(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーの製作方法において、トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とを、１枚の薄鋼板を用いて一体に冷間プレス成形し、前記トンネル軸に沿った２面の側板に、前記冷間プレス成形に際し、トンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合うよう、トンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部あるいは凹状部を曲げ形成して鋼殻を構成し、当該鋼殻内に前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートを充填することを特徴とする合成構造ライナーの製作方法。
【請求項２】
トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは、両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーにおいて、前記トンネル軸に沿った２面の側板は薄鋼板からなり、この薄鋼板にトンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合い、トンネル半径方向のズレを防ぐ凸状部あるいは凹状部が曲げ形成され、前記トンネル軸に沿った２面の側板は、トンネル軸に垂直な２面の側板および、地山側あるいは内空側のいずれかの面板のトンネル周方向両端に固着され、前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートが充填されており、トンネル軸に沿った２面の側板の内空側のみ、あるいは、地山側のみ、あるいは、地山側と内空側の両側の端部が、地山側あるいは内空側の面板あるいはコンクリート面と重なり接触するように曲げ成形されていることを特徴とする合成構造ライナー。
【請求項３】
前記トンネル軸に沿った２面の側板の凸形状が、トンネル軸に垂直な２面の側板から所要の寸法のフラット部を残して成形され、かつトンネル軸に垂直な２面の側板のトンネル周方向両端部が直線であることを特徴とする請求項２記載の合成構造ライナー。
【請求項４】
トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とが１枚の鋼板で一体成形され、その端面にトンネル軸に垂直な２面の側板、あるいはトンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側のいずれか１面の面板とが固着されていることを特徴とする請求項２または３に記載の合成構造ライナー。
【請求項５】
前記面板にプレスにより所要の大きさ、所要のピッチで鋼殻内側方向に突出する凸部を設けた構成を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の合成構造ライナー。
【請求項６】
前記トンネル軸に沿った２面の側板と、前記地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とが、当該面板に前記凸部を有した形状で１枚の鋼板により一体成形され、その端面に、前記トンネル軸に垂直な２面の側板あるいは、トンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側の１面の面板とが固着されていることを特徴とする請求項５記載の合成構造ライナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山岳トンネル工法およびＴＢＭ工法あるいはシールド工法等を用いる各種トンネルの覆工に利用される鋼殻へコンクリートを中詰めしてなる合成構造ライナーと、その製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
山岳トンネル工法やＴＢＭ工法やシールド工法における覆工用のセグメントあるいはライナーを、ここではライナーと称す。そして、このライナーを鋼材からなる鋼殻内空部にコンクリートを中詰めして構成した場合に、合成構造ライナーと称す。
（１）合成構造ライナーの第１従来技術として鋼殻は、トンネル軸に垂直な２面の側板と、トンネルの地山側あるいは内空側のいずれか１面に配置される面板とが、同じ板でトンネルの曲率をもって鋼板による一体プレス成形にて構成され、前記トンネル軸に垂直な２面の側板には、ライナー同士をトンネル軸方向に連結するために、ボルト締結用の治具あるいはチャックピン治具が装着され、また、トンネル軸に沿った２面の側板（以下ピース間継手板という）は、前記一体成形されたトンネル軸に垂直な２面の側板と、地山側あるいは内空側の面板のトンネル周方向両端部に固着されており、このピース間継手板には、ボルト締結用の治具が装着されている。
【０００３】
