(57)【要約】【課題】      水蒸気爆裂の防止。【解決手段】  耐火セグメントピース１０は、円筒形状のリング体を周方向に沿って複数に分割した曲板状に形成され、円弧状の外面１００と、円弧状の内面１０１と、この外面１００と内面１０１との間に設けられた一対の側面１０２，１０３とを有している。ピース１０には、セグメントピース１０の内面１０１側に、一端がセグメントピース１０の内面１０１に露出する加熱溶融繊維１４が多数埋設されている。火災などにより耐火セグメントピース１０が高温に加熱されると、セグメントピース１０の内面側に、複数の加熱溶融繊維１４を埋設しているので、この加熱溶融繊維１４が溶融されて、繊維形状に沿った空隙、ないしは、溶融された軟弱部分が形成され、この空隙ないしは軟弱部分が水蒸気の抜け出し部となり、急激な温度上昇が発生した際に、水蒸気圧による爆裂を確実に回避することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるコンクリート製セグメントにおいて、
一端が前記セグメントピースの内面に露出するように複数の加熱溶融繊維、または、加熱溶融棒体を埋設したことを特徴とする耐火セグメントピース。
【請求項２】
前記加熱溶融繊維は、短繊維からなり、前記加熱溶融繊維の長手軸を前記セグメントピースの内面とほぼ直交するように配置することを特徴とする請求項１記載の耐火セグメントピース。
【請求項３】
前記加熱溶融繊維は、網状に編まれた網状加熱溶融繊維からなり、当該網状加熱溶融繊維を前記セグメントピースの内表面から所定の深さまで埋設することを特徴とする請求項１記載の耐火セグメントピース。
【請求項４】
トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるコンクリート製セグメントにおいて、
一端が前記セグメントピースの内面に露出するように平行状ないしは格子状に配置された加熱溶融板部材を埋設したことを特徴とする耐火セグメントピース。
【請求項５】
前記セグメントは、鉄筋コンクリートから構成され、前記コンクリート中に鋼繊維を混入することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の耐火セグメントピース。
【請求項６】
トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントに用いられるセグメントピースの製造方法であって、
前記セグメントピースは、外周を画成する型枠内に、鉄筋を配置した後に、コンクリートを打設して、打設したコンクリートの硬化後に前記型枠を脱型することにより形成され、
前記型枠内に、予め、加熱溶融繊維が各交点に立設支持された格子状支持部材を、前記セグメントピースの内面側に対応させて設置して、前記コンクリートを打設し、打設コンクリートの硬化後に、前記格子状支持部材を残置ないしは除去して、前記加熱溶融繊維の一端が前記セグメントピースの内面に露出するようにすることを特徴とする耐火セグメントピースの製造方法。
【請求項７】
トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントに用いられるセグメントピースの製造方法であって、
前記セグメントピースは、外周を画成する型枠内に、鉄筋を配置した後に、コンクリートを打設して、打設したコンクリートの硬化後に前記型枠を脱型することにより形成され、
前記型枠内に、予め、加熱溶融繊維を格子状に編んだ網状加熱溶融繊維を、前記セグメントピースの内面側に対応させて設置して、前記網状加熱溶融繊維の一部が前記セグメントピースの内面に露出するようにすることを特徴とする耐火セグメントピースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐火セグメントピースおよびその製造方法に関し、特に、トンネル内の火災などの際に、急激な温度上昇が発生したときに、コンクリートの爆裂を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内に火災が発生すると、急激な温度上昇により、コンクリート内部の水分が蒸発して、水蒸気圧で爆裂が生じ、断面欠損によりトンネルの崩壊が懸念されている。
【０００３】
そのため、例えば、特許文献１，２に開示されているように、トンネル構築に施工されている鉄筋コンクリートの表面に、耐火パネルを設置したり、あるいは、や、耐火，耐熱部を設けることが提案されているし、また、公知文献の存在は確認していないが、吹付けにより耐火工を施すことも検討されている。
【０００４】
