(57)【要約】【課題】製造が容易で鋼材（スキンプレート）への取付が簡単であり、コンクリートの定着効果を確実に発揮することができ、その上コストを低減できる合成セグメントのコンクリート定着部材及びこれを使用した合成セグメントを提供する。【解決手段】スキンプレート４へのコンクリート２０の定着を高めるための部材を、所定の間隔で配設された複数の縦鉄筋７と、これら縦鉄筋７上に所定の間隔でかつ直交して配設され、両者の交点が溶接接合された横鉄筋８とからなり、スキンプレート４に溶接接合される網鉄筋６で構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成セグメントの外周側及び内周側の両者又はいずれか一方を構成するスキンプレートの内面側に設けられ、該スキンプレートへのコンクリートの定着を高めるための部材であって、
該部材を網鉄筋で構成したことを特徴とする合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項２】
合成セグメントの外周側及び内周側の両者又はいずれか一方を構成するスキンプレートの内面側に設けられ、該スキンプレートへのコンクリートの定着を高めるための部材であって、
該部材を、所定の間隔で配設された複数の縦鉄筋と、これら縦鉄筋の上又は下に所定の間隔でかつ直交して配設され、両者の交点が溶接接合された横鉄筋とからなり、前記スキンプレートに溶接接合される網鉄筋で構成したことを特徴とする合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項３】
前記網鉄筋を形成する縦鉄筋及び横鉄筋に、外径が３〜１０ｍｍの鉄筋を用いたことを特徴とする請求項２記載の合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項４】
前記網鉄筋を形成する縦鉄筋及び横鉄筋の間隔を、５０〜１５０ｍｍとしたことを特徴とする請求項２又は３記載の合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項５】
前記網鉄筋に複数のからみ筋を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項６】
前記スキンプレートに溶接接合される網鉄筋に代えて前記網鉄筋に支持脚を設け、該網鉄筋が前記スキンプレートから所定の高さ位置に保持される構成としたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項７】
前記網鉄筋の下面にコ字状又は波状の支持脚を取付けて、該支持脚がスキンプレートに溶接接合される構成としたことを特徴とする請求項６記載の合成セグメントのコンクリート定着部材。
【請求項８】
一対の軸方向壁、該軸方向壁の外周側及び内周側の両者又はいずれか一方に接合されたスキンプレート、及び前記軸方向壁とスキンプレートの両端部に接合された周方向壁によつて形成された領域にコンクリートを打設してなる合成セグメントにおいて、
前記スキンプレートの内面側に請求項１〜７のいずれかのコンクリート定着部材を設けたことを特徴とする合成セグメント。
【請求項９】
前記コンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用したことを特徴とする請求項８記載の合成セグメント。
【請求項１０】
前記軸方向壁を、鋼管又はコンクリート充填鋼管で構成したことを特徴とする請求項８又は９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、トンネルの周方向及び軸方向に連結することにより、トンネル壁を構築する合成セグメントのコンクリート定着部材、及びこれを用いた合成セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル壁を構築する合成セグメントは、鋼材とコンクリートで構成されており、この鋼材とコンクリートの剥れを防止して定着させるために鋼材に設けた突起物（定着材）で抵抗させている。
このような定着材は、鋼材に溶接されてコンクリート中に埋込むことにより定着効果が発揮されるが、この定着効果は、鋼材に対する溶接量と定着材の表面積が関係しており、このため、溶接面積に対して定着材の表面積を大きくすることが必要である。
【０００３】
従来の合成セグメントに、これを構成するスキンプレートの内面側（コンクリートが打設される側）に、定着材としてボルト状の多数のスタッドを溶接により設けたものがある。また、スキンプレートの内面に定着材として突起を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６３８９４号公報（第３頁、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図３に示すような合成セグメントにおいては、多数のスタッドを１本ずつスキンプレートに溶接して接合しなければならないので、きわめて面倒で製作に多くの時間を要するためコスト高になるという問題があった。
