(57)【要約】【課題】セグメント厚みの増加無く強度向上するとか、強度や機能を損なわずに厚みが減らせる等、比強度の向上するセグメントを提供する。【解決手段】トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対以上の周方向壁３，４と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った周壁５、周方向壁３，４と同形の一対の縦リブ６，６との７壁から成る箱形（四主桁型）を呈するとともに、周方向壁３，４において、トンネル径方向に関して周壁５が配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁３，４のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部３ｆ，４ｆを形成して、ダクタイル鋳鉄製のセグメントＳを構成する。【選択図】図７
2007262886.tif 000002
【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べて互いに連結することでトンネル壁を形成するためのトンネル用セグメントであって、
トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対以上の周方向壁と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った周壁との少なくとも５壁から成る箱形のセグメント本体を形成し、一対以上の前記周方向壁を、トンネル軸方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向で両端に位置する一対の軸端面壁と、これら軸端面壁どうしの間においてトンネル周方向に延びる縦リブとで構成し、前記縦リブのトンネル径方向で内側端の位置を、前記軸端面壁のトンネル径方向で内側端の位置よりもトンネル径方向で外側に配置し、配筋材が、前記縦リブをトンネル径方向における内側で跨いだ状態にして、前記セグメント本体に充填したコンクリート部内に前記縦リブと共に埋設しているトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記配筋材が、コ字状に折り曲げて成る本体材に、一対の脚部が固着されたフォーク状を呈するものに形成されており、前記脚部を、前記周方向壁と前記周壁とに亘って形成された部分横リブの貫通孔に挿入して係合させている請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記コンクリート部のトンネル径方向における内側端面の位置が、前記軸端面壁のトンネル径方向における内側端の位置よりもトンネル径方向において内側に位置しており、前記軸端面壁のトンネル径方向における内側端全体がコンクリートによって覆われている請求項１又は２のいずれか１項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べて互いに連結することでトンネル壁を形成するためのトンネル用セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル用セグメントの基本構造としては種々のものがあるが、従来、一般的には特開２００１−３２３７９６号公報にて示される主桁型セグメントと、特開平１０−１９６２９０号公報にて示されるコルゲート型セグメントとが多用されている。
【０００３】
前者の主桁型セグメントは、前記前者の公報における図１に示されたように、トンネル軸方向で隣合うセグメントに対面すべく、トンネル周方向に沿った一対の扇形のトンネル軸方向端壁（両端の３，３）、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべく、トンネル軸方向に沿った一対のトンネル周方向端壁（４，４）、及び外周壁（２）の５面から成る箱形であり、かつ、両トンネル周方向端壁（４，４）に亘る２本の縦リブ（中間の３，３）、及び両トンネル軸方向端壁（両端の３，３）と縦リブ（中間の３，３）とに跨る多数の横リブ（５）が形成された金属製のセグメント（このように縦リブが２個のものを一般に四主桁型セグメントと呼ぶ）である。このような金属セグメントの材質としては、溶接による鋼板製のものや鋳鉄製のものが多い。尚、カッコ内の符号は、特開２００１−３２３７９６号公報の図面に付記されたものを用いている。
【０００４】
