JP3883455B2 - シールドトンネルの覆工体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に組み立てて構築されるシールドトンネル覆工体に関し、特にトンネルの周方向に隣接するコンクリートセグメントどうしをプレストレスを導入して一体的に接合する場合に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
シールドトンネルの覆工材としては、例えば図5(c),(d)に図示するようなコンクリートセグメントが広く用いられ、またシールド覆工体の組み立てに際しては、例えば図5(a),(b)に図示するように、最初に当分割に形成された同一形状のコンクリートセグメント20を建て込み、最後にトンネルの軸方向の両縁端において寸法が異なるくさび形状のキーセグメント21を組み込むことにより1リングが組み立てられている。
【0003】
また、覆工材としてトンネルの周方向に組み込まれたセグメント20およびキーセグメント21どうしは、例えば図5(a)に図示するように各セグメント20、21にその周方向に連続して挿通されたPC緊張材22でトンネルの周方向にプレストレスを導入して接合され、またトンネルの軸方向に隣接するセグメント20、21どうしは、例えば図5(e)に図示するように各セグメントの側部に埋設された継手金物22,22を締結ボルト23で結合することにより接合されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トンネルの周方向に隣接するセグメント20、21どうしを上述するような方法で接合しようとすると、セグメント20,21が内側に移動してセグメントリング全体が縮径するため、各セグメント20,21のトンネル軸方向側の縁端部が既設のセグメントに上述するような締結ボルト23によって接合されていると、セグメントリングの縮径が拘束され、トンネルの周方向に設計通りのプレストレスを導入できない等の課題があった。
【0005】
かといって、各セグメント20,21のトンネル軸方向側の縁端部を既設のセグメントに結合しないままでトンネルの周方向にプレストレスを導入しようとすると、各セグメント20,21が均等に移動せず、各セグメント20,20間の継手部に目開きや目違いが生じ、施工精度が落ちるだけでなく、キーセグメント21が切り羽側にずれ、プレストレスを導入できない等の課題があった。
【0006】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特にトンネルの円周方向にプレストレスを導入する際、各セグメント間の接合面の目違いやずれの発生を防止し、セグメントを確実に組み立てることができるシールドトンネルの覆工体を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のシールドトンネルの覆工体は、複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立て、かつ隣接する前記コンクリートセグメントどうしを前記トンネルの周方向または周方向および軸方向に挿通されたPC緊張材によりプレストレスを導入し、接合してなるシールドトンネルの覆工体において、前記トンネルの軸方向に隣接するコンクリートセグメントどうしは、隣接するコンクリートセグメントの接合面に取り付けられた凸型部材と凹型部材とからなるトンネル軸方向にロックされる継手によって前記トンネルの径方向にスライド可能に接合されてなることを特徴とするものである。
【0008】
ここで用いられるコンクリートセグメントとしては、RCセグメントの他にプレストレスの導入が可能であれば、鋼殻コンクリートセグメント等も用いることができる。
【0009】
請求項2記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項1記載のシールドトンネルの覆工体において、凸型部材は先端部に拡径部を有し、かつ凹型部材内でその径方向にスライド可能な連結ピンを備え、前記凹型部材は前記拡径部と嵌合するクサビリングを備えてなることを特徴とするものである。
【0010】
請求項3記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項1記載のシールドトンネルの覆工体において、凸型部材は凹型部材内でその径方向にスライドする連結ピンを備え、前記凹型部材は内周に前記連結ピンと嵌合する嵌合爪を有するインサートを備えてなることを特徴とするものである。
【0011】
この場合の嵌合爪としては、例えばインサートの周方向にリブ状に連続し、所定間隔おきに複数段に突設したもの等が考えられる。
【0012】
請求項4記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項1、2または3記載のシールドトンネルの覆工体において、トンネルの周方向および/または軸方向に隣接するコンクリートセグメントの接合面に回転体と凹部とかなる調芯機構が取り付けられてなることを特徴とするものである。
【0013】
