(57)【要約】【課題】トンネル壁開口部における専用部品の使用を極力排除して、施工費のコストアップを抑えるとともに、トンネル空間内に支保工用の受台を残存させることのないトンネル用セグメント。【解決手段】トンネル壁に横向き開口部を形成するためのセグメント１，２が、開口部の上端と下端に配設された状態で、両セグメント１，２により形成される開口部を補強する支保工５が、セグメント１，２の内側に配設された支保工受け止め用の受台６間にわたって取り付け自在に構成されているトンネル用セグメントで、セグメント１，２が、受台６を取り外し可能に取り付けるための受台用の取り付け座１５を備えている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル壁に横向き開口部を形成するためのセグメントが、前記開口部の上端と下端に配設された状態で、その両セグメントにより形成される前記開口部を補強する支保工が、前記セグメントの内側に配設された支保工受け止め用の受台間にわたって取り付け自在に構成されているトンネル用セグメントであって、
前記セグメントが、前記受台を取り外し可能に取り付けるための受台用の取り付け座を備えているトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記取り付け座が、前記受台を取り付けるための複数のタップ孔を備えている請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記取り付け座が、前記受台と面接触する平面に形成されている請求項１または２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
前記取り付け座が、前記受台と面接触する彎曲面に形成されている請求項１または２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
前記セグメントの内側へ突出する段部が、前記取り付け座のトンネル壁周方向の端部に設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル壁に横向き開口部を形成するためのセグメントが、前記開口部の上端と下端に配設された状態で、その両セグメントにより形成される前記開口部を補強する支保工が、前記セグメントの内側に配設された支保工受け止め用の受台間にわたって取り付け自在に構成されているトンネル用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のトンネルは、例えば、地下鉄や上下水道用として使用されるもので、多数のトンネル用セグメントを周方向と軸心方向に並設し互いに連結して構築され、地下鉄用のトンネルであれば、プラットホームや通路を形成するために、また、上下水道用のトンネルであれば、分岐管などを連結するために、トンネル壁を切り欠き横向きの開口部を形成する必要がある。
ところが、このような横向き開口部箇所では、当然、土圧などのような外部からの荷重に対する強度が低下するので、支保工により補強する必要があり、そのため、支保工受け止め用の受台を一体的に備えた開口部専用のセグメントを準備し、そのセグメントの受台間にわたって支保工を取り付けて補強するのが一般的な従来技術であった。
【０００３】
しかし、受台を一体的に備えた開口部専用のセグメントを使用する場合、他の箇所に配設するセグメントとは形状の異なる開口部専用のセグメントを準備しなければならないので、経済面で不利となり、施工費のコストアップを招く一因ともなりかねない。
その上、例えば、プラットホームや通路、あるいは、分岐管などを構築して開口部に連結した後、支保工を取り外すことになるが、支保工用の受台はトンネル内に突出した状態で残ったままとなるので、何かと邪魔になり、トンネル内の空間を十分に使用することができないという欠点もあった。
そこで、このような欠点を解消するため、開口部の周囲に配設する合計４個の構造体を準備し、トンネル壁に横向き開口部を形成した後、その４個の構造体を開口部の周囲に取り付けて開口部を補強する技術が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特公平２−５２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公報に記載の従来技術によれば、開口部専用のセグメントが不用になり、さらに、トンネル内に支保工用の受台が残存することもないが、しかし、開口部を補強するために、合計４個の特別な構造体が必要となり、したがって、経済面での欠点は必ずしも解消されず、施工費のコストアップを招くという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、トンネル壁開口部における専用部品の使用を極力排除して、施工費のコストアップを抑えるとともに、トンネル空間内に支保工用の受台を残存させることのないトンネル用セグメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴構成は、トンネル壁に横向き開口部を形成するためのセグメントが、前記開口部の上端と下端に配設された状態で、その両セグメントにより形成される前記開口部を補強する支保工が、前記セグメントの内側に配設された支保工受け止め用の受台間にわたって取り付け自在に構成されているトンネル用セグメントであって、前記セグメントが、前記受台を取り外し可能に取り付けるための受台用の取り付け座を備えているところにある。
