(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削穴の内面に沿って周方向及び軸方向に複数連結されることで筒状壁体を構成する円弧版状のセグメントであって、
内周側が開口された箱型に形成された枠体と、該枠体内に打設されたコンクリートとからなり、
枠体は、外周側に設けられたスキンプレートと、該スキンプレートの周縁に配されていて前記掘削穴の軸線方向に隣り合うセグメントとの接合端面を形成する主桁板と、同じく前記スキンプレートの周縁に配されていて前記掘削穴の周方向に隣り合うセグメントとの接合端面を形成する継手板と、前記主桁板同士の間に配された補強用の縦リブとからなり、
前記枠体内には掘削穴の周方向の両端に空間を残して前記コンクリートが打設され、前記空間には前記主桁板同士の間に前記スキンプレートに略直交する方向に配されている継手手段補強用縦リブと、該継手手段補強用縦リブと前記継手板とを連結する補強板とをそれぞれ備え、
前記隣り合うセグメントは、前記継手板同士を当接させて前記継手手段補強用縦リブ同士を直線状のボルトとナットによって連結させて、前記継手手段補強用縦リブとナットとの間にテーパワッシャを介在させることにより周方向へ接合され、
前記空間は、セグメント同士の連結後にコンクリートが打設される打設空間とされていることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
請求項１に係るセグメントにおける前記継手手段補強用縦リブ同士を直線状のボルトとナットによって連結させて、前記継手手段補強用縦リブとナットとの間にテーパワッシャを介在させる構成に代えて、前記継手手段補強用縦リブ同士を枠体２の円弧に沿って湾曲するボルトとナットによって連結させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記継手手段補強用縦リブはその断面が略Ｌ字形状または略Ｔ字形状をなしていることを特徴とする請求項１または２記載のセグメント。
【請求項４】
前記枠体内にはその円弧に沿って引張材が配されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のセグメント。
【請求項５】
前記引張材は、格子状に組まれた鉄筋または鋼板の両方あるいは少なくともいずれか一方によって構成されることを特徴とする請求項４記載のセグメント。
【請求項６】
前記引張材は、掘削穴の周方向の両端部あるいはいずれか一方の端部が周方向への接合端面から突出されて、隣接するセグメントの前記打設空間内に配置されることを特徴とする請求項４または５記載のセグメント。
【請求項７】
互いに接合される前記主桁板あるいは継手板には、その一方にめねじ部が設けられ、他方にボルト穴が形成され、該ボルト穴へ挿通させて前記めねじ部へ螺合させたボルトにより、前記主桁板同士あるいは継手板同士が締結固定されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６のいずれかに記載されるセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は掘削穴の内面に沿って周方向及び軸方向に複数連結されることで筒状壁体を構成するセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、トンネルの構築に用いられる方法としては、掘削穴の内面側に円弧版状のセグメントを複数連結して筒状壁体を構築する、いわゆるシールド工法が一般的である。
このシールド工法に用いられるセグメントとしては、例えばコンクリート製、スチール製あるいはスチールとコンクリートとを複合使用したものが知られており、これらは互いの接合端面同士をボルト、ナット等により締結することで連結が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シールド工法により複数のセグメントを連結することによって構成される前記筒状壁体には、地圧などの外圧だけでなく、水路などに使用した場合、その内水圧によってセグメントの特に周方向への接合部分近傍に大きな引張力が加わるため、セグメントの肉厚を厚くして高強度化していたが、このように肉厚を厚くすると、セグメントのコストアップを招くとともに、重量が嵩張り、運搬、施工作業等に支障をきたしてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、引張力に対して充分な強度を確保でき、かつコスト削減のために構造が簡略化されたセグメントを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるセグメントは、掘削穴の内面に沿って周方向及び軸方向に複数連結されることで筒状壁体を構成する円弧版状のセグメントであって、内周側が開口された箱型に形成された枠体と、該枠体内に打設されたコンクリートとからなり、前記枠体は、外周側に設けられたスキンプレートと、該スキンプレートの周縁に配されていて前記掘削穴の軸線方向に隣り合うセグメントとの接合端面を形成する主桁板と、同じく前記スキンプレートの周縁に配されていて前記掘削穴の周方向に隣り合うセグメントとの接合端面を形成する継手板と、前記主桁板同士の間に配された補強用の縦リブとからなり、前記枠体内には掘削穴の周方向の両端に空間を残して前記コンクリートが打設され、前記空間には前記主桁板同士の間に前記スキンプレートに略直交する方向に配されている継手手段補強用縦リブと、該継手手段補強用縦リブと前記継手板とを連結する補強板とをそれぞれ備え、前記隣り合うセグメントは、前記継手板同士を当接させて前記継手手段補強用縦リブ同士を直線状のボルトとナットによって連結させて、前記継手手段補強用縦リブとナットとの間にテーパワッシャを介在させることにより周方向へ接合され、前記空間は、セグメント同士の連結後にコンクリートが打設される打設空間とされていることを特徴とする。
これにより、継手手段補強用縦リブ及び補強板によって継手板が補強され、またセグメントの連結後に打設空間内に打設されるコンクリートによって枠体が一体化されるので、特に周方向への接合部分近傍が高強度化される。
また、直線状のボルトとナットによって継手手段補強用縦リブ同士を連結させると共に継手手段補強用縦リブとナットとの間にテーパワッシャを介在させるので、セグメント同士が、接合部分近傍の強度が高められた状態で連結され、セグメント全体、特に周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。
【０００６】
また、請求項２記載のセグメントでは、請求項１に係るセグメントにおける継手手段補強用縦リブ同士を直線状のボルトとナットによって連結させて、継手手段補強用縦リブとナットとの間にテーパワッシャを介在させる構成に代えて、継手手段補強用縦リブ同士を枠体の円弧に沿って湾曲するボルトとナットによって連結させる構成としたので、請求項１に係る発明と同様に、セグメント同士が、接合部分近傍の強度が高められた状態で連結され、セグメント全体、特に周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。
【０００７】
前記請求項３記載の継手手段補強用縦リブはその断面が略Ｌ字形状または略Ｔ字形状をなしていることを特徴とする。
よって継手手段補強用縦リブ自体の強度が確保されるので、セグメントの、特に周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。また、その形状により打設空間にそれぞれ打設されるコンクリートとの確実な一体化が図られる。
【０００８】
前記請求項４記載のセグメントにおいて、枠体内にはその円弧に沿って引張材が配されていることを特徴とする。
前記請求項５記載の引張材は、格子状に組まれた鉄筋または鋼板の両方あるいは少なくともいずれか一方によって構成されることを特徴とする。
よって、前記請求項４、５記載の引張材によってセグメント全体の強度、特に周方向への引張力に対する強度が高められる。
【０００９】
前記請求項６記載の引張材は、掘削穴の周方向の両端部あるいはいずれか一方の端部が周方向への接合端面から突出されて、隣接するセグメントの前記打設空間内に配置されることを特徴とする。
よって、セグメントを掘削穴の周方向へ連結する際に、隣り合うセグメントの双方あるいは一方のセグメントの引張材が、セグメント同士の接合部分をまたいで、隣接するセグメントの打設空間内まで達して、セグメント同士の接合部分にも引張材が連続して配されるので、打設空間内に打設されるコンクリートによって互いに接合させるセグメントが高強度に一体化され、特に周方向への接合部分及び接合部分近傍がさらに高強度化される。
【００１０】
前記請求項７記載のセグメントにおいて、互いに接合される前記主桁板あるいは前記継手板には、その一方にめねじ部が設けられ、他方にボルト穴が形成され、該ボルト穴へ挿通させて前記めねじ部へ螺合させたボルトにより、前記主桁板同士あるいは継手板同士が締結固定されることを特徴とする。
よって、セグメント同士の連結は一方のセグメントからのボルト止めという簡単な作業で行うことができ、また前記めねじ部の設けられた部分には連結作業を行うためのボルトボックスが不要とされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下は本発明によるセグメントの実施の形態についての説明である。
図１において、符号１は筒状壁体を構成するセグメントである。これらセグメント１は円弧版形状をしており、鋼板から構成された枠体２と、この枠体２内に打設されるコンクリート３とからなる合成セグメントである。
枠体２は、図２及び図３にも示されるとおり、内周側が開口された箱型形状をしており、外周側に設けられたスキンプレート４と、スキンプレート４の周縁に配され、掘削穴の軸線方向に隣り合うセグメント１との接合端面を形成する主桁板５と、同じくスキンプレート４の周縁に配され、掘削穴の周方向に隣り合うセグメント１との接合端面を形成する継手板６と、主桁板５の間に配される複数の補強用の縦リブ７とから構成されている。