この場合の回転体としては、例えば鋼製、補強繊維強化セメント製、または木製などの球体または柱状体を用いることができ、また凹部としては回転体が係合可能な溝状の凹部を有する金物をコンクリートセグメントの接合面に埋め込んでもよく、あるいはコンクリートセグメントの接合面に直接、トンネルの軸方向に連続する溝状に形成してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1と図2は、本願発明のシールドトンネルの覆工体の一例を示し、図においてトンネルの内周にRC構造のセグメント1が複数、トンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立てられている。
【0016】
また、トンネルの周方向に隣接するセグメント1どうしはPC緊張材2によってプレストレスを導入して接合され、トンネルの軸方向に隣接するセグメント1どうしは継手3(以下、「ロックピン3」という)によって接合されている。
【0017】
さらに、トンネルの周方向に隣接するセグメント1,1間の接合面には接合面の目違いやずれを防止するための調芯機構4(図4(a)〜(c)参照)が組み込まれている。
【0018】
各セグメント1にはトンネルの周方向に連通する貫通孔1aがセグメント1の円弧形状に沿って形成され、この貫通孔1aにPC緊張材2が複数のセグメント1,1間を連続して挿通されている。そして、このPC緊張材2を緊張することにより、トンネルの周方向に隣接する複数のセグメント1,1間にプレストレスが導入され、かつ互いに接合されている。
【0019】
また、トンネルの軸方向に隣接するセグメント1,1の一方の接合面に、ロックピン3の一方の継手金物として凸型部材5(以下「凸型金物5」という)が突設され、他方の接合面にロックピン3の他方の継手金物として凹型部材6(以下「凹型金物6」という)が埋め込まれている。
【0020】
凸型金物5はアンカー5aと連結ピン5bとから形成されている。アンカー5aの先端側に筒状部5cが所定の深さに形成され、筒状部5cの側部にスリット5dが先端部から所定長さに渡って形成されている。
【0021】
また、アンカー5aの後端部にアンカープレート5eが突設されている。そして、アンカー5aは先端側の筒状部5cの一部を接合面に突出させた状態でアンカープレート5eとともにセグメント1のコンクリート内に埋設されている。また、連結ピン5bの先端部に拡径部5fが形成され、連結ピン5bの後端側が筒状部5cに挿入されている。
【0022】
凹型金物6はクサビリング6aとリングケース6bとアンカー6cとから形成され、くさびリング6aはリングケース6bに収納され、リングケース6bはアンカー6cに固着されている。
【0023】
クサビリング6aは、連結ピン5bの拡径部5fとアンカー5aの筒状部5cの先端部分を同時に挿入可能な内径に形成され、またクサビリング6aの内周面は奥に向かって(アンカー6c側に向かって)徐々に拡径するテーパ状に形成されている。
【0024】
また、リングケース6bの先端側(連結ピン5b側)の開口端にはクサビリング6aが抜け出ないようにリブ6dが突設されている。
【0025】
そして、連結ピン5bの拡径部5fがリングケース6b内のクサビリング6a内に挿入されていることで、トンネルの軸方向に隣接するセグメント1どうしが互いに接合されている。この場合、連結ピン5bの拡径部5fとアンカー5aの筒状部5cの先端部分をリングケース6c内のクサビリング6aに挿入すると、拡径部5fがアンカー6cに当たって連結ピン5bがアンカー5aの筒状部5c内に押し込まれる。その際、筒状部5cが拡径部5fによって押し拡げられることで、拡径部5fがクサビリング6aと嵌合することで、凸型金物5と凹型金物6が嵌合し、これによりトンネルの軸方向に隣接するセグメント1どうしが接合されている。
【0026】
また、クサビリング6aの外径がリングケース6bの内径より、およびアンカー5a(アンカー5aの先端部(筒状部5c))の外径がリブ6dの内径より多少小径に形成されていることで、連結ピン5bはリングケース6bの径方向にスライド可能となるため、コンクリートセグメント1,1間の接合面がトンネルの径方向にスライドし、したがってPC緊張材2を緊張することでトンネルの周方向にプレストレスをスムーズに導入することができる。
【0027】
図3(a)〜(c)はロックピン3の他の例を示し、図においてトンネルの軸方向に隣接するセグメント1,1の一方の接合面に、ロックピン3の一方の継手金物として凸型部材7(以下「凸型金物7」という)が突設され、他方の接合面にロックピン3の他方の継手金物として凹型部材8(以下「凹型金物8」という)が埋め込まれている。
【0028】
凸型金物7はアンカー7aと連結ピン7bとから形成されている。アンカー7aの先端側にはねじ孔7cが所定の深さに形成されている。また、連結ピン7bの先端側と後端側は雄ねじになっていて、その後端側の雄ねじ部をアンカー7aのねじ孔7cに螺合することにより、連結ピン7bはアンカー7aの先端部に突設されている。
【0029】
