(57)【要約】      （修正有）【課題】構造を簡略化したシールドトンネル施工用の可撓セグメントと、シールドトンネルの施工に要するコストの削減を達成し得る、上記可撓セグメントを用いたシールドトンネルの継手構造とを提供する。【解決手段】一対の環状体を所定間隔離して対向させた状態で配置し、一対の環状体間に可撓性を有する止水部材１５を掛け渡してなる可撓セグメント１０において、環状体を、鋼製の主桁１１と、主桁１１の外周面側に連設した鋼製のスキンプレート１２とを備えるものとし、スキンプレート１２の鋼板の厚みｔを１６ｍｍ以上とし、かつ止水部材１５をスキンプレート１２上に直接固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の環状体を所定間隔離して対向させた状態で配置し、当該一対の環状体間に可撓性を有する止水部材を掛け渡してなる可撓セグメントであって、
上記環状体が、鋼製の主桁と、当該主桁の外周面側に連設した鋼製のスキンプレートを備え、
当該スキンプレートの鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であり、かつ
上記止水部材が上記スキンプレート上に直接固定されてなるものであることを特徴とする可撓セグメント。
【請求項２】
一対のセグメントリングの側端面間に可撓セグメントを配置してなるシールドトンネルの継手構造であって、
当該可撓セグメントが、鋼製の主桁および当該主桁の外周面側に連設した鋼製のスキンプレートを備える一対の環状体と、当該一対の環状体間に掛け渡された可撓性を有する略筒状の止水部材とを備え、
当該スキンプレートの鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であり、かつ
上記止水部材が上記スキンプレート上に直接固定されてなることを特徴とするシールドトンネルの継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易な構造のシールドトンネル施工用の可撓セグメントと、それを用いたシールドトンネルの継手構造とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネル７０は、シールド（掘進機）７２によって地中を掘削した後、セグメント７１ａと称する覆工材をリング状に組み立てて、こうして得られるセグメントリング７１をシールド７２の掘進方向に連結することによって形成される（図６参照）。このシールドトンネル７０のセグメントリング７１間での止水には、シール材７４を介在させて圧縮する方法（図６および図７参照）や、可撓性を付与したセグメント（可撓セグメント）を配置する方法が知られている。なお、図７中、符号７４ａは、シール材７４を設置するためにセグメント７１ａに設けられた溝を示す。また、図６、図７およびその他の図において、符号ｘはシールドトンネルの軸方向を示し、符号ｙはシールドトンネルの周方向を示す。
【０００３】
しかしながら、前者のシール材７４を用いる方法ではセグメントリング７１の接続部分が剛直になることから、シールドジャッキ７３からの推力を受ける上で好都合であるものの、地盤に変位が生じるとこれに追従できないことから、漏水を生じるおそれがある。
これに対し、後者の可撓セグメントを用いる方法によれば、シールドトンネルの継手構造に可撓性が付与されることから、地盤の変位への対応が可能になる。可撓セグメント７５を用いた継手構造には、図８に示すように、環状の主枠７６ａ、筒状のカラー支持部材７６ｂおよび筒状のカラー７６ｃを一体化してなる碇着部材７６を、所定の間隔を隔ててかつ互いに対向させてセグメントリング７１の側端面に固定し、一対のカラー７６ｃ間またはカラー支持部材７６ｂ間に可撓性を有する止水ゴム７７を張設したものが挙げられる（特許文献１参照）。この継手構造には、一対のセグメントリング７１間に推力受け材としての一対の枠７８が設置されており、シールドトンネルの掘進時に一対の枠７８と楔材７８ａとでジャッキ推力を受ける一方、ジャッキ推力がかからなくなった後には楔材７８ａを取り外すことによって、継手構造に可撓性を付与している。
【０００４】
しかしながら、図８に示す継手構造では、碇着部材７６の強度が十分ではないことから、地山側からの水圧等に十分に対抗できないという問題がある。さらには、その継手面が厚みの小さいカラー７６ｃからなるために、一次止水用のシール材を取り付ける幅がほとんどなく、それゆえ漏水を引き起こすおそれが十分にがある。
可撓セグメントを用いた継手構造の他の例としては、図９に示すような環状体８０を、所定の間隔を隔ててかつ互いに対向させて一対のセグメントリング（図示せず）間に設置したものが挙げられる（特許文献２〜５参照）。この環状体８０は、周方向ｙに延びる主桁（外側板）８１および内主桁（内側板）８２と、環状体８０の外周面をなすスキンプレート（外周板）８３と、主桁８１と内主桁８２との間にあって周方向ｙに所定の間隔をおいて配置される縦リブ８４とを備えており（図１０参照）、互いに対向する環状体８１間に止水部材が配置されている。また、図９に示す環状体８１では、対向するスキンプレート８３間に止水部材としての一次止水ゴム８５を配置し、その内方に軸方向ｘに伸縮可能な二次止水ゴム８６を張設し、さらにその内方に推力受け材８７を配置している。なお、図１０は、可撓セグメントを形成する環状体８０のうち、その周方向に分割された分割片８８の一つを示している。環状体８０は、分割片８８の端面板８９同士をボルトによって互いに連結することによって形成される。
【０００５】
