(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの覆工体として用いられるセグメントであって、
該セグメントには、該セグメントを組み立てたときに前記トンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、前記セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、
前記ピンとしてボルトが用いられ、該ボルトは、前記セグメントの内周面側に取り付けられたナットにその基端部が固定されていることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
トンネルの覆工体として用いられるセグメントであって、
該セグメントには、該セグメントを組み立てたときに前記トンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、前記セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、
該ピンの基端部には、該ピンの径方向に張り出す係止部が形成され、
該ピンは、前記係止部を前記穴に係止させることによって前記基端部が固定されていることを特徴とするセグメント。
【請求項３】
トンネルを構築するためのセグメントを用いたシールド工法であって、
予め、前記トンネルの覆工体本体を形成するセグメントには、該セグメントを組み上げたときに前記トンネルの外周側となる面に穴を形成しておき、
シールド掘削機で地山に形成した掘削孔内に、前記セグメントを組み上げて前記覆工体本体を構築し、しかる後に前記覆工体本体と前記掘削孔との隙間に裏込充填材を充填するようにし、
前記シールド掘削機のテールシールが前記穴を通過した後に、ピンを前記穴から前記セグメントの外周面側に向けて突出させるようにしたことを特徴とするセグメントを用いたシールド工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種シールドトンネルを構築するときに用いて好適なセグメントおよびこれを用いたシールド工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、トンネルの構築には、シールド掘削機で地山に掘削孔を形成し、その後方において鋼製あるいはコンクリート製のセグメントを組み立ててトンネルを構築するシールド工法が多用されている。
【０００３】
このとき、前記掘削孔の内径は、シールド掘削機の外径、すなわちシールド掘削機の外殻をなすスキンプレートの外径と略同径となる。また、セグメントはシールド掘削機のスキンプレート内で組み上げるため、組み立てたセグメントの外径はスキンプレートの内径よりも小径となる。このため、通常、掘削孔の内周面と組み立てたセグメントの外周面との間には例えば１０ｃｍ程度の隙間が生じている。この隙間にトンネルの上方の土砂が入り込むと地表面の沈下等が生じて地山の安定性が損なわれるため、これを防止するためこの隙間に裏込充填材を充填しているのは周知の通りである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の技術には以下のような問題が存在する。従来、一般的にシールド工法を採用してトンネルを構築するにあたっては、裏込充填材とセグメントとの付着強度について考慮がなされてなかった。このため、裏込充填材からなる層の構造的な強度を期待することができず、トンネルに掛かる土圧や水圧等の荷重は、全てセグメントで受け持つ設計となっていた。その結果、セグメントを高強度化する必要が生じ、セグメントの部材厚さが増大する等して、トンネルの建設費の大きな割合を占めているセグメントのコストの増加を招き、全体のコストにも大きな影響を及ぼしていた。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、セグメントと裏込充填材との付着強度を高め、トンネルの施工コストを低減することのできるセグメントおよびこれを用いたシールド工法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、トンネルの覆工体として用いられるセグメントであって、該セグメントには、該セグメントを組み立てたときに前記トンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、前記セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、前記ピンとしてボルトが用いられ、該ボルトは、前記セグメントの内周面側に取り付けられたナットにその基端部が固定されていることを特徴としている。
