(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントによりリング状に組み立てられる多角形断面のシールドトンネル覆工であって、
前記リングは、普通型セグメントと、２種類の最終連結凹部用セグメントと、最終連結セグメントの４種類のセグメントから組み立てられ、
前記各セグメントは、前記覆工の外周面の互いに隣り合う２平面を外面側に有する平板状部を一体に有する山形に形成され、
前記普通型セグメントは、前記互いに隣り合う２平面の長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、
一方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の平板状部の長さが前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、
他方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の最終連結凹部用セグメントと対称な形状に成形され、該両セグメントの間に形成される最終連結セグメント挿入空間は、切羽側が広くなるよう形成され、
前記最終挿入セグメントは、前記最終連結セグメント挿入空間内に挿入されて、リングが完成されるようになっているものであり、
前記各セグメントの覆工周方向側のピース間接合端面には、溝状の凹嵌合部を一体に有する結合用補強金具と、該凹嵌合部に嵌り合う形状の凸嵌合部を一体に有する結合用補強金具とを埋設して凹凸嵌合部を形成し、
前記各セグメントのトンネル軸方向側のリング間接合端面に、リング間結合用の突起及び突起嵌合孔を備え、
前記各セグメントの両端のピース間接合面を覆工半径方向の角度に成形し、前記複数のコンクリート製セグメントを互いに嵌め合わせてリングを形成し、
該リング間においては、先に組み立てたリングの前記普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングの前記セグメントの稜線部が位置するように、前記覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらして組み立ててなる角型セグメントを使用したシールドトンネル覆工。
【請求項２】
複数の普通型セグメントによりリング状に組み立てられる多角形断面のシールドトンネル覆工であって、
前記普通型セグメントは、前記覆工の外周面の互いに隣り合う２平面を外面側に有する平板状部を一体に有する山形に形成され、前記互いに隣り合う両平面の長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、
前記普通型セグメントの覆工周方向側のピース間接合端面には、溝状の凹嵌合部を一体に有する結合用補強金具と、該凹嵌合部に嵌り合う形状の凸嵌合部を一体に有する結合用補強金具とを埋設して凹凸嵌合部を形成し、
前記普通型セグメントのトンネル軸方向側のリング間接合端面に、リング間結合用の突起及び突起嵌合孔を備え、
前記普通型セグメントの両端のピース間接合面を覆工半径方向の角度に成形し、前記複数のコンクリート製普通型セグメントを互いに嵌め合わせてリングを形成し、
該リング間においては、先に組み立てたリングにおける前記普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングにおける前記普通型セグメントの稜線部が位置するように、前記覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらして組み立ててなる角型セグメントを使用したシールドトンネル覆工。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角型セグメントを使用した多角形断面のシールドトンネル覆工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールドトンネルは、シールド掘進機の後端部内で、円形断面の覆工形状を複数に分割した円弧状セグメントを組み立て、円形リング状の覆工を順次延長して形成し、これに反力をとってシールド掘進機を推進させるようにしている。
【０００３】
この種のシールドトンネルに使用されている従来のセグメントは、円弧状をなし、覆工の周方向の接合、即ちピース間接合、及び一掘進工程毎に延長される覆工リングのトンネル軸方向側の接合、即ちリング間接合を、何れもボルトナットを使用した剛結合によっている。
【０００４】
そして覆工の組み立てに際し、リング形状を完成させるための最後に組み立てる最終挿入セグメントはトンネルの中心方向側から挿入が可能なように、両端のピース間接合端面相互の角度を、内面側が拡開した形状とした、所謂Ｋセグメントが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のシールドトンネル用のセグメントは、その製造に際し、ピース間及びリング間の各接合端面を正確に枠組みした型板にて成形し、円弧状の内周面若しくは外周面を上向きにしてコンクリートを打設し、上側の円弧状面を作業員により鏝仕上げするものであるため、鏝仕上げ作業に熟練を要し、熟練作業員の確保が大変になり、作業コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
また、口径の異なるシールドトンネルでは曲率半径が異なるために、その都度、別のセグメント製造型枠を製造する必要があるが、一般にこの種のセグメントに要求される精度は、通常のコンクリート製品に比べて極めて高くしかも円弧状であるため、その製造に多大のコストが掛かるという問題がある。