ところが、このような爆裂防止手段では、耐火パネルや耐火，耐熱部の設置に施工コストがかかり、耐火工の施工には、これがコンクリート構造物の構築後に別途実施することになるので、工期がかかるという問題があり、さらには、このような爆裂防止手段では、コンクリートの表面を耐火パネルなどで覆うので、クラックや漏水状況の確認が困難になるという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献３には、トンネル構築に用いるセグメントの外面側に、鉄筋などの補強鋼材を埋設したセグメント本体部と、この本体部の内面側に、補強鋼材を有しない耐火無筋コンクリート層を一体に形成した耐火セグメントが提案されている。
【０００６】
この特許文献３に提案されているセグメントによれば、耐火無筋コンクリート層が内面側に露出し、クラックや漏水状況の確認が可能になり、しかも、耐火無筋コンクリート層に、ポリプロピレンなどの高熱溶融性の繊維材を混入させることにより、爆裂の発生が回避できるとされている。
【０００７】
しかしながら、このような従来の耐火セグメントには、以下に説明する技術的な課題があった。
【特許文献１】特開２００３−１２９７９７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０１９７号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、特許文献３に提案されている耐火セグメントでは、セグメント本体部と耐火無筋コンクリート層の２層構造になっているので、製造工程が複雑になり、しかも、耐火無筋コンクリート層に繊維材を混入するために、２種類のコンクリートが必要になる。
【０００９】
また、耐火無筋コンクリート層に、単に、繊維材を混入した構成では、繊維材がランダムに配向されるので、繊維材が溶解されて形成される水蒸気の抜け出し部分が、セグメントの内面に確実に到達させるようにすることが難しく、爆裂回避の確実性に課題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単に製造できるとともに、爆裂を確実に回避することができる耐火セグメントピースおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるコンクリート製セグメントにおいて、一端が前記セグメントピースの内面に露出するように複数の加熱溶融繊維、または、加熱溶融棒体を埋設した。
【００１２】
このように構成した耐火セグメントピースによれば、火災などにより耐火セグメントピースが高温に加熱されると、セグメントピースの内面側に、複数の加熱溶融繊維または加熱溶融棒体を埋設しているので、この加熱溶融繊維、ないしは、加熱溶融棒体が溶融されて、繊維ないしは棒体形状に沿った空隙ないしは軟弱部分が形成される。
【００１３】
この場合本発明では、加熱溶融繊維または加熱溶融棒体の一端は、セグメントピースの内面に露出するように埋設されているので、形成される空隙ないしは軟弱部分は、セグメントピースの内面に必ず開口して、この空隙ないしは軟弱部分が水蒸気の抜け出し部となり、急激な温度上昇が発生した際に、水蒸気圧による爆裂を確実に回避することができる。
【００１４】
前記加熱溶融繊維は、短繊維から構成し、前記加熱溶融繊維の長手軸を前記セグメントピースの内面とほぼ直交するように配置することができる。
【００１５】
前記加熱溶融繊維は、網状に編まれた網状加熱溶融繊維からなり、当該網状加熱溶融繊維を前記セグメントピースの内表面から所定の深さまで埋設することができる。
【００１６】
また、本発明は、トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるコンクリート製セグメントにおいて、一端が前記セグメントピースの内面露出するように平行状ないしは格子状に配置された加熱溶融板部材を埋設した。
【００１７】
このように構成した耐火セグメントピースによれば、火災などにより耐火セグメントピースが高温に加熱されると、加熱溶融板部材が溶融するので、上記発明と同等の作用効果が奏される。
【００１８】
前記セグメントは、鉄筋コンクリートから構成され、前記コンクリート中に鋼繊維を混入することができる。
【００１９】
また、本発明は、トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントに用いられるセグメントピースの製造方法であって、前記セグメントピースは、外周を画成する型枠内に、鉄筋を配置した後に、コンクリートを打設して、打設したコンクリートの硬化後に前記型枠を脱型することにより形成され、前記型枠内に、予め、加熱溶融繊維が各交点に立設支持された格子状支持部材を、前記セグメントピースの内面側に対応するように設置して、前記コンクリートを打設し、打設コンクリートの硬化後に、前記格子状支持部材を残置ないしは除去して、前記加熱溶融繊維の一端が前記セグメントピースの内面に露出するようした。
