(57)【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内壁を形成するためのトンネル用セグメントであって、
トンネル外周部を形成する湾曲板部と、トンネル軸方向両端の一対の円弧状板部と、トンネル周方向両端の一対の端面板部とを有した箱状で金属製のものに構成するとともに、前記湾曲板部におけるトンネル周方向の中間部に、グラウト注入用貫通孔を形成可能な厚肉部を、前記貫通孔の径より大きめの円形範囲で周囲よりも肉厚となるように形成してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
一対の前記円弧状板部間に亘る状態でトンネル軸方向に延びるリブ部を有した鋳鉄製のものであり、前記厚肉部を、トンネル周方向で中央又はほぼ中央における隣合う一対の前記リブ部間に形成してある請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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内壁を形成するためのトンネル用セグメントに係り、詳しくは、鋳鉄等の金属製セグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル用セグメントを連結一体化してトンネルリング（トンネル）を形成する場合、掘削対象地盤が比較的柔らかい土質であるときには、土圧の作用によって地盤が流動することでセグメント外周部と隙間無く接触して一体化されるようになり、比較的安定したトンネルの強度状態が得られるが、岩盤等の硬い土質であるときには、セグメント外周部との間に隙間が存在し、トンネル周囲の地盤が安定化されないことがある。
【０００３】
そのような場合には、セグメント連結によるトンネルリングの成形後に、予めセグメントの内周側と外周側とに亘る状態に形成された貫通孔を用いて、グラウト等の隙間充填材を流し込み供給することで、地盤とトンネルリング外周部との間の隙間空間を埋める処理を行うようにしていた。そのような貫通孔が形成されているトンネル用セグメントとしては、特開平１０−２９６４８号公報に示されたものが知られている。即ち、外周部を部分的に外径方向に筒状に突設することで貫通孔（グラウト注入孔）を設けてあり、基本的にはネジ蓋を設けて貫通孔には蓋をしてある。そして、必要なときにネジ蓋を外してグラウトをトンネルの外周側に注入するように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報のものでは、その図３等にて示されるように、内面に雌ネジ部４が形成された貫通孔２に、緩衝体８を内装した雄ネジ状の注入孔栓１、リングパッキン１０、逆止弁１１といった複数の部品、並びに機構を螺装する構造であり、貫通孔２は遮蔽及び開通自在な状態に構成されていた。これは、貫通孔は必ず使用されるというものではなく、トンネル作成対象となる地盤の土質が岩盤である等によって、トンネルリング外周との間に隙間が存在しているときには、グラウト注入用として用いられることもあるから、通常は塞がれているのである。
【０００５】
してみると、貫通孔、栓等の複数の構造・部品類から成る貫通孔・栓機構を、使うかどうか分からないにも拘らずに、予めどのセグメントにも装備しておくことは不合理であって、コスト的にも不利であり、改善の余地が残されているように思える。
【０００６】
本発明の目的は、グラウト注入用としてセグメントの外周部に形成される貫通孔、及びその栓構造の工夫により、貫通孔・栓機構に必要な部品点数を削減して、コスト的に有利なトンネル用セグメントを得る点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の構成は、図６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内壁を形成するためのトンネル用セグメントにおいて、
