JP2009024495A - Concrete filled steel segment and primary lining body for tunnel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concrete filled steel segment excellent in economical efficiency reducing bending moment generated from the own weight of the segment by reducing the own weight of the segment. <P>SOLUTION: The concrete filled steel segment used as a primary lining body of a tunnel constructed by a shield tunneling method is constituted by filling concrete inside a steel shell and is comprised of at least two outer main girders 5a, two middle main girders 5b, a vertical rib 16c for connecting the middle main girders 5b, reinforced plates 21 for connecting the outer main girders 5a and the middle main girders 5b, joint plates 6 and a skin plate 7. Further, a closed space 23 for preventing the inflow of the inside filling concrete 4 is formed by blocking with a lid plate 22 between the two middle main girders 5a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シールドトンネル等の一次覆工体として用いられる鉄鋼製系のセグメント構造にコンクリートを中詰めして構成されるコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントに関するものである。   The present invention relates to a concrete-filled steel segment configured by filling concrete into a steel-based segment structure used as a primary lining body such as a shield tunnel.

従来、トンネル内一次覆工体は、図６に示すように複数のセグメント１をトンネル円周方向に接続してセグメントリング２を構成し、このセグメントリングをトンネル軸方向に接続して構成される。セグメント１の種類としては、鋼製の主桁を有する標準鋼殻でセグメントを構成するもの、または主桁を有する鋼殻の内部にコンクリートを中詰めしたもの、またはコルゲート型の球状黒鉛製殻体のトンネル内空側およびトンネル地山側にコンクリートを中詰めしたものなどが知られている。   Conventionally, a primary lining body in a tunnel is configured by connecting a plurality of segments 1 in the tunnel circumferential direction to form a segment ring 2 and connecting the segment rings in the tunnel axial direction as shown in FIG. . Types of segment 1 include those comprising a standard steel shell having a steel main girder, a steel shell having a main girder filled with concrete, or a corrugated spheroidal graphite shell. There are known concrete fillings inside the tunnel's interior and tunnel ground.

図７には、第１従来例として、鋳鋼製の鋼殻３の内部にコンクリート４を中詰めした鉄鋼製セグメント１が示されている。該セグメント１において、一対の主桁５が平行に配設され、左右の主桁５の両端部間が継手板６で連結されており、主桁５と継手板６とで組まれた矩形のセグメント枠の外端面にスキンプレート７が溶接されて、さらに左右の主桁５の間には、トンネル周方向に所定の間隔をあけて複数の補強用縦リブ８が配設され、その両端が溶接で固定されて鋼殻３が構成されている。鋼殻３の内部に中詰めコンクリート４が充填される。   FIG. 7 shows a steel segment 1 in which concrete 4 is packed inside a cast steel shell 3 as a first conventional example. In the segment 1, a pair of main girders 5 are arranged in parallel, and both end portions of the left and right main girders 5 are connected by a joint plate 6, and a rectangular shape assembled by the main girders 5 and the joint plate 6. A skin plate 7 is welded to the outer end surface of the segment frame, and a plurality of reinforcing vertical ribs 8 are disposed between the left and right main girders 5 at predetermined intervals in the circumferential direction of the tunnel. The steel shell 3 is constituted by being fixed by welding. Filled concrete 4 is filled into the steel shell 3.

なお、継手板６には、鉄鋼製セグメント１をトンネル周方向にボルト接合するための複数のボルト孔１０が開設され、主桁５には、セグメントリングをトンネル軸方向に接合するためのボルト孔１０が開設されている。また、鉄鋼製セグメント１の内側中央位置において、セグメント組立時にシールド機械のエレクタター装置で吊り上げるための吊り手金具１１が縦リブ８とスキンプレート７の内面に溶接され、さらに、スキンプレート７の内外に貫通して、セグメントリングの背面と地山の間隙に裏込めを行うためのグラウト注入孔１２が設けられている。   The joint plate 6 is provided with a plurality of bolt holes 10 for bolting the steel segments 1 in the tunnel circumferential direction, and the main girder 5 is bolt holes for joining the segment rings in the tunnel axial direction. 10 have been established. In addition, at the inner center position of the steel segment 1, a hanging metal fitting 11 for lifting the shield machine with the erector device of the shield machine at the time of assembling the segment is welded to the inner surface of the vertical rib 8 and the skin plate 7. A grout injection hole 12 is provided for penetrating through the gap between the back surface of the segment ring and the natural ground.

