JP7064892B2 - Shield tunnel - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルに関する。 The present invention relates to a shield tunnel.

シールドトンネルは一般に、トンネルの軸方向（延伸方向）に複数のセグメントリングがリング継手を介して接続されることにより、形成されている。このセグメントリングは、トンネルの周方向（円弧方向）に複数の円弧状のセグメントがセグメント継手を介して接続されることにより、形成されている。尚、このセグメントには、鋼製セグメントやＲＣセグメント（鉄筋コンクリート製セグメント）、鋼殻とコンクリートによる合成セグメントなどがある。ところで、例えば大深度にてトンネルの切拡げを行う場合、この切拡げ箇所には過大な曲げモーメントやせん断力といった断面力が生じ得る。そのため、このように過大な断面力に対して、例えば上記するセグメント継手やリング継手を構成する継手金物（ボルトや所謂クイックジョイント用の金物等）には、太径の金物が往々にして適用されることになる。そして、継手金物が太径のものになると、継手金物を締結するトルクレンチ等の締結器具も自ずと大きくなる。従って、先施工されているセグメントリングに対して、後施工されるセグメントリングを構成するセグメントをリング継手を介して接続しながら、セグメント継手を介して周方向に接続していく場合に、例えば締結器具とリング継手が干渉する可能性が高くなる。このように締結器具とリング継手が干渉すると、セグメント継手を介したセグメントの締結が実質不可能になってしまう。 A shield tunnel is generally formed by connecting a plurality of segment rings in the axial direction (extension direction) of the tunnel via a ring joint. This segment ring is formed by connecting a plurality of arcuate segments in the circumferential direction (arc direction) of the tunnel via a segment joint. In addition, this segment includes a steel segment, an RC segment (reinforced concrete segment), a synthetic segment made of steel shell and concrete, and the like. By the way, for example, when a tunnel is expanded at a large depth, a cross-sectional force such as an excessive bending moment or a shearing force may be generated at the expanded portion. Therefore, for such an excessive cross-sectional force, for example, a large-diameter metal fitting is often applied to the joint metal fittings (bolts, so-called quick joint metal fittings, etc.) constituting the above-mentioned segment joint or ring joint. Will be. When the joint hardware has a large diameter, the fastening device such as a torque wrench for fastening the joint hardware naturally becomes large. Therefore, when connecting the segments constituting the segment ring to be constructed later to the segment ring to be constructed in the circumferential direction through the segment joint while connecting the segments constituting the segment ring to be constructed in the subsequent direction, for example, fastening. There is a high possibility that the fixture and the ring joint will interfere. When the fastener and the ring joint interfere with each other in this way, it becomes virtually impossible to fasten the segment through the segment joint.

従来、シールドトンネルを構成するセグメントの継手構造に関しては様々な提案がなされている。例えば、セグメント継手に関しては、セグメントの継手板に凸部をなす継手部材と凹部をなす継手部材を設け、一方のセグメントの凹部に他方のセグメントの凸部を嵌め込んでセグメント継手を形成する。また、リング継手に関しては、セグメントの主桁にピン孔とピンを設け、一方のセグメントのピン孔に他方のセグメントのピンを差し込んでリング継手を形成するセグメントが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, various proposals have been made regarding the joint structure of the segments constituting the shield tunnel. For example, with respect to a segment joint, a joint member forming a convex portion and a joint member forming a concave portion are provided on the joint plate of the segment, and the convex portion of the other segment is fitted into the concave portion of one segment to form a segment joint. Further, as for a ring joint, a segment in which a pin hole and a pin are provided in the main girder of the segment and a pin of the other segment is inserted into the pin hole of one segment to form a ring joint has been proposed (for example, Patent Document). 1).

特開２０１７－８９３１０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-89310

特許文献１に記載のセグメントは、セグメント継手とリング継手の双方にボルト継手ではなくて所謂クイックジョイントを適用するものである。そのため、シールドトンネルの施工に際して、例えばセグメント継手にこのようなクイックジョイントを適用せず、締結器具による締付けを要するボルト継手を適用するシールドトンネルにおいて、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手と、後施工されるセグメントリングを構成するボルト継手施工用の締結器具とが干渉するといった課題を解消することはできない。 The segment described in Patent Document 1 applies a so-called quick joint instead of a bolted joint to both a segment joint and a ring joint. Therefore, when constructing a shield tunnel, for example, in a shield tunnel where such a quick joint is not applied to a segment joint but a bolt joint that requires tightening with a fastener is applied, a ring joint constituting a previously constructed segment ring and a ring joint are used. It is not possible to solve the problem of interference with the fastener for bolt joint construction that constitutes the segment ring to be constructed later.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手と、後施工されるセグメントリングを構成するボルト継手施工用の締結器具との干渉を解消することのできる、シールドトンネルを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and eliminates the interference between the ring joint constituting the previously constructed segment ring and the fastener for bolt joint construction constituting the post-constructed segment ring. The purpose is to provide a shield tunnel that can be used.

前記目的を達成すべく、本発明によるシールドトンネルの一態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記セグメント継手の近傍にある前記リング継手に前記ピン継手が適用されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the shield tunnel according to the present invention is that a plurality of steel segments are connected in the circumferential direction of the tunnel via a segment joint to form a segment ring, and the plurality of shield tunnels are formed in the axial direction of the tunnel. A shield tunnel in which segment rings are connected via ring joints.
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists an axial tensile force of the tunnel and a shear joint that resists a shear force perpendicular to the axial direction of the tunnel.
The shear joint is a pin joint and
The pin joint is applied to the ring joint in the vicinity of the segment joint.

