(57)【要約】【課題】長辺側と短辺側のセグメント構造と組合せ工夫で、掘削断面積増加や価格高騰無く強度向上させた長円形断面のトンネルを実現させさせ。【解決手段】トンネル断面を横に長い長円形とし、その長辺側の横向きセグメントＳ７〜Ｓ１０を、トンネル内周壁となる内側板部１と、トンネル軸方向両端の横側板部２，２と、トンネル周方向両端の端面板部３，４と、これら３，４に亘る周リブ部５，５と、内部のコンクリートｃ部とを有した鋳鉄製逆四主桁型に構成し、短辺側の横側セグメントＳ１〜Ｓ６を、トンネル外周壁となる外側板部６と、トンネル軸方向両端の横側板部７，７と、トンネル周方向両端の端面板部８，９と、両端面板部８，９に亘る周リブ部１０，１０とを有した箱状で金属製の四主桁型に構成する。【選択図】　　　　図１
2004092223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル用セグメントを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造であって、
前記トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントを、トンネル内周壁を形成する内側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートが充填された金属製のものに構成するとともに、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントを、トンネル外周壁を形成する外側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で金属製のものに構成してあるトンネル構造。
【請求項２】
前記横向きセグメント及び前記横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してある請求項１に記載のトンネル構造。
【請求項３】
前記横向きセグメントにおけるコンクリート部分に配筋材を埋設装備してある請求項１又は２に記載のトンネル構造。
【請求項４】
トンネル用セグメントを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造であって、
前記トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントを、トンネル内周壁を形成する内側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートが充填された金属製のものに構成し、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントを、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる複数の内主桁部と、各前記横側板部とその隣の前記内主桁部とを連結する左右一対の部分外壁と、隣合う前記内主桁部どうしを連結する部分内壁と、を有した箱状で、かつ、前記部分内壁とこれに連結される両前記内主桁部と囲まれた部分にコンクリートが充填された金属製のものに構成してあるトンネル構造。
【請求項５】
前記横向きセグメント及び前記横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してある請求項４に記載のトンネル構造。
【請求項６】
前記横向きセグメントを、その内部に鉄筋が埋設されたコンクリートが充填されたものに構成してある請求項４又は５に記載のトンネル構造。
【請求項７】
トンネル用セグメントを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造であって、
前記トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントを、トンネル外周壁を形成する外側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、トンネル内周壁を形成する内側板部と、の６面を有した箱状で金属製のものに構成し、
複数のセグメントのうちの前記横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントを、トンネル外周壁を形成する外側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で金属製のもの、又は、
トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる複数の内主桁部と、各前記横側板部とその隣の前記内主桁部とを連結する左右一対の部分外壁と、隣合う前記内主桁部どうしを連結する部分内壁と、を有した箱状で、かつ、前記部分内壁とこれに連結される両前記内主桁部と囲まれた部分にコンクリートが充填された金属製のものに構成してあるトンネル構造。
【請求項８】
前記横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してある請求項７に記載のトンネル構造。
【請求項９】