鉄鋼製セグメント１において、その自重をできるだけ増加しないで、該鉄鋼製セグメント１に作用する捻りや曲げモーメントに対する剛性を向上するために鋼殻３の構造に種々の改良がなされている。例えば、図７に示すように縦リブ８のトンネル内空側の端縁に円弧状部１３を形成し、または第２従来例として図８に示すセグメント１ように縦リブ８のトンネル内空側の端縁にＴ字状部１４を形成することでセグメント強度を向上させている。   In the steel segment 1, various improvements have been made to the structure of the steel shell 3 in order to increase the rigidity against twisting and bending moments acting on the steel segment 1 without increasing its own weight as much as possible. For example, as shown in FIG. 7, an arcuate portion 13 is formed at the edge of the vertical rib 8 on the air side in the tunnel, or as the second conventional example, the air side in the tunnel of the vertical rib 8 as in the segment 1 shown in FIG. The segment strength is improved by forming the T-shaped portion 14 at the end edge of the.

さらに、コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１では、中詰めコンクリート４が鉄鋼製セグメント１の強度の向上に寄与するとともに、この中詰めコンクリート４により、セグメント内空側に施す二次覆工を不要とならしめる効果もある。コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１では、通常、主桁が２本から４本（３本のものもある）の何れの鋼殻においてもセグメント継手、リング継手用の箱抜き部分（箱抜き部を有しない場合もある）を除いては、鋼殻３の内部に中実状に中詰めコンクリートが隙間なく充填されている。
特開２００３−２７８９４号公報 特開２００２−１２１９９９号公報 特開２０００−３４８９７号公報 Further, in the concrete-filled steel segment 1, the fill-in concrete 4 contributes to the improvement of the strength of the steel segment 1, and the fill-in concrete 4 eliminates the need for a secondary lining on the inner side of the segment. There is also an effect of tightening. In the concrete-filled steel segment 1, the box joints for segment joints and ring joints (with a box part) are usually used for any steel shell with 2 to 4 main girders (some are three). Except in some cases, the inside of the steel shell 3 is filled with solid filling concrete without gaps.
JP 2003-27894 A JP 2002-121999 A JP 2000-34897 A

コンクリート中詰め鉄鋼製セグメントの強度を向上する手段として、縦リブ等の形状を工夫することで座屈耐力や曲げモーメントに対する強度を向上させる工夫がなされている。また、鋼殻内部に中詰めコンクリートを中実状に充填することによってもセグメント強度が向上できる。しかし、この中詰めコンクリートの充填により鉄鋼製セグメントの強度を向上させる手段では、セグメント自体の自重が必要以上に増大するとい別の問題に直面する。   As a means of improving the strength of the concrete-filled steel segment, a device has been devised to improve the strength against buckling strength and bending moment by devising the shape of vertical ribs and the like. The segment strength can also be improved by filling the steel shell with solid filling concrete. However, the means for improving the strength of the steel segment by filling the inside-filled concrete faces another problem that the weight of the segment itself increases more than necessary.

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、鋼製セグメントで二次覆工体を構築する場合において、セグメントリングに３６０°方向から作用する曲げモーメントの大きさを示す模式図で、（ａ）は自重による曲げモーメントを示し、（ｂ）は外荷重による曲げモーメントを示し、（ｃ）は、前記（ａ）、（ｂ）に基づいて算出した設計用の曲げモーメントを示し、図（ｃ）を考慮してコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを構築するのであるが、この条件を満たすべく中詰めコンクリートによりセグメントの強度を向上させる場合、セグメントの自重が増大するという別の問題が生じるという不具合がある。   9 (a), (b), (c) are schematic diagrams showing the magnitude of the bending moment acting on the segment ring from the 360 ° direction when the secondary lining body is constructed with steel segments. (A) shows the bending moment due to its own weight, (b) shows the bending moment due to the external load, (c) shows the bending moment for design calculated based on the above (a) and (b), In consideration of (c), the concrete-filled steel segment is constructed. However, when the strength of the segment is improved by filling the concrete to satisfy this condition, another problem that the weight of the segment increases occurs. There is a bug.

具体的には、鋼殻内部に中実にコンクリートが充填されたコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを、セグメントリングの外径が１０ｍを越えるような大口径のシールドトンネルの一次覆工体として用いようとすると、中小口径のシールドトンネル用セグメントに比較してセグメントの自重により発生する曲げモーメントが大幅に増大し、供用後に作用する土水圧による断面力（曲げモーメント、軸力、せん断力）に抵抗するよりも自重による断面力に抵抗するための断面が大きくなり、非常に不経済なセグメントとなってしまう問題点がある。   Specifically, when a concrete-filled steel segment with solid concrete filled inside a steel shell is used as the primary lining body of a large-diameter shield tunnel with an outer diameter of the segment ring exceeding 10 m. Compared with the segment for small and medium-diameter shield tunnels, the bending moment generated by the segment's own weight is greatly increased, rather than resisting the cross-sectional force (bending moment, axial force, shearing force) due to soil water pressure acting after service. There is a problem that the cross-section for resisting the cross-sectional force due to its own weight becomes large, resulting in a very uneconomic segment.

