(57)【要約】【課題】  手間を掛けずに金属部分の腐食防止を図る。【解決手段】  セグメント本体Ｓｈを構成するに、一対の外主桁１と、一対の継手板２と、トンネル周方向に沿って両外主桁１と両継手板２とにわたって接続される周面板部３とを、金属材料で一体的に構成し、外主桁１と継手板２と周面板部３とで囲まれた中空部に、コンクリートｃを充填したコンクリート充填部Ｖを形成すると共に、隣接させる各セグメント本体Ｓｈに対するそれぞれの突き合わせ面４にわたって連続するシール用部５を設けてあるトンネル用セグメントにおいて、コンクリート充填部Ｖは、そのトンネル内周側表面が、外主桁１と継手板２よりトンネル内周側に位置するように形成してあり、シール用部５は、突き合わせ面４の内、コンクリート充填部Ｖのみからなるコンクリート突き合わせ面４ｂに配置してある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、セグメント本体を構成するに、トンネル軸方向両端面を構成する一対の外主桁と、トンネル周方向両端面を構成する一対の継手板と、トンネル周方向に沿って前記両外主桁と前記両継手板とにわたって接続される周面板部とを、金属材料で一体的に構成し、前記外主桁と継手板と周面板部とで囲まれた中空部に、コンクリートを充填したコンクリート充填部を形成すると共に、隣接させる各セグメント本体に対するそれぞれの突き合わせ面にわたって連続するシール用部を設けてあるトンネル用セグメントであって、
前記コンクリート充填部は、そのトンネル内周側表面が、前記外主桁と前記継手板よりトンネル内周側に位置するように形成してあり、前記シール用部は、前記突き合わせ面の内、前記コンクリート充填部のみからなるコンクリート突き合わせ面に配置してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記シール用部は、それぞれの突き合わせ面にわたって形成されたシール用溝である請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記シール用部に水膨張性の弾性シール材を取り付けてある請求項１又は２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、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、セグメント本体を構成するに、トンネル軸方向両端面を構成する一対の外主桁と、トンネル周方向両端面を構成する一対の継手板と、トンネル周方向に沿って前記両外主桁と前記両継手板とにわたって接続される周面板部とを、金属材料で一体的に構成し、前記外主桁と継手板と周面板部とで囲まれた中空部に、コンクリートを充填したコンクリート充填部を形成すると共に、隣接させる各セグメント本体に対するそれぞれの突き合わせ面にわたって連続するシール用部を設けてあるトンネル用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のトンネル用セグメントとしては、図４に示すように、セグメント本体Ｓｈを構成するに、一対の外主桁と一対の継手板２と、それらにわたる周面板部（所謂スキンプレート）３とを、金属材料で一体的に構成すると共に、それらで囲まれた中空部に、コンクリート充填部Ｖを形成して構成してあるものがあり、コンクリート充填部Ｖの表面が、外主桁や継手板２と同じ高さとなるように形成したものや（図４（イ）参照）、二次覆工コンクリートとしての機能もコンクリート充填部Ｖに含めるため、外主桁１や継手板２の更に上までコンクリートを充填して形成したもの（トンネル二次覆工一体タイプ）があり（図４（ロ）参照）、それら何れのタイプのものも、シール用部５については、隣接させる各セグメント本体Ｓｈに対するそれぞれの突き合わせ面４の内、金属どうしの突き合わせ部である金属突き合わせ面４ａに、セグメント縁部全周にわたって連続させて設けてあるものがあった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】（財）先端建設技術センター編「内水圧が作用するトンネル覆工構造設計の手引き」、平成１１年３月、２７９頁、図９．１．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のトンネル用セグメントによれば、トンネル外周からトンネル内に浸入する水は、前記シール用部のシールによって防水することができる。しかし、セグメントどうしの突き合わせ面においては、シール用部よりトンネル内側の部分についてはトンネル内の水分が容易に入り込み、セグメント本体の外主桁や継手板等の金属部分と接触して腐食させ易い状況となっている。この様な腐食環境は、トンネル施工の段階のみならず、例えば、前述のトンネル二次覆工一体タイプの場合には、トンネル完成後にも継続するものである。即ち、従来のトンネル用セグメントによれば、金属部分が腐食し易いと言う問題点があった。