【０００７】
これにより、トンネルを構築するに際して、外周面にボルトが突出されたセグメントを用いれば、組み上げたセグメントと、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度が高められ、これらの一体化が良好に図られる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、トンネルの覆工体として用いられるセグメントであって、該セグメントには、該セグメントを組み立てたときに前記トンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、前記セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、該ピンの基端部には、該ピンの径方向に張り出す係止部が形成され、該ピンは、前記係止部を前記穴に係止させることによって前記基端部が固定されていることを特徴としている。
【０００９】
これにより、トンネルを構築するに際して、外周面にピンが突出されたセグメントを用いれば、組み上げたセグメントと、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度が高められ、これらの一体化が良好に図られる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、トンネルを構築するためのセグメントを用いたシールド工法であって、予め、前記トンネルの覆工体本体を形成するセグメントには、該セグメントを組み上げたときに前記トンネルの外周側となる面に穴を形成しておき、シールド掘削機で地山に形成した掘削孔内に、前記セグメントを組み上げて前記覆工体本体を構築し、しかる後に前記覆工体本体と前記掘削孔との隙間に裏込充填材を充填するようにし、前記シールド掘削機のテールシールが前記穴を通過した後に、ピンを前記穴から前記セグメントの外周面側に向けて突出させるようにしたことを特徴としている。
【００１９】
これにより、覆工体本体を構築し、裏込充填材を充填した後、ピンをセグメントの外周面側に突出させると、裏込充填材が硬化すればこのピンは突出した状態で固定される。そして、構築されたトンネルは、覆工体本体の外周面からピンが突出しており、これによって覆工体本体と裏込充填材との付着強度が高められる。また、施工時には、シールド掘削機のテールシールがセグメントに形成された穴を通過した後に、ピンを突出させるようにしたので、ピンがテールシールに接触することはない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメントおよびこれを用いたシールド工法の第一ないし第三の実施の形態について、図１ないし図１１を参照して説明する。
【００２１】
［第一の実施の形態］
図１に示すように、シールドトンネル１は、例えば断面視円形で、地山Ｇに形成された掘削孔２内に構築された覆工体本体３と、覆工体本体３の外周面と掘削孔２の内周面との隙間に充填されたコンクリートやモルタル、ファイバーコンクリート等の裏込充填材４とから構成されている。
【００２２】
覆工体本体３は、複数の鋼製のセグメントＳ１を組み上げて形成されたものである。図１および図２に示すように、各セグメントＳ１には、これを組み上げたときに覆工体本体３の外周側となる面である外面５に、裏込充填材４（図１参照）との付着強度を高めるための凹凸（凹部、凸部）６が形成されている。
この凹凸６は、例えばセグメントＳ１の外面５に、複数のフラットバー（鋼製部材）７が、例えば平面視略格子状に配置されて溶接されることによって形成されている。
【００２３】
このような構成からなるシールドトンネル１では、凹凸６によって覆工体本体３と裏込充填材４との付着強度が大幅に高められるようになっている。
【００２４】
