(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に複数連結されることでシールドトンネルの覆工体を構成する鋼製セグメントであって、
トンネル奥行き方向に沿って所定の長さを備え且つトンネル周方向に沿って略円弧状の所定の幅を備えたセグメント本体と、該セグメント本体の四縁部から立ち上がる接続フランジ部と、該接続フランジ部の互いに対向する各一方の前記接続フランジ部の表面側から突出するネジ部と、該ネジ部に螺合され且つその外周形状が前記接続フランジ部の互いに対向する各他方の接続フランジ部に形成された接続用貫通孔と略一致するスペーサと、を備え、前記ネジ部には、樹脂又はゴム製のキャップ部材が着脱可能に設けられていることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項２】
前記スペーサの外周には、前記ネジ部に螺合させる際の工具と係合する係合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼製セグメント。
【請求項３】
前記スペーサは、前記接続用貫通孔が形成された前記接続フランジ部の肉厚と略同一の高さを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼製セグメント。
【請求項４】
トンネル奥行き方向に沿う前記接続フランジ部に形成された前記接続用貫通孔はトンネル奥行き方向に沿う長孔であり、該長孔に挿入される前記スペーサは略円柱形状を呈していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の鋼製セグメント。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の鋼製セグメントを少なくとも１つ以上用い、前記キャップ部材を装着した前記ネジ部を隣接する他の鋼製セグメントに形成された接続用貫通孔に前記スペーサを嵌設させつつトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に沿って複数の鋼製セグメントを仮固定した後、前記キャップを前記ネジ部から取り外し、前記スペーサを前記ネジ部に螺合したまま固定用ナットを前記ネジ部に締結して連結することを特徴とする鋼製セグメントの連結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に複数連結されることでシールドトンネルの覆工体を構成する鋼製セグメント及び鋼製セグメントの連結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールドトンネルの掘削工事には、図１２に示すように、円弧形状を呈するセグメント１をトンネル奥行き方向（図の矢印Ａ参照）並びにトンネル周方向（図の矢印Ｂ参照）に複数連結されることでシールドトンネルの覆工体を構成している。
【０００３】
この際、セグメント１は、その連結作業を強固且つ確実に行う必要があるが、それと同時に、迅速な連結作業が求められている。
【０００４】
そこで、これら隣接するセグメント１を互いに連結する際、その作業に手間を要するボルト・ナットに変わるさまざまな連結具を用いたＲＣセグメントが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−０４２３６１号公報
【特許文献１】特開２００５−１２０６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の如く構成されたセグメントにあっては、例えば、トンネル直径４ｍ程度以上の比較的大規模なトンネル用として主として用いられるＲＣセグメントの連結には、上述した連結具を用いることができ、迅速な連結作業を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、トンネル直径４ｍ程度未満の比較的小規模なトンネル用として主として用いられる鋼製セグメントの連結には、上述した連結具を用いることが困難で、依然として多数のボルト・ナットを用いる必要があり、迅速な連結作業を行うことができないという問題が生じていた。
【０００７】
即ち、ボルト・ナット等のネジ類を用いた鋼製セグメントの連結作業時には、トンネル奥行き方向とトンネル周方向の両方に対して隣接する鋼製セグメント同士の位置決めが必要となるため、１周方向で隣接する複数の鋼製セグメントのトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向の両方の連結（固定）作業が完了しないと、トンネル奥行き方向の掘削作業を引き続き行うことができない。
【０００８】