前記５面からなる鋼殻の解放された（例えばトンネル内空側の）１面で、所定のコンクリートかぶりが確保できる位置に、トンネル周方向とトンネル軸方向に所定の間隔で鉄筋が配筋され、面板とトンネル軸に垂直な２面の側板の内側には所定の間隔で、ずれ止め用のジベル鋼材が溶接されている。前記鋼殻内にボルトボックスを形成できるようにコンクリートを充填して鋼，コンクリート合成構造のライナーが構成される。
【０００４】
前述の合成構造ライナーには次の問題点がある。
１）ピース間継手板が、ボルト締結であり、コンクリート打設時のボルトボックスの製造に手間がかかり、コンクリートの充填性の品質管理も大変である。また、施工現場でのセグメント組立作業が労働集約的で、かつ作業時間がかかる。
２）コンクリートと鋼殻との一体化のため、特殊なジベル鋼材を溶接しており、製造コストがアップする。
【０００５】
（２）第２従来技術として、ボルトレスによる現場省人化、工期短縮を実現する、ほぞ付き鉄筋コンクリートセグメントがある。このセグメントは、トンネル軸に垂直な側面（リング間継手面）あるいはトンネル軸に沿った側面（ピース間継手面）に、相対する面のトンネル半径方向へのずれに対し噛み合う凹凸形状が形成されているものである。
１）前述の技術では、ピース間継手部およびリング間継手部の端が欠け易く、特にほぞの部分が欠け易いので、緩衝材が必要であるという欠点がある。
２）前述の技術を、地下深度の深いシールドトンネルに用いると、コンクリートそのものの止水性が不完全なので、高い地下水圧の下でコンクリート本体からも水漏れが生じる。
【０００６】
（３）第３の従来技術として、特公平９−２４２４８６号に開示されるように、鉄筋コンクリートセグメントのピース間継手にＬ型継手金物を用いて、継手角部を補強したボルトレス継手構造が知られている。
１）このボルトレス継手構造は、前記（２）のほぞ付きコンクリートセグメントの欠点を補強しているが、継手部にコンクリート面が残っており、不完全である。
【０００７】
（４）第４の従来技術として、特開平７−２５２９９４号に開示されるように、コンクリート中詰め鋼製セグメントの継手板あるいは主桁板に、熱間圧延でトンネル半径方向に噛み合う凹凸形状を成形し、ボルトで締結したトンネル半径方向のせん断耐力の高い継手構造がある。
１）この継手構造は、鋼板に当該凹凸形状を成形するためには、熱間での圧延あるいは、鍛造プロセスが必要で、製造コストが比較的高い欠点がある。
２）前記の製造プロセスの制約および、鋼板の板厚との制約により、凹凸の噛み合いが浅いので、ボルト締め付けとの組合わせが不可欠点である。
３）地山側の面板と、継手板，主桁板との接合部の溶接には、強度のみならず、止水性が要求され、溶接ひずみにより寸法精度確保が大変で、それに伴い品質管理が大変である。
【０００８】
（５）第５の従来技術として、特開平３−５９３００号に開示されるように、トンネルの内空側と地山側とに両端を折曲加工した両面突起付き鋼板を対向して設け、内側にジベルを設けてコンクリートを打設してなる合成セグメントが知られている。
１）前記の構造では、鋼板とコンクリートとの一体性を確保するために突起付き鋼板を利用し、かつジベルを設けているが、そのために加工コストがアップするという課題がある。
２）また、突起付き鋼板と、トンネル軸に沿った側板とを溶接により接合する場合、前記側板の上に突起付き鋼板を載せるときには、接合部の突起を削る必要があり、また突起付き鋼板を側板で挟むときには、突起付き鋼板の高い切断精度が要求される。いずれにしてもコストアップになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の合成構造ライナーは、施工工程の非効率性と、それに伴う製作コストアップ、構造信頼性と強度面での不足、品質管理の難しさなどの課題があり、これらの点で改良すべき点が残されていた。
【００１０】
本発明は、１）鋼殻構造コストの削減，コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現、２）継手部の構造信頼性と強度向上、３）本体の水密性と継手部の止水性の向上、４）ボルトレスによる急速施工省人化施工の実現、５）鋼殻の一体成形による寸法精度の向上、６）コンクリートのサンドイッチ構造によりトンネル周方向軸力，曲げモーメントに対する抵抗を高めること等を可能とした合成構造ライナーとその製作方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成した。
