(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されて、
各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成され、
トンネルの周方向の片端側又は両端側では、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方に、トンネルの周方向に突出するオス継手が設けられるとともに、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方に、トンネルの周方向に隣り合った他のセグメントの前記オス継手が取り付けられるメス継手が設けられること
を特徴とするセグメント。
【請求項２】
前記オス継手は、トンネルの軸方向で前記本体部の外側からトンネルの周方向に突出する略平板状の平板材が設けられて、前記平板材の突出した部分に孔部が形成されて、
前記メス継手は、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する突出部が形成され、前記突出部が前記孔部に挿通されることで、前記オス継手が取り付けられること
を特徴とする請求項１記載のセグメント。
【請求項３】
前記オス継手は、前記本体部からトンネルの周方向に突出する略平板状の平板材が設けられて、前記平板材の突出した部分に孔部が形成され、又は、前記平板材の突出した部分の側端面に切欠溝が形成されて、
前記メス継手は、前記本体部をトンネルの軸方向の内側に陥没させた陥没部が形成され、前記陥没部に前記平板材が嵌め込まれて、前記陥没部からトンネルの軸方向に突出する突出部が前記孔部に挿通され、又は、前記陥没部の側端面からトンネルの法線方向に突出する突起が前記切欠溝に係止されることで、前記オス継手が取り付けられること
を特徴とする請求項１記載のセグメント。
【請求項４】
複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されて、
各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成され、
前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方に、トンネルの軸方向に突出するピン継手が設けられるとともに、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方に、トンネルの軸方向に隣り合った他のセグメントの前記ピン継手が嵌め込まれる嵌合継手が設けられて、
前記嵌合継手は、前記ピン継手の先端部が挿通される挿通部が形成され、前記挿通部に向けて付勢されたスライドバーが設けられて、前記ピン継手の前記先端部が前記挿通部に挿通されて前記スライドバーに係止されることで、前記ピン継手が嵌め込まれること
を特徴とするセグメント。
【請求項５】
前記ピン継手は、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方で、前記本体部を貫通させた貫通孔に基端部が挿通され、トンネルの軸方向の内側から外側まで連続して設けられて、前記鋼殻の内部で前記基端部を覆うように防護カバーが設けられること
を特徴とする請求項４記載のセグメント。
【請求項６】
前記ピン継手は、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方で、前記本体部を貫通させた貫通孔に前記先端部が挿通され、トンネルの軸方向の外側から内側まで連続して設けられて、前記鋼殻の内部で前記先端部を覆うように防護カバーが設けられること
を特徴とする請求項４又は５記載のセグメント。
【請求項７】
前記ピン継手は、前記先端部がトンネルの軸方向に対して略円形状に形成されること
を特徴とする請求項４〜６の何れか１項記載のセグメント。
【請求項８】
前記スライドバーは、前記挿通部に挿通するときに前記ピン継手の前記先端部が当接される当接面、及び前記挿通部に挿通された前記ピン継手の前記先端部が係止される係止面の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向に対して略円弧状に形成されること
を特徴とする請求項４〜７の何れか１項記載のセグメント。
【請求項９】
トンネルの法線方向の地山側又は内空側で前記主桁板と前記継手板とが接合される隅部には、略シート状で止水性のコーナーシールが設けられて、
前記コーナーシールは、トンネルの法線方向に延びる折曲線と、トンネルの軸方向又は周方向に延びる折曲線とを境界として、法線方向シール面、周方向シール面、及び軸方向シール面が形成され、前記主桁板又は前記継手板で凹状の止水溝に設けられたシール材を覆うように周方向シール面又は軸方向シール面が貼付されて、前記主桁板及び前記継手板の地山側若しくは内空側の端面を覆うように法線方向シール面が貼付されること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載のセグメント。
【請求項１０】
トンネルの法線方向の地山側又は内空側で前記主桁板と前記継手板とが接合される隅部には、略シート状で止水性のコーナーシールが設けられて、
前記コーナーシールは、トンネルの法線方向に延びる折曲線を境界とし、周方向シール面、及び軸方向シール面が形成されて、
周方向シール面又は軸方向シール面は、前記主桁板又は前記継手板で、凹状の止水溝に設けられたシール材を覆うように貼付される止水溝貼付面と、前記嵌合凸部又は前記嵌合受部に貼付される嵌合部貼付面とを有すること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載のセグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体性を確実に向上させて、合成セグメントの終局耐力を高めることを目的として、特許文献１〜３に開示された合成セグメントが提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された合成セグメントは、主桁に縦リブが固定されて、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方及び他方に配置される。
【０００４】
特許文献２に開示された合成セグメントは、主桁、継手板、スキンプレート及び縦リブにより構成される鋼製系セグメントにおける主桁に、セグメント内において主桁長手方向に間隔をおいて複数の縦リブが固定されて、前記各縦リブに設けられた開孔に渡って棒状鋼材が挿通されるとともに、前記縦リブ及び棒状鋼材を埋め込むようにセグメント内部にコンクリートが充填されることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７８１７号公報
【特許文献２】特開２００４−２７０２７６号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、トンネルの軸方向及び周方向に隣り合った他の合成セグメントと互いに連結されることで、トンネルが構築されるものとなる。そして、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板として略平板状の鋼板が用いられる。
【０００７】
このとき、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板が略平板状に形成されることから、互いに隣り合って連結される他の合成セグメントとの間で、各々の主桁又は継手板が互いに略平坦面で当接されるものとなる。このため、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁又は継手板が略平坦面で当接されるに過ぎないため、互いに連結される合成セグメント間の一体性の向上が課題となっていた。
【０００８】
また、特許文献３に開示された合成セグメントは、相対する鋼殻セグメントのトンネル軸方向（セグメントリング間）の連結を、鋼殻側枠のウェブに設けた雄側係合部材と雌側係合部材との止水パッキング（シール材）を介した係合により行うものである。前記係合部を単純に設けることで、互いに連結される合成セグメント間の一体性は向上するものの、セグメントの加工が増加し、製造コストが高いことが課題であった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、各々の主桁板又は継手板の高耐力化及び鋼殻と中詰めコンクリートとの一体化の強化を図るとともに、互いに連結される複数のセグメントの一体性を向上させることと製造コストの安価化の両立とを可能とする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】
【００１０】
第１発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されて、各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成され、トンネルの周方向の片端側又は両端側では、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方に、トンネルの周方向に突出するオス継手が設けられるとともに、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方に、トンネルの周方向に隣り合った他のセグメントの前記オス継手が取り付けられるメス継手が設けられることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係るセグメントは、第１発明において、前記オス継手は、トンネルの軸方向で前記本体部の外側からトンネルの周方向に突出する略平板状の平板材が設けられて、前記平板材の突出した部分に孔部が形成されて、前記メス継手は、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する突出部が形成され、前記突出部が前記孔部に挿通されることで、前記オス継手が取り付けられることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係るセグメントは、第１発明において、前記オス継手は、前記本体部からトンネルの周方向に突出する略平板状の平板材が設けられて、前記平板材の突出した部分に孔部が形成され、又は、前記平板材の突出した部分の側端面に切欠溝が形成されて、前記メス継手は、前記本体部をトンネルの軸方向の内側に陥没させた陥没部が形成され、前記陥没部に前記平板材が嵌め込まれて、前記陥没部からトンネルの軸方向に突出する突出部が前記孔部に挿通され、又は、前記陥没部の側端面からトンネルの法線方向に突出する突起が前記切欠溝に係止されることで、前記オス継手が取り付けられることを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されて、各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成され、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方に、トンネルの軸方向に突出するピン継手が設けられるとともに、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方に、トンネルの軸方向に隣り合った他のセグメントの前記ピン継手が嵌め込まれる嵌合継手が設けられて、前記嵌合継手は、前記ピン継手の先端部が挿通される挿通部が形成され、前記挿通部に向けて付勢されたスライドバーが設けられて、前記ピン継手の前記先端部が前記挿通部に挿通されて前記スライドバーに係止されることで、前記ピン継手が嵌め込まれることを特徴とする。