【０００８】
本発明の第１の特徴構成によれば、トンネル壁に横向き開口部を形成するためのセグメントが、支保工受け止め用の受台を取り外し可能に取り付けるための受台用の取り付け座を備えているので、支保工により横向き開口部を補強する必要がある場合には、セグメントの取り付け座に受台を取り付け、その受台を使用して支保工を取り付けることによって開口部を所望どおりに補強することができる。
そして、支保工による補強が不要になれば、支保工のみならず、受台もセグメントから取り外すことができるので、支保工用の受台がトンネル内に残存することもなく、トンネル内の空間を十分に使用することができる。
このように受台をトンネル内に残存させることなく、支保工による開口部の補強も可能となるにもかかわらず、セグメントに対しては、受台用の取り付け座を設けるだけで済むため、殊更、開口部専用のセグメントを準備する必要もなく、例えば、そのセグメントを開口部以外の箇所に使用することも可能となり、トンネル施工費のコストアップを大幅に抑えることができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成は、前記取り付け座が、前記受台を取り付けるための複数のタップ孔を備えているところにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴構成によれば、受台用の取り付け座が、受台を取り付けるための複数のタップ孔を備えているので、ボルトを使用することによって、セグメントの取り付け座に対して受台を簡単に取り付けたり取り外すことができ、作業上での能率向上も可能となる。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成は、前記取り付け座が、前記受台と面接触する平面に形成されているところにある。
【００１２】
本発明の第３の特徴構成によれば、受台用の取り付け座が、受台と面接触する平面に形成されているので、平面どうしの面接触によって、セグメントの取り付け座に対して受台を確実、強固に取り付けることができ、ボルトを使用して取り付ける場合には、ボルトに作用するせん断力などを軽減することができる。
そして、取り付け座を受台よりも大きくしておけば、その取り付け座の平面内において受台の取り付け位置を変更することができるので、製作誤差などを修正して受台を所望の位置に取り付けることができるとともに、平面であるがゆえに、取り付け座の製作も容易である。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成は、前記取り付け座が、前記受台と面接触する彎曲面に形成されているところにある。
【００１４】
本発明の第４の特徴構成によれば、受台用の取り付け座が、受台と面接触する彎曲面に形成されているので、彎曲面どうしの面接触によって、セグメントの取り付け座に対して受台を確実、強固に取り付けることができ、ボルトを使用して取り付ける場合には、ボルトに作用するせん断力などを軽減することができる。
そして、その取り付け座の彎曲面内において受台の取り付け位置を変更することができるので、製作誤差などを修正して受台を所望の位置に取り付けることができるとともに、彎曲面であるがゆえに、取り付け座の製作は多少むずかしくなるものの、たとえセグメントの全長にわたって取り付け座を設けても、その取り付け座がセグメント内側へ突出することはない。
【００１５】
本発明の第５の特徴構成は、前記セグメントの内側へ突出する段部が、前記取り付け座のトンネル壁周方向の端部に設けられているところにある。
【００１６】
本発明の第５の特徴構成によれば、セグメントの内側へ突出する段部が、受台用の取り付け座のトンネル壁周方向の端部に設けられているので、段部を使用して受台の位置決めが容易になり、また、その段部に受台を当接させて取り付ける場合には、取り付け座に対する受台の相対移動が段部により阻止されるとともに、相対移動力の一部を段部が負担するので、ボルトを使用して取り付ける場合には、ボルトに作用するせん断力などを軽減することができる。
なお、前記段部については、取り付け座のトンネル壁周方向の両端部に設けることもできるが、例えば、取り付け座のトンネル壁周方向において、開口部から遠ざかる側の端部にのみ設けても、上述したような作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明によるトンネル用セグメントの実施の形態を図面に基づいて説明する。
