種類の型枠でトンネル長さ分のセグメントをそれぞれ打設していた。例えば５００ｍを超えるような長いトンネルでは、同一形状のセグメントでも個別の型枠でそれぞれ大量生産して効率よくセグメントリングを構築していた。セグメントの種類としてＲＣセグメント(鉄筋コンクリートセグメント)、合成セグメント、鋼製セグメントの３種があるが、特にＲＣセグメントの型枠は非常に高価である。また、１つの型枠は例えば４００〜５００リングの製造に耐え得る耐久性を有するといわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようにトンネル工事毎にセグメントリングの各セグメントの型枠を製造する場合、トンネル長さが短いとトンネルを構築し終えた後でも型枠の損傷が少なく使用できる状態にある。これらの場合でも、他のトンネルのセグメントに転用できないためその型枠を廃棄せざるを得ず、コスト高である上に資源の無駄でもあった。しかも、１つのセグメントリングを形成する各セグメントの数だけ型枠を製造しなければならないため、この点でも高コストであった。
特にＲＣセグメントの型枠は非常に高価であり、１つの型枠は４００〜５００リングのセグメントの製造に耐え得るといわれているが、トンネル延長長さがこれより少なく型枠で打設するセグメント数が少ないと一層高コストになるという欠点があった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、トンネル長さが比較的短くても型枠を有効利用して低廉にセグメントリングを構築できるようにしたセグメントリングの組立方法及びセグメントリング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】
【０００８】
即ち、本発明に係るセグメントリングの組立方法は、第一の型枠で第一のセグメントを複数個製造すると共に、第二の型枠で第二のセグメントを複数個製造する工程と、少なくとも、異なる形状の第一のセグメントと第二のセグメントとを複数個ずつ組み合わせてリング状に形成する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、トンネルの掘削断面において、製造する型枠の種類と組み立てるセグメントの種類を削減できるため、型枠の製造コストとトンネル完成後の廃棄コストを削減できる。しかも、少なくとも、それぞれ複数個製造した第一のセグメントと第二のセグメントを組み合わせることで必要な口径のセグメントリングを構築し、複数のセグメントリングをトンネル軸方向に延長してシールドトンネルを構築できる。同一セグメントの製造個数を増やすことで型枠の種類を削減してもセグメントリング１０を構築できるため、トンネルの製造コストが低廉になる。
【０００９】
本発明に係るセグメントリングは、異なる形状を有する第一のセグメントと第二のセグメントとを含んでいて、第一のセグメントと第二のセグメントを複数個ずつ組み合わせてリング状に形成したことを特徴とする。
トンネルのセグメントリングの構築に際して、個々の型枠で打設した第一のセグメントと第二のセグメントを複数個ずつ組み合わせてリング状に形成したため、セグメントの種類が少なくてトンネルの製造コストが低廉になる。また、使用する型枠の数が少なくトンネル製造後に廃棄する型枠の数が少ない。
【００１０】
また、第一のセグメント及び第二のセグメントの一方はＫ型セグメントであることが好ましい。
例えば小口径のセグメントリングでも、Ｋ型セグメントを複数個製造して他の複数個のセグメントと組み合わせてリングを構築できる。
【００１１】
また、第一のセグメントと第二のセグメントの間に第三のセグメントとしてＫ型セグメントが挟まれており、第三のセグメントも複数個設けられていてもよい。
第一のセグメントと第二のセグメントの間にＫ型セグメントを嵌合させる組み合わせを複数組設けてセグメントリングを構築することで、少ない種類のセグメントでセグメントリングとトンネルを構築できる。
【００１２】
また、第一のセグメントと第二のセグメントの間に第三のセグメントが挟まれており、第三のセグメントも複数個設けられていてもよい。
トンネルが大型化した場合でも、第一のセグメントと第二のセグメントと第三のセグメントをそれぞれ複数個製造して組み立てることで大型のセグメントリングを構築できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるセグメントリングの組立方法によれば、第一の型枠と第二の型枠でそれぞれ製造した複数個の第一のセグメントと第二のセグメントを組み立ててトンネルのセグメントリングを構築できるため、トンネル長さが短くても第一の型枠と第二の型枠で効率的に各セグメントを製造できて低コストであり、少ない種類の型枠を効率的に消費できるためコストを低減できる。
【００１４】
本発明によるセグメントリングによれば、各複数個の第一のセグメントと第二のセグメントを組み立ててトンネルのセグメントリングを構築できるため、セグメントの種類が少なくて済む上にトンネル長さが短くても少ない種類の型枠で各セグメントを複数個製造できて効率的且つ低コストである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態によるセグメントリングの展開図である。