【００１２】
図４に示されるとおり、主桁板５には、その中間部にめねじ部８が、両端部近傍にボルト穴９がそれぞれ設けられており、めねじ部８は、前記主桁板５に形成された貫通孔１０に連通させた状態で主桁板５の内面に溶接した袋ナット１１からなる。
そしてセグメント１の主桁板５に設けられたボルト穴９にボルト１２を挿通させ、掘削穴の軸方向へ隣り合うセグメント１のめねじ部８へ締結させることにより、掘削穴の軸方向へ隣り合うセグメント１同士が互いに接合されるようになっている。
また、図２及び図３にも示されるとおり、枠体２内には、格子状に組まれた鉄筋１３と、主桁板５に沿って配された鋼板１４とによって構成された引張材１５が設けられている。
【００１３】
枠体２内には、セグメント１同士の連結を行う前に予めその周方向の両端に空間を残して前記コンクリート３が打設され、この空間は、セグメント１同士の連結後にさらにコンクリート３が打設される打設空間１６とされている。
打設空間１６内には、それぞれ主桁板５同士の間に、断面略Ｌ字形状の継手手段補強用縦リブ１７が配され、継手手段補強用縦リブ１７の両端部近傍には、この継手手段補強用縦リブ１７と前記継手板６とを連結、補強する補強板１８が配されている。
図５に示されるとおり、継手手段補強用縦リブ１７の両端部近傍には、補強板１８が取り付けられる部分の外方に、ボルト穴１９がそれぞれ設けられており、また継手板６の両端部近傍にはセグメント１同士を周方向に連結するための挿通孔２０がそれぞれ設けられている。
そして図６に示すように、セグメント１の掘削穴の周方向への連結時には、隣接するセグメント１の継手手段補強用縦リブ１７同士が、ボルト穴１９及び挿通孔２０に挿通されたボルト２１と、このボルト２１に螺合されるナット２２とからなる連結部材２４によって締結固定されるようになっている。
なお、ナット２２と継手手段補強用縦リブ１７との間には、継手手段補強用縦リブ１７とナット２２との接触部分の角度の差を解消するテーパーワッシャー２３が設けられている。
そして、セグメント１同士の連結後には、打設空間１６にコンクリート３が打設されて継手手段補強用縦リブ１７が枠体２に一体化されるとともに、このコンクリート３と予め設けられているコンクリート３とによってセグメント１が一体化するようになっている。
【００１４】
次に、このように構成されるセグメント１による筒状壁体の構築について説明する。
まずセグメント１の掘削穴の軸方向への連結は、図１に示されるとおり、セグメント１同士を千鳥状に連接させて、それぞれの主桁板５に設けられためねじ部８とボルト穴９とが接するように隣接させ、さらにこの状態でボルト穴９にボルト１２を挿通してめねじ部８に螺合させ、それぞれの主桁板５同士を締結固定させることによって行われる。
【００１５】
セグメント１の掘削穴の周方向への連結は、連結するセグメント１の継手板６同士を当接させ、それぞれの継手板６に形成された挿通孔２０、及び継手手段補強用縦リブ１７に形成されたボルト穴１９に連結部材２４を構成する直線状のボルト２１を挿通し、ボルト２１の両端に、テーパーワッシャー２３を挟んでナット２２を締結し、隣接するセグメント１の継手手段補強用縦リブ１７同士を締結固定することで行われる。
【００１６】
その後、打設空間１６内にコンクリート３を打設し、このコンクリート３によってボルト１２及び継手手段補強用縦リブ１７を枠体２と一体化させる。
【００１７】
このように、上記実施の形態のセグメント１によれば、略Ｌ字状をなすことにより強度の確保及びコンクリート３との一体化が図られる継手手段補強用縦リブ１７、及び継手板６が補強板１８によって、互いに強固に補強され、またセグメント１の掘削穴の周方向への連結を、補強板１８及びコンクリート３によって枠体２と強固に一体化される継手手段補強用縦リブ１７同士を連結することによって行うものであるので、特に周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。これによって、セグメント１の強度維持のために肉厚を厚くしてコストアップを招いたり、そのために重量が増加して運搬、施工作業等に支障をきたすようなことがなく、内水圧に対して充分な強度を維持したまま構造が簡略化されるので、製造にかかるコストを削減することができる。
また、枠体２内に配される引張材１５によってセグメント１全体の強度、特に周方向への引張力に対する強度を高めることができる。
また、セグメント１の掘削穴の軸方向への連結を、主桁板５に設けられためねじ部８へボルト穴９に挿通させたボルト１２によって締結するという簡単な作業で行うことができ、連結作業を容易かつ迅速に行うことができる。まためねじ部８の設けられる側には連結作業を行うためのボルトボックスが不要とされるので、ボルトボックスへのモルタル等の充填作業にかかる労力を削減させることができる。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、前記引張材１５が鉄筋１３及び鋼板１４からなる例を用いたが、これに限られることなく、図７及び図８に示すように、鉄筋１３または鋼板１４のいずれか一方のみによって構成しても構わない。また、上記実施の形態では、鉄筋１３を鋼板１４の内周側に配したが、これらはどちらが内周側に配されても構わない。
