(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの周方向に連続する複数の主桁と当該主桁の両端部にトンネルの軸方向に連続する継手板をそれぞれ備えてなる鋼製セグメントにおいて、継手板は軸方向に平行に連続する複数の横リブと、軸直角方向に連続する複数の縦リブと、軸方向の両端部に主桁側に突出する継手リブをそれぞれ有して構成してあることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項２】
トンネルの周方向に連続する複数の主桁と当該主桁の両端部にトンネルの軸方向に連続する継手板をそれぞれ備えてなる鋼製セグメントにおいて、継手板は二重に設置された表板および裏板と、当該表板と裏板間の中央部分で軸方向に連続する横リブと、軸直角方向に連続する複数の縦リブと、軸方向の両端部に主桁側に突出する継手リブをそれぞれ有して構成してあることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項３】
継手板は、軸方向に対して斜め方向に連続する複数の斜めリブを有して構成してあることを特徴とする請求項２記載の鋼製セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールドトンネルの覆工材として使用される鋼製セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを覆工するセグメントとして、例えば図６に図示するような鋼製セグメント３０が一般に知られている。鋼製セグメント３０は、トンネルの周方向に複数の主桁３１を平行に設置し、この複数の主桁３１の両端部に継手板３２をトンネル軸方向にそれぞれ設置し、かつ隣接する主桁３１，３１間に複数の補強板３３を主桁３１の軸方向に所定間隔に設置し、さらに地山側にスキンプレート３４を設置して形成されている。
【０００３】
また、この鋼製セグメント３０をトンネルの地山に設置した後、トンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント３０同士を接合する方法として、例えば図７（ａ）に図示するように、双方の継手板３２をトンネルの周方向に貫通する複数の高力ボルト３５でボルト止めして接合する方法が一般に知られている。
【０００４】
ところで、大断面トンネルを効率よく、かつ経済的に構築する方法として、例えば図８に図示するように、最初に大断面の外殻部３６を矩形状または円形状をなすボックスカルバート状に構築し、次にこの外殻部３６内の土砂を掘削して大断面のトンネルを構築するトンネルの構築工法（以下「ＭＭＳＴ工法」という）がある。
【０００５】
ここで外殻部３６は、複数の小断面シールドトンネル（以下「単体トンネル」という）ａを近接して掘進・構築し、かつこの単体トンネルａを断面方向に互いに接合した後、単体トンネルａ内にコンクリート３８を打設して構築する。
【０００６】
このＭＭＳＴ工法でも、単体トンネルａの地山は複数の鋼製セグメント３０でそれぞれ覆工し、またトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント３０同士は継手板３２どうしを高力ボルト３５でボルト止めして接合される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント３０同士を、継手板３２を貫通する高力ボルト３５で接合する接合構造では、継手部ボルトに作用する引張力は継手板３２の曲げ応力を介して主桁３１に伝えられる。
【０００８】
その際、継手板３２に応力が集中して、例えば図７（ｂ），（ｃ）に図示するように、継手板３２が簡単に変形してしまうことがあり、継手板３２が曲げ変形すると継手ボルト３５の軸力にばらつきが生じるだけでなく、いわゆるてこ作用によって過大な引張力が継手ボルト３５に作用するおそれがあり、構造的にも不利になることがあった。
【０００９】
また、シールドトンネルの止水やセグメントリングの形状維持という覆工材としての役割を果たせなくなってしまう等の課題が発生する。
特にＭＭＳＴ工法の場合、鋼製セグメント３０は当初、単体トンネルａを覆工するために設置されるが、大断面トンネルの完成時には本体構造としての働きを有し、その際、鋼製セグメント３０の主に主桁３１は大断面トンネルの周方向に配筋され、大きな引張力が作用する主筋に相当するものと見なされる。
【００１０】
したがって、鋼製セグメント３０の接続部には過大な引張力が作用するため、継手部には高い引張剛性を確保する必要がある。
その他、円形や複円形、矩形などのシールドトンネルにおいて、過大な偏土圧や内圧が作用する場合にも、継手部には高い引張剛性が要求される。
【００１１】
このような問題を解決する方法として、例えば図９（ａ），（ｂ）に図示するように、継手板３２を厚くしたり、継手板３２の裏側に補強リブ３７や補強プレート３８を溶接またはボルト止めして取り付けたりしているが、このような補強では、溶接熱やボルト孔を形成したことよる断面欠損によって部材強度の低下、さらには製造が面倒になりコストアップを免れない等の課題がある。