第１の発明は、トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーの製作方法において、トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とを、１枚の薄鋼板を用いて一体に冷間プレス成形し、前記トンネル軸に沿った２面の側板に、前記冷間プレス成形に際し、トンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合うよう、トンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部あるいは凹状部を曲げ形成して鋼殻を構成し、当該鋼殻内に前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートを充填することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは、両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーにおいて、前記トンネル軸に沿った２面の側板は薄鋼板からなり、この薄鋼板にトンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合い、トンネル半径方向のズレを防ぐ凸状部あるいは凹状部が曲げ形成され、前記トンネル軸に沿った２面の側板は、トンネル軸に垂直な２面の側板および、地山側あるいは内空側のいずれかの面板のトンネル周方向両端に固着され、前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートが充填されており、トンネル軸に沿った２面の側板の内空側のみ、あるいは、地山側のみ、あるいは、地山側と内空側の両側の端部が、地山側あるいは内空側の面板あるいはコンクリート面と重なり接触するように曲げ成形されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記トンネル軸に沿った２面の側板の凸形状が、トンネル軸に垂直な２面の側板から所要の寸法のフラット部を残して成形され、かつトンネル軸に垂直な２面の側板のトンネル周方向両端部が直線であることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第２または第３の発明において、トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とが１枚の鋼板で一体成形され、その端面にトンネル軸に垂直な２面の側板、あるいはトンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側のいずれか１面の面板とが固着されていることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第２〜第４のいずれかの発明において、前記面板にプレスにより所要の大きさ、所要のピッチで鋼殻内側方向に突出する凸部を設けた構成を特徴とする。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記トンネル軸に沿った２面の側板と、前記地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とが、当該面板に前記凸部を有した形状で１枚の鋼板により一体成形され、その端面に、前記トンネル軸に垂直な２面の側板あるいは、トンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側の１面の面板とが固着されていることを特徴とする。
【００１８】
第２の発明によると、前記従来技術（１）〜（５）の各々の欠点が解消され、鋼殻構造コストの削減，コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現，継手部の構造信頼性と強度向上，本体の水密性と継手部の止水性の向上、ボルトレスによる急速施工，省人化施工の実現，一体成形による寸法精度の向上等が達成される。
【００１９】
第３の発明によると、前記第１発明の作用に加え、トンネル軸に垂直な側板の端部の凹凸形状の切断を省略できる。
【００２０】
第２の発明によると、前記の作用効果に加えて、トンネル周方向の継手部のせん断耐力向上、特に止水性が要求されない場合には、接合容易である。
【００２１】
第４，第１の発明によると、止水性が向上し、寸法精度が高く、製作コストも安価である。
【００２２】
第５の発明によると、従来のジベル鋼材等の省略による加工コスト削減ができ、しかもジベル鋼材と同等の鋼板とコンクリートとの一体性の確保がなされ、かつ、従来の突起付き鋼板のような高い切断精度が要求されない。
【００２３】
第６の発明によると、第５発明の作用に加え、さらに製作コストが削減され、止水性が向上し、寸法精度が高い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１〜図３は、本発明の請求項１〜４、７に対応する発明の基本特性を説明するための図で、図１は第１実施形態として、オープンサンドイッチ合成構成ライナーを示す破断斜視図、図２はダブルフランジサンドイッチ合成構造ライナーを示す破断斜視図、図３は、各ライナー間の継手構造断面の３つの例を示す図である。
【００２５】
