(57)【要約】      （修正有）【課題】  シールドトンネル用セグメントの製造方法に改善を加え、製造能率の向上を図ると共に製品の品質を高める。【解決手段】  １円周分のセグメントの型枠１０を円筒軸を鉛直にして一体に形成し、円周方向に隣接するセグメント１つおきに妻枠１３を装着してその中にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後、妻枠１３を取外し、硬化したコンクリートセグメントの妻面を型枠として残余のセグメントのコンクリートを打設し、硬化後脱型し、複数個のセグメントに分離する。【選択図】        図１（ａ）
2005119057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向を複数個に分割したシールドトンネル用セグメントを製造するに当り、１円周分のセグメントの型枠を円筒軸を鉛直にして一体に形成し、円周方向に隣接するセグメント１つおきに妻枠を装着してその中にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後、前記妻枠を取外し、硬化したコンクリートセグメントの妻面に接触させて残余のセグメントのコンクリートを打設し、硬化後脱型し、各分轄セグメントに分離することを特徴とするシールドトンネル用セグメントの製造方法。
【請求項２】
前記複数個の分割数が奇数個であるセグメントを製造するに当り、前記残余のセグメントのうち２個連続しているセグメントのうち１個を、硬化したセグメントに一方の妻面を当接させ、他方の妻面に妻枠を取付けて製造する工程を付加したことを特徴とする請求項１記載のシールドトンネル用セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネル用セグメントの製造方法に関し、さらに詳しくは、セグメントを円筒軸が鉛直になるような姿勢でセグメントを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネル用セグメントを製造する場合、分割された１円周分のセグメントの種類だけ個々の円弧板状セグメントコンクリートを打設する型枠を用意し、これら専用の型枠を作業場所に平置きし、その中にコンクリートを打設して製造していた。
【０００３】
図３（ａ）〜図３（ｅ）はこのような製造工程を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、円弧板状のセグメントを形成する型枠５１を円弧を上に凸にして床上に平板状に置く。
【０００４】
この型枠５１は、図３（ａ）に示すように、弓状の側枠５２、矩形状の妻枠５３、湾曲板状の底板５８を備え、側枠５２にはリング間継手（トンネルの軸方向継手）５４が取付けられ、妻枠５３の内側にはピース間継手（トンネルの円周方向継手）の一例として、例えば、ほぞ凹部５５、ほぞ凸部５６が設けられている。
【０００５】
図３（ｂ）に示すように、上蓋５７を施しながら型枠５１内にコンクリート６１を打設し、図３（ｃ）に示すように、上蓋５７で順次上面を覆いながらコンクリート打設を続行する。
【０００６】
次に、図３（ｄ）に示すように、上蓋５７を取外し、型枠５１内のコンクリートの表面６３の面ならしを行う。コンクリート硬化後型枠を脱型して図３（ｅ）に示すように１枚ごとのセグメント６５となる。
【０００７】
このような従来技術では、セグメントをトンネル内に組立てた後のコンクリート同士の点接触による欠けや破損防止と水密性を確保する観点から、セグメント同士の継目を高精度の合わせ面とすることが必要である。その寸法精度としてはピース間（セグメントの円周方向継目）、リング間（セグメントのトンネル軸方向継目）について、いずれも１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下の精度が要求される。リング面、ピース面のいずれにもこれ以上の平面精度が必要となるので、型枠は製作精度の高いものが要求される。その結果、型枠製造費用は高価なものになる。また従来の技術では、セグメントごとに個々の型枠を平面的に拡げて配置するので、広い作業場所を確保することが必要であるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来のシールドトンネル用セグメントの製造方法に改善を加え、製造能率の向上を図ると共に製品の品質を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわち、本発明は、円周方向を複数個に分割したシールドトンネル用セグメントを製造するに当り、１円周分のセグメントの型枠を円筒軸を鉛直にして一体に形成し、円周方向に隣接するセグメント１つおきに妻枠を装着してその中にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後、前記妻枠を取外し、硬化したコンクリートセグメントの妻面に接触させて残余のセグメントのコンクリートを打設し、硬化後脱型し、各分轄セグメントに分離することを特徴とするシールドトンネル用セグメントの製造方法である。