この環状体８０では、地山側からの水圧等に十分に対抗し得る強度を付与することや、シールドの掘進時におけるジャッキ推力を隣接するセグメントに伝達する目的で、内主桁８２と縦リブ８４とが配置されている。しかしながら、この内主桁８２や縦リブ８４を多数配置しなければならないために、コストがかかるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
実公昭６２−２７５９４号公報（図２，図７）
【特許文献２】
特許第３２８３０８０号公報（図１，図３，図５）
【特許文献３】
特公昭５５−４９１９号公報（図３，図５）
【特許文献４】
特公平２−２２８１８号公報（図２，図６）
【特許文献５】
特許第２７３３８２５号（図２，図７，図１１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、構造を簡略化したシールドトンネル施工用の可撓セグメントと、シールドトンネルの施工に要するコストの削減を達成し得る、上記可撓セグメントを用いたシールドトンネルの継手構造とを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するための本発明に係る可撓セグメントは、一対の環状体を所定間隔離して対向させた状態で配置し、当該一対の環状体間に可撓性を有する止水部材を掛け渡してなるものであって、上記環状体が、鋼製の主桁と、当該主桁の外周面側に連設した鋼製のスキンプレートを備え、当該スキンプレートの鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であり、かつ上記止水部材が上記スキンプレート上に直接固定されてなるものであることを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するための本発明に係るシールドトンネルの継手構造は、一対のセグメントリングの側端面間に可撓セグメントを配置してなるものであって、当該可撓セグメントが、鋼製の主桁および当該主桁の外周面側に連設した鋼製のスキンプレートを備える一対の環状体と、当該一対の環状体間に掛け渡された可撓性を有する止水部材とを備え、当該スキンプレートの鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であり、かつ上記止水部材が上記スキンプレート上に直接固定されてなるものであることを特徴とする。
【００１０】
従来の可撓セグメントは、図９および図１０に示すように、箱型形状の枠体（分割片８８）内の内主桁８２等に止水部材取付用の鉄板９０を溶接して、当該鉄板９０に止水部材を取り付けたり、あるいは内主桁８２に直接止水部材を取り付けたりしていた。従って、前述のように、内主桁が構造上必要となり、さらに分割片８８自体の強度を維持する上で、縦リブ８４も必要となることから、コストアップの大きな要因となっていた。
【００１１】
これに対し、本発明では、可撓セグメントのスキンプレートとして、通常、厚さ３〜６ｍｍ程度の鋼板が用いられるところ、１６ｍｍ以上の厚みの鋼板を用いる。これにより、（１）  左右のスキンプレート間に十分な厚みの一次止水用シール材を配置することが可能になる。可撓セグメントの一対の環状体間に掛け渡される、可撓性を有する止水部材は、通常、ジャッキ推力がかからなくなった後で、当該環状体間に配置された推力受け材を取り外してから取り付けられる。それゆえ、上記止水部材を取り付けるまでの間の漏水を防止するために、一次止水用のシール材が必要になる。この一次止水用シール材には、作用する水圧の大きさやシール材の材質により異なるものの、少なくとも１６ｍｍの厚みが必要であるところ、本発明によれば、前述のように、スキンプレートとして用いる鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であることから、少なくとも厚みが１６ｍｍである一次止水用シール材を取り付けることが可能になる。
【００１２】
また、本発明によれば、上記スキンプレート用鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であることから、（２）  スキンプレートに直接、二次止水用または仮止水材としての可撓性を有する止水部材を取り付けることができる。通常、かかる止水部材は、可撓性を有するゴム板を一対の環状体間に架設して、ボルトで固定されるものであって、一次止水用のシール材とは異なるものである。なお、一次止水用の部材にも、左右の枠体間を単に埋め合わせる従来のシール材に代えて、上記の可撓性を有する止水部材が用いられつつある。このような可撓性を有するゴム部材をボルトで固定しようとすると、ボルトの有効深さを確保する都合上、その取付位置に少なくとも１６ｍｍ以上の厚みが求められるところ、本発明におけるスキンプレート（鋼板）の厚みは１６ｍｍ以上であることから、二次止水用や仮止水用としての可撓性を有する止水部材を、当該スキンプレート上に、ボルトで直接に取り付けることが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、上記スキンプレート用鋼板の厚みが１６ｍｍ以上であることから、その強度が従来のもの（厚さ３〜６ｍｍ程度）に比べて格段に大きくなり、（３）  主桁を１つとして、可撓セグメントのリングを構成する分割片の連結部分にのみ、シールドトンネルの軸方向に延びる板材（継手版）を設けたとしても、可撓セグメントとして十分な強度を得ることができる。それゆえ、内主桁や縦リブが不要になる。
【００１４】