【００１２】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に継手板の曲げ剛性がきわめて大きく、トンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント同士を確実・強固に接合でき、かつ高い止水性を保持できるようにした鋼製セグメントを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の鋼製セグメントは、トンネルの周方向に連続する複数の主桁と当該主桁の両端部にトンネルの軸方向に連続する継手板をそれぞれ備えてなる鋼製セグメントにおいて、継手板は軸方向に平行に連続する複数の横リブと、軸直角方向に連続する複数の縦リブと、軸方向の両端部に主桁側に突出する継手リブをそれぞれ有して構成してあることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２記載の鋼製セグメントは、トンネルの周方向に連続する複数の主桁と当該主桁の両端部にトンネルの軸方向に連続する継手板をそれぞれ備えてなる鋼製セグメントにおいて、継手板は二重に設置された表板および裏板と、当該表板と裏板間の中央部分で軸方向に連続する横リブと、軸直角方向に連続する複数の縦リブと、軸方向の両端部に主桁側に突出する継手リブをそれぞれ有して構成してあることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３記載の鋼製セグメントは、請求項２記載の鋼製セグメントにおいて、継手板は軸方向に対して斜め方向に連続する複数の斜めリブ有して構成してあることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１〜図３は、この発明の実施の一形態を示し、図において２本の主桁１がトンネルの周方向に平行に設置され、この主桁１，１の端部間に継手板２がそれぞれ設置されている。
【００１８】
また、主桁１，１間に複数の補強板３が主桁１の軸方向に所定間隔に設置され、さらに主桁１と継手板２と補強板３とからなる骨組の地山側にスキンプレート４が取り付けられている。こうして、トンネルの周方向に細長い矩形板状の鋼製セグメント５が形成されている。
【００１９】
主桁１、継手板２および補強板３はいずれも、所定の梁成（高さ）を有して帯板状に形成されている。
また、主桁１は軸方向に複数のボルト孔１ａを所定間隔に有し、圧延成形され、継手板２は鋳造によって形成され、したがって主桁１と継手板２は、いわゆるハイブリット構造になっている。
【００２０】
さらに、継手板２は、裏側に軸方向に平行に連続する２本の横リブ２ａと軸直角方向に連続する複数の縦リブ２ｂと、さらに軸方向の両端部に主桁１側に突出する継手リブ２ｃをそれぞれ有して形成されている。
【００２１】
縦リブ２ｂは継手板２の軸方向に所定間隔に形成され、また横リブ２ａと縦リブ２ｂと継手リブ２ｃは互いに連続し、かつ横リブ２ａと縦リブ２ｂとのクロスする部分はそれぞれ柱状をなし、この柱状部２ｄにボルト孔２ｅがそれぞれ形成されている。また、継手リブ２ｃの端部には主桁１の端部を溶接して連結するための溶接部２ｆが段状に形成されている。
【００２２】
なお、ボルト孔２ｅは、継手板２が鋳造で形成されていることから、後から形成されている。
こうして形成された継手板２の軸方向の両端部に主桁１の端部がそれぞれ溶接して連結されている。その際、主桁１の端部は継手リブ２ｃの溶接部２ｆに溶接されている。また、継手板２は溶接性の高い鋳鋼などで形成するのが望ましい。
【００２３】
補強板３は、シールドジャッキ（図省略）の推進力を得るための反力受けと主桁１の座屈防止材として充分な強度を有するように断面略Ｌ字状に形成され、かつ主桁１の軸方向に最適な間隔に取り付けられている。また、補強板３は主桁１と同様に圧延成形されている。
【００２４】
そして、補強板３は主桁１の内側に溶接して取り付けられている。スキンプレート４は主桁１と継手板２と補強板３とからなる軸組の地山側に溶接して取り付けられている。
【００２５】
こうして形成された鋼製セグメント５はトンネルの地山に、トンネルの周方向と軸方向にそれぞれ隣接して設置されている。
そして、トンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント５同士は継手板２のボルト孔２ｅを貫通する複数の締結ボルト６によって接合され、トンネルの軸方向に隣接する鋼製セグメント５同士は主桁１のボルト孔１ａを貫通する複数の締結ボルト７によってそれぞれ接合されている。
【００２６】
このような構成において、特に継手板２が複数のリブを有して形成されていることにより、曲げ剛性がきわめて大きく、締結ボルトの締付けにも充分に耐えてトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント同士を確実・強固に接合でき、かつ高い止水性を保持できる。