本態様によれば、セグメント継手の近傍にあるリング継手にピン継手を適用したことにより、例えば、後施工されるセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と、先施工されたセグメントリングを構成するリング継手との干渉を解消することができる。ここで、本発明の対象とするシールドトンネルは、鋼製セグメントから形成される。そして、セグメント継手にはボルト継手が適用され、トンネルの周方向に生じる引張力に対してこのボルト継手にて対抗することができる。また、セグメント継手がボルト継手であることから、その施工に際して締結器具を要する。一方、リング継手は、引張りせん断継手とせん断継手の二種類の継手を有する。引張りせん断継手は、文字通り、引張力とせん断力の双方に抵抗可能な継手である。対して、せん断継手は、引張りせん断継手にて対処できない分のせん断力に抵抗する継手であり、せん断力にのみ抵抗する継手である。 According to this aspect, by applying the pin joint to the ring joint in the vicinity of the segment joint, for example, the fastener applied to the construction of the segment joint constituting the segment ring to be constructed later and the fastening device to be constructed in advance. It is possible to eliminate the interference with the ring joint constituting the segment ring. Here, the shield tunnel which is the object of the present invention is formed from a steel segment. A bolted joint is applied to the segment joint, and the bolted joint can counteract the tensile force generated in the circumferential direction of the tunnel. In addition, since the segment joint is a bolted joint, a fastener is required for its construction. On the other hand, the ring joint has two types of joints, a tensile shear joint and a shear joint. A tensile shear joint is literally a joint that can withstand both tensile and shear forces. On the other hand, a shear joint is a joint that resists a shear force that cannot be dealt with by a tensile shear joint, and is a joint that resists only the shear force.

リング継手に生じる引張力としては、リング継手間に介在されるシール部材による反発力や、地震時の軸方向の引張力などが挙げられる。いずれの引張力に対しても、セグメントリング間の目開き量を所定値以内とし、シールドトンネルのリング継手における止水性を引張りせん断継手にて担保する。また、リング継手に生じるせん断力は、トンネルの軸方向に直交する方向、より具体的には、トンネルの径方向や周方向へのせん断力が挙げられ、地震時に作用するせん断力の他、上記するように大深度トンネルの切拡げ箇所などに顕著に生じ得る。リング継手において、引張りせん断継手とせん断継手の双方がせん断力に抵抗し、ピン継手からなるせん断継手により、引張りせん断継手によるせん断耐力にて足りない分のせん断耐力が負担される。 Examples of the tensile force generated in the ring joint include a repulsive force due to a sealing member interposed between the ring joints and an axial tensile force at the time of an earthquake. For any tensile force, the amount of opening between the segment rings is set within a predetermined value, and the water stoppage in the ring joint of the shield tunnel is secured by the tensile shear joint. Further, the shearing force generated in the ring joint includes a direction orthogonal to the axial direction of the tunnel, more specifically, a shearing force in the radial direction and the circumferential direction of the tunnel, and in addition to the shearing force acting at the time of an earthquake, the above As such, it can occur prominently in the sheared part of a deep tunnel. In a ring joint, both the tensile shear joint and the shear joint resist the shear force, and the shear joint made of a pin joint bears the shear strength that is insufficient for the shear strength of the tensile shear joint.

本態様のシールドトンネルでは、引張りせん断継手とせん断継手から構成されるリング継手において、ピン継手からなるせん断継手をセグメント継手の近傍に適用するものである。本明細書において、「セグメント継手の近傍」とは、リング継手の設置箇所のうち、セグメント継手に最も近い設置箇所や、セグメント継手の施工の際に締結器具がリング継手に干渉し得る領域などを意味している。従って、セグメント継手の近傍にない領域においては、リング継手として引張りせん断継手が適用され、必要に応じてピン継手からなるせん断継手が適用される。ここで、引張りせん断継手としては、ボルト継手の他、所謂クイックジョイントの双方が適用可能である。本明細書において、「クイックジョイント」とは、受け金具を含む雌継手に対して挿入金具を含む雄継手を嵌入させることによって形成される継手や、雌継手に雄継手を差し込み、セグメントをトンネルの軸方向に移動させることによって雌継手と雄継手を係合させる継手などを含んでいる。 In the shield tunnel of this embodiment, in a ring joint composed of a tensile shear joint and a shear joint, a shear joint made of a pin joint is applied in the vicinity of a segment joint. In the present specification, "near the segment joint" refers to the installation location closest to the segment joint among the installation locations of the ring joint, the area where the fastener can interfere with the ring joint during the construction of the segment joint, and the like. Means. Therefore, in a region not near the segment joint, a tensile shear joint is applied as a ring joint, and a shear joint made of a pin joint is applied as needed. Here, as the tensile shear joint, both a so-called quick joint and a bolted joint can be applied. As used herein, the term "quick joint" refers to a joint formed by fitting a male joint including an insertion fitting into a female joint including a receiving metal fitting, or by inserting a male joint into a female joint to tunnel a segment. It includes a joint that engages a female joint and a male joint by moving in the axial direction.

また、本発明によるシールドトンネルの他の態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する２つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しておらず、
前記ピンの一端は、接続される一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、
前記ピンの他端は、接続される他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることを特徴とする。 Further, in another aspect of the shield tunnel according to the present invention, a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and the plurality of segment rings are ringed in the axial direction of the tunnel. It is a shield tunnel that is connected via a joint.
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists an axial tensile force of the tunnel and a shear joint that resists a shear force perpendicular to the axial direction of the tunnel.
The shear joint is a pin joint and
The pins forming the pin joint did not penetrate the main girders of the two steel segments to be connected.
One end of the pin is secured to a joint hole formed in the main girder of one of the steel segments to be connected.
The other end of the pin is characterized by being inserted into a joint hole formed in the main girder of the other steel segment to be connected.