【０００７】
更に、シールドトンネルを曲線施工する場合には、その覆工形状に合わせてこれを分割した形状の異型セグメントを多種類成形する必要があるが、従来の円弧状セグメントの場合には、型枠成形の際に、曲面同士の組合せ部分が多くなり、高度の製造技術を要するために、製造コストが著しく高いものとなるという問題がある。
【０００８】
更に、従来のシールドトンネルにおいては、リング間及びピース間の接合がボルトによる連結であるため、そのための金具を多く要し、組み立て時の手作業が多く自動組み立てが困難であり、しかもアンカーナットやボルト挿入穴形成用のパイプなどを高精度にインサート成形する必要からもコスト高となるという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題に鑑み、異型セグメント用型枠を含む型枠製造が容易で、しかも同一型枠を口径の異なったシールドトンネルのセグメント成形に兼用でき、更に接合部分に多くの金具を要せず、セグメントの製造コストが低く、且つ、施工時のセグメントによる覆工組み立ての自動化が容易となるシールドトンネル用角型セグメントを使用したシールドトンネル覆工の提供を目的としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明に係るシールドトンネル用角型セグメントを使用したシールドトンネル覆工の特徴は、複数のセグメントによりリング状に組み立てられる多角形断面のシールドトンネル覆工であって、前記リングは、普通型セグメントと、２種類の最終連結凹部用セグメントと、最終連結セグメントの４種類のセグメントから組み立てられ、前記各セグメントは、前記覆工の外周面の互いに隣り合う２平面を外面側に有する平板状部を一体に有する山形に形成され、前記普通型セグメントは、前記互いに隣り合う２平面の長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、一方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の平板状部の長さが前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、他方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の最終連結凹部用セグメントと対称な形状に成形され、該両セグメントの間に形成される最終連結セグメント挿入空間は、切羽側が広くなるよう形成され、前記最終挿入セグメントは、前記最終連結セグメント挿入空間内に挿入されて、リングが完成されるようになっているものであり、前記各セグメントの覆工周方向側のピース間接合端面には、溝状の凹嵌合部を一体に有する結合用補強金具と、該凹嵌合部に嵌り合う形状の凸嵌合部を一体に有する結合用補強金具とを埋設して凹凸嵌合部を形成し、前記各セグメントのトンネル軸方向側のリング間接合端面に、リング間結合用の突起及び突起嵌合孔を備え、前記各セグメントの両端のピース間接合面を覆工半径方向の角度に成形し、前記複数のコンクリート製セグメントを互いに嵌め合わせてリングを形成し、該リング間においては、先に組み立てたリングの前記普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングの前記セグメントの稜線部が位置するように、前記覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらして組み立てたことにある。
【００１１】
また、複数の普通型セグメントによりリング状に組み立てられる多角形断面のシールドトンネル覆工であって、前記普通型セグメントは、前記覆工の外周面の互いに隣り合う２平面を外面側に有する平板状部を一体に有する山形に形成され、前記互いに隣り合う両平面の長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、前記普通型セグメントの覆工周方向側のピース間接合端面には、溝状の凹嵌合部を一体に有する結合用補強金具と、該凹嵌合部に嵌り合う形状の凸嵌合部を一体に有する結合用補強金具とを埋設して凹凸嵌合部を形成し、前記普通型セグメントのトンネル軸方向側のリング間接合端面に、リング間結合用の突起及び突起嵌合孔を備え、前記普通型セグメントの両端のピース間接合面を覆工半径方向の角度に成形し、前記複数のコンクリート製普通型セグメントを互いに嵌め合わせてリングを形成し、該リング間においては、先に組み立てたリングにおける前記普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングにおける前記普通型セグメントの稜線部が位置するように、前記覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらして組み立てたことにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００１３】
図１、図２は、本発明を実施した多角形のトンネル覆工を示している。この覆工１は図１に示すように、外形状が正十角形に成形され、４種類の角型セグメント、即ち、３個の普通型セグメント２、２個の最終連結凹部用セグメント３ａ，３ｂ及び１個の最終連結セグメント４よって各１リング１ａ，１ａ……がそれぞれ組み立てられている。
【００１４】
