(57)【要約】【課題】多連型トンネル等に用いられる強度条件要求の厳しい分岐用セグメントの強度を、その大型化を伴うことなく増大できるようにする。【解決手段】多連型セグメントトンネルにおける中柱を連設するための柱連結部ａと、トンネル周方向での連結部ｂを構成すべくトンネル幅方向で両端の第１端壁１，１と、トンネル軸方向での連結部ｃを構成すべくトンネル軸方向視形状が略Ｖ字状を呈する一対の第２端壁２，２とを有した分岐用セグメントにおいて、外周壁３と、柱連結部ａを形成すべく両第２端壁２，２に亘って架設連結された部分内周壁４を有し、第１端壁１のトンネル径方向内端部、第２端壁２のトンネル径方向内端部、及び柱連結部ａのうちの少なくとも２者に接続される補助内周壁５を有した金属製のものに構成する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル外周壁を形成する外周壁部に対し、トンネル周方向で隣合うセグメントに対する連結部を形成した第１端壁を、トンネル周方向の両端側夫々に一対連設し、また、トンネル軸方向で隣り合うセグメントに対する連結部を形成した第２端壁を、トンネル軸方向の両端側夫々に一対連設し、一対の前記第２端壁間に亘り、かつ、前記第２端壁の周方向の中間部に配設した柱連結部を設けて、全体として箱型に形成するとともに、一対の前記第２端壁のトンネル内側端縁部に、互いに近接する方向に一体に延設した補強板部を設けてある分岐用セグメント。
【請求項２】
前記補強板部を、前記柱連結部側ほど幅広に形成してある請求項１に記載の分岐用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多連型構造のトンネル等に使用される分岐用セグメントに係り、詳しくは、分岐用セグメントを大型化すること無く効果的に強度アップさせることができる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下鉄、自動車道等のための多連型トンネルに用いられる分岐用セグメントは、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル壁を形成するためのトンネル用セグメントのうちの、トンネル幅方向で中間に位置するとともに、セグメント荷重を受ける中柱を上又は下側に連設するための柱受け部と、柱受け部からトンネル幅方向の両側に向けて延出される左右一対のセグメント連結部とを有して構成されている。
【０００３】
そして、その分岐用セグメントは、トンネル軸方向視で略Ｖ字形状を呈するものが多いことから、俗に「かもめ型セグメント」と呼ばれることもある。このような分岐用セグメントとしては、例えば、特開平９−３１７３９２号公報の図２に示されたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に示された分岐用セグメントは、金属製セグメント本体における外周壁を、そのトンネル軸方向中央部分がトンネル径方向で内側に寄らせた段付き壁としてあり、その段付き形状によってトンネル外径側に開放される状態で形成される凹み空間部分にコンクリートが充填された構造、所謂コルゲート型セグメントに構成されていた。
【０００５】
例えば、地下鉄のカーブといったトンネルの曲線部分では、トンネル軸方向におけるセグメント幅としては、トンネル直線部分のセグメント幅に比べて短いものが要求されているが、断面形状が比較的複雑なコルゲート型セグメントでは、トンネル軸方向幅をより狭くしたものに設定するのが困難である。
【０００６】
そのため、トンネル曲線部分では、コルゲート型よりセグメント強度はやや劣るが、型形状が単純なことからトンネル軸方向幅をより狭くしても量産し易い所謂主桁型セグメントを使わざるを得ないという事情がある。しかしながら、分岐用セグメントに主桁構造を採用する場合には、セグメントの基本形状変更に伴う強度低下をどのように補償するかが問題となってくる。