図３に示すように、上記シールドトンネル１を構築するには、通常のシールドトンネルと同様、シールド掘削機１０の前部に備えたカッタ機構１１で地山Ｇを掘削して掘削孔２を形成しつつ、その後方のスキンプレート１２内でセグメントＳ１を所定形状に組み上げる。また、スキンプレート１２の後端部に備えた裏込充填材充填機構１３で、掘削孔２の内周面と覆工体本体３の外周面との間の空間に裏込充填材４を充填していく。そして、スキンプレート１２内に備えた推進ジャッキ１４で、組み立てたセグメントＳ１によって構成される覆工体本体３の前端面に反力を得てシールド掘削機１０を推進させていく。
【００２５】
なお、スキンプレート１２の後端部には、スキンプレート１２の内周面と覆工体本体３との隙間を塞ぐテールシール１５が備えられているが、裏込充填材４を構成するコンクリートの粗骨材の粒径寸法と比較して、セグメントＳ１に形成された凹凸６の高さが大きいと、テールシール１５とセグメントＳ１との間の隙間からスキンプレート１２の内部に裏込充填材４が侵入する恐れがある。一方、凹凸６と裏込充填材４との付着力を高めるためには、凹凸６の高さを大きくする必要がある。このような相反する条件を満たすには、前記凹凸６の高さは、裏込充填材４の粗骨材の粒径が例えば２０mm程度である場合には、１０mm程度とするのが好ましい。
【００２６】
しかる後に、打設充填した裏込充填材４が硬化すれば、覆工体本体３と裏込充填材４とが一体化し、これによってシールドトンネル１が構築される。
【００２７】
上述したように、セグメントＳ１では、各セグメントＳ１の外面５にフラットバー７を取り付けることによって、これらセグメントＳ１から構成される覆工体本体３の外周面に凹凸６が形成され、その外周側に充填される裏込充填材４との付着強度が高められる構成となっている。そして、このようなシールドトンネル１を構築するには、セグメントＳ１の組立前に、フラットバー７を予め取り付けておく構成となっている。
これにより、覆工体本体３と裏込充填材４との付着強度が高められるので、これらの一体化を図ることができ、したがって、シールドトンネル１に作用する土圧や水圧等の荷重を、覆工体本体３だけでなく裏込充填材４の層でも受け持つよう設計することが可能となる。その結果、シールドトンネル１の強度および健全性を確保したうえで、セグメントＳ１の部材厚さ等を最小限とすることができ、セグメントＳ１のコストを抑えてトンネル全体を経済的に施工することが可能となる。
【００２８】
また、凹凸６を形成するのにフラットバー７を用いているので、市販の材料を用いて凹凸６を形成することができる。したがって、セグメントＳ１を低コストで製作することができ、上記効果を一層顕著なものとすることができる。
しかも、フラットバー７を予めセグメントＳ１に取り付けておくことにより、現場での作業は何ら余計な手間が掛かることもなく、通常のセグメントを用いた場合の作業と同様に行うことができるので、この点においても経済的な施工に寄与することができる。
【００２９】
なお、上記第一の実施の形態において、凹凸６を形成するためにフラットバー７を格子状に取り付ける構成としたが、その配置形状はいかなるものでも良い。また、フラットバー７に代えて、図４に示すように、セグメントＳ１の外面５にメッシュ状のエキスパンドメタル（鋼製部材）１８を溶接する等して設けることによって凹凸６を形成しても良いし、また、他の材料、例えば鉄筋棒等を溶接して取り付けるようにしても良い。
【００３０】
さらに、図５に示すように、セグメントＳ１の外面５に、表面に突起１９ａが多数形成された縞鋼板１９等を溶接し、これによって凹凸６を形成する構成としても良い。これ以外にも、表面に凹凸を形成することができるのであれば、いかなる材料を採用しても良い。
【００３１】
ところで、セグメントＳ１の外面５自体を縞鋼板（板状材料）１９で形成する構成とし、その突起１９ａを、裏込充填材４との付着強度を高めるための凸部とするようにしてもよい。もちろん、縞鋼板１９以外にも、表面に突起あるいは凹凸等が予め形成されている板状の材料を用いることも可能である。このような構成とすれば、前記フラットバー７等の鋼製部材をわざわざ取り付けるまでもなく、セグメントＳ１に凹部や凸部を形成することができるので、セグメント製作が一層容易になり、より経済的な施工が可能となる。
【００３２】
［第二の実施の形態］