従って、複数の鋼製セグメントの１周分の連結（固定）作業と、トンネル掘削作業とが分離してしまい、並行して各作業を行うことができない分、工期が延びてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ボルト・ナット等のネジ類を連結具として用いたものでありながら、トンネル奥行き方向とトンネル周方向に対する鋼製セグメント同士の位置決めを容易に行うことができ、よって迅速な連結作業を行いつつトンネル奥行き方向の掘削作業を並行して行うことが可能となり、よって、工期の短縮化を実現することができる鋼製セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の鋼製セグメントは、トンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に複数連結されることでシールドトンネルの覆工体を構成する鋼製セグメントであって、トンネル奥行き方向に沿って所定の長さを備え且つトンネル周方向に沿って略円弧状の所定の幅を備えたセグメント本体と、該セグメント本体の四縁部から立ち上がる接続フランジ部と、該接続フランジ部の互いに対向する各一方の前記接続フランジ部の表面側から突出するネジ部と、該ネジ部に螺合され且つその外周形状が前記接続フランジ部の互いに対向する各他方の接続フランジ部に形成された接続用貫通孔と略一致するスペーサと、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この際、前記スペーサの外周には、前記ネジ部に螺合させる際の工具と係合する係合部が形成されているのが好ましい。
【００１２】
また、前記スペーサは、前記接続用貫通孔が形成された前記接続フランジ部の肉厚と略同一の高さであるのが好ましい。
【００１３】
さらに、前記ネジ部には、樹脂又はゴム製のキャップ部材が着脱可能に設けられているのが好ましい。
【００１４】
しかも、トンネル奥行き方向に沿う前記接続フランジに形成された前記接続用貫通孔はトンネル奥行き方向に沿う長孔であり、該長孔に挿入される前記スペーサは略円柱形状を呈しているのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の鋼製セグメントの連結方法は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の鋼製セグメントを少なくとも１つ以上用い、前記ネジ部を隣接する他の鋼製セグメントに形成された接続用貫通孔に前記スペーサを嵌設させつつトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に沿って複数の鋼製セグメントを仮固定した後、前記スペーサを前記ネジ部に螺合したまま固定用ナットを前記ネジ部に締結して連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の鋼製セグメントは、ボルト・ナット等のネジ類を連結具として用いたものでありながら、トンネル奥行き方向とトンネル周方向に対する鋼製セグメント同士の位置決めを容易に行うことができると共に、スペーサにより鋼製セグメント同士を仮固定することができるため、迅速な連結作業を行いつつトンネル奥行き方向の掘削作業を並行して行うことが可能となり、工期の短縮化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントについて、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図、図２は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すボルト貫通状態の要部の拡大断面図、図３は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すスペーサ螺合状態の要部の拡大断面図、図４は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すキャップ装着状態の要部の拡大断面図、図５は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すセグメント位置決め状態の要部の拡大断面図、図６は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すキャップ取り外し状態の要部の拡大断面図、図７は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すナット締結状態の要部の拡大断面図、図８（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントに適用される他のスペーサの説明図、図９は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントの他の鋼製セグメントとの接続前の説明図、図１０は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを用いたトンネル周方向接続前の説明図、図１１は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを用いたトンネル周方向接続後の説明図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る鋼製セグメント１０は、トンネル奥行き方向に沿って所定の長さを備え且つトンネル周方向に沿って略円弧状の所定の幅を備えたセグメント本体１１と、セグメント本体１１の四縁部から立ち上がる接続フランジ部１２，１３，１４，１５と、接続フランジ部１２，１３，１４，１５の互いに対向する各一方の接続フランジ部１２，１４の裏面側から貫通されて表面側からネジ部１６が突出するボルト１７と、ネジ部１６に螺合され且つその外周形状が接続フランジ部１２，１３，１４，１５の互いに対向する各他方の接続フランジ部１３，１５に形成された接続用貫通孔１３ａ，１５ａと略一致するスペーサ１８と、ネジ部１６を保護するように着脱可能に設けられた樹脂又はゴム製のキャップ部材１９と、を備えている。