本態様によれば、ピン継手からなるせん断継手が接続される双方の鋼製セグメントの主桁を貫通していない、すなわち、双方の鋼製セグメント間に埋設されていることにより、リング継手を形成するせん断継手が後施工のセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と干渉することが解消される。また、ピン継手が主桁を貫通していないことから、特別な止水対策を講じる必要もない。さらに、ピン継手が主桁を貫通していないことから、貫通する場合の完全なる断面欠損に対して断面欠損による影響を低減することができる。また、特に、このように主桁を貫通していないピン継手からなるせん断継手がセグメント継手の近傍に適用されていることにより、後施工のセグメントリングを構成するセグメント継手の施工に適用される締結器具と、先施工のセグメントリングを構成するリング継手との間の干渉を確実に解消することができる。 According to this aspect, a shear joint consisting of a pin joint does not penetrate the main girder of both steel segments to which it is connected, that is, it is embedded between both steel segments to form a ring joint. It is eliminated that the shear joint to be installed interferes with the fastener applied to the construction of the segment joint constituting the segment ring of the post-construction. Moreover, since the pin joint does not penetrate the main girder, it is not necessary to take special waterproof measures. Further, since the pin joint does not penetrate the main girder, it is possible to reduce the influence of the cross-sectional defect on the complete cross-sectional defect when the pin joint penetrates. Further, in particular, since the shear joint made of a pin joint that does not penetrate the main girder is applied in the vicinity of the segment joint, the fastening applied to the construction of the segment joint constituting the segment ring of the post-construction. Interference between the fixture and the ring joint that constitutes the pre-constructed segment ring can be reliably eliminated.

ここで、ピンの一端が一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、ピンの他端が他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることにより、一方の鋼製セグメントの主桁の継手孔にピンを固定した状態で移動させ、ピンの他端を他方の鋼製セグメントの主桁の継手孔に挿入する方法により、せん断力（ピン継手）を施工することができる。この「固定」には、勘合や螺子係合など、様々な固定形態が包含される。一方、「挿入」は、ピンの外径に対して若干大きな内径の継手孔に対してピンを挿入することを意味しており、ピンや継手孔の加工誤差や、様々な施工誤差を吸収することを可能としている。 Here, one end of the pin is fixed in the joint hole formed in the main girder of one steel segment, and the other end of the pin is inserted into the joint hole formed in the main girder of the other steel segment. The shearing force ( Pin joints) can be installed. This "fixing" includes various fixing forms such as fitting and screw engagement. On the other hand, "insertion" means inserting a pin into a joint hole having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the pin, and absorbs processing errors of the pin and the joint hole and various construction errors. It is possible.

また、本発明によるシールドトンネルの他の態様は、トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する２つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しており、
前記ピンの一端には係止フランジが設けられ、接続される一方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジが係止され、
係止フランジを有する係合キャップが、接続される他方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジを係止させた状態で、前記ピンの他端に係合していることを特徴とする。 Further, in another aspect of the shield tunnel according to the present invention, a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and the plurality of segment rings are ringed in the axial direction of the tunnel. It is a shield tunnel that is connected via a joint.
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists an axial tensile force of the tunnel and a shear joint that resists a shear force perpendicular to the axial direction of the tunnel.
The shear joint is a pin joint and
The pin forming the pin joint penetrates the main girder of the two steel segments to be connected.
A locking flange is provided at one end of the pin, and the locking flange is locked to the side surface of the main girder of one of the steel segments to be connected.
An engaging cap with a locking flange is characterized in that it engages the other end of the pin with the locking flange locked to the side surface of the main girder of the other steel segment to be connected. And.

本態様によれば、接続される双方の主桁をピン継手が貫通するものの、ピンの一端の係止フランジが一方の主桁の側面に係止され、ピンの他端に係合される係合キャップの係止フランジが他方の主桁の側面に係止される。そのため、ボルト継手のように主桁の内部にピンが張出し、セグメント継手施工用の締結機器とピンが干渉する可能性は少ない。また、本態様においても、主桁を貫通するピン継手からなるせん断継手がセグメント継手の近傍に適用されていることにより、セグメント継手施工用の締結器具と先施工されているセグメントリングを構成するリング継手との間の干渉を確実に解消することができる。 According to this aspect, although the pin joint penetrates both connected main girders, the locking flange at one end of the pin is locked to the side surface of one main girder and engaged with the other end of the pin. The locking flange of the fitting cap is locked to the side of the other main girder. Therefore, unlike a bolted joint, there is little possibility that the pin will overhang inside the main girder and the pin will interfere with the fastening equipment for segment joint construction. Further, also in this embodiment, since a shear joint made of a pin joint penetrating the main girder is applied in the vicinity of the segment joint, the fastener for segment joint construction and the ring constituting the pre-constructed segment ring are formed. Interference with the joint can be reliably eliminated.

本発明のシールドトンネルによれば、セグメント継手施工用の締結器具とリング継手との干渉を解消することのできるシールドトンネルを提供できる。 According to the shield tunnel of the present invention, it is possible to provide a shield tunnel capable of eliminating interference between a fastener for segment joint construction and a ring joint.