【０００７】
すなわち、材質を高強度なものとしてセグメント強度を上げる手段ではセグメントのコストアップを招き、またセグメントの厚みを増やして強度アップさせるには、トンネル断面積自体の大型化が必須であり、やはりコストアップする。このように、主桁構造のセグメントの強度を、その大型化やコストアップを抑制又は無いようにしながら実現させるには、改善の余地が残されているように思える。
【０００８】
そこで本発明の目的は、多連型トンネル等に用いられる要求強度条件の厳しい分岐用セグメントを、トンネル軸方向幅の縮小化が容易な主桁型構造としながら、強度的にも満足できるように工夫して実現させる点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の構成は、分岐用セグメントにおいて、トンネル外周壁を形成する外周壁部に対し、トンネル周方向で隣合うセグメントに対する連結部を形成した第１端壁を、トンネル周方向の両端側夫々に一対連設し、また、トンネル軸方向で隣り合うセグメントに対する連結部を形成した第２端壁を、トンネル軸方向の両端側夫々に一対連設し、一対の第２端壁間に亘り、かつ、第２端壁の周方向の中間部に配設した柱連結部を設けて、全体として箱型に形成するとともに、一対の第２端壁のトンネル内側端縁部に、互いに近接する方向に一体に延設した補強板部を設けてあることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の構成は、請求項１の構成において、補強板部を、柱連結部側ほど幅広に形成してあることを特徴とするものである。
【００１１】
〔作用〕
請求項１の構成によれば、分岐用セグメントを基本的に下面開放形状の箱型構造（５面閉塞構造）とすることにより、従来のコルゲート型セグメント構造を採るものに比べて強度・剛性を高め易い点で有利なものとし、加えて、その開放部分に、すなわち、一対の第２端壁のトンネル内側端縁部に、互いに近接する方向に一体に延設した補強板部を設けたことにより、開放型（５面閉塞構造）のものに比べて断面係数並びに剛性が大きく向上し、完全な箱型（６面閉塞構造）に近い強度・剛性を発揮できるようになる。従って、分岐用セグメントの極僅かな大型化で大きな強度改善が行えるとか、分岐用セグメントを大型化することなく強度アップするといったことが可能になる。
【００１２】
請求項２の構成によれば、補強板部が、柱連結部側ほど幅広に形成してあるので、曲げモーメント等の強度条件がより厳しくなる柱連結部側ほど補強することができ、強度条件に見合った形状のセグメントを構成することができる。
【００１３】
〔効果〕
請求項１に記載の分岐用セグメントでは、一対の第２端壁のトンネル内側端縁部に設けられた補強板部を有した６面閉塞構造に近い箱型とする構造工夫により、セグメントとしてのトンネル径方向長さ（厚み）を増やさないで強度向上させるとか、若干の厚み増加で飛躍的に強度アップさせるとか、或いは強度は変えずに厚みを小さくする、といったことが可能になり、その結果、トンネル断面積を変えずにトンネル強度が向上するとか、少しのトンネル断面積増加で大きなトンネル強度向上が得られるとか、トンネル強度は変わらないようにしながらトンネル断面積を縮小化できる、といった具合に機能向上又はコストダウンが行える合理的、経済的なものにできた。
【００１４】
請求項２に記載の分岐用セグメントでは、補強板部を、柱連結部側ほど幅広に形成することにより、効率良く、かつ、必要な強度条件に適合する好ましい状態で強度アップでき、請求項１の構成による前記効果を強化することができた。
【００１５】
【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（イ）　に多連型トンネルＴの斜視図が、そして図１（ロ）　２にその正面図が夫々示されている。この多連型トンネルＴは、２個の円形トンネルを若干重ねて合体したような略横倒しダルマ型の断面形状を有しており、上下幅が細く絞られたようなトンネル幅方向の中央部に、その上下を連結して支える中柱６を設けてある。