前記横向きセグメントの内部にコンクリートが充填されている請求項７又は８に記載のトンネル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長いスパンを強度十分に支持できるセグメントを用いて成る横長形状のトンネル構造に係り、詳しくは、トンネル用セグメントをトンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することで、トンネル軸方向視で横方向に長い楕円形又は長円形の断面形状を呈するトンネル内壁が形成されるトンネル構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセグメント連結によるトンネル構造は、特開平９−１１２１９２号公報において示されたもののように、断面が円形のものが基本であるが、なかには、特開平９−３１７３９２号公報にて示されたように、左右中間にて上下に連結される柱を設けることで、横に長い断面形状（多連型形状と言うこともある）のトンネル構造とされたものも知られている。つまり、セグメント連結構造のトンネルは、その強度上から円形が基本であり、横幅の広い長円形や楕円形断面とする場合には、強度低下を補償する柱を設けるのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、地下鉄におけるポイント部分（分岐箇所）や、２車線の地下自動車道といった横幅が広く、かつ、中間に柱を設置不可となるトンネルを作成する場合は、そのトンネル断面形状を、横に並ぶ線路や走行レーンの幅を満たす円形とすれば、その径が徒に大きくなってしまうので、長円形や楕円形とするのが良いと思われる。この場合、トンネルの断面形状が長円形や楕円形（以下、「長円形等」と略称する）のものでは、長辺側のセグメントには大なる曲げモーメントが作用するようになるので、その強度対策を施す必要がある。
【０００４】
その対策として、先ず考えられるのは、セグメントのトンネル径方向寸法（厚み）を大として断面係数を増大させる手段である。この寸法増大手段では、必要な強度アップを得るために、単純にトンネル径方向寸法を大きくすれば、その分トンネルとしての掘削断面積自体が明確に大きくなり、トンネル掘削に要する時間が増えて作業効率が落ちるとか、シールドマシンが大型になってコストアップするといった点では不利であった。
【０００５】
次に、セグメントの構成材料を変更することにより、寸法増大無く、又は少なくしながら強度アップさせる手段が考えられる。この材料置換手段は、一般的なコンクリートを高強度コンクリートにしたり、鋳鉄を高張力鋼板に変更する等であるが、往々にしてかなりのコストアップを招くようになるので、得策とは言い難い。
【０００６】
又、トンネル断面の長円形等化、即ち、大型化により、長辺側セグメントに作用する応力増大に伴って、短辺側セグメントに作用する応力も増すようになることが予測されるので、強度バランスを取るためには短辺側セグメントの構造も併せて考える必要もある。このように、セグメント連結構造によるトンネルの断面を、大幅なコストアップやトンネル作成能率の悪化を招くこと無く（又は少なく）長円形等に設定することは容易ではない。
【０００７】
このような実状に鑑みて本発明は、長辺側セグメント及び短辺側セグメントの構造や組み合わせ工夫により、トンネル断面積の大幅な増加やそれに伴うコストアップがないようにしながらセグメント強度を向上させ、長円形等断面のトンネルを無理なく実現させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の構成は、図１〜図４に例示する如く、トンネル用セグメントＳを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造において、
トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントＳ７〜Ｓ１０を、トンネル内周壁を形成する内側板部１と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部２，２と、トンネル周方向両端の一対の端面板部３，４と、これら両端面板部３，４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部５，５と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートｃが充填された金属製のものに構成するとともに、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントＳ１〜Ｓ６を、トンネル外周壁を形成する外側板部６と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部７，７と、トンネル周方向両端の一対の端面板部８，９と、これら両端面板部８，９に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部１０，１０と、を有した箱状で金属製のものに構成してあることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の構成によれば、