このトンネル用セグメントは、例えば、地下鉄、上下水道、各種パイプライン用のトンネルなどを構築する際に使用されるもので、トンネルＴは、図１および図２に示すように、多数のセグメント１〜４が、トンネルＴの周方向と軸方向に並べて配置され、かつ、図外のボルト・ナットにより互いに連結されて構成されていて、そのトンネル壁Ｗには、トンネルＴに連通する連絡孔を分岐させる横向き開口部Ｏが設けられている。
【００１８】
トンネルＴを構成するセグメント１〜４は、横向き開口部Ｏを形成するための開口部用のセグメント１，２と通常のセグメント３、さらには、キーセグメント４などからなり、開口部用のセグメント１，２には、トンネルＴの周方向における長さが短い第１セグメント１と長さが長い第２セグメント２の２種類がある。
その長さの異なる２種類の開口部用セグメント１，２が、開口部Ｏを挟んで互いに対向するように上端と下端に配設され、互いに対向する両セグメント１，２間にわたって、開口部Ｏを補強する支保工５が、各セグメント１，２の内側に配設された支保工受け止め用の受台６を介して取り付けられている。
【００１９】
その長さの異なる２種類の開口部用セグメント１，２は、さらに、開口部Ｏの上端と下端のそれぞれにおいて、トンネルＴの軸方向に互い違いに配設され、その状態で、互いに対向する両セグメント１，２間にわたって、上述した支保工５がそれぞれ取り付けられている。
このように開口部Ｏの上端と下端において、長さの異なる２種類の開口部用セグメント１，２が、トンネルＴの軸方向に互い違いに配設され、かつ、開口部Ｏを挟んで互いに対向するように配設されているので、トンネルＴは、多数のセグメント１〜４が千鳥状に配置された状態で構成されている。
【００２０】
これらセグメント１〜４は、例えば、コルゲート型と称される多数の凹凸形状を備えたダクタイル鋳鉄製のセグメントで構成され、トンネルＴの周方向における長さや形状に多少の差異はあるものの、基本的には殆ど同じ構造である。
したがって、本発明の対象である開口部用の第１と第２セグメント１，２を例示して、各セグメント１〜４の詳細について説明する。
ただし、開口部用の第１と第２セグメント１，２は、その長さが異なるだけで実質的に同じ構造なので、両セグメント１，２を一括して説明する。
【００２１】
両セグメント１，２は、図３〜図５に示すように、長手方向に沿う一対の長辺側壁７と、その長辺側壁７の両端部どうしを連結する一対の短辺側壁８、ならびに、スキンプレートと称される周壁９を備え、さらに、長手方向に沿う一対の補強用中間壁１０と多数の補強用リブ１１なども備えて一体的に構成されている。
各長辺側壁７と中間壁１０の間においては、周壁９が外側に位置している。また、両中間壁１０の間においては、周壁９が内側に位置するように構成され、外側に開口する凹入穴にはコンクリート１２が埋入されている。
そして、各長辺側壁７と短辺側壁８の適宜箇所には、連結用の多数のボルト挿通孔１３が設けられ、周壁９の中央には、グラウト注入孔１４が設けられており、以上が各セグメント１〜４にほぼ共通する構成である。
【００２２】
本発明の対象である開口部用の第１と第２セグメント１，２は、さらに、両中間壁１０の間に位置する周壁９、つまり、内側に位置する周壁９の内面に受台用の取り付け座１５が一体的に設けられている。この取り付け座１５は、受台６を取り外し可能に取り付けるためのもので、図６および図７に詳しく示すように、受台６と面接触するように、表面が研磨された平坦な平面１５ａに形成され、そのため、周壁９よりも厚みが多少厚くなっている。
そして、この取り付け座１５において、トンネルＴの軸方向両端部近くには、受台６を取り付けるための多数のタップ孔１６が中間壁１０に沿って備えられ、トンネル壁Ｗの周方向両端部には、セグメント１，２の内側へ突出する段部１７がそれぞれ取り付け座１５と一体的に設けられている。
【００２３】
取り付け座１５に取り付けられる受台６もダクタイル鋳鉄製で、側面視においてほぼ直角三角形に構成され、取り付け座１５に接触する斜面は、取り付け座１５の平面１５ａと面接触するように、表面が研磨された平坦な平面６ａに形成され、その両側にはフランジ１８が一体的に設けられて、各フランジ１８に取り付け座１５のタップ孔１６に対応して多数のボルト孔１９が設けられている。
なお、支保工５は、例えば、Ｈ型鋼などで構成され、支保工５の両端が、ボルト５ａなどの適宜手段によって受台６に対してそれぞれ取り付け可能に構成されている。
【００２４】
上述した各種のセグメント１〜４を使用してトンネルＴを形成する施工手順は、従来の手順と特に変わるところはない。
すなわち、従来と同様に、トンネルを掘削しながら、通常のセグメント３とキーセグメント４を使用して、それらセグメント３，４を周方向に並べて連結し、さらに、軸方向にも並べて連結しながら、坑口側から切羽側へとトンネルＴの壁Ｗを形成する。
開口部Ｏの形成箇所においては、上述したように、開口部用の第１と第２セグメント１，２を互い違いに配設し、かつ、開口部Ｏを挟んで互いに対向するセグメント１，２間に支保工５を取り付ける。
【００２５】
この支保工５の取り付けに際しては、まず、互いに対向する第１と第２セグメント１，２の取り付け座１５にそれぞれ受台６を取り付ける。