【００１７】
第５発明に係るセグメントは、第４発明において、前記ピン継手は、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか一方で、前記本体部を貫通させた貫通孔に基端部が挿通され、トンネルの軸方向の内側から外側まで連続して設けられて、前記鋼殻の内部で前記基端部を覆うように防護カバーが設けられることを特徴とする。
【００１８】
第６発明に係るセグメントは、第４発明又は第５発明において、前記ピン継手は、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板の何れか他方で、前記本体部を貫通させた貫通孔に前記先端部が挿通され、トンネルの軸方向の外側から内側まで連続して設けられて、前記鋼殻の内部で前記先端部を覆うように防護カバーが設けられることを特徴とする。
【００１９】
第７発明に係るセグメントは、第４発明〜第６発明の何れかにおいて、前記ピン継手は、前記先端部がトンネルの軸方向に対して略円形状に形成されることを特徴とする。
【００２０】
第８発明に係るセグメントは、第４発明〜第７発明の何れかにおいて、前記スライドバーは、前記挿通部に挿通するときに前記ピン継手の前記先端部が当接される当接面、及び前記挿通部に挿通された前記ピン継手の前記先端部が係止される係止面の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向に対して略円弧状に形成されることを特徴とする。
【００２１】
第９発明に係るセグメントは、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、トンネルの法線方向の地山側又は内空側で前記主桁板と前記継手板とが接合される隅部には、略シート状で止水性のコーナーシールが設けられて、前記コーナーシールは、トンネルの法線方向に延びる折曲線と、トンネルの軸方向又は周方向に延びる折曲線とを境界として、法線方向シール面、周方向シール面、及び軸方向シール面が形成され、前記主桁板又は前記継手板で凹状の止水溝に設けられたシール材を覆うように周方向シール面又は軸方向シール面が貼付されて、前記主桁板及び前記継手板の地山側若しくは内空側の端面を覆うように法線方向シール面が貼付されることを特徴とする。
【００２２】
第１０発明に係るセグメントは、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、トンネルの法線方向の地山側又は内空側で前記主桁板と前記継手板とが接合される隅部には、略シート状で止水性のコーナーシールが設けられて、前記コーナーシールは、トンネルの法線方向に延びる折曲線を境界とし、周方向シール面、及び軸方向シール面が形成されて、周方向シール面又は軸方向シール面は、前記主桁板又は前記継手板で、凹状の止水溝に設けられたシール材を覆うように貼付される止水溝貼付面と、前記嵌合凸部又は前記嵌合受部に貼付される嵌合部貼付面とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明〜第１０発明によれば、一対の主桁板の各々の嵌合凸部と嵌合受部とが、法線方向で互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向に連結される複数のセグメントの一体性を向上させることが可能となる。また、第１発明〜第１０発明によれば、各々の主桁板に所定の断面形状のセグメント形鋼が用いられて、嵌合凸部及び嵌合受部が形成されることで、各々の主桁板の面外方向及び面内方向の剛性が向上して、各々の主桁板の高耐力化を図ることが可能となる。
【００２４】
特に、第２発明又は第３発明によれば、オス継手及びメス継手がピース継手として用いられて、平板材の孔部又は切欠溝に突出部又は突起が周方向に係止されることで、周方向に隣り合った他のセグメントと互いに離間しないように連結されて、複数のセグメントが周方向に連結されたセグメントリングを構築することが可能となる。
【００２５】
特に、第２発明又は第３発明によれば、オス継手又はメス継手と主桁板とが周方向に並べて配置され、主桁板を軸方向にスライド移動させながら複数のセグメントを周方向に連結することができるため、ジャッキ推進力等によって軸方向の曲げ荷重がピース継手に作用するものの、ピース継手に作用する偏心荷重を抑制することが可能となる。また、ピース継手となる平板材と主桁板とが周方向に並べて配置されることで、土水圧がセグメントに作用することで継手部に発生する引張力を、特に引張力に対して有効な主桁板に効率良く伝達することが可能となり、効率的にトンネルリングを高耐力化することが可能となる。
【００２６】
特に、第２発明によれば、トンネル軸方向で本体部の外側にピース継手となる平板材が配置されることで、中詰コンクリート部に継手を格納する欠損部を生じさせることがないため、本体強度を低下させることなく継手を取り付けることが可能となる。また、ピース継手は本体部の外側に配置されるため、ピース継手の本体部への取り付けが容易であり、製造コストを低下させることが可能となる。
【００２７】
特に、第３発明によれば、ピース継手となる平板材と主桁板とがトンネル周方向に同一軸上に配置されるため、土水圧がセグメントに作用することで継手部に発生する引張力を、特に引張力に対して有効な主桁板に編芯することなく極めて効率良く伝達することが可能となり、さらに効率的にトンネルリングを高耐力化することが可能となる。
【００３０】
特に、第４発明によれば、ピン継手及び嵌合継手がリング継手として用いられて、ピン継手の先端部が嵌合継手の挿通部に挿通されてスライドバーに係止されることで、軸方向に隣り合った他のセグメントと互いに離間しないように連結されて、複数のセグメントリングが軸方向に連結されたトンネルを構築することが可能となる。また、スライドバーによりピン継手が係止されることで、複数のセグメントリングが連結された後においても、セグメントリング同士はトンネル法線方向に互いに可動するため、両セグメントリングの主桁板に配置された嵌合凸部と嵌合受部とが確実に嵌合し、セグメントリング間の添接効果を強固に発揮され、トンネル全体の高耐力化が可能となる。
【００３１】
特に、第５発明、第６発明によれば、ピン継手が鋼殻の内部まで貫通させて設けられる場合に、ピン継手の先端部又は基端部を覆う防護カバーが設けられることで、鋼殻の内部でピン継手又は嵌合継手が設けられた箇所への中詰めコンクリートの流入を防止することが可能となる。また、ピン継手があらかじめ鋼殻に穿孔された孔に貫通配置されることで、ピン継手の取り付け時における位置決めが容易となり、製造コストの低減が可能となる。
【００３２】
特に、第７発明によれば、ピン継手の先端部が軸方向に対して角部のない断面略円形状に形成されることで、主桁板の側面にピン継手を溶接等で取り付けるときに、ピン継手の断面方向の回転が許容されるものとなって、ピン継手の角部を所定の位置に合わせる必要がないものとなるため、ピン継手を溶接等で取り付けるための施工コストを抑制することが可能となるとともに、調芯機能を発揮させて嵌合継手への位置合わせの許容範囲が広がるため、ピン継手の加工精度を緩和させて加工コストを低減させることが可能となる。
【００３３】
特に、第８発明によれば、ピン継手の先端部とスライドバーの係止面との接触面積が略円形状となることで、その接触面積が大きく確保されて引張強度が高強度化するため、軸方向に隣り合った複数のセグメントを頑強に連結することが可能となるとともに、ピン継手の先端部がスライドバーの当接面で摺動する範囲を放射形状として、その摺動範囲を大きく確保して調芯機能が向上することで、軸方向に隣り合った複数のセグメントの連結精度が向上し、高品質なトンネルを構築することが可能となる。
【００３４】
特に、第９発明、第１０発明によれば、主桁板及び継手板の法線方向の端面と主桁板及び継手板の側面とで形成される隅部が、略シート状で止水性のあるコーナーシールで一体的に被覆されて、主桁板又は継手板の止水溝に設けられたシール材もコーナーシールで一体的に被覆されることで、セグメントの隅部における止水性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用したセグメントで構築されるトンネルを示す斜視図である。
【図２】本発明を適用したセグメントを示す斜視図である。
【図３】本発明を適用したセグメントの主桁板を示す周方向の拡大正面図である。
【図４】本発明を適用したセグメントで主桁板として非対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた状態を示す周方向の正面図である。
【図５】本発明を適用したセグメントで主桁板として線対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた状態を示す周方向の正面図である。
【図６】本発明を適用したセグメントに用いられるセグメント形鋼で図心位置と重心位置とが略一致する状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図７】本発明を適用したセグメントに用いられるセグメント形鋼の変形例で図心位置と重心位置とが略一致する状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる頭付スタッドのずれ止め部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鋼板のずれ止め部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鋼板の補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鉄筋又は棒鋼の補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる複数の主鋼材及び配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１３】本発明を適用したセグメントに設けられる複数の主鋼材及び配力筋を示す周方向の正面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで地山側のスキンプレートに当接させた縦リブを示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートから離間させた縦リブを示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで縦リブから離間させた配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１７】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートから離間させた縦リブに当接される配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートに当接させた縦リブに当接される配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１９】本発明を適用したセグメントに設けられる縦リブ、複数の主鋼材及び配力筋を示す周方向の正面図である。