又、後者のコルゲート型セグメントは、前記後者の公報における図１に示されたように、一対のトンネル軸方向端壁（１０，１０）、一対のトンネル周方向端壁（１，１）、及びトンネル軸方向で中央部分がトンネル径方向の内径側に寄った段差状の外周壁（７，１２）の５面を有し、かつ、両トンネル軸方向端壁（１０，１０）と外周壁（７，１２）の段差部（７）とに亘る多数の横リブ（付記されず）が形成された金属製のセグメント本体と、外周壁（７，１２）２５における段差部（７）の外周側にコンクリート（部分的に斜線が描かれた部分）が充填された金属とコンクリートとによる合成セグメントである。尚、カッコ内の符号は、特開平１０−１９６２９０号公報の図面に付記されたものを用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セグメントを多数連結してトンネルを作成した場合、最も強度条件の厳しいセグメントは、自重及び下向きの土圧による曲げモーメントが作用するトンネル上端部に位置するセグメントであり、そのセグメントからトンネル周方向に遠いセグメントほど強度条件は緩くなって行く。通常のトンネルは断面円形であるから、最も強度条件の厳しいトンネル上端部に配置される場合を強度条件の基準としてセグメントが設計される。
【０００６】
セグメントに要求される強度は、トンネルが設定されるところの土質によっても左右されるものであり、山地等の硬い岩盤にトンネルを設ける場合には、地盤自体に保形強度があるので比較的強度条件の緩いセグメントでも良いが、湖沼や川の下等の軟弱地盤では、地盤の重量や土圧が直にトンネルに作用するようになるので、セグメントには相当な強度が要求される。
【０００７】
一方、トンネルの下掘りはシールドマシンを用いることが殆どであり、その掘削断面積に対するトンネル完成後のトンネル内断面積の割合が大であればあるほど、小型のシールドマシンで済む等、建設コストは下がる。従って、強度を落とすことなく、或いは向上させながらセグメントの厚み寸法（トンネル径方向寸法）をコンパクト化させることが、トンネルコストを抑えるための急務となってきている。
【０００８】
本発明の目的は、セグメントの厚みを増やすことなく強度アップできるとか、強度や機能を損なうことなく厚みが減らせるといった具合に、比強度の向上するセグメントを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の構成は、図１〜図３に例示する如く、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル壁Ｗを形成するためのトンネル用セグメントにおいて、
トンネル周方向で隣合うセグメントＳに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対以上の周方向壁ａと、トンネル壁Ｗ（図１０参照）を構成すべくトンネル周方向に沿った周壁ｂとの少なくとも５壁から成る箱形を呈するとともに、周方向壁ａにおいて、トンネル径方向に関して周壁ｂが配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁ａのトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部Ｆを形成してあることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の構成によれば、トンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対以上の周方向壁と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った周壁との少なくとも５壁から成る箱形のセグメントにおいて、周方向壁において、トンネル径方向に関して周壁が配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部を形成してあるから、セグメントの厚み（トンネル径方向長さ）を増すことなく、周方向壁における周壁の無い開放側となる側の強度が向上するようになる。特に、セグメントとしてのトンネル周方向の耐曲げモーメントが向上する作用が得られるようになる。
【００１１】
請求項２の構成は、図１〜図３に例示する如く、請求項１の構成において、一対以上の周方向壁ａを、トンネル軸方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向で両端に位置する一対の軸端面壁３，４と、これら軸端面壁３，４どうしの間においてトンネル周方向に延びる縦リブ６とで構成し、一対の軸端面壁３，４において、トンネル径方向に関して周壁ｂが配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁ａのトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域に亘ってトンネル軸方向におけるセグメント内側に突出するフランジ部３ｆ，４ｆを形成するとともに、