【図２】Ｂ１型セグメントの斜視図である。
【図３】図１に示すセグメントの型枠を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態によるセグメントリングの展開図である。
【図５】本発明の第三実施形態によるセグメントリングの展開図である。
【図６】本発明の第四実施形態によるセグメントリングの展開図である。
【図７】従来のセグメントリングを示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態によるセグメントリング及びセグメント組立方法について図１〜図６を参照して説明する。
図１は第一実施形態に係るセグメントリング１０を示す展開図である。
本実施形態によるセグメントリング１０は、Ｂ１型セグメント１１と、Ｂ２型セグメント１２と、Ｋ型セグメント１３とがそれぞれ２ピースずつ互いに組み合わされて構築されている。各２ピースのＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２、Ｋ型セグメント１３はそれぞれ逆向きに配設されている。各セグメントは例えば鉄筋を内蔵したＲＣコンクリートセグメントであるが、合成セグメントや鋼製セグメント等でもよい。各セグメントは略四角形板状、例えば略台形板状で弧状に湾曲されて形成されている。
２ピースのＫ型セグメント１３は略くさび型形状であり、その一方は、先行して組み立てられたＢ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２の間にトンネル軸方向（または半径方向でもよい）から挿入して最後に嵌合されるようになっている。
【００１７】
図２はＢ１型セグメント１１の一例を示す斜視図である。Ｂ１型セグメント１１は、外周面１５と内周面１６の間の厚み方向の側面で各一対の主桁面１７と継手面１８とが対向して形成されている。Ｂ１型セグメント１１は一方の継手面１８の両端が直角の角部を有している。他方の継手面１８は一方の継手面１８に対して非平行な傾斜面として形成されており、これを符号１８ａで示す。Ｂ２型セグメント１２も同様な形状を有しており、両端が直角の一方の継手面１９とこれに非平行な傾斜面からなる他方の継手面１９ａとを有している。
【００１８】
Ｂ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２の継手面１８ａ、１９ａ間に嵌合されるＫ型セグメント１３は、対向する両側の継手面２０ａ、２０ｂがそれぞれ逆方向に傾斜した略くさび形状の傾斜面に形成されている。本実施形態では、Ｋ型セグメント１３の両側の継手面２０ａ、２０ｂの傾斜角は、それぞれ継手面１８ａ、１９ａの傾斜角に対応した異なる角度に形成されているが、同一の傾斜角に設定してもよい。
【００１９】
図３は上述したＢ１型セグメント１１の型枠２２を示す断面図である。
型枠２２は、Ｂ１型セグメント１１の内周面１６を円弧形状に形成するように塞ぐ底板部２３と、主桁面１７、１７及び継手面１８、１８ａを形成するように塞ぐ側板部２４とから構成され、スキンプレートが配置される外周面１５の蓋部２５に図示しない開口部２５ａが形成されている。この開口部２５ａがコンクリートの充填口となるが、開口部２５ａは外周面１５の中央頂部に形成してもよい。蓋部２５に代えてスキンプレートを設置してもよい。
なお、Ｂ２型セグメント１２の型枠２６とＫ型セグメント１３の型枠２７も同様に製造されている。
【００２０】
Ｂ１型セグメント１１の製造方法として、まず、型枠２２内の所定位置に鉄筋を配設すると共に、主桁面１７，１７と継手面１８，１８ａにそれぞれ雄継手及び雌継手等の継手部を配置させるように側板部２４の所定箇所に取り付ける。そして、型枠２２の開口部２５ａより硬化前のコンクリートを流し込み充填する。充填したコンクリートの上面は、蓋部２５によって外周面１５の湾曲面に沿って成形する。ここで、本第一の実施の形態による打設方法では、型枠２２の上方から充填するため、コンクリート中に含まれる気泡は型枠上方の開口部２５ａから抜け、金ゴテで仕上げるため型枠２２内に残留しない。
【００２１】
充填したコンクリートが固化した適宜な時点で脱型し、型枠２２の形状に基づいたコンクリート形成面を有する製品が得られる。そして、外周面１５にスキンプレートを固着手段により接合することで、Ｂ１型セグメント１１が製造される。Ｂ２型セグメント１２やＫ型セグメント１３も同様の型枠２６、２７で製造される。
しかも、型枠２２，２６，２７で製造する各セグメントの打設回数を倍増させる。即ち、セグメントリング１０の構築のために、型枠２２でＢ１型セグメント１１を２ピース製造し、他の型枠２６、２７でＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３をそれぞれ２ピース製造する。特にトンネルの長さが例えば２００ｍ〜３００ｍ以内と比較的短い場合に、各型枠２２，２６，２７が損傷する前に無駄なく効率的にＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２、Ｋ型セグメント１３を倍数製造して、セグメントリング１０及びトンネルを構築できる。