本発明の実施形態に係るシールドトンネルを構成する２つのセグメントリングの一部を示した斜視図である。It is a perspective view which showed a part of two segment rings constituting the shield tunnel which concerns on embodiment of this invention. 図１のII方向の矢視図である。It is an arrow view of FIG. 1 in the II direction. リング継手を構成するせん断継手の一例を示す施工フロー図であって、（ａ）はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、（ｂ）は形成されたせん断継手の一例を示す図である。It is a construction flow diagram which shows an example of a shear joint which constitutes a ring joint, (a) is a figure which shows the state before formation of a shear joint, (b) is a figure which shows an example of the formed shear joint. be. リング継手を構成するせん断継手の他の例を示す施工フロー図であって、（ａ）はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、（ｂ）は形成されたせん断継手の他の例を示す図である。It is a construction flow diagram which shows the other example of the shear joint which constitutes a ring joint, (a) is the figure which shows the state before the formation of the shear joint, (b) is the other example of the formed shear joint. It is a figure which shows.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.

［本発明の実施形態に係るシールドトンネル］
図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態に係るシールドトンネルについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシールドトンネルを構成する２つのセグメントリングの一部を示した斜視図であり、図２は、図１のII方向の矢視図である。また、図３は、リング継手を構成するせん断継手の一例を示す施工フロー図であって、（ａ）はせん断継手の形成前の状態を示す図であり、（ｂ）は形成されたせん断継手の一例を示す図である。なお、図１では、リング継手やせん断継手を構成するボルト継手やピン継手等の図示を省略している。 [Shield tunnel according to the embodiment of the present invention]
A shield tunnel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view showing a part of two segment rings constituting the shield tunnel according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an arrow view in the II direction of FIG. Further, FIG. 3 is a construction flow diagram showing an example of a shear joint constituting a ring joint, (a) is a diagram showing a state before the formation of the shear joint, and (b) is a diagram showing the formed shear joint. It is a figure which shows an example. In FIG. 1, the bolted joints, pin joints, and the like constituting the ring joint and the shear joint are not shown.

図１に示すように、シールドトンネル１００は、複数のセグメントリング２０がトンネルの軸方向にリング継手４０を介して接続されることにより、形成されている。また、セグメントリング２０は、複数の円弧状の鋼製セグメント１０が周方向にせん断継手３０を介して接続されることにより、形成されている。 As shown in FIG. 1, the shield tunnel 100 is formed by connecting a plurality of segment rings 20 in the axial direction of the tunnel via a ring joint 40. Further, the segment ring 20 is formed by connecting a plurality of arcuate steel segments 10 in the circumferential direction via a shear joint 30.

鋼製セグメント１０は、所定の曲率を備えた円弧状の一組の鋼製の主桁１１と、主桁１１の周方向端部において２つの主桁１１を溶接にて繋ぐ鋼製の継手板１２と、円弧状の主桁１１の径方向外側において２つの主桁１１と継手板１２に溶接にて接続されているスキンプレート１４と、対向する主桁１１間に亘って配設された複数の鋼製の縦リブ１３とを有する。なお、図示例の鋼製セグメント１０は、２つの主桁１１を有して双方の主桁１１間の幅が比較的狭いセグメントであるが、主桁１１間の幅が広く、かつ３つ以上の主桁１１を有する形態であってもよい。また、図示例の鋼製セグメント１０はスキンプレート１４を有しているが、スキンプレート１４に代わって、厚みのあるフランジが適用されてもよい。 The steel segment 10 is a steel joint plate that connects a set of arc-shaped steel main girders 11 having a predetermined curvature and two main girders 11 at the circumferential end of the main girders 11 by welding. A plurality of 12 main girders, a skin plate 14 welded to the two main girders 11 and a joint plate 12 on the radial outer side of the arcuate main girder 11, and a plurality of pieces arranged between the main girders 11 facing each other. It has a vertical rib 13 made of steel. The steel segment 10 in the illustrated example has two main girders 11 and the width between the two main girders 11 is relatively narrow, but the width between the main girders 11 is wide and three or more. It may be in the form of having the main girder 11 of. Further, although the steel segment 10 in the illustrated example has the skin plate 14, a thick flange may be applied instead of the skin plate 14.

主桁１１には、リング継手を構成するピンやボルト等が挿通される継手孔１１ａが開設されており、この継手孔１１ａは一般に、主桁１１の側面において、継手板１２と縦リブ１３の間の位置や、縦リブ１３と縦リブ１３の間の位置に開設される。一方、継手板１２には、セグメント継手を構成するボルトが挿通される継手孔１２ａが開設されている。 A joint hole 11a through which a pin or a bolt constituting a ring joint is inserted is provided in the main girder 11, and the joint hole 11a generally has a joint plate 12 and a vertical rib 13 on the side surface of the main girder 11. It is established at a position between the vertical ribs 13 and between the vertical ribs 13. On the other hand, the joint plate 12 is provided with a joint hole 12a through which bolts constituting the segment joint are inserted.

また、図示を省略するが、隣接するセグメントリング２０間にはシール材が介在しており、このシール材からの反発力に対抗して、セグメントリング２０同士をリング継手によって引き付ける。このリング継手による引付け力により、セグメントリング２０間の目開き量が所定値以下となるように調整されている。 Further, although not shown, a sealing material is interposed between the adjacent segment rings 20, and the segment rings 20 are attracted to each other by a ring joint against the repulsive force from the sealing material. Due to the attractive force of the ring joint, the opening amount between the segment rings 20 is adjusted to be equal to or less than a predetermined value.