（イ）　トンネル軸方向におけるトンネルの断面形状を横長にすることにより、地下鉄路線の並列化や複数車線の地下道路と言った上下寸法に比べて横幅が大となるトンネルを、掘削断面積をコンパクトなものとしながら合理的に実現することができる。これは、例えば、一般的な円形断面のトンネルの径を大きくして２車線道路を通す構造に比べて、上下に大きな余剰空間が生じない点で有利であるとともに、円形断面のトンネルを横に並べて設ける構造に比べて、トンネル間の余剰空間を更に少なくできるとか、全幅をより縮小化できると言った点で有利なものである。
【００１０】
（ロ）　しかしながら、トンネル軸方向の断面階上が横長であるが故に、上下の長辺側部分のセグメント、とりわけ、重力を伴って土圧が作用する上側の長辺部分に相当する横向きセグメントには大きな曲げモーメントが掛かり、それに耐える強度が要求される。つまり、上側の横向きセグメントでは、その下部にはトンネル周方向の強い引張り力が、かつ、上部にはトンネル周方向の強い圧縮力が作用するとともに、土圧によって内径側に曲がろうとする力が作用する横側セグメントでは、その外周側にトンネル周方向の引張り力が、かつ、内周側にトンネル周方向の圧縮力が作用するようになる。又、短辺側の横側セグメントには、長辺側に存在する上下の横向きセグメントどうしが接近しようとする方向の曲げ力が作用するようになる。
【００１１】
（ハ）　そこで、横向きセグメントを、トンネル内周壁を形成する内側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートが充填された金属製のものに構成したので、横向きセグメントにおけるトンネル内径側部分に作用する強大な引張り力には耐引張り力に優れる金属製の内側板部で抗し、トンネル外径側部分に作用する圧縮力には耐圧縮力に優れるコンクリートで抗することができる。つまり、作用する力に応じた好適な材料を配してあり、比較的厚さ寸法を抑えながらも十分な強度を発揮する横向きセグメントになって、必要な強度を備えた断面横長形状トンネルの実現に寄与できるようになる。
【００１２】
（ニ）　そして、横側セグメントを、トンネル外周壁を形成する外側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部と、を有した箱状で金属製のものに構成したので、前述の曲げ力によってセグメント外周側に作用するトンネル周方向の引張り力には、耐引張り力に優れる金属製の外側板部で主として抗することができる。つまり、作用する力に応じた好適な材料を配してあり、比較的厚さ寸法を抑えながらも十分な強度を発揮する横側セグメントになって、必要な強度を備えた断面横長形状トンネルの実現に寄与できるようになる。
【００１３】
請求項２の構成は、請求項１において、横向きセグメント及び横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してあることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の構成によれば、請求項１の構成による前記作用が得られるとともに、次のような作用が得られる。すなわち、縦リブの追加によってセグメント強度及び剛性が向上するとともに、セグメントどうしをトンネル軸方向に強制的に押し付けて接続連結する場合（例：ワンタッチジョイント）に、押圧具（例：油圧ジャッキ）の押圧力（ジャッキ推力）に縦リブで抗することができ、良好に接続連結作業が行えるようになる。
【００１５】
請求項３の構成は、図５、図６に例示する如く、請求項１又は２の構成において、横向きセグメントＳ７〜Ｓ１０におけるコンクリートｃ部分に配筋材ｔを埋設装備してあることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の構成によれば、請求項１の構成による前記作用が得られるとともに、横向きセグメントにおいて主としてトンネル周方向の圧縮力が作用するコンクリート部分を、配筋材で補強することができ、断面横長形状のトンネルにおいて強度的に不利な長辺側部分を、セグメント厚さを増やすこと無く強度アップできるようになる。
【００１７】
請求項４の構成は、図７〜図１０に例示する如く、トンネル用セグメントＳを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造であって、
トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントＳ７〜Ｓ１１を、トンネル内周壁を形成する内側板部１１と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部１２，１２と、トンネル周方向両端の一対の端面板部１３，１４と、これら両端面板部１３，１４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部１５，１５と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートｃが充填された金属製のものに構成するとともに、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントＳ１〜Ｓ６を、トンネル軸方向両端の一対の横側板部１６，１６と、トンネル周方向両端の一対の端面板部１７，１８と、これら両端面板部１７，１８に亘って形成されたトンネル周方向に延びる複数の内主桁部１９，１９と、各横側板部１６とその隣の内主桁部１９とを連結する左右一対の部分外壁２０，２０と、隣合う内主桁部１９，１９どうしを連結する部分内壁２１と、を有した箱状で、かつ、部分内壁２１とこれに連結される両内主桁部１９，１９と囲まれた部分にコンクリートｃが充填された金属製のものに構成してあることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の構成によれば、前記作用（イ）、（ロ）、（ハ）の作用を有するとともに、次記作用（ホ）が得られる。
（ホ）　横側セグメントを、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、これら両端面板部に亘って形成されたトンネル周方向に延びる複数の内主桁部と、各横側板部とその隣の内主桁部とを連結する左右一対の部分外壁と、隣合う内主桁部どうしを連結する部分内壁と、を有した箱状で、かつ、部分内壁とこれに連結される両内主桁部と囲まれた部分にコンクリートが充填された金属製のものに構成したので、前述の曲げ力によってセグメント外周側に作用するトンネル周方向の引張り力には、耐引張り力に優れる金属製で一対の部分外側板部で主として抗することができるとともに、セグメント内周側に作用するトンネル周方向の圧縮力には、部分内壁及びコンクリートによって抗することができる。つまり、作用する力に応じた好適な材料を配してあり、比較的厚さ寸法を抑えながらも十分な強度を発揮する横側セグメントになって、必要な強度を備えた断面横長形状トンネルの実現に寄与できるようになる。
【００１９】
請求項５の構成は、請求項４において、横向きセグメント及び横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してあることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の構成によれば、請求項４の構成による前記作用が得られるとともに、次のような作用が得られる。すなわち、縦リブの追加によってセグメント強度及び剛性が向上するとともに、セグメントどうしをトンネル軸方向に強制的に押し付けて接続連結する場合（例：ワンタッチジョイント）に、押圧具（例：油圧ジャッキ）の押圧力（ジャッキ推力）に縦リブで抗することができ、良好に接続連結作業が行えるようになる。
【００２１】
請求項６の構成は、図１１、図１２に例示する如く、請求項４又は５の構成において、横向きセグメントＳ７〜Ｓ１１を、その内部に鉄筋ｔが埋設されたコンクリートｃが充填されたものに構成してあることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６の構成によれば、請求項４又は５の構成によるいずれかの前記作用が得られるとともに、横向きセグメントにおいて主としてトンネル周方向の圧縮力が作用するコンクリート部分を、鉄筋で補強することができ、断面横長形状のトンネルにおいて強度的に不利な長辺側部分を、セグメント厚さを増やすこと無く強度アップできるようになる。
【００２３】
請求項７の構成は、図４、図１０、図１３、図１４に例示する如く、トンネル用セグメントＳを、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成してあるトンネル構造であって、
トンネル壁におけるトンネル軸方向視での断面を横方向に長い横長形状に形成し、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントＳ７〜Ｓ１６を、トンネル外周壁を形成する外側板部２２と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部２３，２３と、トンネル周方向両端の一対の端面板部２４，２５と、トンネル内周壁を形成する内側板部２６と、の６面を有した箱状で金属製のものに構成し、
複数のセグメントＳのうちの横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントＳ１〜Ｓ６を、トンネル外壁を形成する外側板部６と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部７，７と、トンネル周方向両端の一対の端面板部８，９と、これら両端面板部８，９に亘って形成されたトンネル周方向に延びる内主桁部１０，１０と、を有した箱状で金属製のもの、又は、