トンネル外周部を形成する湾曲板部１ｃと、トンネル軸方向両端の一対の円弧状板部１ａ，１ａと、トンネル周方向両端の一対の端面板部１ｂ，１ｂとを有した箱状で金属製のものに構成するとともに、前記湾曲板部１ｃにおけるトンネル周方向の中間部に、グラウト注入用貫通孔１３を形成可能な厚肉部１４を、前記貫通孔１３の径より大きめの円形範囲で周囲よりも肉厚となるように形成してあることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の構成は、図６に例示する如く、請求項１の構成において、一対の前記円弧状板部１ａ，１ａ間に亘る状態でトンネル軸方向に延びるリブ部１ｆを有した鋳鉄製のものであり、前記厚肉部１４を、トンネル周方向で中央又はほぼ中央における隣合う一対の前記リブ部１ｆ，１ｆ間に形成してあることを特徴とするものである。
【０００９】
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。
【００１０】
〔作用〕
請求項１の構成によれば、次のような作用がある。即ち、請求項１の構成は、外周部、一対の円弧状板部、及び一対の端面板部との５面部による箱状の金属製セグメントであるから、セグメントとしての必要な強度・剛性を確保しながら、肉厚自体は薄くして軽量化を図ることが可能である。そして、外周部に、周囲よりも肉厚の厚い厚肉部を形成したので、トンネルとしての外周側に岩盤との隙間を埋めるべくグラウト注入等の貫通孔が必要なときには、その厚肉部に貫通孔を形成して用いるようにする。
【００１１】
つまり、貫通孔として使わないことも多いから、使う場合には後加工によって孔を形成できるように、孔を形成しても強度低下とならないよう、予め肉厚を厚くして補強だけしておく、という手段である。これによれば、貫通孔が不必要なときには追加部品類は一切無く、コストアップは生じない。又、貫通孔が必要なときには、その必要とされるセグメントの厚肉部に貫通孔を形成して、グラウト注入等の処理を行う。貫通孔の使用後は、固化したグラウトによって塞がれるので何もしなくても良いとか、蓋（キャップ）を圧入する、或いは、当て板を溶接して孔を塞ぐ等、適宜に処理することが自在である。
【００１２】
請求項２の構成によれば、無底箱状で、かつ、トンネル軸方向に延びる複数のリブ部を有した鋳鉄製セグメントにおける厚肉部を規定したものであり、トンネル周方向の中央又はその付近におけるリブ部間に厚肉部を設けてあるので、形状的にトンネル周方向のバランスが良いとともに、貫通孔を明けた際におけるグラウト注入等の作業を行うに、リブ部が妨げとなり難い点も好ましい。
【００１３】
〔効果〕
請求項１に記載のトンネル用セグメントでは、発想を転換して、グラウト注入用等のための貫通孔が必要となるセグメントには厚肉部を設けておき、その厚肉部に後加工によって貫通孔を形成しても強度低下が生じないようにする手段により、貫通孔を形成することによる必要な機能を強度低下無く得ることを可能としながら、部品点数が多く、コスト高となる貫通孔・栓機構を不要にすることができ、経済的、合理的なセグメントを提供することができた。
【００１４】
請求項２に記載のトンネル用セグメントでは、トンネル軸方向に延びる複数のリブ部を有する鋳鉄製セグメントにおいて、厚肉部による形状バランスの悪化（例えば、セグメント運搬時やセグメント組立時における重心のずれによる不具合等）が無く、貫通孔からのグラウト注入作業も行い易い状態で、請求項１の構成による前記効果を奏することができる利点がる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明によるトンネル用セグメントＳＡ，ＳＢ，ＳＫを用いて構成されたトンネルリングＴＲが、図２に、標準仕様のＡセグメントＳＡが夫々示されている。トンネル軸方向（矢印イ方向）で単一の単位トンネルリングｔｒは、これら３種類のセグメントＳＡ，ＳＢ，ＳＫのうち、Ｋ型セグメントＳＫが１個で、Ａ型及びＢ型セグメントＳＡ，ＳＢが２個ずつの計５個のセグメントをトンネル周方向（矢印ロ方向）に連結して構成されている。