【００１６】
多連型トンネルＴは、トンネル周方向（矢印Ｙ方向）及びトンネル軸方向（矢印Ｘ方向）にセグメントＳを多数並べて互いに連結することにより、トンネル壁Ｗを形成して成るものである。そして、セグメント１個分の幅による単位トンネルであるトンネルリングｔｒとしては、８個の普通型セグメントＳｎと、２個の分岐用セグメントＳ１，Ｓ２との計１０個のセグメントＳ、及び１個の中柱６とで構成されている。
【００１７】
分岐用セグメントＳ１，Ｓ２は、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル壁Ｗを形成するためのトンネル用セグメントＳのうちの、トンネル幅方向で中間に位置している。これら分岐用セグメントＳ１，Ｓ２は、トンネル周方向長さが互いに異なるものであり、長さの長い第１分岐用セグメントＳ１と、長さの短い第２分岐用セグメントＳ２とを、隣合うトンネルリングｔｒ，ｔｒにおいて交互に用いることで、トンネル周方向での連結面部がトンネル軸方向で１直線上に並ばないようにして、連結強度の向上を図ってある。
【００１８】
尚、図１ではトンネルリングｔｒ毎に中柱６を設けるように描いてあるが、地盤強度等の諸条件によっては、例えば、トンネルリングｔｒの２組毎に中柱６を１個設けるとか、３組毎に中柱６を１個設けるといった構造を適宜に採用することが自在である。
【００１９】
図４に示すように、普通型セグメントＳｎは、トンネル軸方向で両端に位置する略扇形の軸端壁２４，２４と、トンネル周方向で両端に位置する周端壁２５，２５と、外周壁２６との５壁を有するとともに、外周壁２６に連続する状態で一対の軸端壁２４，２４を連結する多数の横リブ２７を有した箱型でダクタイル鋳鉄製のものに構成されている。各軸端壁２４には、隣合う横リブ２７どうしの間、及び横リブ２７と周端壁２５との間に、トンネル軸方向で隣合うセグメントをボルト等の連結具を通すための貫通孔９を形成してあるとともに、各周端壁２５にもボルト等の連結具を通すための貫通孔８が複数箇所の形成してある。また、二つ割構造の金型を用いての型抜き都合上から、全ての横リブ２７は互いに平行に形成されている。
【００２０】
図２に示すように、第１分岐用セグメントＳ１は、ダクタイル鋳鉄製で箱型のもの、所謂「主桁型」に近い構造（略主桁型）のものに構成されている。即ち、トンネル周方向で両端に位置する一対の第１端壁１，１と、トンネル軸方向で両端に位置する一対の第２端壁２，２と、外周壁３と、部分内周壁４と、左右一対の補強壁５，５と両第２端壁２，２に亘って架設される状態の複数の横リブ７とが一体形成されたダクタイル鋳鉄製で箱型のものに構成されている。
【００２１】
部分内周壁４は、一対の第２端壁２，２に跨る水平姿勢の板面部分であり、その下側面を、セグメント荷重を受ける中柱６を複数のボルト連結によって連設するための柱連結部ａに構成してある。外周壁３は、一対の第１端壁１，１及び一対の第２端壁２，２の４壁夫々の外側端に跨る状態に形成された湾曲板面部分であり、トンネル壁Ｗを構成するところである。
【００２２】
第１端壁１，１は、一対の第２端壁２，２に跨り、かつ、トンネル軸方向に沿う略起立姿勢であるとともに、トンネル周方向で両端に位置された板面部分に形成されており、普通型セグメントＳｎの周端壁２５に連結される第１連結部ｂを構成している。この第１端壁１は、柱連結部ａから最も遠い箇所に位置している。
なお、第１連結部ｂとしての具体構造の一例は、ボルト等の連結具を挿通するための複数の貫通孔８である。
【００２３】
第２端壁２，２は、トンネル周方向に沿い、かつ、トンネル軸方向視で略Ｖ字形状を呈する起立姿勢の板面部材であり、柱連結部ａ及び第１端壁１，１の夫々に連結されて、トンネル軸方向で隣合うセグメントとの第２連結部ｃを構成している。第２連結部ｃとしての具体構造の一例は、ボルト等の連結具を挿通するための複数の貫通孔９である。