次に、セグメントおよびこれを用いたシールド工法の第二の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、セグメントにボルトを取り付けることによって、裏込充填材との付着性を高めるための凸部を形成する場合の例を用いて説明する。以下に説明する第二の実施の形態において、前記第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付しその説明を省略する。
【００３３】
図６に示すように、シールドトンネル１’の覆工体本体３は、複数の鋼製のセグメントＳ２を組み上げて形成されたものである。各セグメントＳ２には、これを組み上げたときに覆工体本体３の外周側となる面である外面５に、裏込充填材４との付着強度を高めるための凸部２１が形成されている。
【００３４】
この凸部２１は、基端部２２ａがセグメントＳ２の内周面に固定され、先端部２２ｂが外周側に向けて延出するよう設けられたボルト（ピン）２２から形成されている。ている。
このボルト２２は、セグメントＳ２の外面５の所定位置に形成されたボルト穴（穴）２３を通してその外側に突出されるようになっている。そして、ボルト２２の基端部２２ａをセグメントＳ２に固定するため、セグメントＳ２の内周面に溶接等により取り付けられたナット２４にボルト２２が螺合させられている。
【００３５】
このとき、セグメントＳ２の外面５の面外強度が不足するのであれば、図７に示すように、ナット２４の周囲にリブ状の補強部材２５を溶接等により設ける。
【００３６】
図８に示すように、上記セグメントＳ２を用いてシールドトンネル１’を構築するには、前記第一の実施の形態と同様、通常のシールド掘削機１０を用いる。そして、シールド掘削機１０の前部に備えたカッタ機構１１で地山Ｇを掘削して掘削孔２を形成し、その後方のスキンプレート１２内でセグメントＳ２を所定形状に組み上げつつ、裏込充填材充填機構１３で裏込充填材４を充填していく。そして、スキンプレート１２内に備えた推進ジャッキ１４で、組み立てたセグメントＳ２によって構成される覆工体本体３の前端面に反力を得てシールド掘削機１０を推進させていく。
【００３７】
一方、スキンプレート１２内においては、組み上げたセグメントＳ２の内周面に予め取り付けられているナット２４に、このナット２４がスキンプレート１２の後端部に備えられているテールシール１５よりも前方に位置している段階で、ボルト２２をねじ込む。この段階では、ボルト２２が、セグメントＳ２の外周面に突出しないよう、その先端部をねじ込むのみに留めておく。これは、テールシール１５をボルト２２で傷つけるのを防止するためである。また、テールシール１５が通過するときにはセグメントＳ２の外面５には突起が一切ないため、裏込充填材４のスキンプレート１２内への進入が確実に防止される。
【００３８】
そして、シールド掘削機１０の掘進に伴い、テールシール１５が、ナット２４にねじ込んでおいたボルト２２を通過した後、裏込充填材４が硬化するまでの間にボルト２２を最後までねじ込む。これによりボルト２２が所定の状態にセットされ、覆工体本体３の外周側に突出したこととなる。
しかる後に、打設充填した裏込充填材４が硬化すれば、覆工体本体３と裏込充填材４とが一体化し、またボルト２２が裏込充填材４に固定され、これによってシールドトンネル１’が構築される。
【００３９】
上述したように、セグメントＳ２およびこれを用いたシールド工法では、ボルト２２によって覆工体本体３の外周面には凸部２１が形成される構成となっているので、前記第一の実施の形態と同様、覆工体本体３と裏込充填材４との付着強度が高められ、シールドトンネル１’に作用する土圧や水圧等の荷重を、覆工体本体３だけでなく裏込充填材４の層でも受け持つよう設計することが可能となる。その結果、シールドトンネル１’の強度および健全性を確保したうえで、セグメントＳ２の部材厚さ等を最小限とすることができ、セグメントＳ２のコストを抑えてトンネル全体を経済的に施工することが可能となる。
【００４０】
しかも、ボルト２２にはその外周面に螺条が形成されているので、その凹凸により、裏込充填材４との付着性が一層高められるようになっている。
【００４１】
また、ボルト２２やナット２４を利用することにより、市販材料を用いてセグメントＳ２を低コストで製作することができ、上記効果を一層顕著なものとすることができる。さらに、施工時には、ボルト２２を単にねじ込むのみで良く、作業性に優れている。
【００４２】