縦リブ６において、トンネル径方向に関して周壁ｂが接続される部分とは反対側となる部分に、縦リブ６のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域亘ってトンネル軸方向に突出したフランジ部６ｆを形成してあることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の構成によれば、一対の軸端面壁間にトンネル周方向に延びる縦リブが配置された構造、所謂「主桁型セグメント」において、一対の軸端面壁、及び縦リブにおける開放側端に、トンネル周方向長さの全域又はほぼ全域亘ってトンネル軸方向に突出したフランジ部が形成されているから、この主桁型セグメントにおいても、全ての周方向壁における周壁の無い開放側となる側の強度が向上するようになり、特に、セグメントとしてのトンネル周方向の耐曲げモーメントが向上する作用が得られるようになる。
【００１３】
請求項３の構成は、図３，図８，図９に例示する如く、請求項１又は２の構成において、周壁ｂとフランジ部Ｆとの間で、かつ、一対の軸方向壁１，２と一対の周方向壁とによって囲まれた部分にコンクリートを充填してあることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の構成によれば、請求項１の構成による主桁型セグメント、及び請求項２の構成によるコルゲート型セグメントにおける空間部にコンクリートを充填して成るコンクリート部が備わっているから、コンクリート部による強度がプラスされて、セグメントとしての大きさを大きくすること無く強度・剛性を向上させることができる。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１０に、本発明によるトンネル用セグメントＳを複数用いて構成されるトンネルリングｔｒ、及びトンネルＴが、そして、図１〜図７にはそのトンネル用セグメントＳが夫々示されている。尚、図１，図２，図７はセグメント本体ｓｈのみを示し、図３〜図６においては、セグメント本体ｓｈのみを（イ）に、そして、コンクリート部ｃを有した状態を（ロ）に夫々描いてある。
【００１７】
トンネル軸方向（矢印イ方向）の幅が、セグメント１個分であるトンネルとしての一単位であるトンネルリングｔｒは、例えば９個のセグメントＳをトンネル周方向（矢印ロ方向）に連結して、トンネル壁Ｗが形成される状態に構成されており、トンネルリングｔｒをトンネル軸方向に多数連結することでトンネルＴが形成される。この場合のトンネルリングｔｒは、６個の普通型セグメントＳｎと、トンネル周方向両端がテーパ面に形成されたキーセグメントＳｋと、キーセグメントの隣に配置される計２個の片テーパ型の接合セグメントＳｓとの９個のセグメントＳから構成されている。
【００１８】
図１〜図７に示すように、トンネル用セグメントＳは、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対の軸端面壁（周方向壁ａの一例）３，４と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った外周壁（周壁ｂの一例）５とから成るダクタイル鋳鉄製で箱形のセグメント本体ｓｈと、このセグメント本体ｓｈに充填されるコンクリート部ｃとから成る変形四主桁型の合成セグメントに構成されている。
【００１９】
セグメント本体ｓｈには、一対の軸方向壁１，２に亘る状態で外周壁５の内面側に配置された２箇所の略扇形の縦リブ（周方向壁ａの一例）６，６と、軸端面壁３，４及び縦リブ６，６に跨って配置される複数の横リブ７とが一体形成されている。そして、軸端面壁３，４と縦リブ６，６における内径側端（「トンネル径方向に関して周壁が配置される部分とは反対側となる部分」の一例）に、セグメントＳとしてのトンネル周方向長さの全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部３ｆ，４ｆ，６ｆが一体形成されている。
【００２０】
縦リブ６のフランジ部６ｆは、トンネル軸方向で両側に突出する両突出型に形成されており、軸端面壁３，４のフランジ部３ｆ，４ｆは、隣のセグメントとの連結都合上から、セグメント内方側にのみ突出する片突出型に形成されている。軸端面壁３，４の外面側におけるトンネル径方向の２箇所には、隣合うセグメントＳとの間を埋めるシール材を充填する為の帯状凹溝８，８を形成してある。
【００２１】
トンネル周方向で隣合う横リブ７，７間には、セグメント本体ｓｈに根元側が係合された補強用の配筋材９を設けてあり、コンクリート部ｃは複数の配筋材９を伴った状態で充填されている。縦リブ６，６のトンネル径方向で内側端の位置は、軸端面壁３，４のトンネル径方向で内側端の位置よりもトンネル径方向で外側に寄せてあり、一対の縦リブ６，６はコンクリート部ｃに埋設されるようにしてある。尚、コンクリート部ｃのトンネル径方向で内側端面ｃｔの位置は、軸端面壁３，４のトンネル径方向で内側端の位置よりも、若干トンネル径方向で内側に寄せてある。