【００２０】
尚、鋼製セグメント１０の各接続フランジ部、例えば、対向する幅方向の接続フランジ部１２，１４間には、複数の補強用支柱２０等を配置することができる。また、鋼製セグメント１０の幅は、トンネル直径や周方向に連結されるセグメント数等によって異なるものの、その長さＬは、どの幅の鋼製セグメント１０の場合であっても同一（例えば、６０ｃｍ〜１ｍ）のものが用いられる。この際、各ボルト１７の間隔Ｗは、トンネル奥行き方向に連結する際に周方向でずらして連結することを考慮して、その幅に係わらず一定（例えば、４０ｃｍ）である。
【００２１】
ネジ部１６は、本実施の形態では、図２に示すように、接続フランジ部１２，１４に予め形成された雌ネジ孔１２ａ，１４ａと螺合するように、ボルト１７を接続フランジ部１２，１４の裏面側から挿入することによって、各接続フランジ部１２，１４に固定される。また、ネジ部１６は、図３に示すように、スペーサ１８を接続フランジ部１２，１４の表面側、即ち、ネジ部１６の先端側から螺合することにより、接続フランジ部１２，１４に対する固定状態が強固に維持されると共に、図４に示すように、キャップ１９を被せることによって、そのねじ山が保護される。
【００２２】
スペーサ１８は、図５に示すように、接続用貫通孔１３ａ，１５ａが形成された接続フランジ部１３，１５の肉厚と略同一の高さを備えている。また、スペーサ１８の外周には、ネジ部１６に螺合させる際の工具（図示せず）と係合する係合部１８ａが形成されている。尚、トンネル奥行き方向に沿う接続フランジ１５に形成された接続用貫通孔１５ａは、他の鋼製セグメント１０と周方向で隣接して接続する際に、ネジ部１６の挿入作業性を向上するため、トンネル奥行き方向に沿う長孔に形成されている。この際、この長孔としての接続用貫通孔１５ａは、その一部（長手方向一端側の円弧形状並びに小口方向の幅）をスペーサ１８の外形の一部と一致させることにより、１周分の鋼製セグメント１０を接続した際の地山からの荷重に耐えることができる。尚、スペーサ１８の材質は、鋼製セグメント１０の大きさ等による耐荷重性を考慮して決定されるが、防錆性を考慮して硬質樹脂やゴム等としても良い。
【００２３】
キャップ１９は、樹脂や金属等によって内面に雌ねじを構成したものを使用しても良いし、ネジ部１６のねじ山の保護が可能な肉厚や硬度を確保したゴム等によってネジ部１６との螺合を不要としてワンタッチで着脱可能とすることも可能である。尚、キャップ１９は、ネジ部１６の先端面を覆っても露出させても良い。また、キャップ１９は、その外周は接続用貫通孔１３ａ，１５ａと同じかそれ以下とするのが好ましい。この際、キャップ１９の先端側は、接続用貫通孔１３ａ，１５ａへの挿入の容易性を確保するために、先細り状（截頭円錐形状）とすることも可能である。また、キャップ１９は、図６に示すように、隣接する鋼製セグメントの接続フランジ１３，１５への挿入（仮固定）が完了したらば外され、他の鋼製セグメント１０への再利用が可能である。また、この仮固定が完了した後には、図７に示すように、ネジ部１６には座金付ナット２１が締結され、これにより隣接する鋼製セグメント１０との連結が完了する。
【００２４】
ところで、上述したスペーサ１８は、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、中心に雌ねじ孔１８ａを形成すると共に、外周の各対角位置に円弧面と平坦面とを形成した小判型とし、その平坦面を工具（スパナ等）との係合部とする他、図８（Ｃ），（Ｄ）に示すように、その外周の一部に溝１８ｂを形成して、その溝１８ｂを工具との係合部としても良いし、図８（Ｅ），（Ｆ）に示すように、座金付ナット状とする等、様々なものを適用することができる。
【００２５】
上記の構成において、鋼製セグメント１０は、例えば、図９に示すように、既設の鋼製セグメント１０にトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に複数隣接して接続した後、１周分の複数の鋼製セグメント１０の仮固定（図４，図５）が完了した時点で、キャップ１９を取り外して座金付ナット２１を締結することで連結・固定される。
【００２６】