しかも、テールシール１５が通過した後、裏込充填材４が硬化するまでの間にボルト２２をねじ込んで突出させる構成となっている。これにより、テールシール１５が通過するときにはセグメントＳ２の外面５には突起が一切ないため、裏込充填材４のスキンプレート１２内への進入を確実に防止することができる。そのうえ、テールシール１５を、ボルト２２で傷つけるのを防止することができるので、シールド掘削機１０のメンテナンスの容易化を図ることができ、この点においてもシールドトンネル１’の経済的な施工に貢献することができる。
【００４３】
［第三の実施の形態］
次に、セグメントおよびこれを用いたシールド工法の第三の実施の形態について説明する。ここでは、例えば、セグメントに突出可能なピンを取り付けることによって、裏込充填材との付着性を高めるための凸部を形成する場合の例を用いて説明する。以下に説明する第三の実施の形態において、前記第一および第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図９に示すように、シールドトンネル１”の覆工体本体３を構成する複数の鋼製のセグメントＳ３には、それぞれ、これを組み上げたときに覆工体本体３の外周側となる面である外面５に、裏込充填材４との付着強度を高めるための凸部３１が形成されている。
【００４５】
図９および図１０に示すように、この凸部３１は、ピン３２によって形成されており、このピン３２はその基端部３２ａが、セグメントＳ３の内周面に取り付けられたメス部材３３に固定される構造となっている。
【００４６】
メス部材３３は、セグメントＳ３の内周面の所定位置に溶接等により一体に取り付けられている。メス部材３３には、セグメントＳ３の内周面に近づくにつれて漸次その径が縮小するテーパ状のピン穴３４が形成されている。また、セグメントＳ３には、このピン穴３４に対応した位置に、ピン穴３４の上部（セグメントＳ３外面側）よりも大径で、かつメス部材３３の外径よりも小径の穴３５が形成されている。
【００４７】
ピン３２は、基端部３２ａに、ピン穴３４に対応してピン３２の径方向に張り出すテーパ状のテーパ部（係止部）３６が形成され、先端部に略円盤状の係止部材３７が取り付けられた構成のものである。なお、この係止部材３７は、その外径がピン穴３４の上部（セグメントＳ３外面側）よりも大径で、かつセグメントＳ３の穴３５よりも小径に設定され、かつその厚さが、セグメントＳ３の外面５を構成する鋼板の厚さよりも小さく設定されている。また、係止部材３７は、ピン３２に溶接等により取り付けても良いが、ピン３２の先端部に螺条を形成しておき、これにねじ込むようにすれば装着を容易に行うことができる。
【００４８】
このようなピン３２を採用したセグメントＳ３の場合、施工時にはセグメントＳ３が組み付けられる前の段階で、ピン３２を、メス部材３３のピン穴３４と、セグメントＳ３の穴３５とに予め挿通状態で装着しておく。このときには、ピン３２の両端部において外方に張り出すテーパ部３６と係止部材３７とによって、ピン３２の脱落が防止される。
【００４９】
そして、図８に示した前記ボルト２２の場合と同様に、シールドトンネル１”を構築するときには、シールド掘削機１０のテールシール１５（図８参照）が通過するまでは、ピン３２の係止部材３７を、組み上げたセグメントＳ３の穴３５内に収めた状態（図９中点線で示した状態）としておき、テールシール１５の損傷を防ぐ。そして、テールシール１５がピン３２を通過した後、セグメントＳ３の外周側に打設充填された裏込充填材４が硬化する前に、ピン３２をセグメントＳ３の内側から打ち込んで外周側に突出させる。
【００５０】
このとき、ピン３２のテーパ部３６とメス部材３３のピン穴３４とがテーパ状であるので、ピン３２は容易に位置決めすることができる。しかもこのピン３２はねじ込み不要なので作業性にも優れる。
【００５１】
この後、裏込充填材４が硬化すると、覆工体本体３と裏込充填材４とが一体化され、また係止部材３７の位置が固定され、これによってピン３２が固定されることになる。しかも、硬化後には、テーパ部３６とピン穴３４とのかみ合いにより、ピン３２のセグメントＳ３への固定強度が非常に高く、覆工体本体３と裏込充填材４との付着強度が一層高められる。
【００５２】