【００２０】
このように構成した耐火セグメントピースの製造方法によれば、簡単な手順により、確実に爆裂を防止することができる耐火セグメントピースを製造することができる。
【００２１】
さらに、本発明は、トンネル掘削面の周方向に沿って複数のセグメントピースを隣接配置して、周方向の隣接する前記セグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次連結形成して、前記トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントに用いられるセグメントピースの製造方法であって、前記セグメントピースは、外周を画成する型枠内に、鉄筋を配置した後に、コンクリートを打設して、打設したコンクリートの硬化後に前記型枠を脱型することにより形成され、前記型枠内に、予め、加熱溶融繊維を格子状に編んだ網状加熱溶融繊維を、前記セグメントピースの内面側に対応するように設置して、前記網状加熱溶融繊維の一部が前記セグメントピースの内面に露出するようにした。
【００２２】
このように構成した耐火セグメントピースの製造方法によれば、簡単な手順により、確実に爆裂を防止することができる耐火セグメントピースを製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかる耐火セグメントピースによれば、加熱溶融繊維または加熱溶融棒体の一端がセグメントピースの内面に開口しているので、繊維ないしは棒体が溶融した後に形成される空隙により、コンクリートの水蒸気を確実に、セグメントピースの内面側に開放させることができ、これにより、爆裂を確実に回避することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる耐火セグメントピースの製造方法によれば、簡単な構造の治具を用いることにより、容易に上述した機能を有する耐火セグメントピースを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１から図５は、本発明にかかる耐火セグメントピースおよびその製造方法の一実施例を示している。これらの図に示した耐火セグメントピース１０は、例えば、シールド工法などにより掘削されたトンネル掘削面の周方向に沿って複数が隣接配置され、周方向の隣接するセグメントピース１０間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、リング体をトンネル軸方向に沿って連結形成して、トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるコンクリート製セグメントに用いられるものである。
【００２７】
このような耐火セグメントピース１０は、円筒形状のリング体を周方向に沿って複数に分割した曲板状に形成され、図１，２にその側断面および平面形状を示すよう、円弧状の外面１００と、円弧状の内面１０１と、この外面１００と内面１０１との間に設けられた一対の側面１０２，１０３とを有している。
【００２８】
耐火セグメントピース１０の内部には、補強用の鉄筋１２が埋設されており、このような構造は、従来のセグメントピースと実質的な差異はないが、本実施例の耐火セグメントピース１０は、以下の点に顕著な特徴がある。
【００２９】
すなわち、本実施例の耐火セグメントピース１０は、セグメントピース１０の内面１０１側に、一端がセグメントピース１０の内面１０１に露出する加熱溶融繊維１４が多数埋設されている。
【００３０】
本実施例の場合、加熱熱溶融繊維１４は、例えば、熱変形温度が１２０℃程度のポリプロピレン樹脂製であって、例えば、数十ｍｍ〜５０ないしは７０ｍｍ、太さは、数ｍｍ〜５ないしは７ｍｍ程度の短繊維を好適に用いることができる。
【００３１】
短繊維からなる加熱溶融繊維１４は、セグメントピース１０の内面１０１に軸がほぼ直交するように埋設される。本実施例の場合には、内面１０１の湾曲に沿うようにして、等間隔に配置され、平面的には、図２に示すように、所定間隔の格子の交点上に位置するように配置されている。
【００３２】
なお、この加熱溶融繊維１４の設置間隔は、等間隔に限る必要はなく、ランダムに配置しても良い。また、本実施例の耐火セグメントピース１０では、コンクリートには、通常配合のものを用いることができるが、所定アスペクト比の鋼繊維を混入したコンクリートであっても良い。
【００３３】