図２に示すように、隣接するセグメントリング２０同士は、各セグメントリング２０を構成する鋼製セグメント１０同士を繋ぐセグメント継手３０が、トンネルの軸方向に揃わないように相互にずらした態様にて接続されている。セグメント継手３０は、継手板１２に開設されている継手孔１２ａ（貫通孔）と、ボルト継手３３とを有する。ボルト継手３３は、頭付きボルト３１と、締付けナット３２とを有する。セグメント継手３０がボルト継手３３から構成されることにより、セグメントリング２０に作用する土水圧等に起因してセグメント継手３０に生じる周方向の引張力に対して対抗することができる。 As shown in FIG. 2, the adjacent segment rings 20 are displaced from each other so that the segment joints 30 connecting the steel segments 10 constituting each segment ring 20 are not aligned in the axial direction of the tunnel. It is connected. The segment joint 30 has a joint hole 12a (through hole) formed in the joint plate 12 and a bolted joint 33. The bolted joint 33 has a headed bolt 31 and a tightening nut 32. Since the segment joint 30 is composed of the bolt joint 33, it is possible to counter the tensile force in the circumferential direction generated in the segment joint 30 due to the soil water pressure acting on the segment ring 20 and the like.

一方、隣接するセグメントリング２０同士は、リング継手４０によって接続されている。リング継手４０は、引張りせん断継手４３とせん断継手４５の二種類の継手を有する。引張りせん断継手４３は、主桁１１に開設された貫通孔からなる継手孔１１ａと、ボルト継手４３とを有し、このボルト継手４３は、頭付きボルト４１と、締付けナット４２とを有する。一方、せん断継手４５は、主桁１１に開設されて主桁１１を貫通しない継手孔１１ａ１、１１ａ２（図３参照）と、これらの継手孔１１ａ１、１１ａ２内に配設されて２つの主桁１１内に埋設されるピン４４とを有する。 On the other hand, the adjacent segment rings 20 are connected to each other by a ring joint 40. The ring joint 40 has two types of joints, a tensile shear joint 43 and a shear joint 45. The tensile shear joint 43 has a joint hole 11a formed of a through hole formed in the main girder 11 and a bolted joint 43, and the bolted joint 43 has a headed bolt 41 and a tightening nut 42. On the other hand, the shear joint 45 is formed in the main girder 11 and does not penetrate the main girder 11 through the joint holes 11a1 and 11a2 (see FIG. 3), and the two main girders 11 are arranged in the joint holes 11a1 and 11a2. It has a pin 44 embedded therein.

引張りせん断継手４３は、接続されるセグメントリング２０間に生じる引張力とせん断力の双方に抵抗可能な継手である。このリング継手４０に生じる引張力としては、セグメントリング２０間に介在される不図示のシール部材による反発力や、地震時におけるトンネルの軸方向の引張力などが挙げられる。いずれの引張力に対しても、セグメントリング２０間の目開き量を所定値以内とし、シールドトンネル１００の止水性をこの引張りせん断継手４３にて担保する。 The tensile shear joint 43 is a joint capable of resisting both the tensile force and the shearing force generated between the segment rings 20 to be connected. Examples of the tensile force generated in the ring joint 40 include a repulsive force due to a seal member (not shown) interposed between the segment rings 20, and an axial tensile force of the tunnel at the time of an earthquake. For any tensile force, the opening amount between the segment rings 20 is set to be within a predetermined value, and the water stoppage of the shield tunnel 100 is ensured by the tensile shear joint 43.

また、リング継手４０に生じるせん断力としては、トンネルの軸方向に直交する方向、より具体的には、トンネルの径方向や周方向へのせん断力が挙げられ、地震時に作用するせん断力の他、大深度トンネルの切拡げ箇所などに往々に生じ得るせん断力等である。リング継手４０において、引張りせん断継手４３とせん断継手４５の双方がせん断力に抵抗し、ピン継手からなるせん断継手４５により、引張りせん断継手４３によるせん断耐力にて足りない分のせん断耐力が負担される。 Further, as the shearing force generated in the ring joint 40, a direction orthogonal to the axial direction of the tunnel, more specifically, a shearing force in the radial direction or the circumferential direction of the tunnel can be mentioned, in addition to the shearing force acting at the time of an earthquake. , Shear force that can often occur at the cut-out point of a deep tunnel. In the ring joint 40, both the tensile shear joint 43 and the shear joint 45 resist the shear force, and the shear joint 45 made of a pin joint bears the shear force that is insufficient for the shear force of the tensile shear joint 43. ..

図２から明らかなように、仮に、ボルト継手３３からなるセグメント継手の近傍Ａにあるリング継手にボルト継手を適用すると、後施工のセグメントリング２０を構成するセグメント継手３０を施工する際に、セグメント継手３０を構成する締付けナット３２を、不図示の締結器具（例えばトルクレンチ等）にて締付ける十分なスペースが存在しない。そのため、セグメント継手３０の施工が実質不可能になり得る。 As is clear from FIG. 2, if the bolt joint is applied to the ring joint in the vicinity A of the segment joint made of the bolt joint 33, the segment joint 30 constituting the segment ring 20 to be post-constructed is constructed with a segment. There is not enough space to tighten the tightening nut 32 constituting the joint 30 with a fastener (for example, a torque wrench) (not shown). Therefore, the construction of the segment joint 30 may be substantially impossible.

そこで、ボルト継手３３からなるセグメント継手の近傍Ａにあるリング継手４０には、ピン継手からなるせん断継手４５を適用している。一方、セグメント継手の近傍Ａ以外の領域には、ボルト継手からなる引張りせん断継手４３を適用する。なお、必要に応じて、セグメント継手の近傍Ａ以外の領域において、引張りせん断継手４３とせん断継手４５の双方を適用してもよい。 Therefore, a shear joint 45 made of a pin joint is applied to the ring joint 40 in the vicinity A of the segment joint made of the bolt joint 33. On the other hand, a tensile shear joint 43 made of a bolted joint is applied to a region other than the vicinity A of the segment joint. If necessary, both the tensile shear joint 43 and the shear joint 45 may be applied in a region other than the vicinity A of the segment joint.