【図２０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで三角リブの配置を示す側面図であり、（ｂ）は、その周方向の正面図である。
【図２１】本発明を適用したセグメントが軸方向に複数連結された状態を示す正面図である。
【図２２】本発明を適用したセグメントが軸方向に複数連結された状態の変形例を示す正面図である。
【図２３】本発明を適用したセグメントの各々の主桁板が軸方向に当接された状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図２４】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで地下水圧が作用する前の止水溝を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その地下水圧が作用した後の止水溝を示す拡大正面図である。
【図２５】本発明を適用したセグメントで嵌合凸部又は嵌合受部から独立して形成された止水溝を示す拡大正面図である。
【図２６】本発明を適用したセグメントでずれ量と製作難度との関連性を示すグラフである。
【図２７】本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられたオス継手及びメス継手を示す平面図である。
【図２８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで非対称の主桁板の外側に設けられたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、そのオス継手が取り付けられるメス継手を示す正面図であり、（ｃ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図２９】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで線対称の主桁板の外側に設けられたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、そのオス継手が取り付けられるメス継手を示す正面図であり、（ｃ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図３０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板と一体に設けられたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、そのオス継手が取り付けられるメス継手を示す正面図であり、（ｃ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図３１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板と別部材で設けられたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、そのオス継手が取り付けられるメス継手を示す正面図であり、（ｃ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図３２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板の内側に設けられたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、そのオス継手が取り付けられるメス継手を示す正面図であり、（ｃ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図３３】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで切欠溝が形成されたオス継手を示す正面図であり、（ｂ）は、その突起が形成されたメス継手を示す正面図であり、（ｃ）、（ｄ）は、そのオス継手及びメス継手を示す側面図である。
【図３４】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでメス継手の陥没部に嵌め込まれる蓋部材を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図３５】本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられたピン継手及び嵌合継手を示す平面図である。
【図３６】本発明を適用したセグメントで非対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた主桁板のピン継手及び嵌合継手を示す正面図である。
【図３７】本発明を適用したセグメントで線対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた主桁板のピン継手及び嵌合継手を示す正面図である。
【図３８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられるピン継手を示す側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。
【図３９】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられる嵌合継手の略円弧状の当接面を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図４０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられる嵌合継手にピン継手を嵌め込む段階を示す正面図であり、（ｂ）は、その嵌合継手にピン継手を嵌め込んだ状態を示す正面図である。
【図４１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで主桁板に設けられる嵌合継手の略円弧状の係止面を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図４２】（ａ）は、法線方向シール面、周方向シール面及び軸方向シール面が形成されたコーナーシールを示す斜視図、（ｂ）は、セグメントの隅部を示す斜視図、（ｃ）は、セグメントの隅部に設けられたそのコーナーシールを示す斜視図である。
【図４３】（ａ）は、軸方向シール面に止水溝貼付面及び嵌合部貼付面が形成されたコーナーシールを示す斜視図、（ｂ）は、セグメントの隅部を示す斜視図、（ｃ）は、セグメントの隅部に設けられたそのコーナーシールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を適用したセグメント１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
本発明を適用したセグメント１は、図１に示すように、複数のセグメント１がトンネル７の軸方向Ｘ及び周方向Ｙで連結されることで、トンネル７が構築されるものである。
【００３８】
トンネル７は、シールド工法等により地山等を掘削して形成された掘削穴、又は、地山等を開削して形成された開削穴に設けられる。トンネル７は、例えば、軸方向Ｘで略円筒形状に形成されるものであるが、これに限らず、略角筒形状等に形成されてもよい。
【００３９】
トンネル７は、複数のセグメント１が周方向Ｙに連結されて、セグメントリング７０が構築される。また、トンネル７は、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘに連結されることで、トンネル７の延長方向となる軸方向Ｘで略円筒形状等に形成されるものとなる。
【００４０】
トンネル７は、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘに連結されることで、トンネル７の半径方向となる法線方向Ｚで、地山側Ｚ１と内空側Ｚ２とを隔てるように構築されるものとなり、法線方向Ｚの内空側Ｚ２に所定の内部空間Ｓが確保される。
【００４１】
本発明を適用したセグメント１は、図２に示すように、軸方向Ｘの両端部に配置される一対の主桁板３と、周方向Ｙの両端部に配置される一対の継手板４とを備える。
【００４２】
本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘに所定の間隔を空けて、一対の主桁板３が互いに略平行に配置される。また、本発明を適用したセグメント１は、周方向Ｙに所定の間隔を空けて、一対の継手板４が互いに傾斜等するように配置される。
【００４３】
本発明を適用したセグメント１は、主桁板３の周方向Ｙの両端部が、継手板４の軸方向Ｘの両端部と互いに接合されることで、軸方向Ｘ及び周方向Ｙに所定の間隔を空けた一対の主桁板３及び一対の継手板４に四方を取り囲まれた略箱状の鋼殻６が形成される。
【００４４】
本発明を適用したセグメント１は、一対の主桁板３及び一対の継手板４に取り囲まれることで、中詰めコンクリート６０が内部６ａに充填される鋼殻６が形成される。本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、法線方向Ｚで地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の何れか一方又は両方に、鋼殻６の内部６ａを覆うようにスキンプレート５が設けられる。
【００４５】
本発明を適用したセグメント１は、特に、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が各々の主桁板３として用いられて、このセグメント形鋼２が周方向Ｙに湾曲等させて形成される。また、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、各々の継手板４として、このセグメント形鋼２が湾曲等させることなく用いられてもよい。
【００４６】
各々の主桁板３は、図３に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、周方向Ｙに対する断面方向で、法線方向Ｚに延びる本体部２０と、軸方向Ｘに凸状の嵌合凸部２１と、軸方向Ｘに凹状の嵌合受部２２とが形成される。
【００４７】
各々の主桁板３は、法線方向Ｚに延びる本体部２０に、本体部２０から軸方向Ｘの外側Ａに突出する嵌合凸部２１が形成されるとともに、嵌合凸部２１よりも軸方向Ｘの内側Ｂに配置される嵌合受部２２が形成される。
【００４８】
各々の主桁板３は、必要に応じて、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が、断面略円弧状等の湾曲面２ａが形成されて湾曲状となる。また、各々の主桁板３は、必要に応じて、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が、断面略平坦状等の平坦面２ｂが形成されて平坦状となる。