【００１０】
また、前記複数個の分割数が奇数個であるセグメントを製造する場合には、上記製造方法の途中に次の工程を付加するとよい。すなわち、前記残余のセグメントのうち２個連続しているセグメントの１個を、硬化したコンクリートに一方の妻面を当接させ、他方の妻面に妻枠を取付けて製造する工程を付加する。その後、前記残余のセグメントのコンクリートを打設する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１円周分を１個の型枠とするので、個々のセグメントの型枠を一つずつ独立して準備する必要がない。また、型枠の加工精度を高くすることなく、セグメントの円周方向継目の合わせ精度を容易に向上させることができ、しかも型枠の製造費用を大幅に抑制することができるという優れた効果を奏する。１円周分のセグメントの型枠全体を縦置きしてコンクリートを打設するので、製造場所が狭くてよいと云うメリットもある。またセグメント製造作業を高能率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は本発明の実施の形態を示す模式的工程図である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、１円周分のセグメントの型枠１０を円筒軸を鉛直にしてセットする。型枠１０は型枠内胴１２の外側に型枠外胴１１を配設し、型枠内外胴１２、１１間にセグメントコンクリートを打設する空間を設け、コンクリートは円筒の上方から型枠内に注入する。セグメントは円周方向に隣接する分割されたセグメントを１つおきに形成するように１円周分の型枠内に、妻枠を設置する。コンクリートを打設すべき１つおきのセグメントの妻枠１３を内外胴１２、１１間に装着してセグメントの妻面を形成するとともに、鉄筋２１を施こす。この１つおきのセグメントの型枠中にコンクリートを一括して打設する。
【００１５】
図１（ｂ）は、型枠中にコンクリートを打設し、コンクリートが硬化後、型枠外胴１１及び妻枠１３を外した状態を示すものである。製品セグメントと上蓋はそのままである。硬化したコンクリート２３の妻面２４は、１つおきの残余のセグメントの妻面と当接する型枠代りの面となる。
【００１６】
図１（ｃ）に示すように、再び、型枠外胴１１を装着し、鉄筋２１を施した後、残余のセグメントのコンクリートを打設する。つまり、製品の妻面そのものを残余のセグメントのコンクリート打設時の妻枠として、残余のセグメントのコンクリートを一括して打設し型枠蓋１４を押圧し覆う。コンクリート頂面には硬化収縮量を調整したモルタルを施し、型枠蓋１４で覆うと、精度の高い面を形成でき、なおよい。
【００１７】
図１（ｄ）は型枠蓋１４、型枠外胴１１及び内胴１２を取外した状態を示すもので、１円周分のコンクリートセグメント組立体３１が形成されている。このセグメント組立体３１の各セグメントの妻面は、隣接コンクリートの妻面と完全に一致する面が形成されている。
【００１８】
図１（ｅ）はセグメント組立体３１の各セグメント１を分離した状態を示している。
組立体３１を個々のセグメント１に分離する。
【００１９】
以上の工程における留意点について以下に詳細に説明する。
【００２０】
まず、コンクリートの打込み面はセグメントのトンネル軸方向継目であり、止水性の観点からも高精度の面が要求される。硬化収縮やブリーディング、肌落ちあるいは気泡による打込み面沈下や平面性不良を極力避ける必要があり、配慮が必要である。
【００２１】
本発明のコンクリートの処方としては、硬化収縮の抑制が重要である。このため膨張剤（エトリンガイトによる化学的膨張やアルミ粉の反応による水素発泡など）によって、硬化収縮分を相殺させる。望ましい添加量は、膨張剤は１５ないし３５ｋｇ／ｍ3とする。１５ｋｇ／ｍ3未満では収縮量を充分に相殺する膨張量が得られない。３５ｋｇ／ｍ3を越えると膨張量の方が勝り、硬化後の高精度の平面性が得られない。さらに、好ましくは２０ないし３０ｋｇ／ｍ3である。アルミ粉はセメントに対し０．０２ないし０．０５％とし、好ましくは０．０２５ないし０．０３５％である。
【００２２】
ブリーディング、肌落ちの抑制はＷ／Ｃ（水セメント比）の抑制、減水剤など混和剤の使用による水量の抑制、および細骨材の微粉分の増量によって水分のトラップをはかる。望ましい配合はＷ／Ｃ＝３４ないし４０％とする。さらに好ましくは３４ないし３７％である。３４％未満では流動性が乏しく気泡も抱き込み易く、４０％を越えるとブリーディング量が目立つので上記範囲内とする。