このような自重により発生する大きな曲げモーメントのために、大口径シールドトンネル用の鉄筋コンクリート製セグメントでは、セグメント高さが５００〜６００ｍｍにも及んでいる。   Due to such a large bending moment generated by its own weight, the segment height of the reinforced concrete segment for a large-diameter shield tunnel reaches 500 to 600 mm.

例えば、外径５ｍのシールドトンネルの場合には、自重による曲げモーメントは、土水圧による曲げモーメントを加えた全体の曲げモーメントの３０％程度であったのに対し、外径１２ｍのシールドトンネルの場合には、全体の曲げモーメントの８０％がセグメントの自重により発生しているという状況である。   For example, in the case of a shield tunnel with an outer diameter of 5 m, the bending moment due to its own weight was about 30% of the total bending moment including the bending moment due to soil water pressure, whereas in the case of a shield tunnel with an outer diameter of 12 m. In this situation, 80% of the total bending moment is generated by the weight of the segment.

本発明は、鋼殻内にコンクリートが充填されていない閉空間を構成することによりセグメント自重を低減し、セグメント自重により発生する曲げモーメントを低減することで、前記従来の問題点を解決し、かつ経済性にすぐれたコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを提供することを目的とする。   The present invention reduces the segment self-weight by configuring a closed space in which the steel shell is not filled with concrete, reduces the bending moment generated by the segment self-weight, The purpose is to provide a concrete-filled steel segment with excellent economic efficiency.

また、本発明は、鋼殻のトンネル内空側にコンクリートを打設することにより、二次覆工を不要とするとともに、耐火または耐食性能に優れたコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides a concrete-filled steel segment that is excellent in fire resistance or corrosion resistance and eliminates the need for secondary lining by placing concrete in the tunnel inside the steel shell. Objective.

前記の目的を達成するため、本発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントは次のように構成する。   In order to achieve the above object, the concrete-filled steel segment of the present invention is configured as follows.

第１発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントでは、シールド工法により構築される
トンネルの一次覆工体として用いられる鋼殻にコンクリートを中詰めすることによって構成されるコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントであって、少なくとも２つの外主桁と２つの中主桁、中主桁を連結する縦リブおよび外主桁と中主桁を連結する補強プレート、継手板、スキンプレートより構成され、前記２つの中主桁の間を蓋板で閉塞して前記中詰めコンクリートの流入を防止する閉鎖空間を形成したことを特徴とする。 The concrete-filled steel segment of the first invention is a concrete-filled steel segment constructed by filling concrete into a steel shell used as a primary lining body of a tunnel constructed by a shield method, It consists of at least two outer main girders and two middle main girders, vertical ribs that connect the middle main girders, and reinforcing plates, joint plates, and skin plates that connect the outer main girders and the middle main girders. A closed space is formed by closing the space with a cover plate to prevent the inflow of the filled concrete.

第２発明は、第１発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、中主桁とスキンプレートおよび主桁を接続するウエブ部材を設けたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the concrete-filled steel segment according to the first aspect of the invention, a web member that connects the middle main girder, the skin plate, and the main girder is provided.

第３発明は、第１または第２発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、２つの中主桁間に配される縦リブの形状が平板形状またはＬ形状またはＴ形状または略矩形状または略円形状であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the concrete-filled steel segment of the first or second aspect, the shape of the vertical rib arranged between the two middle main girders is a flat plate shape, an L shape, a T shape, a substantially rectangular shape, or a substantially circular shape. It is a shape.

第４発明は、第１〜第３発明のいずれかのコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、鋼殻を構成する鉄鋼製材料として、構造用鋼材、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄の何れか１つまたは複数を用いることを特徴とする。   The fourth invention is a steel-filled steel segment according to any one of the first to third inventions, wherein one or more of structural steel, cast steel, spheroidal graphite cast iron is used as the steel material constituting the steel shell. It is characterized by using.

第５発明は、第１〜第４発明のいずれかのコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、２つの中主桁を連結する縦リブまたは蓋板を合成樹脂および／または繊維強化プラスチックで構成したことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the concrete-filled steel segment according to any one of the first to fourth aspects, the longitudinal rib or cover plate connecting the two main main girders is made of synthetic resin and / or fiber reinforced plastic. Features.