すなわち、取り付け座１５の平面１５ａに対して受台６の平面６ａを面接触させて、受台６のフランジ１８に設けられたボルト孔１９にボルト２０を挿通して取り付け座１５のタップ孔１６に螺合して取り付ける。
この取り付け状態においては、受台６が取り付け座１５の両端に設けられた段部１７内にきっちりと収まるように設定されているので、取り付け座１５に対する受台６の相対移動が阻止されるとともに、その相対移動力の一部を段部１７が負担するので、各ボルト２０に作用するせん断力が軽減される。
【００２６】
このようにして、対向する第１と第２セグメント１，２の取り付け座１５にそれぞれ受台６を取り付けた後、両受台６間にわたって支保工５を取り付けて開口部Ｏを補強し、再び通常のセグメント３とキーセグメント４を使用してトンネルＴの壁Ｗを形成して行く。
そして、開口部Ｏにおいて、例えば、連絡用のトンネルを構築して連結し、支保工５による補強が不必要になった時点で、支保工５を取り外すとともに、ボルト２０を外して各受台６も取り外すのである。
このように受台６を取り外すことにより、トンネルＴの内側に受台６が突出することもなく、トンネルＴ内を広く使用することができる。
【００２７】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、開口部用セグメント１，２の取り付け座１５に受台６を取り付けるに、平面６ａ，１５ａどうしによる面接触により取り付ける構成を示したが、平面以外の面接触により取り付けることもできる。
例えば、図８に示すように、取り付け座１５の表面を周壁９と同じ曲率半径の彎曲面１５ｂに形成し、それに対応する受台６の表面も同じ彎曲面６ｂに形成するとともに、両彎曲面６ｂ，１５ｂを滑らかに研磨して、彎曲面６ｂ，１５ｂどうしによる面接触により取り付けることもできる。
【００２８】
このような彎曲面６ｂ，１５ｂどうしの面接触であれば、図８の（ロ）において矢印で示すように、各取り付け座１５に対して受台６の取り付け位置を変更することができ、したがって、セグメント１〜４の製作誤差やトンネルＴの構築誤差などに起因する不都合を修正して、支保工５と受台６による確実な補強が可能となる。
ただし、そのためには、受台６の周方向長さを先の実施形態で示した両段部１７間の間隔よりも短くする必要があるが、この図８に示すように、段部１７をなくして実施することもできる。
【００２９】
（２）先の実施形態では、開口部用のセグメントとして長さの異なる２種類のセグメント１，２を使用した例を示したが、開口部用のセグメント１，２を同一長さで同一構造のセグメントで構成することもでき、また、両セグメント１，２は、開口部用のセグメントとは言え、取り付け座１５を備えている以外、通常のセグメント３と特に変わるところがないので、これら開口部用のセグメント１，２を通常のセグメント３の代わりに使用することもできる。
さらに、そのセグメント１，２の取り付け座１５に対して、多数のボルト２０を使用して受台６を取り付ける構成を示したが、ボルト２０に代えて、例えば、クランプ式の取り付け用工具などを使用して取り付けることもできる。
また、トンネル壁Ｗに矩形の開口部Ｏを形成する場合を例にして説明したが、本発明によるトンネル用セグメントは、例えば、円形の開口部を形成する場合においても適用可能である。
【００３０】
（３）先の実施形態では、セグメント１〜４の全てをコルゲート型と称されるダクタイル鋳鉄製のセグメントで構成した例を示したが、これらセグメント１〜４の一部または全部をコルゲート型以外のセグメント、例えば、外周壁と複数の補強用の主桁などを備えた鋼鉄製や鋳鉄製のセグメント、あるいは、コンクリート製のセグメントなどに置き換えて実施することもできる。
同様に、受台６をダクタイル鋳鉄製とし、支保工５をＨ型鋼で構成した例を示したが、これら受台６と支保工５についても、鋼鉄やコンクリートをはじめとして種々の材料で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】トンネルの斜視図
【図２】トンネルの断面図
【図３】トンネル用セグメントと受台の連結関係を示す斜視図
【図４】トンネル用セグメントと受台を連結した状態の斜視図
【図５】トンネル用セグメントを示し、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）におけるロ−ロ線断面図
【図６】トンネル用セグメントの断面図
【図７】トンネル用セグメントの要部断面図
【図８】別の実施形態によるトンネル用セグメントの要部を示し、（イ）は受台取り付け前の断面図、（ロ）は受台取り付け後の断面図
【符号の説明】
【００３２】
１，２  セグメント
５      支保工
６      受台
１５    取り付け座
１５ａ  取り付け座の平面
１５ｂ  取り付け座の彎曲面
１６    タップ孔
１７    段部
Ｏ      開口部
Ｔ      トンネル
Ｗ      トンネル壁
【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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