前記図１〜図３において、各合成構造ライナー１はトンネル軸に垂直な２面の側板２とトンネル軸に沿った２面の側板（ピース間継手板という）３と、トンネル地山側の面板４あるいは、この地山側の面板４と内空側の面板５とが固着されて鋼殻６が構成されている。図１では鋼殻６のトンネル内空側で、所定のコンクリートかぶりが確保できる位置に、トンネル周方向とトンネル軸方向に鉄筋７が所定の間隔で配置され、かつ鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設されている。トンネル軸に垂直な２面の側板２にはライナーリング間を結合する連結軸１０と、その嵌合部１１が設けられている。
【００２６】
図２の合成構造ライナー１では、図１の鉄筋７を配筋しないでトンネル内空側に面板５を固着し、鋼殻６内に中詰めコンクリート８を打設してダブルフランジサンドイッチ合成構造としている。
【００２７】
図１，図２の各合成構造ライナー１における各継手板３は薄鋼板で形成され、かつトンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部１２と凹状部１３が曲げ形成され、トンネル周方向に隣接するライナーの各継手板３の凸状部１２と凹状部１３とが、互いにトンネル半径方向に噛み合う形状にされている。
【００２８】
凸状部１２と凹状部１３の断面形状の具体例は図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す形状があり、同図（Ａ）では、断面が略山形の凸，凹部が中央部に形成され、互いに噛み合った例であり、同図（Ｂ）は、断面が略Ｖ字状の凸凹部とされ、互いに噛み合った例であり、（Ｃ）は断面が略円弧状の凸凹部とされ、互いに噛み合った例を示す。
【００２９】
前記の合成構造ライナー１において、ピース間の継手板３は、薄鋼板を冷間でのプレス曲げ成形により容易に製作できるので、その製作コストは安く、また薄鋼板の冷間プレスであるが故に、凹凸状部の形状を深く成形できるので、ライナーのトンネル半径方向のずれに対して噛み合いが確実で、ボルト等の補助手段が不要である。
【００３０】
各ライナーのピース間の接触面が鋼板の継手板３であることから、中詰めコンクリート８と継手板３とが合成構造化して、局部耐力が上昇するので、半径方向ずれに対するせん断耐力が向上すると同時に、局所当りによる応力集中を緩和できるので、角欠け、凹凸部の損傷にも強い。止水性が要求される場合でも、鋼殻６は、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、両継手板３と、面板４又は５とで５面を鋼板で囲い、各接合部の接合を溶接あるいは一体成形するので、完全な止水性を確保できる。
【００３１】
さらに、凸凹状部１２，１３の存在により、トンネル周方向を繋ぐピース間継手板３自身の長手方向の曲げ剛性が高いので、コンクリート打設時の打設圧による継手板３の変形を小さく押さえることができ、製品の寸法精度が高い。中詰めコンクリート８の打設に際してボルトボックスを不要とすることができ、鋼殻６が型枠として利用できるので、５面の鋼殻の場合は、鋼殻中にコンクリートを充填し、解放した１面をコテ等で仕上げるだけでよく、コンクリートの打設コストが安価である。また、６面が鋼殻の場合は、流動性の高いコンクリートを鋼殻中に充填するだけでよく、打設コストはさらに安い。
【００３２】
合成構造ライナー１に高い止水性が求められる場合は、図４のように、凸状部１２と凹状部１３の両側に水膨潤性のパッキン１４を嵌合する止水溝１５を考慮した形状に継手板３の鋼板をプレス曲げ成形すればよい。なお、地山が比較的固い場合、ライナーの周方向断面力としては曲げモーメントが小さく軸圧縮力が卓越するので、面板の内側にずれ止めを取り付けなくても、サンドイッチ合成構造としての充分な耐荷性能を発揮できる。地山が緩く、曲げモーメントが比較的大きい場合には、面板の内側に、スタッドジベルあるいはジベル鋼材等を取り付けることにより、鋼殻とコンクリートとの一体性を確保することができる。
【００３３】
図５（Ａ），（Ｂ）、図６は請求項２の発明に対応する実施形態を示す。相対する鋼殻６の一方の継手板３には、それぞれ断面が山形と、Ｖ字形と、円弧状の凸状部１２が形成され、他方の継手板３には前記に対応して断面が山形と、Ｖ字形と、円弧状の凹状部１３が形成され、互いに組をなす凸状部１２と凹状部１３同士が嵌り合う。
【００３４】
前記合成構造ライナー１の鋼殻６によるトンネル覆工の組立時、まず先行した合成構造ライナー１のピース間継手板３に、リング間の継手面であるトンネル軸に垂直な２面の側板２間を、所定の距離Ｘ空けた位置で、現合成構造ライナー１をトンネル周方向に押し当て、その後、ピース間の継手板３の凸状部１２と凹状部１３の噛み合いをガイドとして、リング内の継手板、すなわちトンネル軸に垂直な２面の側板２同士が接するまで、合成構造ライナー１をトンネル軸方向に移動してトンネル覆工を組立てる。
【００３５】
