(57)【要約】【課題】  トンネル軸方向のセグメント間においても、高い止水効果を得ることのできるセグメント継手を提供すること。【解決手段】  トンネル内周を覆工するセグメントＳ１、Ｓ２間のトンネル軸方向Ａに設けるセグメント継手１において、セグメント端部に設ける継手面２２、２３を、トンネル軸方向Ａに傾斜させて形成したことを特徴とする、セグメント継手１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内周を覆工するセグメント間のトンネル軸方向に設けるセグメント継手において、
セグメント端部に設ける継手面が、トンネル軸方向に対して斜めに交わることを特徴とする、
セグメント継手。
【請求項２】
請求項１に記載したセグメント継手において、
一つのセグメントの両端に設ける継手面の勾配を、それぞれ反対向きに設けたことを特徴とする、
セグメント継手。
【請求項３】
トンネル内周を覆工するセグメント面のトンネル軸方向に設けるセグメント継手において、
セグメント端部に設ける継手面を、階段状に形成したことを特徴とする、
セグメント継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法等に使用されるトンネル覆工用のセグメントの継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セグメントａは、トンネルのシールド工法における覆工材として一般的に使用されている。セグメントａとセグメントａとの取り合い部（継手面）には、通常シールゴムｂが貼付され、継手面と継手面とをボルト、ナットで接合することによって水密性を保っている。
平面略矩形を呈するセグメントａは、トンネル軸方向とトンネル周方向にそれぞれ継手面を形成しており、キーセグメントにおいては周方向の継手面を断面ハの字型に配置して、最後にトンネルの内部から押し上げてリング状に仕上げることにより、高い水密性を保持している。
【０００３】
近年では、抜け落ちを防止するためにキーセグメントｃの断面形状をソの字型に開発したものもある。この形態では、地盤周囲から受ける外圧Ｐが、セグメントａ、ｃを内部に向けて押し付けることにより各セグメントａ、ｃが嵌合し、高い水密性を確保することができる（図４）。
そのほか、隣り合うセグメント間に、継手部材を介在させて接合するタイプもある（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−２９４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来のセグメント継手にあっては、リング状に形成するセグメント間で高い止水性が得られるものの、トンネル軸方向のセグメント間ではシールゴムを貼付してもシールゴムの弾性力しか働かないため、高い止水効果が期待できなかった。特に、１ＭＰａなどの高圧力下では、水密性が確保できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために、本発明のセグメント継手は、トンネル内周を覆工するセグメント間のトンネル軸方向に設けるセグメント継手において、セグメント端部に設ける継手面が、トンネル軸方向に対して斜めに交わること特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のセグメント継手は、前記したセグメント継手において、一つのセグメントの両端に設ける継手面の勾配を、それぞれ反対向きに設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、本発明のセグメント継手は、トンネル内周を覆工するセグメント面のトンネル軸方向に設けるセグメント継手において、セグメント端部に設ける継手面を、階段状に形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のセグメント継手は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞本発明のセグメント継手は、トンネル軸方向に設ける継手面がトンネル軸方向に対して斜めに交わる形態であるから、隣り合うセグメントが嵌合し合い、シールゴムを押圧することによって、高い止水効果を得ることができる。
＜２＞また止水効果は、セグメント外壁の面積の大きさによって調整することができるため、特に大きな被圧水を受ける地盤においても、外壁の面積を大きくするだけで、簡単に大きな止水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】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