このように構成した耐火セグメントピース１０によれば、火災などにより耐火セグメントピース１０が高温に加熱されると、セグメントピース１０の内面側に、複数の加熱溶融繊維１４を埋設しているので、この加熱溶融繊維１４が溶融されて、繊維形状に沿った空隙、ないしは、溶融された軟弱部分が形成される。
【００３４】
この場合、加熱溶融繊維１４の一端は、セグメントピース１０の内面１０１に露出するように埋設されているので、形成される空隙ないしは軟弱部分は、セグメントピース１０の内面１０１に必ず開口して、この空隙ないしは軟弱部分が水蒸気の抜け出し部となり、急激な温度上昇が発生した際に、水蒸気圧による爆裂を確実に回避することができる。
【００３５】
なお、上記実施例で示した加熱溶融繊維１４は、この加熱溶融繊維１４と同様に、加熱により溶融する加熱溶融棒状体に代替することができ、このような棒状体は、加熱溶融繊維１４と同程度の直径と長さを有していて、ポリプロピレン樹脂などで形成することができる。
【００３６】
次に、上記構成の耐火セグメントピース１０の製造方法について図３から図５を参照にして説明する。図１に示した耐火セグメントピース１０は、型枠１８内に鉄筋１２を配置して、コンクリートを打設し、打設コンクリートの硬化後に脱型をすることにより製造することを基本構成としている。
【００３７】
図３は、本実施例の耐火セグメントピース１０を製造する際に用いる型枠１８の側断面を示しており、型枠１８は、セグメントピース１０の内面１０１と側面１０２，１０３とを画成する底型枠板１８ａ、側型枠板１８ｂとを有している。
【００３８】
底型枠板１８ａは、セグメントピース１０の内面１０１と同じ曲率に湾曲しており、この底型枠板１８ａ上には、予め、セグメントピース１０の内面１０１側に、位置対応するようにして格子状支持部材２０が設置される。
【００３９】
この格子状支持部材２０には、その詳細を図５に示すように、各交点に、前述した合成樹脂製の短繊維からなる加熱溶融繊維１４が立設支持されている。この場合、加熱溶融繊維１４と支持部材２０とを同じ合成樹脂で形成する際には、両者を一体成形することができるし、別の部材で形成する際には、繊維１４を接着剤などにより支持部材２０に接着すればよい。なお、格子状支持部材２０は、底型枠板１８ａの内面に沿うように、セグメントピース１０の内面１０１と同じ曲率で湾曲している。
【００４０】
格子状支持部材２０の設置が終了すると、その上部に鉄筋１２を配置する。その後、側型枠板１８ｂの上方に、湾曲した上型枠板１８ｃを設置して、上型枠板１８ｃの端部側から型枠１８内にコンクリートを打設する。
【００４１】
そして、打設コンクリートの硬化後に、型枠１８を脱型し、加熱溶融繊維１４をセグメントピース１０に残置させて、格子状支持部材２０だけを除去すると、内面１０１側に多数の加熱溶融繊維１４を埋設した図１に示した耐火セグメントピース１０が得られる。この場合、例えば、格子状支持部材２０を加熱溶融繊維１４と同程度で溶融する合成樹脂で形成すると、これを除去する必要はなく、そのまま残置させることもできる。
【００４２】
このように構成した耐火セグメントピースの製造方法によれば、１種類のコンクリートを使用して、簡単な構造の支持部材２０を用いることで、簡単な手順により、確実に爆裂を防止することができる耐火セグメントピース１０を製造することができる。
【実施例２】
【００４３】
図６および図７は、本発明にかかる耐火セグメントピースおよびその製造方法の他の実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４４】
これらの図に示した耐火セグメントピース１０ａは、円弧状の外面１００ａと、円弧状の内面１０１ａと、この外面１００ａと内面１０１ａとの間に設けられた一対の側面１０２ａ，１０３ａとを有している。
【００４５】
耐火セグメントピース１０ａの内部には、補強用の鉄筋１２ａが埋設されており、このような構造は、上記実施例と実質的に同一になっているが、本実施例の耐火セグメントピース１０は、セグメントピース１０の内面１０１側に、網状に編まれた網状加熱溶融繊維１４ａが埋設されている。
【００４６】
この網状加熱溶融繊維１４ａは、上記実施例と同様に、所定の温度で溶融するポリプロピレンなどの合成樹脂繊維から構成され、一部が、セグメントピース１０ａの内面１０１ａに露出している。
【００４７】
本実施例の場合、網状加熱溶融繊維１４ａは、ほぼ格子状に編まれていて、繊維１４ａの太さは、上記実施例の短繊維長とほぼ同じ大きさになっている。このような網状加熱溶融繊維１４ａを埋設した耐火セグメントピース１０ａでも、上記実施例と同様に、水蒸気による爆裂を防止することができる。
【００４８】