【００１６】
Ａ型セグメントＳＡは、トンネル周方向及び軸方向のいずれにも対称な形状であり、その周方向での全長角度は８５．７１４度に設定されている。Ｂ型セグメントＳＡは、基本的にはＡ型セグメントＳＡと殆ど同じであるが、Ｋ型セグメントＳＫを内径側から外径側への移動（図１参照）によって一対のＢ型セグメントＳＢ，ＳＢ間に押込みセットする都合上、一方のトンネル周方向での周方向端面２ｂを、半径線に対して内径側窄まりとなる方向に傾斜させてある点でのみ異なる（図６参照）。
【００１７】
Ｋ型セグメントＳＫは、トンネル周方向での基本角度が１７．１４３度の短いものであり、その両周方向端面５ｂ，５ｂは、Ｂ型セグメントＳＢの周方向端面２ｂと逆の傾斜が施されている（図７参照）。各セグメントＳ（ＳＡ，ＳＢ，ＳＫ）は、ダクタイル鋳鉄製であり、その構造を基本形であるＡ型セグメントＳＡから説明する。
【００１８】
−Ａ型セグメントＳＡについて−
図２〜図５に示すように、Ａ型セグメントＳＡは、トンネル軸方向の端面である略円弧状の軸方向端面（円弧状板部の一例）１ａ，１ａと、トンネル周方向の端面である周方向端面（端面板部の一例）１ｂ，１ｂと、外周面（湾曲板部の一例）１ｃと、軸方向端面１ａとほぼ同型の２本の縦リブ１ｇ，１ｇと、トンネル軸方向に延びる多数の横リブ（リブ部の一例）１ｆとを有した枠体状のものに構成されている。
【００１９】
軸方向端面１ａ，１ａには、トンネル軸方向で隣合うセグメントをボルト・ナット連結するための第１ボルト孔４（連結部Ｒの一例）が、トンネル周方向で等角度Ｄ［約１７．１４３度（Ａ型セグメントＳＡ全体角度の１／５）］毎に計５箇所形成されているとともに、周方向端面１ｂ，１ｂには、トンネル周方向で隣合うセグメントをボルト・ナット連結するための第２ボルト孔３が、トンネル軸方向で両端部に２箇所ずつの計４箇所に形成されている。
【００２０】
横リブ１ｆは、鋳造時の型抜き方向の利便性から、セグメントＳＡとしてのトンネル周方向中心を通る法線Ｚに平行な方向に統一された状態で形成されている。そして、横リブ１ｆがトンネル周方向で等角度毎に並ぶことの基準位置は、横リブ１ｆの先端位置としてある。即ち、横リブ１ｆ先端の幅方向で中心点Ｙが基準点であり、中心点Ｙが等角度ｄ［約８．５７１度（Ａ型セグメントＳＡ全体角度の１／１０）］毎に配置されている。
【００２１】
但し、トンネル周方向で最も端に位置する一対の横リブ１Ｆ，１Ｆと周方向端面１ｂとの第１及び第２角度ｗ１，ｗ２は、隣合う横リブ１ｆ，１ｆ間角度（８．５７１度）の丁度半分の値である約４．２８６度に設定されている。周方向端面１ｂの形状と型抜き方向との関係上、端横リブ１Ｆと周方向端面１ｂとの間の空間部は砂型によって成形されるのであるが、その砂型の出入れ開口部を実用上で十分なものとするために、図２，図４に示すように、端横リブ１Ｆ，１Ｆの高さを、軸方向端面１ａ，１ａ、及び縦リブ１ｇ，１ｇとの交点箇所以外は低くして、砂の出し入れ操作が行い易くなるようにしてある。
【００２２】
加えて、これら端横リブ１Ｆ，１Ｆ及びその隣の横リブ１ｆ，１ｆの４箇所のリブ厚を、その他の横リブ１ｆの厚み（先端で１７ｍｍ）よりも厚く（端横リブ１Ｆは先端で２８．５ｍｍ、隣の横リブ１ｆは先端で２７ｍｍ）して補強してある。そして、周方向端面１ｂ，１ｂの肉厚も厚く（２５ｍｍ）して補強してある。又、両軸方向端面１ａ，１ａ及び両周方向端面１ｂ，１ｂの４面には、隣合うセグメントとの隙間を埋めるシール材充填用の２段のシール溝１１，１２が形成されている。
【００２３】
５箇所の第１ボルト孔４の隣合うものどうしの周方向角度Ｄ（１ピッチ角度）は、横リブ１ｆ，１ｆ間の周方向角度の２倍の１７．１４３度に設定され、かつ、周方向端面１ａとその隣の第１ボルト孔４との周方向角度は、横リブ１ｆ，１ｆ間の角度と同じ８．５７１度（１／２ピッチ角度）に設定されている。つまり、角度的には第１ボルト孔４は、隣合う横リブ１ｆ，１ｆ間の丁度中央に位置しており、かつ、横リブ１ｆ，１ｆの２倍ピッチで規則正しく配列されている。又、第１ボルト孔４部位は若干肉厚を増した厚肉部６とされている。
