(57)【要約】【課題】経済的に不利なく強度十分に連結でき、しかも連結作業性の向上する合理的なトンネル用セグメントの連結部構造を提供する。【解決手段】略扇形状で一対の軸端壁３，４と、トンネル周方向で隣合うセグメントＳｎとの連結面となる一対の周端壁１，２と、トンネル壁となる周壁５とを有し、周端壁１，２の夫々に、相対的なトンネル軸方向移動でトンネル周方向の隣接セグメントＳを連結するための連結具を嵌入するアリ溝部ａ１，ａ２を形成してある鋳鉄製トンネル用セグメントにおいて、両アリ溝部ａ１，ａ２を、そのトンネル軸方向両端がいずれの軸端壁３，４にも届かない袋構造で、かつ、周端壁１，２でのトンネル軸方向中間部の１箇所にのみ形成し、連結具をアリ溝部ａ１，ａ２に挿通するための開口部１１，１４を周端壁１，２に形成する。【選択図】　　　　図２
2004076493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル軸方向で隣合うセグメントとの連結面となる略扇形状で一対の軸端壁と、トンネル周方向で隣合うセグメントとの連結面となる一対の周端壁と、トンネル壁となる周壁とを有するとともに、前記周端壁の夫々に、相対的なトンネル軸方向移動によってトンネル周方向で隣合うセグメントが連結されるよう連結具を嵌入するためのアリ溝部が形成されているトンネル用セグメントであって、
両前記アリ溝部を、そのトンネル軸方向での両端がいずれの前記軸端壁にも達しない袋構造で、かつ、前記周端壁におけるトンネル軸方向で中間部分の１箇所にのみ形成し、前記連結具を前記アリ溝部に挿通するための開口部を前記周端壁に、形成してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
トンネル周方向に隣接させて組付けられる第１セグメントと第２セグメントとの突合せ部の夫々に、これら両突合せ部を突合せた状態で対向するように各別に設けた第１アリ溝部と第２アリ溝部との夫々に対し、相対的なトンネル軸方向移動によって各別に嵌入自在な拡大縁部が両側に形成された連結具を、夫々の拡大縁部を前記第１アリ溝部と前記第２アリ溝部とに嵌入するに伴って、前記両突合せ部を相対的に近接させて連結するよう構成されたトンネル用セグメントの連結部構造であって、
前記両アリ溝部を、そのトンネル軸方向での両端が各前記セグメントにおけるいずれのトンネル軸方向端壁にも達しない袋構造で、かつ、前記各突合せ部におけるトンネル軸方向で中間部分の１箇所にのみ形成するとともに、前記連結具を前記アリ溝に挿通させるための開口部を前記突合せ部に形成してあるトンネル用セグメントの連結部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル用セグメント及びその連結部構造に係り、詳しくは、トンネル軸方向で隣合うセグメントとの連結面となる略扇形状で一対の軸端壁と、トンネル周方向で隣合うセグメントとの連結面となる一対の周端壁と、トンネル壁となる周壁とを有するとともに、前記軸端壁の夫々に、相対的なトンネル軸方向移動によってトンネル周方向で隣合うセグメントが連結されるよう連結具を嵌入するためのアリ溝部が形成されているトンネル用セグメントに関する。
【０００２】
又は、トンネル周方向に隣接させて組付けられる第１セグメントと第２セグメントとの突合せ部の夫々に、これら両突合せ部を突合せた状態で対向するように各別に設けた第１アリ溝部と第２アリ溝部との夫々に対し、相対的なトンネル軸方向移動によって各別に嵌入自在な拡大縁部が両側に形成された連結具を、夫々の拡大縁部を第１アリ溝部と第２アリ溝部とに嵌入するに伴って、両突合せ部を相対的に近接させて連結するよう構成されたトンネル用セグメントの連結構造技術に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来のトンネル用セグメントの連結部構造は、例えば、特開平１１−０９３５８８号公報にて示されたように、セグメントにおけるトンネル周方向端壁に、トンネル軸方向に伸びる状態のアリ溝を形成するとともに、両端に拡大縁部が形成された断面略瓢箪形の連結具を構成したものが知られている。