＜１＞全体の構成
本発明に係るセグメント継手１は、図１に示すように、トンネル内面を覆工するセグメントＳのうち、トンネル軸方向Ａに設ける継手面２２、２３をトンネル軸方向Ａに傾斜させて形成し、これらを嵌合させて結合するものである。
接合する継手面２２、２３の間には、シールゴム６のような公知の止水材を配置して、両セグメントＳ１、Ｓ２を押し付け、継手１の止水を行う。
なお、本例では図２に示すように各セグメントＳ１、Ｓ２間に設ける継手１の勾配を、トンネル軸方向Ａに交互に形成する形態であるが、この傾斜方向は同一方向に合わせて形成しても良い。
以下、本発明を構成する各部について詳述する。
【００１１】
＜２＞セグメント
セグメントＳは、トンネルの軸方向Ａおよび周方向Ｂに接合してゆき、トンネル内周の覆工を構成する平面略矩形を呈する部材で、セグメント端部に備える四つの継手面のうち、トンネル軸方向Ａに備える二つの継手面２１、２２に勾配を設けて形成したものである。
継手面２１、２２の勾配角度は、セグメント内壁面２４と継手面２１、２２とがなす角度θをいい、鋭角なものから鈍角に形成したものまでを含み、その角度が大き過ぎない程度に設定する。
セグメントＳは、両端の継手面２１、２２を両継手面２１、２２共に鈍角に形成した断面ソの字型のセグメントＳや、両継手面２１、２２共に鋭角に形成した断面ハの字型のセグメントＳや、或いは互いに同方向に傾けたセグメントＳなどが使用できる。
トンネル軸方向Ａの内壁面２４長さを一定にした場合、断面ソの字型に形成したセグメントＳ２は、外壁面２５の長さＬ１が内壁面２４の長さＬ２より長くなり、反対に断面ハの字に形成したセグメントＳ１は、外壁面２５の長さＬ１が内壁面２４の長さＬ２より短くなる。
【００１２】
セグメントＳ１の継手面２１、２２には、隣り合うセグメントＳ２の継手面２３との対峙する同位置に図外の複数の孔を設けておき、セグメントＳ１、Ｓ２の接合時にボルト、ナットを各孔に連通し、結合するのに使用する。
【００１３】
一方、セグメントＳの周方向に有する継手面は、従来と同様の構成とでき、たとえばこの継手面の傾斜角度をトンネルの中心に向けた、断面略ソの字型に形成した構成とできる。
セグメントＳには、鋼製又はコンクリートで構成したものが採用できる。
【００１４】
そのほか、トンネル軸方向Ａの内壁面２４の長さや、トンネル周方向Ｂの内壁面２４の周長は、任意に設定することができるが、本例においては内壁面２４の長さおよび周長を同一に設定したセグメントＳを例に挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
＜１＞セグメントのトンネル周方向への組み付け
シールド掘削機Ｍを図外の立坑から発進し、横方向に向けてトンネルを構築する（図２）。
トンネルを構築するシールド掘削機Ｍには、地山を掘削するカッタや、フード部、グリッパ、ガーター部およびシールドジャッキ等を備える公知の掘削機が使用できる。本例では、継手面に勾配を設けたセグメントＳの、トンネル軸方向Ａへの移動効率を高めるために、シールドジャッキ４の先端に板状のスプレッダ４１を配置し、これを傾斜角度が変形自在な半球形状のトラニオン４２を介したものを使用する。これによって、シールドジャッキ４でセグメントＳを移動させる際に、セグメントＳの継手面の角度に合わせてスプレッダ４１の角度が変化するため、押圧力を効率良く伝播でき、セグメントＳの移動を行うことができる。
【００１６】
セグメントＳをトンネルの周方向Ｂに沿って、間にシールゴム６を配しながら順次組み立ててゆき、リング状に形成する。リング状に形成したセグメントＳ２、Ｓ２・・間では、各セグメントＳの外壁に及んだ外圧が、両隣りのセグメントＳ２へ分解されて伝播し、楔作用を生じることによって止水効果が働く。
【００１７】
＜２＞セグメントのトンネル軸方向への組み付け
セグメントＳ２をリング状に組立てた後、シールド掘削機Ｍをトンネル軸方向Ａに掘進させ、リング状に構築したセグメントＳ２との間に一定の間隙を設ける。
次に、新たなセグメントＳ１をエレクタで以って、前工程で形成した空隙に配置する。その後、シールドジャッキ４を伸張してセグメントＳ１の継手面を押し、トンネル軸方向Ａに向けて移動させる。新たに配置するセグメントＳ１は、リング状に配置したセグメントＳ２の継手面と同じ勾配に形成したものを使用する。図２のように先に配置したセグメントＳ２が、トンネル軸方向Ａに断面ソの字型を呈する場合、次に設置する新たなセグメントＳ１は、断面ハの字型のものを配置する。そして、両者を嵌合し、ボルト、ナットで結合する。このとき、両者の間にはあらかじめシールゴム６を配置しておき、これをセグメントＳ１の移動によって押し潰す。その後、順次工程を繰り返して、二つ目のリングを形成する。