【００２４】
一対の縦リブ１ｇ，１ｇ間で、かつ、一対の中央の横リブ１ｆ，１ｆ間のスペース７に、横リブ１ｆ，１ｆに跨る状態の部分縦リブ８を形成してあるとともに、この部分縦リブ８にはクレーン等によって吊上げるためのエレクター孔９が形成されている。又、各横リブ１ｆにおける軸方向端面１ａと縦リブ１ｇ間、及び縦リブ１ｇ，１ｇ間の３箇所には、外周面１ｃに接する位置に水抜き孔１０が形成されている。
【００２５】
−Ｂ型セグメントＳＢについて−
図６に示すように、Ｂ型セグメントＳＢは、前述したように一方の周方向端面２ｂが異なる以外は、基本的にＡ型セグメントＳＡと同じであり、相違点のみ説明する。Ｋ型セグメント用の周方向端面２ｂは、内径側が隣の横リブ１Ｆ側に寄る方向の内向き角度ｅ（１１．６度）で傾斜した面に形成されている。
【００２６】
図６に示すように、周囲４面が軸方向端面１ｂ、縦及び横リブ１ｇ，１ｆで囲まれた多数の空間部ｓのうち、周方向で丁度真ん中で軸方向両端の２箇所には、トンネルリングＴＲの施工後に、トンネルリングＴＲの外側における空間にグラウトを注入する為の注入孔１３を形成した場合の強度低下を補えるよう、大き目の円形範囲で肉厚を厚くした計２箇所の厚肉部１４を予め形成してある。つまり、Ｂ型セグメントには、トンネル周方向の中央における隣合う一対のリブ部１ｆ，１ｆ間で、かつ、軸方向端面１ａ，１ａと縦リブ１ｇとの間に、底面視円形で周囲よりも肉厚の厚い厚肉部１４を形成してある。
【００２７】
−Ｋ型セグメントＳＫについて−
Ｋ型セグメントＳＫは、基本の周方向角度ｋが１７．１４３度の極短いものであり、周方向で１箇所の第１ボルト孔４と、２箇所の横リブ１Ｆ，１Ｆを有している。両周方向端面５ａ，５ａは、内径側が隣の横リブ１Ｆから反対側に遠ざかる方向の外向き角度ｇ（１１．６度）傾斜した面に形成されており、Ｂ型セグメントＳＢの内向き角度ｅを相殺するように設定してある。
【００２８】
〔別実施形態〕
《１》  図８に示すように、鋼板どうしを溶接一体化してなるスチールセグメントＳＳにおいて、外周面２２の内面側（又は外面側）に円形の鋼板（厚みは外周面２２と同じでも異なっても良い）２３を、外周隅肉溶接等によって溶着一体化して厚肉部１４を形成しておく、という構造も可能である。
【００２９】
《２》  図２、図７に示すように、Ｂ型セグメントＳＢに採用されているグラウト注入孔１３用の厚肉部１４を、Ａ型セグメントＳＡやＫ型セグメントＳＫに設けても良い。尚、図３では、図２に示す厚肉部１４を見通した状態として仮想線にて描いてある。厚肉部１４は、Ａ型やＢ型セグメントＳＡ，ＳＢのようにトンネル周方向の中央でトンネル軸方向両端部に２箇所設けるとか、Ｋ型セグメントＳＫのように１箇所設ける他に、トンネル周方向に離れて３箇所以上設けるとか、トンネル周方向及び軸方向の双方に離して３箇所以上設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネルリングを示す斜視図
【図２】Ａ型セグメントを示し、（イ）は断面側面図、（ロ）は底面図
【図３】図２のハ−ハ線断面図
【図４】図２のニ−ニ線断面図
【図５】Ａ型セグメントの周方向端面を示す正面図
【図６】Ｂ型セグメントを示し、（イ）は断面側面図、（ロ）は底面図
【図７】Ｋ型セグメントを示し、（イ）は断面側面図、（ロ）は底面図
【図８】別構造のセグメントを示し、（イ）は断面側面図、（ロ）は要部の拡大断面図
【符号の説明】
１ａ            円弧状板部
１ｂ            端面板部
１ｃ            湾曲板部
１ｆ            リブ部
１４            厚肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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