即ち、連結具を一方のセグメントのアリ溝に挿入した状態において、既設のセグメントに対して未設のセグメントをトンネル軸方向にスライド移動させることにより、連結具における一対の拡大縁部どうしが互いに離れるテーパ形状の作用によって、未設セグメントを所定位置までトンネル軸方向に移動すれば、トンネル周方向で隣合うセグメントどうしを強固に連結一体化できるように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術によれば、アリ溝はセグメントのトンネル軸方向の全幅に亘って形成されるものであるから、セグメントの形状や大きさが異なれば、例えば、鋳造成型時のアリ溝形成用の型である中子も変更しなければならず、中子コストが高くなる点で経済的に難点があった。そして、アリ溝は、その端がセグメントのトンネル軸方向端壁に達して開放された形状であるから、連結具の挿入に伴ってアリ溝部分が開き変形し易いという強度面での不利もあった。又、セグメントにおける一つの突合せ部当たり連結具を２個用いていたので、その連結操作に比較的手間が掛り、作業性は芳しいと言えるものではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、経済的に不利なく強度十分に連結でき、しかも連結作業性の向上する合理的なトンネル用セグメントの連結部構造を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成は、図１、図２、図９に例示する如く、トンネル軸方向で隣合うセグメントＳとの連結面となる略扇形状で一対の軸端壁３，４と、トンネル周方向で隣合うセグメントＳとの連結面となる一対の周端壁１，２と、トンネル壁Ｗとなる周壁５とを有するとともに、周端壁１，２の夫々に、相対的なトンネル軸方向移動によってトンネル周方向で隣合うセグメントＳが連結されるよう連結具Ｒを嵌入するためのアリ溝部ａ１，ａ２が形成されているトンネル用セグメントにおいて、
両アリ溝部ａ１，ａ２を、そのトンネル軸方向での両端がいずれの軸端壁３，４にも達しない袋構造で、かつ、周端壁１，２におけるトンネル軸方向で中間部分の１箇所にのみ形成し、連結具Ｒをアリ溝部ａ１，ａ２に挿通するための開口部１１，１４を周端壁１，２に形成してあることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の構成は、図１、図２、図１０に例示する如く、トンネル周方向に隣接させて組付けられる第１セグメントＳと第２セグメントＳとの突合せ部１，２の夫々に、これら両突合せ部１，２を突合せた状態で対向するように各別に設けた第１アリ溝部ａ１と第２アリ溝部ａ２との夫々に対し、相対的なトンネル軸方向移動によって各別に嵌入自在な拡大縁部１７，１８が両側に形成された連結具Ｒを、夫々の拡大縁部１７，１８を第１アリ溝部ａ１と第２アリ溝部ａ２とに嵌入するに伴って、両突合せ部１，２を相対的に近接させて連結するよう構成されたトンネル用セグメントの連結部構造において、
両アリ溝部ａ１，ａ２を、そのトンネル軸方向での両端が各セグメントＳ，Ｓにおけるいずれのトンネル軸方向端壁３，４にも達しない袋構造で、かつ、各突合せ部１，２におけるトンネル軸方向で中間部分の１箇所にのみ形成するとともに、連結具Ｒをアリ溝ａ１，ａ２に挿通させるための開口部１１，１４を突合せ部１，２に形成してあることを特徴とする。
【０００８】
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。
【０００９】