【００２３】
高性能減水剤はセメントに対し０．５ないし１．５％とする。さらに好ましくは０．７ないし１．１％である。０．５％未満では水量の減水率が小さく、１．５％を越えて添加しても、添加量の割には減水率が向上しない。
【００２４】
微粉分は細骨材のＦＭ（Ｆｉｎｅｎｅｓｓ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  粗粒率）が１．１ないし２．３とする。さらに好ましくは１．２ないし２．０とする。ＦＭが１．１未満だと流動性に乏しく、２．３を超えると水分のトラップ量が小さく効果に乏しい。
【００２５】
気泡は配合上の空気量が１．０ないし２．５％とする。さらに好ましくは１．５ないし２．０％である。１．０％未満では流動性に乏しく、２．５％を越えると硬化後のコンクリート表面に気泡が抜けきらずに残り、平面性に劣るので不可である。
【００２６】
次に、打設面の処理について説明する。
【００２７】
コンクリートの打設終了後に打設面をならし、さらにある程度時間が経過して見掛けの流動性やブリーディングがなくなってから上蓋１４をセットした方が、打込み面の平滑化を図るために好ましい。打込み面の最上部に、無収縮グラウト材などのモルタルを敷き均し、硬化後の一層の平滑化を図るようにすると好適である。
【００２８】
振動付与は、テーブルバイブレーターや棒状バイブレーターを適宜使用して行う。充填性の向上や気泡の減少に効果的である。テーブルバイブレーターは加速度があまり小さいと振動効果がなく、あまり大きいとかえって気泡を抱き込んだりして好ましくない。加速度の大きさは、望ましくは１．０ないし３．０Ｇ、さらに好ましくは１．２ないし２．５Ｇである。
【００２９】
コンクリート打込み速度はあまり速いと気泡の抱き込みが目立つので、できるだけゆっくりした速度で打込むのが好ましい。望ましくは５ないし５０ｃｍ／分、さらに好ましくは１０ないし２０ｃｍ／分とするのがよい。
【００３０】
型枠のセット時、上蓋あるいは底板にセグメントのトンネル軸方向継手用インサートを取付け、妻枠にはセグメントの円周方向継手用インサートなどを取り付けておくことは従来と同様である。
【００３１】
１円周分中のセグメントの分轄数は、偶数分割でも奇数分割でも構わない。
【００３２】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は１円周分のセグメントの分轄数が奇数個の場合の施工工程を示す平面図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、型枠外胴１１、型枠内胴１２を組立て、最初に打設するセグメント１ａの両妻面に妻枠１３を施してセグメント１ａのコンクリート打設を行う。セグメント１ａのコンクリート硬化後、型枠外胴１１及び各妻枠を取外す。
【００３４】
次いで図２（ｂ）に示すように、隣接する２個のセグメント１ｂ、１ｃが形成されていない部分の一方のセグメント１ｂが他方のセグメント１ｃと隣接する妻面に妻枠１３を取付け、型枠外胴１１を取付けた後、セグメント１ｂおよび１ｂ’のコンクリートを打設する。硬化したセグメント１ａの間のセグメント１ｂ’は妻面が硬化したセグメント１ａの妻面と当接して、またセグメント１ｂの一方の妻面はセグメント１ａの妻面と当接して形成される。
【００３５】
次いで、セグメント１ｂのコンクリート硬化後妻枠１３を取外し、図２（ｃ）に示すように、残余のセグメント１ｃのコンクリート打設を行う。また、別枠でセグメント１ｃを製作しておきセグメント１ｃを組み込んでセグメント１ａを打設し、次いで１ｂ及び１ｂ’を打ち込んでもよい。また、１円周分のセグメントの分割数を奇数分割とした場合、コンクリート打設回数は上記のように延べ３回必要となる。これに対し、１円周分の分割数を偶数分割とした場合は、コンクリート打設回数が２回でよく、偶数分割した方が生産性の面で好ましい。
【実施例】
【００３６】
以下実施例をあげて本発明を説明する。
【００３７】
外径２６５０ｍｍ、幅１０００ｍ、厚さ２００ｍｍの１円周分のセグメントを４分割したセグメントを本発明により製造した。コンクリートの配合、打設条件などを変えて本発明方法によって試作し、その外観、仮組み結果などを評価した。なお、各セグメントの円周方向継手及びトンネル軸方向の継手は、外径２０ｍｍの鋼製ピンを雄継手として、これに嵌合するインサートを雌継手として用いた。
【００３８】
コンクリートの配合を表１に示した。表２に打設条件を変えた例を示した。製品外観の結果と仮組み結果は表３に示すようになった。
【００３９】
表１〜表３において、実施例１〜７は本発明の好適な実施例を示し、参考例１〜１０は本発明方法において、個々の細かい条件が一部適当でない場合に収縮量、肌落ち、仮組み後の継目間隔が一部適切でないものが生じた例を示した。
【００４０】