また、特許文献１の図４に示すように、突起を設けたスキンプレート（突起付き鋼板）を用いる場合は、鋼材が高価であるばかりでなく、一般に突起付き鋼板は突起が低いため、使用できる範囲が限られているという問題があった。
さらに、いずれの場合も表面積が小さいため、コンクリートが十分定着されず、スキンプレートから剥離するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、製造が容易で鋼材（スキンプレート）への取付が簡単であり、コンクリートの定着効果を確実に発揮することができ、その上コストを低減できる合成セグメントのコンクリート定着部材及びこれを用いた合成セグメントを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る合成セグメントのコンクリート定着部材は、外周側及び内周側の両者又はいずれか一方を構成するスキンプレートの内面側に設けられ、該スキンプレートへのコンクリートの定着を高めるための部材であって、該部材を網鉄筋で構成したものである。
【０００８】
また、本発明に係る合成セグメントのコンクリート定着部材は、外周側及び内周側の両者又はいずれか一方を構成するスキンプレートの内面側に設けられ、該スキンプレートへのコンクリートの定着を高めるための部材であって、該部材を、所定の間隔で配設された複数の縦鉄筋と、これら縦鉄筋の上又は下に所定の間隔でかつ直交して配設され、両者の交点が溶接接合された横鉄筋とからなり、前記スキンプレートに溶接接合される網鉄筋で構成したものである。
【０００９】
上記の網鉄筋を形成する縦鉄筋及び横鉄筋に、外径が３〜１０ｍｍの鉄筋を用いた。
また、上記の網鉄筋を形成する縦鉄筋及び横鉄筋の間隔を、５０〜１５０ｍｍとした。
さらに、上記の網鉄筋に複数のからみ筋を設けた。
【００１０】
上記の網鉄筋に支持脚を設け、該網鉄筋を前記スキンプレートから所定の高さ位置に保持するようにした。
また、上記の網鉄筋の下面にコ字状又は波状の支持脚を取付けて、該支持脚をスキンプレートに溶接接合するようにした。
【００１１】
本発明に係る合成セグメントは、一対の軸方向壁、該軸方向壁の外周側及び内周側の両者又はいずれか一方に接合されたスキンプレート、及び前記軸方向壁とスキンプレートの両端部に接合された周方向壁によつて形成された領域にコンクリートを打設してなり、前記スキンプレートの内面側に請求項１〜７のいずれかのコンクリート定着部材を設けたものである。
また、上記のコンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用した。
また、上記の軸方向壁を鋼管又はコンクリート充填鋼管で構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造が容易で鋼材（スキンプレート）への取付が容易であり、コンクリートの定着効果を確実に発揮することができ、コストを低減することのできる信頼性の高い合成セグメントのコンクリート定着部材及びこれを用いた合成セグメントを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
両図において、１は合成セグメントで、トンネルの周方向に沿って円弧状に形成された鋼板３からなる一対の軸方向壁２ａ，２ｂと、この軸方向壁の外周側に溶接接合された鋼板からなるスキンプレート４と、軸方向壁２ａ，２ｂ及びスキンプレート３の両端部に溶接接合された周方向壁５ａ，５ｂとからなり、スキンプレート４の内面側には網鉄筋からなるコンクリート定着部材６が一体に設けられている。
【００１４】
２０は軸方向壁２ａ，２ｂ、スキンプレート４及び周方向壁５ａ，５ｂで囲まれた箱状の領域に打設されたコンクリートであるが、図１ではコンクリート２０を省略してある。なお、図示していないが、両軸方向壁２ａ，２ｂの間には、両者の間隔を保持しかつ補強のために、所定の間隔でスキンプレートや鋼棒を設ける場合があり、また、コンクリート２０のひび割れ等を防止するために、長手方向（周方向）や幅方向（軸方向）に複数本の鉄筋を配筋することもある。
【００１５】
コンクリート定着部材６を構成する網鉄筋（以下、符号６で示すことがある）は、図３に示すように、スキンプレート４の長手方向（周方向）の長さより若干短かく、幅方向（軸方向）に所定の間隔Ｓ1で配設された複数本の鉄筋７（以下、縦鉄筋という）と、スキンプレート４の軸方向の幅より若干短かく、縦鉄筋７上に直交して所定の間隔Ｓ2で配設された複数本の鉄筋８（以下、横鉄筋という）とからなり、両者の交点を溶接接合して網状に形成したものである。