【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に、本発明によるトンネル用セグメントＳを複数用いて構成されるトンネルリングｔｒ、及びトンネルＴが、そして、図１〜図６にはそのトンネル用セグメントＳが夫々示されている。トンネル軸方向（矢印イ方向）の幅が、セグメント１個分であるトンネルとしての一単位であるトンネルリングｔｒは、例えば７個のセグメントＳをトンネル周方向（矢印ロ方向）に連結して、トンネル壁Ｗが形成される状態に構成されており、トンネルリングｔｒをトンネル軸方向に多数連結することでトンネルＴが形成される。
【００１０】
この場合のトンネルリングｔｒは、４個の普通型セグメントＳｎと、トンネル周方向両端がテーパ面に形成されたキーセグメントＳｋと、キーセグメントのトンネル周方向の両隣に配置される計２個の片テーパ型の接合セグメントＳａ，Ｓｂとの７個のセグメントＳから構成されている。各セグメントＳのトンネル軸方向の幅寸法は、比較的短い５００ｍｍに設定されている。
【００１１】
図２〜図６に示すように、普通型セグメントＳｎは、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の周端壁（突合せ部の一例）１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対の軸端壁３，４と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った外周壁５と、軸端壁３，４に跨って形成された複数（６箇所）の横リブ６とを有したダクタイル鋳鉄製で箱形のセメント本体ｈと、この本体ｈに充填されたコンクリート部ｃとで構成されている。外周壁５の中央部には、部分縦リブ１０によって周囲が補強されたエレクター孔９が形成されている。
【００１２】
図３、図４に示すように、コンクリート部ｃは、縦横の配筋材３６，３７によって補強さるとともに、幅方向（トンネル軸方向）で中央には、互いにトンネル周方向に離れた複数の吊下げ鉄筋４０が埋設されている。各横リブ６の外周壁５側の根本には水抜き孔３８が形成してあり、それら水抜き孔３８に吊下げ鉄筋４０を引掛けることによってコンクリート部ｃのセグメント本体ｈからの抜け止め手段として機能するようになっている。
【００１３】
各横リブ６は、トンネル周方向で均等間隔（９度）毎に形成されており、両端の第１及び第６横リブと周端壁１，２とは前記均等間隔の半分の間隔（４．５度）に設定されている。従って、トンネル周方向で隣合うセグメントＳ，Ｓにおける端どうしの横リブ６，６の周方向間隔も９度になっている。又、１つ飛び毎の各横リブ６間の計３箇所における軸端壁３，４には、雄及び雌のジョイント７，８が振り分けて配置されており、これら雄雌ジョイント７，８によってトンネル軸方向で隣合うセグメントどうしの連結が行えるように構成されている。
【００１４】
図５，図６に示すように、周端壁１，２には第１アリ溝部ａ１と第２アリ溝部ａ２とが振り分けて形成されている。第１周端壁１に形成された第１アリ溝部ａ１は、後述する連結具Ｒの第１拡大縁部１７を通すための入口部（開口部の一例）１１と、これに続く絞り部１２と、受止め部１３とを有し、第２周端壁２に形成された第２アリ溝部ａ２は、連結具Ｒの第２拡大縁部１８を入れ込むための給排口部（開口部の一例）１４と、これに続く絞り部１５と、余裕部１６とを有するとともに、これら両アリ溝部ａ１，ａ２はいずれの軸端壁３，４にも達しない、即ちトンネル軸方向には開口しない袋構造に形成されている。
【００１５】
図７に示すように、普通型セグメントＳｎ用の第１連結具Ｒ１は、両端の拡大縁部１７，１８を中間部１９で一体化して構成された平面視で略ハ字状の連結本体２０と、第１拡大縁部１７の先端部に螺着されたバックアップ材２１とから構成されている。第１拡大縁部１７と第２拡大縁部１８とは、バックアップ材２１が装着された側から反対側に行くに従って互いに離れる状態のテーパ角が施されているとともに、第１拡大縁部１７の外側面には、横外に張り出たガイド部２２が一体形成されている。
【００１６】