【００２２】
図１に示すセグメントリング１０の製造方法によれば、例えばシールド掘削機における最下端部に設置したＫ型セグメント１３の両継手面２０ａ、２０ｂに、Ｂ１型セグメント１１の継手面１８ａとＢ２型セグメント１２の継手面１９ａをそれぞれ連結させる。次に、これらのＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２の直角な継手面１８，１９に他のＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２の直角な継手面１８，１９を連結させる。そのため、Ｋ型セグメント１３の一方の継手面２０ａ側にＢ１型セグメントＢ１を逆向きに２ピース配列させ、他方の継手面２０ｂにＢ２型セグメントＢ２を逆向きに２ピース配列させる。
【００２３】
最後にＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２のそれぞれ傾斜した継手面１８ａ、１９ａの隙間に残りのＫ型セグメント１３を逆向きに嵌合させて連結することで、セグメントリング１０が構築される。しかも、Ｋ型セグメント１３は継手面２０ａ、２０ｂにＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２の継手面１８ａ、１９ａが擦ることなく当接する。そのため、各継手面の間に塗布するシール材を擦らないためシール材が傷まない。
そして、次のセグメントリング１０をトンネル軸方向に同様に順次連結させることでトンネルを構築できる。
【００２４】
上述したように、本実施形態によるセグメントリング１０とその製造方法によれば、シールドトンネルの長さが例えば２００ｍ〜３００ｍ以内と比較的短い場合、少ない種類のＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２、Ｋ型セグメント１３を２ピースずつ組み立てることで効率的にセグメントリング１０を製造でき、トンネルを構築できる。
しかも、各型枠２２，２６、２７がトンネル工事毎に使い捨てであっても、従来技術と比較して、高価な型枠２２，２６、２７の種類を少なくし且つその型枠寿命が尽きるまでに各セグメントを複数回繰り返し製造できて、セグメントリング１０及びトンネルを構築できる。そのため、少ない種類の型枠２２、２６，２７で必要なセグメント数を製造できる上にトンネル完成後に廃棄する型枠２２、２６，２７の数も削減できるため、トンネルの製造コストを削減できる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態によるセグメントリング１０及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の他の実施形態や変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００２６】
図４は第二実施形態によるセグメントリング１０Ａを示す展開図である。
本実施形態では、第一実施形態によるセグメントリング１０と各セグメントの配列が相違する。本実施形態では、２ピースのＢ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２、Ｋ型セグメント１３のトンネル軸方向の向きがそれぞれ同一に配設されている。しかも、Ｂ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２が直角の継手面１８、１９同士を当接させて連結されている。Ｂ１型セグメント１１の継手面１８ａとＢ２型セグメント１２の継手面１９ａとの間の隙間にＫ型セグメント１３をそれぞれ嵌合させて連結する。
換言すると、Ｂ２型セグメント１２とＢ１型セグメント１１とＫ型セグメント１３の組み合わせ配列が２組連結された構成を有しているといえる。
【００２７】
本第二実施形態によるセグメントリング１０Ａでも、Ｂ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３とが、各型枠２２，２６，２７で２ピースずつ製造されて構築されている。そのため、高価な型枠２２，２６、２７の種類を少なくして各セグメントの打設回数を倍増させ、廃棄する型枠２２，２６、２７の種類も少ないため、型枠寿命が尽きる前に低コストでトンネルを構築できる。
【００２８】
次に図５は第三実施形態によるセグメントリング１０Ｂを示す展開図である。
本実施形態では、トンネルの内径寸法がより大きい場合に好適なセグメントリング１０Ｂとその製造方法を提示している。
本実施形態では、第二実施形態で示すＢ２型セグメント１２とＢ１型セグメント１１とＫ型セグメント１３の組み合わせ配列が３組連結された構成を有しているといえる。そのため、Ｂ２型セグメント１２とＢ１型セグメント１１とＫ型セグメント１３を３ピースずつ組み合わせてセグメントリング１０Ｂを構築できる。
【００２９】