凹型金物8はインサート8aとその後端部に溶接などにより固着されたアンカー8bとから形成され、インサート8aの内周に奥に向かって突出する嵌合爪8cが数段に渡って突設されている。そして、凸型金物7の連結ピン7bの先端側がインサート8a内に挿入されていることで、トンネルの軸方向に隣接するセグメント1どうしが互いに接合されている。
【0030】
この場合、連結ピン7bの先端側の雄ねじ部がインサート8a内の嵌合爪8cと嵌合することで、凸型金物7と凹型金物8が嵌合し、これによりトンネルの軸方向に隣接するセグメント1どうしが接合されている。
【0031】
また、連結ピン7bの外径がインサート8aの内径より多少小径に形成されていることで、連結ピン7bはインサート8aの径方向にスライド可能となるため、コンクリートセグメント1,1間の接合面がトンネルの径方向にスライドし、したがってPC緊張材2を緊張することでトンネルの周方向にプレストレスをスムーズに導入することができる。
【0032】
調芯機構4は、トンネルの周方向に隣接する各セグメント1,1間の接合面の一方に埋め込まれた回転体9aと、他方の接合面に形成された凹部9bとから形成されている。そして、セグメント1,1の組み込みと同時に回転体9aと凹部9bが係合することで、継手部の目違いやずれが生じないようになっている。
【0033】
回転体9aはセグメント1の接合面に略半分を突出させ、回転自在に埋め込まれている。一方、凹部9bは回転体9aの突出部分が回転可能な状態で係合可能な内径を有し、トンネルの軸方向に所定長さ連続する断面略溝状に形成されている。
【0034】
【発明の効果】
本願発明は以上説明したとおりであり、特にトンネルの軸方向に隣接するセグメントどうしが、双方の接合面に取り付けられた凹型部材と凸型部材とからなるロックピンによってトンネルの径方向にスライド可能に接合されてなるので、トンネルの周方向にプレストレスを導入する際に、各セグメントがトンネルの中心方向に移動することにより、セグメントリング全体が縮径可能となるため、トンネルの周方向にプレストレスを確実に導入することができる。
【0035】
また、各セグメントの接合面に接合面の目違いを阻止するための調芯機構が取り付けられているため、各セグメントがトンネルの中心方向に均等に移動することにより、セグメントリング全体が均等に縮径することが可能となるため、トンネルの周方向にプレストレスを導入することで、各セグメントの接合面に目違いや隙間が生ずる恐れもなく、施工精度の高いシールドトンネルの覆工体を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンクリートセグメントからなるトンネル覆工体の一例を示し、(a)はシールド覆工体の断面図、(b)は(a)におけるイ−イ線断面図、(c)、(d)はそれぞれコンクリートセグメントの平面図、端面図である。
【図2】ロックピンの凸型金物と凹型金物の一例を示し、(a)は結合前の断面図、(b)は結合後の断面図、(c)は斜視図である。
【図3】ロックピンの凸型金物と凹型金物の一例を示し、(a)は結合前の断面図、(b)は結合後の断面図、(c)は斜視図である。
【図4】調芯機構の一例を示し、(a)は結合前の断面図、(b)は結合後の断面図、(c)は斜視図である。
【図5】従来のコンクリートセグメントからなるトンネル覆工体の一例を示し、(a)はシールド覆工体の断面図、(b)は(a)におけるイ−イ線断面図、(c)、(d)はそれぞれコンクリートセグメントの平面図、端面図,(e)はコンクリートセグメントの継手部の断面図である。
【符号の説明】
1 セグメント
2 PC緊張材
3 ロックピン(継手)
4 調芯機構
5 凸型金物(凸型部材)
6 凹型金物(凹型部材)
7 凸型金物(凸型部材)
8 凹型金物(凹型部材)
9a 回転体
9b 凹部
Claims (4)
- 複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立て、かつ隣接する前記コンクリートセグメントどうしを前記トンネルの周方向または周方向および軸方向に挿通されたPC緊張材によりプレストレスを導入し、接合してなるシールドトンネルの覆工体において、前記トンネルの軸方向に隣接するコンクリートセグメントどうしは、隣接するコンクリートセグメントの接合面に取り付けられた凸型部材と凹型部材とからなるトンネル軸方向にロックされる継手によって前記トンネルの径方向にスライド可能に接合されてなることを特徴とするシールドトンネルの覆工体。
- 凸型部材は先端部に拡径部を有し、かつ凹型部材内でその径方向にスライド可能な連結ピンを備え、前記凹型部材は前記拡径部と嵌合するクサビリングを備えてなることを特徴とする請求項1記載のシールドトンネルの覆工体。
- 凸型部材は凹型部材内でその径方向にスライドする連結ピンを備え、前記凹型部材は内周に前記連結ピンと嵌合する嵌合爪を有するインサートを備えてなることを特徴とする請求項1記載のシールドトンネルの覆工体。
- トンネルの周方向および/または軸方向に隣接するコンクリートセグメントの接合面に、回転体と凹部とかなる調芯機構が取り付けられてなることを特徴とする請求項1、2または3記載のシールドトンネルの覆工体。
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