(57)【要約】【課題】特別な加工部材を必要とせずに、３次元的な施工誤差を吸収して、鋼殻どうしを確実にかつ容易に接合できる鋼殻の接合部構造を提供する。【解決手段】トンネル周方向に隣接する鋼殻１間に鋼棒材１５を渡してその間にコンクリートを打設して鋼殻どうしを接合する鋼殻の接合部構造において、隣接する鋼殻１の端板１１に設けられた挿通孔１１ａと、両端部が挿通孔１１ａにそれぞれ３次元的に移動可能に挿通された鋼棒材１５と、鋼棒材１５の挿通側の端部に固定されて鋼棒材１５に作用する引張力をコンクリートを介して端板に伝達する支圧板１９とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向に隣接する鋼殻間に鋼棒材を渡してその間にコンクリートを打設して鋼殻どうしを接合する鋼殻の接合部構造において、
隣接する鋼殻の端板に設けられた挿通孔と、両端部が前記挿通孔にそれぞれ３次元的に移動可能に挿通された鋼棒材と、該鋼棒材の挿通側の端部に固定されて鋼棒材に作用する引張力をコンクリートを介して端板に伝達する支圧板とを備えたことを特徴とする鋼殻の接合部構造。
【請求項２】
挿通孔は複数の鋼棒材を挿通可能な長孔であることを特徴とする請求項１記載の鋼殻の接合部構造。
【請求項３】
各鋼棒材は、２本の鋼棒材を隣接する鋼殻の端板にそれぞれ挿通後に接合したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼殻の接合部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隣接する鋼殻どうしを接合する鋼殻の接合部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大断面のトンネルを構築する工法として、トンネル外殻部を複数のシールドマシンにより先行掘削し、次に、掘削した単体トンネル間を相互に連結してトンネル外殻部躯体を構築し、その後、トンネル外殻躯体内の土砂を掘削して大断面のトンネルを構築する工法がある。
この工法を、図８により説明する。まず、立坑の構築後、シールドマシンを掘進し、トンネル躯体となる外殻部を構成する単体トンネル３１を構築する（図８（ａ））。次に、隣接する単体トンネル３１の施工完了後、単体トンネルを構成する鋼殻の一部を撤去して単体トンネル間接続部３２を施工する（図８（ｂ））。
そして、鋼殻内にコンクリート３３を打設して外殻部の躯体３４を構築する（図８（ｃ））。最後に掘削機械により、内部の土砂３５を掘削して大断面トンネルを構築する（図８（ｄ））。
【０００３】
上記のように構築される大断面のトンネルにおいては、各単体トンネル３１はその断面が鋼殻とコンクリート、または鋼殻と鉄筋コンクリートという合成構造であり、十分な強度を保持している。これに対して、各単体トンネル間接続部３２は、鋼殻等がないのでそのままでは強度が小さい断面になってしまう。
また、単体トンネル間接続部３２においては、各単体トンネルの掘進時における掘進誤差が組み合わさって三次元的な相対誤差を生ずる。このため、通常用いられている溶接接合や添接板を使用した摩擦接合などの接合方法では、施工的に困難であったり、要求強度が不足するという問題点がある。
【０００４】
かかる問題点を解決するものとして、例えば特許文献１に示されるセグメントの接合部構造がある。図９はこの特許文献１に開示されたセグメントの接合部構造の断面図、図１０はその要部の拡大図である。図９、図１０に基づいて特許文献１に示されたセグメントの接合部構造を説明する。
【０００５】
特許文献１に開示されたものは、大断面トンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント４１の端部間をセグメント接合金具４２で接合するものである。
そして、セグメント接合金具４２は、鋼製セグメント４１，４１の端部間に架け渡してあって、端部が鋼製セグメント４１の周方向の端部に位置する横桁４１ｂに形成された接合孔４３にそれぞれ挿通してある長ボルト４２ａと、この長ボルト４２ａの両端部にそれぞれ順に取り付けてあって、かつ互いに協働して長ボルト４２ａの端部を横桁４１ｂに対して任意の方向に自由に回転できるようにしている受け座金４２ｂおよび当接座金４２ｃと、長ボルト４２ａの両端部に当接座金４２ｃの後から螺合してあって、長ボルト４２ａの端部を横桁４１ｂに固定している固定ナット４２ｄとを有して構成されている。
【０００６】
そして、受け座金４２ｂと当接座金４２ｃとの当接部には凹曲面状の凹曲面部が形成されている。一方、当接座金４２ｃの受け座金４２ｂとの当接部には凹曲面部内を自由にスライドできるように凸曲面部が形成されている。
【０００７】
鋼製セグメント４１，４１どうしが、セグメント接合金具４２によって上記のように接合されていることにより、鋼製セグメント４１どうしの三次元的な相対誤差を容易に吸収できて鋼製セグメント４１どうしを容易に接合することができるとしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０９−２９６６９３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、セグメント或いは鋼製セグメントと呼称しているが、本発明では以降、鋼殻と呼称する。上記のように構成された特許文献１においては、各単体トンネル間の接合部の引っ張り力は主として各単体トンネルを構成する鋼殻（鋼製セグメント）間に亘って設置される長ボルト４２ａが負担することになる。