トンネル軸方向両端の一対の横側板部１６，１６と、トンネル周方向両端の一対の端面板部１７，１８と、これら両端面板部１７，１８に亘って形成されたトンネル周方向に延びる複数の内主桁部１９，１９と、各横側板部１６とその隣の内主桁部１９とを連結する左右一対の部分外壁２０，２０と、隣合う内主桁部１９，１９どうしを連結する部分内壁２１と、を有した箱状で、かつ、部分内壁２１とこれに連結される両内主桁部１９，１９と囲まれた部分にコンクリートｃが充填された金属製のものに構成してあることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の構成によれば、前記作用（イ）、（ロ）を有し、かつ、前記作用（ニ）、（ホ）のうちのいずれかを有するとともに、次記作用（ヘ）が得られる。
（ヘ）　横向きセグメントを、トンネル外周壁を形成する外側板部と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部と、トンネル内周壁を形成する内側板部と、の６面を有した箱状で金属製のもの、即ち、強度・剛性に優れる金属箱体に構成したので、横向きセグメントにおけるトンネル内径側部分に作用する強大な引張り力、並びに、トンネル外径側部分に作用する圧縮力の双方に対して強固に抗することができる。これは、上下いずれかの面が省略された形状のものに比べて、より強度・剛性に優れているので、比較的厚さ寸法（トンネル径方向寸法）を小さく抑えながらも十分な強度を発揮する横向きセグメントにすることができ、必要な強度を備えた断面横長形状トンネルの実現に寄与できるようになる。
【００２５】
請求項８の構成は、請求項７の構成において、横側セグメントに、トンネル軸方向に沿う縦リブを形成してあることを特徴とする。
【００２６】
請求項８の構成によれば、請求項７の構成による前記作用が得られるとともに、次のような作用が得られる。すなわち、縦リブの追加によってセグメント強度及び剛性が向上するとともに、セグメントどうしをトンネル軸方向に強制的に押し付けて接続連結する場合（例：ワンタッチジョイント）に、押圧具（例：油圧ジャッキ）の押圧力（ジャッキ推力）に縦リブで抗することができ、良好に接続連結作業が行えるようになる。
【００２７】
請求項９の構成は、図１５に例示する如く、請求項７又は８の構成において、横向きセグメントＳ７〜Ｓ１６の内部にコンクリートｃが充填されていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項９の構成によれば、請求項７又は８の構成によるいずれかの前記作用が得られるとともに、内部にコンクリートを充填したことによって金属製６面体構造の横向きセグメントの強度・剛性をさらに強化することができ、より強度のあるトンネル構造とすることができる。
【００２９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に、複数（１０個）のセグメントＳ１〜Ｓ１０を連結して成る断面長円形のトンネルリングＴＲが示されている。即ち、トンネルの内部空間ＮＳが横に長い長円形であり、セグメント外周であるトンネル外周の断面形状は略楕円形となっている（横長形状の一例）。このトンネルリングＴＲでは、第１〜第６セグメントＳ１〜Ｓ６が短辺側セグメントに相当し、第７〜第１０セグメントＳ７〜Ｓ１０が長辺側セグメントに相当している。
【００３１】
トンネルリングＴＲは、トンネル軸方向（矢印イ方向）でセグメント１個分の幅のトンネルのことであり、このトンネルリングＴＲを多数連結してトンネルが形成される。トンネル断面形状が長円形であるため、円形のものと比較した場合、長辺側の第７〜第１０セグメントＳ７〜Ｓ１０には土圧による大きな曲げモーメントが作用するとともに、それによって短辺側の第１〜第６セグメントＳ１〜Ｓ６に作用する曲げ等の荷重も大きくなる。そのため、セグメントの構造（トンネル構造）を種々に工夫してあり、次に、その構造について順を追って説明する。
【００３２】
尚、図７、図８等に示されるタイプのトンネルリングＴＲでは、セグメント数は１１個（Ｓ１〜Ｓ１１）であり、図１３等に示されるタイプのトンネルリングＴＲでは、セグメント数は１６個（Ｓ１〜Ｓ１６）に設定されている。
【００３３】
−第１実施形態−
図１〜図４に、請求項１の内容に対応した第１実施形態によるトンネルの断面形状及び各種のセグメントが示されている。即ち、第１トンネルリングＴＲｉは、前述した図１に示すものであり、第７〜第１０セグメント（横長形状の断面における長辺側に配置される横向きセグメントの一例）Ｓ７ｉ〜Ｓ１０ｉを、トンネル内周壁を形成する平板状の内側板部１と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部２，２と、トンネル周方向（矢印ロ方向）両端の一対の端面板部３，４と、これら両端面板部３，４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２本の内主桁部５，５と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートｃが充填されたダクタイル鋳鉄製のもの（これを「逆複数主桁型セグメント」と呼ぶものとし、第１実施形態のセグメントは一般に「逆四主桁型」と言われる）に構成してある。図３では、横向きセグメント構造の代表として第９セグメントＳ９ｉを描いてある。
【００３４】