【００４９】
ここで、一対の主桁板３は、図４に示すように、軸方向Ｘの一端側に配置される主桁板３が一端側主桁板３１となるとともに、軸方向Ｘの他端側に配置される主桁板３が他端側主桁板３２となり、一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが一対の主桁板３となる。
【００５０】
一端側主桁板３１は、鋼殻６の内部６ａの反対側となる軸方向Ｘの外側Ａに向けて突出して、湾曲状の嵌合凸部２１が形成されるとともに、湾曲状の嵌合凸部２１よりも鋼殻６の内部６ａ側となる軸方向Ｘの内側Ｂに、平坦状の嵌合受部２２が形成される。
【００５１】
他端側主桁板３２は、鋼殻６の内部６ａの反対側となる軸方向Ｘの外側Ａに向けて突出して、平坦状の嵌合凸部２１が形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部２１よりも鋼殻６の内部６ａ側となる軸方向Ｘの内側Ｂに、湾曲状の嵌合受部２２が形成される。
【００５２】
一対の主桁板３は、軸方向Ｘの両端部に配置される一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の各々に、法線方向Ｚに延びる本体部２０が形成される。このとき、一対の主桁板３は、本体部２０から軸方向Ｘに突出する嵌合凸部２１が一端側主桁板３１に形成されるとともに、本体部２０から軸方向Ｘに陥没する嵌合受部２２が他端側主桁板３２に形成される。
【００５３】
一対の主桁板３は、一端側主桁板３１の湾曲状の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。また、一対の主桁板３は、一端側主桁板３１の平坦状の嵌合受部２２と、他端側主桁板３２の平坦状の嵌合凸部２１とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。
【００５４】
各々の主桁板３は、図３に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、軸方向Ｘで本体部２０の両側面の各々に、湾曲状又は平坦状の嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。
【００５５】
このとき、各々の主桁板３は、例えば、本体部２０の一方側面２０ａに、湾曲状の嵌合凸部２１及び平坦状の嵌合受部２２が形成されるとともに、本体部２０の他方側面２０ｂに、平坦状の嵌合凸部２１及び湾曲状の嵌合受部２２が形成される。
【００５６】
各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの湾曲状の嵌合凸部２１と、他方側面２０ｂの湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。また、各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの平坦状の嵌合受部２２と、他方側面２０ｂの平坦状の嵌合凸部２１とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。
【００５７】
各々の主桁板３は、法線方向Ｚで本体部２０の両端部の各々で、本体部２０の両側面の各々に、湾曲状の嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が１箇所に形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が１箇所に形成される。
【００５８】
各々の主桁板３は、図４に示すように、軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２が、一対の主桁板３の各々に共通して用いられる。このとき、各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの嵌合凸部２１と、本体部２０の他方側面２０ｂの嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で湾曲状又は平坦状に形成されるものとなる。
【００５９】
各々の主桁板３は、これに限らず、図５に示すように、軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２が、一対の主桁板３の各々に用いられてもよい。このとき、セグメント形鋼２は、軸方向Ｘに延びる一対のフランジ２５と、法線方向Ｚに延びるウェブ２６とを組み合わせて、法線方向Ｚに延びる本体部２０が形成される。
【００６０】
各々の主桁板３は、軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられる場合に、一対のフランジ２５の各々の両側端に、平坦状等の嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。このとき、一対の主桁板３は、特に、一端側主桁板３１の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に周方向Ｙに連続して形成される。
【００６１】
各々の主桁板３は、図３に示すように、周方向Ｙに対する断面方向で、セグメント形鋼２の図心位置と重心位置とが略一致するように、法線方向Ｚで本体部２０の両端部の各々で、本体部２０の両側面の所定の位置に、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。ここで、重心位置は、周方向Ｙに対する断面方向に関し、軸方向Ｘ、法線方向Ｚに対する幾何学的寸法の釣り合い点を指す。また、図心位置は、周方向Ｙに対する断面方向に関し、軸方向Ｘ、法線方向Ｚに対する断面１次モーメントの釣り合い点を指す。
【００６２】
セグメント形鋼２は、図６に示すように、法線方向Ｚの全高Ｈ又は軸方向Ｘの全幅Ｗに対して、図心位置と重心位置との軸方向Ｘのずれ量Δが８％以下となるときに、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。セグメント形鋼２は、全高Ｈ又は全幅Ｗに対して、図心位置と重心位置とのずれ量Δが、特に、３％以下となることが望ましい。
【００６３】
セグメント形鋼２は、例えば、法線方向Ｚの全高Ｈ＝２２５ｍｍ、軸方向Ｘの全幅Ｗ＝３８ｍｍとする。このとき、セグメント形鋼２は、図６（ａ）に示すように、軸方向Ｘのずれ量Δ＝０．０５５ｍｍとすると、軸方向Ｘの全幅Ｗに対して、軸方向Ｘのずれ量Δが０．１４％（＝０．０５５／３８×１００）となるとともに、法線方向Ｚのずれ量Δ＝０ｍｍであるから、法線方向Ｚの全高Ｈに対して、法線方向Ｚのずれ量Δが０％となるため、図心位置と重心位置とが略一致する。
【００６４】
軸方向Ｘのずれ量のみを示せば、セグメント形鋼２は、図６（ｂ）に示すように、ずれ量Δ＝０．１６０ｍｍ、図６（ｃ）に示すように、ずれ量Δ＝０．２８６ｍｍ、図６（ｄ）に示すように、ずれ量Δ＝１．８２８ｍｍの場合の何れについても、ずれ量Δが８％以下となる。また、セグメント形鋼２は、図７（ａ）に示すように、ずれ量Δ＝０．５２７ｍｍ、図７（ｂ）に示すように、ずれ量Δ＝０．９２３ｍｍの場合の何れについても、ずれ量Δが８％以下となることで、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。なお、セグメント形鋼２は、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、ずれ量Δ≒０．０００ｍｍとすることもできる。
【００６５】
本発明を適用したセグメント１は、図８、図９に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定のずれ止め部材６１が設けられる。ずれ止め部材６１は、軸方向Ｘの一方の片端部のみが各々の主桁板３に溶接等で固着されるとともに、軸方向Ｘの他方の片端部が鋼殻６の内部６ａに延びて配置されて、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００６６】
ずれ止め部材６１は、図８に示すように、頭付スタッドが用いられるほか、図９に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられて、一対の主桁板３の各々で、法線方向Ｚの２段程度に亘って、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント１は、ずれ止め部材６１が中詰めコンクリート６０に埋め込まれて係止されて、中詰めコンクリート６０と鋼殻６とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
【００６７】
鋼殻６の内部６ａに設けられるずれ止め部材６１は、主に鋼殻６と中詰めコンクリート６０とをトンネル接線方向に一体化させることを目的に設けられるものである。このとき、本発明を適用したセグメント１は、トンネル外力が作用した場合にも、鋼殻６と中詰めコンクリート６０との間でトンネル接線方向にずれ変形を生じさせる挙動に対して、このずれ変形を略同一状態として、いわゆる一体はり構造の挙動を確保できる。そして、この両者間のずれ変形に抵抗するずれ止め剛性は、トンネル外力に応じてずれ止め部材６１の数量で適宜調整可能となる。トンネル接線方向に対するずれ止め剛性は、セグメント１の外力に対する法線方向Ｚの剛性を飛躍的に高める効果があり、トンネルセグメントの高耐力化、高剛性化を生み、結果的にトンネルセグメントの薄壁化を図ることができる。その結果、大深度トンネルへの適用や、トンネル外径の縮小化に寄与するものとなる。
【００６８】
本発明を適用したセグメント１は、図１０、図１１に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定の補強部材６２が設けられる。補強部材６２は、軸方向Ｘの両端部が一対の主桁板３に溶接等で固着されて、鋼殻６の内部６ａで一対の主桁板３に架設された状態で、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００６９】
補強部材６２は、図１０に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられるほか、図１１に示すように、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼が用いられて、法線方向Ｚの２段程度に亘って、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント１は、補強部材６２が架設されることで、中詰めコンクリート６０の高耐力化と、主桁板３への確実な荷重伝達とを実現して、幅広のセグメント１にも対応することが可能となる。
【００７０】
本発明を適用したセグメント１は、図１２に示すように、鋼殻６の内部６ａで周方向Ｙに延びる複数の主鋼材６３が設けられるとともに、軸方向Ｘに延びて各々の主鋼材６３に当接される配力筋６４が設けられる。複数の主鋼材６３は、各々に異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、軸方向Ｘの６箇所程度に断続的に設けられる。
