(57)【要約】【課題】コンクリートセグメントの欠けを防止することができるコンクリートセグメント及びその欠け防止装置を提供する。【解決手段】複数接続されてトンネルを構築するためのコンクリートセグメントであって、セグメント本体１５と、当該セグメント本体１５の接続面の少なくとも一部に設けられ、接続面に作用する応力を分散させるための応力分散板１１とを備えたことを特徴とするコンクリートセグメントである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数接続されてトンネルを構築するためのコンクリートセグメントであって、セグメント本体と、当該セグメント本体の接続面の少なくとも一部に設けられ、接続面に作用する応力を分散させるための応力分散板とを備えたことを特徴とするコンクリートセグメント。
【請求項２】
コンクリートセグメントを周方向及び軸方向に接続して組み立てるとき、又は既設されたコンクリートセグメントに反力を取って掘進機を推進させるときなどにコンクリートセグメントに生じ得る欠けを防止するためのコンクリートセグメント用欠け防止装置であって、上記コンクリートセグメントの接続面の少なくとも一部に取り付けられ、当該接続面に作用する応力を分散させるための応力分散板を備えたことを特徴とするコンクリートセグメント用欠け防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートセグメントの接続面に生じ得る欠けを防止するコンクリートセグメント及びその欠け防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機などにより掘削した孔内には、複数のセグメントが周方向及び軸方向に接続して組み立てられ、トンネル構造物とされる。このセグメントには、周囲の土圧が作用すると共に、シールド掘進機の推進圧が作用するので、セグメントは、これらの圧力に耐えうる強度を有することが必要とされる。
【０００３】
そこで、セグメントとして、コンクリートセグメントが一般的に使用されている。コンクリートセグメントは、上述の圧力に耐えるのに十分な強度を有すると共に、他のセグメントに比べて、安価に製造することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８０８９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンクリートセグメントは、靱性が低いため、周方向及び軸方向に組み立てるときや、既設されたコンクリートセグメントに反力を取ってシールド掘進機を推進させるときなどに、他のコンクリートセグメントとの接続面が欠けることがあった。これは、主にコンクリートセグメント同士の偏心、目開きや、シールド掘進機の推進ジャッキとコンクリートセグメントとの偏心等が原因である。
【０００６】
図７を用いて、コンクリートセグメントの欠けの発生の一例を説明する。
【０００７】
図７は、コンクリートセグメントの部分側面断面図である。２３は、既設のコンクリートセグメントであり、２２は、組み立てが完了した直後のコンクリートセグメントである。組み立てが完了した直後のコンクリートセグメント２２の一端（図の左側）には、図示しないシールド掘進機の推進ジャッキにより、推進力Ｆが作用する。
【０００８】
組み立てが完了した直後のコンクリートセグメント２２の接続面と、既設のコンクリートセグメント２３の接続面とが、全面にわたって隙間なく接していれば、既設のコンクリートセグメント２３の端面全体に、推進力Ｆが均等に分散して作用する。しかしながら、図示するように、組み立てが完了した後にコンクリートセグメント２２と既設のコンクリートセグメント２３との間に目開きが発生した場合、組み立てが完了した直後のコンクリートセグメント２２が、ほぼ一点（図の上方向の角部）で、既設のコンクリートセグメント２３の接続面の外周側と接しているため、既設のコンクリートセグメント２３の接続面の外周側に、集中力Ｆｃが作用し、接続面の一部分が欠けてしまう（２４は、欠け部分）。
【０００９】
また、コンクリートセグメントの材料であるコンクリートは、圧縮応力に対しては十分な強度を有するが、延性（靱性）はあまり高くないため、脆性破壊を起こしやすい。例えば、コンクリートセグメントを組み立てるときに、コンクリートセグメントの接続面同士を強くぶつけてしまうと、接続面の一部分が欠けてしまうことがあった。
【００１０】
そこで従来、ロボットなどにより高精度な組み立てを行うことで、上述の課題に対処してきた。しかしながら、高精度な組み立てには、高価なロボットが必要であり、工事のコストアップの要因となってしまう。
【００１１】