また、この問題点を解消するためには、図４（ロ）に示すように、セグメント制作時に、トンネル内周部に開口するように突き合わせ部分のコンクリートに溝を設け、その溝空間１０にコーキング防水を行う必要があった。その結果、このコーキング防水に手間が掛かると共に、余分な作業が増加することでコストアップに繋がると言った問題点があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、手間を掛けずに金属部分の腐食防止を図り易いトンネル用セグメントを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成は、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、セグメント本体を構成するに、トンネル軸方向両端面を構成する一対の外主桁と、トンネル周方向両端面を構成する一対の継手板と、トンネル周方向に沿って前記両外主桁と前記両継手板とにわたって接続される周面板部とを、金属材料で一体的に構成し、前記外主桁と継手板と周面板部とで囲まれた中空部に、コンクリートを充填したコンクリート充填部を形成すると共に、隣接させる各セグメント本体に対するそれぞれの突き合わせ面にわたって連続するシール用部を設けてあるトンネル用セグメントにおいて、前記コンクリート充填部は、そのトンネル内周側表面が、前記外主桁と前記継手板よりトンネル内周側に位置するように形成してあり、前記シール用部は、前記突き合わせ面の内、前記コンクリート充填部のみからなるコンクリート突き合わせ面に配置してあるところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、前記シール用部を、前記突き合わせ面の内、前記外主桁と前記継手板よりトンネル内周側に位置する前記コンクリート充填部のみからなるコンクリート突き合わせ面に配置してあるから、シール用部によって、トンネル外から浸入する水を防水することができることに加えて、トンネル内の水が、突き合わせ面を通して外主桁や継手板と言った金属部分に直接的に接触することをも防止することができる。
即ち、従来から実施されている金属部分の腐食防止対策としてのコーキング防水を実施しなくても、シール用部のみによってその機能を果たすことが可能となり、トンネル内での無理な姿勢でコーキング材を充填すると言った余分な作業を実施する必要が無くなり、金属部分が腐食し難い耐久性に富んだトンネルの建設を、手間が掛けずに迅速に進めることができる。
前記シール用部へは、予め、工場生産の段階でシール材を設けておくものであったり、現場搬入後にシール用部へシール材を設けるものであってもよいことは勿論のことである。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記シール用部は、それぞれの突き合わせ面にわたって形成されたシール用溝であるところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、シール材をシール用部に設ける際に、溝に沿って設置することができ、シール材設置のガイドの役目を果たすことができ、シール材設置作業効率や、設置位置精度の向上を図ることができる。
また、シール用溝内にシール材が入り込んでいることによって、扁平面上にシール材を設けるのに比べて、シール材の拘束力が大きくなり、セグメントの組立時に他物がシール材に当接してもズレ難くすることができ、シール効果の維持を図りやすい。更には、コンクリート表面とシール材との接触面積を大きく確保し易い事から、止水性能をも向上させることが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の特徴構成は、前記シール用部に水膨張性の弾性シール材を取り付けてあるところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、前記水膨張性の弾性シール材によって、トンネル外からの水浸入、及び、トンネル内の水が突き合わせ部の金属部分に廻るのを、より強力に防止することができる。即ち、トンネル外からの水、及び、トンネル内の水、何れに接触しても、それらの水によってシール材そのものが膨張し、それに伴ってコンクリート面へのシール材の当接力が増加して止水性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【００１３】
図１〜図３は、本発明のトンネル用セグメントの一実施形態品（以後、単にセグメントという）Ｓを示すものである。
セグメントの説明の前に、トンネルについてその概略を説明すると、図１に示すように、複数（この図では９個）のセグメントＳをトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結することで形成されている。尚、符記しないが、これらのセグメントＳをトンネル周方向に連結したものを、単位トンネルリングと呼び、トンネル軸方向で隣合うトンネルリングどうしは、トンネル周方向でのセグメント連結面がトンネル軸方向で一致しないよう、トンネル周方向に互いに位置ずれさせてトンネル軸方向に多数組付けられている。
【００１４】
前記セグメントＳは、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁Ｗを形成するセグメント本体Ｓｈを設け、セグメント本体Ｓｈを構成するに、図２、図３に示すように、トンネル軸方向両端面を構成する一対の外主桁１と、トンネル周方向両端面を構成する一対の継手板２と、トンネル周方向に沿って前記両外主桁１と前記両継手板２とにわたって接続される周面板部３とを、金属材料で一体的に構成し、前記外主桁１と継手板２と周面板部３とで囲まれた中空部に、コンクリートｃを充填したコンクリート充填部Ｖを形成すると共に、隣接させる各セグメント本体Ｓｈに対するそれぞれの突き合わせ面４にわたって連続するシール用部５を設けてある。