そして、第１〜第６セグメント（横長形状の断面における短辺側に配置される横側セグメントの一例）Ｓ１ｉ〜Ｓ６ｉを、トンネル外周壁を形成する湾曲した外側板部６と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部７，７と、トンネル周方向両端の一対の端面板部８，９と、これら両端面板部８，９に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の内主桁部１０，１０と、横側板部７，７どうしを連結する複数の縦リブ（トンネル軸方向に沿うリブ）３３を有した箱状でダクタイル鋳鉄製のもの（これを「複数主桁型セグメント」と呼ぶものとし、第１実施形態のセグメントは一般に「四主桁型」と言われる）に構成してある。図４では、横側セグメント構造の代表として第４セグメントＳ４ｉを描いてある。尚、縦リブ３３の高さは、セグメント内にコンクリートを充填した場合のことを考慮して、横側板部７，７や端面板部８，９よりも若干低くしてあると良い。
【００３５】
第８セグメントＳ８ｉと第９セグメントＳ９ｉとは同一のセグメントであり、第７セグメントＳ７ｉと第１０セグメントＳ１０ｉとは、横側セグメント（第３セグメントＳ３ｉ及び第６セグメントＳ６ｉ）との連結部である端面板部３の角度が異なる以外は基本的に同じものである。第８セグメントＳ８ｉ（第９セグメントＳ９ｉ）は第７セグメントＳ７ｉ（第１０セグメントＳ１０ｉ）よりもトンネル周方向寸法の長いものに設定されている。又、第９セグメントＳ９ｉと第１０セグメントＳ１０ｉとを一続きのものと見た場合、トンネル軸方向視で左右中央部ほどセグメントが厚くなる形状として、曲げモーメントが最大となる左右中央での断面係数が最大となるようにしてある。
【００３６】
底面となる第７、第８セグメントＳ７ｉ，Ｓ８ｉに比べて、一種の両端固定梁となる第９、第１０セグメントＳ９ｉ，Ｓ１０ｉには土圧や重力によって大なる曲げモーメントが作用する。その場合、セグメント内側に作用するトンネル周方向の引張り力には内側板部１で、即ち、耐引張り強度に優れた金属材で抗し、セグメント外側に作用するトンネル周方向の圧縮力には、耐圧縮強度に優れるコンクリートｃで抗するようになる。
【００３７】
つまり、第７〜第１０セグメントＳ７ｉ〜Ｓ１０ｉは、各部位に作用する力に応じた材料によって適材適所構造に構成されているので、大なる曲げモーメントが作用する割には、各セグメントＳ７ｉ〜Ｓ１０ｉのトンネル径方向での厚みＷを比較的小さくすることに成功している。尚、第７セグメントＳ７ｉと第１０セグメントＳ１０ｉは、その一端が横長のトンネル断面における短辺側に若干食い込んだ湾曲部を有した形状に形成されており、内側板部１は正確には平板状ではないことを記しておく。尚、これら第７〜第１０セグメントＳ７ｉ〜Ｓ１０ｉに、第１〜第６セグメントＳ１ｉ〜Ｓ６ｉの縦リブ３３に相当する縦リブを設けてあっても良い。
【００３８】
第６セグメントＳ６ｉは、第１トンネルリングＴＲｉを形成する場合に最後に連結操作する小幅のもの（キーセグメント）であり、トンネル内径側から外径側に移動する操作（図２参照）によって第５セグメントＳ５ｉと第１０セグメントＳ１０ｉとの間に差し込んでセットできるよう、トンネル軸方向視における両端面板部８，９による挟角がトンネル内径側ほど拡がる角度となるように、各端面板部８，９が形成されている。これに伴い、前述した第１０セグメントＳ１０ｉの第６セグメント側の端面板部３、及び第５セグメントＳ５ｉの第６セグメント側の端面板部９の夫々を対応する方向に傾斜させてある。
【００３９】
−第２実施形態−
この第２実施形態による第２トンネルリングＴＲｉｉは、前記第７〜第１０セグメントＳ７ｉ〜Ｓ１０ｉが異なる以外は第１実施形態と同じである。即ち、図５，図６に示すように、第２実施形態による第７〜第１０セグメントＳ７ｉｉ〜Ｓ１０ｉｉは、第１実施形態による第７〜第１０セグメントＳ７ｉ〜Ｓ１０ｉのコンクリート部ｃに、両端面板部３，４に亘る長い棒状の鉄筋（配筋）ｔを埋設装備したものであり、逆四主桁型セグメントを鉄骨鉄筋コンクリート構造に構成して、より補強された構成としてある（請求項２の内容）。
【００４０】
−第３実施形態−
図７〜図１０に、請求項３の内容に対応した第３実施形態によるトンネルの断面形状及び各種のセグメントが示されている。図７に、複数（１１個）のセグメントＳ１ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉを連結して成る断面形状が横に長い楕円形の第３トンネルリングＴＲｉｉｉが示されている。このものでは、トンネルの内周壁及び外周壁の双方共に楕円形に設定されており、第１〜第６セグメントＳ１ｉｉｉ〜Ｓ６ｉｉｉが横側セグメントに、そして、第７〜第１１セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉが横向きセグメントに夫々相当している。
【００４１】