普通型セグメント２は、図３、図４に示すように覆工１の外周面の互いに隣り合う２平面１０ａ，１０ｂを外面側に有する平板状部１１ａ，１１ｂを一体に有する山形に形成されており、両平面１０ａ，１０ｂの長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さとなっている。
【００１５】
最終連結凹部用セグメント３ａは、図５、図６に示すように、前述のセグメント２と同様に、覆工１の外周面の互いに隣り合う２平面１０ａ，１０ｂを外面側に有する平板状部１１ａ，１１ｂを一体に有する山形に形成されているものであるが、一方の平板状部１１ｂの長さが前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さとなっているのに対し、他方の平板状部１１ａの長さが前記一辺の略半分の長さとなっており、且つ該平板状部１１ａは、坑口側が切羽側に比べて長くなっている。
【００１６】
また、他方の最終連結凹部用セグメント３ｂは、図１、図２に示すように前記セグメント３ａと対象な形状に成形され、両セグメント３ａ，３ｂの間に形成される最終連結セグメント挿入空間ａは、切羽側が広くなるようになっている。
【００１７】
最終挿入セグメント４は、前述した空間ａ内に挿入されて覆工リング１ａが完成されるようになっているものであり、図７、図８に示すように覆工１の外周面の互いに隣り合う２平面１０ａ，１０ｂを外面側に有する平板状部１１ａ，１１ｂを一体に有する山形に形成されているものであるが、両平板状部１１ａ，１１ｂの長さがそれぞれ前記覆工外面の一辺の長さの略半分の長さとなっており、各平板状部１１ａ，１１ｂは切羽側が広く成形されている。
【００１８】
各セグメント２，３ａ，３ｂ，４は、それぞれ山形の稜線部２１の内面側は平板状のＲ部２２が形成されている。両端のピース間接合面２３ａ，２３ｂは、それぞれ覆工１の半径方向と同じ角度に成形され、一方のピース間接合面２３ａには、厚さ方向の中央に、セグメント幅方向に向けた溝状の凹嵌合部２４が形成され、他方のピース間接合面２３ｂには、前記凹嵌合部２４に嵌り合う形状の凸嵌合部２５が一体に突設されている。
【００１９】
この凹嵌合部２４及び凸嵌合部２５はそれぞれその一部がインサート金具２６，２７によって構成されている。各インサート金具２６，２７は図９、図１０に示すように前面に凹嵌合部２４又は凸嵌合部２５が一体成形された横材２８からなり、背面にアンカー２９がＴ型配置に突設されている。
【００２０】
尚、このインサート金具２６，２７によって凹凸嵌合部全体を構成してもよく、また、アンカー２９はそれぞれの金具に複数設けてもよい。
【００２１】
各セグメントの一方のリング間接合面３０ａには連結用突起３１，３１……が、また他方のリング間接合面３０ｂには前記連結用突起が嵌り合う形状の突起嵌合孔３２，３２……が設けられている。これらの突起３１及び孔３２は何れも金具をセグメント内に埋設して構成している。
【００２２】
更に、各セグメントの前記各接合面２３ａ，２３ｂ，２６ａ，２６ｂには、互いに連続する配置にシール材嵌め込み用の凹溝３３が形成されている。
【００２３】
このように構成される各セグメントの製造に際しては、図１１、図１２に示す型枠４０を使用する。この型枠はセグメントの内面側を成形する底面型板４１と、その両側部に立ち上がらせ、セグメントリング間接合面を形成する側面型板４２，４２と、底面型板４１の両端の上面の両側面型板４２，４２間に設置され、セグメントの両ピース間接合面を成形する端面型板４３，４３とから構成されている。
【００２４】
端面型板４３，４３は、取り換え使用可能で且つ、その設置位置及び角度を変更可能に設置されており、この端面型板４３，４３の位置を、図１２中一点鎖線で示すように底面型板４１の傾斜に沿って変化させることによって前述したセグメントの平板上部１１ａ，１１ｂの長さが変更され、同一型枠によって直径の長さの異なった覆工用のセグメントを成形することができる。また、図１２中二点鎖線で示すように長さを違えた端面型板４３ａを使用して斜め配置とし、且つ位置を選定することによって、前述した４種類のセグメント２，３ａ，３ｂ及び４を共通の型枠にて製造することができる。
【００２５】
これらの各種セグメントを使用した覆工の組み立ては、従来と同様の組み立て装置を使用し、図１、図２及び図１３に示すように、各セグメントのピース間接合面の凹凸嵌合部２４，２５を嵌め合わせることによってヒンジ結合とし、両最終連結凹部用セグメント３ａ，３ｂを組み立てた後、最終挿入セグメント４を、覆工外面高さ位置から覆工軸方向に移動させて両最終連結凹部用セグメント３ａ，３ｂ間の最終連結セグメント挿入空間ａに挿入することにより１リングの組み立てを完了する。
【００２６】
尚、リング１ａ，１ａ間においては、先に組み立てたリングの普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングのセグメントの稜線部が位置するように、覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらせ、両リング１ａ，１ａ間において連結用突起３１を突起嵌合孔３２に挿入して連結する。
【００２７】