後述するように、先施工のセグメントリング２０に対して、後施工のセグメントリング用の鋼製セグメント１０を取付け、セグメント継手３０とリング継手４０を施工して鋼製セグメント１０の取り付けが行われる。この際、せん断継手４５を構成するピン４４は一方の鋼製セグメント１０の主桁１１の継手孔１１ａ２に予め取り付けておき、後施工の鋼製セグメント１０を先施工のセグメントリング２０を構成する鋼製セグメント１０に当接させる際に、先施工の鋼製セグメント１０の継手孔１１ａ１にピン４４を挿入するようにして組み付ける。このような組み付けにより、ピン４４は２つの主桁１１内に完全に埋まった状態となる。従って、その後の施工にてピン継手４５の近傍にセグメント継手３０を施工する際に、締付けナット３２を締結器具にて締め付ける十分なスペースが確保され、締結器具とせん断継手４５との干渉は生じない。 As will be described later, the steel segment 10 for the segment ring of the post-construction is attached to the segment ring 20 of the pre-construction, and the segment joint 30 and the ring joint 40 are constructed to attach the steel segment 10. At this time, the pin 44 constituting the shear joint 45 is attached in advance to the joint hole 11a2 of the main girder 11 of one of the steel segments 10, and the steel segment 10 to be post-constructed is the steel constituting the segment ring 20 to be pre-constructed. When abutting on the steel segment 10, the pin 44 is inserted into the joint hole 11a1 of the previously constructed steel segment 10 and assembled. By such assembly, the pin 44 is completely buried in the two main girders 11. Therefore, when the segment joint 30 is constructed in the vicinity of the pin joint 45 in the subsequent construction, a sufficient space for tightening the tightening nut 32 with the fastener is secured, and the fastener and the shear joint 45 do not interfere with each other. ..

なお、図示例のリング継手４０を構成する引張りせん断継手４３は、ボルト継手から構成されているが、それ以外の形態の継手であってもよい。具体的には、所謂クイックジョイントを適用することができる。このクイックジョイントには様々な形態がある。例えば、雌継手に雄継手を挿入することによって形成される継手がある。この雄継手がピンからなり、雌継手がピン受けから構成される形態の他、雄継手が雄螺子ボルトからなり、雌継手が雄螺子ボルトの挿通部を備えた複数の雌螺子ボルトからなる形態などがある。さらに、雌継手に雄継手を一端挿入した後、雄継手を雌継手内でスライドさせることによって双方を係合させる形態がある。せん断継手４５と異なり、引張りせん断継手４３は、セグメント継手３０を構成するボルト継手３３と干渉する位置に存在しないことから、主桁１１内に張出しても問題がない。従って、引張りせん断継手４３には図示例のボルト継手３３やクイックジョイントなどを適用することができる。 Although the tensile shear joint 43 constituting the ring joint 40 in the illustrated example is composed of a bolted joint, it may be a joint of any other form. Specifically, a so-called quick joint can be applied. There are various forms of this quick joint. For example, there is a joint formed by inserting a male joint into a female joint. In addition to the form in which the male joint is composed of pins and the female joint is composed of pin holders, the male joint is composed of male screw bolts and the female joint is composed of multiple female screw bolts having male screw bolt insertion portions. and so on. Further, there is a form in which both are engaged by inserting the male joint into the female joint at one end and then sliding the male joint in the female joint. Unlike the shear joint 45, the tensile shear joint 43 does not exist at a position where it interferes with the bolted joint 33 constituting the segment joint 30, so that there is no problem even if it overhangs in the main girder 11. Therefore, the bolted joint 33 and the quick joint of the illustrated example can be applied to the tensile shear joint 43.

図２に示すせん断継手４５の形成方法を、図３（ａ）、（ｂ）の施工フロー図に示している。接続される２つの鋼製セグメント１０のうち、例えば、坑口側の鋼製セグメント１０の主桁１１に開設されている継手孔１１ａ２には螺子切り１１ｂを設けておき、一端に螺子切り４４ａが形成されているピン４４を継手孔１１ａ２に予め捩じ込んでおく。なお、この捩じ込みは、例えば、ピン４４の他端に開設されている六角孔等の締結孔４４ｂに締結機器を嵌め込み、回転させることによって行われる。 The method of forming the shear joint 45 shown in FIG. 2 is shown in the construction flow charts of FIGS. 3A and 3B. Of the two steel segments 10 to be connected, for example, a screw cutting 11b is provided in the joint hole 11a2 provided in the main girder 11 of the steel segment 10 on the wellhead side, and the screw cutting 44a is formed at one end. The pin 44 is screwed into the joint hole 11a2 in advance. This screwing is performed, for example, by fitting a fastening device into a fastening hole 44b such as a hexagonal hole provided at the other end of the pin 44 and rotating the fastening device.

坑口側の鋼製セグメント１０の主桁１１のうち、セグメント継手の近傍Ａにあるせん断継手用の継手孔１１ａ２の全てにピン４４を捻じ込んだ状態で、この鋼製セグメント１０を切羽側の鋼製セグメント１０に近接させていく。そして、切羽側の鋼製セグメント１０の主桁１１の側面において、各ピン４４に対応する位置に開設されている継手孔１１ａ１にピン４４の他端を挿入することにより、図３（ｂ）に示すピン継手４５が形成される。 Of the main girders 11 of the steel segment 10 on the wellhead side, the steel segment 10 is made of steel on the face side with the pins 44 screwed into all of the joint holes 11a2 for the shear joint in the vicinity A of the segment joint. It is brought closer to the manufactured segment 10. Then, by inserting the other end of the pin 44 into the joint hole 11a1 provided at the position corresponding to each pin 44 on the side surface of the main girder 11 of the steel segment 10 on the face side, FIG. 3 (b) shows. The pin joint 45 shown is formed.

