JP2012036591A - セグメント - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筒状分割体の形態の鋼製フレーム10を対の主桁11と対の端面板16により構成し、主桁をウェブ12と対のフランジ13からなる断面コ状の鋼材により形成し、坑口側のフランジの外周縁部と切羽側のフランジの外周縁部のいずれか一方に凸部14を設け、他方に該凸部が係合する凹部15を設ける。坑口側の主桁のウェブと切羽側の主桁のウェブのいずれか一方にキー21を設けるとともに他方にキー溝22を設け、双方の端面板の一方にキーを設けるとともに他方にキー溝を設けると良い。フラットバーを凹溝内に溶接してキーを形成すると良い。一方のウェブ端部にT字形突起23(先端拡大形状の突起)を設けるとともに他方にそれが係合する切り欠き部24を設けると良い。鋼製フレーム内にコンクリートを充填して合成セグメントとしても良い。
【選択図】図2
Description
そして本発明のセグメントは、主桁のウェブどうしや端面板どうしを密着させた状態でセグメントどうしを連結するという単純な構成であるので、従来の各種セグメントに比べて構成の単純化とコストダウンを実現できるし、特に従来の合成セグメントのようにセグメント間に隙間があくことがないからセグメント間にモルタルを充填するといった面倒な作業を必要とせず、その点で従来のセグメントに比べて施工性を改善することができる。
図1は本実施形態のセグメントにより構築された覆工体の組立状態を示すもので、(a)は横断面図、(b)は展開図である。
なお、本発明のセグメントは上記のAセグメントを基本とし、KセグメントおよびB1セグメント、B2セグメントはAセグメントと形状および寸法が異なるだけで同様に構成され同様に機能するものであるので、以下ではAセグメントについて具体的に説明する。
図示例のセグメントでは、坑口側のフランジ13の外周縁部に等間隔で4つのテーパ状の凸部14がフランジ13と同じ厚みで形成されているとともに、切羽側のフランジ13の外周縁部には同様に等間隔で4つのテーパ状の凹部15が切り欠かれて形成されていて、図1、図9、図10に示すようにトンネル軸方向に隣接するセグメントどうしはそれら凸部14と凹部15を係合させた状態で連結されるようになっている。
したがって、トンネル軸方向に連結される双方のセグメントはそれら凸部14と凹部15とが係合することによってトンネル周方向の位置決めが自ずとなされ、かつそれらの間でトンネル軸方向の応力伝達が確実になされるようになっている。
また、凸部14および凹部15に形成するテーパ角(トンネル軸線に対する傾斜角)は15〜60°程度の範囲で任意に設定すれば良い。
また、上記のようにAセグメントに設ける凸部14および凹部15の数を4とする場合には、図1に示すように、Kセグメントに設ける凸部14と凹部15の数を2とし、BIセグメントとB2セグメントに設ける凸部14と凹部15の数を3とすれば良いが、各セグメントに設ける凸部14と凹部15の数は、各セグメントの形状・寸法を考慮して所望の位置決め精度と応力伝達機能を確保し得る範囲内で適宜増減すれば良い。
さらに、上記とは逆に切羽側のフランジ13に凸部14を形成して坑口側のフランジ13に凹部15を形成することでも機能的には同様であるが、切羽側のフランジ13にはシールドマシンを推進させるためのスプレッダが押圧されるので、それとの干渉を回避するためには図示例のように凸部14は坑口側のフランジ13に設けることが現実的である。
すなわち、図示例では切羽側の主桁11のウェブ12にキー溝22が設けられているとともに、坑口側の主桁11のウェブ12にはそのキー溝22に嵌合可能なキー21が設けられていて、図9に示すようにそれらキー21およびキー溝22の嵌合によりトンネル軸方向に連結されるセグメントどうしのトンネル径方向の応力伝達がなされるようになっている。
このような手法でキー21を設けることとすれば、双方の主桁11のウェブ12を同一断面形状とできるし、必要に応じてキー21を坑口側のウェブ12に設けることに代えて切羽側のウェブ12に設けることも可能である。但し、上述したように切羽側のウェブ12にはシールドマシンを推進させるためのスプレッダが押圧されるので、図示例のようにキー21は坑口側のウェブ12に設けることが現実的である。
図示例では切羽側から見て左側の側面にキー21が設けられているとともに、右側の側面にはそのキー21が嵌合可能なキー溝22が設けられており、図10に示すようにそのキー溝22にキー21を嵌合させた状態でセグメントどうしをトンネル周方向に連結することで双方のセグメントの間でトンネル径方向の応力伝達がなされるようになっている。
なお、端面板16にキー21を設けるためには、上記の主桁11におけるウェブ12に対してキー21を設ける場合と同様に、キー21としてのフラットバーを凹溝21a内に溶接すれば良い。
また、端面板16の形状も単なる平板状の鋼板ではなく、端面板16の地山側に面する端面に、主桁11のウェブ12に対する上フランジと同様な形で、上フランジを取り付けて端面板16としても良い。このようにすれば、補強になるとともに、スキンプレート18を上フランジに溶接できる。
この場合は、図11に示すように、セグメントリングの組み立て順序((1)〜(8)として示す)を考慮し、最初に組み立てるセグメント(A1セグメント)と最後に組み立てるキーセグメント(Kセグメント)を除き、展開視においてセグメントの対角にT字形突起23とそれが係合する切り欠き部24を配置する。