【００１６】
実施例では、縦鉄筋７と横鉄筋８に外径６ｍｍの鉄筋を使用したが、これら鉄筋７，８の外径は、合成セグメント１の大きさや構造に応じて適宜選択するものとし、一般的には両鉄筋７，８の外径は３〜１０ｍｍ程度のものが使用されるが、スキンプレート４は一般に薄板であるため、網鉄筋６の溶接脚長は３〜５ｍｍ程度なので、両鉄筋７，８は外径が６〜８ｍｍ程度のものを使用することが望ましい。
【００１７】
また、実施例では、縦鉄筋７の間隔Ｓ1と、横鉄筋８の間隔Ｓ2をいずれも１００ｍｍ、したがって、網目の大きさを１００×１００ｍｍとしたが、これも合成セグメント１の大きさ、構造、打設するコンクリート２０等に応じて適宜選択するものとし、一般的には、縦鉄筋７の間隔Ｓ1、横鉄筋８の間隔Ｓ2は、５０〜１５０ｍｍ程度、好ましくは８０〜１２０ｍｍ程度である。なお、両鉄筋７，８の間隔は必ずしも等しくする必要はなく、これによって形成された網目が長方形であってもよい。
【００１８】
上記のように構成した網鉄筋６は、図３に示すように、縦鉄筋７を下にしてスキンプレート４上に載置され、各縦鉄筋７の長手方向の複数か所をスキンプレート４にそれぞれ溶接接合して、一体化される。なお、図には縦鉄筋７を下にしてスキンプレート４に接合した場合を示したが、横鉄筋８を下にしてスキンプレート４上に載置し、横鉄筋８をスキンプレート４に溶接接合してもよい。
【００１９】
そして、図１、図２に示すように、軸方向壁２ａ，２ｂの外周側に、網鉄筋６を内側にしてスキンプレート４を接合し、その両端部に周方向壁５ａ，５ｂを接合して、これらで形成された箱状の領域にコンクリート２０を打設すれば、合成セグメント１が完成する。このとき、コンクリート２０は網鉄筋６の網目内及びスキンプレート４と横鉄筋８（又は縦鉄筋７）との間に確実に充填されるので、コンクリート２０はスキンプレート４に強固に定着する。
【００２０】
図４は本実施の形態に係る合成セグメントの他の例の断面図である。
図１、図２の場合は、合成セグメント１の外周側にスキンプレート４を接合し、内周側を開放してコンクリート２０を打設した場合を示したが、図４（ａ）では、合成セグメント１の内周側にも、内面側に網鉄筋６が設けられたスキンプレート４ａを溶接接合したものである。なお、スキンプレート４，４ａは、合成セグメント１の内周側だけに設けてもよい（他の実施の形態においても同様である）。
この場合、合成セグメント１は閉鎖断面になるので、コンクリート２０の充填にあたっては、先ず、一方の端部に周方向壁（例えば、５ｂ）を接合し、開口された他方の端部から内部にコンクリート２０を充填し、コンクリート２０が固化したのち、他方の端部に周方向壁５ａを接合すればよい。
【００２１】
図４（ｂ）は図４（ａ）の合成セグメント１において、外周側のスキンプレート４と内周側のスキンプレート４ａに設けた網鉄筋６に、長手方向に所定の間隔でほぼＳ字状のからみ筋９を設けたものである。
ところで、本実施の形態に係る合成セグメント１、特に、図４のような合成セグメント１においては、コンクリート２０がスキンプレート４（４及び４ａ）に確実に定着し、セグメントＳの曲げ耐力や曲げ剛性を確保するために、コンクリート２０が網鉄筋６を含む隅々まで確実に充填されることが必要である。そこで、本実施の形態においては、最大骨材寸法：２０ｍｍ、スランプフロー：６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量：２％±１％の高流動コンクリート（以下、単にコンクリートと記すことがある）を使用した。これにより隅々まで確実にコンクリート２０を充填することができた（他の実施の形態においても同様である）。
【００２２】
上記のように構成した本実施の形態によれば、スキンプレート４，４ａ（以下、単に４と記す）に設けたコンクリート定着部材６を網鉄筋で構成したので、コンクリート定着部材６の製造及びスキンプレート４への溶接接合が容易で、コストを低減することができる。
また、網鉄筋６の縦鉄筋７及び横鉄筋８の両者又はいずれか一方の外径を変えることにより、コンクリート定着部材の高さを任意に設定することができる。
【００２３】
さらに、網鉄筋６は表面積が大きく、また、網目内及びスキンプレート４と横鉄筋８（又は縦鉄筋７）との間にコンクリート２０が充填されるため、スキンプレート４に確実に定着することができ、剥れたりすることがない。なお、図４（ｂ）に示すように、外周側と内周側の網鉄筋６の間にからみ鉄筋９を設ければ、コンクリート２０の定着性がより向上し、また、コンクリート２０のひび割れ等を防止することができる。
【００２４】
また、網鉄筋からなるコンクリート定着部材６をスキンプレート４に設けることにより、鋼材とコンクリート２０との定着性を確実に確保することができるので、製造が容易で信頼性の高い合成セグメントを得ることができる。