【００２２】
配筋材９は、棒状の鉄筋をコ字状に折り曲げて成る本体材９Ａに、同じく棒状の鉄筋による一対の脚部９ｂ、９ｂが固着されたフォーク状を呈するものに形成されており、本体材９Ａにおける一対の脚部部分９ａ，９ａ、及び一対の脚部９ｂ、９ｂ夫々の先端折り曲げ部を、各軸端面壁３，４及び各縦リブ６，６と外周壁５とに亘って形成された部分横リブ１０の貫通孔１０ａに挿入した係合状態として、コンクリート部ｃとセグメント本体ｓｈとの接合強度を向上させてある。
【００２３】
各フランジ部３ｆ，４ｆ，６ｆは、軸端面壁３，４及び各縦リブ６，６、即ち、セグメント本体ｓｈの強度向上の他、コンクリート部ｃのセグメント本体ｓｈからの抜け出しを阻止する機能も有している。
【００２４】
横リブ７は、一対の横リブ６，６間に位置する中央横リブ７ａと、そのトンネル軸方向で両側に位置する一対のサイド横リブ７ｂ，７ｂとから成り、図４、図６、図７に示すように、いずれの横リブ７ａ，７ｂも全て同じ高さに形成されるのが基本である。但し、図示は省略するが、コンクリート部ｃに鉄筋を入れる為や、鋳造都合等の理由により、中央横リブ７ａの高さを低くし、かつ、サイド横リブ７ｂ，７ｂの高さを内側ほど低くなる傾斜端面とする構造を採ることもある。また、セグメントとしてのトンネル周方向で中央部分には、高さの低い中央横リブ７ａのみで成る横リブ７が、補強のために２箇所に形成されている。
【００２５】
尚、詳細な説明は割愛するが、一部が軸端面壁３，４に跨る状態で軸方向壁１，２のトンネル軸方向端部には、トンネル周方向で隣合うセグメントＳと連結するための連結溝１１，１１が形成されており、一対の軸端面壁３，４には連結用孔１２が複数形成されている。この連結用孔１２を用いた連結手段としては、アンカージョイントのようなワンタッチ操作式の継手やボルトナットによる連結具等が考えられる。また、サイド横リブ７ｂにおける周壁ｂ側端の適所に水抜き穴１３を形成してあるとともに、トンネル周方向で１つ飛ばし毎のサイド横リブ７ｂにおける軸端面壁３，４側に、連結用孔１２を含む厚肉部１４が形成されている。
【００２６】
〔別実施形態〕
《１》  図８に示すように、縦リブ６，６におけるフランジ部６ｆを、リブ高さの中間位置にも形成したダブルフランジ構造のものとしても良い。これによれば、セグメントＳとしての強度向上、並びにコンクリート部ｃのセグメント本体ｓｈからの抜け出し阻止作用の強化が図れる利点がある。
【００２７】
《２》  コルゲート型セグメントを基本とした合成セグメントＳにも本発明を適用しても良い。即ち、図９に示すように、トンネル周方向両端の一対の軸方向壁（図示省略）と、トンネル軸方向両端の一対の軸端面壁２３，２４（周方向壁ａの一例）と、これら両軸端面壁２３，２４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の縦リブ部２６，２６と、各軸端面壁２３，２４とその隣の縦リブ部２６とを連結する左右一対の部分外壁２５Ａ（周壁ｂの一例）と、隣合う縦リブ部２６，２６どうしを連結する部分内壁２５Ｂ（周壁ｂの一例）と、を有した箱状で、かつ、各軸端面壁２３，２４とその隣の縦リブ部２６と部分外壁２５Ａとで囲まれた部分、及び部分内壁２５Ｂとこれに連結される両縦リブ部２６，２６とで囲まれた部分とにコンクリートが充填された構造の合成セグメントＳである。
【００２８】
この変形コルゲート型セグメントの場合は、一対の軸端面壁２３，２４の先端にフランジ部２３ｆ，２４ｆを一体形成するとともに、各縦リブ２６，２６の外周側端にフランジ部２６ｆを一体形成するのである。このように４箇所にフランジ部２３ｆ，２４ｆ，２６ｆ，２６ｆを形成したことにより、３箇所のコンクリート部ｃ１，ｃ２，ｃ３のセグメント本体ｓｈからの抜け出しを有効に阻止しながら、合成セグメントＳの強度、特にトンネル周方向の耐曲げモーメントを強化させてある。
【００２９】
尚、図９に示すように、各縦リブ２６，２６における内周側端に、両端のコンクリート部ｃ１，ｃ３側に突出するフランジ部２５ｆ，２５ｆを設けて、セグメントＳの強度改善作用と、コンクリート部ｃ１，ｃ３の抜け出し阻止作用との強化を図るようにしても良い。
【００３０】
〔発明の効果〕
請求項１に記載のトンネル用セグメントでは、トンネル径方向に関して周方向壁における周壁が配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部を形成する工夫により、トンネル径方向でのセグメント厚みを大きくすることなく、強度や剛性を向上できるとか、強度や機能を損なうことなくセグメント厚みが減らせるといった具合に、比強度の向上するセグメントを提供することができた。