また、上記実施の形態では、前記継手手段補強用縦リブ１７の形状を断面略Ｌ字形状としたがこれに限られることなく、図９に示すように断面略Ｔ字形状であっても構わない。
また、上記実施の形態では、セグメント１同士の掘削穴の周方向への連結の際、連結をより確実かつ強固に行うために、継手手段補強用縦リブ１７とナット２２との接触部分に生じる角度の差をテーパーワッシャー２３によって解消した例を用いたが、これに限られることなく、継手手段補強用縦リブ１７の枠体２への取付角度を調節したり、図１０に示すように、枠体２の円弧に沿って湾曲されたボルト２１を用いてこの角度の差を解消してもよい。
また、上記実施の形態では、セグメント１同士の掘削穴の周方向への連結を、互いの継手手段補強用縦リブ１７に形成されたボルト穴１９及び継手板６に形成された挿通孔２０とに挿通された連結部材２４によって継手手段補強用縦リブ１７を締結固定する例を用いたが、これに限られることなく、図１１に示すように継手板６の高さを低くして、継手板６の上にボルト２１を通すようにしてもよい。
また、前述の、継手板６の高さを低くしたセグメント１において、図１２に示すようにセグメント１の掘削穴の周方向への接合端面から引張材１５の端部を突出させ、この突出部分を掘削穴の周方向への連結の際に、接合部分をまたいで、隣接するセグメント１の打設空間１６内にラップさせ、連結後に打設空間１６内に打設されるコンクリート３によってこれら引張材１５とセグメント１同士を一体化させ、セグメント１の周方向への接合部分及び接合部分近傍の高強度化を図ってもよい。
なお、図１２では突出状態に配される引張材１５として鉄筋１３を突出させた様子を示したが、これに限られることなく、鋼板１４のみ、または鉄筋１３と鋼板１４とをともに突出させてラップさせても構わない。
また、連結部材２４を構成するボルト２１として、ねじふし鉄筋等を用いてもよく、また、継手手段補強用縦リブ１７に、ボルト穴１９の代わりにネジ穴を形成し、これらネジ穴にボルト２１を螺合させてセグメント１同士を連結するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、めねじ部８として、貫通孔１０に連通させた状態で主桁板５の内面に溶接した袋ナット１１を使用した例を示したが、これに限られることなく、図１３及び図１４に示すように、めねじが形成された部材２５、２６を主桁板５に溶接してめねじ部８としてもよい。
また、前記縦リブ７の数と位置は任意に選択することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係るセグメントによれば、以下の効果を得ることができる。請求項１記載のセグメントによれば、継手手段補強用縦リブと補強板によって継手板が補強され、さらにセグメントの連結後は打設空間内にコンクリートが打設されて枠体が一体化されるので、セグメントの特に掘削穴の周方向への接合部分近傍の強度を大幅に強化することができ、セグメントの強度確保のために肉厚を増加させてコストアップを招いたり、またそのために重量が増加して運搬、施工作業に支障をきたすことがない、内水圧に充分耐えうる構造が簡略化されたセグメントとすることができる。
しかも、セグメントの掘削穴の周方向への連結は、補強板及びコンクリートによって枠体と強固に一体化された継手手段補強用縦リブ同士を、直線状のボルトとナットによって連結することにより行われるので、セグメント同士が、接合部分近傍の強度が高められた状態で連結され、枠体の強度、特に掘削穴の周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。
【００２０】
請求項２記載のセグメントによれば、セグメントの掘削穴の周方向への連結は、補強板及びコンクリートによって枠体と強固に一体化された継手手段補強用縦リブ同士を、枠体の円弧に沿って湾曲するボルトとナットによって連結することにより行われるので、セグメント同士が、接合部分近傍の強度が高められた状態で連結され、枠体の強度、特に掘削穴の周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。
【００２１】
前記請求項３記載の継手手段補強用縦リブはその断面が略Ｌ字形状または略Ｔ字形状をなしており、それによって継手手段補強用縦リブ自体の強度が確保され、またその形状によって打設空間内にそれぞれ打設されるコンクリートとの確実な一体化が図られ、前記枠体の強度、特に周方向への接合部分近傍の強度が大幅に強化される。
【００２２】
前記請求項４及び５記載のセグメントによれば、枠体内にその円弧に沿って配された引張材によって、枠体の強度、特に周方向への引張力に対する強度を高めることができる。