発明の実施の形態２．
図４（ａ）〜（ｅ）は、この発明の他の例を示し、図において、特に継手板８以外の部材は、図１で説明したものと全く同じなので符号のみを付して説明を省略する。
【００２７】
継手板８は鋳造によって形成されている。また継手板８は、二重に設置された表板８ａおよび裏板８ｂと、この表板８ａと裏板８ｂ間の中央部分で軸方向に連続する１本の横リブ８ｃと軸直角方向に連続する複数の縦リブ８ｄと、軸方向の両端部に主桁１側に突出する継手リブ８ｅをそれぞれ有して形成されている。
【００２８】
表板８ａ、裏板８ｂ、横リブ８ｃ、縦リブ８ｄおよび継手リブ８ｅは互いに一体的に連続し、また横リブ８ｃの両端部分を貫通する複数のボルト孔８ｆが所定間隔に形成されている。
発明の実施の形態３．
図５（ａ）〜（ｄ）は、同じくこの発明の他の例を示し、図において、特に継手板９以外の部材は、図１と２で説明したものと全く同じなので符号のみを付し、その説明を省略する。
【００２９】
継手板９は鋳造によって形成されている。また、継手板９は二重に設置された表板９ａおよび裏板９ｂと、この表板９ａと裏板９ｂ間で軸直角方向に連続する複数の縦リブ９ｃと、略４５°方向に連続する複数の斜めリブ９ｄと、軸方向の両端部に主桁１側にそれぞれ突出する継手リブ９ｅをそれぞれ有して形成されている。
【００３０】
表板９ａ、裏板９ｂ、縦リブ９ｃ、斜めリブ９ｄおよび継手リブ９ｅは互いに一体的に連続し、また複数の斜めリブ９ｅは表板９ａと裏板９ｂ間にトラスばりを形成するように突設されている。さらに、縦リブ９ｃの両端部分を貫通する複数のボルト孔９ｆが所定間隔に形成されている。
【００３１】
なお、ボルト孔９ｆは、継手板９が鋳造で形成されていることから、後から形成されている。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は以上説明した構成からなり、特に継手板がその裏側に複数のリブを有して形成されているので、曲げ剛性がきわめて大きく、締結ボルトの締め付けにも充分に耐えてトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント同士を確実・強固に接合でき、かつ高い止水性を保持できる。
【００３３】
また、継手板は鋳造により単独で形成されているので、多数のリブを有して少々複雑な形状をなしていても、鋳造時の脱型方向を任意に選択できるため、図示するような様々な形状の継手板でも簡単に製造できる。さらに、鋳型の工夫によりボルト孔も同時に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼製セグメントの一部斜視図である。
【図２】鋼製セグメントの一例を示し、（ａ）はその一部平面図、（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、（ａ）におけるイ−イ線断面図、ロ−ロ線断面図、ハ−ハ線断面図である。
【図３】鋼製セグメントの接合状態を示す一部斜視図である。
【図４】鋼製セグメントの他の例を示し、（ａ）はその一部平面図、（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ、（ａ）におけるイ−イ線断面図、ロ−ロ線断面図、ハ−ハ線断面図、ニ−ニ線断面図である。
【図５】鋼製セグメントの他の例を示し、（ａ）はその一部平面図、（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、（ａ）におけるイ−イ線断面図、ロ−ロ線断面図、ハ−ハ線断面図である。
【図６】従来の鋼製セグメントの一例を示す一部斜視図である。
【図７】（ａ）はトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント同士の継手方法を示す断面図、（ｂ）は継手部の変形状態を示す平面図、（ｃ）は断面図である。
【図８】ＭＭＳＴ工法で構築されたトンネルの断面図である。
【図９】従来の鋼製セグメントの一例を示し、（ａ）はその一部平面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１  主桁
１ａ  ボルト孔
２  継手板
２ａ  横リブ
２ｂ  縦リブ
２ｃ  継手リブ
２ｄ  柱状部
２ｅ  ボルト孔
２ｆ  溶接部
３  補強板
４  スキンプレート
５  鋼製セグメント
６  締結ボルト
７  締結ボルト
８  継手板
８ａ  表板
８ｂ  裏板
８ｃ  横リブ
８ｄ  縦リブ
８ｅ  継手リブ
８ｆ  ボルト孔
９  継手板
９ａ  表板
９ｂ  裏板
９ｃ  縦リブ
９ｄ  斜めリブ
９ｅ  継手リブ
９ｆ  ボルト孔
【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】
0003991479.tif 000009
【図９】
0003991479.tif 000010