(57)【要約】【課題】鋼製セグメントの剛性を高め、軽量化を図ると共に、コストの低廉化を図ること。【解決手段】縦リブ１３は、外径部１３ａと内径部１３ｂとを有するＬ字状に折り曲げ形成され、相対向する主桁板１２間に軸方向に配設されたとき、内径部１３ｂが主桁板１２の先端と同じ位置まで延在して固定される。つまり、縦リブ１３の外径部１３ａの端部がスキンプレート１１の内側に当接した状態で溶接されたとき、内径部１３ｂの先端が主桁板１２の先端と同じ位置になった状態で主桁板１２に溶接されて固定されている。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側に配置されたスキンプレートと、スキンプレートの両端部に配設された主桁板と、スキンプレート及び主桁板間に該主桁板と交差方向に配設された縦リブとを備える鋼製セグメントにおいて、
前記縦リブの内径部を、前記主桁板の内径側の先端まで延在させることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項２】
請求項１記載の鋼製セグメントにおいて、
前記縦リブにエア抜き穴が設けられていることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項３】
外周側に配置されたスキンプレートと、スキンプレートの両端部に配設された主桁板と、スキンプレート及び主桁板間に該主桁板と交差方向に配設された縦リブとを備える鋼製セグメントにおいて、
前記縦リブが、Ｕ字状の断面形状をもって一方向に延在する構成とされるとともに、その内部に閉空間が形成されるように対向する一対の外径部先端が前記スキンプレートに接合されていることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項４】
請求項３記載の鋼製セグメントにおいて、
前記縦リブにエア抜き穴又はエア抜き管が設けられていることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項５】
請求項３又は４記載の鋼製セグメントにおいて、
前記閉空間内に充填材が充填されていることを特徴とする鋼製セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに接合することで掘削坑に筒状壁体を構成する鋼製セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築する方法としては、掘削穴の内面側に円弧状のセグメントを組立てて筒状壁体を構築する、いわゆるシールド工法が一般的である。つまり、シールド掘削機によって地盤を掘削しながら、掘削穴内にて、円弧状のセグメントを互いに周方向及び軸方向に接合して筒状壁体を構築している。この種のシールド工法に用いられるセグメントとしては、鋼製、或いはコンクリート製、更にはそれらを混在させた合成のもの等が知られている。
【０００３】
それらのうち、鋼製セグメントは、例えば図１３に示すように構成されている。即ち、図１３に示す従来の鋼製セグメント１は、外周側に配置されたスキンプレート２と、スキンプレート２の両端部に長手方向に配設された主桁板３と、スキンプレート２及び主桁板３間に主桁板３と直交方向に配設された縦リブ４と、スキンプレート２の主桁板３側と直交する両端部に配設された継手板５とを備えている。
【０００４】
縦リブ４は、図１４に示すように、例えば１２ミリの板厚からなる鋼板がＬ字状に折り曲げられて形成され、スキンプレート２及び主桁板３間に溶接によって固定されている。その際、縦リブ４は、主桁板３の高さ寸法Ｈに対し、溶接代として主桁板３の内径側の先端から１０ミリ程度の寸法Ｈ１だけ外径側に引っ込んだ位置に内径部４ａが位置決めされ、その状態で溶接されることで固定される。従って、縦リブ４は、主桁板３の高さ寸法Ｈより寸法Ｈ１分だけ短い高さをなしている。なお、図１４において、符号６は溶接部分を表している。
このように、従来のセグメントにおいては、縦リブの高さが主桁板の高さより短い構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９５６８８号公報　（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールド工法によって構築されるトンネルにおいては、その履工にかかる費用が総工費の３０〜４０％と高いものとなっており、今日では、履工構造の合理化及びコストダウンを図ることが要請されている。