第６の発明は、第１〜第５の発明のいずれかのコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、中詰めコンクリートとして、普通コンクリートまたは軽量コンクリートを用いることを特徴とする。   According to a sixth invention, in the concrete-filled steel segment according to any one of the first to fifth inventions, ordinary concrete or lightweight concrete is used as the fill concrete.

第７の発明は、第１〜第６発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントにおいて、中詰めコンクリートとして、耐火性、耐酸性、耐硫酸塩性のいずれか１つまたは複数を付与したコンクリートを用いることを特徴とする。   7th invention uses the concrete which provided any one or more of fire resistance, acid resistance, and sulfate resistance as filling concrete in the concrete filling steel segment of 1st-6th invention. It is characterized by.

第８の発明のトンネルの一次覆工体では、第１〜第７発明のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントの何れかのコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを用いて構築されたことを特徴とする。
The primary lining body of the tunnel of the eighth invention is characterized in that it is constructed using any of the concrete filled steel segments of the concrete filled steel segments of the first to seventh inventions.

本発明に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントによると、従来のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントよりも軽量で、経済的なコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを提供できるという大きな特徴を有している。   The concrete filled steel segment according to the present invention has a great feature that it can provide an economical concrete filled steel segment that is lighter in weight than a conventional concrete filled steel segment.

すなわち、シールド工法により構築されるトンネルの一次覆工体として用いられる鋼殻にコンクリートを中詰めすることによって構成されるコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントであって、少なくとも２つの外主桁と２つの中主桁、中主桁を連結する縦リブおよび外主桁と中主桁を連結する補強プレート、継手板、スキンプレートより構成され、前記２つの中主桁の間を蓋板で閉塞して前記中詰めコンクリートの流入を防止する閉鎖空間を形成したことで、セグメントとしての単位容量重量を軽量化することが可能である。このように本発明によると、セグメント自重により発生する曲げモーメントを低減し、さらに、２つの中主桁を連結する縦リブ、蓋板やスキンプレートに作用する大きな曲げモーメントに対して、経済的に対応することが可能である。さらに、セグメントの内空側に十分な″かぶり″コンクリートを設ければ、道路トンネルなどにおいて、必要となる耐火または耐食性能を付与できる。   That is, a concrete-filled steel segment constructed by filling concrete into a steel shell used as a primary lining body of a tunnel constructed by a shield method, comprising at least two outer main girders and two middle The main girder is composed of a longitudinal rib that connects the middle main girder, and a reinforcing plate that connects the outer main girder and the middle main girder, a joint plate, and a skin plate. By forming a closed space that prevents the inflow of filled concrete, the unit capacity weight as a segment can be reduced. As described above, according to the present invention, the bending moment generated by the segment's own weight is reduced, and further, with respect to the large bending moment acting on the longitudinal rib, the cover plate and the skin plate that connect the two main main girders, it is economical. It is possible to respond. Furthermore, if sufficient “covering” concrete is provided on the inner space side of the segment, it is possible to provide necessary fire resistance or corrosion resistance performance in a road tunnel or the like.

また、さらに軽量化が必要な場合には、中詰め用コンクリートとして軽量コンクリートを用いることも可能であり、さらに、耐火性、耐酸性、耐硫酸塩性などの性能が求められる場合には、必要な特性を付与した特殊コンクリートを中詰めすることで要求性能を満足するコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを提供することが可能となる。   In addition, if further weight reduction is required, it is possible to use lightweight concrete as filling concrete, and it is also necessary when performance such as fire resistance, acid resistance, and sulfate resistance is required. It is possible to provide a concrete-filled steel segment that satisfies the required performance by filling special concrete with special properties.

特に、高価な特殊コンクリートを用いる場合には、かぶり部分にのみ限定的に特殊コンクリートを用い、その他の部分には、普通コンクリートを用いることにより、さらに経済性を高めることも可能である。   In particular, when expensive special concrete is used, it is possible to further improve the economic efficiency by using special concrete only for the cover portion and using ordinary concrete for the other portions.

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、従来と同一要素には同一符号を付して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same element as the past.