実施例１〜７では、本発明方法を用いて、適切な条件でセグメントを製造したので、打込面の気泡総体積、打込み面からの収縮量、肌落ちの割合はすべて適正な値を示しており、また、仮組み後のピース間（円周方向）の継目間隔は０．０３〜０．０６ｍｍ、リング間（トンネル軸方向）の継目間隔は０．０８〜０．１１ｍｍとなった。特にピース間（円周方向）の間隔が微小となり、面の密着精度が著しく向上した。
【００４１】
参考例１、２では膨張剤量が適正でなかったので打込み面からの収縮（膨張）が適切でなかった。参考例３ではアルミ粉の添加量が少なかったので収縮量が大きく、また肌落ちの割合も増加した。参考例４ではアルミ粉が多かったので打込み面に膨張が生じリング間（トンネル軸方向）の継目間隔が大きくなった。参考例５では高性能減水剤が不足であったため、打込面の気泡総体積が増加した。参考例６ではＷ／Ｃが過小で細骨材のＦＭが過大であったので流動性が乏しく打込面の気泡の総体積が増加した。逆に参考例７ではＷ／Ｃが過大で細骨材のＦＭが小さかったので打込面の気泡の総体積が増大すると共に肌落ちが大きくなった。
【００４２】
参考例８ではコンクリートの打込速度が過大であったため減水率が小さく、打込面の気泡の総体積が増加した。参考例９では振動加速度が過少であったので振動の効果が少なく、打込面からの収縮量も大きく、参考例１０では振動加速度が過大のため気泡の巻込みを生じ、打込面の気泡の総体積が増加した。
【００４３】
本発明方法では、とりわけピース間（円周方向）継目間隔が小さく、相互の密着性能がよいことを確認することができた。これは、すでに打設したセグメントの妻面を、次の打設の妻枠として用いることから得られる重要なメリットである。このことは、妻枠の精度に如何に係らず、セグメントの円周方向継目精度が抜群であることを示しており、妻枠の加工精度が不要であると共に、セグメント製作上大幅なコスト抑制につながるものである。なお、本発明方法においても、参考例１〜１０に示したようにセグメントの製造条件が適正でないと、一部品質を損ずるので十分な管理が必要である。
【００４４】
【表１】
2005119057.tif 000003
【００４５】
【表２】
2005119057.tif 000004
【００４６】
【表３】
2005119057.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１（ａ）】実施例の工程を示す模式的斜視図である。
【図１（ｂ）】実施例の工程を示す模式的斜視図である。
【図１（ｃ）】実施例の工程を示す模式的斜視図である。
【図１（ｄ）】実施例の工程を示す模式的斜視図である。
【図１（ｅ）】実施例の工程を示す模式的斜視図である。
【図２（ａ）】実施例の工程を示す平面図である。
【図２（ｂ）】実施例の工程を示す平面図である。
【図２（ｃ）】実施例の工程を示す平面図である。
【図３（ａ）】従来技術を示すセグメント製造工程を示す模式図である。
【図３（ｂ）】従来技術を示すセグメント製造工程を示す模式図である。
【図３（ｃ）】従来技術を示すセグメント製造工程を示す模式図である。
【図３（ｄ）】従来技術を示すセグメント製造工程を示す模式図である。
【図３（ｅ）】従来技術を示すセグメント製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    セグメント
１０    型枠
１１    型枠外胴
１２    型枠内胴
１３    型枠妻枠
１４    型枠蓋
２１    鉄筋
２３    硬化したコンクリート
２４    硬化したコンクリート妻面
３１    セグメント組立体
５１    型枠
５２    側枠
５３    妻枠
５４    リング間継手
５５    ほぞ凹部
５６    ほぞ凸部
５７    上蓋
５８    底板
６１    コンクリート
６２    コンクリート打設
６３    コンクリートの表面
６５    セグメント
６６    台
【図１（ａ）】
2005119057.tif 000006
【図１（ｂ）】
2005119057.tif 000007
【図１（ｃ）】
2005119057.tif 000008
【図１（ｄ）】
2005119057.tif 000009
【図１（ｅ）】
2005119057.tif 000010
【図２（ａ）】
2005119057.tif 000011
【図２（ｂ）】
2005119057.tif 000012
【図２（ｃ）】
2005119057.tif 000013
【図３（ａ）】
2005119057.tif 000014
【図３（ｂ）】
2005119057.tif 000015
【図３（ｃ）】
2005119057.tif 000016
【図３（ｄ）】
2005119057.tif 000017
【図３（ｅ）】
2005119057.tif 000018