上述したように、セグメントＳ３およびこれを用いたならびにシールド工法では、ピン３２によって覆工体本体３の外周面には凸部３１が形成される構成となっているので、前記第二の実施の形態と同様、シールドトンネル１”の強度および健全性を確保したうえで、セグメントＳ３の部材厚さ等を最小限とすることができ、セグメントＳ３のコストを抑えてトンネル全体を経済的に施工することが可能となる。
【００５３】
また、施工時には、ピン３２を単に押し込むのみで良く、作業性に非常に優れている。
【００５４】
しかも、テールシール１５が通過した後、裏込充填材４が硬化するまでの間にピン３２を突出させる構成となっている。これにより、テールシール１５が通過するときにはセグメントＳ３の外面５にはピン３２が突出しておらず、また、ピン３２の先端部の係止部材３７も穴３５内に収められる構成となっているので、セグメントＳ３の外面５には何らの突起が存在しない。したがって、テールシール１５のシール性を損なうことなく、裏込充填材４のスキンプレート１２内への進入を確実に防止することができ、そのうえ、テールシール１５を、ピン３２で傷つけるのを防止してシールド掘削機１０のメンテナンスの容易化を図ることができ、この点においてもシールドトンネル１”の経済的な施工に貢献することができる。
【００５５】
なお、上記第二および第三の実施の形態において、ボルト２２やピン３２で凸部２１、３１を形成する構成としたが、その設置本数は要求される条件によって適宜設定すればよく、例えば２列、あるいは３列以上に並べて配置する等しても良い。
【００５６】
また、ボルト２２やピン３２の形状や構成についても、覆工体本体３と裏込充填材４の付着強度を高めることができるのであれば、上記に挙げた以外のいかなるものを採用しても良い。
【００５７】
また、上記第一ないし第三の実施の形態において、鋼製のセグメントＳ１，Ｓ２，Ｓ３を用いたが、もちろんコンクリート製のセグメントにも本発明の技術を適用することができる。コンクリート製のセグメントの場合には、セグメントの製作時に凹凸を成形により形成しても良い。また、ボルト２２やピン３２等を用いるのであれば、アンカー部材等によってこれらを固定すればよい。
もちろん、凹凸６や凸部２１，３１だけでなく、セグメントの外面に凹部を形成するような構成としても良い。
さらには、凹部や凸部を形成するために設けた上記フラットバー７やエキスパンドメタル１８、縞鋼板１９、ボルト２２、ピン３２等は、これらのうちから複数のものを組み合わせて使用するようにしても良い。
【００５８】
さらに、シールドトンネル１、１’、１”については、円形断面に限らず、各種断面形状のシールドトンネルであっても良い。例えば、図１１に示すような、断面視矩形で、また複数の空間を備えるシールドトンネル４１等、あらゆる構造のトンネルに対して上記構成を適用可能である。
【００５９】
加えて、用いるシールド掘削機については、上記シールド掘削機１０に限らず、いかなる構成のものを用いても良い。例えば、裏込充填材４の充填性を高めるために、充填した裏込充填材４を加圧するプレス機構等を備えても良い。
【００６０】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るセグメントによれば、セグメントには、セグメントを組み立てたときにトンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、ピンとしてボルトが用いられ、ボルトは、セグメントの内周面側に取り付けられたナットにその基端部が固定された構成となっている。
これにより、セグメントと裏込充填材との付着強度が高められるので、セグメントと裏込充填材との一体化を図ることができる。したがって、セグメントと、裏込充填材からなる層とで、トンネルに作用する土圧や水圧等の荷重を受け持つよう設計することが可能となる。その結果、トンネルの強度および健全性を確保したうえで、セグメントの部材厚さ等を最小限として、セグメントのコストを抑えてトンネル全体を経済的に施工することが可能となる。
また、ボルトがセグメントの内周面側に取り付けられたナットに固定される構成となっていることにより、ボルトのセットも容易に行うことができ、この点においても低コスト化に貢献することができる。さらに、ボルトの外周面に形成された螺条によって、裏込充填材に対する付着強度が一層高められる効果もある。
【００６３】