本実施例の耐火セグメントピース１０ａは、図３，４に示した製造方法において、格子状支持部材２０に替えて、網状加熱溶融繊維１４ａを底型枠板１８ａ上に載置して、コンクリートを打設し、打設コンクリートの硬化後に、脱型することにより製造される。
【００４９】
このような耐火セグメントピースの製造方法によれば、上記実施例と同様に、１種類のコンクリートを使用して、簡単な手順により、確実に爆裂を防止することができる耐火セグメントピース１０ａを製造することができる。
【実施例３】
【００５０】
図８および図９は、本発明にかかる耐火セグメントピースおよびその製造方法の他の実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００５１】
これらの図に示した耐火セグメントピース１０ｂは、円弧状の外面１００ｂと、円弧状の内面１０１ｂと、この外面１００ｂと内面１０１ｂとの間に設けられた一対の側面１０２ｂ，１０３ｂとを有している。
【００５２】
耐火セグメントピース１０ｂの内部には、補強用の鉄筋１２ｂが埋設されており、このような構造は、上記実施例と実質的に同一になっているが、本実施例の耐火セグメントピース１０ｂは、セグメントピース１０ｂの内面１０１ｂ側に、一端ないしは一部が露出するように配置された加熱溶融板部材１４ｂが埋設されている。
【００５３】
この加熱溶融板部材１４ｂは、上記実施例と同様に、所定の温度で溶融するポリプロピレンなどの合成樹脂から構成されている。本実施例の場合、加熱溶融板部材１４ｂは、相互に平行になるように等間隔に配置されていて、各板部材１４ｂの幅と高さは、上記実施例の短繊維長の長さと太さとほぼ同じ大きさになっている。このような加熱溶融板部材１４ｂを埋設した耐火セグメントピース１０ｂでも、上記実施例と同様に、水蒸気圧による爆裂を防止することができる。
【００５４】
本実施例の耐火セグメントピース１０ｂは、図３，４に示した製造方法において、格子状支持部材２０に替えて、加熱溶融板部材１４ｂを底型枠板１８ａ上に載置して、コンクリートを打設し、打設コンクリートの硬化後に、脱型することにより製造される。
【００５５】
このような耐火セグメントピースの製造方法によれば、上記実施例と同様に、１種類のコンクリートを使用して、簡単な手順により、確実に爆裂を防止することができる耐火セグメントピース１０ｂを製造することができる。なお、本実施例で示した加熱溶融板状部材１４ｂは、所定の間隔を隔てて相互に平行に配置すること以外に、例えば、格子状に配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明にかかる耐火セグメントピースは、水蒸気爆裂が確実に防止されるので、シールドトンネルの構築などに有効に活用することができる。また、本発明にかかる耐火セグメントピースの製造方法によれば、経済的に水蒸気爆裂が防止できるセグメントピースの製造が可能なので、シールドトンネルの構築などに有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明にかかる耐火セグメントピースの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明にかかる耐火セグメントピースの製造方法の初期工程の断面説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図５】図３，４に示した製造方法で用いる加熱溶融繊維の支持部材の説明図である。
【図６】本発明にかかる耐火セグメントピースの他の実施例を示す断面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】本発明にかかる耐火セグメントピースの他の実施例を示す断面図である。
【図９】図８の平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０ａ，１０ｂ        耐火セグメントピース
１２，１２ａ，１２ｂ        鉄筋
１４                加熱溶融繊維
１４ａ              網状加熱溶融繊維
１４ｂ              加熱溶融板部材
【図１】
2005113516.tif 000003
【図２】
2005113516.tif 000004
【図３】
2005113516.tif 000005
【図４】
2005113516.tif 000006
【図５】
2005113516.tif 000007
【図６】
2005113516.tif 000008
【図７】
2005113516.tif 000009
【図８】
2005113516.tif 000010
【図９】
2005113516.tif 000011