尚、周方向の鋼製セグメント１０は、図１０，図１１に示すように、トンネル直径に応じて幅の異なる（又は個数が異なる）ものが用いられるが、トンネル奥行き方向に関しては、手前側、即ち、既設の鋼製セグメント１０側に突出してネジ部１６，スペーサ１８，キャップ１９を取り付けるのが好ましい。また、周方向に隣接する鋼製セグメント１０に関しては、その隣接する一方側の接続フランジ部１３，１５にネジ部１６，スペーサ１８，キャップ１９を取り付けるが、一つの鋼製セグメント１０で無い場合と両方にある場合とがある。
【００２７】
この際、最後に嵌め込む鋼製セグメント１０、例えば、図１０，１１で示した最小幅の鋼製セグメント１０に関しては、図１０に示すように、従来と同様に、ボルト・ナットの締結による固定構造が採用される。
【００２８】
このように、本発明の鋼製セグメント１０にあっては、トンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に複数連結されることでシールドトンネルの覆工体を構成する際、少なくとも隣接する何れか一方の接続フランジ部１２，１３，１４，１５（例えば、接続フランジ部１２，１４）にネジ部１６，スペーサ１８，キャップ１９を取り付け、他方の接続フランジ部１２，１３，１４，１５（例えば、接続フランジ部１３，１５）に形成された接続用貫通孔１３ａ，１５ａにスペーサ１８を嵌設させつつトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向に沿って複数の鋼製セグメント１０を接続する。
【００２９】
これにより、スペーサ１８をトンネル奥行き方向並びにトンネル周方向で各接続用貫通孔１３ａ，１５ａに嵌設することにより、１周分の各鋼製セグメント１０は、地山からの荷重に耐え得る安定した状態を確保することができ、各鋼製セグメント１０を仮固定させることができる。
【００３０】
従って、この仮固定状態とした後、キャップ１９を外したうえで、スペーサ１８をネジ部１６に螺合したまま固定用ナットとしての座金付ナット２１をネジ部１６に締結すれば、各鋼製セグメント１０を連結することができる。
【００３１】
この際、複数の鋼製セグメント１０を仮固定した後には、トンネル掘削工事と並行してキャップ１９の取り外しから座金付ナット２１の締結を行うことができ、工期の短縮化を実現することができる。
【００３２】
ところで、上記実施の形態では、ネジ部１６をボルト１７によるもので説明したが、各フランジ部１２，１３，１４，１５の任意の位置にネジ部１６を固定した一体型でも同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すボルト貫通状態の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すスペーサ螺合状態の要部の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すキャップ装着状態の要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すセグメント位置決め状態の要部の拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すキャップ取り外し状態の要部の拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを示すナット締結状態の要部の拡大断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントに適用される他のスペーサの説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントの他の鋼製セグメントとの接続前の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを用いたトンネル周方向接続前の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る鋼製セグメントを用いたトンネル周方向接続後の説明図である。
【図１２】複数の鋼製セグメントをトンネル奥行き方向並びに周方向に接続した例の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…鋼製セグメント
１１…セグメント本体
１２…接続フランジ部
１３…接続フランジ部
１３ａ…接続用貫通孔
１４…接続フランジ部
１５…接続フランジ部
１５ａ…接続用貫通孔
１６…ネジ部
１８…スペーサ
１９…キャップ
２１…座金付ナット（固定用ナット）
【図１】
0005090232.tif 000002
【図２】
0005090232.tif 000003
【図３】
0005090232.tif 000004
【図４】
0005090232.tif 000005
【図５】
0005090232.tif 000006
【図６】
0005090232.tif 000007
【図７】
0005090232.tif 000008
【図８】
0005090232.tif 000009
【図９】
0005090232.tif 000010
【図１０】
0005090232.tif 000011
【図１１】
0005090232.tif 000012
【図１２】
0005090232.tif 000013