しかしながら、上記に示す従来の鋼製セグメント１は、所定の剛性を確保するために、スキンプレート２上に縦リブ４を多数配設する必要があり、それだけ重量がかさむばかりでなく、コスト高となる問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、剛性を高めることのできる鋼製セグメントを提供することにある。また、この発明のいま一つの目的は、軽量化を図ると共に、コストの低廉化を図ることができる鋼製セグメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、外周側に設けられたスキンプレートと、スキンプレートの両端部に配設された主桁板と、スキンプレート及び主桁板間に該主桁板と交差方向に配設された縦リブとを備える鋼製セグメントにおいて、前記縦リブの内径部を、前記主桁板の内径側の先端まで延在させることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る鋼製セグメントによれば、縦リブの内径部を主桁板の内径側の先端まで延在させて形成したので、縦リブによる補強が万全となり、鋼製セグメント全体の剛性が高まる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の鋼製セグメントにおいて、前記縦リブにエア抜き穴が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る鋼製セグメントによれば、エア抜き穴を設けているので、モルタル又はコンクリート等の充填材を充填したとき、縦リブ及び鋼製セグメントの隅々まで充填材を充填することができ、充填を良好に行える。
【００１１】
請求項３に係る発明は、外周側に配置されたスキンプレートと、スキンプレートの両端部に配設された主桁板と、スキンプレート及び主桁板間に該主桁板と交差方向に配設された縦リブとを備える鋼製セグメントにおいて、前記縦リブが、Ｕ字状の断面形状をもって一方向に延在する構成とされるとともに、その内部に閉空間が形成されるように対向する一対の外径部先端が前記スキンプレートに接合されていることを特徴とする。
この発明に係る鋼製セグメントによれば、縦リブがＵ字状の断面形状を有するため、鋼製セグメント全体の剛性を確実に高めることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の鋼製セグメントにおいて、前記縦リブにエア抜き穴又はエア抜き管が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る鋼製セグメントによれば、エア抜き穴又はエア抜き管を設けているので、モルタル又はコンクリート等の充填材を充填したとき、縦リブ及び鋼製セグメントの隅々まで充填材を充填することができ、充填を良好に行える。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の鋼製セグメントにおいて、前記閉空間内に充填材が充填されていることを特徴とする。
この発明に係る鋼製セグメントによれば、縦リブの内部に充填材が充填されているので、鋼製セグメントの剛性を更に高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図３はこの発明の第１の実施の形態に係る鋼製セグメントを示す図であって、図１は鋼製セグメントによって筒状壁体を構築する状態を示す内側から見た説明用斜視図、図２は同じく鋼製セグメントの要部を示す斜視図、図３は図２のＹ−Ｙ線断面の拡大図である。
【００１５】
図１に示す鋼製セグメント１０は、掘削穴の内面側に互いに周方向及び軸方向に接合して筒状壁体を構築するものであって、外周側に配置されたスキンプレート１１と、スキンプレート１１の両端部に長手方向に沿って配設され、かつ掘削穴の軸線方向に隣接する鋼製セグメント１０との接合端面を形成する主桁板１２と、スキンプレート１１及び主桁板１２側間に該主桁板１２と直交方向に配設された縦リブ１３と、スキンプレート１１の主桁板１２側と直交する両端部に配設され、かつ掘削穴の周方向に隣接する鋼製セグメント１０との接合端面を形成する継手板１４とを備えて箱形形状の枠体をなしている。
【００１６】
この実施形態において、従来例と異なるのは、縦リブ１３の高さを主桁板１２の内径側の先端まで延在させた点にある。
即ち、縦リブ１３は、図２及び図３に示すように、外径部１３ａと内径部１３ｂとを有するＬ字状に折り曲げ形成されており、相対向する主桁板１２間に軸方向に沿って配設されたとき、内径部１３ｂが主桁板１２の先端と同じ位置まで延在して固定されている。つまり、縦リブ１３の外径部１３ａの端部がスキンプレート１１の内側に当接した状態で溶接されると共に、内径部１３ｂの先端が主桁板１２の先端と同じ位置となった状態で、主桁板１２に溶接されて固定されている。
【００１７】
この場合、縦リブ１３内にモルタル又はコンクリート等を充填する際には、縦リブ１３の外径部１３ａの基部側にエア抜き穴１３ｃを設け、モルタル又はコンクリート等を充填したときに押し込まれた空気がエア抜き穴１３ｃから外部に放出されるようにする。なお、図３において、符号１５は溶接部分である。
【００１８】
この実施形態の鋼製セグメント１０は、上記のように、スキンプレート１１及び主桁板１２間にトンネルの軸方向に沿って設けられる縦リブ１３の内径部１３ｂの先端が、主桁板１２の内径側の先端と同じ位置まで延在して固定されているので、縦リブ１３がセグメント全体の高さ（厚さ）に亘って補強機能を果たすことができ、剛性力を確実に高めることができる。