請求項２に係るセグメントによれば、セグメントには、セグメントを組み立てたときにトンネルの外周側となる面に、その外周側に打設される裏込充填材との付着強度を高めるため、セグメントに形成された穴からその外周側に向けて突出させたピンが設けられ、ピンの基端部には、ピンの径方向に張り出す係止部が形成され、ピンは、係止部を穴に係止させることによって基端部が固定された構成となっている。
これにより、セグメントと裏込充填材との付着強度が高められるので、セグメントと裏込充填材との一体化を図ることができる。したがって、セグメントと、裏込充填材からなる層とで、トンネルに作用する土圧や水圧等の荷重を受け持つよう設計することが可能となる。その結果、トンネルの強度および健全性を確保したうえで、セグメントの部材厚さ等を最小限として、セグメントのコストを抑えてトンネル全体を経済的に施工することが可能となる。
そして、セグメントの内周側からピンを単に打ち込むのみでピンのセット作業が完了するため、この点においても作業の容易化によるコスト低減に寄与できる。
【００６８】
請求項３に係るセグメントを用いたシールド工法によれば、予め、トンネルの覆工体本体を形成するセグメントには、セグメントを組み上げたときにトンネルの外周側となる面に穴を形成しておき、シールド掘削機で地山に形成した掘削孔内に、セグメントを組み上げて覆工体本体を構築し、しかる後に覆工体本体と掘削孔との隙間に裏込充填材を充填するようにし、シールド掘削機のテールシールが穴を通過した後に、ピンを穴からセグメントの外周面側に向けて突出させるようにした構成となっている。
このようにしてピンをセグメントの外周面側に突出させると、その外周側に打設された裏込充填材が硬化すればこのピンは突出した状態で固定され、覆工体本体には凸部が形成されたこととなる。これによっても請求項１に係るシールドトンネルを構築することができる。
また、施工時には、シールド掘削機のテールシールがセグメントに形成された穴を通過した後に、ピンを突出させるようにしたので、ピンがテールシールに接触することがなく、シールド掘削機のメンテナンスの容易化を図ることができ、これによってもシールドトンネルの経済的な施工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るシールドトンネルおよびそれに用いるセグメントならびにシールド工法の第一の実施の形態であって、前記シールドトンネルの立断面図である。
【図２】  前記セグメントの一例であって、凹凸が形成されたセグメントの外面の一部を示す斜視図である。
【図３】  前記シールド工法を適用してシールドトンネルを構築している状態を示す側断面図である。
【図４】  前記セグメントの他の一例を示す斜視図である。
【図５】  同セグメントのさらに他の例であって、前記セグメントの外面を示す平面図である。
【図６】  本発明に係るシールドトンネルおよびそれに用いるセグメントならびにシールド工法の第二の実施の形態であって、前記シールドトンネルの立断面図である。
【図７】  前記セグメントを補強するための補強部材を示す平面図および側断面図である。
【図８】  前記シールド工法を適用してシールドトンネルを構築している状態を示す側断面図である。
【図９】  本発明に係るシールドトンネルおよびそれに用いるセグメントならびにシールド工法の第三の実施の形態であって、前記シールドトンネルの一部を示す側断面図である。
【図１０】  前記セグメントの要部を示す斜視図である。
【図１１】  本発明に係るシールドトンネルおよびそれに用いるセグメントならびにシールド工法の他の適用例を示す立断面図である。
【符号の説明】
１、１’、１”、４１  シールドトンネル
２  掘削穴
３  覆工体本体
４  裏込充填材
６  凹凸（凹部、凸部）
７  フラットバー（鋼製部材）
１５  テールシール
１８  エキスパンドメタル（鋼製部材）
１９  縞鋼板（板状材料）
２１、３１  凸部
２２  ボルト（ピン）
２３  ボルト穴（穴）
３２  ピン
３５  穴
３６  テーパ部（係止部）
Ｇ  地山
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  セグメント
【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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