そのため、長ボルト４２ａに作用する引張力を鋼殻４１に確実に伝達する必要があり、鋼殻４１と長ボルト４２ａをしっかりと締結する必要がある。
一方、鋼殻４１どうしの三次元的な相対誤差を吸収できる構造でなければならない。
このように、長ボルト４２ａと鋼殻４１とをしっかりと締結すると共に三次元的な相対誤差を吸収するという２つの要請を満たす必要があるのである。
そして、上記特許文献１においては、この要請を満たす構造として、凹曲面部を有する受け座金４２ｂ、凹曲面部内を自由にスライドする凸曲面部を有する当接座金４２ｃ、固定ナット４２ｄを用いて、機械的に締結するという構成を採用したものである。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された鋼殻の接合部構造では、機械的に締結するという構成であるため、凹曲面部を有する受け座金４２ｂ、凹曲面部内を自由にスライドする凸曲面部を有する当接座金４２ｃを必要としており、これらを製作するためには特別な加工を必要とするため、製作コストがかさむという問題点があった。
【００１１】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、特別な加工部材を必要とせずに、３次元的な施工誤差を吸収して、鋼殻どうしを確実にかつ容易に接合できる鋼殻の接合部構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼殻の接合部構造は、トンネル周方向に隣接する鋼殻間に鋼棒材を渡してその間にコンクリートを打設して鋼殻どうしを接合するものにおいて、隣接する鋼殻の端板に設けられた挿通孔と、両端部が前記挿通孔にそれぞれ３次元的に移動可能に挿通された鋼棒材と、該鋼棒材の挿通側の端部に固定されて鋼棒材に作用する引張力をコンクリートを介して端板に伝達する支圧板とを備えたものである。
【００１３】
また、挿通孔は複数の鋼棒材を挿通可能な長孔であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、各鋼棒材は、２本の鋼棒材を隣接する鋼殻の端板にそれぞれ挿通後に接合したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る鋼殻接合部構造の平面図、図２は図１の一部平断面図、図３は図２における矢視Ａ−Ａ断面図、図４は図２における矢視Ｂ−Ｂ断面図、図５は図２における矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【００１６】
図１〜図５に基づいて本実施の形態の構成を説明する。図１において、１は所定の間隔を離して隣接する鋼殻の一部を示しており、これら隣接する鋼殻１が、継手構造３によって接合されている。
まず、単体トンネルを構成する鋼殻１について説明する。鋼殻１は、トンネル周方向に所定間隔を離して配置された板状の主桁５、主桁５と直角方向に所定間隔を離して複数配置された縦リブ７、主桁５と縦リブ７により構成された枠の底面に固着されスキンプレート９、隣接する鋼殻１の対向する各端部に設置された端板１１を備えている。
【００１７】
端板１１には後述のネジ鉄筋１５が挿通できると共に、挿通したネジ鉄筋１５が３次元的に移動できる程度の余裕のある開口部１１ａが設けられている（図４参照）。
ここで、端板１１の取付構造について説明する。主桁５の端部には複数の補強板１２が溶接されており、これら補強板１２の端面に端板１１の片面側の周縁部を当接させている。つまり、端板１１は、主桁５に固着されているのではなく、補強板１２に当接することで鋼殻１の端部側に移動できないようにすることで、主桁５に取り付けられている。
【００１８】
次に、所定間隔を離して設置された各鋼殻を接合する継手構造３について説明する。
本実施の形態における継手構造３は、隣り合う鋼殻１の対向する端板１１に設けた開口部１１ａに挿通された複数本のネジ鉄筋１５と、各ネジ鉄筋１５の挿通端にダブル定着ナット１７によって固定された支圧板１９と、端板１１と、補強板１２と、フープ筋１４を備え、各鋼殻１内にコンクリート１６を充填してネジ鉄筋１５と鋼殻１とを充填コンクリートを介して支圧接合したものである。
【００１９】
上記のような構造であれば、開口部１１ａにネジ鉄筋１５を挿通した状態で３次元的に移動できるので、単体トンネルを接合する場合において各単体トンネル間に３次元的な誤差があったとしても、隣接する鋼殻１を連結することができる。そして、ネジ鉄筋１５と鋼殻１とは充填したコンクリート１６によって確実に支圧接合される。
【００２０】
なお、支圧板１９と端板１１間にあるコンクリート１６は、ネジ鉄筋１５への引張力載荷時に局部的な強圧縮力を受け、この圧縮力の作用方向と直交する方向に引張応力が働く場合がある。そこで、本実施の形態においては、支圧板１９と端板１１間にフープ筋１４を配置して、引張力に対してフープ筋１４で抵抗する構造にしているので、コンクリート１６にひび割れが生ずるのを防止できる。
【００２１】
なお、上記の例のネジ鉄筋１５は接合する鋼殻１の両方に跨ったものを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、２本に分割されたものを途中で連結するものであってもよい。
また、上記の例では、ネジ鉄筋１５を２段にして配置した例を示したが、図６に示すように、開口部１１ａを長孔にして１段にしてもよい。
【００２２】