図１、図２（ａ）は、第１参考形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５を示し、一対の主桁５が平行に配設され、左右の主桁５の両端部間が継手板６で連結されており、主桁５と継手板６で組まれた矩形のセグメント枠の外端面にスキンプレート７が溶接されて、さらに左右の主桁５の間には、トンネル周方向に所定の間隔をあけて複数の補強用縦リブ１６が配設され、その両端が溶接で固定されて鋼殻１７が構成されている。鋼殻１７の内部に中詰めコンクリート４が充填される。   FIGS. 1 and 2 (a) show a concrete-filled steel segment 15 according to a first reference embodiment, in which a pair of main girders 5 are arranged in parallel, and between both ends of the left and right main girders 5 are joint plates. 6, a skin plate 7 is welded to the outer end surface of a rectangular segment frame formed by the main girder 5 and the joint plate 6, and between the left and right main girder 5, the tunnel circumferential direction is predetermined. A plurality of reinforcing vertical ribs 16 are disposed with a gap therebetween, and both ends thereof are fixed by welding to form a steel shell 17. Filled concrete 4 is filled into the steel shell 17.

第１参考形態のセグメント１５においては、補強用縦リブ１６が中空の円形鋼管で構成されており、この縦リブ１６の両端部は主桁５の側面に隙間が生じないように溶接されている点に特徴がある。したがって、鋼殻１７の内部に中詰めコンクリート４を充填したとき、補強用縦リブ１６の中空部９への中詰めコンクリート４の流入が防止され、その分使用コンクリート量が低減され、かつセグメント１５の自重が低減される。   In the segment 15 of the first reference embodiment, the reinforcing vertical ribs 16 are formed of hollow circular steel pipes, and both end portions of the vertical ribs 16 are welded so that no gaps are formed on the side surfaces of the main beam 5. There is a feature in the point. Therefore, when the inside concrete 4 is filled in the steel shell 17, the inflow of the inside concrete 4 into the hollow portion 9 of the reinforcing vertical rib 16 is prevented, and the amount of concrete used is reduced accordingly, and the segment 15 Is reduced in weight.

図２（ｂ）は、第２参考形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５を示し、補強縦リブ１６ａが中空の角形鋼管で構成されている点が、第１参考形態と相異し他の構成は第１実施形態と同じである。第２実施形態においても、鋼殻１７の内部に中詰めコンクリート４を充填したとき、補強用縦リブ１６ａの中空部には中詰めコンクリート４の流入が防止され、その分使用コンクリート量が低減され、かつセグメント１５の自重が低減される。   FIG. 2 (b) shows the concrete-filled steel segment 15 according to the second reference embodiment, and the point that the reinforcing vertical rib 16a is formed of a hollow rectangular steel pipe is different from the first reference embodiment. The configuration is the same as in the first embodiment. Also in the second embodiment, when the inside concrete 4 is filled into the steel shell 17, the inflow of the inside concrete 4 is prevented from flowing into the hollow portions of the reinforcing vertical ribs 16a, and the amount of concrete used is reduced accordingly. And the weight of the segment 15 is reduced.

図２（ｃ）は、第３参考形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５を示し、補強縦リブ１６ｂは、長手方向と直交する方向の断面図が略Ｕ型の鋼材で構成されており、Ｕ型の開口部１８がスキンプレート７の内面と密に接触し、隅肉溶接１９で固着されるとともに、両端部は主桁５の側面に固着されている点が第１、第２実施形態と相異し、他の構成は第１、第２参考形態と同じである。第３参考形態においても、鋼殻１７の内部に中詰めコンクリート４を充填したとき、補強用縦リブ１６ｂの中空部には中詰めコンクリート４の流入が防止され、その分使用コンクリート量が低減され、かつセグメント１５の自重が低減される。なお、補強縦リブの断面形状は、内部に中空部ができる構成であれば、楕円形その他の形状であっても構わない。   FIG.2 (c) shows the concrete filling steel segment 15 which concerns on 3rd reference form, and the cross-sectional view of the direction perpendicular to a longitudinal direction is comprised with the substantially U-shaped steel material in the reinforcement vertical rib 16b, The first and second embodiments are that the U-shaped opening 18 is in close contact with the inner surface of the skin plate 7 and is fixed by fillet welding 19, and both end portions are fixed to the side surfaces of the main girder 5. Unlike the first embodiment, the other configurations are the same as those of the first and second reference embodiments. Also in the third reference form, when the inside concrete 4 is filled in the steel shell 17, the inside concrete 4 is prevented from flowing into the hollow portion of the reinforcing vertical rib 16b, and the amount of concrete used is reduced accordingly. And the weight of the segment 15 is reduced. The cross-sectional shape of the reinforcing vertical rib may be an oval or other shape as long as it has a hollow portion inside.