【００２５】
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２に係る合成セグメントの説明図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１では、合成セグメント１の軸方向壁２ａ，２ｂを鋼板３で形成した場合を示したが、本実施の形態は、軸方向壁２ａ，２ｂを角形断面の鋼管１０で形成したものである。
【００２６】
本実施の形態に係る合成セグメント１の軸方向壁２ａ，２ｂを構成する鋼管１０は、トンネルの周方向に沿って円弧状に曲げ加工され、内部にコンクリート２０を充填してその両端部に拘束板１１を接合する。これにより、鋼管１０とコンクリート２０が一体化され、鋼管１０の曲げ耐力及び曲げ剛性を向上することができる。
【００２７】
そして、両鋼管１０の外周面又は両鋼管１０の外周側の間に、内面側に図３で説明したコンクリート定着部材である網鉄筋６が設けられたスキンプレート４を溶接接合し、両端部に周方向壁５ａ，５ｂを接合して、これらで囲まれた領域にコンクリート２０を打設する。この場合、網鉄筋６の横鉄筋８は、コンクリート２０が打設される領域の幅、したがって両鋼管１０の間隔より若干短かく形成する。なお、鋼管１０は鋼板の端部を溶接して断面を角形に構成し形成してもよい。
【００２８】
本実施の形態においても、実施の形態１の図４に示すように、合成セグメント１の内周側にも内面側に網鉄筋６を設けたスキンプレート４ａを接合してもよく、また、対向するスキンプレート４，４ａの網鉄筋６にからみ筋９を設けてもよい。なお、鋼管１０の両端部に設けた拘束板１１を省略し、周方向壁５ａ，５ｂで開口部を閉塞してもよく、さらに、鋼管１０内にコンクリート２０を充填せず、中空のままでもよい。
【００２９】
本実施の形態に係る合成セグメント１は、実施の形態１の場合とほぼ同様の効果が得られるが、さらに、軸方向壁２ａ，２ｂを鋼管１０で形成したので、鋼管１０を座屈を生ずることなくほぼ円弧状に曲げ形成することができるため、補強手段を設けることなくコンクリート２０の打設時の荷重に耐えうる剛性を確保することができる。
さらに、合成セグメント１の側面の支持強度が向上するため、施工時の大きな押込み力に耐えることができ、これらにより、合成セグメント１の製造時間が短縮され、また、施工性を向上することができる。
【００３０】
［実施の形態３］
上記の各実施の形態では、コンクリート定着部材である網鉄筋６の縦鉄筋７又は横鉄筋８を、スキンプレート４に直接溶接接合する場合を示したが、本実施の形態は、コンクリート２０のかぶり厚を確保するために、網鉄筋６をスキンプレート４とすき間を隔てた所定の高さ位置に保持するようにしたものである。
【００３１】
本実施の形態においては、例えば、鋼棒をコ字状あるいは波状に折り曲げた複数の支持脚を、網鉄筋６の下面に溶接接合して所定の高さを保持するように形成し、この支持脚をスキンプレート４に溶接接合して、スキンプレート４と網鉄筋６との間に所定のすき間を確保するようにしたものである。なお、支持脚を設ける代りに、網鉄筋６を長手方向又は幅方向に波状、蛇腹状等に折り曲げて構成し、スキンプレート４との間にすき間を設けるようにしてもよい。
本実施の形態によれば、スキンプレート４と網鉄筋６との間に十分かつ確実にコンクリート２０が充填されるので、コンクリート２０の定着効果をより高めることができる。
【００３２】
上記の説明では、実施の形態１及び２に係る合成セグメント１に本発明に係るコンクリート定着部材（網鉄筋）６を用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の合成セグメントにも本発明のコンクリート定着部材を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のコンクリート定着部材（網鉄筋）の説明図である。
【図４】図１の合成セグメントの他の例の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る合成セグメントの説明図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  合成セグメント、２ａ，２ｂ  軸方向壁、３  鋼板、４，４ａ  スキンプレート、５ａ，５ｂ  周方向壁、６  コンクリート定着部材（網鉄筋）、７  縦鉄筋、８  横鉄筋、９  からみ筋、１０  鋼管、１１  拘束板、２０  コンクリート。
【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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