ピン継手４５は、セグメント継手施工用の締結機器と干渉しないことの他にも、主桁１１を貫通していないことから、貫通させる場合に必要になり得る固有の止水処置が不要になる。また、貫通孔の場合は主桁に完全な断面欠損が生じるが、図示例のピン継手４５は主桁１１に貫通孔を有するものでないことから、主桁１１における断面欠損の影響を低減することができる。 In addition to not interfering with the fastening equipment for segment joint construction, the pin joint 45 does not penetrate the main girder 11, so that the unique water blocking measures that may be required when penetrating the pin joint 45 become unnecessary. Further, in the case of a through hole, a complete cross-sectional defect occurs in the main girder, but since the pin joint 45 in the illustrated example does not have a through hole in the main girder 11, the influence of the cross-sectional defect in the main girder 11 should be reduced. Can be done.

図３（ｂ）において、接地長さｔ１、ｔ２はいずれも、例えば、主桁１１の厚みの１／３とピン４４の直径の大きい方以上の長さに設定することができ、より詳細には、係る大きい方の長さと継手孔の削孔精度（削孔誤差）を加算した値以上の長さに設定することができる。例えば、主桁１１の厚みが７０ｍｍ、ピン４４の直径が３０ｍｍの場合に、接地長さｔ１、ｔ２を３５乃至４０ｍｍ程度に設定することができる。 In FIG. 3B, both the ground contact lengths t1 and t2 can be set to, for example, 1/3 of the thickness of the main girder 11 and a length equal to or larger than the larger diameter of the pin 44, and can be set in more detail. Can be set to a length equal to or greater than the sum of the larger length and the drilling accuracy (drilling error) of the joint hole. For example, when the thickness of the main girder 11 is 70 mm and the diameter of the pin 44 is 30 mm, the ground contact lengths t1 and t2 can be set to about 35 to 40 mm.

また、ピン４４が挿入される側の継手孔１１ａ１とピン４４との間には、挿入余裕代ｔ３を設けておくのがよい。このように、継手孔１１ａ１に対して挿入余裕代ｔ３を設けておくことにより、ピンや挿入孔の加工誤差や様々な施工誤差を吸収しながら、ピン４４を確実に継手孔１１ａ１に挿入設置することができる。 Further, it is preferable to provide an insertion margin t3 between the joint hole 11a1 on the side where the pin 44 is inserted and the pin 44. By providing the insertion margin t3 for the joint hole 11a1 in this way, the pin 44 is reliably inserted and installed in the joint hole 11a1 while absorbing the processing error of the pin and the insertion hole and various construction errors. be able to.

図４は、ピン継手の他の実施形態を図３と同様に施工フロー図として示した図であって、図４（ａ）は、せん断継手の形成前の状態を示す図であり、図４（ｂ）は形成されたせん断継手の他の例を示す図である。接続される２つの主桁１１がともに貫通孔からなる継手孔１１ａ３を有し、一端に係止フランジ４４ｃを有するピン４４Ａを、一方の鋼製セグメント１０の主桁１１の内側から挿入するとともに該側面に係止フランジ４４ｃを係止させる。 FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the pin joint as a construction flow diagram in the same manner as in FIG. 3, and FIG. 4A is a diagram showing a state before the formation of the shear joint, and FIG. 4A is a diagram. (B) is a diagram showing another example of the formed shear joint. A pin 44A having a joint hole 11a3 in which the two main girders 11 to be connected both have a through hole and a locking flange 44c at one end is inserted from the inside of the main girder 11 of one of the steel segments 10. The locking flange 44c is locked to the side surface.

一方、他方の鋼製セグメント１０の主桁１１の内側からは、係止フランジ４６ｂと係合溝４６ａを有する係合キャップ４６を、主桁１１の継手孔１１ａ３に挿入していく。図４（ｂ）に示すように、ピン４４Ａの先端の螺子切り４４ａに対して、係合キャップ４６の係合溝４６ａを捻じ込むことにより、もしくは係合キャップ４６の係合溝４６ａを押し込んで係合させることにより、ピン継手４５Ａが形成される。 On the other hand, from the inside of the main girder 11 of the other steel segment 10, the engaging cap 46 having the locking flange 46b and the engaging groove 46a is inserted into the joint hole 11a3 of the main girder 11. As shown in FIG. 4B, the engaging groove 46a of the engaging cap 46 is screwed into the screw cutting 44a at the tip of the pin 44A, or the engaging groove 46a of the engaging cap 46 is pushed in. By engaging, the pin joint 45A is formed.

図４（ｂ）からも明らかなように、ピン継手４５Ａでは、接続される双方の主桁１１をピン４４Ａが貫通するものの、ピン４４Ａの一端の係止フランジ４４ｃと係合キャップ４６の係止フランジ４６ｂがともに主桁１１の側面に係止され、ボルト継手のように主桁１１の内部に大きく張出すものではない。従って、これら係止フランジ４４ｃ、係止フランジ４６ｂがセグメント継手施工用の締結機器と干渉する可能性は極めて低い。 As is clear from FIG. 4B, in the pin joint 45A, although the pin 44A penetrates both main girders 11 to be connected, the locking flange 44c at one end of the pin 44A and the engaging cap 46 are locked. Both flanges 46b are locked to the side surface of the main girder 11, and are not greatly extended to the inside of the main girder 11 like a bolted joint. Therefore, it is extremely unlikely that these locking flanges 44c and 46b interfere with the fastening equipment for segment joint construction.