なお、鋼板で形成された外郭の内部にコンクリートを流し込んだ、セグメントが一般的に知られている。このセグメントによれば、欠けの発生を防止できるが、鋼板を大量に使用するため、コストアップの要因となると共に、場合によっては、鋼板の腐食による強度の低下が問題となる。このようなセグメントは、特許文献１等にも記載されている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンクリートセグメントを組み立てるとき、又はコンクリートセグメントに反力を取って掘進機を推進させるとき等に、コンクリートセグメントに生じ得る欠けを防止することができる、安価なコンクリートセグメント及びその欠け防止装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数接続されてトンネルを構築するためのコンクリートセグメントであって、セグメント本体と、当該セグメント本体の接続面の少なくとも一部に設けられ、接続面に作用する応力を分散させるための応力分散板とを備えたことを特徴とするコンクリートセグメントである。
【００１４】
請求項２の発明は、コンクリートセグメントを周方向及び軸方向に接続して組み立てるとき、又は既設されたコンクリートセグメントに反力を取って掘進機を推進させるときなどにコンクリートセグメントに生じ得る欠けを防止するためのコンクリートセグメント用欠け防止装置であって、上記コンクリートセグメントの接続面の少なくとも一部に取り付けられ、当該接続面に作用する応力を分散させるための応力分散板を備えたことを特徴とするコンクリートセグメント用欠け防止装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１に、本実施の形態のＲＣセグメント（コンクリートセグメント）１０の斜視図を示す。
【００１７】
１５は、セグメント本体である。このセグメント本体１５は、軸方向の両端部に形成された接続面１５ａと、周方向の両端部に形成された接続面１５ｂとを備えている。セグメント本体１５は、構築すべきトンネル（例えば、円形トンネル）を周方向に分割した形状であって、所定の曲率で湾曲している。また、セグメント本体１５を周方向及び軸方向に複数接続していくことで、トンネルが構築される。
【００１８】
１１は、コンクリートより延性（靱性）の高い材料からなる応力分散板（欠け防止装置）であり、セグメント本体１５の軸方向の接続面１５ａの外周側に備えられている。この応力分散板１１は、コストを考慮すると、鉄からなることが好ましいが、腐食が問題となる場合は、樹脂などの耐腐食性材料からなってもよい。
【００１９】
応力分散板１１の径方向の幅は、セグメント本体１５の径方向の幅の半分程度に形成されている。応力分散板１１は、セグメント本体１５の曲率とほぼ同じ曲率で、湾曲するように形成されている。
【００２０】
図２に、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図を示す。
【００２１】
応力分散板１１の軸方向（図の左右方向）の幅ｔは、本実施の形態では、１０ｍｍである。セグメント本体１５の軸方向の接続面１５ａの外周側には、応力分散板１１を取り付けるための取り付け溝１６が設けられている。応力分散板１１は、この取り付け溝１６に収容されて、接着される（又は、ボルトにより固定される）。
【００２２】
この応力分散板１１は、セグメント本体１５の軸方向の接続面１５ａに作用する応力を分散する機能を有する。
【００２３】
図３を用いて、本実施の形態の応力分散板の作用について説明する。
【００２４】
図３（ａ）、（ｂ）の２０を、セグメント本体とする。図３（ｂ）の２１を、応力分散板とする。図７に示した集中力Ｆｃが、セグメント本体２０の端面（図の左側）に作用したとする。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示すように、応力分散板２１を備えていない、セグメント本体２０に集中力Ｆｃが作用すると、応力は、集中力Ｆｃの作用点を中心として極狭い領域に伝達される。つまり、セグメント本体２０に集中的な応力Ｆ’が作用し、この部分で欠けが発生する。
【００２６】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、応力分散板２１を備えたセグメント本体２０の端面に集中力Ｆｃが作用した場合、応力分散板２１が変形することにより、応力を集中力Ｆｃが作用する方向と直交する方向に分散させるため、応力分散板２１がない場合に比べて、セグメント本体２０の端面の広い範囲に応力Ｆ”が伝達される。したがって、セグメント本体２０に発生する応力Ｆ”の最大値は、図３（ａ）の集中的な応力Ｆ’の最大値に比べて低くなり、欠けが発生することはない。また、応力分散板２１は、変形するため、セグメント本体２０に伝達される応力そのものも低減（吸収）される。