前記のように第１〜第３参考形態によると、鋼殻１７を構成する１要素である縦リブ１６、１６ａ、１６ｂを中空部材で構成し、中空部９に中詰めコンクリート４が流入するのを防止することで、コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５の軽量化が実現されている。   As described above, according to the first to third reference embodiments, the longitudinal ribs 16, 16 a, 16 b that are one element constituting the steel shell 17 are constituted by hollow members, and the filling concrete 4 flows into the hollow portion 9. Thus, the weight reduction of the concrete-filled steel segment 15 is realized.

図３〜図５は、第１実施形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５を示す。
第１実施形態では、鋼殻１７を構成する部材の間隙を閉鎖することでその内部に中詰めコンクリートの充填を防止する閉鎖空間を構成し、これによりコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５の軽量化が実現されている。 3 to 5 show the concrete-filled steel segment 15 according to the first embodiment.
In the first embodiment, the gap between the members constituting the steel shell 17 is closed to form a closed space for preventing the filling of the filling concrete inside, thereby reducing the weight of the concrete filling steel segment 15. It has been realized.

さらに説明すると、コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５は、２つの外主桁５ａと２つの中主桁５ｂが平行に配設され、内外の主桁５ａ、５ｂの両端部の間が継手板６で連結されており、各主桁５ａ、５ｂと継手板６とで組まれた矩形のセグメント枠の外端面にスキンプレート７が溶接されている。左右の中主桁５ｂの間には内空側の端縁に円弧状部２０が形成された縦リブ１６ｃがセグメント長手方向に所定の間隔を明けて複数配設され、また、左右の外主桁５ａと中主桁５ｂの間には、縦リブ１６ｃと略同一の間隔で補強プレート（ウエブ部材）２１が配設されている。縦リブ１６ｃの内空側の先端には円弧状部２０を形成することで、座屈耐力や剛性を向上させている。この縦リブ１６ｃの形状は、平板形状またはＬ形状またはＴ形状または略矩形状などの何れの形状でもよい。   More specifically, in the concrete-filled steel segment 15, two outer main girders 5 a and two middle main girders 5 b are arranged in parallel, and the joint plate 6 is between both ends of the inner and outer main girders 5 a and 5 b. The skin plate 7 is welded to the outer end surface of the rectangular segment frame assembled by the main girders 5 a and 5 b and the joint plate 6. Between the left and right middle main girders 5b, a plurality of vertical ribs 16c each having an arcuate portion 20 formed at the inner edge are provided at predetermined intervals in the segment longitudinal direction. Reinforcing plates (web members) 21 are disposed between the girders 5a and the middle main girder 5b at substantially the same intervals as the vertical ribs 16c. By forming an arcuate portion 20 at the inner end of the vertical rib 16c, the buckling strength and rigidity are improved. The shape of the vertical rib 16c may be any shape such as a flat plate shape, an L shape, a T shape, or a substantially rectangular shape.

また、２つの中主桁５ｂの内空側の端縁に跨って蓋板２２が配設され溶接にて固着されている。この蓋板２２は、中主桁５ｂの長手方向全長に延びていてこの蓋板２２と左右の中主桁５ｂとスキンプレート７で囲まれる部位に閉鎖空間２３が形成されている。したがって、鋼殻１７の内部に充填される中詰めコンクリート４は、左右の外主桁５ａと中主桁５ｂの間隙を埋めるように充填されるとともに、蓋板２２で閉塞される閉鎖空間２３には充填されない。また、中詰めコンクリート４はセグメント躯体の強度向上に加えて、耐火、耐食性能などを付与する二次覆工としても機能するもので、このため中詰めコンクリート４がセグメントの内空側の全表面を覆うように充填される。つまり、中詰めコンクリート４の一部は、蓋板２２の表面に所定の厚みで被って装着され、これによりセグメント１５の内空側の全表面がフラット面２４をなすように充填されている。   Further, a cover plate 22 is disposed across the inner edge of the two middle main girders 5b and fixed by welding. The lid plate 22 extends the entire length in the longitudinal direction of the middle main girder 5 b, and a closed space 23 is formed at a portion surrounded by the lid plate 22, the left and right middle main girder 5 b, and the skin plate 7. Therefore, the filling concrete 4 filled in the steel shell 17 is filled so as to fill the gap between the left and right outer main girders 5a and the middle main girders 5b, and in the closed space 23 closed by the cover plate 22. Is not filled. In addition, the filling concrete 4 functions as a secondary lining that provides fire resistance, corrosion resistance, etc. in addition to improving the strength of the segment housing. For this reason, the filling concrete 4 is provided on the entire inner surface of the segment. It is filled so as to cover. That is, a part of the filling concrete 4 is attached to the surface of the cover plate 22 with a predetermined thickness, and is thus filled so that the entire inner surface of the segment 15 forms a flat surface 24.