【００７１】
配力筋６４は、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、図１３に示すように、複数の主鋼材６３を取り囲むように設けられる。配力筋６４は、図１３（ａ）に示すように、法線方向Ｚで地山側Ｚ１の端部がフック状に形成されてもよく、図１３（ｂ）に示すように、地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の主鋼材６３を全周で取り囲むように形成されてもよい。
【００７２】
本発明を適用したセグメント１は、複数の主鋼材６３を配力筋６４で一体化することで、複数の主鋼材６３及び配力筋６４が埋め込まれた中詰めコンクリート６０の補強を実現して、セグメント１に負荷される大深度での高荷重にも対応することが可能となる。
【００７３】
本発明を適用したセグメント１は、図１４〜図１８に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定の縦リブ６５が設けられる。縦リブ６５は、略平板状に形成された鋼板が用いられて、軸方向Ｘの両端部が一対の主桁板３に溶接等で固着されて、鋼殻６の内部６ａで一対の主桁板３に架設された状態で、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００７４】
縦リブ６５は、略平板状に形成された鋼板が法線方向Ｚに延びて配置されて、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。このとき、配力筋６４は、特に、図１６に示すように、縦リブ６５から周方向Ｙに離間させて設けられてもよく、図１７、図１８に示すように、周方向Ｙの両側から縦リブ６５に当接させて設けられてもよい。
【００７５】
本発明を適用したセグメント１は、図１６に示すように、配力筋６４が縦リブ６５から離間させて設けられることで、複数の縦リブ６５の間が配力筋６４で補強されて、中詰めコンクリート６０に耐力の低い箇所が形成されることを回避することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント１は、図１７、図１８に示すように、配力筋６４が縦リブ６５に当接させて設けられることで、主鋼材６３、配力筋６４、縦リブ６５及び主桁板３を簡便に固着させて、一体性の高いセグメント１を提供することが可能となる。
【００７６】
配力筋６４は、周方向Ｙの両側から縦リブ６５に当接させて設けられる場合に、図１９（ａ）に示すように、地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の複数の主鋼材６３を取り囲むことで、縦リブ６５の上下端部と配力筋６４とで主鋼材６３を法線方向Ｚに挟み込んで拘束する。さらに、配力筋６４は、図１９（ｂ）に示すように、法線方向Ｚの端部を周方向Ｙに折り曲げて、配力筋６４の折り曲げた端部が縦リブ６５の上端部に引っ掛けられてもよい。
【００７７】
本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａを覆うように、略平板状の鋼板等を湾曲させたスキンプレート５が地山側Ｚ１に設けられる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、図１５に示すように、法線方向Ｚで縦リブ６５の地山側Ｚ１の上端部が、スキンプレート５から法線方向Ｚに離間させて設けられて、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成される。
【００７８】
本発明を適用したセグメント１は、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成されることで、中詰めコンクリート６０となるフレッシュコンクリートを鋼殻６の内部６ａに充填するときに、フレッシュコンクリートが隙間Ｇを通過できるものとなる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、フレッシュコンクリートの流動性を隙間Ｇで確保して、鋼殻６の内部６ａへの充填性を向上させることが可能となる。
【００７９】
また、本発明を適用したセグメント１は、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成されることで、スキンプレート５と縦リブ６５とが互いに離間するものとなるが、スキンプレート５と主桁板３との接合箇所付近に、図２０に示すように、適宜、両者を接続する三角リブ、四角リブ又は台形リブ６６等の補強材を配置することで、接合箇所付近の剛性が高まるため、セグメント１の性能を向上させる効果が期待できる。なお、三角リブ、四角リブ又は台形リブ６６等の補強材は、縦リブ６５の有無によらずに適宜配置されて、セグメント１の性能向上を図ることができる。
【００８０】
なお、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、図８〜図１９に示す鋼殻６の内部６ａで、ずれ止め部材６１、補強部材６２、主鋼材６３、配力筋６４及び縦リブ６５が適宜組み合わされた状態で、中詰めコンクリート６０が充填されるものとなる。
【００８１】
本発明を適用したセグメント１は、図２１に示すように、所定のセグメント１の一端側主桁板３１に、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の他端側主桁板３２が当接されて、複数のセグメント１が互いに連結されるものとなる。
【００８２】
本発明を適用したセグメント１は、図２１（ａ）に示すように、図４に示す軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々に共通して略同一形状のものとして用いることで、複数のセグメント１が互いに連結される。
【００８３】
また、本発明を適用したセグメント１は、これに限らず、図２１（ｂ）に示すように、図５に示す軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々に用いることで、複数のセグメント１が互いに連結されてもよい。
【００８４】
さらに、本発明を適用したセグメント１は、図２１（ｃ）に示すように、図４に示す非対称に形成されたセグメント形鋼２と、図５に示す線対称に形成されたセグメント形鋼２とを組み合わせて用いることで、複数のセグメント１が互いに連結されてもよい。
【００８５】
なお、本発明を適用したセグメント１は、図２２に示すように、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の主桁板３が当接された状態で、一端側主桁板３１に形成された嵌合凸部２１と、他のセグメント１の他端側主桁板３２に形成された嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に周方向Ｙに連続して形成されてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘに隣り合って連結される各々のセグメント１において、軸方向Ｘの両端部の主桁板３の断面形状を統一させて、主桁板３の断面形状を１種類で済ませることができる。
【００８６】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、主桁板３の断面形状が１種類で済むので、主桁板３の製造において製造治具を少なくできることから、製造コストを抑えることが可能となる。また、本発明を適用したセグメント１は、組立時においても主桁板３の向きを統一できるので、組立時の材料管理や組立手間も少なく済ませることが可能となる。
【００８７】
また、本発明を適用したセグメント１は、主桁板３として図７（ｂ）に示すセグメント形鋼２を採用した場合に、図２２（ａ）に示すように、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２が、セグメント１の周方向Ｙの断面での中心点に対して点対称に配置される。このとき、本発明を適用したセグメント１は、中詰めコンクリート６０に係止される嵌合凸部２１が法線方向Ｚの両端部に配置されるため、中詰めコンクリート６０を法線方向Ｚに挟み込む効果が得られ、鋼殻６と中詰めコンクリート６０とをより強固に一体化することができる。さらに、中詰めコンクリート６０と当接する面の嵌合凸部２１が、主桁板３の法線方向Ｚの両端部のみに配置されるため、図１４〜図１９に示す縦リブ６５等の補強材の配置が容易となり、セグメント１の製作コストを低減することが可能となる。
【００８８】
ここで、本発明を適用したセグメント１は、図２３に示すように、軸方向Ｘの両端部で各々の主桁板３が互いに当接されて、一方の主桁板３の嵌合凸部２１が他方の主桁板３の嵌合受部２２に嵌合されることで、複数のセグメント１が互いに連結されるものとなる。
【００８９】
このとき、本発明を適用したセグメント１は、特に、一端側主桁板３１の湾曲状の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成されることで、湾曲状の嵌合凸部２１が嵌合受部２２に確実に嵌め込まれる。さらに、本発明を適用したセグメント１は、他端側主桁板３２の平坦状の嵌合凸部２１も、一端側主桁板３１の平坦状の嵌合受部２２に確実に嵌め込まれる。
【００９０】
本発明を適用したセグメント１は、各々の主桁板３に所定の断面形状のセグメント形鋼２が用いられて、互いに対応する形状で湾曲状等に形成された嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が、一対の主桁板３の各々に形成されて確実かつ強固に嵌合するものとなる。本発明を適用したセグメント１は、特に、一対の主桁板３の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向Ｘに連結される複数のセグメント１の一体性を向上させることが可能となる。
【００９１】
また、本発明を適用したセグメント１は、一対の主桁板３の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されて確実に嵌合されることで、複数のセグメント１の現場での組立てを容易に実施することが可能となる。さらに、本発明を適用したセグメント１は、複数のセグメント１の現場での組立容易性が向上することで、複数のセグメント１の一体性を確実に向上させて、互いに連結される複数のセグメント１の地震時の高耐久性も実現することが可能となる。
【００９２】
本発明を適用したセグメント１は、図６、図７に示すセグメント形鋼２を各々の主桁板３に用いることで、図２３に示すように、中詰めコンクリート６０に係止される嵌合凸部２１及び嵌合受部２２の何れか一方又は両方が、鋼殻６の内部６ａ側に配置される本体部２０の側面にも形成される。これにより、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が鋼殻６の内部６ａ側で中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６の内部６ａに充填される中詰めコンクリート６０と鋼殻６との一体性を向上させることが可能となる。