本実施形態によれば、Ｂ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３とが、各型枠２２，２６，２７で３ピースずつ製造してより大型のセグメントリング１０Ｂを構築できる。そのため、セグメントリング１０Ｂが大型であるにも関わらず、高価な型枠２２，２６、２７を３種類に削減できて３種のセグメントを組み合わせることでセグメントリング１０Ｂ及びトンネルを製造できる。そのため、廃棄する型枠２２、２６、２７が少なく低コストでトンネルを製造できる。
なお、セグメントリング１０Ｂが更に大型である場合には、各型枠２２，２６，２７で４ピース以上ずつＢ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３を製造して、より大型のセグメントリング１０Ｂ及びトンネルを構築できる。
【００３０】
次に図６は第四実施形態によるセグメントリング１０Ｃを示す展開図である。
本実施形態では、トンネルが比較的小径のセグメントリング１０Ｃを構築する場合に有効である。即ち、本実施形態では、Ｂ１型セグメント１１とＫ型セグメント１３の２種の組み合わせ配列が逆向きに２組連結された構成を有している。
この場合、Ｂ１型セグメント１１の傾斜面の継手面１８ａとＫ型セグメント１３の一方の傾斜面の継手面２０ａとを接合させ、Ｋ型セグメント１３の他方の継手面２０ｂ同士を互いに接合させる組み合わせ構成を採用した。そのため、Ｋ型セグメント１３の両側の継手面２０ａ、２０ｂの傾斜角が互いに相違していてもＢ１型セグメント１１と接合して連結できる。
【００３１】
本実施形態では、２種の型枠２２、２７でＢ１型セグメント１１とＫ型セグメント１３を２ピースずつ製造して組み合わせることで比較的小径のセグメントリング１０Ｃを構築できる。この場合も、製造及び廃棄する型枠２２，２７が２種類にすぎず、低コストでセグメントリング１０Ｃとトンネルを構築できる。
【００３２】
なお、変形例として、Ｂ１型セグメント１１に代えて型枠２６でＢ２型セグメント１２を２ピース製造してもよい。この場合でも、Ｋ型セグメント１３の一方の継手面２０ａ同士を連結させることで、他方の継手面２０ｂとＢ２型セグメント１２の継手面１９ａを連結してセグメントリング１０Ｃを構築することができる。
また、少なくとも２種の型枠２２または型枠２６と型枠２７とでＢ１型セグメント１１またはＢ２型セグメント１２とＫ型セグメント１３とを、３ピース以上の複数ピースずつ製造して組み合わせることで、小口径に限らず適宜の口径のセグメントリング１０を構築することができる。
【００３３】
なお、上述した各実施形態ではＡ型セグメントを使用しなかったが、Ａ型セグメント用の型枠でＡ型セグメントを製造してもよい。この場合、Ａ型セグメントは弧状の略長方形板状であるため、第一実施形態と第四実施形態におけるＢ１型セグメント１１同士、Ｂ２型セグメント１２同士の直角の継手面１８，１９同士の間、第二実施形態、第三実施形態におけるＢ１型セグメント１１とＢ２型セグメント１２の直角の継手面１８，１９同士の間に組み合わせることで、より大型のセグメントリングを構築できる。この場合でもＡ型セグメントをその型枠で複数ピース製造することがコスト低減のために好ましい。
【００３４】
上述した各実施形態や変形例ではセグメントリング１０〜１０Ｃを構築する全てのセグメントを２ピースまたはそれ以上製造して組み合わせるようにしたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えばセグメントリング１０〜１０Ｃ内に１種類または複数種類のセグメントをそれらの型枠から１ピースだけ製造して複数ピース製造した他の種類のセグメントと組み合わせてもよい。
【００３５】
本発明において、Ｂ１型セグメント１１、Ｂ２型セグメント１２、Ｋ型セグメント１３、Ａ型セグメントにおける１種類のセグメントを第一のセグメントとし、その型枠を第一の型枠としてもよい。同様に、他の１種類のセグメントを第二のセグメントとし、その型枠を第二の型枠としてもよい。また、更に他の種類のセグメントを第三のセグメント、その型枠を第三の型枠等に含めることも可能である。
また、各実施形態や変形例で示すセグメントリング１０〜１０Ｃは円環状のリングに限定されるものではなく、略楕円状、複合円形や矩形などの各種形状のリングでもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
１０，１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  セグメントリング
１１  Ｂ１型セグメント
１２  Ｂ２型セグメント
１３  Ｋ型セグメント
１８、１９、１８ａ，１９ａ、２０ａ、２０ｂ  継手面
２２、２６，２７  型枠
【図１】
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【図２】
2019065473.tif 000004
【図３】
2019065473.tif 000005
【図４】
2019065473.tif 000006
【図５】
2019065473.tif 000007
【図６】
2019065473.tif 000008
【図７】
2019065473.tif 000009