【００３１】
請求項２に記載のトンネル用セグメントでは、主桁型のものにおける周方向壁の全てにおいて前述のトンネル軸方向に突出するフランジ部が形成されているので、請求項１の構成による前記効果をより強化することができた。
【００３２】
請求項３に記載のトンネル用セグメントでは、請求項１又は２の構成による前記効果を奏するとともに、空間部にコンクリートが充填されたコンクリート部を有した合成セグメントに形成されているので、コンクリート部分の強度・剛性がより向上するので、大型化すること無く強度・剛性を大きく改善できる合理的なものにできた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】鋳鉄のみによるトンネル用セグメントの底面図
【図２】（イ）は図１のｉ−ｉ線断面図、（ロ）は図１のii−ii線断面図
【図３】（イ）は図１のiii−iii線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのiii−iii線断面図
【図４】（イ）は図１のiv−iv線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのiv−iv線断面図
【図５】（イ）は図１のｖ−ｖ線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのｖ−ｖ線断面図
【図６】（イ）は図１のvi−vi線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのvi−vi線断面図
【図７】図１に示すセグメントの斜視図
【図８】縦リブにフランジ部が２箇所形成されたセグメントの断面図
【図９】変形コルゲート型のセグメントを示す断面図
【図１０】トンネルの構造を示す斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１，２          軸方向壁
３，４          周方向壁
３ｆ，４ｆ      フランジ部
６              縦リブ
６ｆ            フランジ部
ａ              周方向壁
ｂ              周壁
Ｆ              フランジ部
Ｓ              セグメント
Ｗ              トンネル壁
【図１】
2007262886.tif 000003
【図２】
2007262886.tif 000004
【図３】
2007262886.tif 000005
【図４】
2007262886.tif 000006
【図５】
2007262886.tif 000007
【図６】
2007262886.tif 000008
【図７】
2007262886.tif 000009
【図８】
2007262886.tif 000010
【図９】
2007262886.tif 000011
【図１０】
2007262886.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月4日(2007.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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べて互いに連結することでトンネル壁を形成するためのトンネル用セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル用セグメントの基本構造としては種々のものがあるが、従来、一般的には特開２００１−３２３７９６号公報にて示される主桁型セグメントと、特開平１０−１９６２９０号公報にて示されるコルゲート型セグメントとが多用されている。
【０００３】
前者の主桁型セグメントは、前記前者の公報における図１に示されたように、トンネル軸方向で隣合うセグメントに対面すべく、トンネル周方向に沿った一対の扇形のトンネル軸方向端壁（両端の３，３）、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべく、トンネル軸方向に沿った一対のトンネル周方向端壁（４，４）、及び外周壁（２）の５面から成る箱形であり、かつ、両トンネル周方向端壁（４，４）に亘る２本の縦リブ（中間の３，３）、及び両トンネル軸方向端壁（両端の３，３）と縦リブ（中間の３，３）とに跨る多数の横リブ（５）が形成された金属製のセグメント（このように縦リブが２個のものを一般に四主桁型セグメントと呼ぶ）である。このような金属セグメントの材質としては、溶接による鋼板製のものや鋳鉄製のものが多い。尚、カッコ内の符号は、特開２００１−３２３７９６号公報の図面に付記されたものを用いている。