第７〜第１１セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉを、やや湾曲したトンネル内周壁を形成する内側板部１１と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部１２，１２と、トンネル周方向両端の一対の端面板部１３，１４と、これら両端面板部１３，１４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の内主桁部１５，１５と、を有した箱状で、かつ、内部にコンクリートｃが充填されたダクタイル鋳鉄製のもの（逆四主桁型セグメント）に構成してある。図９では、横向きセグメント構造の代表として第１０セグメントを描いてある。
【００４２】
これら第７〜第１１セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉと第３セグメントＳ３ｉｉｉの６個は、図８に示すように、楕円形のトンネル軸方向断面における上下の長辺部分においては、セグメントの厚みを、左右中央が一番厚く、そこから左右に離れるに従って厚みが漸減する状態に形状設定されている。これにより、長辺側部分に作用する土圧による大きな曲げモーメントに対応した断面係数が得られるようにしてある。
【００４３】
そして、第１〜第６セグメント（横側セグメント）Ｓ１ｉｉｉ〜Ｓ６ｉｉｉを、トンネル軸方向両端の一対の横側板部１６，１６と、トンネル周方向両端の一対の端面板部１７，１８と、これら両端面板部１７，１８に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の内主桁部１９，１９と、各横側板部１６とその隣の内主桁部１９とを連結する左右一対で湾曲状の部分外壁２０，２０と、隣合う内主桁部１９、１９どうしを連結する湾曲状の部分内壁２１と、横側板部１６と内主桁部１９とに亘る複数の縦リブ２７と、を有した箱状で、かつ、部分内壁２１とこれに連結される両内主桁部１９，１９と囲まれた部分にコンクリートｃが充填されたダクタイル鋳鉄製のもの（一般には「コルゲート型セグメント」と呼ばれている）に構成してある。図１０では、横側セグメント構造の代表として第４セグメントＳ４ｉｉｉを描いてある。
【００４４】
第６セグメントＳ６ｉｉｉは、第３トンネルリングＴＲｉｉｉを形成する場合に最後に連結操作するキーセグメントであり、幅（トンネル周方向長さ）の極短いものに構成されている。この６セグメントＳ６ｉｉｉは、詳細説明は割愛するが、トンネル軸方向（矢印イ方向）の移動操作により、第５セグメントと第９セグメントとの間に介装されることになる。
【００４５】
−第４実施形態−
この第４実施形態による第４トンネルリングＴＲｉｖは、前記第７〜第１１セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉが異なる以外は第３実施形態のものと同じである。即ち、図１１、図１２に示すように、第４実施形態による第７〜第１０セグメントＳ７ｉｖ〜Ｓ１１ｉｖは、第３実施形態による第７〜第１０セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉのコンクリート部ｃに、両端面板部１３，１４に亘る長い棒状の鉄筋ｔを埋設装備したものであり、横向きセグメントを鉄骨鉄筋コンクリート構造として、より補強された構成としてある（請求項４の内容）。尚、図１２では、横向きセグメント構造の代表として第１１セグメントＳ１１ｉｖを描いてある。
【００４６】
−第５実施形態−
図１３に、トンネル軸方向視で横に長い長円形の断面形状を呈する第５トンネルリングＴＲｖが示されている。このトンネルリングＴＲｖは、短辺部分に相当する第１〜第６セグメントＳ１ｖ〜Ｓ６ｖ（横側セグメント）と、長辺部分に相当する第７〜第１６セグメントＳ７ｖ〜Ｓ１６ｖ（横向きセグメント）との１６個のセグメントから構成されている。
【００４７】
図１４に示すように、第７〜第１６セグメントＳ７ｖ〜Ｓ１６ｖは、トンネル外周壁を形成する外側板部２２と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部２３，２３と、トンネル周方向両端の一対の端面板部２４，２５と、トンネル内周壁を形成する内側板部２６と、の６面を有した密閉箱状で金属製のものに構成されている。
【００４８】
１０個の横向きセグメントＳ７ｖ〜Ｓ１６ｖの厚みを比較した場合、左右中央に位置する第９及び第１４セグメントＳ９ｖ，Ｓ１４ｖは最も厚みが厚く、左右両端に位置する第７，第１１，第１２，第１６セグメントＳ７ｖ，Ｓ１１ｖ，Ｓ１２ｖ，Ｓ１６ｖは最も厚みが薄く（横側セグメントである第１〜第６セグメントＳ１ｖ〜Ｓ６ｖの厚み以上の厚さはある）、左右中間に位置する第８，第１０，第１３，第１５セグメントＳ８ｖ，Ｓ１０ｖ，Ｓ１３ｖ，Ｓ１５ｖの厚みは、第７セグメントＳ７ｖの厚みと第９セグメントＳ９ｖの厚みとの中間の値に夫々設定されている。
【００４９】
この場合の第１〜第６セグメント（横側セグメント）Ｓ１ｖ〜Ｓ６ｖは、第１実施形態にて示された構造（四主桁型セグメント）のものＳ１ｉ〜Ｓ６ｉか、又は、第３実施形態にて示された構造（コルゲート型セグメント）のものＳ１ｉｉｉ〜Ｓ６ｉｉｉかのいずれかの構造のものを選択して設定する。図１３では、第１〜第６セグメントＳ１ｖ〜Ｓ６ｖをコルゲート型セグメントとして描いてある。
【００５０】
−第６実施形態−