【００１９】
因みに、主桁板１２の高さ寸法Ｈが７５ミリの場合、図８のように縦リブの高さが６５ミリとなる従来例と、縦リブ１３が７５ミリの高さを用いた図示実施形態とを比較すると、部材の剛性が（７５）２／（６５）２＝１．３３であり、これにより、３３％アップできることが理解できよう。
【００２０】
このように、縦リブ１３の高さを主桁板１２の高さに合わせ、内径方向に延在させて構成すると、縦リブ１３による剛性を確実に高めることができるので、従来に比較して、縦リブ１３の板厚を薄くすることができる結果、それだけ軽量化できると共に、コストの低廉化を図ることができる。
【００２１】
しかも、縦リブ１３の内径部１３ｂの長さ（幅）を若干でも長めに形成すると、その点からもセグメント全体の剛性をいっそう高めることもできる。
【００２２】
一方、縦リブ１３内にモルタル又はコンクリート等を打設する場合、縦リブ１３内の隅々の部分の空気が抜けにくくなってモルタル又はコンクリート等の打設が良好に行われなくなるおそれがあるものの、前述のように、縦リブ１３の外形部１３ｂの基部側にエア抜き穴１３ｃが設けられると、ここから空気を外部に抜け出させることができるので、モルタル又はコンクリート等の打設を良好に行うことができる。その上、鋼製セグメント１０内にモルタル又はコンクリート等を打設することで剛性を上げ、縦リブ１３の更なる薄肉化も可能となる。
【００２３】
このような鋼製セグメント１０をトンネル内に設ける場合、シールド掘削機のジャッキ推力をセグメント１０内の縦リブ１３とモルタル又はコンクリート等で負担すると、鋼製セグメント１０をトンネル内に良好に設置することができる。その上、縦リブ１３の基本形状は従来例と変わらないので、プレス加工などで容易に製作することができる。
【００２４】
図４〜図６は、この発明の第２の実施の形態に係る鋼製セグメントを示している。
この実施形態では、対向する外径部２３ａ及びこれらの間に連設された内径部２３ｂを有し、Ｕ字状の断面形状をもって一方向に延在する縦リブ２３を用いたものである。この縦リブ２３は、その外形部２３ａの先端をスキンプレート１１に接合させ、該スキンプレート１１、主桁板１２に溶接により固定されている。従って、この構成において縦リブ２３内には閉空間Ｐが形成されている。
【００２５】
なお、図においては、縦リブ２３の内径部２３ｂがスキンプレート１１及び主桁板１２間に対し、前記第１の実施形態と同様、主桁板１２の内径側の先端と同じ位置まで延在させて固定されているが、内径部２３ｂを主桁板１２の内径側の先端位置まで延在させることなく、同先端位置の内方に位置させる構成としてもよい。
また、この鋼製セグメントにおいては、図４、図６に示すように、縦リブ２３における内径部２３ｂの角部、即ちスキンプレート１１と主桁板１２とが接合される角部にエア抜き穴２３ｃが形成されている。
【００２６】
この鋼製セグメント１０によれば、縦リブ２３がＵ字状の断面形状をもって一方向に延在する構成であるため、鋼製セグメント全体剛性をより高く確保することができる。また、内径部２３ｂを、主桁板１２の高さ寸法に一致させた高さとすれば、一層剛性を高めることができ、前記第１の実施形態と略同様の作用効果が得られる。
【００２７】
この鋼製セグメント１０は、定位置に設置した後に、スキンプレート１１と主桁板１２とにより画成される空間内にモルタル又はコンクリートを打設してトンネル壁を形成するが、モルタル又はコンクリート打設時に空気が前記エア抜き孔２３ｃを通して上方へ抜け出るので、モルタル又はコンクリートの打設不良を起生することがなく、トンネル壁の施工を良好に行うことができる。
【００２８】
また、縦リブ２３がＵ字状に形成されているため、この鋼製セグメントをリング間継手によって締結する場合に、縦リブ２３内に継手を配置することにより、継手を構成する各部材の変形を抑えることができる。即ち、図７、図８に示すように、縦リブ２３内にインサート継手１００を設けた場合、インサート継手を構成するボルトに矢印Ｆ方向の引っ張り力が働いて継手板（主桁板１２）が変形しようとするが、この変形を当該ボルトを囲む縦リブ２３の各壁部が阻止し、セグメント間の締結を確実に行うことができる。
【００２９】
図９〜図１１は、この発明の第３の実施の形態を示す図である。
これらの図に示す実施の形態は、上述した第２の実施の形態の一部の構成を変更したものであり、以下異なる点についてのみ説明する。
【００３０】
この実施の形態は、図９，図１０に示すように、縦リブ２３の内部の閉空間Ｐ内にコンクリート、モルタル等の充填材２４を充填したものである。この場合、縦リブ２３には、図１１に示すように、予め内径部２３ａ，２３ａの先端部間にエア抜き管２５が設けられている。
【００３１】