前記のように第１実施形態によると、セグメント鋼殻３の内部において、蓋板２２と左右の中主桁５ｂとスキンプレート７で囲まれる部位に閉鎖空間２３を形成し、この閉鎖空間２３には、中詰めコンクリート４が流入するのを防止していることにより、コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント１５の軽量化が実現されている。   As described above, according to the first embodiment, the closed space 23 is formed in the segment steel shell 3 at the portion surrounded by the cover plate 22, the left and right middle main girders 5 b and the skin plate 7. Since the filling concrete 4 is prevented from flowing in, the weight of the concrete filling steel segment 15 is reduced.

参考形態および本発明の実施形態において、セグメント各部を次のように構成できる。（１）鋼殻１７を構成する鉄鋼製材料として、構造用鋼材、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄の何れか１つまたは複数を用いることができる。（２）第１実施形態のセグメント１５において、蓋板２２や、２つの中主桁５ｂを連結する補強縦リブ１６ｃを、合成樹脂や繊維強化プラスチックで構成してもよい。これにより、軽量化を更に図ることができる。（３）中詰めコンクリート４として、普通コンクリートまたは軽量コンクリートを用いてもよい。（４）さらに、中詰めコンクリート４として、耐火性、耐酸性、耐硫酸塩性のいずれか１つまたは複数を付与したコンクリートを用いることができる。（５）第１〜第３参考形態または第１実施形態のセグメント１５を用いて一次覆工体を構築できる。（６）この一次覆工体において、第１〜第３参考形態または第１実施形態のセグメント１５を用いることで、セグメント自重が軽減されている。（７）前記セグメントや一次覆工体は、所期の設計方法を用いて強度および軽量化を設計に基づいて製作できる。
In the reference form and the embodiment of the present invention, each part of the segment can be configured as follows. (1) As the steel material constituting the steel shell 17, any one or more of structural steel, cast steel, and spheroidal graphite cast iron can be used. (2) In the segment 15 of the first embodiment, the cover plate 22 and the reinforcing vertical ribs 16c connecting the two middle main beams 5b may be made of synthetic resin or fiber reinforced plastic. This can further reduce the weight. (3) Ordinary concrete or lightweight concrete may be used as the filling concrete 4. (4) Furthermore, as the filling concrete 4, concrete imparted with any one or more of fire resistance, acid resistance, and sulfate resistance can be used. (5) A primary lining body can be constructed using the segments 15 of the first to third reference embodiments or the first embodiment. (6) In this primary lining body, the segment self-weight is reduced by using the segment 15 of the 1st-3rd reference form or 1st Embodiment. (7) The segment and the primary lining body can be manufactured based on the design of strength and weight reduction using an intended design method.

第１参考形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントの鋼殻の斜視図である。It is a perspective view of the steel shell of the concrete inside-packed steel segment which concerns on a 1st reference form. （ａ）は、図１の鋼殻に中詰めコンクリートを充填したセグメント断面図、（ｂ）は、第２参考形態に係るセグメントの断面図、（ｃ）は、第３参考形態に係るセグメントの断面図である。(A) is a cross-sectional view of a segment in which the steel shell of FIG. 1 is filled with filled concrete, (b) is a cross-sectional view of the segment according to the second reference form, and (c) is a cross-sectional view of the segment according to the third reference form. It is sectional drawing. 第１実施形態に係るコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures | ruptures and shows the segment made from concrete filling steel which concerns on 1st Embodiment. （ａ）は、図３のＡ−Ａ参考断面図、（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。(A) is AA reference sectional drawing of FIG. 3, (b) is BB sectional drawing of FIG. （ａ）は、図３のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は、図３のＤ−Ｄ矢視図である。(A) is CC sectional drawing of FIG. 3, (b) is the DD arrow directional view of FIG. コンクリート中詰めセグメントで構築したセグメントリングの斜視図である。It is a perspective view of the segment ring constructed | assembled with the concrete filling segment. （ａ）は、第１例従来のコンクリート中詰めセグメントにおける鋼殻の斜視図、（ｂ）は、図（ａ）の鋼殻に中詰めコンクリートを充填した断面図である。(A) is the perspective view of the steel shell in the concrete filling segment of the 1st example conventional concrete, (b) is sectional drawing which filled the filling concrete in the steel shell of figure (a). 第２従来例のコンクリート中詰めセグメントの断面図である。It is sectional drawing of the concrete filling segment of the 2nd prior art example. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々セグメントリングに作用する自重による曲げモーメントと、外荷重による曲げモーメントと、設計の曲げモーメントを示す模式図である。(A), (b), (c) is a schematic diagram showing a bending moment due to its own weight acting on each segment ring, a bending moment due to an external load, and a design bending moment.