したがって、図５，図６のように、ピース間の継手板３の凸状部１２の形状をトンネル軸に垂直な２面の側板２位置よりＸ以上離して成形すれば、トンネル軸に垂直な２面の側板２は、図１，図２に示すようなトンネル周方向の端面の加工が不要で直線切断するだけでよく、加工コストを低減できる。凸状部１２を有するピース間継手板３に冷間成形性の良い薄鋼板を用いればプレス深絞り成形により、図示形状のピース間継手板３を経済的に成形できる。凹状部１３を有するピース間継手板３は、図１〜３の実施形態と同じように半径方向にプレス曲げ成形すればよく、トンネル軸に垂直な２面の側板２の内側にはさんで、溶接するだけで経済的に成形できる。
【００３６】
図７は他の実施形態に係る合成構造ライナー１の鋼殻６を示す。この実施形態では、継手板３のトンネル半径方向の端部１６をプレス曲げ成形してある。このように端部１６をプレス曲げ成形することによる第１の利点として、継手板３は、地山側の面板４あるいは内空側の面板５との接合が、鋼板同士の重ね合わせになるので、面板４，５への要求寸法精度を緩和でき、隅肉溶接も容易になる。特に、止水性が要求されない場合には、継手板３と面板４，５との接合は、スポット溶接あるいは、圧着接合あるいは、接着接合等が適用でき、接合が更に容易になる。
【００３７】
第２のメリットとして、ピース間継手板３の周辺の中詰めコンクリート８への継手板３による拘束効果が更に強まり、中詰めコンクリート８のせん断耐力が向上すると同時に、鋼板端部の折り曲げた部分自身も、せん断耐力を有するので、継手板３のトンネル半径方向せん断力に対する耐力が更に大きくなる。これらの効果は、面板４あるいは５が無く、コンクリート面が開放されている場合に、特に顕著になる。
【００３８】
図８は、他の実施形態として、合成構造ライナー１の組立図を示す。同図に示すように、ます冷間成形性に優れた１枚の鋼板を用いて、プレス曲げ成形により、凸状部１２と凹状部１３を有するピース間継手板３と、所定の曲率を有するトンネル地山側の面板４とを一体に製作する。その後、継手板３と面板４と、両端に前記凸凹状部１２，１３との接合用凸部１７と接合用凹部１８とを有するトンネル軸に垂直な２面の側板２およびトンネル内空側の面板５を固着して、その後、中詰めコンクリートを充填し合成構造ライナー１を構成する。
【００３９】
前記の合成構造ライナー１の製作方法によると、加工コストを低減し、寸法精度の高い鋼殻６、さらには合成構造ライナー１を製作できる。特に、前記の製作方法では、ピース間継手板３と面板２とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性が高く、止水性は完全である。
【００４０】
図９〜図１１は本発明の基本特性を説明するための参考図で、図９はその実施形態として、ダブルフランジサンドイッチ合成構造ライナーを示す破断斜視図である。
【００４１】
前記図９において、合成構造ライナー１は、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、トンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板）３と、トンネル地山側の面板４と、内空側の面板５を固着して鋼殻６が構成されており、前記各面板４，５には、プレスにより所要大きさ、所要ピッチで鋼殻内側方向に突出する多数の凸部１９が設けられ、鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設されている。
【００４２】
図９の合成構造ライナー１では、薄鋼板をプレス成形により、面板４，５にトンネルの形状に適合した曲率の曲面と凸部（ライナーの外側からみれば窪みである）１９を同時に形成することができ、その製造コストは、従来の突起付き鋼板利用に比べて、格段と安価に製作できる。
【００４３】
面板４，５にプレス成形する凸部１９の高さは、２ｍｍ以上を確保し、凸部１９の広さおよび、ピッチを中詰めコンクリート８との支圧強度より、必要付着力に対して設計することで十分なずれ止め作用を発揮し、面板４，５とコンクリート８との一体性を確保できる。
【００４４】
凸部１９の部分は、軸方向力に対しては殆ど抵抗しないので、その凸部１９のトンネル軸方向の幅の分を、面板４，５の軸方向抵抗断面の欠損として考慮し、面板４，５をトンネル周方向の軸力および、曲げに対して補強設計すればよい。
【００４５】
前記の合成構造ライナー１によると、面板４，５をフランジ鋼材としたサンドイッチ合成構造として、トンネル周方向軸力および曲げモーメントに対して抵抗できる。凸部１９を千鳥配置とすることにより、面板４，５の断面欠損を小さくすることもできる。
【００４６】
図１０に示すように、鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２０を図示形状に切断し、折曲げ接続部２１を介して面板４にピース間継手板３をプレスで一体成形し、かつ同時に凸部１９をも成形することで、製作コストを低減できる。さらにこの製作方法は、溶接部が少なく溶接ひずみが小さいことから、寸法精度の高い鋼殻６さらには、これを用いる合成構造ライナー１を製作できる。しかも、この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３と地山側の面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性は高く、止水性は完全である。