従って、本発明の可撓セグメントおよびそれを用いたシールドトンネルの継手構造によれば、シールドトンネルにおける可撓継手の強度を維持しつつ、その構造を簡略化することができ、当該継手構造を形成するのに要するコストを大幅に低減させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る可撓セグメントとそれを用いたシールドトンネルの継手構造について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る可撓セグメントの一実施形態を示す縦断面図である。本発明に係る可撓セグメント１０は、主桁１１とスキンプレート（外周板）１２とからなる一対の環状体を所定間隔離して対向させた状態で配置し、当該一対の環状体における一対のスキンプレート１２間に一次止水部材１４を設け、さらに一対のスキンプレート１２間に可撓性を有する二次止水ゴム１５を張設してなるものである。
【００１６】
主桁１１は、セグメントリングを形成するセグメント７１ａの横断面形状に応じて設計された鋼製で円弧状の板状部材であって、セグメント７１ａの主桁７１ｂ（セグメントリングの端面）に取り付けられて、リング間ボルト１６により固定される。図１に示す可撓セグメント１０では、可撓セグメント１０の主桁１１とセグメント７１ａとの間に、漏水を防止するためのパッキン１７が設けられている。また、スキンプレート１２の外周面には、主に一次止水部材１４の近傍に、カバープレート１８が設けられている。
【００１７】
スキンプレート１２は、可撓セグメント１０の外周面をなす部分であって、主桁１１に連接してなる鋼製の部材である。本発明に係る可撓セグメント１０においては、スキンプレート１２の厚みｔが１６ｍｍ以上となるように設定される。スキンプレート１２の厚みｔが１６ｍｍを下回ると、左右のスキンプレート１２間に一次止水部材１４を配置することが不可能になり、しかもシールドトンネルにおける可撓継手部分に十分な強度を付与することができなくなる。スキンプレート１２の厚みｔは、上記の範囲の中でも特に、２２ｍｍ以上であるのが好ましく、３２ｍｍ以上であるのがより好ましい。
【００１８】
可撓セグメント１０は、図２に示すような環状体２０として、一対のセグメントリング間に配置される。この環状体２０は、シールドトンネルの周方向ｙに複数に分割された分割片２１を、その継手版（端面板）１３同士で連結し、分割片間ボルト１９等によって互いに固定することによって、環状に組み立てられる。図２は図１に示す可撓セグメントをＡ−Ａ矢視方向に見た図（側断面図）であって、図１は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００１９】
可撓セグメント１０の分割片２１は、図３に示すように、主桁１１と、スキンプレート１２と、継手板１３と、からなる円弧状で、一対の略箱型部材である。図３中、符号１９ａは、分割片間ボルト１９用のボルト孔を示す。なお、図３に示す分割片２１では、一次止水部材１４や二次止水ゴム１５とその固定手段等を省略している。
図４は、本発明に係る可撓性セグメント１０（分割片２１）の連結部分における縦断面図、すなわち図２のＣ−Ｃ断面図である。図４に示す可撓セグメント１０においては、分割片２１の連結部分での止水をより一層確実なものとするために、スキンプレート１２の端面にわたってパッキン１７が配置されている。
【００２０】
一次止水部材１４は、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂等からなる部材であって、一対のスキンプレート１２間で止水作用を示しつつ、地盤の変位に対応してある程度の変形をなし得る部材である。
二次止水ゴム１５は、可撓性を有する止水部材であって、例えばゴムからなり、地盤の大きな変位にも対応して変形をなし得る部材である。本発明に係る可撓セグメント１０においては、二次止水ゴム１５がスキンプレート１２に直接、固定されることを特徴とする。二次止水ゴム１５の固定手段には、図１に示す可撓セグメント１０の場合、押さえ板２２、ボルト２３およびスペーサ２４，２５が用いられている。
【００２１】
本発明の可撓セグメント１０にジャッキ推力がかかるときには、例えば図５（ａ）  に示すように、二次止水ゴム１５を取り付ける前の段階で、一対の環状体における主桁１１間に推力受け材２６ａ〜２６ｃが配置される。図５（ｂ）  は、同図（ａ）  に示す可撓セグメント１０の環状体２０をＤ−Ｄ矢視方向に見た図（側断面図）であって、図５（ａ）  は同図（ｂ）  のＥ−Ｅ断面図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可撓セグメントと、それを用いたシールドトンネルの継手構造との一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】可撓セグメント１０の分割片２０を組み立ててなるリングの一例を示す一部欠截側面図である。
【図３】図１に示す可撓セグメント１０の分割片を示す一部欠截斜視図である。
【図４】図１に示す可撓セグメント１０の連結部分における縦断面図である。
【図５】（ａ）  は、図１に示す可撓セグメント１０に推力受け材２６を設置した状態を示す縦断面図であって、（ｂ）  は（ａ）  のＤ−Ｄ矢視図である。
【図６】シールドトンネルを概略的に示す縦断面図である。
【図７】従来のシールドトンネルの止水構造の一例を示す一部欠截斜視図である。
【図８】可撓セグメントを用いた従来の継手構造の一例を示す縦断面図である。
【図９】可撓セグメントを用いた従来の継手構造の他の例を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示す環状体８０の分割片を示す一部欠截斜視図である。
【符号の説明】
１０  可撓セグメント
１１  主桁
１２  スキンプレート
１５  二次止水ゴム（可撓性止水ゴム）
２０  環状体
【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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