図５、図６に示すように、各周端壁１，２には、アリ溝部ａ１，ａ２のトンネル内径側に位置し、かつ、トンネル軸方向に沿ったガイド溝３０が形成されている。第１周端壁１のガイド溝３０は坑口側軸端壁４にのみ開口し、その延長線上であり、かつ、ガイド溝３０よりも切羽側軸端壁３に寄った位置に螺着されるガイドピン３１を設けてあるとともに、第２周端壁２のガイド溝３０は切羽側軸端壁３にのみ開口し、その延長線上であり、かつ、ガイド溝３０よりも坑口側軸端壁４に寄った位置に螺着されるガイドピン３１を設けてある。つまり、後述するセグメントの連結操作時には、ガイドピン３１が相手のガイド溝３０に填り合うことで、隣り合うセグメントＳ、Ｓどうしがトンネル径方向には位置ずれしないガイド機能を発揮するのである。
【００１７】
図１０に普通型セグメントＳｎどうしのトンネル周方向での連結操作手順が示されている。先ず、連結具Ｒの第１拡大縁部１７を既設のセグメントＳｎにおける第１周端壁１の第１アリ溝部ａ１に嵌入させ、バックアップ材２１が受け止め部１３の受け止め面１３ａに当接させた状態にしておく［図１０（　イ）　参照］。
【００１８】
次に、トンネル周方向で隣接する未設のセグメントＳｎをトンネル周方向移動させて、第２周端壁２の給排口部１４に第２拡大縁部１８を入れ込む［図１０（　ロ）　参照］。このとき、互いのガイドピン３１が互いのガイド溝３０に嵌合したガイド状態が現出されている。
【００１９】
それから、未設セグメントＳｎをトンネル軸方向に沿って切羽側から坑口側に移動させることにより、第２アリ溝部ａ２の一対の突設部分２３，２３と第２拡大縁部１８との相互テーパ作用によって、既設及び未設セグメントどうしが互いに引き寄せ合うようになり、強固に連結一体化することができるのである［図１０（　ハ）　及び図９参照］。尚、バックアップ材２１は適度に変形することにより、セグメントＳｎどうしを所定の緊張力状態とする公知の機能を発揮するものである。
【００２０】
図１、図１１に示すように、キーセグメントＳｋは、切羽側軸端壁２４の周方向長さが、坑口側軸端壁２５の周方向長さよりも長くなるように、両周端壁２６，２７にテーパ角が付けられた小型のものであり、切羽側から坑口側に移動させることで、一対の接合セグメンＳａ，Ｓｂ間に跨って連結することができる。即ち、キーセグメントＳｋにおける袋構造の両アリ溝部ａ４，ａ４に、第２連結具Ｒ２の第１拡大縁部２８を入れ込んでから、ガイドピン３４をアリ溝部ａ４に螺装し、その両周端壁２６，２７の夫々に第２連結具Ｒ２とガイドピン３４とが装備された状態で、両接合セグメントＳａ，Ｓｂに跨る状態に入れ込むのである。
【００２１】
図１、図１１に示すように、接合セグメントＳａ，Ｓｂは、夫々一対の周端壁のうちのキーセグメント側の一方にのみ、キーセグメントＳｋとは反対向きのテーパ角が付けられたものであり、それ以外は普通型セグメントＳｎと同じである。キーセグメントＳｋのトンネル軸方向に沿うスライド移動で連結できるように、テーパ側の周端壁３２のアリ溝部ａ３は、切羽側軸端壁３３に達する（切羽側軸端壁３３に開口する）ものに形成されている。
【００２２】
図８に示すように、キーセグメントＳｋと接合セグメンＳａ，Ｓｂとの連結に用いる第２連結具Ｒ２は、バックアップ材２１が螺着される第１拡大縁部２８のテーパ角度が、第１連結具Ｒの第１拡大縁部１７よりも大きくなるように中間部２９が形成されている。それ以外は第１連結具Ｒと同じである。
【００２３】
参考に、各セグメントＳｎ，Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｋの組付け関係を示す分解斜視図を図１に示す。つまり、４個の普通型セグメントＳｎのうちの３番目のものは両周端壁１，２に第１連結具Ｒ１を装備しておき、その他３個の普通型セグメントＳｎでは片側の周端壁１又は２にのみ第１連結具Ｒ１を装備することになる。尚、各セグメントＳにおける周端壁１，２及び軸端壁３，４には上下（トンネル径の大小）２段のシール用凹溝３９，３９が周設されている。