【０００４】
又、後者のコルゲート型セグメントは、前記後者の公報における図１に示されたように、一対のトンネル軸方向端壁（１０，１０）、一対のトンネル周方向端壁（１，１）、及びトンネル軸方向で中央部分がトンネル径方向の内径側に寄った段差状の外周壁（７，１２）の５面を有し、かつ、両トンネル軸方向端壁（１０，１０）と外周壁（７，１２）の段差部（７）とに亘る多数の横リブ（付記されず）が形成された金属製のセグメント本体と、外周壁（７，１２）２５における段差部（７）の外周側にコンクリート（部分的に斜線が描かれた部分）が充填された金属とコンクリートとによる合成セグメントである。尚、カッコ内の符号は、特開平１０−１９６２９０号公報の図面に付記されたものを用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セグメントを多数連結してトンネルを作成した場合、最も強度条件の厳しいセグメントは、自重及び下向きの土圧による曲げモーメントが作用するトンネル上端部に位置するセグメントであり、そのセグメントからトンネル周方向に遠いセグメントほど強度条件は緩くなって行く。通常のトンネルは断面円形であるから、最も強度条件の厳しいトンネル上端部に配置される場合を強度条件の基準としてセグメントが設計される。
【０００６】
セグメントに要求される強度は、トンネルが設定されるところの土質によっても左右されるものであり、山地等の硬い岩盤にトンネルを設ける場合には、地盤自体に保形強度があるので比較的強度条件の緩いセグメントでも良いが、湖沼や川の下等の軟弱地盤では、地盤の重量や土圧が直にトンネルに作用するようになるので、セグメントには相当な強度が要求される。
【０００７】
一方、トンネルの下掘りはシールドマシンを用いることが殆どであり、その掘削断面積に対するトンネル完成後のトンネル内断面積の割合が大であればあるほど、小型のシールドマシンで済む等、建設コストは下がる。従って、強度を落とすことなく、或いは向上させながらセグメントの厚み寸法（トンネル径方向寸法）をコンパクト化させることが、トンネルコストを抑えるための急務となってきている。
【０００８】
本発明の目的は、セグメントの厚みを増やすことなく強度アップできるとか、強度や機能を損なうことなく厚みが減らせるといった具合に、比強度の向上するセグメントを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の構成は、図３（ロ）に例示する如く、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結することでトンネル壁Ｗを形成するためのトンネル用セグメントであって、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対以上の周方向壁ａと、トンネル壁Ｗ（図１０参照）を構成すべくトンネル周方向に沿った周壁ｂとの少なくとも５壁から成る箱形のセグメント本体を形成し、一対以上の周方向壁ａを、トンネル軸方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向で両端に位置する一対の軸端面壁３，４と、これら軸端面壁３，４どうしの間においてトンネル周方向に延びる縦リブ６とで構成し、縦リブ６のトンネル径方向で内側端の位置を、軸端面壁３，４のトンネル径方向で内側端の位置よりもトンネル径方向で外側に配置し、配筋材９が、縦リブ６をトンネル径方向における内側で跨いだ状態にして、セグメント本体に充填したコンクリート部ｃ内に縦リブ６と共に埋設していることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
請求項２の構成は、図３（ロ）に例示する如く、請求項１の構成において、配筋材９が、コ字状に折り曲げて成る本体材９Ａに、一対の脚部９ｂが固着されたフォーク状を呈するものに形成されており、脚部９ｂを、周方向壁ａと周壁ｂとに亘って形成された部分横リブ１０の貫通孔１０ａに挿入して係合させていることを特徴とするものである。
【００１２】
【００１３】
請求項３の構成は、図３（ロ）に例示する如く、請求項１又は２の構成において、コンクリート部のトンネル径方向における内側端面ｃｔの位置が、軸端面壁３，４のトンネル径方向における内側端の位置よりもトンネル径方向において内側に位置しており、軸端面壁３，４のトンネル径方向における内側端全体がコンクリートｃによって覆われていることを特徴とするものである。
【００１４】