尚、図には示さないが、前記一対の継手板２間には、間隔をあけて複数の縦リブが設けられ、前記一対の外主桁１間には、内主桁が設けられており、それらは、全て、前記コンクリート充填部Ｖ内に埋もれた状態に設けられている。
また、外主桁１には、トンネル軸芯方向に隣接する他のセグメントとの接続金具６が設けられている。この接続金具６は、例えば、嵌合凸部と嵌合凹部とを夫々のセグメントに振り分けて備え、これらをトンネル軸芯方向に沿って嵌合操作することで内部の抜け止め機構が働いて連結される形式のものが一例として挙げられる。
一方、継手板２には、トンネル周方向に隣接する他のセグメントとの接続金具７が設けられている。この接続金具７は、例えば、継手板２にトンネル軸芯方向に沿って形成されたアリ溝に対して嵌入するアリ部を両側部に備えたものが挙げられ、この接続金具７を両アリ溝に嵌入させることで、両セグメント同士を引き寄せて連結するように構成されている。
【００１５】
前記コンクリート充填部Ｖは、そのトンネル内周側表面が、前記外主桁１と前記継手板２よりトンネル内周側に位置するように厚肉に形成してあり、隣接セグメントとの突き合わせ面４の内、セグメント厚み方向でのトンネル内側には、このコンクリート充填部Ｖが露出している。
即ち、前記突き合わせ面４は、外主桁１（又は継手板２）によって構成される金属突き合わせ面４ａと、コンクリート充填部Ｖによって構成されるコンクリート突き合わせ面４ｂとで構成されている。
そして、これらそれぞれの突き合わせ面４ａ、４ｂには、セグメント全周にわたるシール用部５がそれぞれ形成してある。
前記シール用部５は、外側のシール用部５ａ・内側のシール用部５ｂの何れのものも、図３に示すようなシール用溝８を形成して構成してある。そして、このシール用溝８には、水膨張性の弾性シール材９（例えば、ウレタン樹脂製）を取り付けてある。この弾性シール材９は、膨潤状態ではない状態で、その表面は他の突き合わせ面より高くなるように盛り上げて設けられている。従って、セグメントＳどうしを突き合わせた際、これら弾性シール材９の頂部どうしが強く接当し、より強力に突き合わせ面４の止水を図ることが可能となる。更には、水が浸入してきて弾性シール材９に接触すると、その水によって弾性シール材９が膨張し、より強力に突き合わせ面４に対して当接し、高い止水性を確保することが可能となる。尚、コンクリート突き合わせ面４ｂは、厳密には、隣接セグメントを突き合わせた状態で互いのコンクリート突き合わせ面４ｂ間に、若干の隙間があくように形成してあり、セグメント組立時等に強く当接して損傷するのを防止してある。
【００１６】
本実施形態のセグメントＳによれば、トンネル外側から浸入する水に関しては、前記外側のシール用部５ａと内側のシール用部５ｂとにそれぞれ設けたシール材９によって防水することができながら、トンネル内部で発生した水に関しては、内側のシール用部５ｂに設けたシール材９によって防水することで、外主桁１（又は継手板２）に直接接触して腐食させるのを防止することが可能となる。
従って、内外二重のシール構造という意味においては従来と同様であるものの、内側のシール用部５ｂがコンクリート突き合わせ面４ｂに形成してあることによって、トンネル内の水によるセグメント金属部の腐食防止効果を発揮することが可能となる。
従って、セグメントを組み立てた状態で、実質的な二次覆工も完成することができ、トンネル形成を極めて効率よく実施することが可能となる。
【００１７】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００１８】
〈１〉  前記セグメントどうしの接続に関しては、先の実施形態で説明したものに限るものではなく、他の公知の手段を採用するものであってもよい。
〈２〉  前記シール用部は、先の実施形態で説明したシール溝部に限るものではなく、例えば、扁平面で構成するものであってもよい。それらを総称してシール用部と言う。
〈３〉  前記弾性シール材は、先の実施形態で説明した水膨張性のものに限るものではなく、通常の弾性シール材であってもよく、材質については、例えば、ウレタン樹脂に限らず、クロロプレンゴムやブチルゴム等であってもよく、それらを総称して弾性シール材と言う。
【００１９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】トンネル内のセグメント組立状況を示すトンネル軸芯方向視斜視図
【図２】トンネル用セグメント示す斜視図
【図３】トンネル用セグメントの要部を示すトンネル軸芯方向視断面図
【図４】従来のトンネル用セグメントの要部を示すトンネル軸芯方向視断面図
【符号の説明】
【００２１】
１      外主桁
２      継手板
３      周面板部
４      突き合わせ面
４ｂ  コンクリート突き合わせ面
５      シール用部
８      シール用溝
９      弾性シール材
ｃ      コンクリート
Ｓｈ    セグメント本体
Ｖ      コンクリート充填部
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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