【００２３】
前記請求項６記載の引張材によれば、掘削穴の周方向へセグメントを連結する際に、掘削穴の周方向に隣り合うセグメントの双方あるいは一方のセグメントの引張材が、セグメント同士の接合部分をまたいで、隣り合うセグメントの打設空間内まで達して、セグメント同士の接合部分にも引張材が連続して配され、また打設空間内に打設されるコンクリートによって互いに接合させるセグメントが高強度に一体化されるので、複雑な構造を設けたり肉厚を厚くすることなく、周方向へ一体化されて内水圧及び引張力に対する強度が著しく高められた筒状壁体を構築することが可能なセグメントとすることができる。
【００２４】
前記請求項７記載のセグメントによれば、互いに接合される主桁板または継手板の一方に設けられためねじ部と、他方に形成されたボルト穴と、該ボルト穴へ挿通させてめねじ部へ螺合させたボルトによって主桁板同士あるいは継手板同士が締結固定されるので、隣接するセグメント同士の連結は一方のセグメントからのボルト止めという簡単な作業で行うことができ、連結作業を容易かつ迅速に行うことができる。
また、前記枠体内のめねじ部の設けられた箇所には、連結作業を行うためのボルトボックスが不要とされるので、ボルトボックスへのモルタル等の充填作業を削減することができ、施工作業を迅速に行うことができ、またセグメントの構造が簡略化されるので、製造にかかるコストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の実施の形態のセグメントの構成及び構造を説明する筒状壁体の内面側から見た斜視図である。
【図２】  本発明の実施の形態のセグメントの構成及び構造を説明するセグメントの横断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態のセグメントの構成及び構造を説明するセグメントの縦断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態のセグメント同士の掘削穴の軸方向への連結操作を説明する連結部分の平断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態のセグメントの構造を説明するセグメントの斜視図である。
【図６】  本発明の実施の形態のセグメント同士の掘削穴の周方向への連結状態及びその構造を説明する接合部分の横断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態のセグメントにおける引張材の配置の例を説明する縦断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態のセグメントにおける引張材の配置の例を説明するセグメントの縦断面図である。
【図９】  本発明の実施の形態のセグメントにおける継手手段補強用縦リブの形状の例を説明するセグメントの斜視図である。
【図１０】  本発明の実施の形態のセグメントにおけるセグメントの掘削穴の周方向への連結部材を構成するボルトの形状及び連結状態の例を説明する連結部分の横断面図である。
【図１１】  本発明の実施の形態のセグメントにおける継手板の形状及びセグメントの掘削穴の周方向への連結状態及びその構造の例を説明する連結部分の横断面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態のセグメントにおける引張材の形状及びセグメントの掘削穴の周方向への連結状態及びその構造の例を説明する連結部分の横断面図である。
【図１３】  本発明の実施の形態のセグメントにおける主桁板に設けられるめねじ部の構成の例を説明する連結部分の平断面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態のセグメントにおける主桁板に設けられるめねじ部の構成の例を説明する連結部分の平断面図である。
【符号の説明】
１  セグメント                ２  枠体
３  コンクリート              ４  スキンプレート
５  主桁板                    ６  継手板
７  縦リブ                    ８  めねじ部
９  ボルト穴                  １１  袋ナット
１３  鉄筋                    １４  鋼板
１５  引張材                  １６  打設空間
１７  継手手段補強用縦リブ    １８  補強板
１９  ボルト穴                ２０  挿通孔
２１  ボルト                  ２２  ナット
２４  連結部材                ２５、２６  めねじが形成された部材
【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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