【００９３】
本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が、各々の主桁板３で鋼殻６の内部６ａの反対側に配置される何れか一方の側面のみに形成されるだけでなく、鋼殻６の内部６ａ側に配置される何れか他方の側面にも形成されるものとなる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａ側でも嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６の内部６ａに充填される中詰めコンクリート６０と鋼殻６との一体性を向上させることが可能となる。
【００９４】
また、本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａ側でも嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６と中詰めコンクリート６０とが法線方向Ｚに対して一体化されて、トンネル外力に対する鋼殻６の法線方向Ｚのたわみと中詰めコンクリート６０のたわみが略同一状態となり、いわゆる重ねはり構造の挙動を確保することができる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２と中詰めコンクリート６０との係止部分が周方向Ｙに連続して形成されることで、ずれ止め機能の剛性が極めて高くなり、一体化の効果が格段に高まるものとなる。そして、本発明を適用したセグメント１は、トンネル外力が作用した場合にも、中詰めコンクリート６０がトンネル内部に剥落することを抑止する効果が得られるため、トンネル構造の安全性に大きく寄与するものとなる。
【００９５】
また、本発明を適用したセグメント１は、図４に示すように、軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々で互いに略同一形状のものとして共通して用いることができる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、略同一形状のセグメント形鋼２が各々の主桁板３として用いられることで、主桁板３となるセグメント形鋼２の共通化を図り、セグメント１の製作コストを低減することが可能となる。
【００９６】
本発明を適用したセグメント１は、特に、図２４に示すように、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の他端側主桁板３２が、所定のセグメント１の一端側主桁板３１に当接された状態で、軸方向Ｘに凹状となる止水溝２３が形成される。
【００９７】
止水溝２３は、軸方向Ｘで一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが互いに当接された状態で、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から法線方向Ｚに連続させて、軸方向Ｘの外側Ａから内側Ｂに向けて断面略Ｓ字状に湾曲するように凹状に形成される。
【００９８】
止水溝２３は、図２４（ａ）に示すように、断面略Ｓ字状に湾曲するように形成されることで、比較的大きな間隙となる拡幅部２３ａと、比較的小さな間隙となる狭小部２３ｂとが形成される。止水溝２３は、地山側Ｚ１から地下水圧が作用する前の状態で、ゴム製等のシール材２４が拡幅部２３ａに嵌装されるものとなる。
【００９９】
止水溝２３は、図２４（ｂ）に示すように、地山側Ｚ１から地下水圧が作用することで、地山側Ｚ１から内空側Ｚ２へ地下水等が浸入しようとして、地下水等の水圧でシール材２４が押圧Ｐされる。このとき、シール材２４は、拡幅部２３ａから狭小部２３ｂに飛び出すように変形して、比較的小さな間隙の狭小部２３ｂに密着するように挟み込まれる。
【０１００】
本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘで一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが互いに当接されて、地山側Ｚ１から地下水圧が作用した後の状態で、比較的小さな間隙の狭小部２３ｂにシール材２４が密着して挟み込まれる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、密着したシール材２４で地下水等の浸入が確実に遮断されるため、複数のセグメント１の連結箇所での止水性能を著しく向上させることが可能となる。
【０１０１】
また、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から法線方向Ｚに連続させて、軸方向Ｘに凹状となる止水溝２３が形成されるため、独立した止水構造をセグメント１に設けることが不要となる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、独立した止水構造を不要とすることで、止水構造を設けるためのセグメント１の製作コストを抑制することが可能となる。
【０１０２】
また、本発明を適用したセグメント１は、図２５に示すように、止水溝２３が嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から独立して形成されて、かつ、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の止水溝２３と法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される場合に、シール材２４の幅を自由に選択することが可能となり、さらに、軸方向Ｘに隣り合う２枚のシール材２４が重なり合って地下水圧に抵抗することで、高い止水性能を発揮することが可能となる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘで本体部２０の両側面に凹状となる止水溝２３が形成されて、本体部２０の外側Ａで凹状となる止水溝２３と、本体部２０の内側Ｂで凹状となる止水溝２３とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成されてもよい。本発明を適用したセグメント１は、止水溝２３を両面に設けておくことで、内側Ｂの止水溝２３による中詰めコンクリート６０との一体性が飛躍的に向上するだけでなく、主桁板３の形状が対称形となって製造効率が飛躍的に向上して、同時に止水機能の代わりにずれ止めの機能を兼用させることが可能となる。
【０１０３】
本発明を適用したセグメント１は、図３〜図７に示すように、各々の主桁板３に所定の断面形状のセグメント形鋼２が用いられて、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成されることで、各々の主桁板３の面外方向及び面内方向の剛性が向上する。これにより、本発明を適用したセグメント１は、各々の主桁板３の面外方向及び面内方向の剛性を向上させて、各々の主桁板３の高耐力化を図ることが可能となる。
【０１０４】
本発明を適用したセグメント１は、図２に示すように、各々の主桁板３と同様に、必要に応じて、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２を、各々の継手板４として用いてもよい。各々の継手板４は、図６、図７に示すセグメント形鋼２を用いることで、周方向Ｙの一端側に配置される一端側継手板４１の嵌合凸部２１と、周方向Ｙの他端側に配置される他端側継手板４２の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に軸方向Ｘに連続して形成される。
【０１０５】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、一対の継手板４の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、周方向Ｙに連結される複数のセグメント１の一体性を向上させることが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント１は、例えば、主桁板３及び継手板４の何れか一方においてのみ、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられてもよい。
【０１０６】
本発明を適用したセグメント１は、特に、一対の主桁板３及び一対の継手板４の両方において、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、図１に示すように、複数のセグメント１が軸方向Ｘ及び周方向Ｙで一体的に連結される。このとき、本発明を適用したセグメント１は、複数のセグメント１が周方向Ｙで一体的に連結されてセグメントリング７０が構築されるとともに、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘで一体的に連結されてトンネル７が構築されるものとなる。
【０１０７】
ここで、セグメント１は、図２に示すように、複数の部材の組立工程において、一般的に、鋼板、形鋼等の切断、切削、曲げ加工、溶接等の多様な加工を実施する必要がある。そして、セグメント１は、加工後の製品として、幅、高さ、捻じれ、曲がり等の寸法精度を許容範囲内に収める必要があるものの、各々の部材の強度及び成分等が異なることから、寸法精度の管理が経験によるところが多く、極めて困難を要していた。
【０１０８】
特に、セグメント１の主桁板３は、土水圧等の外荷重に対して抵抗する際の主要部材であり、セグメント１の鋼殻６の外周に配置されるため、品質及び寸法精度として高い水準が要求されている。このため、本発明を適用したセグメント１は、図６、図７に示すように、特に、セグメント形鋼２の全高Ｈ又は全幅Ｗに対して図心位置と重心位置とのずれ量Δを８％以下として、図心位置と重心位置とが略一致するものとする。
【０１０９】
ここで、主桁板３の図心位置と重心位置との軸方向Ｘ（法線方向Ｚ）のずれ量Δが大きいと、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形が大きくなり、セグメント１の所要の寸法精度を確保することが難しくなる。一方、主桁板３の軸方向Ｘ（法線方向Ｚ）の全幅Ｗ（全高Ｈ）が大きいと、主桁板３の剛性が大きくなり、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形に対する抵抗性が高まり、セグメント１の所要の寸法精度を確保することが容易になる。
【０１１０】
製作難度を示す指標として、全高Ｈ又は全幅Ｗに対する図心位置と重心位置とのずれ量Δを採用すると、ずれ量Δが大きいほど反り、ねじれ変形は大きくなり、製作難度が上がることになる。本発明の発明者は、図２６に示すように、これまでの種々の製作実績により、ずれ量Δが８％以下であれば、簡易な矯正で高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であり、さらにずれ量Δが３％以下であれば、矯正の必要なくより高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であることを見出した。なお、ずれ量Δが８％を超えると、通常の矯正で所要の寸法精度を確保することは極めて困難となり、大規模な冶具による加工が必要となるため、組立加工費を大幅に増加させることになる。