T字形突起23と、それが係合する切り欠き部24を、セグメントの切羽側と坑口側の両方に設けることの効果として、曲げモーメントの伝達機構が、凸部14と凹部15の係合によるものと、T字形突起23と切り欠き部24の係合によるものが合成されるので、より曲げ剛性の高いセグメントリングとすることができる。
さらに、このT字形突起23によるセグメント継手をセグメントの切羽側と坑口側に設けた場合、この継手だけでも曲げモーメントを分担できるので、セグメントリング間においては、セグメントのフランジ12での凸部14と凹部15による係合を省略してフランジ外周縁端面を平らにし、図7に示したようなピン27とピン受28とによるワンタッチ式のピン継手やキー21とキー溝22とによる係合だけとすることもできる。
以上の構成に加えて、スキンプレート18の内面側となるトンネル内面側に、鉄筋を配筋したうえで鋼製フレーム10内にコンクリートを充填することにより、特許文献1,2に示されるような合成セグメントとして機能するものとなる。
すなわち、図12に示すように覆工体に対して作用するトンネル周方向の引張力や曲げモーメントは、上下のフランジそれぞれで凸部14と凹部15との係合により隣接セグメントに対して効果的に伝達されるので、それらセグメントの全体で充分なせん断剛性を確保することができる。
しかも、本実施形態のセグメントによれば、主桁11のウェブ12どうしおよび端面板16どうしをそれぞれキー21とキー溝22とを係合させた状態で接合するので、それらキー21とキー溝22の係合によりトンネル径方向の応力伝達も効果的になされて、覆工体全体として充分な強度と構造安定性、信頼性を有するものとなる。
すなわち、従来の合成セグメントは主桁をH形鋼材により構成していることからセグメント間に隙間が生じるものであり、したがってその隙間にモルタルを充填する作業が必要となるが、本実施形態のセグメントでは主桁11の上下それぞれのフランジ13の外周縁端面は凸部14と凹部15を除きウェブ12の外側面と面一になっているので、ウェブ13どうしは密着した状態で連結でき、また端面板16にしてもその名の通り鋼製フレーム10の端面に位置しているので端面板16どうしは密着させた状態で連結できる。したがってそれらの間に隙間が生じることがなく、セグメントの組立後にさらにモルタルを充填するといった面倒な作業を必要とせず、その点で従来の合成セグメントによる場合に比べて施工性を大きく改善できるものである。
11 主桁
12 ウェブ
13 フランジ
14 凸部
15 凹部
16 端面板
17 補強リブ
18 スキンプレート
21 キー(フラットバー)
21a 凹溝
21b 溶接孔
22 キー溝
23 T字形突起(先端拡大形状の突起)
24 切り欠き部(先端拡大形状の切り欠き部)
26 シール溝
27 ピン
28 ピン受
30 止水鋼板
Claims (6)
- トンネル周方向に沿いかつトンネル軸方向に間隔をおいて対向する対の主桁と、それら主桁の両端間を連結している対の端面板とによって構成した筒状分割体の形態の鋼製フレームに、鋼板からなるスキンプレートを設けてなり、トンネルの施工に際して地山に面して配置されて該トンネルの周方向および軸方向に互いに連結されることにより覆工体を構築するためのセグメントであって、
前記鋼製フレームにおける前記主桁をウェブと対のフランジからなる断面コ状の鋼材により形成して、前記ウェブどうしおよび前記端面板どうしを密着させた状態でセグメントどうしを連結する構成とし、
前記主桁における前記フランジに、トンネル軸方向に連結するセグメントどうしのトンネル周方向の位置決め機能と応力伝達機能をもたせるべく、坑口側のフランジの外周縁部と切羽側のフランジの外周縁部のいずれか一方に凸部を設けるとともに他方に該凸部が係合する凹部を設けてなることを特徴とするセグメント。 - 請求項1記載のセグメントであって、
前記主桁における前記ウェブに、トンネル軸方向に連結するセグメントどうしのトンネル径方向の応力伝達機能をもたせるべく、坑口側の主桁のウェブと切羽側の主桁のウェブのいずれか一方にキーを設けるとともに他方に該キーが係合するキー溝を設けてなることを特徴とするセグメント。 - 請求項1または2記載のセグメントであって、
前記端面板に、トンネル周方向に連結するセグメントどうしのトンネル径方向の応力伝達機能をもたせるべく、双方の端面板の一方にキーを設けるとともに他方に該キーが係合するキー溝を設けてなることを特徴とするセグメント。 - 請求項2または3記載のセグメントであって、
前記キーとしてのフラットバーを凹溝内に溶接してなることを特徴とするセグメント。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のセグメントであって、
前記ウエブ端部に、トンネル周方向に連結するセグメントどうしの位置決め機能と係合機能を持たせるべく、いずれか一方のウエブ端部に先端拡大形状の突起を設けるとともに、他方のウェブ端部に該突起が係合する先端拡大形状の切り欠き部を設けてなることを特徴とするセグメント。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のセグメントであって、
前記鋼製フレーム内にコンクリートを充填してなることを特徴とするセグメント。
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