符号の説明Explanation of symbols

１ セグメント
２ セグメントリング
３ 鋼殻
４ 中詰めコンクリート
５ 主桁
５ａ 外主桁
５ｂ 中主桁
６ 継手板
７ スキンプレート
８ 縦リブ
９ 中空部
１０ ボルト孔
１１ 吊り手金具
１２ グラウト注入孔
１３ 円弧状部
１４ Ｔ字状部
１５ コンクリート中詰め鉄鋼製セグメント
１６ 補強用縦リブ
１７ 鋼殻
１８ 開口部
１９ 隅肉溶接
２０ 円弧状部
２１ 補強プレート（ウエブ部材）
２２ 蓋板
２３ 閉鎖空間
２４ フラット面 1 Segment 2 Segment Ring 3 Steel Shell 4 Filled Concrete 5 Main Girder 5a Outer Main Girder 5b Middle Main Girder 6 Joint Plate
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Skin plate 8 Vertical rib 9 Hollow part 10 Bolt hole 11 Suspension metal fitting 12 Grout injection hole 13 Arc-shaped part 14 T-shaped part 15 Concrete filling steel segment 16 Reinforcement vertical rib 17 Steel shell 18 Opening 19 Fillet Welding 20 Arc-shaped part 21 Reinforcement plate (web member)
22 Lid plate 23 Closed space
24 flat surface

Claims (8)

シールド工法により構築されるトンネルの一次覆工体として用いられる鋼殻にコンクリートを中詰めすることによって構成されるコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントであって、少なくとも２つの外主桁と２つの中主桁、中主桁を連結する縦リブおよび外主桁と中主桁を連結する補強プレート、継手板、スキンプレートより構成され、前記２つの中主桁の間を蓋板で閉塞して前記中詰めコンクリートの流入を防止する閉鎖空間を形成したことを特徴とするコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。   A concrete-filled steel segment constructed by filling concrete into a steel shell used as the primary lining body of a tunnel constructed by the shield method, with at least two outer main girders and two middle main girders , Composed of a vertical rib that connects the middle main girder, a reinforcing plate that connects the outer main girder and the middle main girder, a joint plate, and a skin plate. A concrete-filled steel segment characterized by a closed space that prevents the inflow of concrete. 中主桁とスキンプレートおよび主桁を接続するウエブ部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。   2. The concrete-filled steel segment according to claim 1, further comprising a web member that connects the middle main girder to the skin plate and the main girder. ２つの中主桁間に配される縦リブの形状が平板形状またはＬ形状またはＴ形状または略矩形状または略円形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。   The shape of a vertical rib arranged between two middle main girders is flat plate shape, L shape, T shape, substantially rectangular shape, or substantially circular shape, The concrete filling steel according to claim 1 or 2 Made segment. 鋼殻を構成する鉄鋼製材料として、構造用鋼材、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄の何れか１つまたは複数を用いることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。   The concrete-filled steel according to any one of claims 1 to 3, wherein any one or more of structural steel, cast steel, and spheroidal graphite cast iron is used as the steel material constituting the steel shell. Made segment. ２つの中主桁を連結する縦リブまたは蓋板を合成樹脂および／または繊維強化プラスチックで構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。 The concrete-filled steel segment according to any one of claims 1 to 4, wherein the longitudinal ribs or cover plates connecting the two middle main girders are made of synthetic resin and / or fiber reinforced plastic. 中詰めコンクリートとして、普通コンクリートまたは軽量コンクリートを用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。 The concrete-filled steel segment according to any one of claims 1 to 5, wherein ordinary concrete or light-weight concrete is used as the filling concrete. 中詰めコンクリートとして、耐火性、耐酸性、耐硫酸塩性のいずれか１つまたは複数を付与したコンクリートを用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメント。 The concrete-filled steel according to any one of claims 1 to 5, wherein concrete filled with any one or more of fire resistance, acid resistance, and sulfate resistance is used as the filling concrete. Made segment. 請求項１〜７の何れか１項に記載のコンクリート中詰め鉄鋼製セグメントを用いて構築されたことを特徴とするトンネルの一次覆工体。 A primary lining body of a tunnel constructed using the concrete-filled steel segment according to any one of claims 1 to 7.
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