尚、本発明において各セグメントは必ずしもその内面側のＲ部２２は必要ではなく、また、請求項５に記載の発明においては、図１４に示すように普通型セグメント２のみによって覆工を組み立ててもよい。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように本発明の角型セグメントを使用したシールドトンネル覆工は、複数のセグメントによりリング状に組み立てられる多角形断面のシールドトンネル覆工であって、前記リングは、普通型セグメントと、２種類の最終連結凹部用セグメントと、最終連結セグメントの４種類のセグメントから組み立てられ、前記各セグメントは、前記覆工の外周面の互いに隣り合う２平面を外面側に有する平板状部を一体に有する山形に形成され、前記普通型セグメントは、前記互いに隣り合う２平面の長さがそれぞれ前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、一方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の平板状部の長さが前記覆工外面の多角形の一辺の全長を構成する長さに形成され、他方の前記最終連結凹部用セグメントは、前記一方の最終連結凹部用セグメントと対称な形状に成形され、該両セグメントの間に形成される最終連結セグメント挿入空間は、切羽側が広くなるよう形成され、前記最終挿入セグメントは、前記最終連結セグメント挿入空間内に挿入されて、リングが完成されるようになっているものであり、前記各セグメントの覆工周方向側のピース間接合端面には、溝状の凹嵌合部を一体に有する結合用補強金具と、該凹嵌合部に嵌り合う形状の凸嵌合部を一体に有する結合用補強金具とを埋設して凹凸嵌合部を形成し、前記各セグメントのトンネル軸方向側のリング間接合端面に、リング間結合用の突起及び突起嵌合孔を備え、前記各セグメントの両端のピース間接合面を覆工半径方向の角度に成形し、前記複数のコンクリート製セグメントを互いに嵌め合わせてリングを形成し、該リング間においては、先に組み立てたリングの前記普通型セグメントのピース間接合部に、後に組み立てるリングの前記セグメントの稜線部が位置するように、前記覆工外周の多角形の１辺ずつ位置をずらして組み立てたことにより、セグメント成形用の型枠が平面の組合せとなり、その設計及び製造が容易となる。
【００２９】
また、シールドトンネルの曲線施工に際して必要な異形セグメントの設計及び製造も従来に比べて著しく簡略化される。
【００３０】
また、セグメントの成形作業に際しても、鏝仕上げが平面のみでよく、曲面仕上げを要しないため、熟練を要することなく作業ができる。
【００３１】
更に、凹凸嵌合部の強度が高くなり、信頼性の高い覆工を組み立てることができる。
【００３２】
更に、前述の凹凸嵌合部構造とすることと相俟って、連結のための部材が少なくなり、しかもネジ止めなどの手作業が不要となり、ロボットによる自動組み立てが容易となる。
【００３３】
また、角型セグメントを使用することにより、セグメントに要する費用が削減され、しかも、組立ての自動化が容易なため、全体のコストを低くでき、更に、各セグメント中の最終挿入セグメント及びその両側のセグメントによって構成される最終挿入セグメント挿入空間を、切羽側が広く坑口側が狭いテーパー状にしたことによって、すべてのピース間接合面を覆工の半径方向に向けることができ、ピース間継ぎ手を凹凸嵌合部構造としても、地中における周囲の圧力に十分耐えるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールドトンネル覆工の一例を示す正面図である。
【図２】同上の部分展開平面図である。
【図３】本発明における角型セグメントの一例の側面図である。
【図４】同上の底面図である。
【図５】本発明における角型セグメントの他の例の側面図である。
【図６】同上の底面図である。
【図７】本発明における角型セグメントの更に他の例の側面図である。
【図８】同上の底面図である。
【図９】本発明のセグメントに使用するヒンジ結合部分の一方の補強金具を示すもので（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図１０】本発明のセグメントに使用するヒンジ結合部分の他方の補強金具を示すもので（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図１１】本発明における型枠の一例の縦断面図である。
【図１２】同上の平面図である。
【図１３】本発明におけるヒンジ結合部の一例を示す部分拡大断面図である。
【図１４】本発明におけるシールドトンネル覆工の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
ａ 最終セグメント挿入空間
１ 覆工
１ａ リング
２ 普通型セグメント
３ａ，３ｂ 最終連結凹部用セグメント
４ 最終挿入セグメント
１０ａ，１０ｂ 平面
１１ａ，１１ｂ 平板状部
２１ 稜線部
２２ Ｒ部
２３ａ，２３ｂ ピース間接合面
２４ 凹嵌合部
２５ 凸嵌合部
２６，２７ インサート金具
２８ 横材
２９ アンカー
３０ａ，３０ｂ リング間接合面
３１ 連結用突起
３２ 突起嵌合孔
３３ 凹溝
４０ 型枠
４１ 底面型板
４２ 側面型板
４３ 端面型板
４３ａ 端面型板
【図１】
0004000404.tif 000002
【図２】
0004000404.tif 000003
【図３】
0004000404.tif 000004
【図４】
0004000404.tif 000005
【図５】
0004000404.tif 000006
【図６】
0004000404.tif 000007
【図７】
0004000404.tif 000008
【図８】
0004000404.tif 000009
【図９】
0004000404.tif 000010
【図１０】
0004000404.tif 000011
【図１１】
0004000404.tif 000012
【図１２】
0004000404.tif 000013
【図１３】
0004000404.tif 000014
【図１４】
0004000404.tif 000015