【００２４】
横リブ７は、一対の第２端壁２，２、外周壁３、及び補強壁５に連続するものとして一対の中央横リブ部７ａ，７ａ、一対の端部横リブ部７ｃ，７ｃ、及びこれらの中間に位置する一対の中間横リブ部７ｂ，７ｂの計６箇所に形成されている。そして、中央横リブ部７ａと中間横リブ部７ｂとを連結し、部分内周壁４からは離間されている左右一対の第１縦補強リブ１０，１０と、端部横リブ部７ｃには若干接し、かつ、第１端壁１にはその幅寸法と同じ長さで接する三角形状で左右一対の第２縦補強リブ１１，１１とが一体形成されている。
【００２５】
補強壁５は、第１端壁１、一対の第２端壁２，２、部分内周壁４の４壁、及び中間横リブ部７ｂと端部横リブ部７ｃとに接続される第１〜第３の３個の孔５ａ，５ｂ，５ｃ付きの壁に形成されている。部分内周壁４側の第１孔５ａから第１端壁１側の第３孔５ｃに向かうに連れてそのトンネル軸方向幅が広くなるように各孔５ａ，５ｂ，５ｃが形成されている。
【００２６】
この場合、補強壁５を、トンネル軸方向で両端の縦辺部５１，５２、第１端壁１に接する第１横板部５３、端部横リブ部７ｃに接する第２横板部５４、中間横リブ部７ｂに接する第３横板部５５、部分内周壁４に接する第４横板部５６として考えると、各縦辺部５１，５２のトンネル軸方向長さは、部分内周壁４に近ずくに従って長くなるように設定されていると言える。
【００２７】
つまり、第１分岐用セグメントＳ１は、トンネル外周壁Ｗを形成する外周壁部３（外周壁３）に対し、トンネル周方向で隣合うセグメントに対する連結部ｂ
（第１連結部ｂ）を形成した第１端壁１を、トンネル周方向の両端側夫々に一対連設し、また、トンネル軸方向で隣り合うセグメントに対する連結部ｃ（第２連結部ｃ）を形成した第２端壁２を、トンネル軸方向の両端側夫々に一対連設し、一対の第２端壁２，２間に亘り、かつ、第２端壁２の周方向の中間部に配設した柱連結部（部分内周壁４）を設けて、全体として箱型に形成するとともに、一対の第２端壁２，２のトンネル内側端縁部に、互いに近接する方向に一体に延設され、かつ、柱連結部４側ほど幅広に形成された補強板部５１，５２（縦辺部５１，５２）を設けて構成されている。
【００２８】
図３に示すように、第２分岐用セグメントＳ２は、第１分岐用セグメントＳ１のトンネル周方向長さを極端に短くしたような形状のものであり、トンネル周方向両端に位置する一対の第１端壁１２，１２、トンネル軸方向で両端に位置する一対の第２端壁１３，１３と、外周壁１４と、部分内周壁１５と、左右一対の補強壁１６，１６と、両第２端壁１３，１３に亘って架設される状態の一対の横リブ１７，１７と、一対の縦リブ１８，１８とが一体形成されたダクタイル鋳鉄製で箱型のものに構成されている。
【００２９】
補強壁１６は、トンネル軸方向幅が部分内周壁１５側ほど短くなる貫通孔１６ａを有した状態で、一対の第２端壁１３，１３、及び部分内周壁１５の３壁に接続される略Ｕ字状の板状部に形成されている。この場合でも、補強壁１６を、トンネル軸方向で両端の縦辺部５１，５２と、部分内周壁１５に接する横板部５６と、第１端壁１２に接する横板部５３して考えると、各縦辺部５１，５２のトンネル軸方向長さは、部分内周壁１５に近ずくに従って長くなっている。
【００３０】
図５に示すように、中柱６は、Ｈ型鋼製の柱本体１９と、その両端に形成された末広がり部２０，２０とから成るダクタイル鋳鉄製の柱であり、複数のボル
ト・ナット２２を用いて部分内周壁４，１５に連結一体化できるように構成されている。末広がり部２０における取付け壁２０ａには一対の三角形状補強リブ２１，２１で補強されている。なお、柱本体１９には複数の横リブ（符号省略）　が形成されている。
【００３１】
〔別実施形態〕