図１５に示すように、第５実施形態による第７〜第１６セグメントＳ７ｖ〜Ｓ１６ｖの内部にコンクリートｃを充填したものを、横向きセグメントとして新たな第７〜第１６セグメントＳ７ｖｉ〜Ｓ１０ｖｉとした以外は、第５実施形態と同じとしたものが第６実施形態による第６トンネルリングＴＲｖｉである。
【００５１】
〔別実施形態〕
図１６、図１７に示すように、図１５に示す密閉箱状の第７〜第１６セグメントＳ７ｖ〜Ｓ１６ｖを、第４実施形態における第７〜第１０セグメントＳ７ｉｉｉ〜Ｓ１１ｉｉｉのように、内部にコンクリートｃが充填されたダクタイル鋳鉄製の逆四主桁型セグメントとされた第７〜第１６セグメントＳ７ｖｉｉ〜Ｓ１６ｖｉｉに置き換えても良い。
【００５２】
即ち、横向きセグメントである第７〜第１６セグメントＳ７ｖｉｉ〜Ｓ１６ｖｉｉを、トンネル内周壁を形成する内側板部２８と、トンネル軸方向両端の一対の横側板部２９，２９と、トンネル周方向両端の一対の端面板部３０，３１と、これら両端面板部３０，３１に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の内主桁部３２，３２と、を有した１面開放の箱状で、かつ、内部にコンクリートｃを充填するとともに、そのコンクリートｃに、両端面板部３０，３１に亘る長い棒状の鉄筋（配筋）ｔを埋設して構成するのである。この場合のトンネルリングＴＲは、第７トンネルリングＴＲｖｉｉとなる。
【００５３】
横向きセグメントＳ７〜Ｓ１０と横側セグメントＳ１〜Ｓ６の少なくともいずれか一方に縦リブ３３を有するセグメントＳを用いたトンネル構造でも良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるトンネル構造では、トンネル軸方向視におけるトンネル断面形状を横長のものとして、その長辺側の横向きセグメントと、短辺側の横側セグメントとの組み合わせを、
▲１▼　コンクリート充填逆複数主桁型の金属製横向きセグメントと、複数主桁型の金属製横側セグメントとの組み合わせ
▲２▼　コンクリート充填逆複数主桁型の金属製横向きセグメントと、コルゲート型の金属製横側セグメントとの組み合わせ
▲３▼　６面体型の金属製横向きセグメントと、複数主桁型又はコルゲート型の金属製横側セグメントとの組み合わせ
としたことにより、セグメント厚さを極力厚くすることが無いようにしながら、必要な強度が確保できる断面横長形状のトンネルを実現させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態によるトンネルリングを示す斜視図
【図２】図１に示すトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図３】図２の横向きセグメントを示し、（イ）は斜視図、（ロ）は横断面図
【図４】図２の横側セグメントを示し、（イ）は斜視図、（ロ）は横断面図
【図５】第２実施形態によるトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図６】図５に示された横向きセグメントの横断面図
【図７】第３実施形態によるトンネルリングを示す斜視図
【図８】図７に示すトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図９】図８の横向きセグメントを示し、（イ）は斜視図、（ロ）は横断面図
【図１０】図２の横側セグメントを示し、（イ）は斜視図、（ロ）は横断面図
【図１１】第４実施形態によるトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図１２】図１１に示された横向きセグメントの横断面図
【図１３】第５実施形態によるトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図１４】図１３の横向きセグメントを示し、（イ）は一部切欠きの斜視図、（ロ）は横断面図
【図１５】第６実施形態によるトンネルリングを示す一部切欠きの正面図
【図１６】図１５に示す横向きセグメントを別構造としたトンネルリングの正面図
【図１７】図１６に示す横向きセグメントの横断面図
【符号の説明】
１　　　　　　　内側板部
２　　　　　　　横側板部
３，４　　　　　端面板部
５　　　　　　　内主桁部
６　　　　　　　外側板部
７　　　　　　　横側板部
８，９　　　　　端面板部
１０　　　　　　　内主桁部
１１　　　　　　　内側板部
１２　　　　　　　横側板部
１３，１４　　　　端面板部
１５　　　　　　　内主桁部
１６　　　　　　　横側板部
１７，１８　　　　端面板部
１９　　　　　　　内主桁部
２０　　　　　　　部分外壁
２１　　　　　　　部分内壁
２２　　　　　　　外側板部
２３　　　　　　　横側板部
２４，２５　　　　端面板部
２６　　　　　　　内側板部
Ｓ　　　　　　　セグメント
Ｓ１〜Ｓ６　　　横側セグメント
Ｓ７〜Ｓ１６　　横向きセグメント
ｃ　　　　　　　コンクリート部
ｔ　　　　　　　鉄筋（配筋）
【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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