【０１１１】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、セグメント形鋼２の断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致することで、セグメント形鋼２の組立加工が大幅に削減されるだけでなく、高い水準の品質及び寸法精度も確保することが可能となる。そして、本発明を適用したセグメント１は、特に、セグメント形鋼２の図心位置と重心位置とのずれ量Δを３％以下としたとき、より高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能となる。
【０１１２】
本発明を適用したセグメント１の基本思想は、法線方向Ｚのずれ止め剛性を相対的に大きく設定して、トンネル崩壊等の極限的リスクを回避することに重点を置きつつ、図８、図９に示すトンネル接線方向のずれ止め部材６１等を適宜設けることで、トンネルに作用する外力に適切に抵抗するトンネルセグメント構造を提供することにある。さらに、この基本思想に加えて、周方向Ｙに連続する嵌合凸部２１及び嵌合受部２２を主桁板３に形成することで、嵌合機能、止水機能だけでなく、ずれ止め機能を付与することを同時に達成することを可能にしている。しかも、安価に製造するために主桁板３の凹凸形状の配置を工夫することで、低コストと多機能性とを両立させることを可能にしている。
【０１１３】
本発明を適用したセグメント１は、図２７に示すように、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか一方に、オス継手８０が設けられるとともに、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか他方に、メス継手８１が設けられる。
【０１１４】
一端側主桁板３１には、主に、図２７（ａ）に示すように、周方向Ｙの一方の片端側でオス継手８０が設けられて、周方向Ｙの他方の片端側でメス継手８１が設けられる。また、他端側主桁板３２には、周方向Ｙの一方の片端側でメス継手８１が設けられて、周方向Ｙの他方の片端側でオス継手８０が設けられる。
【０１１５】
一端側主桁板３１には、必要に応じて、図２７（ｂ）に示すように、周方向Ｙの両端側でオス継手８０が設けられるとともに、他端側主桁板３２には、周方向Ｙの両端側でメス継手８１が設けられてもよい。なお、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２は、周方向Ｙの両端側でオス継手８０又はメス継手８１が設けられるほか、周方向Ｙの片端側にのみオス継手８０又はメス継手８１が設けられてもよい。
【０１１６】
そして、オス継手８０及びメス継手８１は、主に、図２８に示すように、非対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられた主桁板３に設けられてもよく、図２９に示すように、線対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられた主桁板３に設けられてもよい。
【０１１７】
オス継手８０は、例えば、第１実施例において、図２８、図２９に示すように、軸方向Ｘで主桁板３の本体部２０の外側Ａから、周方向Ｙに突出する鋼板等の略平板状の平板材８が設けられる。このとき、平板材８は、鋼板等が部分的に主桁板３の本体部２０に溶接等で接合されて、鋼板等の接合されていない部分を周方向Ｙに突出した部分とし、周方向Ｙに突出した部分を板厚方向に貫通させて孔部８０ａが形成される。
【０１１８】
そして、メス継手８１は、第１実施例において、主桁板３の本体部２０から軸方向Ｘに突出する平鋼等の突出部８１ａが形成される。このとき、突出部８１ａは、平鋼等が主桁板３の本体部２０に溶接等で接合されて、オス継手８０として設けられた平板材８の孔部８０ａに挿通されることで、メス継手８１にオス継手８０が取り付けられるものとなる。
【０１１９】
オス継手８０は、第２実施例においては、図３０に示すように、主桁板３の本体部２０と略同一平面上に、主桁板３の本体部２０から周方向Ｙに突出する略平板状の平板材８が設けられる。なお、平板材８は、主桁板３の本体部２０と圧延等で一体に設けられるほか、図３１に示すように、主桁板３の本体部２０とは別部材の鋼板等が用いられてもよい。なお、別部材の鋼板は、主桁板３の本体部２０よりも強度が高いもの、主桁板３の本体部２０と板厚が異なるものでもよい。
【０１２０】
そして、メス継手８１は、第２実施例においては、主桁板３の本体部２０を軸方向Ｘの内側Ｂに陥没させた陥没部８２が形成される。陥没部８２は、主桁板３の本体部２０から平板材８の板厚と同程度まで内側Ｂとなる位置に底面８２ｂが配置されて、鋼殻６の内部６ａの中詰めコンクリート６０が露出しないように、陥没部８２の底面８２ｂが側端面８２ａで取り囲まれる。メス継手８１は、陥没部８２の底面８２ｂから軸方向Ｘに突出する突出部８１ａが形成され、オス継手８０として設けられた平板材８の孔部８０ａに突出部８１ａが挿通されることで、メス継手８１にオス継手８０が取り付けられる。
【０１２１】
オス継手８０は、第３実施例においては、図３２に示すように、軸方向Ｘで主桁板３の本体部２０の内側Ｂから、周方向Ｙに突出する略平板状の平板材８が設けられる。そして、メス継手８１は、第３実施例においては、主桁板３の本体部２０を軸方向Ｘの内側Ｂに陥没させた陥没部８２が形成され、主桁板３の本体部２０から本体部２０及び平板材８を併せた板厚と同程度まで内側Ｂとなる位置に陥没部８２の底面８２ｂが配置される。メス継手８１は、陥没部８２の底面８２ｂから軸方向Ｘに突出する突出部８１ａが形成されて、オス継手８０として設けられた平板材８の孔部８０ａに突出部８１ａが挿通されることで、メス継手８１にオス継手８０が取り付けられる。
【０１２２】
メス継手８１は、第２実施例及び第３実施例の何れにおいても、陥没部８２にオス継手８０の平板材８が嵌め込まれる。また、メス継手８１には、第２実施例及び第３実施例の何れにおいても、図３３に示すように、陥没部８２の側端面８２ａから法線方向Ｚに突出する突起８１ｂが形成されてもよい。このとき、オス継手８０には、平板材８の突出した部分の側端面８ａから法線方向Ｚに切り欠いた切欠溝８０ｂが形成される。そして、メス継手８１は、オス継手８０の平板材８の切欠溝８０ｂにメス継手８１の陥没部８２の突起８１ｂが嵌め込まれることで、メス継手８１にオス継手８０が取り付けられる。
【０１２３】
本発明を適用したセグメント１は、図２８〜図３３に示すように、オス継手８０となる平板材８の孔部８０ａにメス継手８１の突出部８１ａが挿通され、突出部８１ａが平板材８の孔部８０ａで周方向Ｙに係止される。また、本発明を適用したセグメント１は、オス継手８０となる平板材８の切欠溝８０ｂにメス継手８１の突起８１ｂが嵌め込まれる場合は、突起８１ｂが平板材８の切欠溝８０ｂで周方向Ｙに係止される。なお、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、オス継手８０の平板材８に突起８１ｂが形成されるとともに、メス継手８１の陥没部８２に切欠溝８０ｂが形成されてもよい。
【０１２４】
このとき、本発明を適用したセグメント１は、オス継手８０及びメス継手８１がピース継手として用いられて、平板材８の孔部８０ａ又は切欠溝８０ｂに突出部８１ａ又は突起８１ｂが周方向Ｙに係止されることで、周方向Ｙに隣り合った他のセグメント１と互いに離間しないように連結されて、図１に示すように、複数のセグメント１が周方向Ｙに連結されたセグメントリング７０を構築することが可能となる。
【０１２５】
また、本発明を適用したセグメント１は、図２７に示すように、オス継手８０又はメス継手８１と主桁板３とが周方向Ｙに並べて配置され、主桁板３を軸方向Ｘにスライド移動させながら複数のセグメント１を周方向Ｙに連結することができる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、ジャッキ推進力等によって軸方向Ｘの曲げ荷重がピース継手に作用するものの、オス継手８０又はメス継手８１と主桁板３とを周方向Ｙに並べたピース継手とすることで、ピース継手に作用する偏心荷重を抑制することが可能となる。
【０１２６】
本発明を適用したセグメント１は、例えば、第３実施例において、図３４に示すように、鋼板等の略平板状の蓋板材８３が、平板材８とともに陥没部８２に嵌め込まれて主桁板３の本体部２０に溶接等で接合されて、平板材８を覆うように設けられてもよい。そして、略平板状の蓋板材８３は、平板材８とともに陥没部８２に嵌め込まれて、メス継手８１における主桁板３の本体部２０に溶接接合等で取り付けられる。また、略平板状の蓋板材８３は、オス継手８０における平板材８にあらかじめ溶接接合等で取り付けられて、平板材８とともに陥没部８２に嵌め込まれてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、図３３に示す突起８１ｂ又は切欠溝８０ｂが、平板材８を覆うように設けられる蓋板材８３に形成されてもよい。
【０１２７】
このとき、本発明を適用したセグメント１は、メス継手８１の陥没部８２が主桁板３の本体部２０及び平板材８を併せた板厚と同程度まで内側Ｂとなる位置に形成されるものの、蓋板材８３が平板材８とともに陥没部８２に嵌め込まれて主桁板３の本体部２０に接合されることで、メス継手８１の陥没部８２を蓋板材８３で補剛するとともに、ピース継手に作用する偏心荷重を抑制することが可能となる。
【０１２８】
本発明を適用したセグメント１は、図３５に示すように、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか一方に、ピン継手９０が設けられるとともに、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか他方に、嵌合継手９１が設けられる。
【０１２９】
そして、ピン継手９０及び嵌合継手９１は、主に、図３６に示すように、非対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられた主桁板３に設けられてもよく、図３７に示すように、線対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられた主桁板３に設けられてもよい。
【０１３０】
ピン継手９０は、主桁板３の本体部２０の側面から軸方向Ｘに突出させて設けられる。ピン継手９０は、図３８に示すように、例えば、軸方向Ｘの先端部９０ａが基端部９０ｂよりも径大に形成される。そして、ピン継手９０は、軸方向Ｘの先端部９０ａが軸方向Ｘに対して断面略円形状となって略円柱形状に形成され、必要に応じて、軸方向Ｘの基端部９０ｂも軸方向Ｘに対して断面略円形状となって略円柱形状に形成される。
【０１３１】
嵌合継手９１は、図３９に示すように、フレーム９４に内設された複数のスライドバー９２が法線方向Ｚ又は周方向Ｙに離間させて配置されて、複数のスライドバー９２の隙間に挿通部９１ａが形成される。嵌合継手９１は、バネ等の弾性部材９３の一端がフレーム９４に固定され、弾性部材９３の他端がスライドバー９２に固定される。このとき、嵌合継手９１は、各々のスライドバー９２が挿通部９１ａに向けて弾性部材９３で付勢されて、複数のスライドバー９２が互いに離間又は接近するように移動できるものとなる。