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１０に、本発明によるトンネル用セグメントＳを複数用いて構成されるトンネルリングｔｒ、及びトンネルＴが、そして、図１〜図７にはそのトンネル用セグメントＳが夫々示されている。尚、図１，図２，図７はセグメント本体ｓｈのみを示し、図３〜図６においては、セグメント本体ｓｈのみを（イ）に、そして、コンクリート部ｃを有した状態を（ロ）に夫々描いてある。
【００１７】
トンネル軸方向（矢印イ方向）の幅が、セグメント１個分であるトンネルとしての一単位であるトンネルリングｔｒは、例えば９個のセグメントＳをトンネル周方向（矢印ロ方向）に連結して、トンネル壁Ｗが形成される状態に構成されており、トンネルリングｔｒをトンネル軸方向に多数連結することでトンネルＴが形成される。この場合のトンネルリングｔｒは、６個の普通型セグメントＳｎと、トンネル周方向両端がテーパ面に形成されたキーセグメントＳｋと、キーセグメントの隣に配置される計２個の片テーパ型の接合セグメントＳｓとの９個のセグメントＳから構成されている。
【００１８】
図１〜図７に示すように、トンネル用セグメントＳは、トンネル周方向で隣合うセグメントに対面すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁１，２と、トンネル周方向に沿う略扇形で一対の軸端面壁（周方向壁ａの一例）３，４と、トンネル壁を構成すべくトンネル周方向に沿った外周壁（周壁ｂの一例）５とから成るダクタイル鋳鉄製で箱形のセグメント本体ｓｈと、このセグメント本体ｓｈに充填されるコンクリート部ｃとから成る変形四主桁型の合成セグメントに構成されている。
【００１９】
セグメント本体ｓｈには、一対の軸方向壁１，２に亘る状態で外周壁５の内面側に配置された２箇所の略扇形の縦リブ（周方向壁ａの一例）６，６と、軸端面壁３，４及び縦リブ６，６に跨って配置される複数の横リブ７とが一体形成されている。そして、軸端面壁３，４と縦リブ６，６における内径側端（「トンネル径方向に関して周壁が配置される部分とは反対側となる部分」の一例）に、セグメントＳとしてのトンネル周方向長さの全域に亘ってトンネル軸方向に突出するフランジ部３ｆ，４ｆ，６ｆが一体形成されている。
【００２０】
縦リブ６のフランジ部６ｆは、トンネル軸方向で両側に突出する両突出型に形成されており、軸端面壁３，４のフランジ部３ｆ，４ｆは、隣のセグメントとの連結都合上から、セグメント内方側にのみ突出する片突出型に形成されている。軸端面壁３，４の外面側におけるトンネル径方向の２箇所には、隣合うセグメントＳとの間を埋めるシール材を充填する為の帯状凹溝８，８を形成してある。
【００２１】
トンネル周方向で隣合う横リブ７，７間には、セグメント本体ｓｈに根元側が係合された補強用の配筋材９を設けてあり、コンクリート部ｃは複数の配筋材９を伴った状態で充填されている。縦リブ６，６のトンネル径方向で内側端の位置は、軸端面壁３，４のトンネル径方向で内側端の位置よりもトンネル径方向で外側に寄せてあり、一対の縦リブ６，６はコンクリート部ｃに埋設されるようにしてある。尚、コンクリート部ｃのトンネル径方向で内側端面ｃｔの位置は、軸端面壁３，４のトンネル径方向で内側端の位置よりも、トンネル径方向で内側に寄せてある。
【００２２】
配筋材９は、棒状の鉄筋をコ字状に折り曲げて成る本体材９Ａに、同じく棒状の鉄筋による一対の脚部９ｂ、９ｂが固着されたフォーク状を呈するものに形成されており、本体材９Ａにおける一対の脚部部分９ａ，９ａ、及び一対の脚部９ｂ、９ｂ夫々の先端折り曲げ部を、各軸端面壁３，４及び各縦リブ６，６と外周壁５とに亘って形成された部分横リブ１０の貫通孔１０ａに挿入した係合状態として、コンクリート部ｃとセグメント本体ｓｈとの接合強度を向上させてある。
【００２３】
各フランジ部３ｆ，４ｆ，６ｆは、軸端面壁３，４及び各縦リブ６，６、即ち、セグメント本体ｓｈの強度向上の他、コンクリート部ｃのセグメント本体ｓｈからの抜け出しを阻止する機能も有している。
【００２４】
横リブ７は、一対の縦リブ６，６間に位置する中央横リブ７ａと、そのトンネル軸方向で両側に位置する一対のサイド横リブ７ｂ，７ｂとから成り、図４、図６、図７に示すように、いずれの横リブ７ａ，７ｂも全て同じ高さに形成されるのが基本である。但し、図示は省略するが、コンクリート部ｃに鉄筋を入れる為や、鋳造都合等の理由により、中央横リブ７ａの高さを低くし、かつ、サイド横リブ７ｂ，７ｂの高さを内側ほど低くなる傾斜端面とする構造を採ることもある。また、セグメントとしてのトンネル周方向で中央部分には、高さの低い中央横リブ７ａのみで成る横リブ７が、補強のために２箇所に形成されている。
【００２５】