この鋼製セグメント１０は、スキンプレート１１，主桁板１２、縦リブ２３、エア抜き管２５を溶接により相互に固定して組み立てる。そして、予め縦リブ２３に形成しておいた図示しない開口部から縦リブ２３内の閉空間Ｐ内にコンクリート、モルタル等の充填材を充填する。そして、スキンプレート１１、主桁板１２により画成される空間内にモルタル、コンクリート等を打設する際には、空気がエア抜き管２５を通って順次上方へ抜けるため、モルタル、コンクリート等の打設を良好に行うことができる。
かくして、この実施の形態においても、上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、鋼製セグメント１０として、例えば図１に示すように相対向する主桁板１２間に一本からなる縦リブ１３が複数配設された例のみを示したが、図１２（ａ）のように、主桁板１２間にこれらと平行に設けられる補強リブ１６を設けることで鋼製セグメント１０を構成するものにも適用できる。この場合、一方の主桁板１２と補強リブ１６間に長さの短い縦リブ１３Ａを設けると共に、その補強リブ１６と図示しない他方の主桁板間に縦リブ１３Ｂを縦リブ１３Ａと同列に設ける。
【００３３】
これと同様のことは図４及び図９のように、Ｕ字状に形成された縦リブ２３を用いる実施形態のにも適用することができ、図１２（ｂ）のように一方の主桁板１２と補強リブ１６間に縦リブ２３Ａを、かつその補強リブ１６と図示しない他方の主桁板間に縦リブ２３Ｂを同列に設けることで、鋼製セグメント１０を構成するものにも適用できるのは勿論であり、要は、スキンプレート１１及び主桁板１２間にこれと交差方向に配設される縦リブ１３（２３）を備えた鋼製セグメント１０の全てに適用することができる。
【００３４】
また、図示実施形態の鋼製セグメントは、上下水道用としてのトンネルに多く利用されるが、地下鉄トンネル，貯水槽等にも適用してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、縦リブの内径部を主桁板の内径側の先端まで延在させて構成したので、縦リブによる剛性を確実に高めることができ、縦リブの板厚を薄くすることができる結果、それだけ軽量化できると共に、コストの低廉化を図ることができる効果が得られる。
【００３６】
請求項２に係る発明によれば、エア抜き穴を設けることで、充填材を充填したとき、縦リブ及び鋼製セグメントの隅々まで充填材を充填できるという効果が得られる。
【００３７】
請求項３に係る発明によれば、縦リブがＵ字状の断面形状を有するため、鋼製セグメント全体の剛性を確実に高めることができる。
【００３８】
請求項４に係る発明によれば、エア抜き穴又はエア抜き管を設けているので、充填材を充填したとき、縦リブ及び鋼製セグメントの隅々まで充填材を充填することができ、充填を良好に行える。
【００３９】
請求項５に係る発明によれば、縦リブの内部に充填材が充填されているので、鋼製セグメントの剛性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る鋼製セグメントによって筒状壁体を構築する状態を示す内側から見た説明用斜視図である。
【図２】同じく鋼製セグメントの要部を示す斜視図である。
【図３】図２のＹ−Ｙ線断面の拡大図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態に係る鋼製セグメントの要部を示す斜視図である。
【図５】図４のＺ−Ｚ線断の拡大図である。
【図６】図４に示す鋼製セグメントの要部の断面図である。
【図７】図４に示す鋼製セグメントをリング間継手により締結した場合の締結状態の説明図である。
【図８】図４に示す鋼製セグメントをリング間継手により締結した場合の締結状態の説明図である。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係る鋼製セグメントの要部を示す斜視図である。
【図１０】図９のＲ−Ｒ断面の拡大図である。
【図１１】図９に示す鋼製セグメントの要部の斜視図である。
【図１２】主桁板間に補強リブを設けた場合の説明図であって、（ａ）は図１の変形例を示し、（ｂ）は図４、図９の変形例を示す説明図である。
【図１３】従来の鋼製セグメントを示す斜視図である。
【図１４】図１３のＸ−Ｘ線断面の拡大図である。
【符号の説明】
１０　　鋼製セグメント
１１　　スキンプレート
１２　　主桁板
１３、１３Ａ、１３Ｂ、２３、２３Ａ、２３Ｂ　　縦リブ
１３ａ　　外径部
１３ｂ、２３ｂ　　内径部
１３ｃ　　エア抜き穴
２４　　充填材
２５　　エア抜き管
Ｐ　　閉空間
【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】
2004108046.tif 000012
【図１１】
2004108046.tif 000013
【図１２】
2004108046.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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