【０１３２】
嵌合継手９１は、図４０に示すように、ピン継手９０の先端部９０ａが挿通部９１ａに挿通されてスライドバー９２に係止されることでピン継手９０が嵌め込まれる。このとき、嵌合継手９１は、図４０（ａ）に示すように、嵌合継手９１にピン継手９０を嵌め込む段階で、挿通部９１ａに挿通するときにピン継手９０の先端部９０ａがスライドバー９２の外側Ａの当接面９２ａに当接される。また、嵌合継手９１は、図４０（ｂ）に示すように、嵌合継手９１にピン継手９０を嵌め込んだ状態では、挿通部９１ａに挿通されたピン継手９０の先端部９０ａがスライドバー９２の内側Ｂの係止面９２ｂに係止される。
【０１３３】
スライドバー９２は、図３９、図４０（ａ）に示すように、挿通部９１ａに挿通されるピン継手９０の先端部９０ａが当接される当接面９２ａが、軸方向Ｘに対して略円弧状に形成されて、必要に応じて、略テーパ状に傾斜した当接面９２ａとなる。また、スライドバー９２は、挿通部９１ａに挿通されたピン継手９０の先端部９０ａが係止される係止面９２ｂが、図４０（ｂ）、図４１に示すように、軸方向Ｘに対して略円弧状に形成される。そして、スライドバー９２は、当接面９２ａ及び係止面９２ｂの何れか一方又は両方が、軸方向Ｘに対して略円弧状に形成されるものとなる。
【０１３４】
ピン継手９０は、図３６に示すように、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか一方で、主桁板３の本体部２０を貫通させた貫通孔９５に基端部９０ｂが挿通されてもよい。このとき、ピン継手９０は、軸方向Ｘの内側Ｂから外側Ａまで連続して設けられて、鋼殻６の内部６ａで基端部９０ｂを覆うように防護カバー９６が設けられる。
【０１３５】
また、ピン継手９０は、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の何れか他方で、主桁板３の本体部２０を貫通させた貫通孔９５に先端部９０ａが挿通されてもよい。このとき、ピン継手９０は、軸方向Ｘの外側Ａから内側Ｂまで連続して設けられて、鋼殻６の内部６ａで先端部９０ａを覆うように防護カバー９６が設けられる。
【０１３６】
ピン継手９０は、鋼製等の略箱状の防護カバー９６が、先端部９０ａ及び基端部９０ｂの両方を覆うものとして設けられる。また、ピン継手９０は、先端部９０ａのみを主桁板３の本体部２０に貫通させる場合には、先端部９０ａを覆う防護カバー９６のみを設けてもよく、基端部９０ｂのみを主桁板３の本体部２０に貫通させる場合には、基端部９０ｂを覆う防護カバー９６のみを設けてもよい。そして、ピン継手９０は、図３７に示すように、主桁板３の本体部２０を貫通させない場合には、防護カバーを設けなくてもよい。
【０１３７】
本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０及び嵌合継手９１がリング継手として用いられて、図４０に示すように、ピン継手９０の先端部９０ａが嵌合継手９１の挿通部９１ａに挿通されてスライドバー９２に係止されることで、軸方向Ｘに隣り合った他のセグメント１と互いに離間しないように連結されて、図１に示すように、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘに連結されたトンネル７を構築することが可能となる。
【０１３８】
本発明を適用したセグメント１は、図３６に示すように、ピン継手９０が鋼殻６の内部６ａまで貫通させて設けられる場合に、ピン継手９０の先端部９０ａ又は基端部９０ｂを覆う防護カバー９６が設けられることで、鋼殻６の内部６ａでピン継手９０又は嵌合継手９１が設けられた箇所への中詰めコンクリート６０の流入を防止することが可能となる。
【０１３９】
また、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０の先端部９０ａが軸方向Ｘに対して角部のない断面略円形状に形成されることで、主桁板３の側面にピン継手９０を溶接等で取り付けるときに、ピン継手９０の断面方向の回転が許容されるものとなる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０の角部を所定の位置に合わせる必要がないものとなるため、ピン継手９０の溶接等による作業性を向上させ、ピン継手９０を取り付けるための施工コストを抑制することが可能となる。
【０１４０】
また、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０の先端部９０ａが断面略円形状に形成されて、先端部９０ａに調芯機能を発揮させて嵌合継手９１に嵌め込まれるときの位置合わせの許容範囲が広がるため、ピン継手９０の加工精度を緩和させて加工コストを低減させることが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０として断面略円形状のボルト等の汎用品を活用することで、材料コストも低減できる。
【０１４１】
また、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０の基端部９０ｂが断面略円形状に形成されて、ピン継手９０の基端部９０ｂにねじ切り加工等をすることで、主桁板３の側面の貫通孔９５に、ピン継手９０の基端部９０ｂをねじ込んで取り付けることもできる。さらに、本発明を適用したセグメント１は、ピン継手９０の基端部９０ｂに角部が形成されず、角部がないため断面方向で均一な溶接状態として、ピン継手９０の基端部９０ｂをスタッド溶接で取り付けることで、溶接の品質を向上させることもできる。
【０１４２】
そして、本発明を適用したセグメント１は、図４０（ｂ）、図４１に示すように、ピン継手９０の先端部９０ａが係止されるスライドバー９２の係止面９２ｂが略円弧状に形成されることで、ピン継手９０の先端部９０ａとスライドバー９２の係止面９２ｂとの接触面積が略円形状となって、その接触面積が大きく確保されて引張強度が高強度化するため、軸方向Ｘに隣り合った複数のセグメント１を頑強に連結することが可能となる。
【０１４３】
さらに、本発明を適用したセグメント１は、図３９、図４０（ａ）に示すように、ピン継手９０の先端部９０ａが当接される当接面９２ａが略円弧状に形成されることで、ピン継手９０の先端部９０ａがスライドバー９２の当接面９２ａで摺動する範囲を放射形状とし、その摺動範囲を大きく確保して調芯機能が向上するため、軸方向Ｘに隣り合った複数のセグメント１の連結精度が向上し、高品質なトンネル７を構築することが可能となるとともに、各々のピン継手９０及び嵌合継手９１の加工の省力化も可能となる。
【０１４４】
本発明を適用したセグメント１は、図４２に示すように、法線方向Ｚの地山側Ｚ１又は内空側Ｚ２で主桁板３と継手板４とが接合される隅部には、必要に応じて、水膨張性ゴム等が用いられた略シート状で止水性のあるコーナーシール９７が設けられる。
【０１４５】
コーナーシール９７は、法線方向Ｚに延びる折曲線９７ａと、軸方向Ｘ又は周方向Ｙに延びる折曲線９７ｂとを境界として、法線方向シール面９８ａ、周方向シール面９８ｂ、及び軸方向シール面９８ｃが形成される。コーナーシール９７は、主桁板３又は継手板４で凹状の止水溝２３に設けられたシール材２４を覆うように、周方向シール面９８ｂが主桁板３に貼付されて、軸方向シール面９８ｃが継手板４に貼付される。そして、コーナーシール９７は、主桁板３及び継手板４の地山側Ｚ１又は内空側Ｚ２の端面を覆うように、主桁板３と継手板４との境界に跨って、法線方向シール面９８ａが貼付される。
【０１４６】
本発明を適用したセグメント１は、法線方向Ｚの地山側Ｚ１又は内空側Ｚ２で主桁板３と継手板４とが接合される隅部にコーナーシール９７が設けられることで、主桁板３及び継手板４の法線方向Ｚの端面と主桁板３及び継手板４の側面とで形成される隅部の３面が、略シート状で止水性のあるコーナーシール９７で一体的に被覆される。そして、主桁板３又は継手板４の止水溝２３に設けられたシール材２４もコーナーシール９７で一体的に被覆されることで、セグメント１の隅部における止水性を向上させることが可能となる。
【０１４７】
コーナーシール９７は、図４３に示すように、法線方向Ｚに延びる折曲線９７ａを境界とし、周方向シール面９８ｂ、及び軸方向シール面９８ｃが形成されて、周方向シール面９８ｂ及び軸方向シール面９８ｃの何れか一方又は両方に、止水溝貼付面９８ｄと嵌合部貼付面９８ｅとが段違いで形成されてもよい。このとき、コーナーシール９７は、主桁板３及び継手板４の何れか一方又は両方で、凹状の止水溝２３に設けられたシール材２４を覆うように止水溝貼付面９８ｄが貼付されるとともに、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２に嵌合部貼付面９８ｅが貼付されるものとなる。そして、主桁板３又は継手板４のシール材２４と嵌合凸部２１又は嵌合受部２２とがコーナーシール９７で一体的に被覆されることで、セグメント１の隅部における止水性を向上させることが可能となる。
【０１４８】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
【符号の説明】
【０１４９】
１      ：セグメント
２      ：セグメント形鋼
２ａ    ：湾曲面
２ｂ    ：平坦面
２０    ：本体部
２０ａ  ：一方側面
２０ｂ  ：他方側面
２１    ：嵌合凸部
２２    ：嵌合受部
２３    ：止水溝
２３ａ  ：拡幅部
２３ｂ  ：狭小部
２４    ：シール材
２５    ：フランジ
２６    ：ウェブ
３      ：主桁板
３１    ：一端側主桁板
３２    ：他端側主桁板
４      ：継手板
４１    ：一端側継手板
４２    ：他端側継手板
５      ：スキンプレート
６      ：鋼殻
６ａ    ：内部
６０    ：中詰めコンクリート
６１    ：ずれ止め部材
６２    ：補強部材
６３    ：主鋼材
６４    ：配力筋
６５    ：縦リブ
６６    ：台形リブ
７      ：トンネル
７０    ：セグメントリング
８      ：平板材
８ａ    ：側端面
８０    ：オス継手
８０ａ  ：孔部
８０ｂ  ：切欠溝
８１    ：メス継手
８１ａ  ：突出部
８１ｂ  ：突起
８２    ：陥没部
８２ａ  ：側端面
８２ｂ  ：底面
８３    ：蓋板材
９０    ：ピン継手
９０ａ  ：先端部
９０ｂ  ：基端部
９１    ：嵌合継手
９１ａ  ：挿通部
９２    ：スライドバー
９２ａ  ：当接面
９２ｂ  ：係止面
９３    ：弾性部材
９４    ：フレーム
９５    ：貫通孔
９６    ：防護カバー
９７    ：コーナーシール
Ａ      ：外側
Ｂ      ：内側
Ｘ      ：軸方向
Ｙ      ：周方向
Ｚ      ：法線方向
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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