《１》　図８（イ）　に示すように、補強壁５を、一対の略三角形状の端部内周壁５１，５２から構成しても良い。即ち、第１端壁１のトンネル径方向内端部、第２端壁２のトンネル径方向内端部、及び部分内周壁４の夫々に接続され、かつ、第１端壁１に接する長さよりも部分内周壁４に接する長さを長くした形状で、セグメントにおけるトンネル軸方向での端部に位置された端部内周壁５１，５２を各第２端壁２，２毎に設けるのである。つまり、一対の端部内周壁５１，５２のトンネル軸方向長さは、部分内周壁４に近ずくに従って長くなっている。
【００３２】
《２》　図７（イ）　に示すように、一対の第２端壁２，２、及び中間横リブ部７ｂと端部横リブ部７ｃのみに接続される状態の補強壁５や、図７（ロ）　に示すように、
部分内周壁４と第１端壁１、及び中間横リブ部７ｂと端部横リブ部７ｃのみに接続される状態の補強壁５でも良い。又、図７（ハ）　に示すように、部分内周壁４と一方の第２端壁２、及び中間横リブ部７ｂと端部横リブ部７ｃのみに接続される三角形状のものや、図７（ニ）　に示すように、部分内周壁４と一対の第２端壁２，２、及び中間横リブ部７ｂと端部横リブ部７ｃのみに接続される略Ｕ字状の補強壁５でも良い。
【００３３】
《３》　図８（ロ）　に示すように、第１端壁１と中央横リブ部７ａとに亘る縦リブ２８，２８を設けた第１分岐用セグメントＳ１において、一対の第２端壁２，２、
第１端壁１、及び部分内周壁４に接続される補強壁５を、トンネル軸方向及び周方向の夫々に３列ずつで計９個の第１〜第９貫通孔２３ａ〜２３ｉが形成されたものに形成しても良い。この場合、トンネル軸方向で中央の第４〜第６貫通孔２３ｄ〜２３ｆのトンネル軸方向長さを、部分内周壁４に近づくほど短くなるようにすれば好都合である。
【００３４】
《４》　図８（ハ）　に示すように、第１〜第３の３個の孔５ａ，５ｂ，５ｃを矩形のものとし、かつ、夫々のトンネル軸方向幅が、この順で次第に広くなるように形成された補強壁５を有した第１分岐用セグメントＳ１でも良い。
【００３５】
《５》　図９に示すように、左右の翼部分のトンネル周方向長さが左右で異なる第３分岐用セグメントＳ３を用いてトンネルを作成しても良い。例えば、左右一方の翼部分は第１分岐用セグメントＳ１の長さに、かつ、他方の翼部分は第２分岐用セグメントＳ２の長さに夫々設定した第３分岐用セグメントＳ３を用いれば、図９に示すように、１種類の分岐用セグメントＳ３としながら、図１の場合と同様に、トンネル周方向での連結面部がトンネル軸方向で１直線上に並ばない配置構造、所謂千鳥配置を実現できる利点がある。
【００３６】
《６》　補強壁５を、図６に示すように、プレス形成等による別体の金属板材として形成しておき、スチールで構成されたセグメント本体に対して溶接によって第２端壁２等に一体化させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】多連型トンネルを示し、（イ）　は斜視図、（ロ）　は正面図
【図２】第１分岐用セグメントを示し、（イ）　は断面正面図、（ロ）　は底面図
【図３】第２分岐用セグメントを示し、（イ）　は断面正面図、（ロ）　は平面図
【図４】普通型セグメントを示し、（イ）　は断面側面図、（ロ）　は平面図
【図５】中柱を示し、（イ）　は斜視図、（ロ）　は断面側面図
【図６】第１分岐用セグメントの補強壁を示す単品の斜視図
【図７】（イ）　〜（ニ）　は第１分岐用セグメント用補強壁の別形状を示す底面図
【図８】（イ）　〜（ハ）　は第１分岐用セグメント用補強壁の別形状を示す底面図
【図９】第３分岐用セグメント使用のトンネルを示し、（イ）　は斜視図、（ロ）　は正面図
【符号の説明】
１　　　　　　　第１端壁
２　　　　　　　第２端壁
３　　　　　　　外周壁部
５１，５２　　　補強板部
ａ　　　　　　　柱連結部
ｂ　　　　　　　第１連結部
ｃ　　　　　　　第２連結部
Ｗ　　　　　　　トンネル外周壁
【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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