なお、図示を省略するが、図４（ｂ）に示すピン継手４５Ａから係合キャップ４６を省略した形態、すなわち、図４（ａ）の係合キャップ４６を装着する前の状態でピン継手を形成してもよい。また、図４（ａ）の係合キャップ４６を装着する前の状態で、２つの主桁１１に亘る貫通孔に係止フランジ４４ｃを備えていない図３に示すピン４４が適用されたピン継手であってもよい。 Although not shown, the pin joint is attached in a form in which the engagement cap 46 is omitted from the pin joint 45A shown in FIG. 4 (b), that is, in a state before the engagement cap 46 in FIG. 4 (a) is attached. It may be formed. Further, a pin joint to which the pin 44 shown in FIG. 3 is not provided with the locking flange 44c in the through holes extending through the two main girders 11 before the engagement cap 46 of FIG. 4A is attached. May be.

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Other embodiments may be used in which other components are combined with respect to the configurations and the like described in the above embodiments, and the present invention is not limited to the configurations shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.

１０：鋼製セグメント、１１：主桁、１１ａ、１１ａ１、１１ａ２，１１ａ３：継手孔、１１ｂ：螺子切り、１２：継手板、１２ａ：継手孔、１３：縦リブ、１４：スキンプレート、２０：セグメントリング、３０：セグメント継手、３１：頭付きボルト、３２：締付けナット、３３：ボルト継手、４０：リング継手、４１：頭付きボルト、４２：締付けナット、４３：ボルト継手（引張りせん断継手）、４４，４４Ａ：ピン、４４ａ：螺子切り、４４ｂ：締結孔、４４ｃ：係止フランジ、４５，４５Ａ：ピン継手（せん断継手）、４６：係合キャップ、４６ａ：係合溝、４６ｂ：係止フランジ、１００：シールドトンネル、Ａ：セグメント継手の近傍 10: Steel segment, 11: Main girder, 11a, 11a1, 11a2, 11a3: Joint hole, 11b: Thread cutting, 12: Joint plate, 12a: Joint hole, 13: Vertical rib, 14: Skin plate, 20: Segment Ring, 30: Segment Fitting, 31: Headed Bolt, 32: Tightening Nut, 33: Bolt Fitting, 40: Ring Fitting, 41: Headed Bolt, 42: Tightening Nut, 43: Bolt Fitting (Tension Shear Fitting), 44 , 44A: Pin, 44a: Threaded, 44b: Fastening hole, 44c: Locking flange, 45, 45A: Pin fitting (shear fitting), 46: Engagement cap, 46a: Engagement groove, 46b: Locking flange, 100: Shield tunnel, A: Near segment joint

Claims (3)

トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する２つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しておらず、
前記ピンの一端は、接続される一方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に固定され、
前記ピンの他端は、接続される他方の鋼製セグメントの主桁に形成されている継手孔に挿入されていることを特徴とする、シールドトンネル。 A shield tunnel in which a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of the segment rings are connected via a ring joint in the axial direction of the tunnel. ,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists an axial tensile force of the tunnel and a shear joint that resists a shear force perpendicular to the axial direction of the tunnel.
The shear joint is a pin joint and
The pins forming the pin joint did not penetrate the main girders of the two steel segments to be connected.
One end of the pin is secured to a joint hole formed in the main girder of one of the steel segments to be connected.
A shield tunnel characterized in that the other end of the pin is inserted into a joint hole formed in the main girder of the other steel segment to be connected. トンネルの周方向に複数の鋼製セグメントがセグメント継手を介して接続されてセグメントリングが形成され、トンネルの軸方向に複数の該セグメントリングがリング継手を介して接続されてなるシールドトンネルであって、
前記リング継手は、少なくともトンネルの軸方向の引張力に抵抗する引張りせん断継手と、トンネルの軸方向に直交する方向のせん断力に抵抗するせん断継手と、を有し、
前記せん断継手がピン継手であり、
前記ピン継手を形成するピンは、接続する２つの前記鋼製セグメントの主桁を貫通しており、
前記ピンの一端には係止フランジが設けられ、接続される一方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジが係止され、
係止フランジを有する係合キャップが、接続される他方の鋼製セグメントの主桁の側面に該係止フランジを係止させた状態で、前記ピンの他端に係合していることを特徴とする、シールドトンネル。 A shield tunnel in which a plurality of steel segments are connected via a segment joint in the circumferential direction of the tunnel to form a segment ring, and a plurality of the segment rings are connected via a ring joint in the axial direction of the tunnel. ,
The ring joint has at least a tensile shear joint that resists an axial tensile force of the tunnel and a shear joint that resists a shear force perpendicular to the axial direction of the tunnel.
The shear joint is a pin joint and
The pin forming the pin joint penetrates the main girder of the two steel segments to be connected.
A locking flange is provided at one end of the pin, and the locking flange is locked to the side surface of the main girder of one of the steel segments to be connected.
An engaging cap with a locking flange is characterized in that it engages the other end of the pin with the locking flange locked to the side surface of the main girder of the other steel segment to be connected. Shield tunnel. 前記ピン継手が、前記セグメント継手の近傍にある前記リング継手に適用されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシールドトンネル。 The shield tunnel according to claim 1 or 2 , wherein the pin joint is applied to the ring joint in the vicinity of the segment joint.

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