【００２４】
［別実施形態］
〈１〉　セグメントにおける周方向の両端部分、すなわち、アリ溝部ａ１，ａ２やガイド溝３０が形成される両継手部を鋳造品で形成し、かつ、セグメント本体はスチール品で形成し、これら継手部とセグメント本体とをボルト等の連結手段で連結一体化して成る構造のセグメントＳに本発明を適用しても良い。
【００２５】
〈２〉　セグメントにおける周方向の両端部分、すなわち、アリ溝部ａ１，ａ２やガイド溝３０が形成される両継手部を鋳造品で形成し、かつ、セグメント本体はコンクリート（ＲＣ）品（又はコンクリートと金属とによる合成品）で形成し、これら継手部とセグメント本体とをボルト等の連結手段で連結一体化して成る構造のセグメントＳに本発明を適用しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によるトンネル用セグメントでは、アリ溝部を、そのトンネル軸方向での両端がいずれの軸端壁にも達しない袋構造で、かつ、周端壁におけるトンネル軸方向で中間部分の１箇所にのみ形成し、連結具をアリ溝部に挿通するための開口部を周端壁に形成したので、セグメントのトンネル軸方向幅が変更されてもアリ溝部は単一のもので良く、従って鋳造成型時のアリ溝部を形成するための中子は１種類用意すれば良いものとなり、セグメント変更に伴ってアリ溝部用の中子も変更することになる従来手段に比べて、型費の節減が可能になる。
【００２７】
そして、そのアリ溝部に嵌入して使用される連結具は、セグメントにおける一方の周端壁（突合せ部）当たり１個で済み、２個使っていた従来に比べて、操作労力及びコストを軽減させることができる。加えて、アリ溝部のトンネル軸方向両端は共に閉じた袋構造であるから、開放されていた従来に比べて、連結具が挿入されたときの耐開き変形強度が格段に向上し、より強固に連結できる合理的なものとして提供することができた。
【００２８】
又、本発明によるトンネル用セグメントの連結部構造でも、上述と同様な効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネルの斜視図、及びトンネルリングの分解斜視図
【図２】普通型のセグメント本体を示し、（　イ）　は断面側面図、（　ロ）　は底面図
【図３】普通型セグメントを示す底面図
【図４】図３の断面図
【図５】普通型セグメントの一方の周端壁を示す正面図
【図６】普通型セグメントの他方の周端壁を示す正面図
【図７】第１連結具を示し、（　イ）　は正面図、（　ロ）　は平面図
【図８】第２連結具を示し、（　イ）　は正面図、（　ロ）　は平面図
【図９】普通型セグメントの連結構造を示し、（　イ）　は断面側面図、（　ロ）　は断面平面図
【図１０】（　イ）　〜（　ロ）　共に、セグメントの連結手順を示す作用図
【図１１】キーセグメントの連結構造を示し、（　イ）　は断面側面図、（　ロ）　断面平面図
【符号の説明】
１，２　　　　　周端壁、突合せ部
３，４　　　　　軸端壁、トンネル軸方向端壁
５　　　　　　　周壁
１１，１４　　　開口部
１７，１８　　　拡大縁部
ａ１，ａ２　　　アリ溝部
Ｓ　　　　　　　セグメント
Ｒ　　　　　　　連結具
Ｗ　　　　　　　トンネル壁
【図１】
2004076493.tif 000003
【図２】
2004076493.tif 000004
【図３】
2004076493.tif 000005
【図４】
2004076493.tif 000006
【図５】
2004076493.tif 000007
【図６】
2004076493.tif 000008
【図７】
2004076493.tif 000009
【図８】
2004076493.tif 000010
【図９】
2004076493.tif 000011
【図１０】
2004076493.tif 000012
【図１１】
2004076493.tif 000013