尚、詳細な説明は割愛するが、一部が軸端面壁３，４に跨る状態で軸方向壁１，２のトンネル軸方向端部には、トンネル周方向で隣合うセグメントＳと連結するための連結溝１１，１１が形成されており、一対の軸端面壁３，４には連結用孔１２が複数形成されている。この連結用孔１２を用いた連結手段としては、アンカージョイントのようなワンタッチ操作式の継手やボルトナットによる連結具等が考えられる。また、サイド横リブ７ｂにおける周壁ｂ側端の適所に水抜き穴１３を形成してあるとともに、トンネル周方向で１つ飛ばし毎のサイド横リブ７ｂにおける軸端面壁３，４側に、連結用孔１２を含む厚肉部１４が形成されている。
【００２６】
〔別実施形態〕
図８に示すように、縦リブ６，６におけるフランジ部６ｆを、リブ高さの中間位置にも形成したダブルフランジ構造のものとしても良い。これによれば、セグメントＳとしての強度向上、並びにコンクリート部ｃのセグメント本体ｓｈからの抜け出し阻止作用の強化が図れる利点がある。
【００２７】
〔参考例〕
コルゲート型セグメントを基本とした合成セグメントＳにも本発明を適用しても良い。即ち、図９に示すように、トンネル周方向両端の一対の軸方向壁（図示省略）と、トンネル軸方向両端の一対の軸端面壁２３，２４（周方向壁ａの一例）と、これら両軸端面壁２３，２４に亘って形成されたトンネル周方向に延びる２個の縦リブ部２６，２６と、各軸端面壁２３，２４とその隣の縦リブ部２６とを連結する左右一対の部分外壁２５Ａ（周壁ｂの一例）と、隣合う縦リブ部２６，２６どうしを連結する部分内壁２５Ｂ（周壁ｂの一例）と、を有した箱状で、かつ、各軸端面壁２３，２４とその隣の縦リブ部２６と部分外壁２５Ａとで囲まれた部分、及び部分内壁２５Ｂとこれに連結される両縦リブ部２６，２６とで囲まれた部分とにコンクリートが充填された構造の合成セグメントＳである。
【００２８】
この変形コルゲート型セグメントの場合は、一対の軸端面壁２３，２４の先端にフランジ部２３ｆ，２４ｆを一体形成するとともに、各縦リブ２６，２６の外周側端にフランジ部２６ｆを一体形成するのである。このように４箇所にフランジ部２３ｆ，２４ｆ，２６ｆ，２６ｆを形成したことにより、３箇所のコンクリート部ｃ１，ｃ２，ｃ３のセグメント本体ｓｈからの抜け出しを有効に阻止しながら、合成セグメントＳの強度、特にトンネル周方向の耐曲げモーメントを強化させてある。
【００２９】
尚、図９に示すように、各縦リブ２６，２６における内周側端に、両端のコンクリート部ｃ１，ｃ３側に突出するフランジ部２５ｆ，２５ｆを設けて、セグメントＳの強度改善作用と、コンクリート部ｃ１，ｃ３の抜け出し阻止作用との強化を図るようにしても良い。
【００３０】
〔発明の効果〕
本発明のトンネル用セグメントにおいては、配筋材が、縦リブをトンネル径方向における内側で跨いだ状態にして、セグメント本体に充填したコンクリート部内に縦リブと共に埋設しているという構成を備えることにより、配筋材とコンクリート部による強度がプラスされ得るため、トンネル径方向でのセグメント厚みを大きくすることなく、強度や剛性を向上できるとか、強度や機能を損なうことなくセグメント厚みが減らせるといった具合に、比強度の向上するセグメントを提供することができる。
【００３１】
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】鋳鉄のみによるトンネル用セグメントの底面図
【図２】（イ）は図１のｉ−ｉ線断面図、（ロ）は図１のii−ii線断面図
【図３】（イ）は図１のiii−iii線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのiii−iii線断面図
【図４】（イ）は図１のiv−iv線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのiv−iv線断面図
【図５】（イ）は図１のｖ−ｖ線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのｖ−ｖ線断面図
【図６】（イ）は図１のvi−vi線断面図、（ロ）は図１に示すセグメントにコンクリート部が付加された合成セグメントでのvi−vi線断面図
【図７】図１に示すセグメントの斜視図
【図８】縦リブにフランジ部が２箇所形成されたセグメントの断面図
【図９】本発明の参考例を示す断面図
【図１０】トンネルの構造を示す斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１，２          軸方向壁
３，４          周方向壁
３ｆ，４ｆ      フランジ部
６              縦リブ
６ｆ            フランジ部
ａ              周方向壁
ｂ              周壁
Ｆ              フランジ部
Ｓ              セグメント
Ｗ              トンネル壁