図７は図６に示した１段タイプの接合構造のついての接合手順の説明図であり、側面断面方向（図３と同じ方向）から鋼殻１を見た状態を示している。なお、図７に示したものは、２本のネジ鉄筋を途中で連結するタイプのものである。以下、図７に基づいて鋼殻１の接合方法を説明する。
【００２３】
まず、隣接する鋼殻１間に型枠プレート２１を設置し、各鋼殻１間の土砂を取り除く。そして、各鋼殻１の端板１１に設けた開口部１１ａにネジ鉄筋１５をそれぞれ挿通する（図７（ａ））。
ネジ鉄筋１５を挿通した後、各ネジ鉄筋１５の一端部を接合部材２３を用いて連結する。このとき、各ネジ鉄筋１５は開口部１１ａ内で３次元的に移動できるので、各鋼殻１に３次元的な位置の誤差があったとしても両者を接合することができる。
各ネジ鉄筋１５を連結した後、各ネジ鉄筋１５の露出長さ（端板１１からネジ鉄筋１５の挿通側端部までの長さ）Ｌを調節して、この露出長さＬがコンクリート打設時に変化するのを防止するために、端板１１の一方または両方に、ネジ鉄筋１５仮付け溶接等で固定する（図７（ｂ））。
【００２４】
この後、ネジ鉄筋１５の両端部分に所定の大きさの支圧板１９を、ダブル定着ナット１７で両側から挾持して固定し（図７（ｃ））、鋼殻１内と単体トンネル間接続部２５にコンクリート２７を打設する（図７（ｄ））。
ここで、所定の大きさの支圧板とは、ネジ鉄筋１５に引張り力が作用したときに、この引張り力を端板１１に確実に伝達するのに必要な大きさを有する支圧板をいう。
【００２５】
コンクリート２７が硬化すれば、鋼殻１どうしは一体化し、十分な強度を保持する。すなわち、引張力に対しては引張力に強いネジ鉄筋１５が抵抗し、圧縮力に対しては圧縮力に強いコンクリート２７が抵抗する鉄筋コンクリート構造が実現できる。
なお、引張力が作用したときに、ネジ鉄筋１５が抵抗するためには、ネジ鉄筋１５から鋼殻１に力を確実に伝達する必要があるが、この点、本実施の形態では、ネジ鉄筋１５の力は支圧板１９と端板１１との間に挟まれたコンクリートの支圧力を介して端板１１上に均等に載荷される。そして、端板１１が主桁５に溶接した補強板２０で支持されているので、ネジ鉄筋１５からの力は鋼殻１の主桁５に確実に伝達されることになる。
なお、端板１１は主桁５と縁が切られており、主桁５に曲げを伝達しない構造になっている。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、従来技術で必要とした複雑な加工物が不要でありながら、隣接する鋼殻１間の３次元的な誤差を吸収できると共に隣接する鋼殻１を確実に接合することができる。
また、本実施の形態では、ネジ鉄筋１５を挿通する挿通孔として、矩形状又は長孔状の開口部１１ａを設けたので、ネジ鉄筋１５を容易に挿通でき作業性がよい。
さらに、ネジ鉄筋１５を端板１１に設けた開口部１１ａに挿通するようにしたことにより、ネジ鉄筋がトンネル断面外側付近に位置できることから、トンネル断面に作用する曲げモーメントに対して有効に機能する。
【００２７】
もっとも、本発明における挿通孔は矩形状又は長孔状のものに限られず、ネジ鉄筋１５を挿通したときに、ネジ鉄筋１５を前後左右に移動して各鋼殻間の３次元的な位置の誤差を吸収できる程度の余裕のあるものであればよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、２本のネジ鉄筋１５を隣接する各鋼殻１に挿通して、これを接合する構成を採用したので、鋼殻１内の縦リブ７が邪魔になりネジ鉄筋１５を片方の鋼殻１内に深く挿通できない場合でも適用できる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態においては、鋼棒材の例としてネジ鉄筋を例に挙げたが、これに限らず通常の鉄筋、その他引張り力を負担できる鋼棒材であればよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明においては、隣接する鋼殻の端板に設けられた挿通孔と、両端部が挿通孔にそれぞれ３次元的に移動可能に挿通された鋼棒材と、該鋼棒材の挿通側の端部に固定されて鋼棒材に作用する引張力をコンクリートを介して端板に伝達する支圧板とを備えたことにより、複雑な加工物が不要でありながら、隣接する鋼殻間の三次元的な誤差を吸収できると共に隣接する鋼殻どうしを確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の平面図である。
【図２】図１の一部平断面図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図４】図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】図２の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における開口部の他の態様の説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る接合部構造の施工手順の説明図である。
【図８】大断面トンネルを構築する工程の説明図である。
【図９】従来例の平面図である。
【図１０】従来例の要部の説明図である。
【符号の説明】
１  鋼殻
３  継手構造
１１  端板
１１ａ  開口部
１５  ネジ鉄筋
１９  支圧板
【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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