【００２７】
即ち、応力分散板１１は、セグメント本体１５の軸方向の接続面１５ａに作用する応力を低減させると共に、分散して、セグメント本体１５に伝える。その結果、セグメント本体１５に反力を取って掘進機を推進させるときの、セグメント本体１５に発生する応力集中を緩和して、欠けを防止することができる。また、セグメント本体１５を軸方向に接続して組み立てるときに、セグメント本体１５の軸方向の接続面同士をぶつけても、同様の理由から、欠けを防止することができる。
【００２８】
次に、他の実施の形態について説明する。
【００２９】
図４の２５は、ＲＣセグメントである。応力分散板１２は、セグメント本体１７の軸方向の各接続面の全面を覆うように取り付けられている。この実施の形態では、セグメント本体１７に取り付け溝を設ける必要がないので、ＲＣセグメントの製造が容易である。
【００３０】
図５の２６は、ＲＣセグメントである。応力分散板１３は、セグメント本体１８の周方向の各接続面の外周側に取り付けられている。この実施の形態では、ＲＣセグメントを周方向に接続して組み立てるときの欠けを防止することができる。
【００３１】
図６の２７は、ＲＣセグメントである。応力分散板１４は、セグメント本体１９の周方向の接続面と軸方向の接続面とを繋ぐ各角部の外周側に取り付けられている。この実施の形態では、ＲＣセグメントを周方向及び軸方向に接続して組み立てるとき、およびセグメント本体に反力を取って掘進機を推進させるときの両方の欠けを防止することができる。
【００３２】
応力分散板の各方向の幅、および応力分散板をＲＣセグメントのどの接続面に取り付けるかは、工事条件や、推進力の程度などの諸条件により決定するものとする。
【００３３】
本実施の形態の応力分散板は、セグメント本体が、従来のＲＣセグメントとほぼ同形状であるので、ＲＣセグメントの設計を大幅に変更する必要はない。また、応力分散板は、単純な構造であるので、安価に製作でき、且簡単にＲＣセグメントに取り付けられる。そのため、応力分散板の取り付けが、工事のコストアップの要因となることはない。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施の形態には限定はされない。
【００３５】
例えば、応力分散板は、一枚の板で形成されなくてもよく、複数の板を組み合わせて形成されたものでもよい。
【００３６】
また、応力分散板は、ＲＣセグメントを製造するときにセグメント本体に一体的に取り付けてもよいし、ＲＣセグメントとは別体で後から取り付けてもよいし、トンネル内でＲＣセグメントを組み立てるときに取り付けてもよい。
【００３７】
また、応力分散板は、ＲＣセグメントの接続面の全面を覆う必要はなく、主に応力集中が発生すると思われる接続面の外周側に取り付ければよい。
【００３８】
また、応力分散板の材料は、鉄又は樹脂に限定されず、コンクリートよりも延性（靱性）の高いものであれば、様々なものを利用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、コンクリートセグメントの欠けを防止することができるという、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態を示すコンクリートセグメントの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】（ａ）は、応力分散板を備えていない、セグメント本体への応力伝達を示す概略図である。（ｂ）は、応力分散板を備えた、セグメント本体への応力伝達を示す概略図である。
【図４】他の実施の形態を示すコンクリートセグメントの斜視図である。
【図５】他の実施の形態を示すコンクリートセグメントの斜視図である。
【図６】他の実施の形態を示すコンクリートセグメントの斜視図である。
【図７】コンクリートセグメントの欠け発生を説明する部分側面断面図である。
【符号の説明】
１０、２５、２６、２７  コンクリートセグメント
１１、１２、１３、１４  応力分散板（欠け防止装置）
１５、１７、１８、１９  セグメント本体
【図１】
2004353393.tif 000003
【図２】
2004353393.tif 000004
【図３】
2004353393.tif 000005
【図４】
2004353393.tif 000006
【図５】
2004353393.tif 000007
【図６】
2004353393.tif 000008
【図７】
2004353393.tif 000009