【００１８】
トンネル軸方向Ａに長い外壁面を有するセグメントＳ２は、隣り合うセグメントＳ１より、外壁面積に比例する大きな外圧を受ける。
セグメントＳの外壁面に、トンネルの中心に向けた土圧や水圧などの外圧がかかると、周方向Ｂに配置する両隣りのセグメントＳ、Ｓのみならず、トンネル軸方向Ａに配置する前後のセグメントＳ、Ｓにも同時に楔作用が働く。そのため、セグメントＳ周囲の四つの継手面で止水作用が働く。すなわち、セグメントＳの全周囲に張付したシールゴム６に、同時に押圧力を及ぼし、全周囲を確実に止水することができる。
【００１９】
このように本発明は、セグメントＳ周囲に高い止水性を確保できるのみならず、その楔作用によりトンネルの構造自体も強固にするため、たとえば二次覆工コンクリートの覆工厚さを少なくするなど、製造コストを削減できる効果もある。
また、万が一セグメントＳ、Ｓ間にズレが生じた場合でも、相互の継手の形状により嵌合し合うため、止水を保持できる。この継手１によれば、特殊なシールゴム６を使用しなくても高い止水が得られるため、コストを軽減することができる。
本発明は、大きな地圧や高い被圧水を受ける条件下では、特にその圧力に比例して高い止水効果を発揮することができる。
【００２０】
なお、本例ではセグメントＳの内壁面２４の長さを各セグメントＳ共通とし、外壁面の長さをリング毎に変える形態としたが、内壁面２４長さをリング毎に変え、外壁面積の差をより大きくしても良い。これによって、より高い楔作用が期待できる。
また、外壁面の長さを各セグメントＳで同一とした場合でも、その形状によりトンネル軸方向ＡのセグメントＳ、Ｓ間で楔作用が働き、高い止水効果が得られることは勿論である。
【実施例２】
【００２１】
以下に他の実施の形態を説明するが、以降の説明に際し既述した実施の形態と同一の部位は、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２２】
図３は、セグメントの継手面２２、２３を勾配ではなく、階段状に形成するものである。
これは、対峙するセグメントＳ１、Ｓ２の接合面２２、２３に、それぞれセグメントＳを構成する厚みのうち、下半分をトンネル軸方向Ａに突出させた突出部５３と、下半分をトンネル軸方向Ａに窪ませた窪み部５２を形成し、両者を係合または噛み合わせて結合する形態である。この突出部５３と窪み部５２とは、各接合面２３、２２のトンネル周方向Ｂに連続して形成する。
たとえば、各セグメントＳ１、Ｓ２のトンネル軸方向Ａの内壁面長さを一定とし、突出部５３若しくは窪み部５２の何れか一方を両端に形成した、トンネル軸方向Ａで外壁長さが異なり、そして外壁面の面積が異なる両セグメントＳ１、Ｓ２を交互に配置して、突出部５３と窪み部５２とを接続する。シールゴム６はあらかじめ、両セグメントＳ１、Ｓ２の接合時に、トンネル径方向に形成する面に配置しておく。
この結果、トンネルを構成するひとつおきのリングに大きな外圧がかかるので、実施例１と同様の効果が生じ、高い止水力を得ることができる。
【００２３】
この形態においても、接合面２２、２３の間に配置するシールゴム６は、トンネル軸方向ＡへのセグメントＳの押し付け力だけではなく、トンネルの中心に向けてかかる外圧が、その継手１の形状によりトンネル軸方向Ａへも力の向きを変えて働くため、トンネル軸方向Ａに配したシールゴム６は押圧され、高い止水効果を生じることができる。
なお、本形態では、突出部５３および窪み部５２を隣り合う接合面２３、２２に連続して形成したが、これらは断続して設け、千鳥に嵌合する形態としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のセグメント継手の実施例の斜視説明図。
【図２】トンネル周方向から見たセグメントを取り付ける図。
【図３】実施例２を示した図。
【図４】従来のトンネル軸方向のセグメント継手を示した断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・セグメント継手
２１・・継手面
２２・・継手面
２３・・継手面
Ａ・・・トンネル軸方向
Ｓ・・・セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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