【００４７】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、図１２（Ａ）に示すように、所要の形状寸法に切断したフラットな１枚の鋼板２０から折曲げ接続部２１を介してピース間継手板３と面板４とをプレス成形により形成し、第２段階として、図１２（Ｂ）に示す所要の曲率および、窪み２２をプレス面２３に有する雄金型２４と、前記窪み２２に嵌合する凸型２５を有する雌金型２６を用いて面板部をプレス成形することにより容易に低コストで製作できる。
【００４８】
なお、脱型時にピース間継手板３と雄金型２４とが接触すると、プレス成形後の鋼殻が雄金型２４から脱型できない状態になるが、鋼殻は薄鋼板で形成されているので、鋼材の弾性域で容易に曲げ変形させて脱型できる。また、更に脱型を容易にするため、雄金型２４のプレス面の弧長は、面板４の弧長よりも所要寸法を短くしてもよく、これより、脱型時のピース間継手板３と雄金型２４との接触を回避できる。
【００４９】
また、図１３に示すよう鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２７の長手両側縁と平行に折曲げ接続部２８を介して、トンネル軸に垂直な２面の側板２と地山側の面板４（これは内空側の面板５でもよい）をプレスで一体成形し、かつ凸部１９をも同時に成形し、後は、フラットなピース間継手板３をそれに固着するだけで（場合により他の１枚の面板も）鋼殻６が形成できるので、製作コストを低減できる。
【００５０】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、フラットな１枚の鋼板２７からトンネル軸に垂直な２面の側板２と、面板４を折り曲げ接続部２８をプレス成形により形成し、第２段階として、図１２に示すのと同様な所要の曲率および窪みとこれに嵌る凸型のある雄雌金型を用いて不具合なく製作できる。
【００５１】
また、図１５に示すように、鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２９により、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、トンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板３）と、地山側あるいは内空側の１面の面板４，５（図では地山側の面板を示す）を一体成形することにより、製作コストをさらに低減できる。さらにこの製作方法によると、溶接部が少なく、溶接ひずみが小さいことから寸法精度の高い鋼殻、さらには、これを用いる合成構造ライナーを製作できる。この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３と、トンネル軸に垂直な２面の側板２と面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性はさらに高く止水性はさらに完全である。
【００５２】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、１枚の鋼板２を用いて、図１５のように鋼殻各部の展開図通り切断する。第２段階は、切断したフラットな鋼板２９から、ピース間継手板３と面板４との折り曲げ接続部２１および、トンネル軸に垂直な２面の側板２の面板４との折り曲げ接続部２８をプレス成形により形成する。第３段階は、所要の曲率および窪みとこれに嵌合の凸型をそれぞれ有する雄，雌型からなる前述と略同様の金型を用いて、面板部およびトンネル軸に垂直な２面の側板部２をプレス成形し、このトンネル軸に垂直な２面の側板２と継手板３とが４つの辺で合わさるように箱形状に一体に形成する。第４段階は、その４つの辺を溶接により固着する。さらに必要に応じて、もう１枚の曲率をつけた内空側あるいは地山側の面板を固着することもある。その後、中詰めコンクリート８を打設する。
【００５３】
図１７は、請求項５および６に記載する発明の基本特性を説明するための図である。図１７の実施形態では、ピース間継手板３にトンネル半径方向に曲げ成形された凸状部１２と凹状部１３が形成され、トンネル地山側と内空側の面板４，５に鋼殻内側方向に突出する多数の凸部１９が設けられた鋼殻６が構成され、鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設され合成構造ライナー１が構成されている。
【００５４】
図１７の鋼殻６の製作に際し、図１８，図１９に示すように、フラットな１枚の鋼板２０の長手両側縁と平行な折曲げ接続部２８を介して、両端に凸状部１２，凹状部１３との接合用凸部１７と接合用凹部１８を有するトンネル軸に垂直な２面の側板２と、地山側の面板４（これは内空側の面板１５でもよい）をプレスで一体成形し、かつ凸部１９をも同時に成形し、後は、凸状部１２と凹状部１３を有するピース間継手板３をそれに固着するだけで（場合により他の１枚の面板も）鋼殻６が形成できるので、製作コストを低減できる。
【００５５】
また、図２０、図２１に示すように、図１７の鋼殻６の製作に際し、１枚の鋼板３１により、両端に接合用凸部１７と接合用凹部１８を有するトンネル軸に垂直な２面の側板２と、凸状部１２と凹状部１３を有するトンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板３）と、地山側あるいは内空側の１面の面板４，５（図では地山側の面板を示す）とを折り曲げ接続部２１，２８を介して各部を折り曲げ一体成形し、その接合部を固着して箱型形状とすることにより、製造コストをさらに低減できる。さらにこの製作方法によると、溶接部が少なく、溶接ひずみが小さいことから寸法精度の高い鋼殻、さらには、これを用いる合成構造ライナーを製作できる。この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３とトンネル軸に垂直な２面の側板２と面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性はさらに高く止水性はさらに完全である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の合成構造ライナーとその製作方法によると次の効果がある。
従来の合成構造ライナーに比べて、１）鋼殻構造コストの削減、コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現、２）継手部の構造信頼性と強度向上、３）本体の水密性と継手部の止水性の向上、４）ボルトレスによる急速施工，省人化施工の実現、５）一体成形による寸法精度の向上、６）鋼とコンクリートのサンドイッチ構造により、トンネル周方向軸力、曲げモーメントに対する抵抗を高める等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はピース間継手板に形成する凹状部と凸状部の３例の噛み合い関係を示す断面図である。
【図４】ピース間継手板の止水構造を示す断面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はピース間継手板に形成する凹状部と凸状部の他の２例を示す斜視図である。
【図６】図５と異なる凹状部と凸状部のさらに他例を示す斜視図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はピース間継手板と面板との接合部構造の３例を示す断面図である。
【図８】他の実施形態として示す鋼殻を形成する部材の分離斜視図である。
【図９】本発明の基本特性を説明するための参考図である。
【図１０】本発明の基本特性を説明するための参考図である。
【図１１】図１０の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は図１１の鋼板のプレス成形工程を示す断面図である。
【図１３】他の参考形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１４】図１３の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１５】他の参考形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１６】図１５の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図１８】他の実施形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１９】図１８の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図２０】他の実施形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図２１】図２０の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【符号の説明】
１ 合成構造ライナー
２ トンネル軸に垂直な２面の側板
３ トンネル軸に沿った２面の側板（ピース間継手板）
４ 地山側の面板
５ 内空側の面板
６ 鋼殻
７ 鉄筋
８ 中詰めコンクリート
１０ 連結軸
１１ 嵌合部
１２ 凸状部
１３ 凹状部
１４ 水膨潤性パッキン
１５ 止水溝
１６ トンネル半径方向の端部
１７ 接合用凸部
１８ 接合用凹部
１９ 凸部
２０ 鋼板
２１ ピース間継手板と面板との折曲げ接続部
２２ 窪み
２３ プレス面
２４ 雄金型
２５ 凸部
２６ 雌金型
２７ 鋼板
２８ トンネル軸に垂直な側板と面板との折曲げ接続部
２９ 鋼板
３０ 鋼板
３１ 鋼板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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